アーマチュアによる変形するアニメーション

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アーマチュアによるアニメーション(その1)

 
 
 
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アーマチュアで動きをつける

アーマチュアで動きをつける簡単なアニメーションを製作します。

アーマチュアは、メッシュに埋め込む骨格のことです。 埋め込んだアーマチュアの関節を曲げることでメッシュを変形させることができます。 人間や動物のような、実際に骨格を持つ生き物のモデルに動きをつけるには最適な機能です。

なお、アーマチュアを構成する骨のことをボーンと呼びます。 1つ以上のボーンが集まったものがアーマチュアです。 ちなみに、アーマチュアはオブジェクトです。

  
アーマチュアは『リグ』とも呼ばれ、メッシュにアーマチュアを埋め込む作業のことを『リギング』と呼びます。
 

製作するアニメーション

製作するアニメーションは、クマのキャラクタがお辞儀をし、その後、手を振るというものです。 50フレーム目でお辞儀を終え、51フレーム目からは手を振ります。

製作例 - アーマチュアによるアニメーション -
 

作業の概要

クマのメッシュは、ゼロから作成するのではなく、本ウェブサイトで用意したものをダウンロードして使用します

  
この記事の目的はアーマチュアによるアニメーションであり、モデリングではないためそのような手順にしました。

まず、アーマチュアを作成し、必要なボーンを追加します。 次に、アーマチュアの各ボーンの名称を変更します。 さらに、作成したアーマチュアをメッシュに埋め込みます。

続いて、アーマチュアの関節を曲げてメッシュに動きをつけ、ボーンの位置と回転とサイズのキーフレームを登録します。 『1フレーム目はこの位置と回転とサイズ』、『50フレーム目はこの位置と回転とサイズ』というように、ボーンの位置と回転とサイズのキーフレームを登録していきます。

フレーム数 動き
1フレーム目 直立姿勢
25フレーム目 お辞儀をした姿勢(最も頭が下がった位置)
50フレーム目 直立姿勢
60フレーム目 右手を上げた姿勢(斜め上)
70フレーム目 右手を上げた姿勢(真上)
80フレーム目 右手を上げた姿勢(斜め上)
90フレーム目 右手を上げた姿勢(真上)
100フレーム目 直立姿勢
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アニメーションをつける

では、実際にアニメーションを製作しましょう。

以下のファイルをダウンロードしてください。 本ウェブサイトで用意したクマのメッシュのファイルです。

ダウンロードした "bear.zip" を展開すると "bear.blend" というファイルが作成されます。 画面上部にあるプルダウンメニューの"File" -> "Open..."を実行して "bear.blend" を開いてください。

 

アーマチュアを作成する

まずは、アーマチュアを作成します。 3D Viewウィンドウのモード選択リスト(モード選択リスト)がObject Mode(オブジェクトモード)になっているかを確認し、なっていなければオブジェクトモードに切り替えます。

なお、クマは選択されていても選択されていなくても、どちらでも構いません。

  
アーマチュアはオブジェクトモードでなければ作成できません。

キーボードのSHIFT + Aを押します(または画面上部にあるプルダウンメニューの"Add"を実行します)。

1. アーマチュアの作成
1. アーマチュアの作成

上図のように"Add"というタイトルのメニューが表示されますので、"Armature" -> "Single Bone"を実行します。

2. 作成されたアーマチュア
2. 作成されたアーマチュア

上図のように新しいアーマチュアが3Dカーソルの位置に作成され、選択状態になります。 なお、アーマチュアの先端はクマの内側に位置しているため見えていません

初期設定では、アーマチュアと視点の間に他のオブジェクトが位置していると、それらに遮られて3D Viewウィンドウ上でアーマチュアが見えなくなります。 アーマチュアが見えないと作業できないので、アーマチュアが透過表示されるよう設定を変更します。

3. オブジェクトデータパネル切替ボタンを押す
3. オブジェクトデータパネル切替ボタンを押す

上図のようにアーマチュアを選択したまま、Propertiesウィンドウのオブジェクトデータパネル切替ボタン(オブジェクトデータパネル切替ボタン)を押します。

では、アーマチュアが透過表示されるよう設定を変更します。

4. アーマチュアを透過表示する
4. アーマチュアを透過表示する

上図のようにDisplayパネルにあるX-Rayチェックボックス(X-Rayチェックボックス)をオンにします。

5. アーマチュアが透過表示される
5. アーマチュアが透過表示される

上図のようにアーマチュアが透過表示されます。

  
X-Rayチェックボックス(X-Rayチェックボックス)をオンにすると、アーマチュアが透過表示されるようになります。 視点とアーマチュアとの間にどれだけのメッシュや他のオブジェクトがあろうとも、必ず3D Viewウィンドウ上に表示されるようになります。

続いて、ボーンについて説明します。 現在のズーム率では表示が小さすぎて見づらいので、キーボードのテンキーの+(プラス)を6回押してズームインします。

6. アーマチュアのボーン
6. アーマチュアのボーン

上図のように3Dカーソルの位置から上に伸びるようにボーンが見えます。 ボーンは、片側が太く、もう一方が細くなっています。 なお、ボーンの両端には下図のように呼び名が付けられています。

ボーンの構造
ボーンの構造

上図のように太い方(根本)がルート、細い方(先端)がチップと呼ばれます。

  
本ウェブサイトでは、これ以降『根本(ルート)』と『先端(チップ)』と表記します。

では、作業を続けます。 まずは、現在のボーンを小さくします。 このボーンは腰のボーンとしますので、このままでは大きすぎるのです。

なお、アーマチュア全体ではなくボーンの単位で編集するにはエディットモードで作業を行う必要があります

では、オブジェクトモードからエディットモードへ切り替えます。 キーボードのTABキーを押します(または3D Viewウィンドウのモード選択リスト(モード選択リスト)のEdit Mode(エディットモード)を選択します)。

7. エディットモードのアーマチュア
7. エディットモードのアーマチュア

上図のようにエディットモードに切り替わります。

ここで、ボーンに注目してください。 ボーンの先端(チップ)がオレンジ色になっていますが、オレンジ色は選択されていることを表しています。 つまり、現状では、ボーンの先端(チップ)が選択されているということです。

ボーンには3つの選択状態があります。 1つめはボーン全体が選択された状態、2つめは根本(ルート)のみが選択された状態、3つめが先端(チップ)のみが選択された状態です。

ボーンの選択方法
ボーンの選択方法

上図のようにマウスの右ボタン(マウスの右ボタン)を押した位置によってボーンの選択状態は変わります。

では、作業に戻ります。 ここでは、ボーン全体を選択します。

8. ボーン全体を選択
8. ボーン全体を選択

上図のようにボーン全体を選択します。

では、選択中のボーンを0.4倍に縮小しましょう。

9. ボーンを0.4倍に縮小
9. ボーンを0.4倍に縮小

上図のように元の大きさの0.4倍に縮小します。

次に、ボーンを移動します。 現状、股の位置にボーンがありますが、これを腰の位置に移動させます。

10. ボーンを上方向に0.6だけ移動
10. ボーンを上方向に0.6だけ移動

上図のように上方向に0.6だけ移動します。

では、続いてボーンを追加していきます。 現状、ボーンが1つしかありませんが、これでは変形のさせようがありません。 クマの体、手足、頭のためのボーンを追加します。

ただし、ボーンを追加する前にやっておくべき作業があります。 ボーンが左右対称で作成されるようにする設定です。 この設定は、人間の骨格のようにボーンが左右で対となる場合に便利です。

3D Viewウィンドウ上で、キーボードのTを押します

11. ツールシェルフ
11. ツールシェルフ

上図のようにツールシェルフが表示されます。

12. X-Axis Mirrorチェックボックスをオンに
12. X-Axis Mirrorチェックボックスをオンに

上図のようにツールシェルフのOptionsタブのArmature OptionsパネルにあるX-Axis Mirrorチェックボックス(X-Axis Mirrorチェックボックス)をオンにします。

これで、ボーンを左右対称に追加することが可能となりました。 なお、ツールシェルフは、キーボードのTを押して折りたたんでおきます

では、ボーンを追加しましょう。 まずは、背骨のボーンを追加します。 なお、ボーンは押し出しで追加していくのが基本です。 押し出しで追加することによって、押し出し元のボーンと連結されたボーンを追加することができます。

13. 腰のボーンの先端(チップ)を選択
13. 腰のボーンの先端(チップ)を選択

上図のようにエディットモードのままで、腰のボーンの先端(チップ)を選択します。

では、押し出しでボーンを追加しましょう。 キーボードのEを押します。

14. 押し出し後のボーン
14. 押し出し後のボーン

上図のように見た目には変化はありませんが、選択中のボーンの先端(チップ)から新たなボーンが押し出され、移動可能な状態になっています。 キーボードのカーソルキー、もしくはマウスの移動で、押し出されたボーンを移動することができます。

では、新たなボーンを上方向に0.2だけ伸ばしましょう。 キーボードのCTRLキーを押すことで正確に0.2だけ移動することができます。

15. 新たなボーンを上方向に0.2だけ移動
15. 新たなボーンを上方向に0.2だけ移動

上図のように上方向に0.2だけ移動します。

同じように、長さが0.2のボーンをあと2本追加しましょう。

16. 追加された背骨のボーン
16. 追加された背骨のボーン

上図のように合計4本のボーンとなるはずです。 これで背骨のボーンの追加は終わりました。

次に頭のボーンを追加します。 同じく、押し出しでボーンを追加します。

17. 追加された頭のボーン
17. 追加された頭のボーン

上図のように頭のてっぺんまでのボーンを追加します。

続いて、胸から肩・腕・手先までのボーンを追加します。 なお、押し出しではなく、又状押し出し(Forked Extrude)の機能を使います。 又状押し出しでは、左右対称のボーンが追加されます

  
左右対称のボーンを追加することがでるのは、X-Axis Mirrorチェックボックスをオンにした効果です。

では、又状押し出しで左右対称のボーンを追加しましょう。 まずは、肩のボーンからです。

まずは、押し出し元となるボーンの先端(チップ)を選択します。

18. 下から4本目の背骨のボーンの先端(チップ)を選択
18. 下から4本目の背骨のボーンの先端(チップ)を選択

上図のように下から4本目の背骨のボーンの先端(チップ)を選択します。

  
ボーンとボーンの連結部をマウスの右ボタン(マウスの右ボタン)で押すと、優先的に先端(チップ)が選択されます。 頭のボーンの根本(ルート)が選択される心配はありません。

キーボードのSHIFT + Eを押します。 新たなボーンが左右対称に押し出され、移動可能な状態になります

  
キーボードのSHIFT + Eを押すことで又状押し出しを実行できます。
19. 押し出し後の肩のボーン
19. 押し出し後の肩のボーン

上図のように新たなボーンの先端を肩の位置まで移動します。

さらに、上腕のボーンを追加します。 なお、キーボードのSHIFT + Eではなく、キーボードのEを押すだけで左右対称のボーンを追加することができます

  
押し出し元のボーンが左右対称に追加されたボーンの場合は、通常の押し出しでも左右対称のボーンを追加することができます。
20. 押し出し後の上腕のボーン
20. 押し出し後の上腕のボーン

上図のように新たなボーンの先端を肘の位置まで移動します。

同じように、前腕のボーンと手のボーンの計2本のボーンを追加しましょう。

21. 追加された前腕のボーンと手のボーン
21. 追加された前腕のボーンと手のボーン

上図のように手首までと手先までのボーンを追加します。

最後に、腰から足先までのボーンを追加します。 まずは、尻のボーンからです。

まず、押し出し元のボーンの根本(ルート)を選択します。 先端(チップ)ではなく、根本(ルート)ですので注意してください

22. 腰のボーンの根本(ルート)を選択
22. 腰のボーンの根本(ルート)を選択

上図のように腰のボーンの根本(ルート)を選択します。

キーボードのSHIFT + Eを押します。 新たなボーンが左右対称に押し出され、移動可能な状態になります

23. 押し出し後の尻のボーン
23. 押し出し後の尻のボーン

上図のように新たなボーンの先端を脚の付け根の位置まで移動します。

同じように、大腿のボーンと下腿のボーンの計2本のボーンを追加しましょう。

24. 追加された大腿のボーンと下腿のボーン
24. 追加された大腿のボーンと下腿のボーン

上図のように膝までと足首までのボーンを追加します。

残すは、足のボーンのみとなりました。 ただし、足のボーンを追加する前に、既存のボーンの親子関係の調整を行います。 実は、尻のボーンは、押し出し元である腰のボーンとはつながっていません

試しに、腰のボーンを選択して移動させてみてください

25. ボーンが2つに分かれている
25. ボーンが2つに分かれている

上図のように腰のボーンから上は連動しますが、尻のボーンから下は切り離されています(上図は着色しています)。

では、キーボードのCTRL + Zを押して移動を取り消してください

  
キーボードのCTRL + Zによる移動の取り消しを忘れずに実施してください。

切り離されている理由は、尻のボーンは、腰のボーンの根本(ルート)から押し出したためです。 ボーンの先端(チップ)から押し出されたボーンは、押し出し元のボーンと連結された状態で押し出されます。

一方、ボーンの根本(ルート)から押し出されたボーンは、連結されずに押し出されます。 そのため、親のボーンとは連動せず、親が移動しても子は置いてけぼりです。

これを修正し、親のボーンと連動するように設定します。 ただし、連結はできません

連結は先端(チップ)と根本(ルート)を結合するものであり、先端(チップ)同士や根本(ルート)同士は連結できません。 そこで、ここでは、尻のボーンが腰のボーンの子となるよう親子関係を構築することで連動させます

ボーンに親子関係を持たせるには、まず、対象となるボーン(複数)を選択しなければなりません。 その際、選択の順番は非常に重要で、まずは子となるボーン(複数可)を選択し、最後に親となるボーンを選択する必要があります

26. 尻のボーン(2本)を選択
26. 尻のボーン(2本)を選択

上図のようにまずは尻のボーン(2本)を選択します。

続けて、腰のボーンを追加選択します。

27. 腰のボーンを追加選択
27. 腰のボーンを追加選択

上図のように腰のボーンを追加選択します。

尻のボーン(2本)と腰のボーンが選択されていることを確認し、キーボードのCTRL + Pを押します。

28. 親子関係を構築
28. 親子関係を構築

上図のように"Make Parent"というタイトルのメニューが表示されますので、"Keep Offset"を実行します。

これで、親子関係が構築されました。 試しに、もう一度、腰のボーンを選択して移動させてみてください

29. 相変わらずボーンが2つに分かれている
29. 相変わらずボーンが2つに分かれている

上図のように親子関係の構築前と同じく連動していません。 ただし、腰のボーンと、尻のボーンとの間に点線が描かれています。 この点線は、親子関係が構築されていることを表しています。

現在はエディットモードで作業しているため、親子関係を構築しても連動しません。 しかし、後ほど利用するポーズモードであれば問題なく連動しますので問題ありません。

では、キーボードのCTRL + Zを押して移動を取り消してください

  
キーボードのCTRL + Zによる移動の取り消しを忘れずに実施してください。
 

次の記事へ

では、長くなりましたので、ここで一区切りします。 作業の続きは次の記事を参照ください

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まとめ

アーマチュアは、メッシュに埋め込む骨格のことで、関節を曲げることでメッシュを変形させることができます。 実際に骨格を持つ生き物のモデルに動きをつけるには最適です。

なお、アーマチュアは、1本以上のボーンが集まったものです。

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