朱 志 华  局制作中心动画舞美部助理编辑 

　　本文探讨 Maya 人物角色骨架的下肢控制，要点在以IK组节点的旋转来限定IK的空间位移；又以场景中选择手柄 Selection Handle 的直观操控与动作属性集Character Set的规划相结合，脚部控制细节丰富而统一。创建角色模型时，面朝+Z轴向、使空间关系统一；双脚稍分开与髋骨同宽、有利于关节链的创建和皮肤权重的分配；上肢平肩侧伸、掌心向下，四指稍稍分开对齐X轴，拇指分开45度、侧转45度。

　　分析一下人体下肢动作。大腿的前后及侧向摆动、膝关节的曲伸，通过一个从髋关节到踝关节的IK手柄的位移可以很容易地实现。对于膝关节的侧向分合控制，极矢量约束（Pole Vector constraint）不是很受用，我们可以利用IK手柄的组节点的旋转来简便地控制。脚部除了与膝关节联动之外，即便是左右侧面方向上也是可以独立动作的，例如翘二郎腿时，可以是脚尖左右摆动、而膝关节固定不动；行走转身时，迈出去的腿在膝关节侧转之前，脚面会首先侧转稍许；脚扭了的瞬间，脚面也是独立侧翻的。因此，我们在踝关节之下加入一个辅助关节，配合IK手柄来独立控制脚部。脚部最典型的动作是行走时的离地和落地动作，主要涉及轴心变化，传统的反向关节约束加属性驱动的做法比较烦琐。这里，我们利用几个连续的IK手柄及其多级组节点的轴心设置，建立脚部单独的动作特征属性集（Character Set），在场景中直观地操控相应节点，快捷地设置Sharacter Set关键桢。脚指头有时即使在大的身体动作时也是需要表现的，例如在物体边缘脚跟悬空站立等情形下，脚尖都有独立动作。

　　整个骨架系统从腿部关节链的创建开始（如图1）：

在side视图依次创建髋关节、膝关节、踝关节、辅助踝关节（紧邻踝关节之下）、脚跟附属关节、球关节（脚趾根部）、趾尖关节；在front视图对齐关节链到左腿。

　　因为角色模型双脚正好是稍分开的，所以下肢关节链不用旋转调整，接下来的IK组节点轴向也可以与世界坐标一致，有利于操控。踝关节到辅助踝环节尽量靠拢，因为它们的旋转都是控制脚腕的，但要保证二者的间距在创建IK时能够分辨选择。脚跟附属关节的加入，有利于脚跟处的权重分配。

下面创建四个IK手柄（如图2）：

ikHandle1 从髋关节到踝关节；

ikHandle2 从踝关节到辅助踝关节；

ikHandle3 从辅助踝关节到球关节；

ikHandle4 从球关节到趾尖关节。

前面创建的关节以及这四个IK都不用专门命名，因为它们不直接用于动作操控。现在全选这四个IK手柄，连续按ctrl+g键建组三次，依次命名并调整轴心如下（如图3）：

group1 为四个IK手柄的组节点，轴心吸附到趾尖关节，命名为 Ltoe ,控制左脚尖支撑地面时的旋转。显示其选择手柄，调整位置到脚尖前方。

group2 为group1的组节点，轴心吸附到脚跟关节，命名为 Lheel ，控制左脚跟支撑地面时的旋转。显示其选择手柄，调整位置到脚跟后方。

group3 为group2的组节点，轴心吸附到踝关节，命名为 Lfoot ，控制左腿的整体摆动及脚部相应的整体旋转。显示其选择手柄并放置到踝关节后方。

　　IK手柄的移动可以驱动关节链，而IK组节点的旋转实际上是以圆周方式把IK手柄的移动限定在组节点轴心的周围，由此控制特定关节链特定区段的动作。直观起见，可以先将角色模型的左腿进行duplicate face操作，勾选separate duplicated faces参数，使复制的面分离成为新物体，然后对这条单独的左腿进行皮肤绑定测试（如图4）：

选择踝关节后面的Lfoot手柄，移动，控制前后摆腿、上下抬腿、侧向摆腿等动作；旋转，控制脚部与腿部相关联的踝关节活动，而脚部独立的踝关节活动将在后面设置。

选择脚后跟后面的Lheel手柄，旋转X轴，以脚后跟为支点抬起脚面，控制行走时脚刚刚接触地面时的动作；旋转Y轴，以脚后跟为支点左右摇摆脚面并联动膝关节；旋转Z轴、配合Lfoot的移动，以整个脚底为支撑侧向扭踝“崴脚”。

选择脚尖前面的Ltoe手柄，旋转X轴，以脚尖为支点抬离脚跟，控制行走时蹬脚即将离地时的动作（蹬脚时脚指弯曲的动作会在后面设置）；旋转Y轴，以脚尖为支点（配合后面设置的弯趾控制）左右摇摆腿脚，可模拟“踩灭烟头”动作；旋转Z轴，以脚尖为支点侧向扭踝“崴脚”。

三个控制节点都测试完毕后，将它们的位移和旋转值都恢复为0，以方便接下来的设置。

接下来设置脚趾弯曲控制。人体除了行走蹬脚发力时出现脚趾弯曲着地之外，小腿悬空（如翘二郎腿）时也是可以独立弯曲脚趾的。所以我们设置另外两个组节点来分别进行控制（如图5）：

选择IK01和IK02建组，轴心吸附到脚趾根部关节，命名为LballA，控制左脚行走时的脚趾着地弯曲。显示其选择手柄并放置在脚趾根部上方。

选择IK03和IK04建组，轴心同样吸附到脚趾根部关节，命名为LballB，控制脚趾独立弯曲。显示其选择手柄并放置在脚趾根部下方。

　　这两个组节点平级归于Ltoe节点之下，各自又下属两个IK手柄，以旋转来带动IK手柄的位移，而关节链下游IK又对上游IK起到限定作用，因此两组IK的作用各自独立。测试：

选择趾根上方的LballA手柄，旋转X轴，固定脚趾抬起、放下脚跟，模拟蹬脚、攀爬动作。

选择趾根下方的LballB手柄，旋转X轴，上翘、下抓脚趾，设置该轴向的旋转限定；旋转Z轴，模拟脚趾头扭转（需配合权重调整）。

接下来，设置脚部独立控制节点（如图6）：

选择IK03和IK04建组，轴心吸附到辅助踝关节，命名为Lankle。显示Lankle（左脚踝关节独立控制）节点的选择手柄，并放置在踝关节后方、靠近Lfoot选择手柄内侧。

选择Lankle节点手柄，旋转三个轴向测试。

现在选择所有四个IK手柄，将它们隐藏起来，在脚部周围留下干净、直观的六个选择手柄。整个左腿关节链的控制节点关系在outline窗口一目了然，就是六个组节点。当然，可能有人习惯用更直观的曲线图标来代替选择手柄的小十字架图标，但那只会额外增加工作量。其实在实际的团队作业中，简单几句话完全可以交代清楚。

最后，创建左脚动作属性集（如图7）：

在场景中shift+鼠标左键点选除Lfoot之外的五个手柄，然后在属性通道栏只选择旋转属性名称区（非数值区），打开Create Character Set参数窗口，命名为character Lfoot，勾选From Channel Box，创建。

　　动画时，如果涉及脚部细节动作，直接在场景中选择手柄调整相关操控节点，然后在时间栏选择character Lfoot，按s键设置关键桢。这里除去Lfoot控制节点，是为了以后把它创建到身体动作属性集中去，与躯干手臂一起控制整体动作。

左腿控制设置完成后，删除为了测试而帮定的左腿模型，将右腿关节链及相关控制只需进行关联复制（如图8）：

选择踝关节后方的Lfoot节点，在Duplicate菜单选项中勾选“Duplicat input graph”，自动复制出另外一套关节链、相应的控制节点Lfoot1、相应的动作属性集character Lfoot1。

在outline窗口中“Lfoot1”更名为“Rfoot”,并展开它的全部子项、将其它五个控制节点名称中的“L”都改为“R”，成为右脚控制节点。将动作属性集“character Lfoot1”更名为“character Rfoot”作为右脚动作属性集备用。

在outline窗口中选择Rfoot节点，在前视图沿X轴移向角色模型右脚；此时新关节链已从重合位置分离，选择它的根关节沿X轴移向模型右腿对位。

再选择Rfoot，因为它是复制位移过的，现在将它执行Freeze Transformations命令，注意参数只勾选tanslate，将初始位移值归零。这时如果右脚控制节点的选择手柄重合到左脚位置，则先选Lfoot把左脚移开，再进入元素遮罩（F8）级别，在前视图将右脚的选择手柄都沿X轴调整到适当位置。

在透视图窗口分别选择右脚各个控制节点，进行单独测试。

双脚控制节点测试后，应该把它们调回到初始位置：

在透视图中shift+左键、或者在outline窗口中ctrl+左键，点选双脚所有十二个控制节点，在通道栏中拖选位移和旋转的数值区、输入0值回车，双脚回到初始状态。

　　至此，下肢关节链的控制设置全部结束，左右腿各自拥有六个操控节点和一个动作属性集。