Настройка решателейIk

Для интерактивной манипуляции ногой и стопой следует применить решатель обратной кинематики (IK solver) к выбранным частям скелета. Решатель IK задает (solves) движение и повороты костей по отношению к цели (goal).

Например, будет установлен решатель IK ноги с положением цели на лодыжке. Тогда при смещении цели лодыжка пойдет в указанное положение, а кости бедра и колена будут двигаться и крутиться в согласии.

Есть несколько типов решателей IK в 3ds Max для разного применения.

Для оснастки ног и рук с оснасткой наиболее эффективно и легко применить HI solver.

Это предназначено для работы с цепочками двух или более костей, которые гнутся только в одном направлении типа колен или локтей.

Этот тип решателя будет применен к оснастке ноги персонажа.

После создания цепочек IK, будут видны их свойства и дано понимание их работы.

Подготовка сцены:

1. Продолжение предыдущего урока или загрузка файла tut_introrig_bones.max.

При настройке решателей IK сеть не нужна. Проще работать с костями при скрытой сети.

2. Правый щелчок в окне и выбор Unfreeze All из четвертного меню.

3. Из списка Named Selection Sets выбор Pluggo Mesh.

4. Правый щелчок в любом окне и выбор Hide Selection. В сцене остаются только кости.

Создание цепочки IK лодыжки:

Присвоенный иерархии костей решатель IK называют цепочкой IK. Для создания цепочки IK ноги следует начать с выделения верхней кости иерархии, которая будет началом цепочки IK. При создании цепочки от бедра до лодыжки, будет начато с выделения кости бедра.

1. Выделение BoneHip.

2. В меню Animation выбор IK solvers > HI Solver.

При смещении курсора от BoneHip за ним тянется штриховая линия.

Теперь будет выбрана кость на другом конце решателя IK.

Набор пересекающихся волосяных линий тянется до BoneAnkle, возникает линия от BoneHip до BoneAnkle. Это вид цепочки IK.

3. Щелчок BoneAnkle для определения конца цепочки IK.

4. Ввод имени IK цепочки IKAnkle.

5. Смещение перекрестья с наблюдением изгиба колена.

Перекрестье дает положение цели IK. Смещение цели гнет колено, лодыжка идет за целью.

Примечание: Если колено гнется неверно, правка будет сделана в уроке позже.

6. Отмена всех смещений с возвратом цели в исходное положение.

7. Поворот цели IK с наблюдением действия на кости.

Поворот цели IK вокруг своей опоры не анимирует кости. Далее будет изучено, как повернуть лодыжку, чтобы поднялась пятка.

8. Перед продолжением отмена поворотов цели IK.

Создание второй цепочки IK:

Для поворота лодыжки с отрывом пятки от земли следует поворачивать цель IK не вокруг собственной опоры, а вокруг другой точки типа точки между костями стопы и пальца.

При анимации объектов 3D обычный метод поворота объекта вокруг опорной точки другого объекта состоит в связывании объектов и повороте родительского объекта (предка). Однако такой подход не работает с цепочкой IK, поскольку связывание цели IK с костью по Select and Link разрушит цепочку IK.

Вместо этого будет создана цель IK между стопой и пальцем, и использована как предок для управления поворотом цели IK лодыжки.

1. Выделение BoneAnkle. Это будет началом второй цепочки.

2. В меню Animation выбор IK solvers > HI Solver.

3. Щелчок BoneToes определяет конец цепочки.

Для этой цепочки IK цель определяет подушку стопы.

4. Именование цепочки IK – IKBall.

5. С применением Select And Link привязывание IKAnkle к IKBall.

6. В окне Left поворот IKBall с подъемом лодыжки.

Now the ankle rotates, enabling you to make the heel rise up. However, the toe rotates downward as the heel goes up. You can force the toe to stay still by creating another IK chain that ends at the toe.

7. Отмена всех поворотов перед продолжением.

Создание третьей цепочки IK:

1. Выделение BoneToe. Это будет началом третьей цепочки IK.

2. В меню Animation выбор IK solvers > HI Solver.

3. Щелчок BoneToeTip определяет конец цепочки.

4. Ввод имени цепочки IK – IKToe.

5. выделение IKBall и поворот в окне Left.

Лодыжка поднимается, а палец остается на месте.

6. Привязывание IKBall к IKToe.

7. Поворот IKToe. Это поворачивает всю стопу. Отмена поворотов перед продолжением.

В файле tut_introrig_ik.max сцена с цепочками IK.

Создание тестовой анимации:

Как было показано, вращение цепочки IK самой по себе не оказывает влияния на кости. Было изучено, как повернуть цепочку IK вокруг другой точки привязыванием к другой цепочке IK, и это было применено к повороту пятки или подъему всей стопы.

Однако поворот связанных цепочек IK не влияет на направление движения колена. Оснастка персонажа требует, чтобы при изгибах бедра колено двигалось в другом направлении. Для такого поворота необходимо менять параметры цепочки IK.

Чтобы увидеть работу с параметрами будет создана анимация цепочек IK с изгибом колена. Работа с изогнутым коленом позволит яснее увидеть шарнир бедра.

1. Переход в кадр 10, и включение Auto Key.

2. Выделение IKBall и поворот в окне Left примерно на 30^o вокруг оси Z с подъемом пятки и изгибом колена.

Примечание: Не стоит обращать внимание на неправильное направление изгиба, это будет исправлено параметрами IK.

3. Выключение Auto Key.

Работа с параметрами IK:

Первым параметром для работы будет Swivel Angle. Этот параметр определяет, как будут крутиться (twist) кости в цепочке IK.

1. Выделение IKAnkle.

2. Переход на панель Motion.

3. В свитке IK Solver Properties переход к параметру Swivel Angle. С наблюдением в окне Perspective увеличение и уменьшение значения в счетчике Swivel Angle.

При изменении угла в шарнире (swivel angle) поворот бедра задает колену другое направление. Угол шарнира выражен в градусах. Этот параметр будет использован в оснастке персонажа для кручения бедра.

Однако при изменении swivel angle также крутятся кости стопы, что нежелательно. Можно предохранить кости стопы от поворота изменением другого параметра IK, Parent Space, который находится в свитке IK Solver Properties под параметром Swivel Angle.

Параметр Parent Space определяет, как кости цепочки IK будут крутиться при анимации цепочки IK. По умолчанию угол кручения костей определен кручением предка, кости икры. При изменении swivel angle для IKAnkle икра крутится, как и кость лодыжки.

Можно изменить настройку Parent Space, чтобы кости стопы не наследовали кручение кости икры. При изменении настройки Parent Space цепочки IK на IK Goal, кости цепочки крутятся согласно анимации IK goal, а не кости икры. Это дает больше управления для стопы, так что можно вращать ее, только когда требуется.

Кости лодыжки и пальца управляются своими цепочками IK, так что потребуется изменить параметры этих цепочек IK.

4. Выделение IKBall.

5. В группе Parent Space свитка IK Solver Properties на панели Motion выбор IK Goal.

Примечание: Изменение настройки может вызвать поворот стопы от исходного положения. Это будет исправлено.

6. Выделение IKToe и ввод IK Goal для Parent Space.

7. Выделение IKAnkle и изменение параметра Swivel Angle.

Теперь кости стопы не крутятся при изменении swivel angle.

8. Возврат Swivel Angle = 0.

9. Если колено гнется в неправильном направлении, изменение Swivel Angle и кручение бедра, пока колено не пойдет точно вперед.

Обычно правильные значения Swivel Angle должны быть 0, 90, 180 или 270^o. Модно также драть отрицательные значения типа -90^o, что эквивалентно 270^о.

Примечание: Можно избежать неправильного поворота колена, точно располагая кости перед применением решателя IK. Создание костей ноги так, чтобы колено уже имело небольшой изгиб. Когда применяется решатель IK, он будет использовать исходный изгиб, как ключ (“clue”), как направление вращения суставов. Это означает, что Swivel Angle = 0 будет соответствовать правильному изгибу колена. Изменение swivel angle после применения решателя IK не влияет на пригодность оснастки, а лишь дает приплату к процессу оснастки.

Установка swivel angle для костей лодыжки и пальца:

Когда ставится IK Goal в Parent Space для IKBall и IKToe, кости лодыжки и пальца можно повернуть в направлении, которое отличается от исходной настройки. Это можно исправить изменением углов swivel.

1. Выделение IKBall.

2. На панели Motion изменение Swivel Angle, пока кость не займет исходного положения. Применение настроек 90, 180, или 270.

3. Выделение IKToe и изменение Swivel Angle до принятия исходной ориентации.

Теперь цепочки IK ноги должны действовать правильно.

4. Смещение ползунка в кадрах 0 – 10 с наблюдением подъема пятки. Колено должно гнуться в правильном направлении, и кости стопы не должны крутиться и переворачиваться при подъеме пятки.

5. Сохранение сцены: Save as my_introrig_swivel.max.

В файле tut_introrig_swivel.max сцена с правильной настройкой углов swivel и parent space.