インバースキネマティクスとは何ですか？

ボーンのチェーンをポーズする主な方法は2つあります。

「フォワードキネマティクス」（FK）は、親子関係に基づいてボーンチェーンを操作する通常の方法です。各ボーンを個別に回転させる必要があります。

インバースキネマティクス（IK）は別の方法で、チェーンの動きは、ではなく「ターゲット」ボーン（およびオプションで「ポールターゲット」ボーン）によって決定されます。通常の親子関係。基本的に、チェーンの端を配置すると、IKソルバーは、それを実現するために残りのボーンが何をする必要があるかを計算します。

理由リギングにインバースキネマティックコンストレイントが必要ですか？

必要ありません。作業が楽になるだけです。多くの場合、 >簡単です。

いつ使用する必要がありますか？

あらゆる状況でボーンチェーンの端を特定の場所に配置する必要がある場所（キャラクターが何かをつかむ、または歩きながら床に足を置くなど）。

内容アーマチュアに影響しますか？

2つのコントロールボーン（ターゲット、ポール）に従って、チェーンのボーンを所定の位置に回転させます。

元の記事：インバースキネマティクスの概要

あなたインバースキネマティクスについて聞いたことがあると思います。 IKはBlenderやコンピュータグラフィックスで人気のあるツールですが、インバースキネマティクスシステムを作成または使用するのが初めての場合は、詳細が必要になる場合があります。 IKとは何かを説明し、語彙を定義し、使用法を確認します。

IKを理解するために必要な語彙は何ですか？

IKの中心に入る前に、IK関連の語彙を定義する必要があります。 IKは、関節のあるボディに適用される方法です。関節体とは何ですか？

関節体

関節体は、人間や動物の骨格を持つほとんどのアニメーション体を表すことができます。簡単に言えば、関節体はリンクされたチェーンの木です。リンクされたチェーンは、ジョイントとリンクで構成されています。リンクは剛体の円柱です。

図1：人間の関節のある体

上のカバー写真の単純なおもちゃでさえ、関節のある体を表しています。ひじとひざの関節が欠けているだけです。

関節の種類

関節には、2つの種類があります。最初のタイプのジョイントは回転ジョイントです。それはそれの周りを回転するリンクに接続されています。図2は、回転ジョイントを示しています。

図2：回転ジョイント

回転ジョイントは、時計のセンターピンによく似ており、時計の針がリンクになっています。

時計のゴールドピンは回転ジョイントです。プリズムジョイントは、接続されたリンクがジョイントから移動してリンクを延長/短縮するようなジョイントです。図3は、プリズムジョイントを示しています。

図3：プリズムジョイント

プリズムジョイントは、荷物の引き込み式ハンドルの長さを伸ばしたり縮めたりするのと同じように機能します。よく見ると、格納式のラゲッジハンドルには4つのプリズムジョイントがあります。ハンドルの途中にある2つのプリズムジョイントと、荷物の上部にあるハンドルのずっと下にある2つのプリズムジョイント。

プリズムジョイントに混乱している場合でも、心配する必要はありません。インバースキネマティクスではそれほど頻繁には使用されません。おわかりのように、人間にはプリズム関節はなく、回転関節のみがあります。階層構造

関節のあるボディにはルートジョイントがあります。ルートジョイントは構造のベースです。ヒューマノイドの根の関節は通常、股関節の中心です。関節体は、根の関節から始まる関節とリンクの木から形成されます。新しいジョイントとリンクは、木の新しい枝に似ています。インボードリンク/ジョイントは、特定のジョイント/リンクに関連しているため、関節ボディのツリー階層内のルートジョイントに近いリンク/ジョイントです。アウトボードリンク/ジョイントは、関節ボディのツリー階層内のルートジョイントからさらに離れたリンク/ジョイントです。図4では、ジョイントAはルートジョイント、リンク1はジョイントBの内側リンク、リンク2はジョイントBの外側リンクです。

エンドエフェクター

エンドエフェクターは次の位置にあります。最も外側のリンクの最も外側の位置。これは、交互のジョイントとリンクのチェーンの自由端です。エンドエフェクタはジョイントではありません。エンドエフェクタは、関節のある物体の端の位置にすぎません。二分木が複数の葉を持つことができるのと同じように、関節ボディは複数のエンドエフェクタを持つことができます。

図4：エンドエフェクタは緑色の円で表されます。

アーティキュレーションとポーズ

アーティキュレーションは、接続されたリンクを動かす関節の回転/移動です。たとえば、図5では、ジョイントAのアーティキュレーションは45°、ジョイントBのアーティキュレーションは15°、ジョイントCのアーティキュレーションは-60°です。一方、ポーズは関節の関節のセットであり、関節のあるボディを配置します。言い換えると、ポーズはスカラー値ではなくベクトル値です。たとえば、図4では、関節のあるボディのポーズは< 45°、15°、-60°>です。

図5：ルートジョイントとしてAを使用した関節ボディ

フォワードキネマティクスとは何ですか？

インバースキネマティクスとは何かを理解する前に、フォワードキネマティクスとは何かを理解する必要があります。順運動学関数/アルゴリズムは、入力としてポーズを取り、出力としてエンドエフェクタの位置を計算します。フォワードキネマティクスは、インバースキネマティクスの逆関数です。順運動学では、機能/アルゴリズムにポーズ入力を提供するために、関節体のポーズ全体を定義する必要があります。これは、関節のあるボディの各関節の関節を定義する必要があることを意味します。ジョイントの数が少ない場合はこれで問題ないかもしれませんが、ジョイントの数が多い場合は面倒になる傾向があります。

ここで、最後が必要かどうか想像してみてください。特定の目標位置に到達するための関節体のエフェクター。これは、ターゲットにしたいエンドエフェクタの位置はわかっているが、エンドエフェクタがこのターゲット位置に到達するために必要な関節ボディのポーズがわからないことを意味します。ここでインバースキネマティクスが光ります！

図6：ターゲット位置は赤い円で表されます。目標位置は入力として定義され、エンドエフェクタが目標位置に到達するために必要な結果のポーズは出力です。

インバースキネマティクスは、フォワードキネマティクスの逆関数/アルゴリズムです。順運動学関数/アルゴリズムは、入力として目標位置を取り、エンドエフェクタが目標位置に到達するために必要なポーズを計算します—ポーズは出力です。

ご覧のとおり、入力と出力はFKとIKの間で切り替えられます。インバースキネマティクスでは、関節のあるボディのポーズ全体を定義する必要はありません。これは、IKアルゴリズムによって計算されます。 IKを使用すると、入力として位置を定義するだけで済みます。

インバースキネマティクスは、ポーズが何であるかを計算するという難しい計算作業をすべて行います。図6はこれをよく表しています。ビフォアシーンには、既知のポーズの関節ボディがあります。エンドエフェクタが到達しようとするターゲット位置を定義します。 IKアルゴリズムが関節ボディに適用されると、アフターシーンに到達します。アフターシーンは、エンドエフェクタがターゲット位置にあるように、新しいポーズが計算されたことを示しています。

IKの用途は何ですか？

この時点で、 IKが関節式ボディに適用されていること、関節式ボディが何で構成されているか、IKとFKの違いを知っています。これまでのところ、IKの概要はわかりましたが、IKのいくつかの優れたユースケースで締めくくりましょう。これまで見てきたように、IKは、ヒューマノイドの腕がオブジェクト/ターゲットに到達するために使用できます。 IKは足のステッピングにも使用できます。たとえば、足を踏む場所を指示すると、IKは脚の関節を構成する方法を理解します。 IKは通常、アニメーション自体（オブジェクトに到達する）としては使用されませんが、アニメーションツールとして使用されます。したがって、ウォークサイクルを実装している場合は、IKツールを使用していくつかのキーフレームを配置できます。

図7：IKは、足の回転を目標として適用されます。ジョイントL & Rは傾斜面に一致するように回転します。

IKに関するもう1つの重要なポイントは、目標/ターゲットが位置に限定されないことです。単独で—あなたの目標はローテーションとして定義することができます。たとえば、不整地に基づいて足を回転させる必要がある場合、床の法線に基づいてIK回転の目標を定義できます。図7を参照してください。このようにして、傾斜を上るときなど、足が床に沿って傾斜します。 IKを使用して、頭（または目）を特定の方向に向けることもできます。頭をオブジェクトに追従させたい場合は、IKを使用して、頭をオブジェクトに追従させることができます。

コメント

• 優れたイン- 部門説明！ ありがとうございました ！ より多くのビューが必要です！

インバースキネマティクスにより、リグがよりリアルに動作します。 これは、3Dアニメーションだけでなく、ロボット工学でも使用されます。たとえば、キャラクターの手を動かして、肘と肩を適切な方向に動かすことができます。これは、取得しようとしている一部のアーティストにとって非常に役立ちます。 適切なポーズ。最初に腕を所定の位置に動かしてから後ろに動かすと、腕の適切な位置を失ったことに気付く場合があります。