3DS MAX4.0完全教程：第十一章(三)

11.2.2IK

　　 InverseKinematics（反向运动）简称IK，是依据反向运动学的原理对层级树连接后的复合物体进行运动设置。与正向运动不同，运用IK（反向运动）系统控制层级树末端物体的运动，计算机将自动计算此变换对整个层级树的影响，并据此完成复杂的复合动画。层级命令面板中IK（反向运动）的界面如图11-24所示。

　　1.InverseKinematics（反向运动）卷展栏

ApplyIK（指定IK）为层级树中每个对象的运动指定IK计算，并在动画的每一帧产生相应的变换关键点。
ApplyOnlytoKeys（仅指定到关键点）仅把IK影响指定给当前IK.链末端导引物体已存在的关键点。
UpdateViewports（更新视图）在指定IK后的计算过程中，随时更新每一帧的内容，这样会降低计算速度。
ClearKeys（清除关键点）在指定IK计算前删除IK.链所有的移动和旋转关键点。
Start/End（开始／结束）设置IK计算的范围，默认为当前活动区段的每一帧。

　　2.ObjectParameters（物体参数）卷展栏如图11-25所示，用于IK的深层控制，将导引物体与IK链的末端物体互相绑定，使导引物体发挥其引导作用。

Terminator（终结子）勾选终结子复选框，当前物体便成为IK链中的一个终结子。终结子可以将IK影响阻隔在该处，不再向上传递IK运算效果，从而控制受IK影响的范围。在Bone骨骼系统中，设定为终结子的节点将显示为红色。
Position（位置）设置是否进行位置绑定及绑定的轴向和强度。
BindPosition（绑定位置）将在层级树中选择的物体绑定到世界或一个导引物体上，如果导引物体已经被指定，那么它将转化导引物体的位置影响到IK计算中。
Axis（轴向）分别控制位置作用的X、Y、Z坐标轴。假如关闭一个坐标轴，则物体在其轴向上的位置影响将不会作用于IK系统。
Weight（重力）设置导引物体对控制物体的影响，设为0时关闭绑定。它可以决定影响的优先级数。
Orientation（方向）设置是否进行方向绑定及绑定的轴向和强度。
BindOrientation（绑定方向）将在层级树中选择的物体绑定到世界或一个导引物体上，如果导引物体已经被指定，那么它将转化导引物体的旋转影响到IK计算中。
Axis（轴向）控制旋转作用的坐标轴向。关闭一个坐标轴向，则在该坐标轴向上的旋转影响将不会作用于IK系统。

Weight（重力）以参数决定导引物体对控制物体的影响程度，设为0时关闭绑定，它可以决定影响的优先级数。
BindToFollowObject（绑定到导引物体）单击Bind（绑定）按钮，在视图中单击要绑定的物体，拖动鼠标左键牵引出一条虚线到导引物体上，释放鼠标即可将物体绑定到导引物体上。
Bind（绑定）单击该按钮，将指定的物体绑定到导引物体上。
Unbind（解除绑定）将具有绑定关系的物体与其导引物体解除绑定关系。
Precedence（顺位）设置顺位值，可以改变3DStudioMAX3中连接物体接受IK计算的优先顺序。默认值为0，适用于大多数IK运动。
Child->Parent（子级到父级）自动设置顺位值为从子物体到父物体递减，一般来说都使用这种顺位方式来控制IK链。
Parent->Child（父级到子级）自动设置顺位值为从父物体到子物体递减。
SlidingJoints（滑动连接）通过Copy（复制）和Paste（粘贴）按钮，在IK控制器之间进行滑动连接设置的复制和粘贴。
RotationalJoints（旋转连接）通过Copy（复制）和Paste（粘贴）按钮，在IK控制器之间进行旋转连接设置的复制和粘贴。
MirrorPaste（镜像粘贴）在粘贴的同时进行连接设置的镜像反转，镜像反转的轴向可以随意指定，默认为None，即不进行镜像反转。

　　3.AutoTermination（自动终结）卷展栏

　　如图11-26所示，暂时指定终结子物体一个特殊的连接号码，使它从当前选择物体沿层级树向上传递，在互动式IK状态下可以起到传递作用，对指定式IK和IK控制器不起作用。

AutoTermination（自动终结）自动终结控制的开关项目。
＃ofLinksUp（向上链接号码）指定终结设置向上传递的数目。假如该值定为3时，沿此层级树向上第3个物体将自动作为终结子阻挡IK向上传递。当该值设为1时，将锁定此层次链。

图11-24层级命令面板中IK（反向运动）的界面

图11-25反向运动ObjectParameters（物体参数）卷展栏

图11-26AutoTermination（自动终结）卷展栏

　　11.2.3LinkInfo

　　LinkInfo（链接信息）用于控制物体移动、旋转、缩放时3个轴向上的锁定和继承情况，如图11-27所示。

Locks（锁定）控制物体可以活动的轴向。系统默认状态下，物体可以在X、Y、Z各个轴向上进行移动、旋转或缩放。但如果勾选某个轴向的锁定开关，它将不能再在此轴向上运动。例如勾选Move项目下的X、Y项，表示此物体只能沿Z轴进行移动。
Inherit（继承）控制当前选择物体对其父物体运动的继承情况。默认状态为全部开启，即父物体的任何变化都会影响其子物体。如果关闭了某项，则相应的变动不会向上传递给子物体。

图11-27LinkInfo（链接信息）命令面板

　　11.3反向运动

　　 IK系统在运用过程中又分为指定式IK和IK控制器。IK控制器是最佳的反向运动学计算方法，当然可以给追随物体指定一个IK控制器。指定式IK常用于机械的连接运动，可以对IK链中所有物体的移动、旋转进行计算，在每一帧产生关键点。指定式IK要求IK链中的一个或多个物体绑定到动态的追随物体上，一旦绑定，可在IK链中选择任何物体，然后单击ApplyIK按钮完成指定式IK计算。

　　创建IK动画的大致操作步骤是：创建关节结构的模型；将各关节物体彼此连接，并且确定各自的轴心点位置；确定轴心点的连接或限制方式；对连接好的关节结构的模型设置指定式IK或互动式IK并进行计算；将造型连接或蒙皮到骨骼系统，使用IK控制器操纵骨骼系统，从而产生关节动画。

　　互动式IK只要将Animate动画记录按钮打开，然后在各关键帧用鼠标对IK组合物体进行动态设定，这种方式比较简单，但是不精确，而且容易出问题。指定式IK的设置过程是：首先创建一个导引物体（一般是虚拟体）；将IK链的末端物体Bind（绑定）到导引物体上；对导引物体进行关键帧设定；选择IK链中的任意一个物体，单击ApplyIK（指定IK）按钮，指定式IK设置完成。

　　注意，使用IK系统进行动画设计时，必须单击主工具栏的正向运动/反向运动切换开关，系统默认为正向运动方式，点选后进入反向运动模式。本节通过实例讲述指定式IK（反向运动）是如何进行设置并工作的。

　　11.3.1调出文件并设置摩擦力参数

　　调出在本章第一节中已完成连接参数设定的机械手范例文件（在3DStudioMAX中此文件名为tut11_2a.max），然后进行以下操作：

　　1)单击主工具栏中的选择并移动按钮，在视图中单击绿色的垂直长轴。

　　2)单击主工具栏右侧的IK按钮，启动IK连结控制。

　　3)现在增加垂直长轴的表面摩擦力控制，使它在运动时受到阻力限制以增强真实感。单击Hierarchy按钮进入层级命令面板。单击中间IK按钮，单击SlidingJoints按钮打开它。

　　4)将SlidingJoints卷展栏Z选项组中的Damping值设为0.85，如图11-28所示。由于摩擦力设置的加入，机械手的运动将更真实。

图11-28将Z选项组中的Damping值设为0.85

　　11.3.2创建虚拟物体

　　指定式IK需要结合一个末端物体（End-EffectObject）到一个导引物体（FollowObject）上，导引物体起引导物体运动的作用，通常使用虚拟物体来充当。先设定导引物体的动态，来控制想要完成的动作，然后按下ApplyIK（指定IK）按钮，系统将自动计算出正确的IK结果。

　　1)首先创建一个作为导引物体的虚拟体。单击Cteate创建/Helpers(辅助物体)，进入辅助物体子命令面板，单击Dumny按钮，如图11-29所示。

　　2)在前视图U形机械手右前侧创建一个比U形机械手稍微大一点的虚拟物体，作为导引物体，如图11-30所示。0.85

　　3)下面将虚拟体和末端物体（U形机械手）进行结合，使虚拟物体成为整个机械手的导引物体。确定U形机械手为当前选择状态，单击命令面板上的按钮进入层级命令面板，确认中间的IK按钮为被选择状态。

　　4)在层级命令面板的ObjectParameters项目中，单击Bind按钮。在视图中点取U形机械手，拖动鼠标到虚拟物体上，当鼠标箭头变为小型鼠标标志时释放鼠标左键确定。这时虚拟物体变成了机械手的导引物体。

图11-29进入辅助物体命令面板并单击Dumny按钮

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