Maya剛體和柔體

1、Maya剛體和柔體-剛體動力學教程7.0給大家寫了一個Maya 剛體和柔體-剛體動力學教程形狀和尺寸保持固定，不隨事件而變化的幾何體，稱為剛體。剛體動畫，實質上就是在 Maya 中建立一個物理模擬環(huán)境，并用它來模擬現(xiàn)實環(huán)境中的物體在力 ( 如說重力、風等 ) 的作用下或是在同其他物體相碰撞時所發(fā)生的情景。 NURBS 物體和多邊形物體都可以轉換成剛體。圖 11-1 所示為剛體作用的效果。 圖 11-1 剛體運用效果 剛體運用起來相當簡單，例如，首先創(chuàng)建一個或多個剛體，然后創(chuàng)建一個或多個作用于剛體的力場，再給定剛體的初始位置、初始速度及沖擊，最后播放動畫。由 Maya 的動力學引擎在給定的初始信

2、息基礎上對剛體的運動進行計算，從而使動畫趨于真實。剛體可分為被動剛體和主動剛體兩種。被動剛體不受場的影響，它是主動剛體的碰撞物體，而且在參與碰撞時不會因碰撞而發(fā)生運動。被動剛體可以用關鍵幀技術來制作 ( 可以通過關鍵幀移動、旋轉、縮放被動剛體 ) 。主動剛體受場的影響，而且會因為碰撞改變運動。主動剛體不能用關鍵幀技術制作 , 即不能直接操作它們。 一般來說，與外界固定的物體（如地板和墻等），可以作為被動剛體；而各種下落的、移動的或相互碰撞的物體（如籃球和硬幣），可以作為主動剛體。盡管主動剛體不能用關鍵幀技術制作，但是由于在動畫制作過程中可以隨時將剛體由被動狀態(tài)變?yōu)橹鲃訝顟B(tài)，因此剛體動力學的優(yōu)點

3、更為突出。 創(chuàng)建剛體 創(chuàng)建剛體的方法非常簡單，選中一個多邊形或者 NURBS 物體，執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Passive Rigid Body 命令，則所選物體變?yōu)楸粍觿傮w，如果執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Active Rigid Body 命令，則所選物體變?yōu)橹鲃觿傮w。創(chuàng)建剛體之后將會產生一個剛體節(jié)點，在 Outliner 窗口中可以看到這個節(jié)點，如圖 11-2 所示。 下面是剛體的建立屬性。執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Passive Rigid Body 命令或者 Soft/Rigid Bodies

4、Create Active Rigid Body 命令，打開 Rigid Options 對話框，如圖 11-3 所示。 圖 11-2 Outliner 窗口 圖 11-3 Rigid Options 對話框 Rigid Body Name ：設置剛體的名稱。 Active ：選中此時，創(chuàng)建的是主動剛體：撤銷選中此復選框時，創(chuàng)建被動剛體。 Particle Collision ：如果選中此復選框，粒子與主動剛體之間產生碰撞，碰撞的力量會使剛體產生運動。 Mass ：設置主體剛體的質量，剛體的質量決定了碰撞時的程度。剛體的質量越大，則碰撞的效果越強烈；剛體的質量越小，則碰撞的效果越弱。 Set

5、Center Of Mass ：設置剛體的質量中心，即物體的中心，它影響著剛體的碰撞效果，尤其是反彈效果。例如，當把主動剛體的中心降低一個單位時，將它拋到被動剛體上時，它會像不倒翁一樣來回搖擺；當設置 Initial Spin 的值為 0 時，主動剛體的重心決定了主動剛體圍繞哪個點旋轉。例如，當重心在主動剛體內部時，主動剛體會圍繞自身旋轉，就像地球自轉一樣；當重心在球體之外時，圓球會圍繞重心旋轉，就像地球公轉一樣。 Center of Mass X 、 Y 和 Z ：設置剛體的重心位置，默認狀態(tài)時主體剛體的實際重心位置。 Static Friction ：設置主動剛體的摩擦力。當主動剛體運動時

6、，必須有一個外力來克服這個摩擦力。當該值為 0 時，主動剛體可以在其他表面上自由運動；當該值為 1 時，主動剛體的靜止摩擦力最大。 Dynamic Friction ：設置主動剛體在運動時所受阻力的大小。 Bounciness ：設置主動剛體反彈力的大小。 Damping ：設置阻力的大小。 Impulse X 、 Y 和 Z ：設置推動力的大小和方向，推動力可以模擬一個巨大的外力在短時間內作用于物體之上的效果。默認狀態(tài)下，推動力的作用點位于剛體的重心。 Impulse Position X 、 Y 和 Z ：設置推動力在剛體上的作用位置。 Spin Impulse X 、 Y 和 Z ：設置

7、剛體產生旋轉時扭矩的大小，該值是一個矢量，可以控制方向。 Initial Setting 中的選項為剛體初始設置選項，如圖 11-4 所示。 圖 11-4 Initial Setting 區(qū)域中的參數(shù) Initial Spin X 、 Y 和 Z ：設置剛體的初始角速度。 Initial Position X 、 Y 和 Z ：設置剛體在場景中的初始位置。 Initial Orientation ：設置場景中剛體的 X 、 Y 、 Z 軸方向。 Initial Velocity X 、 Y 和 Z ：設置剛體初始速度的大小和方向。 Performance Attributes 區(qū)域中的參數(shù)是剛

8、體的操作屬性，如圖 11-5 所示。 圖 11-5 Performance Attributes 區(qū)域 #9830; Stand In ：它包括三個選項參數(shù)： None 、 Sphere 和 Cube 。用戶可以在播放動畫的過程中使用立方體或者球體來替換復雜的剛體，以提高系統(tǒng)的性能。這些物體只是虛擬物體，它不會影響剛體的實際效果。 #9830; Tessellation Factor ：在為剛體動力學制作動畫時， NURBS 物體首先要轉換為多邊形物體。該文本框決定了在轉換的過程中，多邊形的面片數(shù)目，較低的值雖然創(chuàng)建出比較粗糙的幾何體，但可以提高剛體動畫的播放速度。 #9830; Collsi

9、on Layer ：碰撞層可以容納兩個或者多個碰撞剛體，同一層中的兩個剛體才能發(fā)生碰撞，不互相碰撞的剛體被放置在不同的層中。在圖 11-6 中，右邊的圓球與圓柱體屬于 Layer1 ，彼此之間是相互碰撞的，左邊的圓球與圓錐體屬于 Layer2 ，彼此之間是相互碰撞的，地面物體屬于 Layer1 ，它與球體、圓柱體、圓錐體之間是相互碰撞的。 圖 11-6 Collsion Layer 不同值的效果 #9830; Cache Date ：當選中此復選框時，剛體在動畫中的每一幀位置和方向數(shù)據(jù)都被存儲起來。當?shù)?1 次播放動畫時，剛體解算器計算剛體的位置和方向，當?shù)?2 次播放動畫時，緩存中的數(shù)據(jù)被啟

10、用，這樣可以大大提高動畫的播放速度。(1) 創(chuàng)建一個新場景。創(chuàng)建一個 NURBS 平面并且將其調整到與 Maya 柵格大小相當。然后創(chuàng)建一個半徑為 1 的 NURBS 球體，并且把它移到平面上方。如圖 11-7 所示。 圖 11-7 創(chuàng)建一個新的場景 (2) 選中平面，進入 Dynamics 模塊，執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Passive Rigid Body 命令?，F(xiàn)在所選平面成為被動剛體。 (3) 選中 NURBS 球體，執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Active Rigid Body 命令，所選小球成為主動剛體。 (4) 為了使動力

11、模擬可以正常播放，播放速度設置為 Free ，以便物理引擎計算進入到下一幀所需的數(shù)據(jù)。選擇 Window Setting/Preferences Preferences 命令并選擇 Setting/Timeline 命令，或者單擊位于屏幕右下方的 Animation Preferences 按鈕，都可以激活同一個對話框。在 Preferences 對話框的 Playback 區(qū)域，設置 Playback Speed 為 Real-time ，如圖 11-8 所示。 圖 11-8 Prefernece 對話框 (5) 除了為物體添加剛體節(jié)點之外，還要為主體剛體制作出初速度和運動方向，這樣才能發(fā)生

12、剛體動畫。選擇 Dynamics|Fields Gravity 命令。然后打開 Dynamics Relationships 窗口 (Window Relationship Editors Dynamics Relationships 命令 ) ，選擇窗口左邊 Outliner 中的 nurbsSphere1 ，并且確保在所選窗口右邊框內的 gravityField1 是高亮顯示，如果不是高亮顯示，單擊 gravityField1 使它成為高亮顯示。如圖 11-9 所示。 圖 11-9 Dynamics Relationships 窗口 提示： 如果在創(chuàng)建重力場之前就選中球體，那么二者會自動建

13、立關系。如果這時有其他未被選擇的主動剛體，它們將不受這個場的影響。 下面回倒并且播放動畫，小球會落向地板并且反彈起來。如果動畫結束得太快以至于看不到這些，那么將動畫的幀數(shù)增加到 200 幀以上。 現(xiàn)在對物體檢查其剛體設置。在 Channel 盒，可以看到所選物體中 rigidBody1( 或 rigidBody2 或其他 ) 列在形狀節(jié)點下面。選擇平面，然后單擊 rigidBody1 文本。 這時在通道欄中將會看到更多的選項，這些選項提供了比想像還要多的剛體控制。主要有以下幾個參數(shù)：質量 (mass) 、彈性 (bounciness) 、阻尼 (damping) 、靜摩擦力 (static f

14、riction) 以及動摩擦力 (dynamic friction) 。將彈性改為 0.9 并重放動畫 ( 記住首先要回倒動畫！ ) 。小球在第 1 次彈回時應當達到與開始下落時幾乎一樣的高度，并且花較長的時間才能靜止下來?，F(xiàn)在將彈跳力改為 2 ，可以看到小球一次比一次跳的高，很快就從視野中消失了。 還可以試試其他設置，比如摩擦和阻尼小球和平面的設置都可以試一試。也可以試試質量設置，但是被動剛體的質量被定義為無窮大，因此這項設置對平面無效。改變小球的質量時動畫并沒有什么變化，這是因為重力是一種萬有引力，它以同樣的方式作用于所有的物體。 提示：改變這些數(shù)字是學習剛體應用的重要途徑。要對每一個通道

15、內的每一個剛體都試試不同的設置。主動剛體和被動剛體之間的轉換選取物體，執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Set Active Key 命令，無論剛體的原始狀態(tài)如何，剛體都將變?yōu)橹鲃觿傮w。執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Set Passive Key 命令，則剛體將變?yōu)楸粍觿傮w。 下面是打開和關閉剛體主動模式的實例具體操作步驟如下： (1) 創(chuàng)建一個新場景。創(chuàng)建一個與柵格大小相當?shù)?NURBS 平面。再創(chuàng)建一個長方體，將其平放在 X 軸上，然后將其壓扁成一個平板，如圖 11-10 所示。 (2) 為了使長方體能夠正確轉動，移動它的坐標中心點。按 Insert 鍵 ( 這樣會把

16、Move 工具手柄從有箭頭變成沒有箭頭的 ) ，然后將手柄移動到長方體的最右側，如圖 11-11 所示。設置完成后一定再按一次 Insert 鍵，否則將一直停留在插入狀態(tài)。 圖 11-10 建立場景 圖 11-11 移動手柄 (3) 完成這些設置后，再創(chuàng)建一個半徑為 1 的球體，把它放在長方體的左端。如圖 11-12 所示。 圖 11-12 建立球體 (4) 選中平面和球體，執(zhí)行 Soft/Rigid Bodies Create Passive Rigid Body 命令，將 它們設置為被動剛體。在 Hypergragh 窗口或者 Outliner 窗口中，把球體用鼠標中鍵拖曳到長方體的上面，

17、把球體設置為長方體的子物體，如圖 11-13 所示。這樣球體和長方體就可以一起旋轉。在長方體的旋轉通道，把第 1 幀設置為關鍵幀。將時間滑塊移動到大約 15 幀，沿 Z 軸旋轉長方體約成 45 角，如圖 11-13 所示，把這一幀也設為關鍵幀。 圖 11-13 設置子物體 圖 11-14 制作長方體動畫 提示： 如果 Auto keyframe 按鈕啟動狀態(tài)，那么當某通道內發(fā)生變動時，只要該通道內已經由人工手動設置了第 1 個關鍵幀， Maya 會自動設置新的關鍵幀。 (5) 播放動畫，將看到圓柱體 ( 連同球體一起 ) 會在幾幀內旋轉，然后停住不動。 下面使球體產生剛體運動。在 Channel 欄中從剛體屬性的底部找到 Active 屬性，它的當前值應當為 Off 。選中通道的名字 (Active) ，把時間滑塊移動到第 12 幀，在 Active 名字上單擊鼠標右鍵，在出現(xiàn)的菜單中選擇 Key Selected 命令。這將在 Active 通道設置一個值為 off 或 false 的關鍵字?，F(xiàn)在向前移動 1 到 2 幀，單擊 Active 名旁邊的文本，在 Channel 盒內輸入 On 。如果 Autokey 功能是打開的，這時將自動生成一個關鍵幀；否則在該通道內手動生成一個關鍵幀。 這樣球體就會變成一個要被圓柱