【Maya】FBIK系统的研究（1）-骨骼层级

雨辰

【简介】
FullBodyIK：全身反向动力学系统，是maya7.0后新加入的骨骼系统。虽然它是motionBuilder骨骼系统的精简版，但功能依旧强大。新版本的Maya除了改进FBIK和Maya动画模块的结合，在外观上也有了一些变化（骨骼效应器的标记由原先的线框变成了实体小球）。

  
FBIK系统可快速的完成二足和四足骨架的绑定，且操作方便灵活。要使用FBIK系统，首先要了解它的几个特点：
1.FBIK是通过核对层级或骨骼名称进行解算器生成的。
2.骨骼的初始Pose应尽量是T造型（手臂骨骼应是平行于地面），朝向必须是Z轴正向，脚掌骨骼应和地面形成夹角而不是平放，膝盖间关节角度应小于180度。当然，四足角色的手臂骨骼和腿部是一样的。具体可参考Visor中的范例。

3.新的Maya版本中，为了规范骨骼层级的名称，已经去掉了传统层级的命名，直接采用FBIK的命名方式。而层级名称中，有两个比较特殊： LabelArm和LabelLeg。使用这两个名称，将会自动将所选骨骼的子级按顺序自动命名。例如对肩膀骨骼执行LabelArm，就会出现Shoulder，Elbow，Hand……直到最后一个子骨骼。
4.可以对FK骨架和反应器设置动画关键帧，但不应对原骨架设置。
5.FBIK系统中，IK和FK模式在于交互预览时区别不大，使用它们的不同在于动画关键帧之间的解算效果：IK是以直线计算效应器间的路线，而FK则是弧线。
6.FBIK系统中一个重要的功能就是Pin（固定）。Pin不是约束，你所看到的效果只是交互的过程，必须对反应器设置动画关键帧才能看到真正的动画效果。
7.FBIK效应器由于内置复杂连接，初始位置常常非零，在动画数值上的操作会比较棘手；在使用过程中，效应器偶尔会出现无法通过撤销操作而返回原位的情况，因此需要使用GoToStancePose功能。
8.FBIK效应器可增加多个辅助效应器和辅助轴心，实现灵活的关节控制。

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【FBIK的创建基础】

创建FBIK系统，首先角色的关节或关节层级必须使用规范的命名。
FBIK有四种关节：BaseJoints（基本关节），RollJoint（旋转关节），AuxiliaryJoints（辅助关节），Accessory and additional Joints（附加关节）。基本关节是角色骨架中的主要关节，严格对应FBIK的规定名称，如臀部，脊椎，头部，膝盖，脚踝，肩膀，手肘，手腕；旋转关节主要用于辅助创建真实的关节扭曲运动，如肩膀和手肘之间的关节，手肘和手腕之间的关节，臀部和膝盖之间的关节，膝盖和脚踝之间的关节；辅助关节用于制作细小的关节分支效果，如脖子，肩膀领口处，手掌，手指，脚掌，脚趾；附加关节并不包含于FBIK系统中，它们仅用于额外的运动，如辫子，尾巴用的关节链。基本关节是必须的，其他的关节可根据需要进行选择。
JointLabels（关节层级）并不是场景物体的名称，而是一个标签分类，用于识别效应器应当控制的关节效果；jointNames（关节名称）则是关节物体的实际名称。
“关节层级”和“关节名称”实际上并没有太大的联系，它们是在增加FBIK Effector（FBIK效应器）时可选的识别方法：ByLabel或者ByName。“关节层级”在使用上较为简单方便，但无法使用更复杂的辅助关节，如“旋转关节”和部分“辅助关节”；“关节名称”即可使用特定的FBIK效应器，同时在蒙皮权重绘制时易于识别所选关节。不过通过ByLabel的方式，建立BaseJoints（基本关节）加AuxiliaryJoints（辅助关节）的组合足以应付多数情况。
以下图表是规范的关节层级和关节名称，以及系统识别它们后所生成的效应器名称。

#表示数字，如1，2，3，4……
此外，如Collar（领口），chest（胸部），wrist（手腕），ankle（踝关节）等此类非标准名称，FBIK不会对其进行识别，也就是不会增加相应的效应器来控制这些骨骼。

asnoww

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小倥

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