Maya 4.0 骨骼动画-骨骼动力学（2）

Maya 4.0 骨骼动画-骨骼动力学
     骨骼制作标志着用户已进入到高级特征动画制作的领域，在 Maya 中使用骨骼比较容易，但也有可能变得复杂。在我们为骨骼制作动画之前，首先要了解动力学的一些属性，这对于制作好的骨骼动画至关重要。

反向运动学

使用 Forward Kinematics 工具主要涉及到的是正确地建立关节。在创建关节并将关节编为一组，且给关节加了合适的限制之后，就要转换关节并给它们作关键帧。首先从顶部层级开始，然后向下处理底层关节直到获得所要的姿态。

对于定向运动来说 ( 如一个人将脚放到地面或伸手开门 ) ，使用正向运动学来实现非常困难和麻烦，一般需用反向运动学 (IK) 来制作动画。

反向运动学包括 IK 手柄和 IK 解算器。一个 IK 手柄贯穿受影响的关节，这些受影响的关节就叫 IK 链，并且手柄线贯穿关节。手柄矢量指的是从起始关节开始指向末端关节的矢量，末端关节是 IK 手柄的末端受动器所在位置，如图 13-17 所示。

图 13-17 IK 手柄

IK 解算器可以查看 IK 链末端受动器的位置并作一些必要的计算，以使关节能正确旋转。旋转方式是从起始关节开始到 IK 链的末端关节为止，这种方式意味着末端关节在末端受动器所在位置。当末端受动器移动时， IK 解算器就将末端受动器的平移值改为关节的旋转值，关节也会相应地改变。通常， IK 链只使用 3 个关节，但也可以处理更多的关节。

Maya 的界面有 3 种 IK 解算器： IKRP(Rotate Plane) 解算器， IKSC(Single Chains) 解算器和 IK Spline 解算器，每种 IK 解算器都有各自的 IK 手柄类型。

使用 IKRP 手柄

IKRP 解算器是 IK 手柄工具的默认设置，其具体操作步骤如下：

(1) 在侧视图中，画一条简单的关节链，如图 13-18 所示。

(2) 执行 Skeleton → IK Handle Tool □命令，并将工具重置为默认设置。

(3) 单击第 1 个关节，然后单击最后一个关节，一个 IK 手柄已创建起来。顶部的圆复杂，如图 13-19 所示。当得到其组件的内容时，设置起来就非常简单。

IKRP 解算器仅计算末端受动器的位置值，而忽略了末端受动器的旋转值。通过 IKRP 解算器旋转的关节，其旋转方式是关节的 Y 轴是平的、 X 轴指向骨头中心、 Z 轴垂直于弯曲方向。这是建立关节的默认局部方向坐标，如果没有看到旋转圆面，则可以执行末端受动器并按 F 键显示 Show Manipulator 工具。

沿着关节弯曲方向的平面由平面指示器显示，平面作为关节链平面。用旋转 IK 链的扭曲圆平面可以绕手柄矢量旋转该平面。相对于由手柄矢量和极矢量创建的参考面可以测出 Twist 度，该参考面可以被移动且可以作关键帧。

图 13-18 建立骨骼    图 13-19 IK 手柄

注意：

有时，手臂弯曲的方式会引起 IK 链与默认参考平面设置相互转换，为了避免这种转换，可以调整极矢量或作极矢量动画。

使用 IKRP 手柄的好处在于能比较精确地控制 IK 链的旋转，缺点在于必须处理较多的组件。

使用 IKSC 手柄

IK SC 手柄比 IK RP 手柄要简单些，下面 介绍如何使用 IK SC 手柄。具体操作步骤如下：

(1) 首先进入侧视图并另画一条简单的关节链。

(2) 执行 Skeleton → IK Handle Tool 命令，如图 13-20 所示进行没置，然后关闭该对话框。

图 13-20 设置 IK SC 手柄

(3) 单击第 1 个关节，然后单击最后一个关节，可以看到 IKSC 手柄了。

(4) 执行 Rotate 并旋转 IK 手柄发现这似乎只对局部 X 和 Y 旋转手柄有效，且释放手柄后它们又回到一定的角度。

而要按 F 键显示 Show Manipulator 工具，那么将什么也看不到，因为 IKSC 手柄没有额外的控制器 —— 所有的东西都是由 IK 手柄所控制。 IKSC 解算器计算末端受动器的旋转值并以一定的方式旋转 IK 链，其中一定的方式是指在链中的所有关节都有默认的局部方向。尽管在手柄中看不到任何有关关节链平面的表示，但关节链平面确实存在于 IKSC 解算器中。作为 IKSC 手柄，该平面通过关节链，这样 X 和 Y 轴正位于平面上，如图 13-21 所示。

图 13-20 一个 IKSC 手柄

对于 IKSC 手柄，在 Attribute Editor 中，如果有两个或两个以上链相重叠时， IKSC 就会有一个 Priority 赋值。 Priority 1 设置的手柄将首先旋转链中的关节，然后 Priority 2 设置的手柄将旋转手柄的关节，依次类推。 Po Weight 设置决定了手柄的位置和方位权重，如果权重为 1 ，那么末端受动器将仅获得手柄的位置；如果权重为 0 ，那么末端受动器将仅获得手柄的方位。一般应将这个设置设为默认值 1 。