单骨骼FK/IK无缝切换技术
// January 20th, 2009 // CG, 绑定
[原文作者]：Seith
[原文地址]：Arm Rig Setup For Seamless FK/IK Switching
[译文作者]：XRacZ
[译文地址]：单骨骼FK/IK无缝切换技术
相信很多动画师在K动画时最头疼的就是进行FK/IK切换时，骨骼会自己摆动回以前的状态，然后再手工对位把物体对回去，这不仅降低了K动画的效率，还难以把握位置的准确，我也曾因此被困扰了许久，于是带着问题在Google搜寻，还真找到几篇关于FK/IK无缝切换的文章，但从实现的效果来看，只有Seith的Arm Rig Setup For Seamless FK/IK Switching最完善。鉴于目前国内此类文章较少，所以决定将此文翻译出来奉献给大家。
译者注：原文有很多地方利用编程来实现，我尽可能给每句代码加上注释便于大家理解。还有，转载请注明出处！！
本教程假设你已经创建好了这样一套简单的骨骼:
- 一个名为 L_shoulder_JNT 的骨点
- 一个名为 L_elbow_JNT 的骨点
- 一个名为 L_armIk_CON 的手臂控制器 (采用点约束对IK手柄进行控制)
- 一个名为 L_armPole_CON 的极向量控制器
你也可以下载我做好的 Maya (6.0以上版本) 源文件: armRig_001.ma.
本教程的目的在于通过对一个简单手臂的绑定来详细阐述FK/IK无缝切换的实现方法，即在进行FK/IK切换的时候不会出现骨骼自己摆动的情况，这对于动画师给角色摆Pose将非常有用（尤其在K动画方面）。切记，此方法只使用一套骨骼。
在本案例中，手臂IK和极向量控制器用Nurbs曲线来制作，但你也可以按自己的喜好用别的物体来代替。当然也可以使用我的源文件: armRig_001.ma.
请记住一定要在一个绝对平面上创骨骼。 肘部弯曲正常，而且不带扭曲（即骨骼不能带旋转值）!
1) 用MEL来绑定:
现在我们已经有了一套简单的骨骼和几个控制器, 下一步来进行绑定. 以下代码用于优化该场景中的骨骼和控制器使其适于做FK/IK切换（其实就是用代码来完成一些手工操作）:
// 1) 锁上肘部骨点的Y、Z旋转(这是为了使其像真实肘部那样运动)。
setAttr "L_elbow_JNT.jointTypeY" 0; //取消骨点L_elbow_JNT的Y轴自由角功能（对应骨骼属性栏里的Degrees of Freedom）
setAttr "L_elbow_JNT.jointTypeZ" 0; //取消骨点L_elbow_JNT的Z轴自由角功能（对应骨骼属性栏里的Degrees of Freedom）
setAttr -lock true -keyable false "L_elbow_JNT.ry"; //锁上骨点L_elbow_JNT的Y轴旋转，并使其不可K帧
setAttr -lock true -keyable false "L_elbow_JNT.rz"; //锁上骨点L_elbow_JNT的Z轴旋转，并使其不可K帧
//
// 2) 创建IK手柄。
ikHandle -sol ikRPsolver -sj L_shoulder_JNT -ee L_wrist_JNT -n L_arm_IK; //从骨点L_shoulder_JNT至骨点L_wrist_JNT创建一名为L_arm_IK的IK手柄
//
// 3) 设置手臂IK控制器在世界空间 （默认值不是0，但我们不用担心）。
move -rpr 0 0 0 L_armIk_CON; //将控制器L_armIk_CON移至世界坐标原点
makeIdentity -a 1 -r 1 -t 1 -s 1 L_armIk_CON; //对其进行Freeze
vector $wristPos = `xform -query -a -worldSpace -rp L_wrist_JNT`; //用xform命令提取骨点L_wrist_JNT的世界坐标值，赋予变量$wristPos
move -worldSpace -a ($wristPos.x) ($wristPos.y) ($wristPos.z) L_armIk_CON; //将控制器L_armIk_CON移至骨点L_wrist_JNT的位置
makeIdentity -a 1 -r 1 -t 1 -s 1 L_armIk_CON; //对控制器L_armIk_CON进行Freeze
pointConstraint -w 1 -o 0 0 0 L_armIk_CON L_arm_IK; //控制器L_armIk_CON对IK手柄L_arm_IK进行点约束
//
// 4) 为手臂极向量创建locator进行定位
// (当由FK切换至IK的时候我们用locator来对极向量定位)。
spaceLocator -p 0 0 0 -n "L_armPoleDefault_LOC"; //创建一名为L_armPoleDefault_LOC的locator
vector $elbowPos = `xform -query -a -worldSpace -rp L_elbow_JNT`; //用xform命令提取骨点L_elbow_JNT的世界坐标值，赋予变量$elbowPos
move -a ($elbowPos.x) ($elbowPos.y) ($elbowPos.z) L_armPoleDefault_LOC; //将L_armPoleDefault_LOC移至骨点L_elbow_JNT的位置
//
// 5) 将刚创建的locator作为肩膀骨点的子物体，并将其放置在肘部的后面。
parent L_armPoleDefault_LOC L_shoulder_JNT; //将L_armPoleDefault_LOC P给骨点L_shoulder_JNT
move -r -ws -wd 0 0 -10 "L_armPoleDefault_LOC"; //将L_armPoleDefault_LOC延Z轴反方向移动十个单位
setAttr "L_armPoleDefault_LOC.visibility" 0; //将L_armPoleDefault_LOC隐藏
//
// 6) 匹配极向量和locator的位置。
pointConstraint -w 1 -o 0 0 0 L_armPoleDefault_LOC L_armPole_CON; //L_armPoleDefault_LOC对控制器L_armPole_CON进行点约束
delete L_armPole_CON_pointConstraint1; //删除这个点约束
makeIdentity -apply true -t 1 -r 1 -s 1 -n 0 "L_armPole_CON"; //对控制器L_armPole_CON进行Freeze
//
// 7) 对IK手柄L_arm_IK进行极向量约束。
poleVectorConstraint -w 1 L_armPole_CON L_arm_IK; //控制器L_armPole_CON对IK手柄L_arm_IK创建极向量约束
//
// 8 ) 连接IK手柄的显示隐藏属性至腕部IK控制器的自定义属性
addAttr -ln enableIk -at bool -k on -dv 0 L_armIk_CON; //给控制器L_armIk_CON添加名为enableIk的bool类型属性，并设置默认值为0
connectAttr -f L_armIk_CON.enableIk L_arm_IK.ikBlend; //将控制器L_armIk_CON的enableIk属性连接至IK手柄L_arm_IK的ikBlend属性
connectAttr -f L_armIk_CON.enableIk L_arm_IK.visibility; //将控制器L_armIk_CON的enableIk属性连接至IK手柄L_arm_IK的visibility属性
connectAttr -f L_armIk_CON.enableIk L_armIk_CON.visibility; //将控制器L_armIk_CON的enableIk属性连接至自身的visibility属性
//
// 9) 将手臂默认设为FK方式。
setAttr "L_armIk_CON.enableIk" 0; //设置控制器L_armIk_CON的enableIk属性值为0
鉴于网页字符转换的问题，提供这段Mel源文件下载，推荐使用：armrig_mel_001.mel
2) IK/FK切换:
至此我们已经完成了绑定，可以进行切换的设置了。 如果一切顺利，腕部的IK控制器会消失不见。 这很正常，因为当前骨骼正处在FK状态。因此你可以通过旋转肩膀和肘部的骨点让其运动。
整个手臂的绑定仅需一套骨骼即可实现，并且同时存在FK和IK。技巧在于采用一个locator作为肩膀骨点L_shoulder_JNT的子物体，从而充当一个定位器，每次切换到IK时，将控制器L_armPole_CON吸附到locator上即可达到无缝的目的。
这样做的一个好处在于locator能永远处在正确的位置来帮助定位，从而避免了切换时骨骼自己摆动的问题。
另一个好处就是动画师不必再为切换至IK时寻找极向量控制器而烦恼，因为它会自始至终停留在切换前的位置。
当你想切换至IK时，使用这个脚本: IkFk_switch_002.mel。你可以将其载入（source）脚本编辑器，或者复制/粘贴进去，做成一个按钮。要运行，仅需执行以下命令:
IkFk_switch( "", "L_", "arm" );
该函数自身是一个包含3个参数的命令。第一个是命名空间（除非该绑定是通过参考方式导入，否则保持默认为”"），第二个参数是手臂的左右位置（填”L_” 或 “R_”），最后一个指的是四肢（”arm” 或者 “leg”，本案例中为arm）。代码中包含详细的注释，想了解原理的朋友可以拿来研究一下。
你可以看到无论如何移动、旋转骨骼，当切换时，依然能保持原位。
想切换回FK，仅需用同样的参数执行那个命令即可。
还有什么不明白的地方，欢迎给我留言……
32 Responses to “单骨骼FK/IK无缝切换技术”
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- 明星减肥网 said: 路过。模板很漂亮！...
- making said: 一直致力于rig,有vv的源文件吗,来晚了链接失效了， XRacZ能传个吗，或者再放ftp离啊，多谢...
- woerxi said: 感谢你的分享！...
- 长安 said: 写的不错，哈哈，博主文笔不错，做网站多久了？呵呵！！！！...
- crazy1in.tk said: hey 路过啦 很喜欢博主的博客。crazy1in.tk留下脚印...
- 91526 said: 人才啊...
请记住一定要在一个绝对平面上创骨骼。 肘部弯曲正常，而且不带扭曲（即骨骼不能带旋转值）! 这个是要使用你提供的MEL才要注意的吧？不过MEL里加中文 没问题吧？
加中文没事的，//后是注释，不会执行
不行啊 我用的是您提供的源文件 但是输入代码后不行啊 提示// Error: Syntax error
谢谢你发现的问题，出现这样的错误因为是双引号复制过去后，变成其它符号，需要您手动改一下，在英文输入状态下把双引号改回来就没事了。可能是我的网页格式导致的问题，我以后尽量解决
冒昧问下 不知道您了解眼睛的高级控制么？ 知道麻烦告诉一下 就是控制器控制瞳孔大小 但是模型不变 好像变的是贴图吧 就是类似这样的控制 。
// Error: No object matches name: L_armPoleDefault_LOC // 又是一个错误…
文中代码没有任何错误，我直接把人家的复制过来，然后加中文注释的，要错也是网页的问题，例如把双引号变成了其它符号。
// Error: No object matches name: L_armPoleDefault_LOC 是因为你没有执行“spaceLocator -p 0 0 0 -n “L_armPoleDefault_LOC”;”这句，创建一个名为L_armPoleDefault_LOC的locator，请按顺序执行上面的代码
你说的那种眼睛的高级控制，原理就是控制器上加个属性来控制ramp节点上的颜色位置分布信息，但要同时控制好几个，要调一个眼球材质，ramp的颜色分布可多了，你必须同时去控制这些，具体我没做过，不弄材质好久了
哈哈 谢谢你了 还是给我提供了一个眼睛思路 以前我以为是控制贴图UV但是写表示式都不管用 提示无法控制 呵呵。 谢谢你。网页有错误的话 其实你可以把这个代码的源文件和源文件一起发出来的。呵呵 不过还说非常感谢你的。
恩，谢谢您的支持，有问题欢迎来提，我也是新手，渴望共同进步
XracZ
谢谢您的教程，我一直在这方面受到困扰。我会认真学习这篇教程。
因为我MAYA一般般，所以没办法参与到技术讨论的层次，谢谢您的无私分享。真心感谢：）
非常感谢你呀 呵呵 以后不懂就来问你了 哈
XracZ,
||3) 设置手臂IK控制器在世界空间 （默认值不是0，但我们不用担心）。
move -rpr 0 0 0 L_armIk_CON; //将控制器L_armIk_CON移至世界坐标原点
makeIdentity -a 1 -r 1 -t 1 -s 1 L_armIk_CON; //对其进行Freeze
vector $wristPos = `xform -query -a -worldSpace -rp L_wrist_JNT`; //用xform命令提取骨点L_wrist_JNT的世界坐标值，赋予变量$wristPos
move -worldSpace -a ($wristPos.x) ($wristPos.y) ($wristPos.z) L_armIk_CON; //将控制器L_armIk_CON移至骨点L_wrist_JNT的位置
makeIdentity -a 1 -r 1 -t 1 -s 1 L_armIk_CON; //对控制器L_armIk_CON进行Freeze||
第一个问题：为什么把L_armIk_CON先弄到原点，Freeze属性，然后再将控制器L_armIk_CON移至骨点L_wrist_JNT的位置，再freeze？如果我使用的是您提供的场景文件，（控制器L_armIk_CON已经在L_wrist_JNT的位置，并且freeze属性了）还用操作这些几个步骤吗？
还有一个问题，用xform命令提取骨点L_wrist_JNT的世界坐标值，赋予变量$wristPos，这个步骤一定在“将控制器L_armIk_CON移至骨点L_wrist_JNT的位置”这个步骤之前来做吗？
谢谢咯：）
XracZ 有个小请求，可不可以把那段用于绑定的mel 以记事本的格式上传一下，我一条一条的复制也报错了：）
谢谢：）
您好，alien，谢谢您的留言！先回答前两个问题，一、其实我也觉得这么做多余，原文的做法只是一种规范化操作，事实上我们在世界创建好控制器后，吸附到手腕，再freeze就可以，我们不必非得遵循他的做法。二、将一个物体的数值赋予另一个变量，再通过这个变量赋予另一个物体，是编程上的一种思路，可以带来很多其它方面的便捷和代码的易懂，具体不加以讨论，如果兄弟有兴趣研究编程的话，可以学习下。
P.S：我已经将那段绑定的源文件上传了，请到文中下载
谢谢您的支持！
XRacZ:
谢谢您的耐心解答：）
我继续研究这篇教程：）期待您更多的教程。
祝一切顺利！
XRacZ，有个小问题
我执行了armrig_mel_001.mel，测试场景，发现由FK转IF时，骨骼还是要动，不知我哪里出现了问题？
请问是在转换前要执行 IkFk_switch_002.mel吗？
IkFk_switch( “”, “L_”, “arm” );这个mel是做什么用的？
IkFk_switch( “”, “L_”, “arm” );与IkFk_switch_002.mel怎么配合使用？
不知道我说的是否明白：）
我的问题可能太幼稚了，请XRacZ原谅：）
谢谢！
IkFk_switch( “”, “”, “” )，这个函数里所填写的内容和你骨骼命名有关，如果您使用的是本文提供的范例文件，先执行IkFk_switch_002.mel里面的代码，然后每次切换执行IkFk_switch( “”, “L_”, “arm” );这个命令，注意！切换时不是通过手控制器通道栏里的IKFK属性值调节来实现，还有armrig_mel_001.mel只是用于绑定的，用过一次就不必再用了。
其实兄弟最大的困惑在于对编程的不了解，这一环节知识的缺乏导致你学习本文时遇到困难，如果有时间的话，建议兄弟先学习C语言基础再研究本文，能学到更多。
十分感谢XRacZ
哈，一上来发现昨天的留言成功了：）
谢谢XRacZ的解答，十分感谢：）
有时间一定按XRacZ的建议做.
哈哈，这方法在摆POSE的时候不错，但，貌似不适合动画啊，我直接在FK模式下给骨骼K帧，然后转到IK下给IK控制器K桢，没能成功……不爽，不爽啊！！！
请问为什么没有FK控制器，，那在K动画时非常不方便
谢谢
我是个新手，刚刚接触绑定这块，想请教几个问题。
不知道楼主可以留个QQ不？
我有好多问题要问哦。。
楼主，看了你的教程，我研究了一个下午，还是没出来。。
用你给的文件试了下没问题。我就用自己的文件做。结果出错了。我以为是我，命名错误，就按你的命名来做，结果还是错误。
他没有出现错误提示。就是FK在移动的时候有部分功能不能完成。（说白点，就是手不可以弯曲了。）
希望楼主可以解答我的问题。速求中。。。。。QQ402017170
先在这谢谢拉。。。。
忘记说下，IK控制器比你的多了一个属性 叫：Visitility 黄色的。。
还有，我的shoulder rotation X跟Z方向为-0 你的是0。
明白了，谢谢
镀金柳丁
得骨骼，IKControl一起K
XRacZ,呵呵,先谢过你这篇文篇了
我是新手,问个问题啊:
有时候我将比如骨骼或簇Parent给其它物体为子物体时,为什么会在骨骼或簇之上自动生成一个transform#组节点啊??
谢谢了
这种情况不是每次都发生,只是偶尔,一直闹不清原因
镀金柳丁想卖Victor Vinyals的技术教程赚钱，没问题，愿者自买。但看见别人发自己的经验无偿奉献给大家，就来搅和、贬损，好像rp有问题呀。正应了一句经典的话，自己rp丑没有关系，不知道自己rp丑还出来害人就是它的不对了。
衷心谢谢楼主XRacZ，大家都拿一些自己的心得、经验来分享，你自己会提高的更快。
谢谢您的支持，我会再接再厉的！
感谢你的分享！