Maya角色骨骼绑定的研究

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摘 要：在三维动画片中角色动画是最重要的部分，角色骨骼的绑定是角色动画的基础。骨骼绑定的每一个步骤都影响着最终的动画效果。因此，研究一套行之有效的角色骨骼绑定解决方案可以推进现阶段的maya角色动画的教学水平的提高。

关键词：三维；Maya；骨骼

在三维动画片的制作中，角色骨骼的制作和绑定是角色动画的核心部分，也是普通高校动画专业的核心课程之一，骨骼绑定的每一个步骤都影响着最终的动画效果。目前，国内高校的影视动画专业普遍应用Maya软件进行教学，研究一套行之有效的角色骨骼绑定解决方案可以推进现阶段的Maya角色动画的教学水平的提高。

1 腿部骨骼的创建和绑定

首先，我们来制作腿部的骨骼和绑定。腿部骨骼包括大腿、小腿、脚踝、脚掌和脚尖的骨骼，我们采取商业通用的三K五组的制作方法，在腿部骨骼的装配中有三个IK和五个组（Group）。

其次要调整腿部骨骼的位置。该骨骼的位置是根据人体骨骼结构制作出来的，然后调整骨骼的方向为：Primary Axis：x、Secondary Axis：y、Secondary Axis World Orientation：y+，避免在以后的装配过程中出现问题。

接下来要进行骨骼的绑定，三个IK指的是：（1）大腿到脚踝的IK01为RP类型，（2）脚踝到脚掌的IK02为SC类型，（3）脚掌到脚尖的IK03为SC类型。五个Group指的是：Group01（IK01单独成组），Group02（IK01与IK02成组），Group03（Group01与Group02成组），Group04（Group03成组），Group05（Group04成组）。

然后为Group05制作一个圆环控制器，用父子链接的方式，来控制整个腿部的IK末端的动画。最后，为大腿根部的IK01制作及向量控制器。

最后，利用Mirror joint镜像骨骼工具制作另外一侧的骨骼并进行相同的绑定。

2 躯干和头部骨骼的创建和绑定

躯干和头部的骨骼是连接在一起的，因此，需要一次性创建出来。本套骨骼系统在创建脊柱的时候是根据真实的人体脊柱骨骼创建的。因此，从根部骨骼开始S形自下往上依次创建脊柱骨骼。骨骼创建的时候从根部骨骼开始依次为腰部、腹部、胸部、肩部、颈部、头部一共七段骨骼，其中肩部的骨骼的作用是为了链接手臂骨骼，而没有赋予动画的功能。

在创建完脊柱骨骼之后，要把根骨骼与腿部骨骼连接起来。我们采用的方法是从根部骨骼向下创建一段臀部的骨骼，然后把两段腿部的根骨骼P给臀部骨骼。这样就把腿部骨骼和躯干的骨骼连接在一起。

接下来我们创建控制器。为了直观简洁，我们采用了圆形作为控制器，依次在臀部、根骨骼、腰部、腹部、胸部、颈部、头部创建七个环形的曲线控制器。肩部的骨骼只起到连接的作用，因此不需要为其创建绑定。由于脊柱的骨骼是没有位移变化的，因此把每一个环形控制器用旋转约束控制骨骼，根部骨骼的控制器要父子约束根部骨骼，这样就可以用根部控制器来约束整个脊柱的骨骼的旋转。最后，再把头部骨骼的控制器、颈部控制器、胸部控制器、腹部控制器、腰部控制器依次P给根部骨骼控制器，臀部控制器也要P给根部控制器。这样整个躯干和头部的骨骼就创建完毕。

3 手臂骨骼的创建和绑定

由于在商业的动画流程的制作过程中，手臂要用到IK和FK的控制，以及IK和FK的随时转换。因此，本次研究的目的也集中在IK和FK的和绑定。

首先是根据模型的形体创建手臂的骨骼，创建的骨骼从锁骨开始然后是肩膀骨骼、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，调整好位置以后P给腕部骨骼。最后把锁骨的骨骼P给脊柱的肩部骨骼。

接下来制作手臂骨骼的控制器，手臂的控制器分为IK控制器和FK控制器分别制作不同类型的动画。接下来先制作IK控制器，利用一度的CV曲线制作一个立方体线框控制器取名L_Ctr_IK，然后在肩部骨骼和腕部骨骼之间制作RP类型的IK手柄控制器并取名IK_W，用L_Ctr_IK控制器点约束L_IK_Handle_W控制器，用L_Ctr_IK控制器旋转约束腕部骨骼。这样手臂的IK控制器就制作完成了。

FK控制器是正向控制，为了区分IK控制器，我们用圆形控制器制作FK。分别在腕部、肘部、肩部和锁骨制作四个环形曲线，并对位到每个骨骼处。由于FK利用的是旋转约束，因此把每个环形控制器旋转约束相对应的骨骼。然后把腕部的环形控制器P给肘部，把肘部的环形控制器P给肩膀控制器，这样肩部的控制器就可以控制整个手臂的转动。

这样FK和IK都制作完了。接下来要制作一个FK和IK的转换开关，在手掌旁边制作一个较小的圆环取名“IKFK”，作用一是切换IK和FK的控制权重，二是控制IK和FK的显示。首先为IKFK添加一个开关属性分别命名为IK和FK，其次在大纲中选中腕部骨骼相对应的*_orient Constraint控制单位，当选择IK的时候设置Curve 1w0为1、Nurbs Circle 11w1为0，当选择FK的时候设置Curve 1w0为0、Nurbs Circle 11w1为1。这样就设置完成了IK和FK的控制转换。

然后用set driven key工具制作隐藏切换，选中切换控制器切换至IK设置IK控制器的Visibility为1，FK控制器的Visibility为0；切换控制器切换至FK设置IK控制器的Visibility为0，FK控制器的Visibility为1。

此时，手臂的绑定基本完成，还剩下锁骨和肩膀的关系比较模糊。我们制作一个Locate对齐到肩部骨骼，然后让Locate点约束肩膀骨骼的圆形控制器，Locate受锁骨圆形控制器的旋转约束，这样就可以制作耸肩的效果了。最后用同样的方法绑定右侧的手臂骨骼。

接下来我们要制作眼睛的控制器，主要依靠目标约束来制作。从眼球中心拉出一条一度的直线，选中曲线的末端的点用Point on curve命令制作一个Locate，然后目标约束眼球，这样就可以来控制眼球的旋转了。用同样的方法制作另一边的眼球，最后用一个椭圆形的控制器父子约束两个Locate控制器，把眼部控制器和眼球一起P给头部骨骼即可。

可以通过检查一下是否都冻结变换清空历史，检查完毕再为骨骼系统制作一个总控制器，创建一个圆形放置在脚下，圆环略大可以方便选中，然后把身体上的控制器均P给圆环，圆环就可以控制整个骨骼系统的运动。这样整个骨骼系统就制作完毕了。

参考文献：

[1] 陈路石.Maya动画技术精粹[M].北京：清华大学出版社，2012：1920.

[2] 杨桂民.Maya角色动画规律及设定基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2010：98102.

[3] 吴思淼.Maya角色动画完全攻略[M].北京：清华大学出版社，2012：1416.

[4] 郑刚，吴晓玲.Maya动画设计与制作[M].北京：北京师范大学出版社，2011：2527.

作者简介： 郭法宝（1985—），男，山东邹平人，文学硕士，江苏省徐州财经高等职业技术学校助理讲师，研究方向：影视动画。