Maya角色骨骼綁定的研究

摘 要：在三維動畫片中角色動畫是最重要的部分，角色骨骼的綁定是角色動畫的基礎。骨骼綁定的每一個步驟都影響著最終的動畫效果。因此，研究一套行之有效的角色骨骼綁定解決方案可以推進現階段的Maya角色動畫的教學水平的提高。

關鍵詞：三維；Maya；骨骼

在三維動畫片的制作中，角色骨骼的制作和綁定是角色動畫的核心部分，也是普通高校動畫專業的核心課程之一，骨骼綁定的每一個步驟都影響著最終的動畫效果。目前，國內高校的影視動畫專業普遍應用Maya軟件進行教學，研究一套行之有效的角色骨骼綁定解決方案可以推進現階段的Maya角色動畫的教學水平的提高。

1 腿部骨骼的創建和綁定

首先，我們來制作腿部的骨骼和綁定。腿部骨骼包括大腿、小腿、腳踝、腳掌和腳尖的骨骼，我們采取商業通用的三K五組的制作方法，在腿部骨骼的裝配中有三個IK和五個組（Group）。

其次要調整腿部骨骼的位置。該骨骼的位置是根據人體骨骼結構制作出來的，然后調整骨骼的方向為：Primary Axis：x、Secondary Axis：y、Secondary Axis World Orientation：y+，避免在以后的裝配過程中出現問題。

接下來要進行骨骼的綁定，三個IK指的是：（1）大腿到腳踝的IK01為RP類型，（2）腳踝到腳掌的IK02為SC類型，（3）腳掌到腳尖的IK03為SC類型。五個Group指的是：Group01（IK01單獨成組），Group02（IK01與IK02成組），Group03（Group01與Group02成組），Group04（Group03成組），Group05（Group04成組）。

然后為Group05制作一個圓環控制器，用父子鏈接的方式，來控制整個腿部的IK末端的動畫。最后，為大腿根部的IK01制作及向量控制器。

最后，利用Mirror joint鏡像骨骼工具制作另外一側的骨骼并進行相同的綁定。

2 軀干和頭部骨骼的創建和綁定

軀干和頭部的骨骼是連接在一起的，因此，需要一次性創建出來。本套骨骼系統在創建脊柱的時候是根據真實的人體脊柱骨骼創建的。因此，從根部骨骼開始S形自下往上依次創建脊柱骨骼。骨骼創建的時候從根部骨骼開始依次為腰部、腹部、胸部、肩部、頸部、頭部一共七段骨骼，其中肩部的骨骼的作用是為了鏈接手臂骨骼，而沒有賦予動畫的功能。

在創建完脊柱骨骼之后，要把根骨骼與腿部骨骼連接起來。我們采用的方法是從根部骨骼向下創建一段臀部的骨骼，然后把兩段腿部的根骨骼P給臀部骨骼。這樣就把腿部骨骼和軀干的骨骼連接在一起。

接下來我們創建控制器。為了直觀簡潔，我們采用了圓形作為控制器，依次在臀部、根骨骼、腰部、腹部、胸部、頸部、頭部創建七個環形的曲線控制器。肩部的骨骼只起到連接的作用，因此不需要為其創建綁定。由于脊柱的骨骼是沒有位移變化的，因此把每一個環形控制器用旋轉約束控制骨骼，根部骨骼的控制器要父子約束根部骨骼，這樣就可以用根部控制器來約束整個脊柱的骨骼的旋轉。最后，再把頭部骨骼的控制器、頸部控制器、胸部控制器、腹部控制器、腰部控制器依次P給根部骨骼控制器，臀部控制器也要P給根部控制器。這樣整個軀干和頭部的骨骼就創建完畢。

3 手臂骨骼的創建和綁定

由于在商業的動畫流程的制作過程中，手臂要用到IK和FK的控制，以及IK和FK的隨時轉換。因此，本次研究的目的也集中在IK和FK的和綁定。

首先是根據模型的形體創建手臂的骨骼，創建的骨骼從鎖骨開始然后是肩膀骨骼、肘部骨骼、腕部骨骼一共制作三段，然后制作手指的骨骼，本案是一共四根手指，每根手指三段骨骼，調整好位置以后P給腕部骨骼。最后把鎖骨的骨骼P給脊柱的肩部骨骼。

接下來制作手臂骨骼的控制器，手臂的控制器分為IK控制器和FK控制器分別制作不同類型的動畫。接下來先制作IK控制器，利用一度的CV曲線制作一個立方體線框控制器取名L_Ctr_IK，然后在肩部骨骼和腕部骨骼之間制作RP類型的IK手柄控制器并取名IK_W，用L_Ctr_IK控制器點約束L_IK_Handle_W控制器，用L_Ctr_IK控制器旋轉約束腕部骨骼。這樣手臂的IK控制器就制作完成了。

FK控制器是正向控制，為了區分IK控制器，我們用圓形控制器制作FK。分別在腕部、肘部、肩部和鎖骨制作四個環形曲線，并對位到每個骨骼處。由于FK利用的是旋轉約束，因此把每個環形控制器旋轉約束相對應的骨骼。然后把腕部的環形控制器P給肘部，把肘部的環形控制器P給肩膀控制器，這樣肩部的控制器就可以控制整個手臂的轉動。

這樣FK和IK都制作完了。接下來要制作一個FK和IK的轉換開關，在手掌旁邊制作一個較小的圓環取名“IKFK”，作用一是切換IK和FK的控制權重，二是控制IK和FK的顯示。首先為IKFK添加一個開關屬性分別命名為IK和FK，其次在大綱中選中腕部骨骼相對應的*_orient Constraint控制單位，當選擇IK的時候設置Curve 1w0為1、Nurbs Circle 11w1為0，當選擇FK的時候設置Curve 1w0為0、Nurbs Circle 11w1為1。這樣就設置完成了IK和FK的控制轉換。

然后用set driven key工具制作隱藏切換，選中切換控制器切換至IK設置IK控制器的Visibility為1，FK控制器的Visibility為0；切換控制器切換至FK設置IK控制器的Visibility為0，FK控制器的Visibility為1。

此時，手臂的綁定基本完成，還剩下鎖骨和肩膀的關系比較模糊。我們制作一個Locate對齊到肩部骨骼，然后讓Locate點約束肩膀骨骼的圓形控制器，Locate受鎖骨圓形控制器的旋轉約束，這樣就可以制作聳肩的效果了。最后用同樣的方法綁定右側的手臂骨骼。

接下來我們要制作眼睛的控制器，主要依靠目標約束來制作。從眼球中心拉出一條一度的直線，選中曲線的末端的點用Point on curve命令制作一個Locate，然后目標約束眼球，這樣就可以來控制眼球的旋轉了。用同樣的方法制作另一邊的眼球，最后用一個橢圓形的控制器父子約束兩個Locate控制器，把眼部控制器和眼球一起P給頭部骨骼即可。

可以通過檢查一下是否都凍結變換清空歷史，檢查完畢再為骨骼系統制作一個總控制器，創建一個圓形放置在腳下，圓環略大可以方便選中，然后把身體上的控制器均P給圓環，圓環就可以控制整個骨骼系統的運動。這樣整個骨骼系統就制作完畢了。

參考文獻：

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[3] 吳思淼.Maya角色動畫完全攻略[M].北京：清華大學出版社，2012：1416.

[4] 鄭剛，吳曉玲.Maya動畫設計與制作[M].北京：北京師范大學出版社，2011：2527.

作者簡介： 郭法寶（1985—），男，山東鄒平人，文學碩士，江蘇省徐州財經高等職業技術學校助理講師，研究方向：影視動畫。