布料綁定篇之Maya卡通角色制作
本節(jié)匯寶盆為大家?guī)淼氖牵翰剂辖壎ㄆ甅aya卡通角色制作
完成了表情制作和骨骼綁定，接下來是制作布料的動力學(xué)特效。
教程思路
1.制作布料的初始形態(tài)。
2.Hair系統(tǒng)模擬布料。
3.nCloth系統(tǒng)。
4.約束的使用。
5.單位比例的設(shè)置。
6.布料碰撞層的使用。
7.骨骼蒙皮（smoothBind）和布料（nCloth）的關(guān)系。
8.布料吸附（InputMeshAttract）和布料剛性（Rigidity）的區(qū)別。
9.Maya2011新增加的約束功能PointOnPoly。
10.布料問題的解決。
11.創(chuàng)建布料緩存。
12.綁定動力學(xué)系統(tǒng)到角色骨骼。
1.制作布料的初始形態(tài)
制作服裝上的蝴蝶結(jié)裝飾時，我使用的是布料系統(tǒng)解算完成。首先，賦予模型nCloth屬性，通過約束動畫，將布料解算到一定程度后復(fù)制當(dāng)前的模型，最后再刪除原模型和布料系統(tǒng)。
2.Hair系統(tǒng)模擬布料
并不是所有的布料都用到nCloth系統(tǒng)，因為那樣解算既慢又容易出錯；碰撞效果并不明顯的頭戴、耳邊掛飾、胸前蝴蝶結(jié)、鞋子后的蝴蝶結(jié)，我采用的是Hair系統(tǒng)+線性IK控制骨骼的方式。操作方法可參考：頭發(fā)，尾巴的動力學(xué)制作--骨骼與動力學(xué)曲線的結(jié)合技術(shù)。
3.nCloth系統(tǒng)
選擇角色身上的其他服裝模型，轉(zhuǎn)為動力學(xué)布料：nMesh->Create nCloth，選擇預(yù)設(shè)的silk（絲綢）；選擇角色身體，執(zhí)行nMesh->CreatePassiveCollider。
內(nèi)核系統(tǒng)下的PassiveCollider被動碰撞體和剛體系統(tǒng)的被動剛體差不多，但它可以將已綁定的幾何體作為被動剛體，范圍相對較廣。
4.約束的使用
選擇裙子上部的點，執(zhí)行nConstraint->Transform，創(chuàng)建一個變形約束，固定裙子上部。當(dāng)裙子衣服的表面沒有什么大的變化，使用Transform比Point toSurface執(zhí)行效率高。
布料的約束是很靈活的，既可以用來固定布料，還可以用來模擬布料的碰撞和撕裂效果。裙子，袖口以及肩膀兩側(cè)的飄帶，除了使用約束來固定一端，我還選擇布料模型所有點以及角色身體，執(zhí)行nConstraint->SlideOnSurface，通過約束來模擬碰撞。場景中，會出現(xiàn)布料點到被動物體之間的最近連線，表示約束的計算距離。
使用約束模擬布料碰撞，可以關(guān)閉布料節(jié)點的Collide功能，模擬速度很快；不過缺點是沒有反彈，摩擦，粘性，推進(jìn)力等參數(shù)可調(diào)節(jié)，適用于較為光滑的布料效果。
當(dāng)完成了約束設(shè)置，為了不影響畫面，我們可以去掉布料約束節(jié)點下的DisplayConnections的勾選，隱藏場景中的約束。
5.單位比例的設(shè)置
因為模型的場景比例是“模型：實物=1:10”，因此將內(nèi)核系統(tǒng)節(jié)點的SpaceScale設(shè)置為0.1。而Substeps和MaxCollisionIterations可在稍后的模擬中適當(dāng)提升數(shù)值。
6.布料碰撞層的使用
裙子上的飾物除了本身的運動，還會和裙子之間產(chǎn)生影響，這就為綁定增加一些難題。首先分析效果，排除一些可以忽略的因素。腰間掛帶、裙子、裙子上的掛帶都會受到風(fēng)力的影響，彼此之間也會相互碰撞；從運動效果上，可以制作如下：腰間掛帶、裙子、裙子上的掛帶的碰撞層（CollisionLayer）數(shù)值為1，紐扣碰撞層為0，角色身體為0（因為角色身體直接是被動碰撞物體，因此不用刻意設(shè)置）。碰撞層的優(yōu)先級從高到低的順序，是根據(jù)碰撞層數(shù)值的從小到大排列的，如碰撞層為1會推開碰撞層為2的布料物體，而不會受到碰撞層為2的布料物體的反作用力影響；默認(rèn)的nucleus內(nèi)核節(jié)點下的CollisionLayerRange 設(shè)置為4，表示布料之間的碰撞層的差值小于4才可發(fā)生碰撞作用。
7.骨骼蒙皮（smoothBind）和布料（nCloth）的關(guān)系
布料系統(tǒng)的布料或被動碰撞物體可執(zhí)行蒙皮操作，盡管它們在動畫開始后將不會考慮蒙皮效果，但在第0幀的時候，可以通過蒙皮來進(jìn)行布料初始形態(tài)的設(shè)置，這樣就可以省下角色從綁定時的姿態(tài)運動到所需狀態(tài)時的解算過程。如果先生成布料，然后對場景中的布料物體執(zhí)行蒙皮，計算結(jié)果將是錯誤的。這是因為布料系統(tǒng)和柔體的Duplicate,makeCopySoft方式一樣，會隱藏原始物體，將復(fù)制的物體執(zhí)行動力學(xué)解算（也就是當(dāng)賦予了模型布料屬性，當(dāng)前的模型并不是原始的模型）。我們可以選擇布料物體，執(zhí)行nMesh->DisplayInputMesh來查看原始物體。當(dāng)最先創(chuàng)建布料，那么要進(jìn)行蒙皮時，應(yīng)該通過此方法，將原始物體和關(guān)節(jié)進(jìn)行蒙皮操作。
內(nèi)核節(jié)點默認(rèn)是從第1幀開始解算，用戶可根據(jù)需要改變，參數(shù)位于內(nèi)核形節(jié)點下的TimeAttributes的StartFrame。
8.布料吸附（InputMeshAttract）和布料剛性（Rigidity）的區(qū)別
布料吸附和布料剛性看似效果一樣，但布料吸附對蒙皮后的布料具有很重要的意義—保持布料和蒙皮效果的同步，而布料剛性只是保持布料在解算之前的初始形狀的級別。當(dāng)啟用了InputMeshAttract（大于0時），不光是第0幀，執(zhí)行動畫時，骨骼蒙皮的效果都會直接作用于布料物體上，而吸附程度取決于InputMeshAttract的數(shù)值以及其對應(yīng)的動力學(xué)屬性貼圖。盡管布料的InputMeshAttract可設(shè)置大于1的數(shù)值，但是取值不要大于2，因為這會導(dǎo)致解算異常緩慢。一旦開啟了InputMeshAttract，需要配合一定的InputAttractDamp數(shù)值，因為阻尼是能量吸收的一個重要參數(shù)，要避免布料解算時產(chǎn)生的跳躍或穿插現(xiàn)象，需要一定的阻尼。
9.Maya2011新增加的約束功能PointOnPoly
使用物體上的點控制其他物體，可使用布料約束，柔體彈簧，或者一些MEL語句；不過Maya2011給我們提供了很大的便利，它增加了PointOnPoly（多邊形點約束）這樣一個實用的功能。因此制作衣服紐扣這樣的特殊約束動畫，除了使用布料約束，新約束也是個不錯的方法。角色腰帶的小球就是普通的幾何體通過PointOnPoly被約束在布料物體上。
10.布料問題的解決
相對于頭發(fā)，布料解算時出現(xiàn)的穿插現(xiàn)象是比較麻煩的，很難從根本上解決，只能根據(jù)需要適時提高解算精度或隱藏在鏡頭畫面以外。執(zhí)行解算前，模型之間的間隔一定要大于布料之間的碰撞厚度；如果出現(xiàn)一些模型穿透跳躍，可以啟用布料節(jié)點下的TrappedCheck，檢測碰撞異常并自動修復(fù)，但這會增加計算時間；使用滑動約束（slideOnSurface）模擬布料碰撞；對布料的smooth圓滑操作，應(yīng)該是在布料創(chuàng)建了緩存后再進(jìn)行；使用Maya2011新增加的碰撞強(qiáng)度（CollideStrength）貼圖，對容易發(fā)生穿插的區(qū)域設(shè)置碰撞強(qiáng)度；結(jié)合布料多個屬性，進(jìn)行權(quán)重貼圖繪制，如InputMeshAttract，Rigidity，StretchResistance等。
11.創(chuàng)建布料緩存
布料緩存單個文件最大不能超過2G，因此通常都會選擇Onefile per frame的文件形式。
12.綁定動力學(xué)系統(tǒng)到角色骨骼
將所有動力學(xué)系統(tǒng)附加到骨骼系統(tǒng)中，使它們能跟隨角色發(fā)生運動，操作如下：
毛發(fā)系統(tǒng)的毛囊節(jié)點，動力學(xué)曲線的輸出曲線，柔體系統(tǒng)的原始幾何體，布料系統(tǒng)的約束節(jié)點，將這些關(guān)鍵元素作為運動骨骼的子級即可（使用約束的方法也可以）。
【總結(jié)】
進(jìn)行布料模擬，可以使用動力學(xué)曲線，柔體，nCloth來完成。
nCloth系統(tǒng)與模型的單位比例有很大的關(guān)系，因此在布料綁定前，一定要將模型縮放至合適的比例大小再進(jìn)行。
nCloth系統(tǒng)的約束是布料效果的一個重要功能，它的作用往往要高于布料屬性設(shè)置，所以要善于利用。
下一篇將介紹場景渲染合成篇之Maya卡通角色制作，敬請期待……
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