三维动画设计第6章-骨骼和蒙皮课件.ppt

1、概述在现实世界中，绝大部分动物都不能没有骨骼，骨骼可以支撑身体，作为肌肉附着的支架。在3D虚拟空间中，骨骼系统的作用和现实中很相近，每一块骨骼控制着一定范围的模型。所以，三维动画师在调动画时仅操作角色的骨骼，角色的身体就会自然随骨骼的运动而做出各种各样的动作了。概述目前3ds Max中包括两套默认的骨骼系统，他们分别是基本骨骼系统Bone和自6.0版以后整合进去的Biped骨骼系统。两套系统各有优点。基本骨骼Bone比较灵活，能做出符合任何生物及非生物的骨骼。而Biped骨骼使用起来极为方便，但是仅限于人类，动物，昆虫等有躯干和一定数量肢体的生物。6.1 基本骨骼Bone 基本骨骼系统Bone

2、是骨骼对象的一个有关节的层次链接，可用于设置其他对象或层次的动画。在设置角色模型的动画方面，骨骼就变得非常有用。可以采用正向运动学或反向运动学为骨骼设置动画。对于反向运动学，骨骼可以使用任何可用的 IK 解算器，或者交互式 IK 或应用式 IK。6.1.1创建一段骨骼在3ds Max中创建骨骼有两种途径。方法一：6.1.1创建一段骨骼在3ds Max中创建骨骼有两种途径。方法二：6.1.1创建一段骨骼在几个位置单击可以创造一段连续的骨骼，单击右键退出创建骨骼模式。一个骨骼链至少由三块骨骼组成，骨骼在视口中作为普通对象出现，但是具有特殊的属性：1.骨骼链中每两块相邻的骨骼都具有父子链接关系，先创

3、造的骨骼是后创造的骨骼的父。2.每块骨骼的轴都在自己的根部（粗的部位），改变轴的位置会改变与轴相连的骨骼长度。3.骨骼在渲染视口是不可见的，如果希望骨骼被渲染出来可以把它的属性里“可渲染”属性激活。6.1.1创建一段骨骼创造的骨骼可以在修改面板里一定程度上修改骨骼的外形，包括添加鳍。见图7-3。6.1.1创建一段骨骼在方法2创建骨骼的过程中，我们使用了骨骼工具面板，下面我们将详细地讲解这个面板里的各种功能，掌握这些功能将对今后的工作提供很大的便利。6.1.1创建一段骨骼骨骼编辑工具：使用“骨骼编辑工具”卷展栏上的控件可以创建并修改骨骼几何体和结构，并为一个或多个骨骼设置骨骼颜色。骨骼编辑模式：

4、调整选定骨骼轴的位置，将改变轴两边骨骼的长度（和层次面板中调整轴位置的性质相同）。创建骨骼：在视口中通过单击创造骨骼，（和创建面板中创建骨骼的性质相同）。创建末端：为选择中没有末端的骨骼创造一个末端6.1.1创建一段骨骼移除骨骼：在保证整个骨骼链完整的情况下移除选定骨骼，见图6-6。删除骨骼：删除所选骨骼，不会改变其他设置。细化：在骨骼上点击，创建一个新的关节，见图6-7。6.1.1创建一段骨骼连接骨骼：在两块无关的骨骼间建立一块新骨骼，把它们连接起来。6.1.1创建一段骨骼重指定根：把选定骨骼变成整个骨骼链的根骨骼。镜像：为选择骨骼做一个轴向上的镜像，见图6-9。注意只影响当前选择的骨骼，这

5、是它和普通镜像上的不同点。6.1.1创建一段骨骼选定骨骼颜色：选择骨骼在视口中显示时使用的颜色（针对单块骨骼）。默认颜色是浅蓝灰色。渐变着色：为多块骨骼着色，可以让一系列骨骼显示出渐变的颜色，见图6-10。6.1.1创建一段骨骼鳍调整工具：鳍调整工具里的内容和修改面板里的内容完全相同，在这里做下简单介绍。宽度，高度：调整骨骼的宽度和高度，这两个数值越大，骨骼将越粗。锥化：调整骨骼尾端的大小，数值越大，尾端越尖锐，数值越小，尾端越粗。鳍：为骨骼添加鳍，使骨骼适应模型的形状，侧鳍，前鳍，尾鳍分别对应不同位置。大小用来调整鳍的长度。始端锥化和尾端锥化用来调整鳍的形状。对象属性：使用骨骼“对象属性”卷

6、展栏上的控件可以将其他对象转变为骨骼。这些控件还可以控制骨骼的刚性及对齐方式。6.1.1创建一段骨骼对象属性的界面6.1.1创建一段骨骼启用骨骼：选择非骨骼对象，再勾选启用骨骼，可以使非骨骼对象转变为骨骼属性。冻结长度：通常情况下骨骼的长度都是固定的，移动相邻骨骼不会引起它的长度变化。禁用“冻结长度”选项可以使它的长度受到相邻骨骼的影响。6.1.1创建一段骨骼自动对齐：如果禁用此选项，骨骼的轴点将不能与其子对象对齐。子骨骼的平移不会转换为父骨骼的旋转。而是允许子骨骼移离其父骨骼的 X 轴。此选项默认设置为启用。校正负拉伸：启用该选项后，造成负缩放因子的骨骼拉伸将更正为正数。此选项默认设置为启用

7、。重新对齐：使骨骼的 X 轴对齐，并指向子骨骼（或多个子骨骼的平均轴）。通常将保持这种对齐方式，并且不需要使用此选项。然而，通过禁用“自动对齐”并移动子骨骼，骨骼可能不对齐。使用“重新对齐”可将骨骼再次与其子骨骼对齐。重置拉伸：如果子骨骼移离骨骼，则拉伸该骨骼，以到达其子骨骼对象。重置缩放：在每个轴上，将内部计算缩放的拉伸骨骼重置为 100%。由于对象均是链接和缩放形式的，因此使用此选项可以避免异常行为。此选项对于骨骼没有可见效果。6.1.1创建一段骨骼自动对齐：如果禁用此选项，骨骼的轴点将不能与其子对象对齐。子骨骼的平移不会转换为父骨骼的旋转。而是允许子骨骼移离其父骨骼的 X 轴。此选项默认

8、设置为启用。校正负拉伸：启用该选项后，造成负缩放因子的骨骼拉伸将更正为正数。此选项默认设置为启用。重新对齐：使骨骼的 X 轴对齐，并指向子骨骼（或多个子骨骼的平均轴）。通常将保持这种对齐方式，并且不需要使用此选项。然而，通过禁用“自动对齐”并移动子骨骼，骨骼可能不对齐。使用“重新对齐”可将骨骼再次与其子骨骼对齐。重置拉伸：如果子骨骼移离骨骼，则拉伸该骨骼，以到达其子骨骼对象。重置缩放：在每个轴上，将内部计算缩放的拉伸骨骼重置为 100%。由于对象均是链接和缩放形式的，因此使用此选项可以避免异常行为。此选项对于骨骼没有可见效果。6.1.1创建一段骨骼拉抻因数信息：“校正负拉伸”选项下方有一个文本

9、显示，提供了关于选定骨骼数量和所有三个轴上各自的拉伸因子信息。如果选择了多个骨骼，则“拉伸因数”文本显示未定义。注意：“拉伸因数”文本只有在骨骼编辑模式中才更新。拉伸和轴选项：拉伸决定在变换子骨骼并禁用“冻结长度”时发生的拉伸种类。默认设置为“比例”。无不发生拉伸。缩放用于骨骼缩放。将沿着一个轴发生拉伸。6.1.1创建一段骨骼挤压用于骨骼挤压。挤压越短，骨骼就越宽，挤压越长，骨骼就越窄。轴决定用于拉伸的轴。X/Y/Z选择用于缩放或挤压的轴。翻转沿着选定轴翻转拉伸。以上就是骨骼工具面板的所有功能。掌握这些功能是制作一套优秀骨骼的基础，在后面的实例练习中我们将会经常使用到它们。6.1.2 IK解算

10、器IK是英语中反向运动学Inverse Kinematics的简称。反向运动学与正向运动学相对。用正向运动学调整一个动作，需要从根部的关节开始，把每一段肢体调到合适的位置，直到尾部。而用反向运动学调动作，可以直接把尾部移动到需要的位置，之间关节的旋转由IK解算器来计算。这样，我们就可以极大地提高工作效率。6.1.2 IK解算器下面我们将通过几个实例来说明几种IK解算器的使用方法：HI解算器：它是我们在制作仿生物的关节运动时最常用到的IK解算器。“HI 解算器”使用目标来设置链动画。设置目标动画，IK 解算器移动末端效应器（链中最后一个关节的轴点）来匹配目标的位置。通常，目标是其他控制对象（例如

11、点或虚拟对象、脊椎或骨骼）的父对象，而这些控制对象与视口或卷展栏滑块相关联。IK 解决方案在解算器平面中发生。解算器平面在世界空间中的角度由一个称之为旋转角度的参数控制。可以设置旋转角度动画。可以直接对它进行调整，也可以使用操纵器来调整。6.1.2 IK解算器下面我们将通过几个实例来说明几种IK解算器的使用方法：HI解算器：它是我们在制作仿生物的关节运动时最常用到的IK解算器。“HI 解算器”使用目标来设置链动画。设置目标动画，IK 解算器移动末端效应器（链中最后一个关节的轴点）来匹配目标的位置。通常，目标是其他控制对象（例如点或虚拟对象、脊椎或骨骼）的父对象，而这些控制对象与视口或卷展栏滑块

12、相关联。IK 解决方案在解算器平面中发生。解算器平面在世界空间中的角度由一个称之为旋转角度的参数控制。可以设置旋转角度动画。可以直接对它进行调整，也可以使用操纵器来调整。6.1.2 IK解算器“HI 解算器”允许创建多个链或重叠链。这允许为其他控件创建多个目标。将目标链接到点、脊椎、骨骼或虚拟对象后，可以创建简单的控制来实现复杂链或层次的动画。也可以在这些目标上使用限制或控制对象，以及其他动画工具。右图是一个我们用6.1.1.中所述工具制造的一条某种生物的腿部骨骼。下面我们将用HI解算器将其链接起来，使它能够满足大多数情况下电脑动画的需要。6.1.2 IK解算器Step1首先，我们应该确认对象

13、骨骼每一个环节的命名都正确无误。这是所有3D工作者都应该具备的良好素质，准确易懂的命名可以让我们面对复杂的工程时不会手忙脚乱。这一次，我们给这套骨骼做了如下命名6.1.2 IK解算器Step2从大腿到脚踝连一根IK链：先选择Bone-大腿，从“动画”-“IK解算器”-“HI解算器”，点击脚踝。具体见图6-15。6.1.2 IK解算器连接完成后，在脚踝与小腿的关节处会出现一个蓝色十字，这个十字就是这条IK链的末端控制器，上下移动末端控制器，会发现骨骼的大腿和小腿可以象人的腿一样正常弯曲，这是我们所希望得到的效果。但是，使用这个末端控制器，只能控制膝盖和大腿根部的运动，在电脑动画中，角色的脚部经常

14、有细微动作，显然，只用这一个IK链无法满足我们的需要。上文中提到过，HI解算器是可以重叠的，那么，使用更多的IK链可以让我们骨骼的脚部更加灵活。6.1.2 IK解算器Step3接下来要连接另一根IK链，这一次从骨骼的脚踝连到脚趾，同样选用HI解算器。这样在脚面和脚趾之间就出现了另一个末端控制器，移动它可以操纵脚踝到脚趾的关节。在这次实例中，我们希望旋转脚面的末端控制器达到让角色踮起脚尖的效果。现在旋转它可以发现，无论怎么旋转，骨骼都没有发生丝毫变化，因为末端控制器不能控制周围骨骼的旋转，但是可以对它们使用各种约束工具（约束工具会在后面加以详细介绍）。现在我们要用链接工具把脚踝的末端控制器链接到

15、脚面的末端控制器。6.1.2 IK解算器链接完成后，旋转脚面的末端控制器，发现骨骼可以随着旋转踮起脚尖了，见图6-17。因为成为子对象的踝部末端控制器随着父对象的旋转而发生了位移，故链接中子对象的轴会自动转移到父对象的轴的位置。6.1.2 IK解算器Step4仔细观察上图的骨骼，在踮起脚尖的同时脚尖陷入了地面。一般情况下，为了保持平衡，人类踮起脚尖时脚趾会保持水平。所以，我们需要再添加一个IK链以达到上述的效果。第三条IK链从“Bone-脚趾”连接到“Bone-脚趾末端”。连接完成后可以再来旋转一下脚面的末端控制器来看看效果，见图6-18。6.1.2 IK解算器这样，我们就用Bone骨骼系统完

16、成了一条腿的骨骼的制作。不过，关于 HI解算器还有很多参数和功能，下面对其作简要介绍。所有IK解算器的参数和选项都在运动面板里，见图6-20。6.1.2 IK解算器IK解算器：此组中的选项可以设置选定 HI IK 解算器链的起点和终点。在此卷展栏上还有允许使用 IK 操纵器在层次对象上创建正向运动学可旋转关键帧的控件，以及将目标和末端效应器相对齐的按钮，见图6-21。6.1.2 IK解算器启用：启用或禁用链的 IK 控件。“HI IK 控制器”有一个 FK 子控制器。选择“启用”后，FK 子控制器的值就会被 IK 控制器所覆盖。禁用“启用”后，就会使用 FK 值。可以设置选择“启用”和禁用“启

17、用”的动画。当要做正向旋转时，可以使用此选项以用目标禁用该链。FK 姿势的 IK：可以在 FK 操纵中间启用 IK。当禁用“启用”并启用“FK 姿势的 IK”时，移动目标会在 FK 操纵的中间自动启用 IK。此操作的结果将使所有的 FK 子控制器都从 IK 解决方案中接收值。关键点放置于层次对象或骨骼上，而不是目标上。在“启用”和“FK 姿势的 IK”都禁用后，移动目标根本不会影响到链。6.1.2 IK解算器自动捕捉：启用“自动捕捉”后，在启用或禁用“启用”之前，将会自动应用 IK/FK 捕捉。如果没有启用“自动捕捉”，必须在更改“启用”之前按下“IK/FK 捕捉”，否则该链就会跳动。首选角度

18、组：设置为首选角度：为 HI IK 链中的每个骨骼设置首选角度。可以从“层次 IK”面板的“可转动关节”卷展栏中看到，每个骨骼的当前父空间旋转被放置到了它的 X、Y 和 Z 首选角度旋转通道中。这在正向运动学和反向运动学之间进行变换时，非常适合于创建一个完美的匹配帧。6.1.2 IK解算器采用首选角度复制每个骨骼的 X、Y 和 Z 首选角度通道并将它们放置到它的 FK 旋转子控制器中。这实际上执行了“设置为首选角度”功能的反操作。骨骼关节组：允许更改 IK 链的末端。拾取开始关节：定义 IK 链的一端。从视口中进行选择或按名称进行选择（按 H 键）。拾取结束关节：定义 IK 链的另一端。链的方

19、向是由层次定义的，而不是“开始关节”和“结束关节”。从视口中进行选择或按名称进行选择（按 H 键）。6.1.2 IK解算器警告：如果更改了“开始关节”或“结束关节”，使得“IK 肢体解算器”在开始关节和结束关节之间有超过两块骨骼，该解算器就不能工作。移动 IK 目标将会不影响骨骼。提示：“层次顺序”确定了链的方向。不可以拾取骨骼 10 作为开始关节，而将骨骼 1 作为结束关节，从而使链的方向发生了反转。6.1.2 IK解算器IK解算器属性：在此处的是 HI IK 解算器的其他控件。6.1.2 IK解算器旋转角度：控制“解算器平面”，以确定肢体中关节弯曲的方向。启用“显示选项”卷展栏中的“旋转角

20、度显示”，然后启用“操纵模式”，就可以在视口中对“旋转角度”进行操纵。当旋转角度操纵器在视口中显示时，可以交互式地设置操纵柄的动画以设置解算器平面的动画。6.1.2 IK解算器拾取目标：选择一个IK链以外的对象，让关节向该对象的轴点方向弯曲。可以“开启”或“禁用”该功能。父空间：到目前为止，我们已经介绍了很多内容，就好像整个世界只包含 IK 元素一样。事实上，IK 链和目标位于各个变换层次的点上。最终，我们必须绘制末端效应器的位置。在世界中，该位置是指球体上的某个点。根据球体相对于末端效应器位置的安装方式，经度和纬度的显示不尽相同。要在其中放置该球体的父变换空间称“旋转角度父空间”或“父空间”

21、（如果环境明确的话）。对于 IK 参数，父空间必须是恒定不变的。6.1.2 IK解算器IK目标：“旋转角度父空间”与“起始关节”的父空间相同。起始关节：“旋转角度父空间”是 IK 目标的父级。阈值：用以定义系统计算的容差。位置：使用单位来设置目标能移离末端效应器的最远距离。使这些数字保持较低的值。旋转：使用单位来设置目标能偏离末端效应器的最大角度。将这些数字保持较低的值，以获得最佳的效果。注意，调整“HI 解算器”和“IK 肢体解算器”上的“旋转阈值”没有任何的效果。这取决于插件解算器是否支持 IK 解决方案中的旋转分量。6.1.2 IK解算器迭代次数：用以控制动画的精度。当 IK 解决方案产

22、生的动画看起来比较粗糙并会抖动时，可以增加此数值。IK显示选项：以下是用于在视口中启用和禁用各种 Gizmo 的控件。“目标”和“末端”效应器、旋转角度操纵器向量控制柄以及 IK 解算器显示本身都位于此卷展栏中6.1.2 IK解算器“末端效应器显示”组 控制 IK 链中的末端效应器的外观。默认设置为禁用。启用：启用或禁用末端效应器显示。大小：控制视口中的末端效应器 Gizmo 的大小。“目标显示”组 控制 IK 链中的目标的外观。默认设置为启用。启用：启用或禁用目标显示。大小：控制视口中的目标 Gizmo 的大小。6.1.2 IK解算器“旋转角度操纵器”组 控制 IK 链中的旋转角度操纵器的显

23、示。默认设置为启用。启用此控件，然后启用“操纵”模式以显示旋转角度操纵器 启用：启用或禁用旋转角度操纵器。大小：控制视口中的操纵器控制柄的大小。长度：控制视口中的操纵器的长度。6.1.2 IK解算器“IK 解算器显示”组 控制 IK 解算器显示的外观，起始关节和末端关节之间绘制的线条。如果希望同时查看多个链，请启用此控件。启用：启用或禁用 IK 解算器显示。6.1.2 IK解算器讲到这里，大家应该已经对于如何制作一套骨骼有基本的认识了。但是，在多人合作的项目中，我们制作的骨骼需要交给动画师去制作角色的动作，那么我们就要尽量给使用我们制作的骨骼的动画师提供便利，而现在的实例，对于调动作来说，每个

24、IK链的末端控制器的作用无法让人一目了然，会降低后期的工作效率。要避免出现这种情况，我们的做法就是给IK链添加辅助对象，辅助对象可以由任何实体组成，用通俗易懂的符号来代替简陋的末端控制器，下面我们就给之前的实例添加辅助对象。要记住，添加辅助对象的根本目的是提供方便，所以就要尽量做得简单明了，并和动画师尽量多沟通。6.1.2 IK解算器下图是添加完辅助对象的骨骼6.1.2 IK解算器图中共有3个辅助对象分别控制着脚踝，脚面和脚趾。6.1.2 IK解算器本实例的3个辅助对象有一些简单的2D图形构成。“脚踝辅助”控制整个脚水平的移动和以脚踝为轴的旋转。脚面辅助形状似一支手柄，通过垂直方向的转动控制脚

25、后跟的运动。脚趾辅助单独用来控制脚趾的细节动作。下面我们来从头制作这些辅助对象：Step1首先确认IK链之间的连接正确，使“IK脚踝”链接到“IK脚面”，“IK脚趾”单独存在6.1.2 IK解算器Step2用创建2D图形工具建立一个手柄，命名为“辅助-脚面”。移动手柄的轴同“IK脚面”对齐。再用链接工具把“IK脚面”链接到“辅助-脚面”。注意辅助对象的位置要对齐IK末端，见图6-28。6.1.2 IK解算器测试辅助对象，移动“辅助-脚趾”，可以自由地控制脚趾的朝向，进入下一步。Step4用创建2D图形工具建立1个长方形包含整个脚掌，再建立一个圆形放在脚踝的位置，把这两个图形附加成一个，命名为“

26、辅助-脚整体”，使轴与“IK 脚踝”对齐，再把“辅助-脚面”和“辅助-脚趾”两个辅助对象链接到“辅助-脚整体”。6.1.2 IK解算器测试一下辅助对象，选择“辅助-脚整体”，移动它，可以保持脚面水平移动整只脚，旋转它，可以以踝为轴旋转脚的方向。经过以上步骤，我们完成了一条腿的骨骼的制作。操作时，可以隐藏IK链，冻结骨骼对象，只操作辅助对象来设置动画。要记住，辅助对象的设定没有任何规则，只要方便使用，可以制作成任何形式，任何颜色。6.1.2 IK解算器1.HD解算器：HD解算器也是一种应用反向运动学的IK解算器，它具有 HI 解算器中没有的对弹回、阻尼和优先级的控制，可以给每一个关节的可动范围做

27、详细的设置。也就是说，与HI解算器相比，HD解算器更适合制作机械的动画。但是要注意，HD解算器是历史依赖型解算器，在冗长的动画中应该尽量避免使用它。6.1.2 IK解算器在下面的实例中，我们将通过制作一个滑轨上的机械手来讲解HD解算器的使用方法，见图6-31。6.1.2 IK解算器这个机械手共有5个关节（见图6-32），我们要求底座可以在滑轨上滑动，每个关节都可以运动，然而又受到物理上的限制。6.1.2 IK解算器Step1首先确认每段肢体的轴都位于关节处正确的位置。从主体05到底座顺次建立父子约束关系（具体做法可参见图6-16），见图6-33。6.1.2 IK解算器Step2选择机械手的底座

28、，用HD解算器连接到“主体05”，见图6-34。连接HD解算器完成后，见图6-35。6.1.2 IK解算器因为HD解算器也是一种基于反向运动学的解算器，所以我们可以只通过末端解算器来控制整条链接。现在移动末端解算器，会发现所有关节都没有受到限制，整个机械手的运动显得很假，我们需要给每个关节做一些限制以便于机械手的关节运动符合我们的要求。Step3选择“底座”，在命令面板里禁用x,y,z轴方向的活动，见图6-36。6.1.2 IK解算器禁用“活动”之后，使“底座”不会向任何方向转动。Step4选择“主体01”，禁用x和y轴方向的活动，保留z轴方向的活动开启，见图6-37。6.1.2 IK解算器S

29、tep6选择“主体03”，禁用z和y轴方向的活动，开启x轴的“受限”，从：-85.0 到：45.0，见图6-39。6.1.2 IK解算器Step7选择“主体04”，禁用z和y轴方向的活动，开启x轴的“受限”，从：-35.0 到：75.0，见图6-40。6.1.2 IK解算器Step8选择HD解算器的末端“主体05”并移动测试，经过我们给每个关节添加限制，机械手的动作变得真实。下面我们将给机械手的底座添加滑动关节，使它能在准备好的滑轨上移动。选择“底座”，开启“滑动关节”卷展栏下x轴方向上的“活动”和“受限”，从：-320.0到：120.0，防止底座滑出轨道外，见图6-41。6.1.2 IK解算

30、器再次选择“主体05”测试机械手的动作，测试结果完全符合最初的要求。通过这个实例，大家应该对于如何使用HD解算器有所收获了吧。6.1.2 IK解算器2.IK肢体解算器（IK分支解算器）：IK肢体解算器各方面都和HI解算器非常相似，但是IK肢体解算器只能对链中的两块骨骼进行操作。它的优点是速度很快，占用系统资源很少，如果我们需要处理一些简单的关节可以选用它。6.1.2 IK解算器IK肢体解算器的界面：IK 分支解算器的界面与 HI 解算器的界面相同。在链的端点选择目标，并打开“运动”面板。在此，您将看到 IK 分支解算器的控件，见图6-42。6.1.2 IK解算器3.样条线IK解算器：通过之前向

31、大家介绍的各种IK解算器，我们可以用骨骼系统模拟出很多生物与非生物的动作，但是HI，HD等解算器在面对拥有大量关节的长型骨骼系统（例如动物的尾巴，蛇的身体等）时会暴露出缺乏灵活性的问题，所以3ds Max为我们准备了专门应对这种情况的样条线IK解算器。6.1.2 IK解算器如图所示，样条线IK解算器使用样条线确定一组骨骼或其他链接对象的曲率。样条线 IK 样条线中的顶点称作节点。同顶点一样，可以移动节点，并对其设置动画，从而更改该样条线的曲率。节点可以在 3D 空间中随意移动，因此，链接的结构可以进行复杂的变形，见图6-43。6.1.2 IK解算器下面我们将用一个实例来介绍如何为一段骨骼添加样

32、条线IK解算器：Step1创建一段骨骼，为了更明显地体现样条线IK的特性我们创建了一条拥有很多段关节的骨骼6.1.2 IK解算器Step2用2D绘制工具画一条曲线，注意曲线顶点的数量不要过多，以3-5个为宜，见图6-45。6.1.2 IK解算器Step3选择位于根部的骨骼，再选择“动画”菜单“IK 解算器”“样条线 IK 解算器”，点击希望作为结束位置的骨骼，再点击样条线，见图6-46，6-47，6-48。6.1.2 IK解算器Step3选择位于根部的骨骼，再选择“动画”菜单“IK 解算器”“样条线 IK 解算器”，点击希望作为结束位置的骨骼，再点击样条线，见图6-46，6-47，6-48。6

33、.1.2 IK解算器Step3选择位于根部的骨骼，再选择“动画”菜单“IK 解算器”“样条线 IK 解算器”，点击希望作为结束位置的骨骼，再点击样条线，见图6-46，6-47，6-48。6.1.2 IK解算器骨骼结构跳转至样条线并使用样条线的形状，并在样条线的每个顶点上创建一个辅助对象。位置约束自动指定给根骨骼，将其约束到位于样条线末端的辅助对象/顶点，见图6-49。6.1.2 IK解算器样条线IK解算器的性质：调整辅助节点可以改变样条线的曲率。骨骼尽可能地符合样条线的形状。节点间具有父子约束关系，以节点01节点02节点03节点04的顺序。移动根骨骼可以使整条骨骼延样条线的形状移动，用来做蛇的

34、爬行动画很方便。6.1.2 IK解算器下面认识一下样条线 IK 解算器的界面：选择样条线IK的末端控制器，在“运动面板”“参数”按钮里会出现样条线IK的卷展栏，见图6-50。6.1.2 IK解算器“样条线 IK 解算器”卷展栏。样条线 IK 解算器显示解算器的名称。唯一可用的解算器是样条线 IK 解算器。启用启用或禁用解算器的控件。拾取起始关节拾取样条线 IK 解算器的起始关节并显示对象名称。拾取结束关节拾取样条线 IK 解算器的结束关节并显示对象名称。6.1.2 IK解算器扭曲起始角度通过旋转链中的所有骨骼，设置整个链的扭曲角度。扭曲结束角度设置结束关节相对于起始关节的扭曲角度，从而在整个链

35、上创建渐变扭曲。拾取顶部节点将样条线 IK 指定给骨骼链后，IK 系统将尝试确定骨骼的“向上”方向，该方向是骨骼的后鳍应指向的方向。样条线 IK 解算器可能会错误地解释此方向，导致骨骼向某一侧或另一侧翻转。拾取上部节点会导致“向上”方向指向所拾取对象的局部 Z 轴。默认情况下，上部节点设置为样条线上的第一个辅助对象/结，这通常会导致正确地解释“向上”方向。使用使用所拾取的节点来指定根骨骼的“向上”方向。6.1.2 IK解算器“IK 显示选项”卷展栏，见图6-53。“扭曲起始”组 启用启用或禁用扭曲起始操纵器的显示。默认设置为启用。大小设置起始扭曲操纵器的大小。默认设置为 1.0。长度设置起始扭

36、曲操纵器的长度。默认设置为 75.0。“扭曲结束”组 启用启用或禁用结束扭曲操纵器的显示。默认设置为启用。大小设置结束扭曲操纵器的大小。默认设置为 1.0。长度设置结束扭曲操纵器的长度。默认设置为 75.0。6.1.2 IK解算器“目标显示”组 启用启用 IK 目标的显示。默认设置为启用。大小设置 IK 目标的大小。默认设置为 30.0。“IK 解算器显示”组 启用启用 IK 链对象的显示。默认设置为禁用状态。6.1.2 IK解算器有关于3ds Max里基本骨骼Bone的部分就介绍到这里。通过以上内容的学习，大家可以基本了解Bone骨骼系统在工作中的应用方法，当然，要熟练掌握只靠上文中涉及的简

37、单范例是远远不够的，需要经常的实践和练习。本章开头提到过，3ds Max有两套自带的骨骼系统，下一节我们将向大家介绍另一套优秀的骨骼系统Biped。6.2 两足动物骨骼系统Biped对于制作任何有四肢的生物，两足动物骨骼系统Biped都是最好的选择之一。，Biped对于设计角色体型和运动提供了很多优秀的解决方案，这些方案很多是用基本骨骼系统实现起来非常困难的。6.2 两足动物骨骼系统Biped两足动物骨骼有很多属性，用以帮助更快捷更精确地进行动画：1.人体构造连接两足动物上的关节以仿效人体解剖。默认情况下，两足动物类似于人体骨骼，具有稳定的反向运动层次。这意味着，在移动手和脚时，对应的肘或膝也

38、随之做相应的移动，从而产生一个自然的人体姿势。2.可定制非人体结构两足动物骨骼很容易被用在四腿动物或者一个自然前倾的动物身上，比如恐龙。6.2 两足动物骨骼系统Biped3.自然旋转旋转两足动物的脊骨时,手臂支撑他们对于地面的相对角度，而不是像手臂合成肩膀的方式行为。例如，假设两足动物站立着，手臂悬在身体的两侧；当向前旋转两足动物的脊骨时，两足动物的手指将接触地面而不指向身后。对手部而言，这是更自然的姿势，这将加速两足动物关键帧的过程。该功能也适用于两足动物的头部。当向前旋转脊骨，头部保持着向前看的方向。6.2.1创建Biped骨骼系统创建Biped的按钮位于“创建面板”下的“系统”栏下面，按

39、下“Biped”按钮后在命令面板里出现“创建biped”卷展栏。此时用鼠标在视口中拖动可以创造一个高度等于拖动距离的biped骨骼，见图6-54。6.2.1创建Biped骨骼系统“创建方法”组，见图6-55。拖动高度：通过鼠标在视口中拖动的垂直距离来决定创建的biped的高度。拖动位置：创建一个高度固定的biped，用鼠标来决定初始位置。“结构源”组，见图6-56。U/I：biped使用默认的身体结构最近.fig文件：使用最近使用过的.fig（biped专用的身体结构文件格式）文件作为此次创建biped 的身体结构。“根名称”组，见图6-57。6.2.1创建Biped骨骼系统根名称：为创造的b

40、iped的每一个部分命名。“躯干类型”组，见图6-58。可以选择四种不同的躯干类型用以快速适应网格模型，见图6-59。注意，尽管体型不同，身体组成结构仍然相同。6.2.1创建Biped骨骼系统结构及扭曲链接6.2.2 Biped操作界面Biped的操作界面位于运动面板下。操作界面具有四种“模式”，开启不同“模式”会在运动面板上显示不同的卷展栏。四种模式包括：体型模式：用于更改两足动物的骨骼结构，并使两足动物与模型对齐。足迹模式：用于创建和编辑足迹动画。运动流模式：用于创建将运动文件集成到较长动画中的脚本。混合器模式：用于查看、保存和加载使用运动混合器创建的动画。6.2.2 Biped操作界面如

41、果模式不处于活动状态，则会显示下列卷展栏，见图6-在所有模式下，都会显示“指定控制器”、“两足动物应用程序”和“Biped”卷展栏。其余的卷展栏取决于选定的模式。下面我们将详细介绍几种模式的功能。6.2.2 Biped操作界面1.体型模式：在体型模式下，“结构”是唯一附加的卷展栏，见图6-62。6.2.2 Biped操作界面手臂：通过开启或禁用来决定biped是否拥有双臂。默认状态为开启。颈部链接：设置biped颈部骨骼的数量，见图6-63。默认值为1，范围为1至25。6.2.2 Biped操作界面脊椎链接：设置biped脊椎骨骼的数量，见图6-64。默认数量为4。范围为1至10。6.2.2

42、Biped操作界面腿链接：设置biped腿部骨骼的数量，见图6-65。默认数量为3，范围为3至4。一般情况下4个链接的腿常用来制作动物角色。6.2.2 Biped操作界面尾部链接：设置biped尾巴骨骼的数量，见图6-66。默认数量为0（没有尾巴）。范围为0至25。6.2.2 Biped操作界面马尾辫链接1/2：为biped后颈添加两条辫子型骨骼，见图6-67。默认数量为0（没有马尾辫）。范围为0至25。可以使用马尾辫链接来制作头发动画。也可以将马尾辫链接到角色头部并且可以用来制作其它附件动画。在体形模式中重新定位并使用马尾辫来实现角色下颌、耳朵、鼻子或任何其他随着头部一起移动的部位的动画。6

43、.2.2 Biped操作界面手指：设置biped左右手指的数目，见图6-68。默认数量为1，范围为0至5。6.2.2 Biped操作界面手指链接：设置biped每根手指链接的数量，见图6-69。默认数量为1，范围为1至3。6.2.2 Biped操作界面脚趾：设置biped左右脚指的数目，见图6-70。默认数量为1，范围为1至5。6.2.2 Biped操作界面脚趾链接：设置biped每根脚指链接的数量，见图6-71。默认数量为3，范围为1至3。6.2.2 Biped操作界面三角形骨盆：当附加 Physique 后，打开该选项来创建从大腿到两足动物最下面一个脊骨对象的链接。通常腿部是链接到两足动物

44、骨盆对象上的。当使用 Physique 变形网格时，骨盆区域可能会出现问题。三角形骨盆为网格变形创建更自然的样条线。“扭曲链接”组：人类的小臂骨骼由被称为尺骨和桡骨的两根较细的骨骼组成，手腕旋转的时候会使得小臂的皮肤产生一定的扭曲。最早的扭曲链接就是为了模拟这种效果而出现的功能（那时只能对小臂骨骼使用），现在，扭曲链接可以使用在五个地方。扭曲对两足动物肢体启用扭曲链接。启用之后，扭曲链接可见，但是仍然被冻结。您可以使用“冻结”卷展栏上的“按名称解冻”或“按点击解冻”将其解冻。6.2.2 Biped操作界面上臂设置上臂中扭曲链接的数量。默认设置为 0，范围为 0 至 10。前臂设置前臂中扭曲链接

45、的数量。默认设置为 0，范围为 0 至 10。大腿设置大腿中扭曲链接的数量。默认设置为 0，范围为 0 至 10。小腿设置小腿中扭曲链接的数量。默认设置为 0，范围为 0 至 10。脚架链接设置脚架链接中扭曲链接的数量。默认设置为 0，范围为 0 至 10。注意，必须将“腿部链接”设置为 4 以启用“马链接”。6.2.2 Biped操作界面躯干类型：用来修改所选biped的形体类型，在上文的“创建biped”中有详细介绍。骨骼骨骼形体类型提供能自然适应网格蒙皮的真实骨骼。男性男性形体类型基于基本男性比例提供轮廓造型。女性男性形体类型基于基本女性比例提供轮廓造型。经典经典形体类型与来自于 cha

46、racter studio 旧版本中的两足动物对象相同。6.2.2 Biped操作界面2.足迹模式：在足迹模式下，包括“足迹创建”和“足迹操作”两个特殊的卷展栏。“足迹创建”卷展栏，见图6-72。这里提供对创建和编辑足迹的控制，使用这些控制创建行走、跑动或跳跃的足迹模式。6.2.2 Biped操作界面 创建足迹（附加）：在已创建的足迹上添加新的足迹。当创建新足迹时，交替创建左右脚足迹。按 Q 键在左脚足迹和右脚足迹间切换。新创建的右脚足迹是亮绿色，左脚足迹是亮蓝色。一旦足迹被激活，足迹颜色就改变为淡绿色和淡蓝色。创建足迹：在当前帧上创建足迹。足迹创建在左右脚间交替进行。创建多个足迹：自动创建行

47、走、跑动或跳跃的足迹模式。在使用创建多个足迹之前选择步态类型。显示创建多个足迹对话框。对话框根据所选择的步态（行走、跑动、跳跃）略有不同。6.2.2 Biped操作界面行走：设置两足动物步态为行走。添加的任何足迹都含有行走特征，直到更改为其它模式（跑动或跳跃）。每个新足迹都在前一个足迹结束之前开始，新足迹位于前一足迹的对边。跑动：设置两足动物步态为跑动。添加的任何足迹都含有跑动特征，直到更改为其它模式（行走或跳跃）。每个新足迹都在前一个足迹结束之后开始，新足迹位于前一足迹的对边。跳跃：设置两足动物步态为跳跃。添加的任何足迹都含有跳跃特征，直到更改为其它模式（行走或跑动）。每个新足迹都与对边大部

48、分当前足迹同时开始。或者也可以在前一足迹结束后开始。6.2.2 Biped操作界面行走足迹（仅用于行走）：指定行走中地面上新足迹所含有的帧的数目。双脚支撑（仅用于行走）：指定行走中两脚同时在地面时的帧的数目。跑动足迹（仅用于跑动）：指定跑动中地面上新足迹所含有的帧的数目。悬空（仅用于跑动和跳跃）：指定跑动或跳跃中形体在空中时帧的数目。两脚着地（仅用于跳跃）：指定在跳跃中当两个对边的连续足迹落在地面时帧的数目。6.2.2 Biped操作界面“足迹操作”卷展栏，见图6-73。一旦在足迹创建卷展栏中创建了足迹，那么就可以使用足迹操作卷展栏中的参数来激活或禁用足迹，并可以调整足迹路径。6.2.2 Bi

49、ped操作界面 为非活动足迹创造关键点：用上文中的“创建足迹”命令创建出的足迹无法立刻启用，必须通过此按钮激活后才会生成biped动画，见图6-74。6.2.2 Biped操作界面 取消激活足迹：使一系列已激活的足迹恢复成未激活状态。删除足迹：删除所选足迹。复制足迹：将所选择的足迹和两足动物关键点复制到足迹缓冲区。两足动物只复制足迹的连续序列（2、3、4、5）。不能复制非连续的足迹（3、4、7、8）。只能复制已激活的足迹。粘贴足迹：从足迹缓冲区中粘贴足迹到场景中。弯曲：弯曲所选择足迹的路径。随着移动微调器路径左右弯曲。所选择足迹后的其它足迹会随着重新定位的足迹相应移动来保持位置的连贯。缩放以及

50、长度和宽度：缩放所选足迹部分的步幅以及步宽，通过开启和禁用长度，宽度两个开关来决定是否只修改步幅或步宽。6.2.2 Biped操作界面3.运动流模式：运动流模式下，只包含“运动流”“运动流”卷展栏包括：加载、附加和保存运动流编辑器文件（.mfe）、显示“运动流图形”对话框以及在此卷展栏上使用控件来显示“共享运动流”对话框，见图6-75。一个卷展栏。6.2.2 Biped操作界面 加载文件：加载运动流编辑器文件（.mfe）。附加文件：把运动流编辑器文件（.mfe）附加到已加载的.mfe 文件中。会出现加载文件对话框。在图形窗口中，被附加的图形会在现有图形的底部直接显示，因此可能需要向下滚动滑动条