2020年開始，突如其來的疫情讓線上生活形式飛速發(fā)展，短視頻平臺(tái)成了廣大網(wǎng)民休閑娛樂、學(xué)習(xí)技能、分享生活的重要途徑。

根據(jù)CNNIC發(fā)布第48次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》顯示，截至 2021 年 6 月，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)視頻用戶規(guī)模達(dá) 9.44 億，其中短視頻用戶規(guī)模為 8.88 億，占網(wǎng)民整體的 87.8%，人均單日使用時(shí)長(zhǎng)為 125 分鐘。

在日益壯大的短視頻用戶基數(shù)下，短視頻平臺(tái)為了吸引更多流量，動(dòng)畫設(shè)計(jì)師和開發(fā)需要不斷高效各類創(chuàng)意的特效，以滿足用戶多元的內(nèi)容需求。

動(dòng)畫是影響用戶交互很重要的一環(huán)，現(xiàn)在各平臺(tái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫很少會(huì)采用原生代碼實(shí)現(xiàn)，那樣開發(fā)成本太高，周期太長(zhǎng)。目前業(yè)界常用的動(dòng)畫工作流解決方案有Lottie和SVGA，都可以將Adobe After Effects(簡(jiǎn)稱AE)制作的動(dòng)畫導(dǎo)出成一個(gè)文件，在終端APP中加載渲染使用，在一定程度上提升了動(dòng)畫開發(fā)上線的效率。

基于以上背景，再給大家推薦一款騰訊研發(fā)的優(yōu)秀動(dòng)畫制作組件：開源動(dòng)畫渲染庫(kù)PAG。

 一、什么是PAG

官方定義：PAG(Portable Animated Graphics) 是一套完整的動(dòng)畫工作流。提供從AE導(dǎo)出插件，到桌面預(yù)覽工具PAGViewer，再到各端的跨平臺(tái)渲染 SDK。

下圖為PAG工作流示意，流程類似Lottie，設(shè)計(jì)師使用AE設(shè)計(jì)好動(dòng)畫以后，通過PAGExporter插件讀取AE工程文件，根據(jù)具體需求選擇矢量導(dǎo)出、BMP預(yù)合成、混合導(dǎo)出方式中的一種導(dǎo)出一個(gè)PAG二進(jìn)制文件，客戶端對(duì)該P(yáng)AG二進(jìn)制文件進(jìn)行解碼、渲染，各端共享一套C++實(shí)現(xiàn)，平臺(tái)端只做接口封裝。

 二、PAG的優(yōu)勢(shì)

對(duì)比市面上動(dòng)畫組件SVGA和Lottie，PAG具有以下幾個(gè)特性：

•  動(dòng)畫文件小，解碼速度快
• 可實(shí)現(xiàn)所有的AE效果
•  配套工具完善，支持實(shí)時(shí)預(yù)覽效果
•  運(yùn)行時(shí)可保留動(dòng)畫效果并實(shí)時(shí)編輯文字或內(nèi)容

1、動(dòng)畫文件小，解碼速度快

PAG 方案從設(shè)計(jì)之初就把文件格式擺在了最重要的位置，目標(biāo)是打造成為 AE 動(dòng)畫內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)承載格式。

相比 Lottie 方案采用的 JSON 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，PAG 借鑒了經(jīng)歷數(shù)十年行業(yè)考驗(yàn)的 SWF 開源文件格式，采用了更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。天然的具有壓縮率更高， 解碼速度更快，以及可單文件交付(不外掛圖片)的優(yōu)勢(shì)。

另外在文件大小上，PAG 通過利用動(dòng)畫文件本身的特點(diǎn)，獲得了極高的壓縮率。通過跳過大量默認(rèn)值的存儲(chǔ)，使用比特位來緊湊存儲(chǔ)，相同動(dòng)畫內(nèi)容可以比同類型方案平均減少50%左右的文件大小。在性能方面，PAG 的實(shí)時(shí)渲染性能平均可以達(dá)到 Lottie 的 1.5 到 2.5 倍左右。

2、全AE特性支持

Lottie 僅支持矢量的導(dǎo)出方式，但矢量方式主動(dòng)只能實(shí)現(xiàn) AE 特性的一個(gè)較小子集。PAG

不僅在矢量導(dǎo)出方式上支持更多的 AE 特性，還引入了視頻序列幀結(jié)合矢量的混合導(dǎo)出能

力，實(shí)現(xiàn)支持所有 AE 特性的同時(shí)，又能保持動(dòng)畫運(yùn)行時(shí)的可編輯性。

3、配套工具完善，支持實(shí)時(shí)預(yù)覽效果

不同于Lottie、SVGA，PAG關(guān)于動(dòng)畫的渲染繪制是在C++層實(shí)現(xiàn)的，通過自研的2D圖形渲染庫(kù)，不依賴平臺(tái)端渲染接口，可以實(shí)現(xiàn)各平臺(tái)的渲染一致性。

桌面預(yù)覽工具PAGViewer確保了渲染結(jié)果跟移動(dòng)端完全一致，這樣設(shè)計(jì)師可以直觀地看到移動(dòng)端的展示效果，而不需要上線來回確認(rèn)。同時(shí)提供性能檢測(cè)面板，幫助開發(fā)工程師根據(jù)素材量化的性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

 三、PAG的技術(shù)能力詳解

接著介紹下PAG優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)的技術(shù)解決方案：

1、 BMP預(yù)合成

為了實(shí)現(xiàn)AE特性的全面支持，PAG采用了 AE的SDK 截圖文件導(dǎo)出的形式，這樣可以導(dǎo)出任意AE效果，但也有兩個(gè)顯著缺點(diǎn)：1、導(dǎo)出文件過大;2、圖片不可編輯

文件大問題解決方案

針對(duì)截圖后文件過大的問題，PAG組件通過擴(kuò)展視頻格式，將原圖片序列幀壓縮到近百分之一的大小，再通過支持透明通道，如下圖所示，左邊為RGAB的視頻內(nèi)容，右邊為Alpha通道的灰度圖，最終渲染的時(shí)候再合并回RGBA的圖片，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)透明通道的支持。渲染的過程中，由于啟用了硬件加速解碼，可以直接得到一個(gè)YUV的紋理。而且為了避免紋理在CPU和GPU之間來回拷貝，自定義了Shader腳本，利用硬件加速在一次繪制過程中，同時(shí)完成YUV轉(zhuǎn)換和Alpha通道合并。平均提高了10%的渲染性能。

 圖片編輯問題解決方案

針對(duì)BMP預(yù)合成無法編輯的特點(diǎn)，PAG將BMP預(yù)合成支持的粒度由文件延伸到合成，支持矢量和BMP預(yù)合成混合導(dǎo)出，從而實(shí)現(xiàn)了支持所有的AE特性又能保持運(yùn)行時(shí)的可編輯性。

2、 圖層編輯

在智能模板時(shí)代，如一鍵出片、王者戰(zhàn)報(bào)，模板不再是單個(gè)PAG文件，而是由多個(gè)PAG文件隨機(jī)組合而成，根據(jù)業(yè)務(wù)需求去控制組合的規(guī)則。由此PAG引入了圖層渲染數(shù)的編輯架構(gòu)，不僅支持文本和占位圖比編輯，還支持圖層級(jí)別的編輯。

如下圖，一個(gè)文件就是一棵渲染樹，支持圖層級(jí)別的任意修改位置甚至增刪圖層，也支持將其他PAG文件添加到這棵渲染樹中作為子樹。在時(shí)間軸的組合上，PAG具有時(shí)間伸縮的能力，包含循環(huán)，變速，定格等多種自適應(yīng)模式。每個(gè)圖層又提供了起始時(shí)間的調(diào)整能力，能夠自由設(shè)置在時(shí)間軸上的相對(duì)位置。

3、 整體視頻渲染

Lottie的動(dòng)畫方案之所以無法應(yīng)用在視頻合成中，主要是因?yàn)橐蕾嚵似脚_(tái)相關(guān)的UI框架，開發(fā)成本低,，但也導(dǎo)致了它只能渲染到UI視圖上，并且無法在子線程中使用。

為了支持離屏渲染繪制、子線程渲染，PAG直接基于C++跨平臺(tái)架構(gòu)研發(fā)，一直從最底層的動(dòng)畫插值器，還原到上層的時(shí)間軸和圖層渲染樹系統(tǒng)，雖然開發(fā)成本較高，但是所有端共享同一套代碼，天然的能保障跨端渲染一致性。最重要的是能直接渲染到離屏紋理上，并完美支持子線程動(dòng)畫渲染。

4、 服務(wù)端渲染

前面提到，PAG的渲染是基于C++層實(shí)現(xiàn)，平臺(tái)側(cè)僅提供渲染環(huán)境和接口的封裝。在實(shí)際使用中，出于成本的考慮，大部分的服務(wù)器仍然是CPU的服務(wù)器，GPU的服務(wù)器大多應(yīng)用于AI計(jì)算等場(chǎng)景。

AE中的部分特效如高斯模糊、邊角定位等都是通過OpenGL實(shí)現(xiàn)的，使用skia的CPU渲染模式無法渲染;除了Linux端，其它平臺(tái)都可以很好的使用GPU渲染進(jìn)行加速，如果服務(wù)端采用CPU渲染模式，在代碼層面需要做一系列的兼容處理。為了能兼顧渲染性能和使用成本，PAG通過CPU模擬GPU的方式來提供OpenGL渲染環(huán)境,并且通過主流Mesa和Swiftshader兩種方案的性能對(duì)比，采用了Swiftshader的渲染方案。

GPU渲染方面，外部只需要提供EGL環(huán)境，就可以完成GPU渲染。

 四、總結(jié)

PAG提供了一套簡(jiǎn)化并完善的動(dòng)畫工作流，在縮小文件體積的情況下，仍然支持所有 AE 特性，并保留了動(dòng)畫運(yùn)行可編輯的靈活性。僅需接入一次，設(shè)計(jì)師就可以快速上手使用所有高效組件，不再因研發(fā)成本削弱呈現(xiàn)效果。

目前，PAG方案已經(jīng)廣泛應(yīng)用于騰訊公司內(nèi)外幾十款產(chǎn)品中，涵蓋了眾多的國(guó)民級(jí)應(yīng)用，如微信、QQ、騰訊視頻、QQ音樂、王者榮耀、QQ空間等。

并且騰訊PAG在1月14日正式開源，現(xiàn)在可以介入SDK使用，設(shè)計(jì)師和開發(fā)小哥哥們可以妥妥的用起來了!

在官網(wǎng)就可以下載體驗(yàn)，附上官網(wǎng)鏈接：https://pag.io

附錄——簡(jiǎn)要使用介紹

 如何安裝PAG ：

目前PAG支持mac(macOS 10.9以上)和windows操作系統(tǒng)，安裝和使用都很簡(jiǎn)單，以mac系統(tǒng)為例，首先需要安裝PAGViewer，選擇圖形化安裝即可;然后打開 PAGViewer，PAGViewer 將自動(dòng)檢測(cè)是否需要安裝/更新 AE 導(dǎo)出插件，按提示安裝即可。也可查看使用鏈接：https://pag.io/docs/install.html

接著就可以安裝AE導(dǎo)出插件：

 如何導(dǎo)出PAG文件?

a.導(dǎo)出全矢量預(yù)合成的PAG文件

點(diǎn)擊選中需要導(dǎo)出的合成(Composition)，然后點(diǎn)擊菜單“文件” -> “導(dǎo)出” -> “PAG File...”，選擇要保存的路徑即可導(dǎo)出。導(dǎo)出成功后雙擊導(dǎo)出的PAG文件可以直接預(yù)覽動(dòng)畫。

b.導(dǎo)出全BMP預(yù)合成的PAG文件

將需要導(dǎo)出的合成(Compostion)修改為后綴為"_bmp"或"_BMP"的名字，標(biāo)記總合成為「BMP預(yù)合成」，其他操作同上矢量導(dǎo)出模式。(注：BMP預(yù)合成后綴可以更改，詳見《插件選項(xiàng)配置面板)》

c.導(dǎo)出矢量和BMP預(yù)合成混合的PAG文件

可將總合成(Composition)命名為不帶"_bmp"或"_BMP"后綴的名字，它所引用的部分子合成命名為帶"_bmp"或"_BMP"后綴的名字，然后按正常流程導(dǎo)出PAG文件即可。

總體來說，PAG的安裝和操作都十分簡(jiǎn)單，無論是設(shè)計(jì)師和開發(fā)工程師都能快速上手。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「大遷世界」