Question

反向运动学 (IK) 是一种设置动画的方法，它翻转链操纵的方向。它是从叶子而不是根开始进行工作的。

使用 IK 设置腿部动画

现在举个手臂的例子。要设置使用正向运动学的手臂的动画，可以旋转上臂使它移离肩部，然后旋转前臂，手腕以下的手部等等，为每个子对象添加旋转关键点。

要设置使用反向运动学的手臂的动画，可以移动用以定位腕部的目标。手臂的上半部分和下半部分为 IK 解决方案所旋转，使称为末端效应器的腕部轴点向着目标移动。

例如，如果是腿部的话，脚部就被目标约束到了地面。如果移动了骨盆，脚部保持固定不动，因为目标并没有移动，这将使膝部发生弯曲。整个动画都包含在目标和足部的关键帧中，而且没有将关键点应用到单独的链对象上。

用反向运动学可以快速地设置复杂的运动，并设置它的动画。基本的步骤包括三个任务：

• 构建模型。它可以是关节结构，也可以是许多个或单个的连续曲面。
• 将关节模型链接在一起并定义轴点，如层次中所述。

  为获得表面连续的模型，创建“骨骼”结构或使用 Biped 来动画角色的皮肤。

• 将 IK 解算器应用于关节层次。可能会在整个层次中创建几个 IK 链，而不是一个。也可能创建几个独立层次，而不是在一个大的层次中将所有东西都链接在一起。对于简单反向运动学动画，您可以使用 交互 IK，而无需应用任何 IK 解算器。
• 在轴点位置定义关节行为，根据所使用 IK 解算器的类型，设置限制或首选角度。在这里可以设置滑动关节或转动关节。

  您可能还需要移动层次的根，并且可能要在此点上添加控制对象，比如虚拟对象或点。

• 设置目标（在 HI 解算器或 IK 肢体解算器情况下）或末端效应器（在 HD 解算器情况下）的动画。这将设置 IK 链所有组件的动画。

  可以将约束应用到目标或控制对象或链的根上。

您可以在场景中引用外部的 IK 链。XRef IK 链如果在主场景中，就不能将其 XRef 控制器重定位，除此之外，它与非 XRef 链的操作相同。请参见外部参照对象了解详细信息。

控制对象以辅助 IK

可以将目标或末端效应器应用到点、样条线或虚拟对象上，它们用作对链的末端进行转换或旋转的快速控制。这些控制对象可以链接在一起，也可以受约束的控制。也可以使用相关联的参数以构建这些控制对象之间的关系。

也可以将控制对象与操纵器辅助对象或自定义属性相关联起来，为可设置动画的模型创建可以方便地进行访问的界面。

也可以添加进一步的控制以操纵链中间的元素。

注意:在 HI 解算器中，旋转角度具有其自己的操纵器，可以对其设置动画或链接到另一个目标对象。

正向运动学与反向运动学的差异

正向运动学使用自上而下的方法，它在定位和旋转父对象的地方开始，然后向下进行到定位和旋转每个子对象的层次。

正向运动学的基本原则包括：

• 按照父层次到子层次的链接顺序进行层次链接。
• 轴点在对象之间定义关节。
• 子对象继承父对象的变换。

这些原则相当的宽松。只要所有对象都链接在一起并且轴位于关节位置上，那么就可以成功地设置该结构的动画。

反向运动学 (IK) 使用目标导向方法，可以用来定位目标对象，并且 3ds Max 计算链末端的位置和方向。在所有计算都完成后，层次的最终位置就称作 IK 解决方案。有许多 IK 解算器可以应用到层次上。

反向运动学开始于链接和轴点位置，并将它们作为地基，然后添加以下原则：

• 关节受特定的位置和旋转属性的约束。
• 父对象的位置和方向由子对象的位置和方向所确定。

由于添加了这些约束，IK 需要充分考虑链接对象和放置轴的方式。有许多不同的链接对象解决方案可能适用于正向运动学，对于给定的 IK 方法通常仅仅只有几个适合的方案。

反向运动学比正向运动学更易于使用，它可以快速创建复杂的运动。如果以后需要编辑这些运动，在使用 IK 时可以非常简单地反转该动画。这也是在动画中模拟权重最好的方法。

相关信息

• IK 解算器
• 链接策略
• 骨骼系统
• 将对象作为骨骼

本节内容

• IK 术语

  使用反向运动学要求设置许多 IK 组件的参数。然后简要地定义这些组件；详细信息在其他主题中提供。

• 反向运动学方法

  反向运动学建立在层次链接的概念上。要了解 IK 是如何进行工作的，首先必须了解层次链接和正向运动学的原则。请参见使用正向运动学设置动画和反向运动学 (IK)。

• 关节控件

  关节控制父对象的旋转和位置。