IK 解算器

IK 解算器是 IK 控制柄后面的数学算法。IK 解算器计算由 IK 控制柄控制的一个关节链中所有关节的旋转。IK 控制柄对关节链的效果,取决于 IK 控制柄所使用的 IK 解算器类型。默认情况下,Maya 在启动时加载下列 IK 解算器:

如果要对拥有两和四关节之间的关节链设定姿势和设置动画,应使用单链或旋转平面 IK。

默认情况下,所创建的每个 IK 控制柄都可以使用相同类型的 IK 解算器,并且还可以共享相同的 IK 解算器节点。例如,所有 IK 控制柄还可以使用单链 IK 连接到同一 ikSCsolver 节点。因此,如果编辑共享 IK 解算器节点的属性,则连接到节点的所有 IK 控制柄都会受到影响。如果要微调仅针对某个 IK 控制柄的 IK 解算器,同时不要影响到其他 IK 控制柄,可以使用 createNode MEL 命令为 IK 控制柄创建其他 IK 解算器。

IK 解算器计算

移动 IK 控制柄时,解算器执行适当的计算以便在其 IK 链中相应移动和旋转所有关节。首先,解算器查找 IK 控制柄的位置(“平移 X”(Translate X)“平移 Y”(Translate Y)“平移 Z”(Translate Z)属性)和方向(“旋转 X”(Rotate X)“旋转 Y”(Rotate Y)“旋转 Z”(Rotate Z)属性)。其次,解算器计算如何将末端效应器的位置和方向尽可能地向靠近 IK 控制柄的位置和方向移动。若要执行该操作,解算器计算如何最好地在 IK 控制柄的关节链中旋转关节。最后,解算器旋转关节链中的所有关节,使末端效应器到达 IK 控制柄的位置和方向。

单链解算器

单链 IK 控制柄使用单链解算器来计算 IK 链中所有关节的旋转。另外,可以使用单链解算器直接计算关节链的整个方向。

单链 IK 控制柄和旋转平面 IK 控制柄之间的区别

单链 IK 控制柄和旋转平面 IK 控制柄之间的区别在于,单链 IK 控制柄的末端效应器尝试到达其 IK 控制柄的位置和方向,而旋转旋转平面 IK 控制柄的末端效应器仅尝试到达其 IK 控制柄的位置。由于旋转平面 IK 控制柄的末端效应器仅尝试到达其控制柄的位置,因此产生的关节旋转更具有可预测性。对于旋转平面 IK 控制柄,其整个关节链的方向受扭曲圆盘操纵器控制。详细信息请参见扭曲圆盘旋转平面解算器

注:

如果关节链翻转,请使用旋转平面解算器,而不是单链解算器。旋转平面解算器引入极向量来控制 IK 链的翻转,有时会结合单链解算器使用。

旋转平面解算器

旋转平面 IK 控制柄使用旋转平面解算器来计算其 IK 链中所有关节的旋转,但不会计算关节链的整体方向。相反,旋转平面 IK 控制柄可以通过极向量和扭曲圆盘直接控制关节链的方向,而不是通过 IK 解算器计算方向。单链解算器和旋转平面解算器之间的区别就在于此。请参见单链 IK 控制柄和旋转平面 IK 控制柄之间的区别

旋转平面解算器非常适用于对要保持在同一平面上的关节链设定姿势(例如手臂和腿)。例如,由旋转平面 IK 控制柄驱动的手臂的肩部、肘部和腕部关节都保持在与肘部旋转相同的平面内。该平面本身可以通过极向量从肩部关节进行旋转。

另请参见极向量

旋转平面 IK 控制柄组件

扭曲圆盘

扭曲圆盘是一种操纵器,可以用来扭曲或旋转关节链。扭曲圆盘位于 IK 链的末关节处。

平移极向量通常会使 IK 链指向错误方向。在移动极向量以防止翻转后,可以使用扭曲盘来重新定向平面。若要查看扭曲圆盘的图像,请参见旋转平面解算器

关节链平面

关节链平面是一个平面,它包含了关节链中所有关节并通过轴来设定姿势。关节链平面围绕控制柄向量旋转。操纵极向量时,关节链平面将围绕控制柄向量旋转。若要查看关节链平面的图像的详细信息,请参见旋转平面解算器

参照平面

要使关节链平面旋转和扭曲关节链,必须相对于某些其他平面旋转平面以便测量扭曲的角度。关节链平面进行相对旋转的平面是参照平面。若要查看参照平面的图像,请参见旋转平面解算器

极向量

极向量是一种操纵器,用于更改 IK 链的方向。此外,极向量还用于控制翻转

由于移动极向量可以更改参照平面的方向,因此移动极向量还可以直接更改关节链的方向,正如操纵扭曲盘可以更改关节链的方向一样。这是因为已将关节链的方向或扭曲角度,定义为参照平面和关节链平面之间方向的差异。若要查看极向量的图像,请参见旋转平面解算器

危险:

定位 IK 控制柄时,如果控制柄向量和极向量互相交叉或指向完全相反的方向,则关节链可能突然翻转。可以通过移动极向量避免此翻转,以使控制柄向量不与之相交或指向其相反方向。

旋转圆盘

旋转圆盘是一种指示器,用于显示扭曲盘旋转 IK 链的程度。旋转圆盘位于 IK 链的始关节处。若要查看旋转圆盘的图像,请参见旋转平面解算器

参照平面指示器

参照平面指示器是旋转盘上的绿色点,可以通过移动来反映极向量的移动。

扭曲指示器

扭曲指示器是参照平面指示器和旋转盘上的关节链平面指示器之间的绿色曲线。扭曲指示器可显示关节链相对于参照平面的方向。

关节链平面指示器

关节链平面指示器可显示关节链平面相对于参照平面的方向。关节链平面指示器出现在旋转圆盘中。