Maya卡通角色4—布料绑定

        完成了表情制作和骨骼绑定，接下来是制作布料的动力学特效。

        教程思路

        1.制作布料的初始形态。
        2.Hair系统模拟布料。
        3.nCloth系统。
        4.约束的使用。
        5.单位比例的设置。
        6.布料碰撞层的使用。
        7.骨骼蒙皮（smoothBind）和布料（nCloth）的关系。
        8.布料吸附（InputMeshAttract）和布料刚性（Rigidity）的区别。
        9.Maya2011新增加的约束功能PointOnPoly。
        10.布料问题的解决。
        11.创建布料缓存。
        12.绑定动力学系统到角色骨骼。

        1.制作布料的初始形态

        制作服装上的蝴蝶结装饰时，我使用的是布料系统解算完成。首先，赋予模型nCloth属性，通过约束动画，将布料解算到一定程度后复制当前的模型，最后再删除原模型和布料系统。

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         2.Hair系统模拟布料

        并不是所有的布料都用到nCloth系统，因为那样解算既慢又容易出错；碰撞效果并不明显的头戴、耳边挂饰、胸前蝴蝶结、鞋子后的蝴蝶结，我采用的是Hair系统+线性IK控制骨骼的方式。操作方法可参考：头发，尾巴的动力学制作--骨骼与动力学曲线的结合技术。

        3.nCloth系统

        选择角色身上的其他服装模型，转为动力学布料：nMesh->Create nCloth，选择预设的silk（丝绸）；选择角色身体，执行nMesh->CreatePassiveCollider。
内核系统下的PassiveCollider被动碰撞体和刚体系统的被动刚体差不多，但它可以将已绑定的几何体作为被动刚体，范围相对较广。

        4.约束的使用

        选择裙子上部的点，执行nConstraint->Transform，创建一个变形约束，固定裙子上部。当裙子衣服的表面没有什么大的变化，使用Transform比Point toSurface执行效率高。

        布料的约束是很灵活的，既可以用来固定布料，还可以用来模拟布料的碰撞和撕裂效果。裙子，袖口以及肩膀两侧的飘带，除了使用约束来固定一端，我还选择布料模型所有点以及角色身体，执行nConstraint->SlideOnSurface，通过约束来模拟碰撞。场景中，会出现布料点到被动物体之间的最近连线，表示约束的计算距离。

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        使用约束模拟布料碰撞，可以关闭布料节点的Collide功能，模拟速度很快；不过缺点是没有反弹，摩擦，粘性，推进力等参数可调节，适用于较为光滑的布料效果。

        当完成了约束设置，为了不影响画面，我们可以去掉布料约束节点下的DisplayConnections的勾选，隐藏场景中的约束。

        5.单位比例的设置

        因为模型的场景比例是“模型：实物=1:10”，因此将内核系统节点的SpaceScale设置为0.1。而Substeps和MaxCollisionIterations可在稍后的模拟中适当提升数值。

        6.布料碰撞层的使用

        裙子上的饰物除了本身的运动，还会和裙子之间产生影响，这就为绑定增加一些难题。首先分析效果，排除一些可以忽略的因素。腰间挂带、裙子、裙子上的挂带都会受到风力的影响，彼此之间也会相互碰撞；从运动效果上，可以制作如下：腰间挂带、裙子、裙子上的挂带的碰撞层（CollisionLayer）数值为1，纽扣碰撞层为0，角色身体为0（因为角色身体直接是被动碰撞物体，因此不用刻意设置）。碰撞层的优先级从高到低的顺序，是根据碰撞层数值的从小到大排列的，如碰撞层为1会推开碰撞层为2的布料物体，而不会受到碰撞层为2的布料物体的反作用力影响；默认的nucleus内核节点下的CollisionLayerRange 设置为4，表示布料之间的碰撞层的差值小于4才可发生碰撞作用。

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        7.骨骼蒙皮（smoothBind）和布料（nCloth）的关系

        布料系统的布料或被动碰撞物体可执行蒙皮操作，尽管它们在动画开始后将不会考虑蒙皮效果，但在第0帧的时候，可以通过蒙皮来进行布料初始形态的设置，这样就可以省下角色从绑定时的姿态运动到所需状态时的解算过程。如果先生成布料，然后对场景中的布料物体执行蒙皮，计算结果将是错误的。这是因为布料系统和柔体的Duplicate,makeCopySoft方式一样，会隐藏原始物体，将复制的物体执行动力学解算（也就是当赋予了模型布料属性，当前的模型并不是原始的模型）。我们可以选择布料物体，执行nMesh->DisplayInputMesh来查看原始物体。当最先创建布料，那么要进行蒙皮时，应该通过此方法，将原始物体和关节进行蒙皮操作。

        内核节点默认是从第1帧开始解算，用户可根据需要改变，参数位于内核形节点下的TimeAttributes的StartFrame。

        8.布料吸附（InputMeshAttract）和布料刚性（Rigidity）的区别
 

        布料吸附和布料刚性看似效果一样，但布料吸附对蒙皮后的布料具有很重要的意义—保持布料和蒙皮效果的同步，而布料刚性只是保持布料在解算之前的初始形状的级别。当启用了InputMeshAttract（大于0时），不光是第0帧，执行动画时，骨骼蒙皮的效果都会直接作用于布料物体上，而吸附程度取决于InputMeshAttract的数值以及其对应的动力学属性贴图。尽管布料的InputMeshAttract可设置大于1的数值，但是取值不要大于2，因为这会导致解算异常缓慢。一旦开启了InputMeshAttract，需要配合一定的InputAttractDamp数值，因为阻尼是能量吸收的一个重要参数，要避免布料解算时产生的跳跃或穿插现象，需要一定的阻尼。

        9.Maya2011新增加的约束功能PointOnPoly
 

        使用物体上的点控制其他物体，可使用布料约束，柔体弹簧，或者一些MEL语句；不过Maya2011给我们提供了很大的便利，它增加了PointOnPoly（多边形点约束）这样一个实用的功能。因此制作衣服纽扣这样的特殊约束动画，除了使用布料约束，新约束也是个不错的方法。角色腰带的小球就是普通的几何体通过PointOnPoly被约束在布料物体上。

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        10.布料问题的解决
 

        相对于头发，布料解算时出现的穿插现象是比较麻烦的，很难从根本上解决，只能根据需要适时提高解算精度或隐藏在镜头画面以外。执行解算前，模型之间的间隔一定要大于布料之间的碰撞厚度；如果出现一些模型穿透跳跃，可以启用布料节点下的TrappedCheck，检测碰撞异常并自动修复，但这会增加计算时间；使用滑动约束（slideOnSurface）模拟布料碰撞；对布料的smooth圆滑操作，应该是在布料创建了缓存后再进行；使用Maya2011新增加的碰撞强度（CollideStrength）贴图，对容易发生穿插的区域设置碰撞强度；结合布料多个属性，进行权重贴图绘制，如InputMeshAttract，Rigidity，StretchResistance等。

        11.创建布料缓存
 

        布料缓存单个文件最大不能超过2G，因此通常都会选择Onefile per frame的文件形式。

        12.绑定动力学系统到角色骨骼
 

        将所有动力学系统附加到骨骼系统中，使它们能跟随角色发生运动，操作如下：
        毛发系统的毛囊节点，动力学曲线的输出曲线，柔体系统的原始几何体，布料系统的约束节点，将这些关键元素作为运动骨骼的子级即可（使用约束的方法也可以）。

        【总结】

        进行布料模拟，可以使用动力学曲线，柔体，nCloth来完成。
        nCloth系统与模型的单位比例有很大的关系，因此在布料绑定前，一定要将模型缩放至合适的比例大小再进行。
        nCloth系统的约束是布料效果的一个重要功能，它的作用往往要高于布料属性设置，所以要善于利用。

         下一篇将介绍【Maya】原创卡通角色制作流程5—场景渲染合成篇 ，敬请期待……