MAYA动力学(刚体)

1、1呷|0KC|OOJOlo.orci1呷由亡Pmds|D0lJflMO|ao55EfjrilrrfjLiEe|0.KCp.M0|ClOW|OKO|OOJU|o.dw-Spn|ddodpEJOOEl|HDDOFcree|0.KC|D.L40|O.OKi呻f|OKO|QCQOam-曲闻Id|2TInNUSeeing?twdSpn|DD0D|dc(d|OlDDOhAaiPosriKinOKL阿0ClOKiInihalOirn|0KCi|OCQOICLUffiDjTffricFinJrn|0MEouhciftKiIcTfiOOSldlnnwwMAYA在maya的动力学部分我们将学到刚体，柔体，弹簧，和

2、各种动力学的约束。这些对于模拟现实的物理运动是十分有效的！好下面我们就开始系统的介绍一下各部分的功用很各自的控制参数。在后边我们将结合实例进行说明。刚体部分刚体的性质更象物理空间中的现实物体：有质量mass、受动力场的影响、能与其它物体发生碰撞。一般来讲刚体在物理过程（碰撞、受力）中不发生变形。刚体最重要的特性就是质量和代理物体。质量越大的物体惯性越大，其运动状态越不易改变。当两个不同质量的物体发生碰撞时，质量大的物体运动状态（速度、方向）变化较小，质量小的物体变化较大。代理物体是软件在进行动力学计算时的一种简化方式，它使用简单形状的物体（球和长方体）代替复杂形状的物体，这样可以大大节省计算时

3、间。使用代理物体可能会降低计算精度，如果要求高精度的计算则不宜使用代理物体。刚体部分主要分两个类型主动刚体和被动刚体。主要区别在于主动刚体可以受力场的影响，,但接受碰撞不发生位移。接受碰撞会产生相应的物理变化。被动刚体不受场的影响StakeFnclnn0.2COCoisianLei二|PqriwirnmK：&Wsm|1KCDfl-itrQfMati|6血rLeeL匚Bt/BiiJFMa!；!；IRig-id帥曲Mj;Rhj:e彳Srtive厂PffiKieColic4i厂A|i：ayDiwrrwbmnosubjectrigidbodyname设置刚体的名称,便于识别.active将刚体制作为主

4、动刚体.如果关闭,刚体是被动刚体particecollision如果使粒子和表面碰撞，并且表面是主动刚体，可将particecollision打开或关闭，设置刚体是否反应碰撞力.allowlockcenterofmass作为系统默认设置，不能打断刚体和刚体解算器的联系allowdisconnection打开后，才可以打断连接mass设置主动刚体的质量，质量越大，它对碰撞物体的影响越大centerofmassX，Y，X指定在局部坐标系中主动刚体质量中心的位置很容易看到.质量的中心影响主动刚体如何弹跳置了主动刚体球体的旋转点.，其中刚体解算器处理动力学动画.将.此属性仅在属性编辑器中可用.maya

5、忽略掉被动刚体的质量.X形图标代表质量的中心.在线架模式下,它.当设置了initialspin时，质量的中心也设作为系统的默认设置，在建模过程中当改变物体的表面时，maya重新计算刚体的质量中心如果打开这个属性，maya不改变质量中心.仅在编辑器中可用.staticfriction当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动值为1时,减小运动dynamicfriction设置刚体运动和刚体表面相接触时相对的摩擦力动.bounciness设置刚体的弹力.damping设置一个反向力,阻止刚体的运动触后的运动.正值减小运动.值为0时,刚体自由运动,值为1时,减小

6、运,此属性作用与拖动相似,负值增加运动.;它影响物体接触前,接触中和接impulseX,Y,Z创建瞬间力,并且设置力的大小和方向.数值越高,力的数量越大impulse此项设置瞬间力在刚体上的作用点如果瞬间力的的作用点没有撞击到质量中心positionX,Y,Z则刚体在移动的同时绕自身的质量中心旋转边界以为的位置,将仍然得到物体的旋转和移动的位置.这三项的数值使用的是刚体的局部坐标轴空间.如果将作用点的位置指定到物体的外表面spinlmpluseX,Y,Z使用这三项可以在刚体的重心实施旋转推动力,也就是物理上的扭距.这三项的数值设置扭距的方向,也设置扭距的大小solverid解算器使用只读刚体索

7、引数字计算刚体的动力.可以在mel脚本和表达式中使用solverid,TOC o 1-5 h z以在解算器中识别特殊的刚体.刚体的初始设置lnitialspinX,Y,Z这三项设置刚体在创建后初始的角速度,这可旋转刚体.lnitialpositionX,Y,Z设置刚体最初局部在世界坐标中的初始位置.lnitialorientationX,Y,Z设置刚体最初局部空间方向.lnitialvelocityX,Y,Z设置刚体最初的速度和方向.设置刚体的属性standinODDDOOstandin项的下拉式菜单中可选择立方体或球体作为替换几何体，当选择none项时，不使用替换几何体.applyforce

8、at显示一个菜单,允许设置力作用于物体的位置,将作用位置设置在质量中心,它的边界盒的中心和它的CVS或顶点.当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动centerofmass将力的作用点设置在质量中心.没有扭距作用于刚体.boundingbox将力应用到物体的边界盒的八个角.这是系统的默认设置.要看到物体的边界盒,从工作区的上方选择shading/boundingboxverticesorcvs在多边形物体的每个顶点应用力，或在nurbs表面的每个cvs应用力.这是最慢但最精确的选择.tessellationfactor在创建刚体时，nurbs物体首先要转

9、化为多边形物体.此项确定了在转换过程中多边形的近似数目.低数目创建粗糙的几何体，并减少了动画计算但是加快了播放速度.collisionlayer可以使用碰撞层来创建互相碰撞物体的专用组.碰撞层可以容纳两个或多个碰撞刚体，在同一层中的两个刚体才能发生碰撞.collisions当关闭此项时，刚体不碰撞场景中的任何物体.可以打开两个或者更多刚体的interpenetrate属性，阻止这些物体的互相碰撞.如果要阻止物体的相互碰撞，可以选择物体，然后选择solves/setrigidbodyinterpenetrate命令.如果以后要关闭interpenetrate属性，选择物体，然后solves/se

10、trigidbodycollision.Lgnore当打开此项时，这关闭了场的影响，碰撞的影响和所有其他刚体的影响.如果在场景中有许多计算刚体，并且想使多个刚体失效以加速动画播放则该项是非常有用的以上介绍了刚体本身的一些属性，为了模拟真实的物理现象，在器下面我们来介绍一下它的一些属性。maya里边还设有刚体解算StateFriel：ionBciuncinessContactMotionLcmldctDataAllowDisconnectionCoNisian!oleraneeStartTirrieCurrentTine*FEigidSdIybfMethodsSolveiMethedFlurge

11、KuItsAdaptiveLEtSelectedFocusAttributesHelpnurbSpherelnurbsSphereS.hape!rigidBodvlrigidSolYerScaleVelotitJRigidSolverStates17171717厂厂CcheD曰也DeleleCacheD&l&teFEigidSolverDisplayOptionsFF厂厂DisplayConstraintDisplayCenterOfMassDispilayVelocityDisplayLabeltModeBshaviornosubject刚体解算器的属性stepsize设置刚体计算在一帧之内

12、出现的频率.一般情况下，增加setpsize值.改善刚体动画的精确当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动度.但会减慢场景的播放.如果快速移动的刚体没按所预料的碰撞，则减少stepsize.DOO个不可设置关键帧属性，仅在属性编辑器中可用.collisiontolerance设置刚体解算器检测碰撞速度和精确度.碰撞误差值越小了则计算时间越长，碰撞精度越高小误差数值常用于创建涉及细小薄体的碰撞.这是一个不可设置关键帧属性，仅在属性编辑器中可用.scalevelocity该项用于displayvelocity属性.如果打开displayvelocity，运动

13、刚体显示速度箭头图标代表刚体运动的大小和方向.可改变scalevelocity去缩放箭头.starttime设置解算器开始动画刚体动力的滑块时间帧.currenttime允许加速或减慢连接到解算器的所有刚体的动力学动画子物体的作用相同.solvermethod.currenttime对刚体的作用与对粒TOC o 1-5 h z可在弹出菜单选择刚体计算的精确度和速度.midpoint计算速度快但精度低.runge-kutta以中等速度和精度计算.runge-kuttaadaptive计算速度慢但精度高，这是系统默认的设置刚体计算状态当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时

14、允许物体自由运动state打开或关闭场果,关闭此项,碰撞和刚体约束的作用.如果想加速播放动画速度,并且暂时不关心刚体的效当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动friction设置刚体在碰撞后是被粘贴还是滑动滑动.如果刚体之间的接触被限制到瞬间的碰撞加速播放.如果friction打开，则刚体被粘贴；如果关闭，它们则,frictionDOODOO.关闭friction可当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该

15、项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动bounciness此项可关闭或打开弹跳.当关闭时，物体相互接触时不会弹跳，但刚体动画播放加快当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动contactmotion当打开时,maya的刚体动力学模拟牛顿物理学.当关闭时maya模拟没有惯性的阻尼环境.特别要说明,象弹力和摩擦力这样的碰撞力不影响刚体.场影响刚体,但不影响最初旋转,最初速度或推力.contactdata积累场景中接触刚体之间的数据allow系统的默认设置，不能打断刚体

16、和刚体解算器之间的连接，刚体解算器处理动力学动画.但打开allowdisconnection后,0000disconnection连接.此属性仅在属性编辑器中可用.cachedata.在此以后,可以通过拖动时如果打开此项，maya缓存所有连接到解算器刚体的动力学状态间滑块或反向播放检验刚体的动画.deletecache删除连接到解算器的所有刚体的缓存动力学状态刚体解算器显示选项displayconstraint显示刚体约束图标.displaycenterofmass显示每个刚体质量中心的图标.displayvelocity显示箭头图标,箭头代表刚体速度的大小和方向displaylabel表明刚

17、体是主动刚体还是被动刚体.以上我们大致讲了一下有关刚体的一些属性在实例的教案里我们可以更加深刻的了解这些参数的效用。柔体部分柔体这部分可以作出很多现实中的自然现象，下面我们对他的一些基本参数加以介绍。nosubjectmakesoft将物体转化为柔体.如果还没动画物体，并且要使用动力学动画它（例如场).如果已经为物体制作了非动力学动画，并想在创造了柔体后保持动画则用此选项.非动力学动画包括使用关键帧，运动路径，非粒子表达式和变形动画，影响柔体粒子的动力不受非动力学动画的影响.动力在粒子物体的局部空间起作用，其他的动画作用于物体，不影响动力效果.duplicate，makecopysoft选择此

18、项，复制物体并将物体的复制物体制作为柔体，而不改变原始物体.如果使用此项，可将makenon-softagoalDOD，将原始makecopysoft物体作为柔体的目标物体.柔体跟随被动画的目标物体.可编辑柔体的目标权重，创建弹性运动或轻摇效果.另外，当makenon-softagoalODD，反复使用该项，这将创建等同于物体的柔体拷贝，可独立地动画原始物体地每个复制物体.此项作用与duplicate,makecopysoft项相似，只是它将原始物体制作为柔体，并且复制原始物体.duplicate，makeoriginalsoft，要使用当物体的下游构造历史需要使用原始物体而不能用其复制物体作

19、为柔体时当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动duplicate,makeoriginalsoft项.duplicateupstreamgraph当使用任何一项复制选项创建柔体时复制上游节点线输入,而需要在复制物体中使用和编辑从属曲线输入hidenon-softobject当复制物体,并且将原始物体或复制物体创建为柔体如果后来要显示被隐藏的非柔体物体,可在display/show/show/selectionmakenon-softagoal打开此项,可以使柔体跟踪目标或向目标物体移动体.可以在创建柔体后编辑柔体的目标权重将使柔体变硬;精确的成为目标体

20、的样子.weight设置柔体跟随几何体的紧密程度.值为0时.如果原始物体有从属曲,则要讲此项打开.如果打开此选项,则非柔体物体被隐藏outliner中选择物体，并选择,目标物体就是原始几何物体或复制几何目标权重为0将使柔体自由的变形或弯曲,为1使柔体弯曲和自由变形.值1使柔体刚直以上简述了一下柔体的属性在后边的例子里我们将具体运用。弹簧当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动SpringNameCreationMethod:Minhls罠MinDianceMa?DhtarceWireV/dlkLengthDampingRestLengthEndlWeig

21、htFAppljJ厂-End2Weight1.000十SpringAttrahutesUse;Stine3sPS厂UseDampingPS厂UseRestLengthPSzStiffriesi1.(I；SpringOptionsa.0001.000a.200a.ooo1.000CreatebSpringMethodsAddtoEx诞tingSpringDontDuplicateSpringsI-SetEirehusive当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动nosubjec

22、tspringname指定弹簧物体的名称，以便于在outliner中识别addtoexistingspring，而不作为一个新弹簧.当打开此项时，在弹簧选项对话框中添加弹簧到一个现存的物体的其他选项的作用与创建新弹簧的作用相同dontduplicatesprings当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动如果一个弹簧已经存在spring项时，此项才起作用，此项避免在两点之间再次创建弹簧.仅当打开addtoexisting当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.

23、值为0时允许物体自由运动setexclusive当多个物体被选择时,基于点之间的平均长度,弹簧会将选择物体上的点连接到其他物体的点上.软件基于物体决定了适当的最大和最小距离范围.在每个物体内的点不用弹簧连接creationmethob:minmaxminmax选项使选仅在mindistance和maxdistance选项确定的范围内创建弹簧.可使TOC o 1-5 h z择的粒子相互粘附,例如模拟流体的混凝.creationmethob:all,选择在被选择物体所有点之间创建弹簧.当想让物体的整体结构中有统一的弹簧结构该项,例如弹性球.creationmethob:wireframe,例如一条

24、,该选项在柔体的外部边缘所有的粒子间创建弹簧.该选项对由曲线制作的柔体非常有用绳索.对带有不规则表面的柔体,或对希望其外部边界有凝胶或液体粘附效果的物体也十分有用的.wirewalklength.该选项的该选项使用的创建方式是：wireframe选项.它设置边缘粒子之间创建的弹簧数目值越高,柔体的结构越强.设置属性usestiffnessps,允许设置单个弹簧的刚性,阻尼和静止长度.usedampingps,userestlengthps当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动stiffness当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为

25、0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动设置弹簧的刚性.如果将弹簧的刚度设置的太高,弹簧可能被过分的拉伸和压缩.通过改变这当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动个属性可以调整碰撞柔体的弹跳damping,低的阻尼值可以使弹簧的伸缩加快设置弹簧的阻尼力.高的阻尼值使弹簧的长度变化很慢可使用低的阻尼数值和高的弹力数值来创建柔体的颤动效果当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动re

26、stlength设置弹簧静止时的长度.在弹簧物体中的每个弹簧都具有相同的静止长度值弹簧尽力地到达它们的静止长度弹簧缩短.将弹簧的数值。设置的比静止时的长度大end1weight此项设置弹簧的伸缩力施加到弹簧开始点的数量明开始点不受弹簧伸缩力的影响.如果将此项的值设置的弹簧的静止长度小,当播放动画时.当播放动画时,当播放动画时,弹簧扩张.此项的取值范围从.当值为1时,影响最大.0到1.当值为0时,表当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动Nail）、销约皿Pin）、铰链约束（H

27、inge）、弹簧约束（Sping）和屏障约束（Barrier)。刚体约束刚体约束是控制刚体运动的一个重要方式。它控制刚体在受力不平衡时按一定的方式运动。这些运动方式都是我们所熟悉的简单运动形式。刚体约束共有六种：钉约束（当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动约束（Nail）将主动刚体约束在空间的一个点上，当被约束的刚体受到力的作用时（碰撞或动力场），就当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗

28、运动的程度.值为0时允许物体自由运动会绕约束的固定点转动，感觉很象钟摆。钉约束就象把一个物体挂在钉子上一样。当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动重力ZL_X约束点运动路径”祀的hmding9”口19吁hu円户已卩旦？当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动nosubject约束（Pin）Pin约束实际上是把将两个刚体约束在空间一个特定的点，就象一个关节连接的两个物体。当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动两个物体关联起来。当两个物体的刚体属性（主动、被动）不同时，约束的结果也是不同的。当刚体和其他刚体静止接触时,该项设置刚体抵抗运动的程度.值为0时允许物体自由运动nosub