IK ソルバ

IK ソルバは、リンクを回転したり位置決めしたりするインバース キネマティック ソリューションをチェーン内に作成します。IK コントローラを適用し、リンク内での子の変換を決定します。あらゆるオブジェクトの階層に IK ソルバを適用できます。IK ソルバは、[アニメーション](Animation)メニューのコマンドを使って階層や階層の一部に適用します。階層でオブジェクトを選択し、IK ソルバをクリックします。さらに階層で別のオブジェクトをクリックすると、IK チェーンの終了が定義されます。

HI IK ソルバを適用したボーン システム

IK ソルバはタイプごとに機能やワークフローが異なるため、[階層](Hierarchy)パネルと[モーション](Motion)パネルに表示されるコントロールやツールも異なります。IK ソルバはプラグインなので、プログラマが独自の IK ソルバを作成したりカスタマイズすることにより 3ds Max の IK 機能を拡張することが可能です。

3ds Max には 4 種類の IK ソルバが含まれています。最も一般的に使用される 2 つは、履歴に依存しない(HI)と履歴従属(HD)です。両方の操作を横に並べて参照するには、次のビデオを再生します。

先行するビデオでは、ロボット アーム 1 が HI IK を使用し、ロボット アーム 2 で HD IK を使用します。両方のエンド エフェクタが同じようにアニメートされます。スペースの同じポイントに達するために 2 つのアルゴリズムが使用するさまざまな IK ソリューションに注目してください。

IK ソルバの機能

一般的に、IK ソルバで次のような操作を行うことができます。階層の一部でインバース キネマティック チェーンが定義されます。たとえば、キャラクタの尻からかかと、肩から手首といった具合です。IK チェーンの終点はゴールと呼ばれるギズモです。ゴールはさまざまな方法で何度も再配置したりアニメートできますが、よく使用される方法はリンクやコンストレイントです。ゴールをどれだけ移動しても、IK ソルバはゴールの動きに合わせてチェーンの最後の関節の基点(エンド エフェクタとも呼びます)を移動させようとします。IK ソルバはチェーンの一部を回転させて伸ばし、ゴールの動きに合わせてエンド エフェクトの位置を変えます。

IK ソルバを使った腕のアニメート

エンド エフェクタが地面に制限されることがよくあります。たとえば、歩く場面でつま先立ちさせてかかとを持ち上げることがあります。すると、チェーンのルートの動きにより、足がつま先よりも上がらなくなります。

3ds Max には 4 つのプラグイン IK ソルバが含まれています。

注: 3ds Max はこの他にもソリューションに依存しない階層インバース キネマティック マニピュレーションの方法を 2 つ提供しています。インタラクティブ IK と適用された IK です。

ボーンのある IK

IK ソルバをオブジェクト階層に適用することができる一方で、IK ソルバと組み合わせたボーン システムでもキャラクタをアニメートできます。

ボーン システムとは、相互に接合されたボーン オブジェクトの階層的なリンクです。ボーンは一種の骨格であり、その上にオブジェクトをリンクできます。スキン モディファイヤを使用すると、オブジェクトのボーンにスキンを付け、ボーンのアニメーションはキャラクタをモデルとするメッシュを変形させます。関節を持つキャラクタの場合、リンクやコンストレイントを使用してボーンにメッシュをアニメートできます。

スキンでボーンをアニメートすると、スキンが伸縮します。

スキンでボーンをアニメートすると、スキンが伸縮します。

他のオブジェクトをボーンにする

どのようなオブジェクトでも、ボーン オブジェクトに変換できます。オブジェクトを選択し、[アニメーション](Animation) [ボーン ツール](Bone Tools)を選択します。[オブジェクト プロパティ](Object Properties)ロールアウトで[ボーンのオン](Bone On)にチェックを付けます。オブジェクトの表示をボーンと置き換える場合は、[リンクのみを表示](Show Links Only)を選択します。幾何学的に強力な階層をアニメートする場合に便利です。ジオメトリを非表示にしてリンクのみを表示すると、インタラクティブなビューポートの反応がさらに速くなります。

任意のオブジェクトをボーン オブジェクトとして表示できます。オブジェクトを選択し、[アニメーション](Animation) [ボーン ツール](Bone Tools)を選択します。[ボーン ツール](Bone Tools)フロータが開きます。[オブジェクト プロパティ](Object Properties)ロールアウトで[ボーンのオン](Bone On)にチェックを付けます。[表示](Display)パネルに移動し、[リンク表示](Link Display)ロールアウトで[リンクを表示](Display Links)と[オブジェクトをリンクに置換](Link Replaces Object)をオンに切り替えて、オブジェクトの代わりにボーンを表示します。幾何学的に強力な階層をアニメートする場合に便利です。ジオメトリを非表示にしてリンクのみを表示すると、インタラクティブなビューポートの反応がさらに速くなります。

オブジェクト階層をボーンとして表示することができます。

オブジェクト階層をボーンとして表示することができます。

オブジェクト階層をボーンとして表示することができます。

ボーンは何度もスケール、押し潰し、引き伸ばしできます。「オブジェクトをボーンとして使用」を参照してください。

リンク表示

オブジェクトの代わりにリンクを表示するには、[リンクを表示](Display Links)と[オブジェクトをリンクに置換](Link Replaces Object)を使用します。これらの設定は[表示](Display)パネルの[リンク表示](Link Display)ロールアウトにあります。幾何学的に強力な階層をアニメートする場合に便利です。ジオメトリを非表示にしてリンクのみを表示すると、インタラクティブなビューポートの反応がさらに速くなります。

IK でボーンをアニメートする場合の利点

フォワード キネマティックを介してキャラクタの動きをアニメートし、肩から指、尻から脚の指へと手足を所定の位置に回転させることができます。しかし、足が地面に接する動きをシミュレートするのにインバース キネマティックを用いると簡単でしかも現実的です。また、アニメーションを変更する必要がある場合、制御も簡単です。チェーンのボーンごとにキーフレームを置かなくても、1 つのノードを変更してチェーン全体のアニメーションを変更するだけでよいのです。

一方、アニメータが足に IK を使い胴と腕に FK を使うのは一般的です。FK を使うと、上体を制御しやすくなります。キャラクタのアニメーション作業ごとに IK を使用する必要はありません。HI IK ソルバを使用すると、FK と IK の間を自由に移動することができます。

IK ソルバの適用

IK ソルバは、ボーン システムの作成時、または[アニメーション](Animation)メニューから次のように適用できます。

  • ボーンの作成時

    ボーンの作成時に[子に割り当て](Assign to Children)にチェックマークを付けると、すぐに IK ソルバが適用できます。既定値はオフです。

  • スケルトンの一部に IK ソルバを適用するには、[アニメーション](Animation)メニュー [IK ソルバ](IK Solver)を使用します。まず IK チェーンを開始するノードを指定します。次に[アニメーション](Animation)メニュー [IK ソルバ](IK Solvers)を選択してソルバを指定します。最後に、チェーンを終了させるノードをクリックします。2 つのノードの基点をつなぐチェーンが作成されます。IK リム ソルバを使用している場合は、チェーンで選択した一番高いノードから 2 つ下のボーンに IK ゴールが配置されます。

IK ソルバを調整する場所

[モーション](Motion)パネルと[階層](Hierarchy)パネルで IK ソルバの設定を調整します。

  • [モーション](Motion)パネル

    IK チェーンの終了ノードを選択すると、[モーション](motion)パネルに各 IK ソルバのロールアウトが表示されます。

    HI ソルバ

    [モーション](Motion)パネルのパラメータでソルバ面のターン角度を調整し、膝と肘を示します。また、[IK ソルバ](IK Solver)ロールアウトのコントロールを使用すると、[有効](Enabled)ボタンと[IK]ボタンで、IK と FK (フォワード キネマティック)の期間をミックスすることもできます。

    HD ソルバ

    [モーション](Motion)パネルのパラメータを使用すると、選択している関節にエンド エフェクタを割り当てたり、割り当て済みのエフェクタを削除または編集することができます。エンド エフェクタを他のオブジェクトの親にして、最初の姿勢をスケルトンに戻すことができます。[モーション](Motion)パネルで IK コントローラのパラメータを変更すると、選択しているボーン数にかかわらず、HD IK チェーン全体に変更内容が反映されます。

    HI リム ソルバ

    [モーション](Motion)パネルの IK リム ソルバ パラメータと HI IK ソルバ パラメータは同じものです。

    スプラインIK ソルバ

    [モーション](Motion)パネルのパラメータを使用して、スプライン IK ソルバのアクティブ/非アクティブの切り替え、開始関節と終了関節に割り当てるボーンの調整、ツイストの開始角度と終了角度の調整、およびツイスト ハンドルの表示設定が行えます。

  • [階層](Hierarchy)パネル
    HI ソルバ

    ボーンが選択されると、IK パネルには回転関節を動かしたり制限するコントロールや、関節の設定角度を設定するコントロールが表示されます。全関節の基本角度での姿勢は、手足の回転方向を制御するのに役立ちます。終了点が選択されると IK パネルは空白になります。

    HD ソルバ

    HD IK チェーンのエンド エフェクタを選択します。[階層](Hierarchy)パネルで[IK]をクリックします。HD ソルバに影響を与えるコントロールが表示されます。同時に、オブジェクトに従うようにバインドするツールや、優先順位と結合制限、ダンピング、スプリング バックを設定するツールも表示されます。

    HI リム ソルバ

    ボーンが選択されると、IK パネルには回転関節を動かしたり制限するコントロールや、関節の設定角度を設定するコントロールが表示されます。全関節の基本角度での姿勢は、手足の回転方向を制御するのに役立ちます。終了点が選択されると IK パネルは空白になります。IK ソルバを適用する前にボーンを選択すると、スライディング関節と回転関節のパラメータに、違う設定が表示されます。これらは IK ソルバを適用すると置き換えられます。

    スプラインIK ソルバ

    スプライン IK チェーンのスプラインを選択します。[階層](Hierarchy)パネルで[IK]をクリックします。表示されるコントロールは、スプライン IK ソルバに影響します。同時に、オブジェクトに従うようにバインドするツールや、優先順位と結合制限、ダンピング、スプリング バックを設定するツールも表示されます。IK パネルのコントロールは、HD ソルバに似ています。

手順

階層やボーン システムに IK ソルバを追加するには:

  1. オブジェクトのボーン システムや他のリンク階層を作成します。
  2. IK チェーンの開始点となるボーンやオブジェクトを 選択します。
  3. [アニメーション](Animation)メニュー [IK ソルバ](IK Solver)を選択し、IK ソルバを選択します。
    • キャラクタ アニメーション用の HI ソルバ
    • スライディング関節を持つ機械的なサブオブジェクト用の HD IK ソルバ
    • 2 つのボーン チェーン用のIK リム ソルバ
    • 複雑な複数ボーン構造の改良制御用のスプラインIK ソルバ
  4. IK チェーンの終了点をクリックします。

    IK リム ソルバを使用している場合は、2 つのボーンだけを制御する IK ソルバを適用する必要があります。

    ビューポートに IK ソルバが表示されます。

IK ソルバを使用するボーン階層を作成するには:

  1. [作成](Create)パネルに移動して ([システム](Systems))をクリックし、[ボーン](Bones)ボタンをクリックします。
  2. [IK チェーンの割り当て](IK Chain Assignment)ロールアウトで、リストから IK ソルバを選択します。
  3. [子に割り当て](Assign To Children)をオンにします。
  4. ビューポート内でクリック、ドラッグしてボーンを作成します。右クリックして、ボーンの作成を中止します。

    ボーンは、割り当て済みの IK ソルバで作成されます。

    注: スプライン IK ソルバを使用している場合は、[スプライン IK ソルバ](Spline IK Solver)ダイアログ ボックスが開きます。このダイアログ ボックスで、ソルバが使用するスプラインやヘルパーの特別な設定を行うことができます。

オブジェクトの階層をボーンとして表示するには:

  1. オブジェクトの階層をビューポートで 選択します。
  2. [アニメーション](Animation)メニューから、[ボーン ツール](Bone Tools)を選択します。

    [ボーン ツール](Bone Tools)ダイアログ ボックスが開きます。

  3. [オブジェクト プロパティ](Object Properties)ロールアウトを展開します。
  4. [ボーン プロパティ](Bone Properties)領域で、[ボーンのオン](Bone On)をオンにします。
  5. [表示](Display)パネルを下までスクロールして、[リンク表示](Link Display)ロールアウトを展開します。
  6. [リンク表示](Link Display)ロールアウトで、[リンクを表示](Display Links)と[オブジェクトをリンクに置換](Link Replaces Object)にチェックマークを付けます。

    オブジェクトが消えて、リンクがボーンとして表示されます。

このセクションの内容
  • 非履歴従属(HI) IK ソルバ
    HI (非履歴従属) IK ソルバはタイムラインで前にあるキーフレームで計算された IK ソルバに依存しません。このため、フレーム 2000 で使用する速度はフレーム 20 で使用する速度と同じです。
  • 履歴従属(HD) IK ソルバ
    HD ソルバでアニメートすると、スライディング関節をインバース キネティクスを組み合わせて使用できます。スプリング バック、ダンピング、優先順位を制御できます。これらは HI ソルバにはありません。また、IK チェーンの初期状態を表示できる簡単なツールもあります。このツールは、機械や他のアセンブリのアニメーションに使用します。履歴従属なので、長いアニメーションの最後ではパフォーマンスが落ちてきます。シーンが長い場合は、できるだけ HI ソルバを使用します。
  • IK リム ソルバ
    IK リム ソルバは、尻から足首や肩から手首のように、特に人物の手足をアニメートするためのものです。各 IK リム ソルバはチェーン内の 2 つのボーンにしか影響を与えませんが、1 つのチェーンの別々の部分に複数のソルバを適用することができます。ビューポートで高速に、しかも正確に使用できる分析ソルバです。
  • スプライン IK
    スプライン IK ソルバを使用して、一連のボーンなど、リンクされたオブジェクトの曲率を決定します。
親トピック: インバース キネマティックの方法