Maya 7.0 骨骼动画-骨骼动力学#知识参考

1、Maya 7.0骨骼动画-骨骼动力学骨骼制作表明用户已进入高级功能动画制作领域，在Maya中使用骨骼可能会更容易，但会变得复杂。在设置骨骼动画之前，必须先了解动力学的某些属性，这对于创建好的骨骼动画很重要。静力学“Forward Kinematics”对于处理自由运动(如行走时摆动手臂或旋转人时旋转脊椎)很有用。Forward Kinematics的主要兴趣是在动画中正确设置关节，并使用关节工具创建人体骨骼。首先要做的是创建腿、膝盖和脚关节需要放置的骨骼所在的腿。具体操作步骤如下：(1)运行“Skeleton”“Joint Tool”命令，单击“Reset Tool”将所有选项设置为默认状态，

2、然后运行Auto Joint Limits。(2)进入侧视图，然后按住x键并单击关节以捕捉到栅格，如图13-8所示。创建完所有关节后，按Enter键完成制作。提示：在创建关节的过程中，可以随时使用鼠标中键拖动以调整创建的最后一个关节的位置，或者使用向上箭头键返回到其他关节。注意：返回到几个关节并左键单击，可以在关节外部创建另一个关节分支。图13-8创建骨骼(3)将关节分别命名为Lleg、Lknee和Lfoot(L表示左侧)。现在还不能使用，因此不需要考虑关节链的最后一个关节。(4)如果进入透视并尝试执行和旋转膝部或脚部关节，您将发现只能围绕z轴旋转，对z旋转还有一个限制。使用自动关节限制设置，

3、可以在不通过父关节的情况下旋转或创建不超过180度的Hinge关节。因此，最好与膝关节一起使用，如图13-9所示。此外，要围绕x或y轴旋转关节，请在“属性编辑器”中进行设置。在“关节”列中，将Degrees of Freedom设置为x和y以继续对Z轴应用关节限制，除非在“Limit Information”列中禁用“Rot Limit Z”设置。建立腿的时候，要注意制作的骨头之间有坡度，而不是直线。因为骨骼之间的角度决定骨骼弯曲的方式。此外，在Maya中，默认关节方向由该关节及其子关节的关系确定。创建单个关节时，局部坐标的x轴沿骨骼方向，y轴垂直于弯曲方向，z轴垂直于弯曲方向。display

4、components objectlocal rotation axes命令可以显示一个关节的局部旋转轴，如图13-10所示。图13-9旋转骨骼图13-10局部旋转轴使用默认设置创建关节时，z轴旋转方向始终指向弯曲的骨骼，y轴旋转方向是骨骼从一侧旋转到另一侧的方向。执行用于创建关节的窗口非常重要，因此必须先显示骨骼是如何弯曲的，然后相应地在正确的窗口中创建骨骼。例如，如果模型面向正面，则可以在侧视图中创建脊椎和腿部。这样，在创建其他骨骼时，可以观察在其他窗口中创建关节的示例。移动和镜像关节用户可以移动使用移动工具创建的关节。运行一个关节并移动到“移动”工具时，该关节层级下的关节也会随之移动。运

5、行“移动”工具，然后按Insert键显示轴点控制器，移动其轴点只能移动执行的关节。还可以编辑使用Maya的Skeleton菜单中的其他工具创建的关节，插入、删除、连接和断开关节，或重新创建关节。在下面，使用镜像创建另一条腿。由于关节的行为与常规对象节点不同，因此必须按照以下步骤使用“镜像关节”功能对称克隆右腿。(1)将腿级别移动到(2，0，0)，然后运行Skeleton “镜像连接”命令。将YZ设置为“设置”，然后单击“镜像”。(2)尝试同时旋转左右膝，如图13-11所示，如同彼此的镜像图像一样旋转。(3)将镜像的关节命名为Rleg、Rknee和Rfoot。镜像关节时，有关旋转的限制信息也必须

6、复制到镜像的关节，但可能不会处于活动状态。在这种情况下，您可以选择并激活属性编辑器(如果有相应的数字信息)。如果某些旋转域为灰色，但关节可以继续旋转，则可以通过在Degree of Freedom框中双击鼠标左键来解除锁定。图13-11同时旋转两块骨骼如果关节镜像错误，可以在其他关节下分组、镜像和分解。创建人体其馀的骨骼以下是增加脊椎和肩关节水平的方法：具体程序如下：(1)进入侧视图，使用默认的“连接工具”选项设置生成脊椎链，如图13-12所示。脊椎关节需要球关节形式。在“顶”视图中创建左肩骨骼链，如图13-13所示(请记住，现在要创建非常简单的骨骼)。图13-12脊椎形状图13-13左肩骨链

7、(2)将脊椎级别命名为waist、chest、neck和head，将肩部级别命名为Lshoulder、Larm、Lforearm和Lhand。(3)在“前”视图中，将肩部骨骼链向上移动到颈部骨骼的稍下方。(4)在Hypergraph或Outliner中，将腰部以下腿骨链成组，将胸部以下Lshoulder链成组，如图13-14所示。图13-14级更改(5)要向肩关节添加旋转限制，请打开“属性编辑器”，然后运行Lshoulder关节。由于肩部不需要围绕x轴旋转，因此可以在“Degrees of Freedom”设置中关闭x。由于Larm像Ball关节一样旋转，因此其设置保持不变。Lforearm是

8、不能围绕y轴旋转的常规关节，因此禁用y；Lhand也是常规关节，不能围绕x轴旋转，因此禁用x。(6)还可以为这些关节和其他关节设置特定的最小和最大旋转范围。以下示例说明了Lforearm关节：运行Lforearm以在Attribute Editor中打开Limit Information和Rotate属性时，将显示三个Rot Limit域，y旋转呈灰色显示。选择四个Rot Limit X和z框，然后解除Min和Max域的锁定。(7)在“顶”视图中，围绕z轴旋转Lforearm。如果当前手臂伸直，度数约为28，请输入30作为Min值，如果当前手臂与Larm(手臂)重叠，请输入130作为Max值，

9、因为度数约为137。(8)对于x旋转，假定手掌朝下。在这种情况下，Lforearm应旋转90度使手掌朝向前方，从起始位置旋转45度使手掌朝向后方。输入90和45作为Min和Max值，如图13-15所示。提示：Translate和Scale也有限制。此限制有时可以使用。Maya还具有Rotation Limit Damping设置，用于在旋转限制内部或外部移动关节。图13-15旋转限制(9)通过运行Lshoulder关节并镜像相应关节，可以获得简单但完整的人体骨骼，如图13-16所示。图13-16人体骨骼最终效果重新定位关节的局部坐标轴。要获得关节旋转方式的精确控制，必须知道如何重新定位关节。例

10、如，在已创建的骨骼上，使用轴点操纵器将肩关节向下平移一个单位。显示局部旋转坐标轴时，x轴不再指向骨骼中心，而是大约在24之外。要重新定位x轴，可以运行旋转工具并切换到组件模式。作为RM，运行问号显示按钮(多个表列)，选中“Local Rotation Axes”复选框，然后运行肩关节。可以在前视图中旋转y轴控制柄，直到x轴指向肩关节，或者在命令行中输入MEL命令来输入精确的旋转值。例如，您可以输入rotater OS 0 24 0指令，以使本端座标绕y轴旋转-24。与上述命令相关的MEL命令还包括jointe OJ XYZ zso命令，该命令可以自动重新定位一个关节的局部坐标。使用此命令时要特

11、别小心，因为对称级别的对称特性可能会损坏。骨骼制作表明用户已进入高级功能动画制作领域，在Maya中使用骨骼可能会更容易，但会变得复杂。在设置骨骼动画之前，必须先了解动力学的某些属性，这对于创建好的骨骼动画很重要。反向运动学使用Forward Kinematics工具主要与正确创建关节有关。创建关节，将它们组合在一起，对关节施加适当的限制后，必须变换关节并设置关键帧。首先从顶部层级开始，向下处理底部关节，直到获得所需的姿势。对于定向运动(如将脚放在地面上或伸手开门)，使用正向运动是非常困难和麻烦的。通常，需要使用反向运动学(IK)设置动画。反向运动学包括IK控制柄和IK解算器。如果一个IK控制柄

12、穿透受影响的关节，则受影响的关节称为IK链，控制柄线穿透关节。手柄矢量指向从起始关节指向结束关节的矢量，如图13-17所示，结束关节是IK手柄的结束执行器所在的位置。图13-17 IK句柄IK解算器确定IK链末端执行器的位置，并执行必要的计算以确保关节正确旋转。旋转方法是从起始关节到IK链的结束关节。这意味着结束关节位于末端执行器的位置。当末端执行器移动时，IK解算器会将末端执行器的平移值更改为关节的旋转值，关节也会相应地更改。通常，IK链仅使用三个关节，但也可以处理更多关节。Maya的界面中有三种ik解算器：旋转平面(IKrp)解算器、单链解算器和IK样条线解算器，每个IK解算器都有其自己的

13、IK句柄类型使用IKRP把手IKRP解算器是IK控制柄工具的默认设置，具体操作步骤如下：(1)在侧视图中，如图13-18所示绘制简单的关节链。(2)运行Skeleton IK Handle Tool 命令，将工具重置为默认设置。(3)单击第一个关节，然后单击最后一个关节，将创建一个IK控制柄。顶部的圆很复杂，如图13-19所示。获取组件的内容时，可以方便地进行设置。IKRP解算器仅计算末端执行器的位置值，忽略末端执行器的旋转值。通过IKRP解算器旋转的关节的y轴是平面的，x轴指向骨骼的中心，z轴垂直于弯曲的方向旋转。这是用于设置关节的默认局部方向坐标，如果看不到旋转圆形面，则可以运行结束执行器

14、，然后按f键显示“显示贴图器”工具。沿关节弯曲方向的平面由平面指示器显示为关节链平面。旋转使用IK链的扭曲圆形平面，可以围绕控制柄向量旋转平面。可以基于控制柄矢量和极轴矢量创建的参考面测量扭曲度，该参考面可以移动，也可以设置关键帧。图13-18创建骨骼图13-19 IK句柄注意：有时，由于手臂弯曲的方式，IK链和默认参考平面设置会相互转换。要避免此转换，可以调整极矢量或设置极矢量动画。使用IKRP句柄的优点是可以更精确地控制IK链的旋转，缺点是需要处理更多组件。使用IKSC句柄IK SC句柄比IK RP句柄更简单。下面介绍如何使用IK SC句柄。具体操作步骤如下：(1)首先转到侧视图，然后绘制

15、一个简单的关节链。(2)运行Skeleton IK Handle Tool命令，然后关闭对话框，如图13-20所示。图13-20设置IK SC句柄(3)单击第一个关节，然后单击最后一个关节，将显示IKSC句柄。(4)执行Rotate并旋转IK控制柄时，它看起来仅对局部x和y旋转控制柄有效，释放控制柄时，它会返回到特定角度。要通过按f键显示Show Manipulator工具，IKSC句柄没有其他控制器，因此什么也不显示。IKSC解算器计算末端执行器的旋转值，并以固定方式旋转IK链。此处的固定方法是，链中的所有关节都具有默认的局部方向。控制柄不显示关节链平面的表示，但关节链平面存在于IKSC解算器中。作为IKSC控制柄，此平面通过关节链，以便x轴和y轴位于平面上，如图13-21所示。图13-20 IKSC手柄对于IKSC句柄，如果Attribute Editor中的两个或多个链嵌套，则IKSC具有一个Priority