前言

我們都知道,人和生物日常的身體活動,離不開骨骼和肌肉的參與,可以說,骨骼限制和指導了生物體每個關節的活動範圍和運動規律,所以,想在三維軟體中做出自然的角色動畫,我們需要構建出正確的骨骼系統,來讓生物體的運動變得更加符合規律。

骨骼動力學

在三維軟體中,骨骼系統的基礎單元是關節,通過創建一系列有附屬關係的關節,逐步搭建出適配到各個生物體的骨骼架構。在搭建完整個骨骼架構之後,想要模擬出自然的骨骼運動,這時候就會用到骨骼動力學。

骨骼動力學分為兩種,一種是正向動力學,一種是反向動力學。

  • 正向動力學(Forward kinematics)

我們都知道,關節之間是有從屬關係的,而這種從父級關節影響到子級關節的運動,稱為正向動力學運動。直接拿手臂舉例子,上臂的運動會帶動下臂的運動,而下臂的運動則會帶動手掌的運動。這種動力學其實就和父子級關係一樣,父級會帶動子級一起運動,這種方式在製作角色動畫時效率偏低,但是會相對更加直觀。

  • 反向動力學(Inverse kinematics)

和正向動力學相反,這種動力學需要兩個關節設置一條IK鏈,然後通過調整末端關節的位置,去讓軟體計算出中間關節的位置,這種方式會相對複雜,使用反向動力學去製作角色動畫效率相對會更高一些,但是雷區很多,關節數量一多,很容易出現很多不想要的結果。

如何在C4D中製作骨骼

創建骨骼我們需要一系列的關節,而創建關節,在C4D中有好幾種方法,下邊我們來看看如何創建關節。

  • 直接創建關節

在角色菜單欄下,直接點擊關節我們可以創建一個關節對象,但是在視圖中並沒有直觀的變化,我們需要創建帶有從屬關係的一系列關節才能在視圖中看到關節的圖示。

  • 使用關節工具創建關節

相比上一種方法,使用關節工具會更加有效率一些。在角色菜單下選擇關節工具,然後我們需要按住ctrl+左鍵在想要的地方創建一個個關節,直接可以創建出想要的關節鏈出來。通過工具的屬性,我們可以設置是否生成空對象,是否生成IK樣條等等。

  • 使用樣條創建關節

我們可以繪製出一個樣條,然後通過樣條上點的位置,來生成一條關節鏈,這種關節的創建方式也是效率也會相對高一些。

如何將創建的關鍵鏈綁定到物體上

學會瞭如何創建關節鏈之後,我們在做動畫的時候,需要將關節鏈放到合適的位置,使關節鏈和想要做動畫的模型綁定起來,之後我們就可以通過控制關節鏈,去控制模型的運動。

綁定單個模型需要額外的進行蒙皮操作,這部分的內容我們留到下一篇文章再展開,這邊通過一個小案例來理解如何使用骨骼系統去綁定多個分開的物體,這裡創建了4個小正方體,然後我們通過創建關節鏈並用關節鏈在控制這些正方體的運動。

在合適的地方創建了關節鏈之後,我們需要將各個部分的模型和關節鏈的層級對應起來,設置完從屬關係之後,我們就發現我們已經可以使用關節鏈去控制4個正方體的運動了。

設置完成之後,整個關節鏈還處於正向動力學的影響下,我們可以去給關節設置反向動力學的運動,具體的操作方法是選擇開始和結束的兩個關節,然後選擇角色菜單-命令-創建IK鏈,點擊完成之後,在開始端的關節會出現一個IK鏈的標籤,而且會生成可以控制末端關節的空物體,我們可以控制空物體去控制關節的運動。

在創建了IK鏈之後,關節鏈內的關節的旋轉受到IK鏈的約束,如果需要調整旋轉的角度,我們創建需要額外的空對象去讓關節鏈朝向正確的旋轉方向。

總結

通過上述一系列操作,我們就可以使用骨骼系統綁定模型做出簡單的角色或者機械動畫,如果想要做更加複雜的動畫,我們還需要學會如何去使用各種類型的約束標籤,以及利用姿態變形、簇對象等,來製作整體和局部的動作變化,這幾個知識點之前的文章都有講解,大家想學習可以去翻翻之前的文章。


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