Maya2016動畫制作案例教程Maya2016AnimationCaseTutorial中文版第七章骨架與蒙皮骨架與蒙皮對于制作角色動畫非常重要。根據(jù)角色模型合理地創(chuàng)建骨架，并通過對模型和骨架進(jìn)行蒙皮，將模型和骨架綁定，這樣就可以通過調(diào)整骨架的關(guān)節(jié)，使角色模型根據(jù)動畫需要做出各種動作。本章將為讀者介紹創(chuàng)建骨架和對模型及骨架進(jìn)行蒙皮的方法。Contents目錄骨架系統(tǒng)蒙皮和權(quán)重7.17.2學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握快速創(chuàng)建人物骨架的方法掌握通過插入關(guān)節(jié)創(chuàng)建骨架的方法了解FK和IK的相關(guān)知識掌握對模型和骨架進(jìn)行蒙皮的方法掌握為模型繪制權(quán)重的方法Contents目錄骨架系統(tǒng)蒙皮和權(quán)重7.17.2骨架系統(tǒng)是一種以骨骼和關(guān)節(jié)為基礎(chǔ)的動畫控制系統(tǒng)。合理地應(yīng)用骨架系統(tǒng)，可在控制角色模型做出各種動作時(shí)，避免模型的形狀變化違反生物結(jié)構(gòu)，從而破壞動畫效果。7.1.1認(rèn)識骨架結(jié)構(gòu)7.1骨架系統(tǒng)1．骨骼、關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)鏈Maya中的骨架是由骨骼和關(guān)節(jié)組成的，如圖所示。其中，骨骼沒有節(jié)點(diǎn)，僅作為關(guān)節(jié)之間關(guān)系的可視提示。關(guān)節(jié)是指骨架中骨骼與骨骼之間的連接點(diǎn)，每個(gè)關(guān)節(jié)可以連接多個(gè)骨骼，關(guān)節(jié)可以控制骨骼的旋轉(zhuǎn)和移動。骨骼關(guān)節(jié)7.1骨架系統(tǒng)一組串聯(lián)的關(guān)節(jié)和骨骼被稱為關(guān)節(jié)鏈，如人體的每根手指就是一組標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)節(jié)鏈，如圖所示。關(guān)節(jié)鏈7.1骨架系統(tǒng)2．骨架結(jié)構(gòu)的層次骨架結(jié)構(gòu)是有層級關(guān)系的，第一個(gè)創(chuàng)建的關(guān)節(jié)稱為根關(guān)節(jié)，每個(gè)骨架結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)根關(guān)節(jié)。在人體骨架結(jié)構(gòu)中，根關(guān)節(jié)位于腰部位置，如左圖所示。除根關(guān)節(jié)外，沿骨骼方向每個(gè)關(guān)節(jié)既是上一個(gè)關(guān)節(jié)的子關(guān)節(jié)，又是下一個(gè)關(guān)節(jié)的父關(guān)節(jié)，如右圖所示。對父關(guān)節(jié)進(jìn)行移動和旋轉(zhuǎn)，子關(guān)節(jié)也會受到影響。根關(guān)節(jié)骨骼方向父關(guān)節(jié)子關(guān)節(jié)7.1骨架系統(tǒng)角色動畫的骨架運(yùn)動應(yīng)遵循運(yùn)動學(xué)原理。運(yùn)動學(xué)可分為正向動力學(xué)（簡稱FK）和反向動力學(xué)（簡稱IK）兩種類型。7.1.2正向動力學(xué)（FK）與反向動力學(xué)（IK）7.1骨架系統(tǒng)1．正向動力學(xué)（FK）正向動力學(xué)完全遵循父子關(guān)系的層級。它由父級物體的運(yùn)動帶動子級物體的運(yùn)動。例如，要利用FK制作骨架抬腿動作，需要按照層級關(guān)系逐個(gè)旋轉(zhuǎn)骨架腿部的每個(gè)關(guān)節(jié)，如圖所示。正向運(yùn)動學(xué)（FK）具有簡單直觀，運(yùn)算速度快的特點(diǎn)。它適合創(chuàng)建較簡單的圓弧運(yùn)動，在制作較復(fù)雜的關(guān)節(jié)鏈動畫時(shí)，使用正向運(yùn)動學(xué)（FK）工作量會非常大。提示7.1骨架系統(tǒng)7.1骨架系統(tǒng)2．反向動力學(xué)（IK）反向動力學(xué)與正向動力學(xué)剛好相反，它由子級物體的運(yùn)動帶動父級物體的運(yùn)動。反向動力學(xué)不是通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來調(diào)整物體的運(yùn)動，而是通過創(chuàng)建一個(gè)控制結(jié)構(gòu)（IK控制柄）來控制物體的運(yùn)動，用戶只需移動IK控制柄的位置，系統(tǒng)會自動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)鏈中的所有關(guān)節(jié)。例如，要利用反向動力學(xué)制作骨架抬腿的動作，只需移動骨架腳部IK控制柄的位置即可，如圖所示。反向動力學(xué)（IK）的優(yōu)點(diǎn)是制作工作效率高，大大減少了需要手動控制的關(guān)節(jié)數(shù)目，在制作較復(fù)雜的關(guān)節(jié)鏈動畫時(shí)，一般會使用反向動力學(xué)。反向動力學(xué)相對于正向運(yùn)動學(xué)計(jì)算速度較慢，在關(guān)節(jié)數(shù)較多時(shí)尤其明顯。提示7.1骨架系統(tǒng)課堂案例1人物模型創(chuàng)建骨架 —快速創(chuàng)建人體骨架課堂案例1為人物模型創(chuàng)建骨架—快速創(chuàng)建人體骨架下面通過為人物模型創(chuàng)建骨架，介紹快速創(chuàng)建人體骨架的方法，如圖所示。課堂案例1為人物模型創(chuàng)建骨架—快速創(chuàng)建人體骨架打開素材文件后，首先利用“角色控制”面板創(chuàng)建人體骨架，并對骨架整體進(jìn)行均勻縮放，然后調(diào)整骨架左手的關(guān)節(jié)，并對右手關(guān)節(jié)進(jìn)行鏡像調(diào)整，再根據(jù)模型調(diào)整上半身骨架的關(guān)節(jié)，最后調(diào)整骨架左腿的關(guān)節(jié)，并對右腿關(guān)節(jié)進(jìn)行鏡像調(diào)整。制作思路課堂案例1為人物模型創(chuàng)建骨架—快速創(chuàng)建人體骨架制作步驟掃一掃調(diào)整手指各關(guān)節(jié)的位置時(shí)，選中某個(gè)關(guān)節(jié)并按【D】鍵，然后調(diào)整該關(guān)節(jié)的位置，則其子關(guān)節(jié)的位置不發(fā)生任何變化。提示課堂案例1為人物模型創(chuàng)建骨架—快速創(chuàng)建人體骨架提示課堂案例1為人物模型創(chuàng)建骨架—快速創(chuàng)建人體骨架若要刪除當(dāng)前所選骨架，必須單擊“角色控制”面板“骨架”選項(xiàng)卡中的“刪除骨架和定義”按鈕。在調(diào)整人體骨架關(guān)節(jié)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)中人體的骨骼結(jié)構(gòu)，將各關(guān)節(jié)移至人物模型的頸部、肩部、肘部、腕部、腰部和膝蓋等部位。此外，單擊視圖工具欄中的“X射線顯示關(guān)節(jié)”按鈕，可顯示或隱藏視圖中的骨架。課堂案例2為章魚模型創(chuàng)建骨架 —創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)課堂案例2為章魚模型創(chuàng)建骨架—創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)通過為關(guān)節(jié)創(chuàng)建控制環(huán)，并將控制環(huán)與對應(yīng)關(guān)節(jié)進(jìn)行約束，便可利用控制環(huán)調(diào)整關(guān)節(jié)的角度和位置，使用戶可以更方便地控制關(guān)節(jié)和骨骼。下面通過為章魚模型創(chuàng)建骨架，介紹創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)的方法，如圖所示。課堂案例2為章魚模型創(chuàng)建骨架—創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)打開素材文件后，首先插入根關(guān)節(jié)并創(chuàng)建一條觸手的關(guān)節(jié)鏈，然后通過鏡像復(fù)制，創(chuàng)建其他觸手的關(guān)節(jié)鏈，再根據(jù)插入的關(guān)節(jié)創(chuàng)建圓形曲線作為控制環(huán)，最后對控制環(huán)和關(guān)節(jié)進(jìn)行父約束。制作思路課堂案例2為章魚模型創(chuàng)建骨架—創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)制作步驟掃一掃在調(diào)整章魚觸手的關(guān)節(jié)時(shí)，不要對關(guān)節(jié)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作，否則對觸手的關(guān)節(jié)進(jìn)行鏡像復(fù)制時(shí)會出現(xiàn)錯(cuò)位。提示課堂案例2為章魚模型創(chuàng)建骨架—創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)舉一反三1．為小男孩創(chuàng)建骨架利用本節(jié)所學(xué)知識，為小男孩模型創(chuàng)建骨架，如圖所示。舉一反三舉一反三提示（1）打開素材文件，打開“角色控制”面板并單擊“創(chuàng)建”選項(xiàng)區(qū)中的“骨架”按鈕，在場景中創(chuàng)建一個(gè)人體骨架。（2）縮放骨架底部的定位器，使骨架大小與小男孩模型匹配，然后調(diào)整骨架左側(cè)手臂的關(guān)節(jié)，如圖所示，并利用“鏡像關(guān)節(jié)”命令自動調(diào)整右側(cè)手臂的關(guān)節(jié)。舉一反三提示（3）根據(jù)模型調(diào)整上半身骨架的關(guān)節(jié)，最后調(diào)整骨架左腿的關(guān)節(jié)，并對右腿關(guān)節(jié)進(jìn)行鏡像調(diào)整，如圖所示。舉一反三制作步驟掃一掃2．為海鷗創(chuàng)建骨架利用本節(jié)所學(xué)知識，為海鷗模型創(chuàng)建關(guān)節(jié)和控制環(huán)，如圖所示。舉一反三舉一反三提示（1）打開素材文件，首先在關(guān)節(jié)工具的“工具設(shè)置”對話框中設(shè)置骨骼的半徑，如圖所示。（2）在頂視圖中創(chuàng)建根關(guān)節(jié)，然后依次單擊創(chuàng)建海鷗頭部和軀體的關(guān)節(jié)，如圖所示。舉一反三提示（3）在頂視圖中沿海鷗左側(cè)翅膀創(chuàng)建關(guān)節(jié)鏈，如圖所示，并利用“鏡像關(guān)節(jié)”命令鏡像出海鷗右側(cè)翅膀的關(guān)節(jié)鏈。（4）在場景中海鷗飛行時(shí)會活動的關(guān)節(jié)處創(chuàng)建圓形曲線作為控制環(huán)，然后將控制環(huán)與對應(yīng)關(guān)節(jié)進(jìn)行方向約束，再沿骨骼方向?qū)λ凶雨P(guān)節(jié)控制環(huán)與其父關(guān)節(jié)控制環(huán)執(zhí)行“編輯”＞“父對象”命令（或按快捷鍵【P】）。舉一反三提示（5）分別對海鷗的翅膀、頭部和尾部的父關(guān)節(jié)控制環(huán)與主控制環(huán)執(zhí)行“父對象”命令，最后對根關(guān)節(jié)和主控制環(huán)執(zhí)行“父對象”命令，如圖所示。舉一反三制作步驟掃一掃Contents目錄骨架系統(tǒng)蒙皮和權(quán)重7.17.27.2蒙皮和權(quán)重為模型創(chuàng)建骨架后，骨架與模型是相互獨(dú)立的。為了能讓骨架驅(qū)動模型產(chǎn)生合理的運(yùn)動，就必須將模型綁定在骨架上，這種將模型綁定在骨架上的技術(shù)稱為蒙皮。蒙皮后，通過骨架可以控制模型的形狀變化，如圖所示。此外，對骨架和模型進(jìn)行蒙皮后，還可以通過編輯蒙皮權(quán)重設(shè)置關(guān)節(jié)影響模型的范圍和強(qiáng)度，從而使得模型的形狀變化更符合實(shí)際。7.2蒙皮和權(quán)重7.2.1蒙皮的類型Maya提供了“綁定蒙皮”和“交互式綁定蒙皮”兩種類型的蒙皮方式，它們各有其特點(diǎn)，適合應(yīng)用在不同情況下。綁定蒙皮：該方式也稱為平滑蒙皮，它可以使關(guān)節(jié)鏈中的多個(gè)關(guān)節(jié)共同影響模型表面的一個(gè)蒙皮點(diǎn)（CV控制點(diǎn)、頂點(diǎn)或晶格點(diǎn)），從而達(dá)到模型平滑變形的效果。例如，關(guān)節(jié)在彎曲時(shí)，會拉伸外側(cè)皮膚而擠壓內(nèi)側(cè)皮膚。由于這種綁定效果更符合真實(shí)的動物和人物的運(yùn)動形態(tài)，因此被廣泛應(yīng)用于動物、人物等生物類或柔軟的角色綁定中。交互式綁定蒙皮：該命令與“綁定蒙皮”命令的用途基本相同，不同之處在于使用交互式綁定時(shí)，Maya會為每個(gè)綁定關(guān)節(jié)分別創(chuàng)建一個(gè)體積操縱器，通過調(diào)整操縱器的形狀、長度以及在視圖中的位置，可以定義每個(gè)關(guān)節(jié)所影響的網(wǎng)格區(qū)域。值得注意的是，交互式綁定蒙皮不支持NURBS曲面。7.2蒙皮和權(quán)重7.2.2權(quán)重簡介在對骨架和模型進(jìn)行綁定蒙皮后，Maya會自動對模型中的各蒙皮點(diǎn)為每個(gè)關(guān)節(jié)指定一個(gè)權(quán)重值，這些權(quán)重值用于控制關(guān)節(jié)對各個(gè)蒙皮點(diǎn)的影響。通常距離一個(gè)蒙皮點(diǎn)越近的關(guān)節(jié)，對該蒙皮點(diǎn)的影響（權(quán)重值）越大。由于關(guān)節(jié)對各蒙皮點(diǎn)的權(quán)重值是Maya自動賦予的，因此有時(shí)并不是非常合適。例如，在制作角色模型抬起手臂的動作時(shí)，手臂周圍的模型表面可能會過度變形，如圖（a）所示。此時(shí)，通過對手臂關(guān)節(jié)的權(quán)重進(jìn)行繪制或調(diào)整，可使手臂周圍模型表面的變形符合要求，如圖（b）和（c）所示。權(quán)重中的白色表示該區(qū)域中的模型完全受所選關(guān)節(jié)影響，黑色表示該區(qū)域中的模型完全不受所選關(guān)節(jié)影響，灰色表示該區(qū)域中的模型部分受所選關(guān)節(jié)影響。提示7.2蒙皮和權(quán)重課堂案例3對貓耳女孩進(jìn)行蒙皮 —綁定蒙皮課堂案例3對貓耳女孩進(jìn)行蒙皮—綁定蒙皮下面通過為貓耳女孩模型進(jìn)行蒙皮，介紹對模型和骨架綁定蒙皮的方法，如圖所示。課堂案例3對貓耳女孩進(jìn)行蒙皮—綁定蒙皮打開素材文件后，對貓耳女孩模型和骨架綁定蒙皮，然后創(chuàng)建控制裝備，以使用戶可以利用控制裝備便捷地調(diào)整貓耳女孩模型的動作。制作思路課堂案例3對貓耳女孩進(jìn)行蒙皮—綁定蒙皮制作步驟掃一掃課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重 —繪制和調(diào)整權(quán)重課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重—繪制和調(diào)整權(quán)重下面通過調(diào)整貓耳女孩模型的權(quán)重，介紹繪制和調(diào)整權(quán)重的方法，如圖所示。課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重—繪制和調(diào)整權(quán)重打開素材文件后，調(diào)整貓耳女孩模型的動作，查看權(quán)重有問題的部位，然后利用“組件編輯器”對話框調(diào)整貓耳女孩頭發(fā)、頭部和眼球處頂點(diǎn)的權(quán)重，再繪制貓耳女孩頸部和肩部處的權(quán)重，接著利用“組件編輯器”對話框調(diào)整手指和腿部頂點(diǎn)的權(quán)重，最后再次調(diào)整貓耳女孩模型的動作。制作思路課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重—繪制和調(diào)整權(quán)重制作步驟掃一掃提示課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重—繪制和調(diào)整權(quán)重設(shè)置好一個(gè)手指的權(quán)重后，可激活“顯示/隱藏IK”按鈕，并調(diào)整該手指的控制柄，查看權(quán)重是否正確。此外，為一個(gè)手指設(shè)好權(quán)重后，利用控制柄將其與沒有設(shè)置權(quán)重的手指分開，可方便其他手指頂點(diǎn)的選取，如圖所示。如果在調(diào)整女孩模型動作時(shí)，發(fā)現(xiàn)女孩模型中還有錯(cuò)誤的權(quán)重，可框選出錯(cuò)部位的頂點(diǎn)，在“組件編輯器”對話框中重新設(shè)置所選頂點(diǎn)對應(yīng)關(guān)節(jié)的權(quán)重值，或者選中出錯(cuò)模型并打開“繪制蒙皮權(quán)重”工具的“工具選項(xiàng)”對話框，重新繪制出錯(cuò)部位的權(quán)重。提示課堂案例4調(diào)整貓耳女孩權(quán)重—繪制和調(diào)整權(quán)重舉一反三利用本節(jié)所學(xué)知識，對人物模型和其骨架進(jìn)行蒙皮，并調(diào)整人物模型的權(quán)重，如圖所示。舉一反三—對人物模型進(jìn)行蒙皮并調(diào)整權(quán)重提示（1）打開素材文件，依次選中人物模型和骨架，然后利用“綁定蒙皮”命令進(jìn)行平滑蒙皮，再利用“角色控制”面板為人物模型創(chuàng)建控制裝備。（2）調(diào)整人物模型的各個(gè)關(guān)節(jié)，查看模型的蒙皮效果，找到權(quán)重有問題的部位（應(yīng)重點(diǎn)查看頭部、肩部、手部和腿部的關(guān)節(jié)），然后利用“繪制蒙皮權(quán)重”工具和“組件編輯器”對話框?qū)τ袉栴}的權(quán)重進(jìn)行調(diào)整。（3）移動或旋轉(zhuǎn)人物模型的相關(guān)關(guān)節(jié)，改變?nèi)宋锬Ｐ偷膭幼鞑z查蒙皮效果。舉一反三—對人物模型進(jìn)行蒙皮并調(diào)整權(quán)重舉一反三—對人物模型進(jìn)行蒙皮并調(diào)整權(quán)重制作步驟掃一掃課后實(shí)訓(xùn)1．為斗魚創(chuàng)建骨架和控制環(huán)下面利用本章所學(xué)知識，為斗魚模型創(chuàng)建骨架和控制環(huán)，如圖所示。提示（1）打開素材文件，首先利用“創(chuàng)建關(guān)節(jié)”命令創(chuàng)建斗魚軀干的關(guān)節(jié)，然后分別創(chuàng)建背鰭、尾鰭和腹鰭的關(guān)節(jié)，如圖所示。（2）在場景中創(chuàng)建與關(guān)節(jié)一一對應(yīng)的圓形曲線，然后創(chuàng)建一個(gè)較大的圓形曲線作為主控制環(huán)。（3）將圓形曲線與對應(yīng)的關(guān)節(jié)進(jìn)行父約束，最后將主控制環(huán)與所有關(guān)節(jié)控制環(huán)進(jìn)行父約束。課后實(shí)訓(xùn)課后實(shí)訓(xùn)制作步驟掃一掃課后實(shí)訓(xùn)2