数字人C4D角色动画研究之九：骨骼系统基础入门-2

Posted 2023-03-22

参考技术A 【前言】

       上一篇《骨骼系统基础入门-1》中，通过几个问题，解释一些关于骨骼系统经常涉及的一些概念。看完之后，初步知道骨骼、蒙皮、绑定等是怎么回事，这一篇就初步谈谈如何建立骨骼。

【研究】

看下图，BONES 翻译为骨骼，JOINT 翻译为关节， JOINT-OBJECT 关节对象 。

一、 C4D的骨骼系统基础来源于父子关系。 从上图的对象列表关系就可以看出来。骨骼的组织结构有时被称为一个骨架( skeleton )，其中的任一关节点叫做骨头( bone )。还有锁链(chain)、骨架(skeleton)、层级(hierarchy)、连接(link)、 骨头(bone)、关节(joint)、节点 (node)...等，懂翻译不知道CG，知道CG的人不会翻译。

而在C4D中是这样的：

二、关节（JOINT）实际上是一个点。 一个骨骼（BONES)是由两个关节构成，由粗指向细，粗的关节为细的关节的父。

1、比如，点击关节工具，点击两次，建立两个关节。由于它们在空间位置一样，没有构成父子关系，所以场景什么也没有。

2、把关节向下移动一段距离。场景中什么也没有。

3、把关节拖到关节.1的下面，构成父子关系。

4、场景中出现了骨骼。由关节.1(父）指向关节（子），由粗到细。所以关节表示就是一种层级的逻辑关系。

5、骨骼在动画中并不会被渲染，它的作用相当于一个支架，模拟真实生物的骨骼和机械等的动力学构架，对主要的关节或轴进行移动和旋转等操作；然后，通过各种设置，为骨骼添加关键帧动画，再由骨骼驱动绑定好的模型。如何才能渲染这个骨骼呢？

点击角色菜单--转化--转化关节为多边形。再渲染就有了。

三、如何绘制关节呢？ 方法有很多种，常用就有四种方法：

第一种方法就是用“关节工具“。

1、关节工具设置很多，一般情况下默认即可。重点要说的是下边“修改”的面板。

2、默认控制就是CTRL建，按住CTRL+鼠标左键，可以自由绘制骨骼。

3、按住SHIFT建可以细分骨骼。

4、在上面绘制的骨骼中间，按住SHIFT建点击，骨骼被切分。实际上就是在两个关节中间又加了一个关节。

什么都不按，直接点击关节，就可以移动关节。

5、这些设置可以更改，比如SHIFT键可以当做量化绘制。

6、量化绘制你懂得，就是直线、45度角、90度角绘制。

7、这是形成的关节对象。

第二种方法先绘制曲线，在转换关节。

1、在正视图绘制曲线。

2、选择“样条转化为关节”。

3、骨骼会按照曲线的控制点建立关节。曲线白色为开始，转为根关节；蓝色为曲线末端，转化为末关节。

4、形成的关节链。

第三种方法先建立关键点，生成关节。

1、在场景不同位置建立空白对象。取其在场景空间的位置。

2、位置如下所示。

3、选择所有的空白点，点击菜单。（样条转化为关节，我认为他们汉化错误）。

4、在不同的空白对象位置转化为关节（位置相同）。

5、当场景中并没有出现关节链。

6、把空白3当成跟关节，建立父子关系。

7、场景中出现了关节链。

第四种方法:

1、建立一个圆柱，按C转化多边形，去掉上下底。

2、选择边模式，按UL选择如下的边。

3、点击转化“所选到关节”，如果直接点选命令，就会出现一个公共的关节。

4、 它的的秘籍是： 点击这个命令，同时按住SHIFT键，就会各自生成一个关节点。

5、在对象窗口中看到各个关节。

6、同理，建立父子关系。

7、按照要求生成关节。

8、关节位置对的非常好。

小结： 制作关节链方法很多，这里没有细谈每个关节坐标等问题，以后详谈。

四、如何建立骨骼控制器呢？

关节最后会驱动模型运动，但如何控制关节呢？

第一种：一般方法是在控制的关节位置建立空白对象：

1、图中有一个关节链，你能知道哪个是根关节，哪个是末关节？

2、这是对象窗口中的关节列表。现在我们想控制末关节---关节.5。

3、选中它，选中角色菜单--转化--关节转换为空白对象。C4D会在关节.5位置上生成一个空白物体。

（注意这是生成空白物体的方法）

4、这个控制末关节的空白物体，不能放在关节链中，把它拖出来。

5、为关节.5添加-角色标签--约束--PSR约束。把”关节.5“空白物体对象拖入目标栏中。

6、为了观看方便，设置空白物体在场景中的显示。移动空白物体，发现末关节也移动了。

第二种：常用的方法。 用 特殊曲线对象 控制关节。

为什么用 特殊曲线 控制关节呢？因为用空白物体控制关节也是可以，但是有个毛病。就是控制点多的时候，你在场景中直接点击空白物体，你会选不到控白物体，你只能在对象列表中，先选择要控制的空白物体，然后，到场景中去移动它。控制太麻烦！我们要的是“所见即所得”。所以控制关节不用空白物体，而用“特殊曲线对象”。 这个特殊曲线就是你自己做的曲线。

1、在正视图建立一个类似大腿的骨骼。

2、建立IK，把末尾的”关节.4“拖入结束栏，目标栏先不管。

3、在场景中建立XZ平面方向的一个圆环。

4、按C 编辑成特殊曲线。

5、把它拖到”根对象“下为子物体，相对坐标归零。目的使圆环与根对象位置相同。（这是对位的常用方法）

6、然后把特殊曲线-圆环改名为“上部控制”，作为最上层的父级。

7、再建立一个ZX平面方向的圆环，拖到关节.4下面为子，相对坐标归零，你懂得。

8、按C ,把曲线编辑成为脚印的形状。

9、就是这样。

10、为末关节添加PSR约束。

11、然后，把圆环拖入变为上部控制的子对象。

12、这样我们在场景中，只要点击上部控制曲线，那么就能控制整个骨骼，这是旋转。

13、这是骨骼整体缩放，移动也可以，就不演示了。总之，这是一个总控的方法。

14、但当你拖动脚型的控制器的时候，发生了问题，只有一节骨骼跟随。这个可是IK关节，应该整个关节链移动才对。问题出在哪里？

问题出在：我们不能直接用特殊曲线制作的控制器去控制关节。

15、改正：

选择IK标签，为末关节添加目标。

16、然后，把PSR约束标签拖给“关节.4.目标”。圆环控制这个目标来控制末关节，通过IK系统反向上控制整个关节链，要记住。

17、这个时候，在场景中点击圆环，这个特殊制作的脚形状控制器，移动它，整个关节链移动，正常。

18、我们还可以为这两个自己制作的特殊曲线控制器，分别赋予颜色。

小结：

要记住最后控制器制作的常用的方法。

五、关节位置冻结、复位

关节建立以后，就是初始位置。当与模型发生绑定以后，你调整骨骼，如果导致混乱的时候，假如在初始化的时候没有冻结相关坐标，任凭你如何按CTRL+Z或者 SHIFT+Z，你的关节就再也回不到初始状态了。所以，关节与模型绑定初始位置的时候，一定要冻结关节坐标，这样你可以再调乱得时候，有机会恢复到关节初始位置。

1、利用关节工具建立如下关节链。

2、关节链是一条直线。

3、选择所有关节，点击下面的坐标面板--冻结全部。C4D系统就会记住各个关节的初始位置。

4、现在调乱关节。

5、选择所有关节。点击菜单 复位PSR。

6、所有关节又回到初始位置。

7、下面再看另一中情况。选择关节，右键角色标签--IK标签。把末关节.6拖入结束栏，再点击目标栏后的添加按钮，添加一个控制点。这个控制点与末关节.6位置一致。

8、那么这个关节链就是IK 反向关节链（由子控制父，反向上控制），拖动末关节控制点，可以控制整个关节。与FK（正向关节相反，由父控制子，逐级向下控制）。调整空白点的显示。

9、你可以选择全部关节，但对于IK关节链，关节的位置变化是受“关节.6.目标”控制。

10、所以，你只要选择“关节.6.目标”，然后到坐标面板--冻结全部。冻结IK控制点一个坐标即可，而不用冻结所有关节坐标。

11、现在移动控制点，几乎所有关节位置发生变化。

12、点击菜单“复位PSR"。

13、因为“关节.6.目标”控制点复位，回到原来初始化位置，所以IK关节立刻复位。

14、利用菜单太麻烦，C4D最大特点就是：可以创建你自己的按钮和命令（C4D系统提供菜单、按钮、命令供你使用）如何用命令和建立按钮呢？

按SHIFT+C，调出命令窗口，输入PSR。找到"复位PSR"，回车即可执行。

15、你也可以用鼠标把”复位PSR"拖到一个位置，用的时候点击它即可。

【后记】

1、又没少写，不写则已，总想用一篇文章把知道的都写出来，如滔滔江水.......没办法，当老师的时间太长了，你还没让我说呢？

2、《骨骼系统-1》写完之后，不少吧友催我赶紧写《骨骼系统-2、3、4》。其实在博客的草稿箱，我已经把这个系列写到-8了，但我想把角色建模谈完之后，再陆续贴出骨骼系统及动画文章。可是吧友着急，那就先避开“角色”，只能往外贴了。

3、写的这些东西，初学者可能不解渴，认为是磨叽。可是如果你不掌握这些基础的东西，直接操作骨骼关节出错的时候，你都不知道错在什么地方。

4、学习骨骼动画，首先要学会角色建模，然后学绑定控制，最后学习动画曲线去控制动画的姿态、节奏等等。没有好的角色模型，你用骨骼绑定什么？不深入学习动画曲线，角色动起来，感觉非常别扭。当然，还必须观察生活和多看经典的动画作品。