如何在前端网页实现live2d的动态效果

React如何在前端网页实现live2d的动态效果

业务需求：

因为公司需要做机器人相关的业务，主要是聊天形式的内容，所以需要一个虚拟的卡通形象。而且为了更直观的展示用户和机器人对话的状态，该live2d动画的嘴型需要根据播放的内容来动。

相关技术原理：

1. 网页上使用live2d的相关技术原理

Live2D是一种先进的技术，它允许艺术家和开发者创建具有高度表现力的二维角色动画。这些角色可以根据用户的交互进行动态响应，从而提供一种非常生动和吸引人的用户体验。Live2D广泛应用于游戏、虚拟偶像、广告和移动应用程序中。

Live2D由日本Cybernoids公司开发，旨在创造出能够进行平滑动作和表情变化的二维角色，而不需要传统的帧动画。这是通过对二维图像进行切割和变形来实现的，使得角色能够以看似三维的方式移动和表达情感。

1. WebGL和Canvas：Live2D在网页上的实现依赖于WebGL（一个JavaScript API，用于在任何兼容的网页浏览器中渲染高性能的交互式3D和2D图形，而不需要使用插件）和Canvas元素（提供了一个用于绘制图形的2D环境）。通过这些技术，开发者可以在用户的浏览器中直接渲染Live2D模型。
2. Live2D Cubism SDK：为了在网页上使用Live2D，开发者需要利用Live2D Cubism SDK for Web。这个SDK提供了一系列的API，允许开发者加载、渲染和控制Live2D模型。它处理模型的动画、变形和用户交互。
3. 模型和动画数据：Live2D模型通常存储在特定格式（如.moc或.moc3）的文件中，这些文件包含了角色的图形和骨架信息。动画数据（如表情和动作）通常以JSON或其他格式存储，可以通过SDK的API来播放。
4. 交互性：通过JavaScript和SDK的API，开发者可以实现模型对鼠标移动、点击等用户交互的响应。例如，让角色的眼睛跟随鼠标移动，或者在点击时播放特定的动画。
5. 性能优化：为了确保流畅的用户体验，特别是在性能有限的设备上，Live2D在网页上的实现需要进行性能优化。这包括合理控制动画的帧率、减少不必要的资源加载和使用WebGL的高效特性。

2. 文字转语音 TTS

本项目使用的是讯飞的TTS在线文字转语音功能。使用Websocket实现客户端和讯飞服务器之间的通信。总体逻辑就是客户端把需要播报的文字发送给讯飞的服务端，服务端经过处理后，把文字转成了二进制的音频流返回给客户端，然后客户端使用适当的方法播放解析后的音频数据，完成从文字到语音的整个过程。

不过这项功能不是本次的内容的重点，另外详解。

3. 语音转文字 IAT

不是本次的内容的重点，另外详解。

项目实现

1. 引入live2d相关库

Cubism Web是一个基于Web技术的软件开发工具包，用于创建Live2D。Cubism Web提供了一组工具和库，使开发人员可以轻松地将Live2D模型集成到Web应用程序中。它支持多种平台和框架，包括HTML5、JavaScript和CSS，因此可以在各种设备和浏览器上运行。

官网如下：

https://www.live2d.com/zh-CHS/sdk/download/web/

下载Cubism SDK文件：

解压后的目录如下,其中Core核心库和Framework框架库是我们所需要的。

1. Core

将上述展示的Core文件夹复制到项目的public文件下。

同时，在public文件夹下面的index.html中加上如下代码：

<script src = "%PUBLIC_URL%/Core/live2dcubismcore.js"></script>

1. framework

同理，将上述展示的Framework移动到项目的src文件夹下。注意不是pubilc文件夹下了。直接放到src文件夹即可，或者其他目录也行，引用的时候知道地址就行。

1. Resources

Resources文件夹下放的是live2d的模型，具体模型的内容可以去官网下载简单的Model，也可以根据需要找设计师去设计你需要的Modal。笔者这边只是展示了项目里面一个Modal里面的内容。

官方提供的Modal地址：

https://www.live2d.com/zh-CHS/sdk/download/web/

1. Render

以上文件准备好后，可以做页面渲染相关的工作了。根据官方给的Demo，如下图所示：

根据Demo中main.ts中的样例可以推断出，这段代码用于实现Live2D模型的初始化、渲染和响应浏览器事件。

1. 导入必要的模块：首先，代码通过import语句导入了LAppDelegate、LAppDefine和LAppGlManager等模块，这些模块包含了Live2D模型渲染所需的各种功能和配置。
2. 浏览器加载完成后的处理：通过监听load事件，当浏览器完成加载后，执行初始化WebGL和创建应用实例的操作。这里涉及到两个关键的步骤：

• 检查LAppGlManager的实例是否存在，以及调用LAppDelegate的initialize方法进行初始化。这些操作确保了WebGL环境的正确设置和应用的初始化。
• 调用LAppDelegate.getInstance().run()启动Live2D模型的渲染循环。

1. 浏览器关闭前的处理：监听beforeunload事件，当浏览器准备关闭前，释放LAppDelegate的实例，以确保资源被正确清理。
2. 浏览器窗口尺寸变化的处理：监听resize事件，当浏览器窗口尺寸发生变化时，根据LAppDefine.CanvasSize的配置决定是否调用LAppDelegate.getInstance().onResize()方法来调整Live2D模型的尺寸。这保证了模型在不同尺寸的屏幕上都能正确显示。

/*** Copyright(c) Live2D Inc. All rights reserved.** Use of this source code is governed by the Live2D Open Software license* that can be found at https://www.live2d.com/eula/live2d-open-software-license-agreement_en.html.*/import { LAppDelegate } from './lappdelegate';
import * as LAppDefine from './lappdefine';
import { LAppGlManager } from './lappglmanager';/*** ブラウザロード後の処理*/
window.addEventListener('load',(): void => {// Initialize WebGL and create the application instanceif (!LAppGlManager.getInstance() ||!LAppDelegate.getInstance().initialize()) {return;}LAppDelegate.getInstance().run();},{ passive: true }
);/*** 終了時の処理*/
window.addEventListener('beforeunload',(): void => LAppDelegate.releaseInstance(),{ passive: true }
);/*** Process when changing screen size.*/
window.addEventListener('resize',() => {if (LAppDefine.CanvasSize === 'auto') {LAppDelegate.getInstance().onResize();}},{ passive: true }
);

而我们需要做的，则是把Demo中除了main.ts的其他文件Copy到项目中在自有的项目中，Render的相关目录如图所示：

2. 用React转写main.ts

然后main.ts实现的逻辑，用React的方式进行重构，在index.js中。本文只展示核定代码，因为实际情况会根据需求，增加很多其他的业务实现代码，比如笔者最初的需求是增加live2d的收听、播放等动画效果，所以需要额外传入sourceBuffer等数据。

1. 导入依赖：首先，代码导入了React相关的hooks（如useEffect, useRef, useMemo等），以及Live2D相关的配置和管理模块（LAppDelegate, LAppLive2DManager, LAppDefine等）。
2. 组件结构：ReactLive2d组件通过return语句返回一个包含元素的结构，这个元素被指定了id=“live2d”，以及动态计算的width和height属性。这个就是用来渲染Live2D动画的画布。
3. 初始化和配置：

• 在组件挂载时（useEffect），根据传入的props（如live2dModelId）动态设置Live2D模型的目录。
• 如果满足条件（非移动设备或允许在移动设备上显示），则初始化Live2D应用（LAppDelegate.getInstance().initialize()）并运行（LAppDelegate.getInstance().run()）。

1. 音频处理：组件还处理了音频输入（通过audioContext和source），并将音频数据通过rmsRef（一个自定义的音频处理引用）连接到Live2D动画，可能用于根据音频数据动态调整Live2D动画的表情或动作。
2. 清理资源：在组件卸载时，清理资源，如销毁rmsRef引用和释放Live2D应用实例。

import React, { useEffect, useRef, useMemo, useCallback } from 'react';
import AudioRMS from '@/utils/AudioProcess';
import { Button } from 'antd-mobile';import { LAppDelegate } from './live2dConfig/lappdelegate';
import { LAppLive2DManager } from './live2dConfig/lapplive2dmanager';
import * as LAppDefine from './live2dConfig/lappdefine';
import './index.css';function ReactLive2d(props, ref) {const { width, height, audioContext, source, live2dModelId, isTTSPlaying } = props;const rmsRef = useRef(null);// setModelDir()用于根据外部传的Model Id动态的引入模型，如果没有这个需求可以就写死Model的逻辑即可useEffect(() => {// 根据外部传入的modelId，动态设置modelLAppDefine.lappdefineSet.setModelDir([live2dModelId]);if (!navigator.userAgent.match(/mobile/i)) {if (LAppDelegate.getInstance().initialize()) {LAppDelegate.getInstance().run();}}return () => {rmsRef.current && rmsRef.current.destroy && rmsRef.current.destroy();LAppDelegate.releaseInstance();}}, []);const configRmsWithAudio = () => {if (source) {source.connect(rmsRef.current.input)}}useEffect(() => {configRmsWithAudio();}, [audioContext, source])const onData = useCallback((data) => {LAppLive2DManager.getInstance().setRmsToValue(data[0])}, []);useEffect(() => {if (audioContext) {if (!rmsRef.current) {rmsRef.current = AudioRMS(audioContext, 'sqr')}if (isTTSPlaying) {rmsRef.current.on('data', onData)} else {rmsRef.current.off('data', onData)}}}, [audioContext, isTTSPlaying, onData])const canvasWidth = useMemo(() => {if (!window.matchMedia("(orientation: landscape)").matches) {return document.body.clientWidth;}return document.body.clientWidth * 0.3;}, [])const canvasHeight = useMemo(() => {if (!window.matchMedia("(orientation: landscape)").matches) {return document.body.clientHeight * 0.3;}return document.body.clientHeight * 0.6;}, [])return (<div className='live2d-container' ><div className='live2d-canvas'><canvasid="live2d"width={width ? width : canvasWidth}height={height ? height : canvasHeight}className="live2d"color="#f5f5f9"/></div></div>)
}export default ReactLive2d;

在上述代码通过React组件设置了一个元素，并通过Live2D的JavaScript API初始化和控制Live2D模型的加载、显示和动作，实现了在Web页面上展示Live2D动画形象的功能。

但是其中有些代码是根据实际业务增加的，不属于原本demo的逻辑，这边做一些简述，防止读者混淆。

// 
const onData = useCallback((data) => {LAppLive2DManager.getInstance().setRmsToValue(data[0])}, []);
// AudioRMS()用于处理音频的技术，实现音频信号的实时分析和处理
// 这段代码的目的是在确认音频源 source 存在的情况下，将它连接到通过 rmsRef 引用的目标的 input 上。
// 这样的操作在音频处理、音频可视化等场景中非常常见，比如连接一个音频源到一个用于计算实时音频信号强度的节点上。useEffect(() => {if (audioContext) {if (!rmsRef.current) {rmsRef.current = AudioRMS(audioContext, 'sqr')}if (isTTSPlaying) {rmsRef.current.on('data', onData)} else {rmsRef.current.off('data', onData)}}}, [audioContext, isTTSPlaying, onData])// 。它调用source的connect方法，将音频源连接到rmsRef.current.input。
// 这里，rmsRef是一个引用（通过useRef创建），指向RMS处理器的实例，而rmsRef.current.input是RMS处理器的输入端。const configRmsWithAudio = () => {if (source) {source.connect(rmsRef.current.input)}}
// 这段代码的目的是确保每当音频上下文（audioContext）或音频源（source）发生变化时，都会更新音频源与RMS处理器之间的连接。useEffect(() => {configRmsWithAudio();}, [audioContext, source])

3. 引用

上述工作做完后，引用则变得很简单了。

import ReactLive2d from '...'...// 以下参数根据实际情况自行填写即可<ReactLive2dsource={bufferSource}live2dModelId={'LH1'}isTTSPlaying={iatStatus === 'ttsPlaying'}audioContext={ttsRecorder.audioContext}/>}, [audioContext, source])

3. 引用

上述工作做完后，引用则变得很简单了。

import ReactLive2d from '...'...// 以下参数根据实际情况自行填写即可<ReactLive2dsource={bufferSource}live2dModelId={'LH1'}isTTSPlaying={iatStatus === 'ttsPlaying'}audioContext={ttsRecorder.audioContext}/>

然后运行引用<ReactLive2d/>的界面上，便可以看到live2d的效果。