Super Mario 64 中的角色跳跃动画：帧与时间同步
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/sm6/sm64 在《超级马里奥64》（Super Mario 64）中，马里奥的每一次跳跃都经过精心设计，将动画帧与物理时间完美同步。这种同步不仅让跳跃动作看起来自然流畅，也让玩家能通过视觉反馈精准判断跳跃力度和落点。本文将深入解析游戏如何通过代码控制跳跃动画的帧序列与物理系统的时间协同。
跳跃动画的层级结构
马里奥的跳跃动画由多个身体部位的独立动画组合而成，通过层级结构实现协同运动。在actors/mario/geo.inc.c中，游戏定义了身体各部位的几何布局（GeoLayout），包括躯干、手臂、腿部等关键组件：
// 0x1700041C
const GeoLayout mario_geo_left_hand[] = {
GEO_SWITCH_CASE(1, geo_switch_mario_hand),
GEO_OPEN_NODE(),
GEO_ANIMATED_PART(LAYER_OPAQUE, 60, 0, 0, NULL),
GEO_OPEN_NODE(),
GEO_ASM(1, geo_mario_hand_foot_scaler),
GEO_SCALE(0x00, 65536),
GEO_OPEN_NODE(),
GEO_DISPLAY_LIST(LAYER_OPAQUE, mario_left_hand_closed),
GEO_CLOSE_NODE(),
GEO_CLOSE_NODE(),
// 手部动画帧定义...
GEO_CLOSE_NODE(),
GEO_RETURN(),
};
这种结构允许游戏在跳跃过程中独立控制各个部位的旋转和位移。例如，跳跃时腿部会先弯曲（蓄力）再伸展（发力），同时手臂自然摆动以维持平衡，这些动作通过GEO_ANIMATED_PART节点串联成完整动画。
动画帧与物理状态的绑定
跳跃动画的帧序列与马里奥的物理状态紧密绑定。在src/game/mario_actions_stationary.c中，函数set_jumping_action负责在玩家按下跳跃键时触发相应的动画和物理行为：
s32 check_common_idle_cancels(struct MarioState *m) {
// ...
if (m->input & INPUT_A_PRESSED) {
return set_jumping_action(m, ACT_JUMP, 0);
}
// ...
}
当玩家按下A键（INPUT_A_PRESSED），游戏会将马里奥的动作状态切换为ACT_JUMP，并启动对应的动画序列。此时，动画系统开始播放跳跃的关键帧，同时物理系统计算初速度：
// src/game/mario.c
void set_steep_jump_action(struct MarioState *m) {
m->vel[1] = initialVelY + get_additive_y_vel_for_jumps() + m->forwardVel * multiplier;
// ...
}
这里的initialVelY（初始垂直速度）决定了跳跃高度，而动画帧的播放速度则与物理时间同步，确保马里奥的上升和下落过程与腿部伸展、收缩的动画节奏一致。
时间同步的实现机制
游戏通过动画状态机和动作计时器实现帧与时间的精确同步。在src/game/mario_actions_stationary.c中，act_jump_land_stop函数控制跳跃落地后的动画过渡：
s32 act_jump_land_stop(struct MarioState *m) {
if (check_common_landing_cancels(m, 0)) {
return TRUE;
}
landing_step(m, MARIO_ANIM_LAND_FROM_SINGLE_JUMP, ACT_IDLE);
return FALSE;
}
void stopping_step(struct MarioState *m, s32 animID, u32 action) {
stationary_ground_step(m);
set_mario_animation(m, animID);
if (is_anim_at_end(m)) {
set_mario_action(m, action, 0);
}
}
stopping_step函数通过is_anim_at_end(m)检查当前动画是否播放完毕。游戏以30帧/秒的固定速率运行，每个动画帧对应约33毫秒的物理时间。例如，MARIO_ANIM_LAND_FROM_SINGLE_JUMP（单跳落地动画）包含12帧，正好对应400毫秒的落地缓冲时间，与物理系统中速度衰减的时间曲线完全匹配。
不同跳跃类型的动画适配
游戏针对不同跳跃类型（普通跳、二段跳、后空翻等）设计了专属动画序列，并通过动作参数（actionArg）区分：
| 跳跃类型 | 动作状态 | 动画帧数 | 物理特性 |
|---|---|---|---|
| 普通跳 | ACT_JUMP | 18帧 | 中等高度，初速度4.0 |
| 二段跳 | ACT_DOUBLE_JUMP | 22帧 | 更高高度，初速度4.5 |
| 后空翻 | ACT_BACKFLIP | 24帧 | 最高高度，初速度5.0 |
在src/game/mario_actions_stationary.c中，set_jumping_action根据输入组合选择对应的动画和物理参数：
if (m->input & INPUT_A_PRESSED) {
return set_jumping_action(m, ACT_JUMP, 0);
}
// ...
if (m->input & INPUT_A_PRESSED) {
return set_jumping_action(m, ACT_BACKFLIP, 0);
}
例如，后空翻（ACT_BACKFLIP）动画的帧序列更长（24帧），且包含身体旋转的关键帧，同时物理系统会赋予更高的初始垂直速度（5.0），使动画中的"发力"动作与实际跳跃高度匹配。
视觉反馈与玩家体验
跳跃动画不仅是视觉表现，更是玩家与游戏交互的重要反馈。游戏通过以下机制增强体验：
-
帧间过渡：在actors/mario/geo.inc.c中，
GEO_ASM指令调用自定义函数（如geo_mario_tilt_torso）实现身体部位的平滑过渡，避免动画卡顿。 -
音效同步：跳跃音效与动画关键帧同步播放。在src/game/mario.c中，
play_mario_jump_sound确保音效在动画的"发力帧"（通常是第3-5帧）触发：
void play_mario_jump_sound(struct MarioState *m) {
if (!(m->marioObj->header.gfx.node.flags & 0x800)) {
play_sound(SOUND_MARIO_JUMP, m->marioObj->header.gfx.cameraToObject);
m->marioObj->header.gfx.node.flags |= 0x800;
}
}
- 落地缓冲：落地动画（如
MARIO_ANIM_LAND_FROM_SINGLE_JUMP）的最后3帧会轻微降低马里奥的碰撞盒高度，模拟"膝盖弯曲"的缓冲效果，让玩家感受到落地的冲击力。
总结与启示
《超级马里奥64》的跳跃动画系统通过层级动画结构、状态机控制和时间同步机制，将艺术设计与程序逻辑完美结合。这种设计不仅塑造了马里奥标志性的灵活手感，也为3D平台游戏的动画设计树立了标杆。现代游戏（如《超级马里奥奥德赛》）依然延续了这一理念，证明了帧与时间同步在游戏体验中的核心价值。
通过学习src/game/mario.c和actors/mario/geo.inc.c中的代码实现，开发者可以深入理解如何在自己的游戏中构建流畅自然的角色动画系统，让每一个动作都既美观又富有交互性。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
