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CAT终极教程
类属：多足角色骨骼和动画插件。
简介：CAT全称Character Animation Toolkit ，是新近开发出的一套灵活专业的角色动画设计包。2003年10月获得艾美奖(美国电视最高荣誉奖)提名。这个强大的插件由新西兰达尼丁的著名软件公司Character Animation Technologies推出的，专门用于增强max的角色动画功能，集非线性动画、IK/FK工具、动画剪辑管理等强大本领于一身。该插件主要分为CATRig（角色搭建）、动作、层管理器、动画剪辑管理器、姿态管理器和关键帧动画等模块，可以充分自定义生物骨骼，并可保证骨骼的高效灵活特性，广泛应用于电影、视频、游戏等领域的角色设计工作中。（见图2.1.1）
适用max版本：目前最近的版本为CAT 1.2版，适用于max5、6和7。售价为995美元。
官方网站：http:// www.catoolkit.com

    官方范例图片展示-1

    官方范例图片展示-2
    以前，如果想在max中创建两足骨骼动画，Character Studio是首选；而要创建复杂的多足动画就只能用max自带的骨骼系统Bones。现在，这种局面随着CAT的出现发生了改变。CAT自带的骨骼库中包括从人类到马，从昆虫到机器人的各种骨架，（见图2.1.2），它可以按你的意愿设定多条尾巴、脊骨、脊椎链、头部、骨盆、肢体、骨骼节、手指和脚趾。其中，CATMotion模块可以在短时间内产生一个运动循环，并可以让骨骼沿任意路径进行运动，在运动过程中不会发生脚步滑动的现象；CATRig骨架模块只需要使用IK、FK 链中极少的控制点就可以对骨架实现最简洁的控制，它的另一个优点是在视图中的操作非常直观，CATRig骨架可以被赋予所有的3ds max动画控制器, 这意味着你可以对每个关键帧做全面地控制。在CAT的主要模块中，Layer Manager层管理器可以轻松地实现层叠动画，并能对现有动画进行非破坏性地调整：包括参数调整动画和动作捕捉动画；Clip Manager 剪辑管理器可以用来读取和保存层动画、导入流行的动作捕捉数据；另外它还拥有一个强大的姿势管理器。总而言之，CAT能帮你创建任何高级角色动画，它的工作效率是有史以来最高的，这款强大的插件将角色动画技术带入了一个新纪元。（见图2.1.2）

CAT V1.151中预设的骨骼种类
    CAT的最新版本是V1.2版，新版更新或增加了以下内容：◆CAT .ini 文件：现在你可以保存CAT的预置信息到一个指定的.ini文件，这个ini文件被存储在max根目录里的plugcfg文件夹中，是一个易读的文本文档；◆预置列表框导航：预置列表框现在允许你以自己希望的工作方式来操作预置文件夹，为组织预置文件提供了更大的灵活性；◆Physique问题的解决：CAT现在可以与Character Studio角色工作室中的Physique蒙皮工具无缝结合；◆reactor问题的解决：CAT现在完全支持3ds max中的reactor；◆About对话框：在About对话框中，已经可以显示序列号和版本号等信息。◆其它的特性：CATRig中提供了更丰富的额外图表控制、从视点中挑选对称的肢体、更多的脊椎控制、尾部的不规则形状支持；CATMotion中提供了复制和粘帖CATMotion的设置、CATWindow的最大化、角色的自动停下、动画的脚印等功能。

CAT1.2软件安装界面

CAT1.2软件运行界面和新增骨骼
    2004年8月初，开发商又宣布将增加一个全新的肌肉插件工具包－CATMuscle。
    果然，在美国加州洛山矶市举办的SIGGRAPH 2004大会的第1958号厅里，CATMuscle揭开了神秘的面纱，开发商向与会者全面展示了这款最新的肌肉系统。它可以使CG艺术家在最短的时间里制作出完美逼真的角色动画，特别是在角色的肩部等难以控制的部位，利用精细的工具进行设置可以达到完美的效果。在网格变形方面，它提供了一个完全可扩展的解决方案。总之，CATMuscle可以使角色动画工作者在不用完全掌握身体结构方面知识的情况下，也能做出非常完美的角色动画。
    下面让我们来详细了解一下CATMuscle新功能：
    CATMuscle提供了包括人类和动物的全套肌肉解决方案，为角色结构的搭建和动画的设置提供了极大的方便，内置的预设肌肉可以应用到对应的角色骨骼上，并且会非常精确地适配骨骼的比例。
    一旦CATMuscle被调入，就可以使现有的蒙皮工具（如max自带的Skin）有更大的用武之地。CATMuscle可以最大限度地减少编辑封套所耗费的时间，并且可以使施加了蒙皮修改器的肌肉在视图中显示和更新变得更加实时，因为CATMuscle对CPU的占用率极低。
    值得一提的是，CATMuscle是唯一一个可以直接导入到游戏引擎中的肌肉系统，它的参数化控制可以为动画制作者在设计过程中提供更为宽广的自由发挥尺度。
    CATMuscle将在2004年的第四季度作为CAT2.0的一个重要插件正式发售。

CATMuscle范例图片
    说得热火朝天，听得跃跃欲试，那下面我们就先来个热身运动，然后一同踏上CAT的神秘之旅吧！
热身一、整体界面介绍：
    配套光盘提供视频教学文件
热身二、预设骨骼分类：
    配套光盘提供视频教学文件
热身三、骨骼建立和修改：
    配套光盘提供视频教学文件
热身四、骨骼的删除：
    配套光盘提供视频教学文件
热身五、蒙皮简介和骨骼形状调节：
    配套光盘提供视频教学文件

CAT入门篇——创建属于自己的四足动物骨骼
    在本例中，我们将利用CAT强大的骨骼系统创建工具－CATRig来创建属于我们自己的四足动物，并让它立刻动起来。
启动max，进入Create创建命令面板，点击辅助物体按钮，在其中的下拉箭头处点击选择CAT Objects项目，然后按下按钮，不选择下方提供的任何预设骨骼（或点击预设骨骼列表中提供的None选项）。接着，在透视图的中心位置点击鼠标并拖拽出一个CATParent图标，图标的大小由鼠标拖拽来控制，或者在创建完成后可以通过修改CATUnits中的数值来实现精确调整。（见图2.1.4）

图2.1.4
注意：（1）、CAT的创建命令并不在我们熟悉的标准几何体创建面板中，而是位于辅助物体创建面板里面。需要关注创建面板中以下一些重要参数的含义：
Name（骨架名称）：CATRig 骨架创建的时候被定制为预设方案中的名字。如果想在某个场景中读取多个同样的骨架时，最好分别改为不同的名字。对CATParent 图标重命名之后，所有的 CATRig 骨架将会继承这个新名字。
CATUnits（骨架单位大小）：使用 CATUnits 单位的好处就是当你改变骨架的大小时，所有的 CATMotion 动画参数都不会改变 (与骨架成固定比例)，并且可以在不影响IK设置的前提下改变骨架的大小。一个 CATUnit 单位相当于一个1.8m 的骨架上的1cm。当然，这只是相对的，前提是已经具备了一个参照标准。
Visibility（骨架的透明度）：可以控制骨架在视图中和渲染时的透明度。

Visibility设置方法
Renderable（渲染骨架）：控制骨架是否为可渲染状态，不影响视图中的显示效果。
Freeze（冻结骨架）：控制骨架视图是否处于被冻结状态。
每个骨架的方向都是一样的：正向 Y 为前方，负向 Z 是上方，负向 X 是右侧。
    （2）、骨架预设方案面板的列表框中显示的是可用的 CATRig 预设方案，这些预设方案文件都存在3dsmax\plugcfg\CAT\CATRigs目录下。但需要注意的是：骨架创建以后就不能再从这个列表框中更改方案了。
确定视图中的CATParent图标已被选择，进入Modify修改面板，在面板下方点击按钮，视图中的CATParent图标物体上方出现了一个方形的骨盆物体。选择工具栏上的移动工具，在坐标栏中用鼠标右键分别点击X、Y轴右侧的微调旋钮（这样可以快速使左侧对应的数字归零，该技巧适用于max所有的微调框，但往往被使用者所忽略），这样做的好处是可以在做动作的时候极大地减少骨骼发生左右摆动的几率。（见图2.1.5）
注意：1、创建完成后对CAT的修改操作可以在两个位置进行：一个是运动面板；另一个是修改面板。
     2、骨盆物体Pelvis是CAT骨骼的根物体，CAT以它为根基来生成其它骨骼。在CAT1.2版中，它被称为CATRigHub（连接部）。

图2.1.5
选择连接部，进入修改面板，点击两次按钮，加入两条腿。然后，再点击下方的按钮，为骨骼加上一条脊柱。在Limbs列表框中出现的LLeg0和RLeg1分别表示左腿和右腿的根物体名称，而Spines列表框下显示的Spine是新加入的脊柱的名称。打开“用名称选择”按钮或按下键盘上的H键，在弹出的对话框中可以观察到脊柱的名称和腿部所包含的每个部分的英文名称。（见图2.1.6）
注意：1、在对骨盆物体进行编辑的时候，CAT 系统不限制连接部上创建的分支部件数量，即在它的上面可以增加任意数目的下肢、上肢、脊骨、尾巴。但是，相同部位的物体创建多个以后就会重合到一起，所以最好创建一个移走一个，避免重叠以后不便于选择和编辑。
    2、第一个连接部一般会在骨架的根物体上创建，如果是像人类这样的直立二足动物或者是像马这样的四足动物的话，第一个连接部一般是骨盆。

图2.1.6
选择骨骼的CATRigRLeg1Ankle（右脚踝），在修改面板中将Symlimb Setup（对称）下面的空白处勾选，再按下右侧的按钮。在视图中选择另一侧的腿（大腿或小腿都可以）。此时按钮处显示的是LLeg0（左腿），设置Palm Parameters（脚掌参数）卷展栏下的Length=10，Width=8，Height=10。由于开启了对称按钮，对一侧脚掌的尺寸进行修改，另一侧也会随之变化。（见图2.1.7）
注意：1、按下对称按钮后对一侧骨骼的修改会影响到另外一侧，但是对于脚踝部分，有时候输入数值对另一侧不会产生影响，只要选择对称一侧的相应部位，重新设置相同的数值即可。
      2、在修改面板中的Limb Parameters卷展栏下，前面有个圆点的字母R表示现在选择的是身体右侧部分的骨骼。

图2.1.7
5、将透视图设置为Smooth+Highlight（光滑+高光）和Edged Faces（边界面）的混合显示模式，这样在透视图中也能看清骨骼的节数划分。选中任意一根脊椎，在修改面板中设置Spine Paremeters（脊柱参数）卷展栏下的Num Links（脊椎数目）=8，Length=100，Size=5。
然后，将骨盆向下移动，以达到骨骼重心下移的目的，这样两只腿弯曲的程度就会更大一些。
最后，将每根脊椎用旋转工具调节到大致如图所示的位置，来模拟爬行动物的脊柱。（见图2.1.8）
注意：由于我们要做的是四足爬行动物的骨骼，所以要将其重心下移。

图2.1.8
选择前端的骨盆，进入修改面板，点击两次按钮，加入两条前腿。按下按钮，点选CATRigRLeg1Platform和CATRigLLeg1Platform两个脚平面骨骼，将它们移动到合适的位置。（见图2.1.9）
注意：1、由于是四足爬行动物，它的前爪也是用来爬行的，所以没有选择Add arms。
          2、每条腿的最底部都有一个FootPlatforms（脚板），它是一个独特的部件，作为腿部的 IK 目标，这就是它被独立出来的原因。

图2.1.9
选择其中任意一个前脚掌，将Symlimb Setup（对称）下空白处勾选，再按下右侧的按钮，在视图中选择另一条前腿（前大腿或前小腿都可以）。此时，按钮处显示的是LLeg0（左腿），设置Palm Parameters（脚掌参数）卷展栏下的Length=10，Width=10，Heigh=10。由于对称按钮的开启，另一侧前脚掌的尺寸同时也发生了变化。（见图2.1.10）
注意：对一侧肢体的调节前最好使用对称选项，这样可以达到事半功倍的效果。网上有人说CAT的骨骼没有像CS角色动画工作室那样对称骨骼的设置，其实只是没有找到而已。

图2.1.10
选择右前腿和前骨盆的连接部RLeg1CollarBone（右锁骨），在修改面板中将其下的Length值改为10，缩小锁骨的尺寸，这样前腿和身体的距离就会缩短。（见图2.1.11）
注意：在设置锁骨的时候要明白下面两个参数的含义：Length－锁骨长度；Size－锁骨粗细。
如果锁骨太长的话，就会使前肢与躯干之间的距离变大，形态不真实。还需要注意的是：在骨盆处建立的Leg没有锁骨，arm有锁骨，而在其它连接部建立的Leg和arm都有锁骨。

图2.1.11
选择骨骼前方的连接部，在修改面板中再次点击Add Spine按钮。在视图中选择任意一根脊椎，修改尺寸为Num Links=4，Length=50，Size=5，并调整各脊椎的位置。（见图2.1.12）
注意：这里用脊椎骨来充当四足动物的脖子，而且可以建立两个甚至多个脖子物体，来模拟传说中的双头怪或多头怪。

图2.1.12
选择新建立的头部骨骼，将其尺寸调整为Length=25，Width=25，Heigh=15。（见图2.1.13）
注意：其实这里设置的头部也是连接部的一个变形，只不过在这个连接部没有设置任何Leg、arm、spine、tail等部分罢了，除非需要这个头上长出类似牛、羊的角等身体部位。

图2.1.13
10、选择位于身体根部的连接部物体，在修改面板中点击按钮，为骨架加上一条尾巴。（见图2.1.14）
注意：尾巴与脊骨相似，不同的是它只与一个连接部相连，而且还有一些额外的控制参数.。在头部创建尾巴可以当作长发或角。尾巴可以有 2到 20节，控制尾巴的参数有以下几个：
Name－名字；Color swatch－编辑颜色；Num Links－尾巴的节数；Length－尾巴的长度；
Size－尾巴的粗细；Frequency－以尾巴长度衡量的控制尾巴摇摆的波长参数（1.0表示波长等于尾巴的长度，要想使尾巴比较僵直的话，把数值设置小一点，如0.2左右）；Taper－控制尾巴的锥形型变（尾巴柔韧度由 Tail Stiffness尾巴柔韧度图表来编辑，而 Tail Phase Bias 尾巴相位图表则控制它的摇摆频率。

图2.1.14
11、选择新建立的尾巴与后骨盆连接处的那根骨骼链，向后移动一些，使它从骨盆中脱离出来，设置尾巴的尺寸，然后在左视图和顶视图中调节尾巴每根骨骼的位置。（如图2.1.15）

图2.1.15
12、至此，一个四足动物的骨骼就建立完成了，下面我们就让它动起来。选择任意一根骨骼，进入运动面板，关闭它的Setup Mode(建立模式)，然后点击CAT Motion按钮，进入CAT Window窗口。此时拨动时间滑块，在视图中已经可以看到动物迈开大步朝前走了。但现在动物走路的速度有点快了，点击窗口左侧列表中的Globals项目，在右侧面板中将Max Step Time（最大步幅时间）改为50，关闭CAT Motion窗口，现在它走路的速度正常了。（如图2.1.16）
注意：（1）、Max Step Time：跨一步需要花费的时间，单位是帧数。
    （2）、Max Stride Length：跨一步的最大距离，以 CATUnits为单位。

图2.1.16
    到此为止，CAT入门篇的介绍就已经完成了。提示大家注意一点：要想做出来一段令人信服的角色动画，最好用模型的正视图和侧视图做模板，依据模型制作骨骼，这样将会把骨骼与模型在蒙皮和制作动画时的出错几率降到最小。
Tips技巧提示：
1、CATRig骨架可以设定为你想要的任何形态，它可以有很多的脊骨spines、脊椎、heads头部、pelvises、limbs肢体、骨骼节、fingers手指和toes脚趾，只要你能想到的都可以做到。
2、CATRig可以从库中读取一个与你想创建的模型相近的骨架，然后在此基础上进行修改。
3、可以随时保存你编辑的骨架为预设方案，以供将来调用。这个步骤在 CAT 中经常使用：读取预设方案，编辑并另存为一个新的方案，将来再次调用。
CATRig骨架可以随时地改变大小而不破坏原有的设置，非常适用于合并文件。

CAT提高篇
    在创建完动物骨骼后，我们来看看强大的CAT在动作设置方面的一些范例和技巧。在这一节中，将通过两个实例进行学习：一个是骨骼在凹凸不平的地面行走的例子；另一个是骨骼的运动过渡，即几个动作之间的无缝连接。这里，我们将学习CAT强大的非并行性参数循环产生器和层窗口的应用。
提高篇1——骨骼在凹凸不平地面行走
1、在做本例之前，确认已经正确安装了polysculpt（雕刻刀）和splinepen（曲线笔）两个脚本插件，然后重新启动max。进入创建命令面板，建立一个Plane平面，将参数调整为图示的数值，右键将其转化为Editable Poly（可编辑的多边形）。（见图2.2.1）
注意：在此范例后附有polysculpt和splinepen两个插件的安装方法，请读者先行查阅，以确保能够正确实现本例的效果。

图2.2.1
2、右键点击Plane物体，按下Sculpt Poly项右侧的方形按钮，在弹出的Polysculpt Tool面板上点击黄色按钮右侧的小按钮，在弹出的Painter Options面板中按图设置各项参数。
注意：Sculpt Poly（雕刻刀）是一个多边形雕刻工具，开发者是国外一位叫作Herman Saksono的三维艺术家。这个插件是一个免费程序，只能够应用在max 5以上的版本中。它可以对笔刷内部的点进行编辑，以使表面产生推或拉的效果。关于这个插件具体应用请参阅网站：http://maxres.cgworks.com/。

图为2.2.2
3、此时，视图中的鼠标指针变成了类似MAYA软件中的雕刻刀形状。按住鼠标左键不放，在模型表面随意拖拽鼠标进行绘画，可以看到鼠标划过区域的模型表面产生了凸起。画好大致的形状之后，给模型加一个Ｍesh Smooth（面光滑）修改器，将其下的Iteration(重复)值设为１，使模型表面更加光滑，这样更利于在模型表面画线。将透视图切换为Wireframe（线框）显示模式，这样就能在视图中更容易看清下一步画线的效果。（见图2.2.3）
注意：由于max 6中的多边形经过Ｍesh Smooth光滑后可以用ISO线显示，所以切换为线框显示后，视图中没有太大的变化。

图2.2.3
4、右键点击视图中的表面，选择Spline Pencil Options（曲线铅笔选项）,在弹出的菜单中确认Surface（表面）项目被选择，按下其中的按钮，在视图中点击Plane物体，这时Plane物体的名称已经出现在按钮上。按下Draw按钮，就可以在物体上画线了。按住鼠标左键，在模型表面上任意移动，一条曲线出现在鼠标拖拽的路径后方。（见图2.2.4）
注意：splinepen（曲线笔）是一个在模型表面画线的工具，也是一个免费的程序，它可以在Polygon多边形、Patch面片、NURBS等物体上沿表面的起伏画线，也只能够用于max 5以上的版本。关于这个插件具体的介绍请参阅网站：http://maxres.cgworks.com/。

图2.2.4
5、选择刚画的曲线物体，为其加一个Normalize Spl（均化曲线）修改器，将其下的Seg Length（片段数）设为20，这样可以使曲线更光滑。（见图2.2.5）
注意：Normalize Spl（均化曲线）是一个非常有用的修改器，它可以在曲线上增加新的控制点，并且重新调节顶点的位置，使它们均匀分布在曲线上。这一功能常用于路径动画中，以保持运动物体的速度不变（此功能不能记录动画）。这个修改器中只有Seg Length（片段数）一个参数，它可以控制重新分布到曲线上的顶点数量。

图2.2.5
6、进入创建命令面板，点击辅助物体按钮，按下Dummy虚拟体按钮，在视图中任意位置创建一个虚拟体图标。然后按下进入运动面板，选择Positon项目，点击左上方的按钮，在弹出的指定位移控制器面板中，点选Path Constraint（路径约束）控制器类型，按下按钮确定。(见图2.2.6)

图2.2.6
7、按下（加入路径）按钮，点选曲线物体，勾选Follow（跟随）项目，再选择下面的Y轴。视图中的虚拟体已经自动对位到了曲线的初始位置，同时关键帧栏的第0帧和第100帧的位置也自动出现了两个关键帧。（见图2.2.7）

图2.2.7
8、点击创建面板中的辅助物体按钮，选择CAT Objects项目下的CATParent按钮，在下方的预设骨骼中点取Horse（马），在透视图任意位置拉拽鼠标，确认CATUnits Scale（尺寸）为0.1。（见图2.2.8）
注意：CAT1.2版中增加了一些新的动物骨骼，在网上还有一些网友免费提供的自己制作的骨骼。大家在平时上网时可以自己搜集一下，来进一步扩充CAT骨骼库的容量。
图2.2.8
9、确认CATParent图标被选择，进入运动命令面板。点击关闭Setup（建立）模式，按下CAT Window按钮，打开CAT Window面板。双击Avilable Presets（有效预设）窗口下的<4Legs>（四足）项，再双击弹出的Horse Gallop（马飞奔），在弹出的CATMotion Option窗口中点选Load into existing layer（将动作调入到当前层）项，按下按钮。在右侧Current Layer（当前层）的列表框中，原有的[100%]Layer01动作已经被[100%]Horse Gallop项目所替代，这样场景中的马骨架就有了飞奔的动作。（见图2.2.9）

图2.2.9
10、点击CATWindow面板最左侧的Globals（全局）项目，按下右侧的Pick Node（拾取节点）按钮，点取场景中的Dummy01虚拟体，这时Dummy01字样出现在按钮上面，而原来处于按下的Walk On Spot按钮也自动弹了上来。场景中的马骨骼自动对位于虚拟体，拨动时间滑块，可以看到马在崎岖不平的表面飞奔的效果。但是，现在效果看起来有一些别扭，马运动的频率有一些过快，而且每步之间的距离也太短了，修正的方法是将CATWindow窗口中的Max Stride Length（最大步幅长度）参数调大，大约在600左右就可以了，这个参数控制的是马奔跑过程中每一步的间隔距离。（见图2.2.10）

图2.2.10
备注：1、本例中还有另一种相对简单的方法，也能够达到最终的效果，具体做法可以参看配套光盘中提供的视频教学，这是靠CAT内部提供的一个选项来实现的。在这里给大家提供另外一种方法，是为了讲解如何用多种工具和途径来实现同一效果，真正做到举一反三。
    2、本例中涉及到了两个max免费脚本插件，虽然是免费版的，但是用处非常大。配套光盘中提供了两个压缩包，就是这两个插件的安装程序：polysculpt.zip和splinepen.zip。这两个软件的安装方法基本相同，都没有安装程序，只要将提供的文件解压缩，并拷贝到指定的目录下即可，下面我们来简单介绍一下安装方法。
polysculpt（雕刻刀）安装步骤：
    ①、确保已退出max，将Polysculpt.zip压缩包解开，得到三个文件：一个是网页文件，其中包含这个脚本插件的简介、安装方法和用户手册；另外两个分别是PolySculpt.mcr和Functions_PolySculpt.ms脚本文件。
    ②、先将Macro_PolySculpt.mcr文件拷贝到 3dsmax6\UI\MacroScripts文件夹中；再将Functions_PolySculpt.ms文件拷贝到3dsmax6\stdplugs\stdscripts文件夹中。
    ③、重新启动max。
    ④、执行Customize（自定义）/Customize User Interface…（自定义用户界面）命令，将PolySculpt项目放置在右键菜单中。（见图Poly_Sculpt设置方法）
    ⑤、关闭设置对话框，在场景中创建网格物体，右键调出此工具就可以在上面进行雕刻了。

    Poly_Sculpt设置方法                        SplinePen设置方法
    Splinepen（曲线笔）安装步骤：
    ①、解开Splinepen.zip压缩包，得到了三个文件，分别是Macro_SplinePencil.mcr、Functions_MaxresCommon.ms和Functions_SplinePencil.ms脚本插件，其中不包含网页文件。
    ②、先将Macro_SplinePencil.mcr文件拷贝到 3dsmax6\UI\MacroScripts文件夹中；再将Functions_MaxresCommon.ms和Functions_SplinePencil.ms文件拷贝到3dsmax6\stdplugs\stdscripts文件夹中。
    ③、重新启动max。
    ④、执行Customize（自定义）/Customize User Interface…（自定义用户界面）命令，将Spline Pencile on Grid和Spline Pencil Options两个项目放置在右键菜单中。（见图SplinePen设置方法）
    ⑤、关闭设置对话框，在场景中创建网格物体，右键调出此工具就可以使用了。
骨骼的运动过渡
    CAT设计动作非常方便，但是一段角色动画中的角色不可能只有一个动作，而是同时有好几段动作，必然就会涉及到多个动作之间的无缝连接问题，下面我们就通过一个例子来分析一下运动过渡。
1、重新启动max，首先单击视图下方的（时间设置）按钮，在弹出的设置面板中将End Time（结束帧）设为500，然后点击，整个动画的长度已被设置为500帧。（见图2.2.11）

图2.2.11
2、在场景中创建一个马的骨骼，（具体方法参见前面的例子）。进入运动面板，关闭Setup（建立）模式。进入CATWindow面板，双击Avilable Presets（有效预设）窗口下的<4Legs>（四足）项，再双击弹出的Horse Walk（慢走）动作。在弹出的CATMotion Option窗口中，点选Load into existing layer（将动作调入到当前层）项，按下按钮，则右侧Current Layer（当前层）列表框中原有的[100%]Layer01动作已经被[100%]Horse Walk项目所替代。此时，拨动时间滑块，场景中马的骨架就走了起来。（见图2.2.12）

图2.2.12
3、在Avilable preset（有效预设）面板里双击Horse Canter（慢跑）动作，在弹出的CATMotion Option窗口中点选Load into new layer（将动作调入到新层）项，按下按钮，则右侧Current Layer（当前层）列表框中原有的[100%]Horse Walk动作下方出现了一个新的[100%]Horse Canter（慢跑）动作。采用同样的方法，将Horse Gallop（飞奔）动作加入到前两个动作的下方。拨动时间滑块，场景中马的骨架已经飞奔起来了。（见图2.2.13）
注意：（1）、Load into new layer是将新的动作加入到原有动作的后面，两者是并列关系，而不是像Load into existing layer那样用新动作来替代原动作。
    （2）、如果把Current Layer（当前层）列表框中每个动作的权重值都设置为100的话，则骨架被赋予的是最下方的一个动作，也就是说下面的动作将覆盖上面的动作。

图2.2.14
4、选择Current Layers（当前层）列表中的Horse Canter（马慢跑），然后用右键点击下面Weight（权重）参数右侧数值输入框旁边的微调旋钮，使此数值归0，使用相同方法处理Horse Gallop（马飞奔）的参数。此时拨动时间滑块，视图中的骨骼在500帧之内又恢复到了慢走的状态。(见图2.2.14)
注意：若某个动作的Weight（权重）参数值为100，则此动作为当前动作；如Weight（权重）参数值为0，则此动作失效。

    图2.2.14
4、选择视图中CAT Parent图标物体，在CATWindow中选择Current Layer（当前层）窗口中的Horse Canter（马慢跑）项。打开动画记录钮，将时间滑块拨到第200帧，并将下面的Weight参数值调节为100，这时在视图下方的时间栏上显示出了两个动画关键帧：一个在第0帧，另一个在第200帧。拨动时间滑块可以看到，从0—200帧马的运动状态是由慢走向慢跑的过渡，到了200帧之后，骨骼完全是慢跑。而我们想实现的效果是：让马在前100帧都是慢走，100-200帧由慢走过渡到慢跑，而200-300帧持续慢跑，300-400是由慢跑到飞奔的动作过渡，400-500帧则一直飞奔。但是，现在的效果是慢走向慢跑的过渡持续了200帧，所以用鼠标右键点击位于第0帧的关键点，在弹出的设置面板中将Time的值由0改为100。这时拨动时间滑块，骨骼从第100帧才开始慢走到慢跑的过渡，而前100帧都是慢走的状态。（见图2.2.15）

图2.2.15
5、再将时间滑块拨到第400帧，选择Current Layer（当前层）窗口中的Horse Canter（马慢跑）项，保持动画记录钮处于打开的状态，将下面的Weight（权重）参数值调节为100，这时在视图下方的时间栏上新增了两个动画关键点，一个在第0帧，另一个在第400帧。还用上面的的方法，将第0帧关键点调节到第300帧，这样就实现了300到400帧骨骼由慢跑到飞奔的过渡。我们现在按下播放按钮，骨骼的运动非常自然、和谐，而且动作过渡也没有跳帧，完全达到了无缝连接的目的。(见图2.2.16)

图2.2.16

CAT终结篇——笨拙的鸭子
    骨骼的建立和动作调节的技巧掌握之后，我们来看两个综合应用实例：
    一个是如何让CAT与max中强大的reactor 2完美结合,并与新增的高级脚本工具rctRagdollScript.ms(布娃娃)系统的联合使用，在最后还会涉及到CAT中最强大的Layer层动画。
    还有一个实例就是让一只鸭子动起来，在这个范例中涉及到了CAT中最有挑战性和难度的蒙皮过程。本例中使用的是BonesPro插件提供的蒙皮工具，目的就是让大家知道：虽然很多人都说Character Studio的Physique和max自带Skin是内置的蒙皮工具，两者在调节两足动物腋下和大腿内侧的封套时经常出现问题，但BonesPro插件的蒙皮效果比前两者增强了许多，因为它几乎不需要调节封套就可以达到非常不错的效果。但是，BonesPro也有自身的缺陷：它不能与max自带的Morpher变形工具联合使用。所以，大家只要掌握了蒙皮的原理，哪个工具都是一样的，关键是看你对哪个工具掌握得比较娴熟罢了。
CAT蒙皮应用实例：
（1）、首先重新启动max，打开配套光盘提供的“chap2.3.max”文件，里面有一只用max的Editable Poly多边形制作的鸭子模型。首先，将鸭子模型的身体各部分用Polygon中提供的Attach List命令结合成一体。在弹出的材质结合选项对话框中，默认选择第一项，即各部分模型在结合后继承原有的材质。（见图2.3.1）

图2.3.1
（2）、将场景中已经合并完成后的鸭子模型冻结掉，模型的颜色变成了灰黑色，这样做有利于在蒙皮之前调节骨骼与模型对位时不会误选到模型。等到蒙皮时，再将模型解冻，把摄影机视图切换为透视图，这样在进行骨骼对位的时候，能让视图调节起来更加方便，而且也便于对各个部位的细致观察。（见图2.3.2）

图2.3.2
3、冻结后发现视图中的鸭子模型颜色太浅，与背景几乎颜色相同了，很难进行定位。执行Customize（自定义）/Customize User Interface（自定义用户界面），在弹出的面板中按下顶部的Color子卷展栏项目，然后在Elements（元素）项目的下拉菜单中选择Geometry（几何体），并在下方的列表中点击Freeze（冻结）项目。按下右侧Color项后面的颜色按钮，在弹出的Color Selector（颜色选择器）中的RGB三个颜色输入框中都输入50，这样就可以使被冻结的物体显示颜色变深，以利于后面的编辑工作。（见图2.3.3）
注意：（1）、几乎所有项目的预设颜色都可以在这里修改，如果改后满意可以按下面板最底部的按钮，将修改颜色后的max UI界面永久保留。

图2.3.3
4、进入创建命令面板，点击CATParent按钮，在下方的CATRig Presets骨骼预设栏中选择Duck项，在顶视图中心位置拖拽鼠标创建一个鸭子骨骼，尺寸大约为1.22左右。（见图2.3.4）

图2.3.4
5、观察模型，由于鸭子的翅膀已经和身体成了一个整体，况且本例中只是让鸭子在地面上行走，因此可以将两侧的翅膀骨骼删除。按下工具行中的按钮，在弹出的选择物体面板中，将前缀为DuckRArm和DuckLArm的所有物体选择，按下键盘上的Delete键将其删除。（见图2.3.5）
注意：骨架的任何部件都可以被删除. 删除的时候子部件也会被删除。具体设置如下：
a:要删除整个骨架有两种方法：其一是删除 CATParent图标；其二是删除骨盆（根物体）。
b:要删除手臂：选择手臂任何部分进行删除。
c:要删除上身：选择脊骨进行删除。
d:要删除指头：选择指头的任意部分进行删除。

图2.3.5
6、任意选择脖子部位的一根骨骼，在修改面板中将其下的Num links(段数)设为3，任意选择一根脊椎，修改其下的Num links(段数)设为4。（如图2.3.6）
注意：（1）、Spine脊骨一般与Hubs连接部相连，而且两个末端都有连接部，充当脊骨和脖子的功能，一条脊骨可以有2 到 60 脊骨节，脊骨的Z轴是其长度的方向。
    （2）、动画时脊骨的形变不能直接编辑，而是由 Transformations of the adjoining hurbs（相邻的连接部之间的形变图表）决定；Spine Rotation Weight（脊骨旋转权重图表）则用于调整旋转形变在脊骨上的比例分配。

图2.3.6
7、选中鸭子两只脚的左右两侧脚趾，将其删除，因为鸭子的脚趾之间有蹼连接，所以脚的运动用一根脚趾就可以模拟，但是必须将这根脚趾的尺寸放缩成真正脚掌的大小，以便于后期进行蒙皮操作。（如图2.3.7）

图2.3.7
8、选择场景中的CATParent图标，用移动工具将其移动到模型的脚掌位置，使脚掌的骨骼和模型大致对位。选择一侧最上方的腿骨，在修改面板中勾选SymLimb Setup项目下的空白处，按下其右侧的空白按钮，并在视图中点选另一侧最上方的腿骨。将场景中被选择的腿骨尺寸设置为Length=10、Ｗidth=5、Depth=5，观察另一侧的骨骼尺寸也同时发生了变化。（如图2.3.8）
注意：在对位前最好先选择CAT图标，然后将时间栏下方的三个轴向的坐标值全部归0，这样会使后续步骤中设置动作时出错的几率减小到最低。

图2.3.8
9、将下面两根骨骼的尺寸由上到下依次修改为Length=10、Ｗidth=5、Depth=5和Length=5、Ｗidth=5、Depth=5。选中骨骼后面的连接部Duck Pelvis，将其向下移动，并修改它的尺寸为Length=30、Ｗidth=24、Depth=40，使其大致包住模型后面的部分。（如图2.3.9）

图2.3.9
10、选择任意一根脊椎，确认分段数为4，将其尺寸设置为Length=85、Size=45，然后用移动和旋转工具将最后一根脊椎放置到合适的位置，最后依次用相同的方法将其它三根脊椎调节到如图所示。（如图2.3.10）

图2.3.10

11、选择腿部最上方的骨骼，用移动工具将它与模型的腿部对位，同时要配合Platform骨骼进行定位，在调节的时候要照顾左视图和前视图中骨骼的位置，结果如图所示。再选择任意一节脚趾骨骼，调节控制面板中的参数为Ｗidth=30、Depth=3.8、Length=10，接着用旋转工具将脚趾的前两节骨骼进行位置的调节，调整后的效果如图。（见图2.3.11）
注意：调整骨骼与身体模型对位的过程要有极大的耐心，因为在这个过程中多花费一些时间，争取达到比较好的效果，就可以在蒙皮的时候省去许多不必要的麻烦，尤其是在调节封套的时候。大多数人在对位的过程中显得非常匆忙，又缺乏足够的细心，致使在蒙皮后调节封套的过程中就必须花费数倍的时间，效果还不好，这样真是得不偿失！

图2.3.11
12、对身体后面的重心物体进行一些参数和位置的调节：Length=40、Ｗidth=40、Depth=40、 Povit Pos Y=0.65, Povit Pos Z=0.93。（见图2.3.12）

图2.3.12
13、选中骨骼的任意一节脖子，在右侧面板中设置参数如下：Length=60，Size=30。用旋转和移动工具将三节脖子骨骼的位置进行调整。（见图2.3.13）

图2.3.13
14、选择鸭子的头部骨骼进行参数和位置的调节：Length=30、Ｗidth=30、Depth=50和Povit Pos Y=-0.14, Povit Pos Z=-0.16。（见图2.3.14）

图2.3.14

15、最后，再选中脚掌的任意一根骨骼，对其参数进行修改，Length=10.5、Ｗidth=38、Depth=4.5，这样是为了蒙皮的时候尽量降低脚掌出现问题的几率。骨骼的设置就进行到这里，我们之所以要在骨骼的调整上花费很多工夫，就是为了减少蒙皮时出现错误的可能。现在用右键点击任意一个物体，在弹出的设置菜单中选择Unfreeze All，将鸭子模型解冻，开始进行蒙皮工作。（见图2.3.15）

图2.3.15
16、选择鸭子模型，加入一个Bones Pro3蒙皮修改器，在其面板上点击按钮，在弹出的对话框中选择所有骨骼，最后点击OK按钮，这样就将CAT的所有骨骼都加入到了Bones Pro3修改器中。（见图2.3.15）

图2.3.16

17、进入Bones Pro3修改器的Bones（骨骼）子级别，勾选修改面板中的Visualize（显示权重）项目，则各视图中鸭子模型以蓝绿颜色过渡填充显示，点击模型的任意一根骨骼，它的影响范围就会显示在视图中。其中绿色表示作用区域，蓝色表示此骨骼涉及不到的区域，而蓝绿交叉的部分是影响的衰减部分。（见图2.3.17）

图2.3.17
18、如果发现有哪根骨骼的影响范围有问题，可以进入BonesPro3修改器的Vertex（顶点）子级别，对有问题的顶点可以用面板下方的（设置权重）按钮和（设置区域）按钮对被选择顶点的权重和影响区域进行细致地调节。由于骨骼创建的时候对位比较准确，所以蒙皮效果非常好，没有什么值得修改的。（见图2.3.18）

图2.3.18
19、让鸭子骨骼沿一条封闭的圆形路径运动，方法和前面提高篇中的骨骼在崎岖表面运动的实例一样，注意要将整个动画长度调节为400帧。选择虚拟体，在视图下方的时间栏中将第100帧的关键点移动到第400帧，这样鸭子走完整个圈需要400帧，比原来的速度慢了。然后在CATWindow面板中将Max Stride Length（最大步幅长度）减小为100，这样的时间和步幅大小才符合鸭子的行走行为。最后预览一下效果，假如对效果满意的话，就进行打光、材质等后期设置，最终渲染为成品文件。（见图2.3.19）

图2.3.19

CAT & reactor结合应用实例：
    众所周知，max的reactor动力学引擎是非常强大的。在max 6中reactor已经成功升级到2.0版，增加了许多实用的功能，其中包括著名的Ragdoll（布娃娃）系统。它可以使Character Studio（以下简称CS）中的Bip骨骼参与到reactor动力学系统中，模拟效果非常好。但是有一个问题，就是不管哪个版本的CAT，只要能安装到max 6中的，使用布娃娃系统时，都不会自动创建出整套的关节体系，不得不说这是一个非常大的遗憾。但是我经过测试发现：使用默认的CAT骨骼不能连接布娃娃系统是由于CAT的骨骼与CS中的Bip骨骼在命名方式上存在着差异，而CS与max是一家的，那么如果将CAT的骨骼按照CS的骨骼命名方式修改一下，能不能与布娃娃系统联合起来呢？下面我们就来看一下。
（1）、启动max 6，在前视图中通过拖拽来创建一个CAT的BaseHuman预设骨架，然后在它的一侧再创建一个CS的Biped骨架，两者并排放置，这样有利于对比它们对应的骨骼名称。（见图2.4.1）

图2.4.1
（2）、观察CS的Biped骨骼里四根脊椎骨的命名规则，可以发现最下面的一根名为Bip01 Spine，向上依次为Bip01 Spine1、Bip01 Spine2、Bip01 Spine3。所以，此时应该把CAT的四根脊椎骨从下到上由默认的BaseHumanSpine01、BaseHumanSpine02、BaseHumanSpine03、BaseHumanSpine04修改为BaseHuman Spine、BaseHuman Spine1、BaseHuman Spine2、BaseHuman Spine3，这里大家需要注意的就是数字的顺序和单词中间的空格。（见图2.4.2）
注意：修改名称的工作就在创建面板中进行，而不要进入修改面板，因为名称修改完成的骨骼如果进入修改面板的话，所有的改名工作会全部失效，骨骼的名称又回到了原始状态，尤其是在对上肢和下肢修改的时候，更要避免发生上面所说的情况。

图2.4.2
（3）、参考CS的Biped骨骼脖子和头部的命名规则，将CAT的两根脖子骨骼和头部骨骼从下到上依次由默认的BaseHumanNeck01、BaseHumanNeck02、BaseHumanHead修改为BaseHuman Neck、BaseHuman Neck01、BaseHuman Head，这里大家还是需要注意数字的顺序和单词中间的空格。（见图2.4.3）

图2.4.3
（4）、参考CS的Biped锁骨、上臂骨、前臂骨和手部骨骼的命名规则，将CAT的身体右侧对应部位的骨骼依次由默认的名称修改为BaseHuman R Clavicle（右锁骨）、BaseHuman R UpperArm（右上臂）、BaseHuman R Forearm（右前臂）和BaseHuman R Hand（右手），也要注意骨骼的名称和单词中间的空格。将身体左侧对应部位的骨骼也像上面那样进行修改，唯一不同的就是每个项目中间的大写“R”都改为大写“L”，表示身体左面。（见图2.4.4）

图2.4.4
（5）、参考CS的Biped重心、大腿骨、小腿骨和脚部的命名规则，将CAT的身体右侧对应部位的骨骼依次由默认的名称修改为BaseHuman Pelvis（重心）、BaseHuman R Thigh（右大腿骨）、BaseHuman R Calf（右小腿骨）、BaseHuman R Foot（右前臂）和BaseHuman R Foot（右脚），还是需要注意骨骼的名称和单词中间的空格。将身体左侧对应部位的骨骼也进行上面那样的修改，不同的就是把每个项目中间的大写“R”都改为大写“L”，表示身体左面。（见图2.4.5）

图2.4.5
（6）、所有的骨骼名称修改已经完成了，现在的任务就是将Ragdoll（布娃娃）系统作用于骨骼上，使全身整套的关节全部到位。将没用的Biped骨骼框选并全部删除，然后选中CAT骨骼下方的图标物体，进入（工具）面板。按下（脚本语言）按钮，再点击（运行脚本语言）按钮，在弹出的选择编辑文件对话框中选择rctRagdollScript.ms（布娃娃）脚本，按下按钮运行此脚本语言。（见图2.4.6）

图2.4.6
（7）、这时弹出一个Ragdoll浮动面板，在Constrain Humanoid（包裹人体）卷展栏的列表中，有一个Base Human项目，用鼠标点选后，将下方的Vertebra（脊椎骨）数值调整为4，因为场景中的CAT骨骼有4节脊椎骨。最后按下按钮，稍微等待一小段时间之后，场景中的人物骨骼已经与Ragdoll进行了结合。此时，骨骼所有的关节处都被赋予了Constrint（约束），而且这些约束是完全符合真实情况下骨骼连接处的关节活动角度的，最后将位于最上方脊椎骨处的胸骨隐藏。（见图2.4.7）

图2.4.7
（8）、选择CAT图标物体，进入运动面板，点击按钮退出Setup模式，场景中的人物开始走路了。再按下按钮，在弹出的CAT Window面板中间的Avalable Presets列表中双击<2 Legs>（双腿）项目，进入两足动物的动作预设详细项目列表。（见图2.4.8）

图2.4.8
（9）、在两足动物的列表中双击选择Human Run项目，在弹出的CAT Motion Options对话框中选择Load into项目，意思是将这个动作代替默认层中的走路动作。按下按钮，此时场景中的人物已经跑起来了，关闭CAT Window面板。（见图2.4.9）

图2.4.9
（10）、在运动面板中按下按钮创建一个绝对层，此时在层列表窗口中出现了一个名为100% new layer的绝对层，在列表下方的Name栏中输入“reactor”作为这个层的新名称，列表中的层名称也发生了变化。将Globle Weight（全局强度）设置为0，此时按下播放按钮，则场景中的人物依然保持奔跑的动作，而没有受到新建层的影响，因为新建层的权重值为0。（见图2.4.10）
注意：在CAT中新建立的层如果权重值是100%，就会覆盖已存在层的动作；如果将权重设置为0，则人物表现出位于它上面的一层中所设置的动作。

图2.4.10
（11）、打开自动记录关键帧按钮，将时间滑块拨动到第30帧，设置Globle Weight的值为100，然后将第0帧处自动产生的关键帧移动到第25帧的位置。这样，人物就在前25帧一直在跑，而25到30帧慢慢过渡到reactor这一层的动作，之后一直都表现出reactor层的动作。至此，CAT的设置就完成了，以下就需要将CAT与reactor进行联合。（见图2.4.11）

图2.4.11
（12）、将场景中除了骨架和刚体图标以外所有的物体都隐藏，然后创建一个球体，设置半径为10，Segments分段数为12，这样进行动力学运算速度比较块。用移动工具将其放置在人物胸部正前方、距离身体远一些的位置。打开自动记录关键帧按钮，将时间滑块拨到第30帧，移动球体到人物的身前，切记要与身体保持一小段距离。如果太近的话，动力学计算容易出现错误。将自动产生的位于第0帧的关键帧移动到第24帧的位置，图中球体后面的红线就是它的运动轨迹，拨动时间滑块可以看到，球体在0-24帧静止，24-30帧快速飞向人体，30帧以后球体与人体进行碰撞的运动状态就留给reactor自己计算吧。（见图2.4.12）

图2.4.12
（13）、点选场景中的球体，执行reactor>Open Property Editor（打开属性编辑器）命令。在弹出的设置面板中，设置Mass =100、Friction（摩擦力）=0.3、Elasticity（弹力）=0.3，关闭该面板。然后，框选场景中所有的骨骼，再按下视图左侧reactor工具栏中的按钮，也可以弹出动力学属性设置面板，设置Mass =50、Friction（摩擦力）=0.3、Elasticity（弹力）=0.3，实际上只用这一步就为所有的骨骼都设置了相同的动力学属性。（见图2.4.13）

图2.4.13
（14）、点击位于视图底部的按钮，将整段动画设置为150帧。进入工具面板，按下按钮，在Preview & Animation卷展栏中设置Start Frame=29，End Frame=150，这样就设置好了reactor动力学的计算范围也是150帧，与整段动画的长度相吻合。接下来，在World卷展栏中设置Z轴的值为-550，这样就增加了重力的大小。设置1m=100,Col Tolerence（容差）=1，可以改变reactor动力学内部的计算容差。（见图2.4.14）

图2.4.14
（15）、按下左侧reactor工具栏中的按钮，在弹出的预览窗口中观察当前设置下的动力学效果是否满意。如果有问题的话，退出预览窗口再进行相应参数的调整，直到满意为止。最后，按下按钮将关键帧信息输出到max当中，可以看到关键帧栏中出现了密密麻麻的点。拨动时间滑块，就能看到球体和人物骨架之间发生了真实的碰撞。（见图2.4.15）

图2.4.15

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cookse

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2012-05-25

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