一个数据驱动的动态 NFT 实现方案

Posted 2023-01-30 myan

1 背景

2022 年是 Web3 行业很不如意的一年，DeFi 旧力已去，游戏和社交应用新力未发，放眼望去，似乎只有 NFT 仍然热度不减，各种应用、各种概念也是层出不穷，几乎是独力支撑熊市当中 Web3 的希望。除了围绕 NFT 艺术品层出不穷的新玩法之外，过去一年至少有两项基础创新值得关注：

第一是 Chainlink 提出的 dNFT （动态 NFT），即发布之后还能够响应外部事件而变化的 NFT。

第二是 Solv Protocol 提出的 ERC-3525 半匀质化通证（SFT），不但具有动态变化的能力，而且像 ERC-20 一样可以计算，像账户一样能够接受、存储、发送和编程数字资产，特别适合表达复杂的数字资产，如金融票据、积分卡、真实世界资产等等。

无论是 dNFT 还是  SFT，相比于原始的 NFT，可以动态变化的图像都是一个突出的亮点。我们知道，目前艺术类 NFT 的主要价值就在于其图像外观。而此类 NFT 的图像大都是每 ID 或者每品类固定，在 NFT 创造之初就已经确定，一旦确定就终生不能修改。这种业务逻辑之下，我们并不需要更复杂的机制，简单的静态图像就可以满足需求。而面向复杂应用的 NFT 则不然，如果 NFT 的图像能根据业务流程和外部事件“动起来”，那么无疑将会大大提升 NFT 的应用价值和用户体验。这种可以动态 NFT，我们称之为数据驱动的动态 NFT，或数据驱动的 dNFT，以区别于由时间轴驱动的、简单重复的动画 NFT。

以 Uniswap V3 为例，其交易对 LP NFT 是一种金融 NFT，定义和展现了一个 LP 的作市策略和资金头寸。由于 Uniswap V3 在开发时并没有成熟的 dNFT 解决方案，ERC-3525 更是还需要一年半才会问世，因此其开发团队所实现的 NFT 仍然是静态的、固定的，并不能够动态地显示用户的所有者、当前头寸、当前价格、无常损失等动态数据，可以说是 Uniswap 团队由于 NFT 技术限制而在产品层面进行了的妥协。如果当时存在这样的技术，NFT 的图像可以响应底层数据的变化而发生变化，向 Uniswap 的 LP 提供丰富的实时信息，那么无疑会大大提升 Uniswap V3 LP NFT 的信息透明度和用户体验。这就是典型的数据驱动的 dNFT。请注意，这里的动态图像并不是简单的时间轴动画，而是数据驱动的、可响应外部事件而变化的图像。

本文介绍了一种实现数据驱动的 dNFT 的方案，我们在实践中已经部署了这个方案，经验证非常有效，且能够与主流 NFT 平台对接。

2. 方案

我相信，大家对 NFT 已经非常熟悉了，其核心属性也耳熟能详。token id、token URI、owner，其中token URI 描述 NFT 的扩展属性，正是其构建复杂应用的核心字段。该字段也被当前主流的 NFT 交易平台 Opensea 所扩展，并被各方广泛认可。我们的生成动态NFT图像的方案也正是围绕该字段构建。

试想一下，有如下需求：在 Uniswap V3 交易对NFT上展示owner及头寸（position）信息。

我们会面临哪些问题？有什么样的解决方案呢？

在Uniswap V3 交易对 NFT 图像中，我们面临的问题就是如何生成动态 NFT 图像。LP 易主或者头寸产生变动时，都会驱动图像的刷新。

怎么开发这样的 NFT 呢？基本思路是，按需动态渲染生成 NFT 图像，在访问时实时渲染生成图像。

展开来描述。目前Uniswap V3 交易对 NFT 图像只展示静态数据，我们的目标是增加 Owner （所有者）和 Position （头寸）的 LP NFT 图像，我们可以把图像和数据分解开来：

• 底图 —— NFT 图像的整体架构

• 数据 —— NFT 图像上的可变数据

因此，我们生成动态NFT图像的方式是：以一个固定的底图为模板，在用户访问时基于数据实时生成图像的动态部分。

2.1 底图

• 底图配置（索引）

其中，可以根据合约地址配置，一个合约发出的所有 dNFT 共用同一个底图。也可以基于某一个属性动态选择底图，比如，在 Uniswap V3 中可以根据动态收益率来选择不同的底图，收益率越高，底图越喜庆。

contract address → background image A

contract address + 0.5% → background image 1

contract address + 1% → background image 2

• 底图格式

底图格式决定图像生成的技术，我们的最佳实践是 SVG 格式。SVG 格式底图模板示例如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <svg width="600px" height="400px" viewBox="0 0 600 400" version="1.1" xmlns="<http://www.w3.org/2000/svg>" xmlns:xlink="<http://www.w3.org/1999/xlink>">
        <style>
            .text 
                pointer-events: none;
                -webkit-user-select: none;
                -moz-user-select: none;
                -ms-user-select: none;
                user-select: none;   
                font-variant-numeric: tabular-nums lining-nums;                 
            
        </style>
        <g stroke="none" stroke-width="1" fill="none" fill-rule="evenodd">
            <g>
                <rect fill="#FFFFFF" opacity="0" x="0" y="0" width="600" height="400"></rect>
                <text font-family="Arial" font-size="36" font-weight="bold" fill="#FFFFFF" class="text">
                    <tspan x="48" y="48">Owner: OwnerPlaceholder</tspan>
										<tspan x="48" y="80">USDC: USDCPlaceholder</tspan>
										<tspan x="48" y="116">WETH: WETHlaceholder</tspan>
                </text>
            </g>
        </g>
    </svg>

基于 SVG 底图模板，获取NFT相关数据之后，只需用字符串模板工具替换相应 Placeholder 即可生成图像。

2.2 业务数据

获取业务数据的方式取决于 NFT 应用的实现方式。一个常用的模式是调用合约 tokenURI 接口，将返回结果基于业务解析即可获取业务数据。下面介绍这种模式的具体做法。

以下是 ERC-721 的元数据接口：

interface ERC721Metadata /* is ERC721 */ 
    /// @notice A descriptive name for a collection of NFTs in this contract
    function name() external view returns (string _name);

    /// @notice An abbreviated name for NFTs in this contract
    function symbol() external view returns (string _symbol);

    /// @notice A distinct Uniform Resource Identifier (URI) for a given asset.
    /// @dev Throws if `_tokenId` is not a valid NFT. URIs are defined in RFC
    ///  3986. The URI may point to a JSON file that conforms to the "ERC721
    ///  Metadata JSON Schema".
    function tokenURI(uint256 _tokenId) external view returns (string);

这个接口中的 tokenURI() 函数可以返回一个 URI，指向该 NFT 对应的元数据资源在网络上的位置。对于一个实现了 ERC721Metadata 接口的 NFT，我们可以调用 tokenURI() 接口，获得该 NFT 的元数据。

ERC-721 标准对于元数据结构进行了以下建议：

    "title": "Asset Metadata",
    "type": "object",
    "properties": 
        "name": 
            "type": "string",
            "description": "Identifies the asset to which this NFT represents"
        ,
        "description": 
            "type": "string",
            "description": "Describes the asset to which this NFT represents"
        ,
        "image": 
            "type": "string",
            "description": "A URI pointing to a resource with mime type image/* representing the asset to which this NFT represents. Consider making any images at a width between 320 and 1080 pixels and aspect ratio between 1.91:1 and 4:5 inclusive."
        
    

很显然，关于这个 NFT 的动态数据，应该放在元数据中，以便被读取。

不过 NFT 的元数据结构并非一定，标准所规定的的格式也未必是最合理。开发者完全可以基于应用的具体情况来定义自己的元数据结构。

例如，OpenSea 就建议了另一个元数据的结构，以下是一个例子，具体建议请参见：https://docs.opensea.io/docs/metadata-standards

  "description": "Friendly OpenSea Creature that enjoys long swims in the ocean.", 
  "external_url": "<https://openseacreatures.io/3>", 
  "image": "<https://storage.googleapis.com/opensea-prod.appspot.com/puffs/3.png>", 
  "name": "Dave Starbelly",
  "attributes": [ ... ]

不管用哪种元数据结构，开发者都必须清楚地定义这种结构，并且将数据放在这个结构中，供 DAPP 调用。DAPP 读取元数据后，通过解析获得

2.3 实现方案

在当前技术条件下，底图结合动态数据驱动实时渲染生成动态 NFT 图像，还需要部署一个中心化服务来配合 DAPP 才能实现。前两节已经介绍了底图的定义方式和 NFT 应用业务数据的获取模式。这个方案的大致处理流程如下：

• 首先，DAPP(或其他Client) 向 Image Handler 发送一个 image URI 请求获得对应的图像；

• Image Handler 是一个动态图像服务，收到 image调用后，向 RPC Node 发起请求，调用相应 NFT 合约的 tokenURI 函数获得 NFT metadata；同时，Image Handler 到指定位置获得底图模板代码；

• 获取 metadata 后，根据相关 NFT 底图模板和 metadata 中的数据，替换底图 NFT 模板中的 Placeholders，从而实时生成 SFT 图像，这一过程也称为“渲染”：

  "name": "Image Handler Example",
  "description": "This is an image handler example.", 
  "image": "image URI", 

其中 image 字段即为特定 image URI，其路由形式可以灵活设计，例如：

<https://image-handler/meta/images/0xsdfh...sdf/1>
<https://image-handler/image?contractaddress=0xsddf..sdf&tokenid=1>

这个解决方案的重点是，Image Handler 必须能够根据这个 URI 顺利地同时找到所需的底图和数据资源，然后将两者结合起来实时渲染 SVG 图像，从而展示出来。

3 小结

随着复杂 NFT 应用的不断涌现，生成数据驱动的动态 NFT 的需求将会越来越多，以上只是可行方案之一，希望能够抛砖引玉。值得一提的是，ERC-3525 标准对于数据驱动的动态 SFT 提供了更高水平的支持，以后我们将介绍基于 ERC-3525 的数据驱动、实时渲染的动态 SFT 生成方案。