逆向運動

逆向運動學是什麼?

 

數個物件以父子關係連結稱為繼承關係,一般的物件繼承關係的子物件是跟著父物件做同向的變動,例如:父物件旋轉 90 度時子物件也會跟著旋轉 90 度。子物件的移動、旋轉、縮放變動是由其動畫軸定義,每個子物件都會套用父物件的變動資訊,這種運動方式稱為順向運動學

 

以順向運動學的方式設定關節機構時,每個物件都要設定非常密集的關鍵影格,才能使關節機構運作時父子物件不致於相互脫離。當關節機構需要修改時,所有的物件的關鍵影格必需重新設定極為不便,逆向運動學 (Inverse Kinematics,簡稱 IK)可以處理這樣的難題。


IK 如何使用? 

IK 結構基本上是一連串以關節連結有父子關係的物件,IK 運動的計算需要有一個驅動物件與一個要達成的目標,IK 會自動計算關節機構運作時每個物件如何移動、旋轉、縮放,以下是一個簡單的例子:

 

紅色的點是每個物件的動畫軸心的位置。

 

這些物件的父子關係如下:



我們要讓物件 A 旋轉且要讓物件 C 停留在原地,以 IK 計算帶動其它部分。

 

在物件 A 加入旋轉動作以後所有連結的物件可以一起運動,這樣的動畫在 Bongo 1.0 需要針對每個物件手動設定非常多的關鍵影格整個關節機構才能運作,但不論如何細心的設定,關節機構的運作總是無法精確。使用 Bongo 2 的 IK 功能只要一些簡單的設定就能讓整個關節機構正確運作。

 

物件的 IK 設定位於物件內容Bongo 頁面,將 Arm A-BArm B-C 的關節型式設為轉軸,將物件設為關節的意思是讓 Bongo 在解算關節運動時可以控制物件如何變動,關節型式限制物件的變動方式 (移動、旋轉、縮放),各種關節如何運作請參考關節型式的說明。

 

物件 C 是一個受約束的點,Bongo 在解算關節運動時 C 的位置必需固定,但允許旋轉。所有關節都正確設定後就可以按下播放按鈕,物件 A 會開始轉動並帶動其它部分一起動作,物件 C 會停留在原地。

此範例的關節都設定完成後 IK 檢視對話框的物件結構如下:

 

IK 檢視與關節型式

 

動畫管理員IK 檢視按鈕可以檢視 IK 物件的關節型式與物件之間的連結關係。

 

以下是各種關節型式的圖示:

 

轉軸 – 關節可以繞著 X、Y 或 Z 軸旋轉。

 

 

通用 – 關節可以任意旋轉、移動、縮放。 

 

 


伸縮 – 關節可以沿著 X、Y 或 Z 軸移動。

 

 

 

彈性 – 關節可以沿著 X、Y 或 Z 軸縮放。

 

 

 

目標 – IK 計算到此物件為止。

 

 

 

 

IK 公差

進一步的資訊請參考這裡

 

預先計算

進一步的資訊請參考這裡
Bongo 2 的基本 IK 範例

用戶提供的範例

下載其它範例模型:

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