Maya-2016动画制作案例教程第七章骨架与蒙皮

Maya2016动画制作案例教程Maya2016AnimationCaseTutorial中文版第七章骨架与蒙皮骨架与蒙皮对于制作角色动画非常重要。根据角色模型合理地创建骨架，并通过对模型和骨架进行蒙皮，将模型和骨架绑定，这样就可以通过调整骨架的关节，使角色模型根据动画需要做出各种动作。本章将为读者介绍创建骨架和对模型及骨架进行蒙皮的方法。Contents目录骨架系统蒙皮和权重7.17.2学习目标掌握快速创建人物骨架的方法掌握通过插入关节创建骨架的方法了解FK和IK的相关知识掌握对模型和骨架进行蒙皮的方法掌握为模型绘制权重的方法Contents目录骨架系统蒙皮和权重7.17.2骨架系统是一种以骨骼和关节为基础的动画控制系统。合理地应用骨架系统，可在控制角色模型做出各种动作时，避免模型的形状变化违反生物结构，从而破坏动画效果。7.1.1认识骨架结构7.1骨架系统1．骨骼、关节和关节链Maya中的骨架是由骨骼和关节组成的，如图所示。其中，骨骼没有节点，仅作为关节之间关系的可视提示。关节是指骨架中骨骼与骨骼之间的连接点，每个关节可以连接多个骨骼，关节可以控制骨骼的旋转和移动。骨骼关节7.1骨架系统一组串联的关节和骨骼被称为关节链，如人体的每根手指就是一组标准的关节链，如图所示。关节链7.1骨架系统2．骨架结构的层次骨架结构是有层级关系的，第一个创建的关节称为根关节，每个骨架结构中只有一个根关节。在人体骨架结构中，根关节位于腰部位置，如左图所示。除根关节外，沿骨骼方向每个关节既是上一个关节的子关节，又是下一个关节的父关节，如右图所示。对父关节进行移动和旋转，子关节也会受到影响。根关节骨骼方向父关节子关节7.1骨架系统角色动画的骨架运动应遵循运动学原理。运动学可分为正向动力学（简称FK）和反向动力学（简称IK）两种类型。7.1.2正向动力学（FK）与反向动力学（IK）7.1骨架系统1．正向动力学（FK）正向动力学完全遵循父子关系的层级。它由父级物体的运动带动子级物体的运动。例如，要利用FK制作骨架抬腿动作，需要按照层级关系逐个旋转骨架腿部的每个关节，如图所示。正向运动学（FK）具有简单直观，运算速度快的特点。它适合创建较简单的圆弧运动，在制作较复杂的关节链动画时，使用正向运动学（FK）工作量会非常大。提示7.1骨架系统7.1骨架系统2．反向动力学（IK）反向动力学与正向动力学刚好相反，它由子级物体的运动带动父级物体的运动。反向动力学不是通过旋转关节来调整物体的运动，而是通过创建一个控制结构（IK控制柄）来控制物体的运动，用户只需移动IK控制柄的位置，系统会自动旋转关节链中的所有关节。例如，要利用反向动力学制作骨架抬腿的动作，只需移动骨架脚部IK控制柄的位置即可，如图所示。反向动力学（IK）的优点是制作工作效率高，大大减少了需要手动控制的关节数目，在制作较复杂的关节链动画时，一般会使用反向动力学。反向动力学相对于正向运动学计算速度较慢，在关节数较多时尤其明显。提示7.1骨架系统课堂案例1人物模型创建骨架 —快速创建人体骨架课堂案例1为人物模型创建骨架—快速创建人体骨架下面通过为人物模型创建骨架，介绍快速创建人体骨架的方法，如图所示。课堂案例1为人物模型创建骨架—快速创建人体骨架打开素材文件后，首先利用“角色控制”面板创建人体骨架，并对骨架整体进行均匀缩放，然后调整骨架左手的关节，并对右手关节进行镜像调整，再根据模型调整上半身骨架的关节，最后调整骨架左腿的关节，并对右腿关节进行镜像调整。制作思路课堂案例1为人物模型创建骨架—快速创建人体骨架制作步骤扫一扫调整手指各关节的位置时，选中某个关节并按【D】键，然后调整该关节的位置，则其子关节的位置不发生任何变化。提示课堂案例1为人物模型创建骨架—快速创建人体骨架提示课堂案例1为人物模型创建骨架—快速创建人体骨架若要删除当前所选骨架，必须单击“角色控制”面板“骨架”选项卡中的“删除骨架和定义”按钮。在调整人体骨架关节时，应根据现实中人体的骨骼结构，将各关节移至人物模型的颈部、肩部、肘部、腕部、腰部和膝盖等部位。此外，单击视图工具栏中的“X射线显示关节”按钮，可显示或隐藏视图中的骨架。课堂案例2为章鱼模型创建骨架 —创建关节和控制环课堂案例2为章鱼模型创建骨架—创建关节和控制环通过为关节创建控制环，并将控制环与对应关节进行约束，便可利用控制环调整关节的角度和位置，使用户可以更方便地控制关节和骨骼。下面通过为章鱼模型创建骨架，介绍创建关节和控制环的方法，如图所示。课堂案例2为章鱼模型创建骨架—创建关节和控制环打开素材文件后，首先插入根关节并创建一条触手的关节链，然后通过镜像复制，创建其他触手的关节链，再根据插入的关节创建圆形曲线作为控制环，最后对控制环和关节进行父约束。制作思路课堂案例2为章鱼模型创建骨架—创建关节和控制环制作步骤扫一扫在调整章鱼触手的关节时，不要对关节进行旋转操作，否则对触手的关节进行镜像复制时会出现错位。提示课堂案例2为章鱼模型创建骨架—创建关节和控制环举一反三1．为小男孩创建骨架利用本节所学知识，为小男孩模型创建骨架，如图所示。举一反三举一反三提示（1）打开素材文件，打开“角色控制”面板并单击“创建”选项区中的“骨架”按钮，在场景中创建一个人体骨架。（2）缩放骨架底部的定位器，使骨架大小与小男孩模型匹配，然后调整骨架左侧手臂的关节，如图所示，并利用“镜像关节”命令自动调整右侧手臂的关节。举一反三提示（3）根据模型调整上半身骨架的关节，最后调整骨架左腿的关节，并对右腿关节进行镜像调整，如图所示。举一反三制作步骤扫一扫2．为海鸥创建骨架利用本节所学知识，为海鸥模型创建关节和控制环，如图所示。举一反三举一反三提示（1）打开素材文件，首先在关节工具的“工具设置”对话框中设置骨骼的半径，如图所示。（2）在顶视图中创建根关节，然后依次单击创建海鸥头部和躯体的关节，如图所示。举一反三提示（3）在顶视图中沿海鸥左侧翅膀创建关节链，如图所示，并利用“镜像关节”命令镜像出海鸥右侧翅膀的关节链。（4）在场景中海鸥飞行时会活动的关节处创建圆形曲线作为控制环，然后将控制环与对应关节进行方向约束，再沿骨骼方向对所有子关节控制环与其父关节控制环执行“编辑”＞“父对象”命令（或按快捷键【P】）。举一反三提示（5）分别对海鸥的翅膀、头部和尾部的父关节控制环与主控制环执行“父对象”命令，最后对根关节和主控制环执行“父对象”命令，如图所示。举一反三制作步骤扫一扫Contents目录骨架系统蒙皮和权重7.17.27.2蒙皮和权重为模型创建骨架后，骨架与模型是相互独立的。为了能让骨架驱动模型产生合理的运动，就必须将模型绑定在骨架上，这种将模型绑定在骨架上的技术称为蒙皮。蒙皮后，通过骨架可以控制模型的形状变化，如图所示。此外，对骨架和模型进行蒙皮后，还可以通过编辑蒙皮权重设置关节影响模型的范围和强度，从而使得模型的形状变化更符合实际。7.2蒙皮和权重7.2.1蒙皮的类型Maya提供了“绑定蒙皮”和“交互式绑定蒙皮”两种类型的蒙皮方式，它们各有其特点，适合应用在不同情况下。绑定蒙皮：该方式也称为平滑蒙皮，它可以使关节链中的多个关节共同影响模型表面的一个蒙皮点（CV控制点、顶点或晶格点），从而达到模型平滑变形的效果。例如，关节在弯曲时，会拉伸外侧皮肤而挤压内侧皮肤。由于这种绑定效果更符合真实的动物和人物的运动形态，因此被广泛应用于动物、人物等生物类或柔软的角色绑定中。交互式绑定蒙皮：该命令与“绑定蒙皮”命令的用途基本相同，不同之处在于使用交互式绑定时，Maya会为每个绑定关节分别创建一个体积操纵器，通过调整操纵器的形状、长度以及在视图中的位置，可以定义每个关节所影响的网格区域。值得注意的是，交互式绑定蒙皮不支持NURBS曲面。7.2蒙皮和权重7.2.2权重简介在对骨架和模型进行绑定蒙皮后，Maya会自动对模型中的各蒙皮点为每个关节指定一个权重值，这些权重值用于控制关节对各个蒙皮点的影响。通常距离一个蒙皮点越近的关节，对该蒙皮点的影响（权重值）越大。由于关节对各蒙皮点的权重值是Maya自动赋予的，因此有时并不是非常合适。例如，在制作角色模型抬起手臂的动作时，手臂周围的模型表面可能会过度变形，如图（a）所示。此时，通过对手臂关节的权重进行绘制或调整，可使手臂周围模型表面的变形符合要求，如图（b）和（c）所示。权重中的白色表示该区域中的模型完全受所选关节影响，黑色表示该区域中的模型完全不受所选关节影响，灰色表示该区域中的模型部分受所选关节影响。提示7.2蒙皮和权重课堂案例3对猫耳女孩进行蒙皮 —绑定蒙皮课堂案例3对猫耳女孩进行蒙皮—绑定蒙皮下面通过为猫耳女孩模型进行蒙皮，介绍对模型和骨架绑定蒙皮的方法，如图所示。课堂案例3对猫耳女孩进行蒙皮—绑定蒙皮打开素材文件后，对猫耳女孩模型和骨架绑定蒙皮，然后创建控制装备，以使用户可以利用控制装备便捷地调整猫耳女孩模型的动作。制作思路课堂案例3对猫耳女孩进行蒙皮—绑定蒙皮制作步骤扫一扫课堂案例4调整猫耳女孩权重 —绘制和调整权重课堂案例4调整猫耳女孩权重—绘制和调整权重下面通过调整猫耳女孩模型的权重，介绍绘制和调整权重的方法，如图所示。课堂案例4调整猫耳女孩权重—绘制和调整权重打开素材文件后，调整猫耳女孩模型的动作，查看权重有问题的部位，然后利用“组件编辑器”对话框调整猫耳女孩头发、头部和眼球处顶点的权重，再绘制猫耳女孩颈部和肩部处的权重，接着利用“组件编辑器”对话框调整手指和腿部顶点的权重，最后再次调整猫耳女孩模型的动作。制作思路课堂案例4调整猫耳女孩权重—绘制和调整权重制作步骤扫一扫提示课堂案例4调整猫耳女孩权重—绘制和调整权重设置好一个手指的权重后，可激活“显示/隐藏IK”按钮，并调整该手指的控制柄，查看权重是否正确。此外，为一个手指设好权重后，利用控制柄将其与没有设置权重的手指分开，可方便其他手指顶点的选取，如图所示。如果在调整女孩模型动作时，发现女孩模型中还有错误的权重，可框选出错部位的顶点，在“组件编辑器”对话框中重新设置所选顶点对应关节的权重值，或者选中出错模型并打开“绘制蒙皮权重”工具的“工具选项”对话框，重新绘制出错部位的权重。提示课堂案例4调整猫耳女孩权重—绘制和调整权重举一反三利用本节所学知识，对人物模型和其骨架进行蒙皮，并调整人物模型的权重，如图所示。举一反三—对人物模型进行蒙皮并调整权重提示（1）打开素材文件，依次选中人物模型和骨架，然后利用“绑定蒙皮”命令进行平滑蒙皮，再利用“角色控制”面板为人物模型创建控制装备。（2）调整人物模型的各个关节，查看模型的蒙皮效果，找到权重有问题的部位（应重点查看头部、肩部、手部和腿部的关节），然后利用“绘制蒙皮权重”工具和“组件编辑器”对话框对有问题的权重进行调整。（3）移动或旋转人物模型的相关关节，改变人物模型的动作并检查蒙皮效果。举一反三—对人物模型进行蒙皮并调整权重举一反三—对人物模型进行蒙皮并调整权重制作步骤扫一扫课后实训1．为斗鱼创建骨架和控制环下面利用本章所学知识，为斗鱼模型创建骨架和控制环，如图所示。提示（1）打开素材文件，首先利用“创建关节”命令创建斗鱼躯干的关节，然后分别创建背鳍、尾鳍和腹鳍的关节，如图所示。（2）在场景中创建与关节一一对应的圆形曲线，然后创建一个较大的圆形曲线作为主控制环。（3）将圆形曲线与对应的关节进行父约束，最后将主控制环与所有关节控制环进行父约束。课后实训课后实训制作步骤扫一扫课后实训2