Blender 201 – Rigging, Inverse Kinematic Armature (Part1/2)

In diesem Part wird ein Skelett (Armature) mit der Funktionsweise der Inversen Kinematic (IK) aufgebaut. Dabei werden Deformation- und Mechanical-Bones verwendet. Bei beiden handelt es sich um ganz normale Bones nur mit verschiedenen Aufgaben.

Skills: Easy 1.9 out of 5 stars (1,9 / 5)
Addon: Nein
Download: Blender Arbeitsdateien inklusive fertig geriggtem Skelett. Download via Mediafire.

 

Start bei leerem Arbeitsbereich

Das Kapitel beginnt mit einem leeren Arbeitsbereich in Blender, wobei sich der 3D-Cursor günstigerweise im Zentrum befinden sollte. Tut er das nicht so kann er mit dem Shortcut SHIFT-C an den Ursprungsort zurückversetzt werden (siehe Bild unten).

Blender 2.8 Blanc View Port

Leerer Arbeitsbereich

Über SHIFT-A (add) wird der Szene eine Armature (Skelett) hinzugefügt. In früheren Versionen vor Blender 2.80 lautete das Kommando Single Bone, was seit Blender 2.80 nun nur noch Armature lautet. Es wird ein einzelner Bone auf der Bildfläche erscheinen, der den Grundstock für das spätere Skelett sein wird (siehe Bild unten).

Blender Add Armature (SHIFT-A)

Add Armature (SHIFT-A)

Durch das Hinzufügen eines Bone wird dem Object- und Edit-Mode noch ein weiterer Modus, der Pose-Mode hinzugefügt. Über die TAB-Taste (Wechsel zwischen Object- und Edit-Mode) sowie über STRG-TAB (Wechsel zwischen Object- und Pose-Mode) kann zwischen den Modes geswitch werden (siehe Bild unten).

Blender Switch Modes

Switch Mode

Der Edit-Mode erlaubt das Markieren der verschiedenen Teile eines Bone (kompletter Bone und/oder Handles an den Enden). Im Object-Mode wird der gewählte Knochen markiert und im Pose-Mode wird der Bewegungsablauf gesteuert. Im Pose-Mode wird der gewählte Bone zudem grün markiert (siehe Bild unten).

Blender Edit-, Object- and Pose-Mode

Edit-, Object- und Pose-Mode

Markiert man im Edit-Mode das obere Ende eines Bone und drückt E wird der Bone Extrudiert indem ein neuer Bone entsteht. Dem Shortcut E kann die Bezeichnung einer Achse beigefügt werden. Also E-X, E-Y oder E-Z. Die Bones werden dann exakt in der angegebenen Richtung extrudiert.

 

Die Deformation-Bones

In diesem Fall werden in dieser Weise dem ursprünglichen Bone zwei neue Bones auf der z-Achse nach oben Extrudiert. Das ergibt den Body mit den Bones für Hüfte, Brustkorb und Kopf. In nur leicht aufwendigeren Skeletten kann man zusätzlich den Hals berücksichtigen (siehe Bild unten).

Blender Extrude Bones (Shortcut E)

Extrude Bones (Shortcut E)

Wir befinden uns immer noch und auch weiterhin im Edit-Mode. In der Frontansicht wird der 3D-Cursor vom Zentrum aus in den Schultergelenk-Bereich versetzt (siehe Animation unten).

Blender 3D-Cursor to Shoulder

3D-Cursor zu Schulter

Immer noch im Edit-Mode und immer noch innerhalb des gleichen Skelett-Objekts befinden wird nun lediglich SHIFT-A verwendet, um einen neuen Knochen hinzuzufügen. Am spitzen oberen Ende wird der Handle markiert und daran der Bone so gedreht (Shortcut G) das er leicht nach unten zur Seite zeigt. So entsteht die sogenannte T-Pose (nach dem Buchstaben T benannt) des Characters mit nach den Seiten ausgestreckten Armen (siehe Animation unten).

Blender Upper Arm

Oberarmknochen

Auf die gleiche Weise wie beim Body wird auch der Unterarm aus dem Oberarmknochen heraus extrudiert (siehe Animation unten).

Extrude Arms (Shortcut E)

Arm Extrudieren (Shortcut E)

Die Beine werden im Prinzip nach dem gleichen Verfahren erstellt. Der 3D-Cursor wird an die entsprechende Stelle versetzt und ein weiterer Bone über SHIFT-A geaddet und auch nach unten ausgerichtet (siehe Animation unten).

Add Thigth

Add Oberschenkelknochen

Unten angekommen wechselt man in die Seitenansicht (Taste 3)und extrudiert einen weiteren Bone für den Fuß nach vorne (siehe Animation unten).

Blender Extrude Foot Bone

Fuß Bone extrudieren

Hinweis: Arme und Beine sollten leicht angewinkelt sein. Die Arme nach hinten und die Beine nach vorne. Dadurch wird vermieden das die Bereiche Ellbogen und Knie bei der geringsten Bewegung sofort nach vorne schnellen.

Soweit so gut. Damit sind alle Deformations-Bones, Knochen die sich direkt auf die Verformung des Characters auswirken) angebracht. Ein einfaches aber wirkungsvolles Konstrukt!

 

Mechanical Bones

Jetzt folgen die IK Bones für die Steuerung über die Inverse Kinematic (IK). Am Ende des Beins und am Ende des Arms werden beide Handles markiert und auch hier zusätzliches Bones, aber nach hinten extrudiert. Nach hinten einfach nur um sie besser erkennen zu können, es wird in komplizierteren Armatures aber noch anders kommen. Hier kann man den Aufbau beispielhaft und anschaulich halten (siehe Animation unten).

Blender extrude IK-Bones

IK-Bones extrudieren

Jetzt werden noch zwei weitere Bones für das Knie und den Ellbogen benötigt. Der 3D-Cursor wird wieder an die entsprechende Position gesetzt (siehe Animation unten).

Blender 2.8 Reset 3D-Cursor

3D Cursor für Knie

Mit dem Shortcut SHIFT-A wird an der Stelle wo sich der 3D-Cursor befindet ein neuer Bone hinzugefügt (siehe Bild unten).

Blender 2.8 Add New Bone

Add new Bone

Der gleiche Vorgang (3D-Cursor versetzen, Add Bone etc.) wird auch für den Ellbogen angewendet (siehe Bild unten).

Armature - Ellbow

Ellbogen Knochen

An sich ist das einfach gehaltene Rigging fertig. Die rechte Seite fehlt noch, doch bevor das auf einfachste Weise angelegt wird sollten die bis jetzt vorhandenen Bones ordentlich benannt werden. Der Kopf heißt Kopf, der Brustkorb heißt Brustkorb und so weiter. Bei einmal vorkommenden Körperteilen ist das einfach.

Bei Armen und Beinen im Prinzip auch, wenn man sich an eine Regel hält. Alle Knochen von oben nach unten werden benannt und mit einem zusätzlichen Buchstaben für die Seite versehen. Der Buchstabe muss am Ende der Bezeichnung in Großbuchstaben vorkommen. Also: oberarm.L (L für links), untearm.L, hand.L, fuss.L, knie.L etc. Vor dem Buchstaben muss sich ein Punkt befinden (siehe Animation unten).

Blender 2.8 rename Bones

Bones benennen

Die Ausnahme bilden bei den Benennungen die beiden nach hinten zeigenden Bones die für die Inverse Kinematik zuständig sein werden. Sie erhalten die Bezeichnungen bein_IK.L und arm_IK.L zur besseren Erkennbarkeit.

 

IK zuweisen (Inverse Kinematik)

Das IK anzubringen ist eine reine Formalität und sehr wenig Aufwand für viel Effekt! Im Pose-Mode wird zuerst der nach hinten zeigende IK-Bone am Bein markiert, danach der Schienbeinknochen!

IK-Bone, danach Schienbein

IK-Bone, danach Schienbein

Dann wird der Shortcut SHIFT-STRG-C angewendet was die Optionen anzeigt woraus man Inverse Kinematic auswählt (siehe Bild unten).

Blender 2.80 - Inverse Kinematic

Inverse Kinematic

Bei markiertem Schienbeinknochen (alleine markiert) kann man dann die Settings vornehmen, um den Knie-Bone als Pole Target als weiteren Controler festzulegen. Verdreht sich das Bein nach der Einschränkung kann die Richtung über die Pole Angle korrigiert werden (siehe Bild unten).

IK-Settings für Schienbeinknochen

IK-Settings für Schienbeinknochen

 

Master Controler adden

Die Bezeichnung Master Controler hört sich vielsagend an, ist aber nur der Controler der die Figur im gesamten von einer zur anderen Stelle umplatziert erden kann, ohne Deformationen am Character vorzunehmen. Es handelt sich also um einen sogenannten mechanical Bone.

Auf der z-Achse unterhalb der Beine wird der 3D-Cursor platziert (siehe Animation unten).

3D-Cursor setzen

3D-Cursor setzen

Mit SHIFT-A (im Edit-Mode) wird wieder einmal ein weiterer Bone hinzugefügt und kann beispielsweise in master_controler umbenannt werden. Des Weiteren bleibt der Bone erst einmal unberührt und wird erst später noch einmal bearbeitet (siehe Bild unten).

master_controler Bone

master_controler Bone

 

Linke Seite kopieren und spiegeln

Das Ende und die Fertigstellung sind nah. Um das Gerüst von Armen und Beinen inklusive der IK-Bones auf die rechte Seite zu übertragen werden alle Knochen die dazugehören, auch Knie und Ellbogen, markiert (siehe Bild unten).

Arme und Beine markieren

Arme und Beine markieren

Oberhalb des View Port wird nun festgelegt das alle Operationen wie rotieren und skalieren um den 3D-Cursor herum geschehen sollen. Dafür wurde er wie oben beim Master-Controler beschrieben ja schon in das Zentrum versetzt (siehe Bild unten).

Pivot Point = 3D-Cursor

Pivot Point = 3D-Cursor

Auf den markierten linken Bereich (Arme und Beine) wird nun SHIFT-D für Duplizieren angewendet. Das Duplikat wird sich bisher noch deckungsgleich über dem Original befinden und so vorerst nicht wirklich sichtbar sein. Das ändert der Shortcut S-X- Minus 1. Ergebnis wird sein das sich die duplizierten Arme und Beine der linken Seite gespiegelt auf der rechten Seite befinden. Prima (siehe Bild unten).

SHIFT-X-Minus 1

Die Arme und Beine auf der rechten Seite bleiben markiert und darauf Armature – Names – Flip Names angewendet (siehe Bild unten).

Armature - Names - Flip Names

Armature – Names – Flip Names

Das Ergebnis davon ist das sich die Namen beziehungsweise die Großbuchstaben als Bezeichnung für die Ausrichtung angepasst haben. Es muss lediglich die angehängte Nummer entfernt werden (siehe Bild unten).

Namen der Bones anpassen

Namen der Bones anpassen

Damit ist das Gröbste geschafft. Was noch fehlt sind die Verbindungen der Körperteile Arme und Beine mit dem Body, sowie all diese Teile zusammen mit dem Master Controler. Die Beschreibung dazu findet ihr im zweiten und letzten Part dieser kleinen Rigging Serie.

 

Viel Spaß!

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