3D 动画中的绑定是什么？
绑定（Rigging）是为 3D 模型赋予控制结构——通常是骨骼——以便其可以摆姿和制作动画的过程。蒙皮（Skinning）随后将网格与这些骨骼绑定，通过每个顶点的权重来决定每根骨骼对表面各部分的移动强度，从而使肩膀转动时手臂是弯曲而不是撕裂。
简短回答
绑定（rig）包含三个部分：按层级排列的骨骼，将网格绑定到这些骨骼的蒙皮权重，以及使姿势摆放更实用的控制器——通常是反向动力学（IK）。任何需要弯曲的物体，如角色、生物和电缆，都需要绑定；刚性物体可以通过简单的变换进行动画。自动绑定器（Auto-riggers）会自动适配骨骼并解决权重，从 T 姿势进行时最为可靠。
骨骼与关节
骨骼是关节连接的骨骼层级结构。每根骨骼都是一个变换，可以带动其子级，因此旋转上臂会带动前臂和手。层级结构的顶部——对于角色来说通常是臀部——是根骨骼，移动它会带动所有其他部分。
骨骼本身不会渲染。它是一个具有位置和方向的「把手」，其作用是告诉网格如何移动。骨骼放置在身体弯曲的部位，将关节放置在正确的位置——肘部在肘关节，膝盖在膝关节——决定了变形效果的自然程度。
蒙皮与权重
蒙皮将网格绑定到骨骼。每个顶点都会获得影响它的每根骨骼的权重，这些权重通常总和为一：前臂上的顶点可能完全跟随前臂骨骼，而肘部的一个顶点则在上臂和下臂之间分配权重，以使关节平滑弯曲。实时引擎通常允许每个顶点最多有四根骨骼的影响。
大多数不良变形都源于糟糕的权重：例如肘部塌陷、肩膀挤压、帽子从头部飘离。标准方法——线性混合蒙皮（linear blend skinning）——在关节扭曲时也会损失体积，产生「糖果包装纸效应」，这就是为什么绑定会添加扭曲骨骼或使用双四元数蒙皮（dual-quaternion skinning）。权重可以通过绘制、Blender 的骨骼热图（bone heat）或 Maya 的测地线体素绑定（geodesic voxel binding）等自动方法，或两者的结合来设置。
FK 与 IK
使用正向运动学（FK），您通过从根部向外依次旋转每根骨骼来摆姿：先是肩膀，然后是肘部，再是手腕。它能产生自然的弧线和完全的控制，通常用于制作摆动的手臂和飘动的尾巴的动画。
使用逆向运动学（IK），您放置链条的末端——例如手或脚——然后解算器会计算出其上方骨骼的旋转。IK 的作用是在臀部移动时保持固定脚部在地面上。极点目标（pole target）设置肘部或膝盖的指向。绑定通常会为动画师提供 FK 和 IK 两种控制，并允许他们在两者之间混合。
自动绑定与 T 姿
自动绑定器无需手动放置即可将骨骼适配到角色并解算蒙皮权重。大多数自动绑定器都要求角色处于 T 姿——手臂向两侧伸直，双腿略微分开——因为这样可以使解剖结构可测量：手臂沿一个轴线排列，肢体与身体分离，肘部和膝盖不会隐藏在弯曲处。有些工具也接受 A 姿，即手臂向下倾斜。
Mixamo 使这种方式变得普及：上传一个人形角色，标记几个点，然后就能得到一个绑定好的角色。自动绑定最适用于肢体清晰分离的人形角色，而处于特定姿势、手持道具或穿着长外套的角色通常需要手动修正关节或权重。
重定向
重定向（Retargeting）是将动画从一个骨骼转移到另一个骨骼——例如，将动作捕捉的行走动画应用到你的角色上，或者将一个角色的动画片段应用到另一个具有不同比例或骨骼名称的角色上。重定向器会根据骨骼的角色（这是左前臂，这是脊椎）来映射骨骼，并根据新的长度调整动作，使脚仍然能触及地面。
Mixos Studio 中的绑定（Rigging）
Studio 动画部分的绑定（Rigging）面板涵盖了整个流程。从 T 姿势自动绑定（Auto-rig）会测量角色——从网格读取关节高度、臂展、肩宽、裆部、脚踝和腿部间距——然后适配一个 21 关节的人形骨骼并解决权重，所有这些都在你自己的机器上运行，无需上传任何内容。如果网格无法识别为 T 姿势人物，则会被拒绝，而不是进行糟糕的绑定。对于其他情况，有可供手动放置的人形、四足动物和链条模板，以便在绑定前使用。
将网格绑定到骨骼（Bind mesh to skeleton）会通过角色的体积解决权重，因此身体、盔甲和头发作为一个组绑定在一起时会一起移动。添加控制绑定（Add control rig）会在双臂和双腿上添加 IK，并提供头部注视功能，而烘焙 IK（Bake IK）则将已解决的姿势写回关键帧。动作库（Motion library）可以在你提交之前，在你的角色上预览来自 CMU 数据库的 2,500 多个动作捕捉片段；添加后会写入普通关键帧，你可以重新调整时间。以 GLB 或 FBX 格式导入的已绑定角色会保留其骨骼作为普通的、可设置关键帧的骨骼。
常见问题
绑定和蒙皮有什么区别？
绑定（Rigging）是构建控制结构——骨骼及其姿态控制器的过程。蒙皮（Skinning）是将网格与骨骼绑定，并赋予每个顶点权重。蒙皮是绑定过程中的一个步骤，而糟糕的权重是导致绑定变形不良最常见的原因。
为什么角色绑定时需要采用 T 姿？
T 姿将肢体与身体分离，并使手臂沿一个轴线对齐，这样自动绑定器就能测量出肩膀、肘部、手腕和膝盖的位置。弯曲或摆姿的手臂会隐藏关节，导致骨骼错位。
FK 和 IK 有什么区别？
正向运动学（FK）通过从根部向外旋转每个骨骼来摆姿。逆向运动学（IK）允许您放置链条的末端——例如手或脚——然后解算其上方的骨骼。FK 适合摆动、弧形运动；IK 适合固定脚部和需要触及目标的手部。
制作动画需要绑定模型吗？
只有当模型需要弯曲时才需要。刚性物体——汽车、门、相机——通过关键帧变换来制作动画。角色、生物、软管以及任何会变形的物体都需要绑定。
我可以免费在线绑定角色吗？
是的。Mixos Studio 可以在浏览器标签页中免费自动绑定 T 姿人形角色，无需上传角色，然后允许您添加 IK 控制并应用动作捕捉片段作为可编辑的关键帧。
导入一个 T 姿角色，自动绑定，并尝试几个动作捕捉片段，满意后再保留。