C4D教程小技巧70. 角色動畫基礎：骨骼系統和簡單的繫結

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，透過建立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定一條IK鏈，然後透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

建立骨骼我們需要一系列的關節，而建立關節，在C4D中有好幾種方法，下邊我們來看看如何建立關節。

直接建立關節

在角色選單欄下，直接點選關節我們可以建立一個關節物件，但是在檢視中並沒有直觀的變化，我們需要建立帶有從屬關係的一系列關節才能在檢視中看到關節的圖示。

使用關節工具建立關節

相比上一種方法，使用關節工具會更加有效率一些。在角色選單下選擇關節工具，然後我們需要按住ctrl+左鍵在想要的地方建立一個個關節，直接可以創建出想要的關節鏈出來。透過工具的屬性，我們可以設定是否生成空物件，是否生成IK樣條等等。

使用樣條建立關節

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

如何將建立的關鍵鏈繫結到物體上

學會了如何建立關節鏈之後，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繫結起來，之後我們就可以透過控制關節鏈，去控制模型的運動。

繫結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，這邊透過一個小案例來理解如何使用骨骼系統去繫結多個分開的物體，這裡建立了4個小正方體，然後我們透過建立關節鏈並用關節鏈在控制這些正方體的運動。

在合適的地方建立了關節鏈之後，我們需要將各個部分的模型和關節鏈的層級對應起來，設定完從屬關係之後，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。

設定完成之後，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定反向動力學的運動，具體的操作方法是選擇開始和結束的兩個關節，然後選擇角色選單-命令-建立IK鏈，點選完成之後，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。

在建立了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，我們建立需要額外的空物件去讓關節鏈朝向正確的旋轉方向。

總結

透過上述一系列操作，我們就可以使用骨骼系統繫結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型別的約束標籤，以及利用姿態變形、簇物件等，來製作整體和區域性的動作變化，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。