maya刚体和约束

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) >

。

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”(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 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/Rigid 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”(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”(Rigid 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。