基于MAYA技术对角色骨骼绑定的探究

冯裕良，有亚琴，冯裕林

（1.黄山学院，安徽黄山245041；2.沧州工贸学校，河北沧州061001）

基于MAYA技术对角色骨骼绑定的探究

冯裕良，有亚琴，冯裕林

（1.黄山学院，安徽黄山245041；2.沧州工贸学校，河北沧州061001）

角色骨骼绑定在三维动画制作中是不可缺少的一个步骤,如何对三维模型进行合理绑定是需要探讨的.本文利用短片中的角色绑定探索三维模型骨骼绑定的方法.

角色绑定；三维动画；MAYA

角色骨骼绑定在三维动画制作中是不可缺少的一个步骤,绑定的好坏不只是绑定师本身能力的好坏所决定，在角色绑定之前对模型进行相应的准备工作是非常必要的.

根据具体模型要求分析绑定方案，从中选择一个最优方案进行设置.检查模型的完整性，模型是否布线合理，模型布线需要根据模型结构的走向布线.

在《胡适儿时的点滴小事》中胡适作为本短片的主角，根据剧本及人物特点得出：人物动画动作幅度较小、面部表情变化幅度较小、属于一般正常人物特点等，在绑定时没有必要把动画幅度调节过大适中即可.接下来进行胡适角色骨骼绑定制作：

在MAYA软件中导入模型，把角色位置置于场景正中间，正视图、侧视图都要严格按照规定方式放置，坐标位置如图1.1、图1.2.

这样有利于后续制作中骨骼进行对称复制工作，提高工作效率.

对于MAYA骨骼绑定之前，要了解角色的状况如：身体结构、动画动作要求、剧情等等.

图1.1　坐标图

图1.2　胡适（透视图、正视图、侧视图）

1　三维MAYA技术角色腿部绑定

第一，进入ANIMATION模块，进入侧视图.利用skeleton选项下的join Tool工具（将属性中的方向设定为None）从大腿根部从上向下依次创建骨骼：大腿、小腿、脚中、脚尖.如图1.3进入正视图，将腿部骨骼整体移动到左腿中部正确匹配腿部模型如图1.4.

将腿部骨骼进行重新命名：leftHip-left-Knee-leftAnkle-leftFoot-leftToe如图1.5.

图1.3　左腿骨骼侧视图

图1.4　左腿骨骼正视图

图1.5　骨骼命名

其次对脚部设定反转角骨骼带动脚步骨骼进行运动的设置.用join Tool工具在默认状态下，从脚跟创建leftRLBase-leftRLToe-leftRLfoot-leftRLAnkle骨骼，四根骨骼尽量与原脚部骨骼进行相应重合，然后进入正视图将骨骼移动到左脚中间与腿部骨骼重合如图1.6.

图1.6　脚步反转角骨骼设定及命名

第二，对骨骼添加相应IK，在MAYA软件中IK分为两种：一种是IK Handle Tool第二种是IK Spline Handle Tool.第一种IK适用于一般关节骨骼设定，第二种IK为样条IK，适用于软性条状物体的骨骼动画设置如：鱼、尾巴等等.因此在我们腿脚部的IK设置一般采用第一种IK.利用IK Handle Tool对腿脚部设置：（1）选择工具后选择骨骼left-Hip再选择leftAnkle创建ikHandle_LeftLeg.（2）选择工具后选择骨骼leftAnkle再选择leftFoot创建ikHandle_SC_LeftFoot.（3）选择工具后选择骨骼leftFoot再选择leftToe创建ikHandle_SC_LeftToe如图1.7.

图1.7　脚部IK设置及命名

第三，设置翻转角IK与脚部骨骼的P处理：（1）选择ikHandle_LeftLeg，再选择leftRLAnkle，按P键，进行父子级连接设置.（2）选择ikHandle_SC_LeftFoot，再选择leftRLfoot，按P键，进行父子级连接设置.（3）选择ikHandle_SC_LeftToe，再选择leftToe，按P键，进行父子级连接设置.

第四，对脚部骨骼制作线控设置.创建线圈命名为：LeftFootControl.放在左脚底部，最好调整为脚底的形状利于识别.对线圈进行删除历史记录和冻结为零的设置后选择线圈添加属性LeftFootroll、LeftToeroll、LeftBaseroll，其中最大值为10，最小值为-10，默认值为0的设置.在线圈上用同样的方法添加脚尖属性LeftRLToe和脚跟LeftRLBase.

第五，脚部的驱动设置.选择LeftFootControl把它作为开关.进入动画模块的驱动关键帧设置，选择LeftFootControl并点击导入驱动，选择LeftRLFoot、LeftRLToe、LeftRLBase并点击导入被驱动.当LeftFootControl属性中的LeftRLFoot为0时，那么LeftRLFoot的RotateZ为0.当LeftFootControl属性中的LeftRLFoot为10时，那么LeftRLFoot的RotateZ为50.这样就能利用LeftFootControl属性中的LeftRLFoot对脚中部进行旋转驱动做出垫脚的动作.

用同样的方法驱动LeftRLToe、LeftRLBase骨骼，设定相应的动作幅度.选择LeftFootControl，再选择LeftRLBase骨骼进行父子级连接，使线圈随时跟随骨骼运动.

第六，对膝关节的控制.在膝关节前部创建一个线框，命名为leftKneeControl.选择曲线，再选择ikHandle_LeftLeg,利用设置约束中的极向量约束.选择leftKneeControl曲线，再选择LeftFootControl骨骼进行父子级连接，使线圈随时跟随运动.

第七，左腿设置基本完成，右腿利用镜像复制等方法进行进一步制作如1.8.

图1.8　腿部及脚部线控设置

图1.9　身体设置

2　三维MAYA技术角色上身绑定

进入侧视图，从下往上创建身体骨骼，依次是root、Hip、back1、back2、back3、neck、basehead、skull骨骼.为骨骼添加样条IK曲线，选择Hip和neck骨骼设置样条IK.进入IK曲线的点控制模式，在每个控制点上添加簇设置，并把簇的位置移动到身体外部易于选择.在身体上创建控制曲线HipControl、HipSwayControl、absControl、chestControl、backControl并删除历史冻结为零.

设置控制方式：

选择backControl和簇1进行point保持偏移状态.

选择chestControl和簇2进行point保持偏移状态.

选择absControl和簇3进行point保持偏移状态.

选择HipSwayControl和簇4进行point保持偏移状态.

选择HipControl和骨骼root进行Parent保持偏移状态.HipSwayControl、absControl、chestControl、backControl分别与HipControl进行P父子级处理，同时四个簇分别作为root骨骼的子集P处理.左右腿与身体的连接应该先选择腿部根关节leftHip和Hip进行父子级连接，rightHip和hip进行父子级连接.（如图1.9）

3　三维MAYA技术角色胳膊及手部绑定

进入侧视图，从左往右创建身体骨骼，依次是leftClavicle、leftshouder、leftElbow、leftFoream、left Wrist骨骼.然后为骨骼添加IK HANDLE tool.选择leftshouder和leftFoream，创建IK.进入超级连接面板，选择ikHandle_left_Wrist,选择effect8.点击insert键，将骨骼leftFoream的中心点吸附到骨骼left-Wrist如图1.10.选择leftshouder和leftClavicle为骨骼添加IK曲线.进入顶视图创建手部骨骼如图1.11.

创建控制器从右往左分别为：leftWristControl、leftArmControl、leftElbowControl、leftClavicleControl，并在leftClavicle、leftshouder创建旋转线圈控制器.（如图1.12）

选择eftArmControl和手部IK进行点连接，leftWristControl和leftWrist进行方向设置，

leftElbowControl和手部IK进行极向量设置，leftClavicleControl和肩部IK进行点约束设置.

剩余线圈与相应骨骼进行方向约束，骨骼与线圈进行点约束这样骨骼带动线圈移动.为手部设置关键驱动，在leftWristControl线圈添加fist属性控最大值1，最小值-1，默认值0来制手部动画.

当leftWristControl属性中的fist为0时，那么手部骨骼的RotateZ为0，K关键帧；

当leftWristControl属性中的fist为1时，那么手部骨骼的RotateZ为-70，K关键帧；

当leftWristControl属性中的fist为-1时，那么手部骨骼的RotateZ为10，K关键帧；选择leftClavicle和neck骨骼进行父子级连接.

模型的身体控制器基本上接近于完成，接下来对线圈控制器进行整理工作.所有线控进行打组，命名为ControlCurveGAP.创建脚底部大线圈作为模型的整体线控命名为globalControl,选择线圈，再选择ControlCurveGAP进行约束父子、缩放.选择骨骼root,打组命名为rootGRP，选择约束缩放.选择所有IK命名为ikGRP,进行约束缩放.

图1.10　手部IK中心设置

图1.11　手部骨骼设置

图1.12　胳膊与手部线控设置

4　三维MAYA技术角色蒙皮及权重设置

首先选择模型，再选择骨骼root进行bind skin中的smooth bind.接下来进行蒙皮权重的调整.在进行权重调整过程中把模型调整成相应的极限动作，并KEY关键帧后再刷权重，这样有利于权重的设定.蒙皮权重的设定需要一定的制作经验，需要反复对权重数字对比才能达到最佳效果.

通过对《胡适儿时的点滴小事》作品制作研究，总结了在动画骨骼绑定中出现的问题，经过分析实践找到了相应的解决方案.值得注意的是前期准备工作是相当重要，前期制作的好坏直接影响后期工作的效率和质量.对于MAYA骨骼绑定的研究得到的一些技巧经验，今后需要进一步通过实践进行验证和总结.

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〔3〕张储，杨絮.MAYA动画制作时间技法[M].中国铁道出版社,2010.10.

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TP391.41

A

1673-260X（2016）03-0152-03

2015-12-30

2016年高校领军人才引进与培育计划项目；2016年高校优秀中青年骨干人才国内外访学研修重点项目；2015年度省高校人文社科一般研究项目立项徽州传统家具中“礼”的设计思想研究（SKHS2015B02）阶段性成果