第5章蜘蛛侠躯干骨骼绑定 本章学习目标 ***了解人体躯干骨架结构，重点掌握躯干骨骼架构及其骨骼运动 *蜘蛛侠躯干骨骼绑定 ***熟练掌握蜘蛛侠躯干骨骼绑定 本章学习电影角色蜘蛛侠躯干骨骼绑定案例，重点学习如何给蜘蛛侠建立躯干部位骨骼，如何设置躯干骨骼的线性IK及高级旋转设置。学习蜘蛛侠躯干骨骼绑定的制作思路，熟练掌握躯干骨骼绑定的制作流程。 蜘蛛侠躯干骨骼绑定的制作思路： 》 认识躯干骨骼结构与骨骼运动原理。 》 创建躯干骨骼，分别进行命名。 》 躯干骨骼线性IK的创建与设置。 》 创建控制器，躯干骨骼关联设置。 》 躯干骨骼线性IK的高级旋转设置。 》 躯干骨骼与腿部骨骼建立连接。 5.1 5.1躯干骨骼绑定分析 本章讲解蜘蛛侠躯干骨骼绑定。躯干绑定是角色绑定中的难点和重点，知识点包括躯干骨骼的创建、躯干线性IK的制作、 图51 躯干骨骼的控制，尤其是躯干骨骼的高级旋转设置比较复杂，也是学习的难点。接下来，我们来研究一下角色躯干骨骼架构和肌肉运动。 5.1.1躯干骨骼结构 躯干是人体最重要的部分，这不仅是因为它占人体体积、重量和形体的最大部分，还因为在躯干中包含着人体重心和上半身重心，紧连着头部重心。躯干的动态是全身动态的关键，躯干中的每一个微妙动态变化，都势必影响到全身，因此对躯干进行细致分析是非常重要的。人体躯干骨骼如图51所示。 躯干由胸廓、骨盆、脊柱、肩胛骨和锁骨组成，如图52所示。胸廓由12个胸椎、12对肋骨和1个胸骨借关节、软骨联结而成，是一个上狭下阔的截面圆柱体，呈倾斜的倒卵形。整个胸廓构成胸部的基本形，决定胸部的大小和宽窄。它的上端被胸大肌等肌肉覆盖，下端由左右肋骨相交。 图52 1. 胸廓 胸廓是上宽下窄的倒梯形，接近直立的蛋形，由锁骨、肩峰连成上底，胸廓下缘连成下底，内有卵圆形笼状胸廓所支撑，如图53所示。上部有健壮丰厚的胸大肌覆盖，使男性胸廓的外形变得宽厚； 中间是胸骨，胸骨的两侧是正面的肋软骨，肋软骨和侧肋骨的相连处形成夹角，这个夹角是胸廓正面和侧面的转折线，在人体表面的胸大肌或乳房会将这一转折线略微拓宽，但在胸大肌或乳房下方能显示出这个转折，因此不容忽视。 图53 2. 骨盆 骨盆由骶骨和两侧髋骨构成，形状如盆，故称为骨盆。它分为上部的大骨盆和下部的小骨盆两部分。骨盆的主要功能是支持体重和保护盆腔内脏器。女性骨盆又是胎儿娩出时必经的通道，正常女性骨盆较男性骨盆宽而浅，有利于胎儿娩出。女性与男性骨盆，如图54所示。 图54 在我们从一个姿势换成另一个姿势时，骨盆的角度会有很大的改变。当背部弓起时，骨盆向前弯，而当脊柱挺直时，骨盆向内弯。骨盆可以倾斜，可以从一边转向另一边，还可以在肌肤下向前突起或向内弯。骨盆的角度表明了人体的平衡程度，而人体的平衡程度也表明了骨盆的特征。 3. 脊柱 脊柱由24块椎骨组成(7块颈椎支撑颅骨、12块胸廓背椎、5块腰椎)，位于人体中心或轴心，是以活动的骨节和富有弹性的软骨形成的，每一部分是一个关节，具有最大伸缩性。脊柱伸缩性如图55所示。人体在卧、立、行、坐、跑、跳时，脊柱骨均在不断地变化，弯曲、伸直、拉长，造成形体的明显变化。脊柱决定人体各种姿态的形成。 图55 4. 肩胛骨与锁骨 肩胛骨与锁骨组成环状肩带，它们在肩头相连接，像扣在胸廓上的环，可以游离于胸廓自由运动。肩胛骨与锁骨如图56所示。 图56 躯干的肌肉多而复杂,但对人体、形体、运动产生作用的只有几块。前面是以下三块： 胸大肌、腹直肌和腹斜肌，臀部肌肉则是大臀肌。躯干肌肉解剖图如图57所示。 图57 5.1.2躯干骨骼运动分析 躯干的关节主要是脊柱。脊柱亦称脊椎、脊梁骨，由形态特殊的椎骨和椎间盘联结而成，位于背部正中，上连颅骨，中部与肋骨相连，下端和髋骨组成骨盆。脊柱主导这三个部分的运动。脊柱分颈、胸、腰、骶及尾五段，上部长，能活动，好似支架，悬挂着胸壁和腹壁； 下部短，比较固定。身体的重量和所受的振荡即由此传达至下肢。 脊柱由脊椎骨及椎间盘构成，是一种相当柔软又能活动的结构。随着身体的运动载荷变化，脊柱的形状可有相当大的改变。脊柱的活动取决于椎间盘的完整及相关脊椎骨关节之间的和谐程度。脊柱长度的3/4是由椎体构成，1/4由椎间盘构成。 由于脊椎骨周围有坚强的韧带相连系，能维持相当稳定，又因彼此之间有椎骨间关节相连，具有相当程度的活动性。每个椎骨的活动范围虽然很少，但如全部一起活动，范围就增加很多。 躯干影响人物角色的整个造型，而脊柱则主导着人体的运动。脊柱有颈曲、胸曲、腰曲、骶曲4个生理性弯曲，颈和腰曲凸向前，胸和骶曲凸向后，如图58所示。从侧面看人的脊柱从头部到尾骨呈S形。 图58 5.2~5.4 5.2蜘蛛侠躯干骨骼创建 Step1： 开启Maya 2018，打开spider_Man工程文件里的上节课腿部骨骼已设定好的蜘蛛侠模型。 选中模型，放入图层里将之设置为T线框冻结锁定管理，如图59所示。 图59 Step2： 切换到绑定/装备模块，打开“关节工具”属性框，单击重置工具，确定为默认设置。 切换到侧视图，进行躯干骨骼的创建，按住Shift键，同时垂直画出5节关节，如图510所示。 图510 Step3： 打开“大纲视图”窗口，按住Shift键单击骨骼前的+号，选中所有关节。 给躯干骨骼规范命名，在“大纲视图”窗口中选择躯干骨骼，执行“修改”菜单“添加层次名称前缀”命令，输入Spine_，如图511所示。 图511 Step4： 分别给躯干关节命名为Spine_digu(骶骨)、Spine_yaogu(腰骨)、Spine_fugu(腹骨)、Spine_ xionggu(胸骨)、Spine_jinggu(颈骨)，如图512所示。 图512 Step5： 在“大纲视图”窗口选择这5节关节，然后执行“显示”菜单中“变换显示”下的“局部旋转轴”命令，检查骨骼的方向是否准确。 检查关节方向，X轴若指向下一关节，则说明关节创建的关节准确，如图513所示。 图513 Step6： 至此躯干部位骨骼创建完毕，保存文件。 5.3蜘蛛侠躯干骨骼线性IK创建 Step1： 在“骨架”菜单下找到IK样条线控制柄工具，如图514所示。 图514 Step2： 打开方框，取消选中“自动简化曲线”选项(主要是为不让所创建的骨骼发生形状变化)，如图515所示。 图515 Step3： 在场景中先单击躯干骨的骶骨关节，然后接着单击颈骨关节，创建ikHandle1，如图516所示。 图516 Step4： IK样条控制柄工具主要是生成一条样条曲线，通过这条曲线来控制骨骼，现在创建出来的曲线点分布不是很均匀,如图517所示。 图517 Step5： 在“大纲视图”窗口选中曲线，然后到“曲面”模块执行“编辑曲线工具”菜单下的“重建曲线”命令，如图518所示。 图518 Step6： 因为这里创建了5个关节，因此重建曲线的跨度数设置为2，这样曲线就被划分成5个点，如图519所示。 图519 Step7： 为了让这5个点和之前创建的5个关节对应起来，依次选择点分别吸附到相应的骨骼位置处。 依次选择点分别吸附到相应的骨骼位置后，这时曲线上的5个点分布就比较均匀了，如图520所示。 图520 5.4蜘蛛侠躯干骨骼线性IK设置 Step1： 接下来对这条曲线进行控制设置，打开关节工具，选择“确定关节方向为世界方向”，然后创建joint1，如图521所示。 图521 Step2： 在“大纲视图”窗口选中joint1进行打组命令操作，并命名为group_joint1，如图522所示。 图522 Step3： 选中group_joint1组，接着按V键吸附到躯干关节Spine_digu位置处，如图523所示。 Step4： 选中group_joint1组，按Ctrl+D组合键复制两次得到两个组，然后在“大纲视图”窗口展开层级，分别命名为group_joint2和group_joint3，如图524所示。 图523 图524 Step5： 选中group_joint2组，按V键吸附到躯干关节Spine_xionggu位置处，如图525所示。 Step6： 选中group_joint3组，按V键吸附到躯干关节Spine_jinggu位置处，如图526所示。 图525 图526 Step7： 在“大纲视图”窗口选中这3个组，先进行冻结变换属性，然后执行“编辑”菜单下的“按类型删除历史”操作，以此保证3个组的属性恢复到原始数值，方便动画的操作，如图527所示。 图527 Step8： 在“大纲视图”窗口展开3个组的层级，然后先选中curve1，再按住Ctrl键分别加选joint1、joint2、joint3，如图528所示。 图528 Step9： 执行“蒙皮”菜单下“绑定蒙皮”命令。 在“平滑绑定选项”对话框中将“绑定到”选项设置为“选择关节”，其他参数如图529所示。 图529 Step10： 测试是否绑定成功，可以任意选择这3个关节中的一个关节进行移动，如图530所示。 图530 5.5 5.5蜘蛛侠躯干骨骼关联设置 Step1： 给这3个绑定好的关节创建控制器，以便更好地控制动画，在“创建”菜单的“NURBS基本体”下拉菜单中取消选中“交互式创建”选项，如图531所示。 图531 Step2： 单击曲线圆圈，就能在场景中创建出圆线，然后对其打组group1，按住V键吸附到躯干关节Spine_digu位置处，如图532所示。 图532 Step3： 对group1进行复制得到group2，然后按住V键把group2吸附到躯干关节Spine_fugu位置处，如图533所示。 图533 Step4： 对group2进行复制得到group3，然后按住V键把group3吸附到躯干关节Spine_jinggu位置处，如图534所示。 图534 Step5： 在“大纲视图”窗口展开层级，将刚才创建的圆圈曲线分别命名为spine_up_con、spine_mid_con和spine_down_con，曲线组分别进行命名为group_spine_up、group_spine_mid和group_spine_down，如图535所示。 图535 Step6： 在“大纲视图”窗口选中3个组，对它们进行“修改”菜单下的“冻结变换”操作，如图536所示。 图536 Step7： 再接着执行“编辑”菜单下“按类型删除物体历史记录”操作，如图537所示。 图537 Step8： 在“大纲视图”窗口展开层级，选中spine_up_con曲线圆圈，然后按住Ctrl键加选joint3，执行“约束”菜单下的“父对象约束”命令，如图538所示。 图538 Step9： 在“大纲视图”窗口展开层级，选中spine_mid_con曲线圆圈，然后按住Ctrl键加选joint2执行“约束”菜单下的“父对象”约束，如图539所示。 Step10： 在“大纲视图”窗口展开层级，选中spine_down_con曲线圆圈，然后按住Ctrl键，加选joint1，执行“约束”菜单下的“父对象”约束，如图540所示。 图539 图540 Step11： 在“大纲视图”窗口，选中group_spine_up上端控制器组的轴心，按Insert键，再按V键将轴心吸附修改至joint2骨骼处，再按Insert键结束操作。现在选中group_spine_up这个组进行旋转操作，就会发现此组可以控制上端的旋转动画，如图541所示。 Step12： 在“大纲视图”窗口选中spine_mid_con曲线控制器，执行“窗口”菜单中“常规编辑器”下的“连接编辑器”命令，然后选中group_spine_up这个组，将之调入“连接编辑器”的右侧，用spine_mid_con曲线控制器的旋转属性连接group_spine_up上端控制器组的旋转属性，这样就可以实现用spine_mid_con曲线控制器旋转来带动上端控制器的旋转动画了，如图542所示。 图541 图542 5.6~5.7 5.6蜘蛛侠躯干骨骼线性IK高级旋转设置 Step1： 在“大纲视图”窗口选择ikHandle1，按Ctrl+A快捷键打开属性，在ikHandle1的“高级扭曲控制”下拉菜单中选中“启用扭曲控制”选项，具体参数设置如图543所示。 图543 Step2： 首先选择查看骨骼方向，然后进行高级旋转控制设置“世界上方向类型”选择“对象旋转上方向(开始/结束)”，此设置作用主要是自身Y轴旋转控制。“上方向轴”设置为正Z轴。“上方向向量”设置为0，0，1。“上方向向量2”设置为0，0，1； 然后分别选择上端和下端的控制器名称粘贴，“世界上方向对象”为spine_down_con，“世界上方向对象2”为spine_up_con，如图544所示。 图544 注意这里填写的是控制器的名称，不是控制器组的名称。这样就实现了3个轴向上的旋转动画。 5.7蜘蛛侠躯干骨骼与腿部骨骼连接设置 Step1： 选择左右两条腿的骨骼，按Shift+P组合键断开与根骨节的连接，如图545所示。 图545 Step2： 利用EP曲线工具绘制创建出根骨节控制器并命名为RootMastor，如图546所示。 图546 Step3： 把根部控制器V键吸附至根骨节处，如图547所示。 图547 Step4： 对根部控制器分别执行居中枢轴命令、冻结变换命令、按类型删除历史命令操作，如图548所示。 图548 Step5： 选择spine_digu P给Root根骨节，然后把group_spine_up、group_spine_mid、group_spine_down控制器P给根骨节控制器RootMastor，如图549所示。 图549 Step6： 移动根部控制器，上面骨骼与控制器跟随运动，但是根骨节不跟随移动，在“大纲视图”窗口先选择根骨节控制器RootMastor，按Shift键加选Root根骨节，然后执行“约束”菜单下的“父对象”，如图550所示。 图550 Step7： 在“大纲视图”窗口选择Left_Hip和Right_Hip，然后加选根部骨节P给根部骨节，如图551所示。 图551 Step8： 至此，躯干骨骼绑定与下肢腿部骨骼绑定就建立了关系，可以通过肢体动作简单测试一下绑定的效果，如图552所示。 图552 本章通过蜘蛛侠躯干骨骼绑定案例的学习，需要重点掌握的知识点有： （1） 认识人体躯干骨架结构与运动原理。 （2） 蜘蛛侠躯干骨骼绑定的制作思路。 （3） 蜘蛛侠躯干骨骼搭建与关联设置。 （4） 躯干线性IK的创建与设置。 （5） 蜘蛛侠躯干骨骼的控制，尤其是躯干骨骼的高级旋转设置。