1、Maya 刚体和约束简介在 Maya 中，刚体是具有坚硬形状的属性的曲面。与常规的计算机曲面不同，刚体在动画过程中会相互碰撞而不是彼此穿透，刚体用于创建动力学模拟。同样，刚性曲面与 Maya 中的其他对象碰撞时不会变形。 刚体可以从多边形或 NURBS 曲面创建。可以将刚体属性指定给曲面，这样这些属性会以特定方式在模拟中起作用并做出反应。刚体属性的示例有速度、质量和反弹。 若要设置刚体运动的动画，可以使用场、关键帧、表达式、刚体约束，或者使用与粒子或其他刚体的碰撞。 刚体约束限制刚体的运动。约束会模拟您所熟悉的现实世界物品的行为，例如钉、钉子、屏障、铰链和弹簧。 在本课中，将创建一个刚体动力学
2、模拟，在该模拟中会让一个球落在一些木板上并观察动作的模拟。在本课程中，您将了解如何： 创建具有物理属性的对象。 将铰链约束应用到对象，使其以特定方式做出反应。 将刚体属性设定为对于模拟是主动的或被动的。 播放刚体动力学模拟。 课程设置可以基于 NURBS 曲面和多边形曲面创建刚体。在下列步骤中，将创建一些要用作刚体的多边形曲面。 创建多边形对象以进行刚体模拟 1. 确保已完成课程准备中的步骤。 2. 在“时间滑块”(Time Slider)中，将开始帧设定为 1，将结束帧设定为 200。 3. 选择“创建 多边形基本体 立方体”(Create Polygon Primitives Cube)
3、。 4. 在“多边形立方体选项”(Polygon Cube Options)窗口中，选择“编辑 重置设置”(Edit Reset Settings)，并设定以下选项，然后单击 “创建”(Create) ： 宽度(Width)：2 高度(Height)：4 深度(Depth) ：0.25 轴(Axis)： Z 5. 仍然保持多边形选中，选择“编辑 特殊复制”(Edit Duplicate Special) 。 6. 在“特殊复制选项”(Duplicate Special Options)窗口中，选择“编辑 重置设置”(Edit Reset Settings)。设置下列选项，然后单击“ 特殊复制
4、”(Duplicate Special)： 平移(Translate)：0 3 0 副本数(Number of copies)：5 将创建多边形的五个副本，每个副本在较低的副本上方放置 3 个单位。 定位对象以进行刚体模拟 1. 按下图中的侧视图中所示，定位对象。若要精确地定位木板，请分别选择每块木板，并使用“通道盒”(Channel Box)从该列表中输入适合的值： pCube1 - 平移 Z (Translate Z)：0 pCube2 - 平移 Z (Translate Z)：2 pCube3 - 平移 Z (Translate Z)：0 pCube4 - 平移 Z (Translate
5、 Z)：2 pCube5 - 平移 Z (Translate Z)：-1 pCube6 - 平移 Z (Translate Z)：1 创建铰链约束铰链约束可沿指定的轴约束刚体。可以使用“铰链”(Hinge)约束创建一些效果，如门铰链、连接火车车厢的链或钟摆等。在此示例中，“铰链”(Hinge) 约束将木板约束到场景视图中的某个位置。 在以下步骤中，将“铰链”(Hinge)约束添加到木板的中心，这会自动将木板变为刚体。对每个木板执行该操作。默认情况下，Maya 会在您使用某个场或刚体约束控制刚体的运动时自动创建一个刚体。 创建铰链约束 1. 选择“柔体/刚体 创建铰链约束 ”(Soft/Rigi
6、d Bodies Create Hinge Constraint) 。 2. 在“约束选项”(Constraint Options)窗口中，设定下列选项： 初始方向(Initial Orientation) X、Y 、Z：0 90 0 使选项窗口保持打开状态。 默认情况下，初始方向设定为 0, 0, 0，这会确定铰链约束的方向，以使其在世界空间中平行于 Z 轴。通过在 Y 轴上将方向设定为 90，铰链约束将绕 Y 轴旋转 90 度，从而使该约束的方向平行于 X 轴。 通过使“设置初始位置”(Set Initial Position)保留其默认设置，将在刚体的质心创建铰链约束。 3. 在“约束选
7、项”(Constraint Options)中选择 pCube1 并单击“ 应用”(Apply)。 4. 在“约束选项”(Constraint Options)中选择 pCube2 并单击“ 应用”(Apply)。 5. 重复该操作，直至六个木板都应用了约束。 6. 关闭“约束”(Constraint) 选项窗口。 运行动力学模拟在接下来的步骤中，将创建一个球，然后添加重力以使球掉落并撞击板，再播放模拟。 为模拟创建球 1. 选择“创建 多边形基本体 球体”(Create Polygon Primitives Sphere) 。 2. 将“半径”(Radius)设定为 0.2，然后单击“ 创建
8、”(Create)。 3. 在“通道盒”(Channel Box)中，将“ 球体”(Sphere)的“平移 Y”(Translate Y)值设定为 18。 将重力属性添加到球 1. 在球体仍处于选定状态时，选择“场 重力”(Fields Gravity)。 将“ 重力”(Gravity)连接到球体时，将自动使球体成为主动刚体。“重力”(Gravity) 仅影响添加“重力”(Gravity)场时选定的对象。 运行动力学模拟 1. 在“时间滑块”(Time Slider)中，播放动画。 球将掉落并与板碰撞，板绕铰链约束旋转。 将主动刚体更改为被动刚体Maya 具有两种刚体：主动刚体和被动刚体。通过
9、动力学（场、碰撞和弹簧）而非关键点对主动刚体设定动画。 因为球和板都是主动刚体，因而球因重力的拉动而落下，并在碰撞到板后又反弹。 被动刚体可与主动刚体碰撞。可以对其“平移”(Translate)和“旋转”(Rotate)属性设置关键帧，但动力学对其没有效果。 在以上步骤中，所有板都是主动刚体并对球的碰撞做出反应。在以下步骤中，可以将底部的板更改为被动刚体，以使球反弹离开板而板却不对碰撞做出反应。 将主动刚体更改为被动刚体 1. 选择 pCube1 并显示“属性编辑器 ”(Attribute Editor)。 2. 单击 rigidBody1 选项卡，以显示刚体属性。 3. 在“刚体属性”(Ri
10、gid Body Attributes)区域中，禁用“主动”(Active)以使 pCube1 成为被动刚体。隐藏“属性编辑器”(Attribute Editor)。 4. 转到播放范围的开始处，然后播放动画。 观察 pCube1 如何不再对球的影响做出反应而球却继续反弹。课程总结在本课中，学习了一些与刚体动力学有关的基础概念。 主动刚体和被动刚体之间存在差异。 如果一个刚体是被动刚体，那么主动刚体可以与其发生碰撞，但不会移动它。通过设置关键帧可以控制其移动。 如果某个刚体是主动刚体，那么可以使用动力（特别是场和碰撞）来控制其移动。可以更改刚体的主动和被动状态来获得各种效果。例如，可以使用关键帧（被动刚体）将球滚离桌面，然后使用重力使球落下（主动刚体）。 可以在主动刚体与场景视图中的某个位置之间使用铰链约束。 也可以在被动刚体和与场景视图中的某个位置之间，两个刚体之间，以及主动刚体和被动刚体之间创建铰链约束。 其他类型的约束包括钉约束、钉子约束、弹簧约束和屏障约束。
