Maya—FBIK系統研究和使用方法介紹

 　　FBIK——FullBodyIK：全身反向動力學系統，是maya7.0後新加入的骨骼系統。雖然它是motionBuilder骨骼系統的精簡版，但功能依舊強大。新版本的Maya除了改進FBIK和Maya動畫模塊的結合，在外觀上也有了一些變化(骨骼效應器的標記由原先的線框變成了實體小球)。

　　FBIK系統可快速的完成二足和四足骨架的綁定，且操作方便靈活。要使用FBIK系統，首先要了解它的幾個特點：

　　1.FBIK是通過核對層級或骨骼名稱進行解算器生成的。

　　2.骨骼的初始Pose應盡量是T造型(手臂骨骼應是平行於地面)，朝向必須是Z軸正向，腳掌骨骼應和地面形成夾角而不是平放，膝蓋間關節角度應小於180度。當然，四足角色的手臂骨骼和腿部是一樣的。具體可參考Visor中的范例。

　　3.新的Maya版本中，為了規范骨骼層級的名稱，已經去掉了傳統層級的命名，直接采用FBIK的命名方式。而層級名稱中，有兩個比較特殊： LabelArm和LabelLeg。使用這兩個名稱，將會自動將所選骨骼的子級按順序自動命名。例如對肩膀骨骼執行LabelArm，就會出現Shoulder，Elbow，Hand……直到最後一個子骨骼。

　　4.可以對FK骨架和反應器設置動畫關鍵幀，但不應對原骨架設置。

　　5.FBIK系統中，IK和FK模式在於交互預覽時區別不大，使用它們的不同在於動畫關鍵幀之間的解算效果：IK是以直線計算效應器間的路線，而FK則是弧線。

　　6.FBIK系統中一個重要的功能就是Pin(固定)。Pin不是約束，你所看到的效果只是交互的過程，必須對反應器設置動畫關鍵幀才能看到真正的動畫效果。

　　7.FBIK效應器由於內置復雜連接，初始位置常常非零，在動畫數值上的操作會比較棘手;在使用過程中，效應器偶爾會出現無法通過撤銷操作而返回原位的情況，因此需要使用GoToStancePose功能。8.fbik效應器可增加多個輔助效應器和輔助軸心，實現靈活的關節控制。

　　【fbik的創建基礎】

　　創建fbik系統，首先角色的關節或關節層級必須使用規范的命名。

　　fbik有四種關節：basejoints(基本關節)，rolljoint(旋轉關節)，auxiliaryjoints(輔助關節)，accessory and additional joints(附加關節)。基本關節是角色骨架中的主要關節，嚴格對應fbik的規定名稱，如臀部，脊椎，頭部，膝蓋，腳踝，肩膀，手肘，手腕;

　　旋轉關節主要用於輔助創建真實的關節扭曲運動，如肩膀和手肘之間的關節，手肘和手腕之間的關節，臀部和膝蓋之間的關節，膝蓋和腳踝之間的關節;輔助關節用於制作細小的關節分支效果，如脖子，肩膀領口處，手掌，手指，腳掌，腳趾;附加關節並不包含於fbik系統中，它們僅用於額外的運動，如辮子，尾巴用的關節鏈。基本關節是必須的，其他的關節可根據需要進行選擇。

　　jointlabels(關節層級)並不是場景物體的名稱，而是一個標簽分類，用於識別效應器應當控制的關節效果;jointnames(關節名稱)則是關節物體的實際名稱。

　　"關節層級"和"關節名稱"實際上並沒有太大的聯系，它們是在增加fbik effector(fbik效應器)時可選的識別方法：bylabel或者byname。"關節層級"在使用上較為簡單方便，但無法使用更復雜的輔助關節，如"旋轉關節"和部分"輔助關節";"關節名稱"即可使用特定的fbik效應器，同時在蒙皮權重繪制時易於識別所選關節。不過通過bylabel的方式，建立basejoints(基本關節)加auxiliaryjoints(輔助關節)的組合足以應付多數情況。

　　以下圖表是規范的關節層級和關節名稱，以及系統識別它們後所生成的效應器名稱。

　　#表示數字，如1，2，3，4……

　　此外，如collar(領口)，chest(胸部)，wrist(手腕)，ankle(踝關節)等此類非標准名稱，fbik不會對其進行識別，也就是不會增加相應的效應器來控制這些骨骼。

　　接著上文

　　相對於傳統的骨骼綁定，fbik對於骨骼關節的朝向細節並沒有嚴格的要求，因為它是通過特殊的fbik解算器來計算結果的，就像內核布料系統的內核節點一樣。fbik系統是基於命名創建的，這裡我選擇較為實用的label方式進行。

　　1.創建角色骨架。在正交視圖中創建符合角色動畫需要的骨架，可以有兩個選擇：手動繪制或者從visor庫中將fbik范例的骨架拖入場景後刪除附帶的fbik解算器。

　　2.顯示關節標簽。在此更正上篇內容中的小錯誤：jointlabel直譯是"關節標簽"的意思，不過為了更好的理解名稱的結構，因此我習慣稱它為關節層級，於是就忽略了它的字面意思。

　　顯示關節標簽有兩種方法：displyanimationjointlabels;skeletonjointlabeling。不過 disply的功能只相當於jointlabeling菜單下的toggleselectedlabels，需要先選擇關節。我直接執行 showalllabels顯示所有關節標簽。

　　3.添加關節標簽。如果是手動創建的骨架，關節標簽會顯示為none，也就是沒有;如果是fbik范例，關節名稱和關節標簽都已經具備。

　　(1)將addjointlabels菜單拖拽至一邊，先選擇骨架z軸正向的右邊關節，添加labelright;

　　(2)選擇手臂(腿部)的主關節，添加labelarm(labelleg)，系統將會自動賦予每個子關節一個標簽;

　　(3)如果不是按范例骨架那樣的關節層級，出錯的標簽就需要手動添加，手臂和腿部的結構應該是(從高到低)：collar(領口)-shoulder(肩膀)-elbow(手肘)-hand(手腕)-finger(手指);hip(臀部)-knee(膝蓋)-foot(腳踝)-toe(腳趾)。

　　*labelfingerbase和labeltoebase比較特殊，可以理解為手掌和腳掌部位，五指(趾)的根部，在添加這兩個標簽時是不會顯示後綴base的。

　　(4)脊椎的層級關系是：root(根部：盆骨)-spine(腰部脊椎)-spine(胸部脊椎)-none(胸腔)-neck(頸部)-head(頭部)。

　　(5)為了在bindskin(蒙皮)後繪制權重時對關節的識別，此時可對右邊的關節進行命名，格式可參考列表。當然，你也可以跳過這一步，只要你覺得後期操作沒太大影響。

　　4.鏡像關節。此時右邊的關節已經包含了關節標簽，為了省事，不用對左邊的關節添加標簽;如果創建了完整的骨架，此時應刪除左邊的手臂和腿部關節，選擇右邊關節，執行skeletonmirrorjoint(鏡像關節)。