IK ソルバ

IK ソルバは、IK ハンドルの背後にある数学的アルゴリズムです。IK ハンドルによって制御されるジョイントチェーンに属するすべてのジョイントの回転を計算します。ジョイントチェーンに対する IK ハンドルの作用は、IK ハンドルが使用する IK ソルバの種類によって異なります。デフォルトで、Maya は起動時に次の IK ソルバをロードします。

デフォルトソルバに加えて、以下のソルバを作成できます。

ジョイント数が 2 ～ 4 個のジョイントチェーンのポーズを設定し、アニメートするには、シングルチェーンまたは回転プレーン IK を使用します。長いジョイントチェーンのポーズを設定し、アニメートする場合は、スプライン IK を使用します。ゲームに使用する単純な 3 ジョイント IK チェーンのポーズを設定し、アニメートする場合は、2 ボーン IK を使用します。

デフォルトでは、作成したすべての IK ハンドルは、同じタイプの IK ソルバを使用するとともに、同じ IK ソルバノードを共有します。たとえば、シングルチェーン IK を使用するすべての IK ハンドルも、同じ ikSCsolver ノードにコネクトします。したがって、共有 IK ソルバノードのアトリビュートを編集すると、ノードにコネクトするすべての IK ハンドルがその影響を受けます。他の IK ハンドルに影響を及ぼさずに、特定の IK ハンドル用の IK ソルバだけを微調整する場合は、createNode MEL コマンドを使用して、IK ハンドル用の追加 IK ソルバを作成することができます。

IK ソルバの計算

IK ハンドルを移動する場合、ソルバは適切な計算を行って、それに応じて IK チェーン内の全ジョイントを移動し、回転させます。ソルバは、最初に IK ハンドルの位置（移動 X、Y、Z の各アトリビュート）と方向（回転 X、Y、Z の各アトリビュート）を参照します。次に、ソルバは、エンドエフェクタの位置を可能な限り IK ハンドルの位置と方向の近くに移動する方法を計算します。そのために、ソルバはどのように IK ハンドルのジョイントチェーン内にあるジョイントを回転するのが最適かを計算します。最後に、ソルバは、エンドエフェクタが IK ハンドルの位置と方向に到達するように、ジョイントチェーン内の全ジョイントを回転させます。

シングルチェーンソルバ

シングルチェーン IK ハンドルは、シングルチェーンソルバを使用して、IK チェーン内の全ジョイントの回転を計算します。また、ジョイントチェーンの全体の方向は、直接シングルチェーンソルバによって計算されます。

シングルチェーン IK ハンドルと回転プレーン IK ハンドルの違い

シングルチェーン IK ハンドルと回転プレーン IK ハンドルの違いは、シングルチェーン IK ハンドルのエンドエフェクタが IK ハンドルの位置と方向に到達しようとするのに対して、回転プレーン IK ハンドルのエンドエフェクタは IK ハンドルの位置のみに到達しようとすることです。回転プレーン IK ハンドルのエンドエフェクタは、IK ハンドルの位置のみに到達しようとするため、その結果生じるジョイントの回転を容易に予想することができます。回転プレーン IK ハンドルの場合、ジョイントチェーン全体の方向はツイストディスク マニピュレータによって制御されます。詳細については、ツイストディスクおよび回転プレーンソルバを参照してください。

注:ジョイントチェーンにフリッピングの問題がある場合は、シングルチェーンソルバの代わりに、回転プレーンソルバを使用します。回転プレーンソルバは、シングルチェーンソルバで発生することがある IK チェーンのフリッピングを制御するために、極ベクトルとともに導入されました。

シングルチェーン IK ハンドルのコンポーネント

詳細については、一般的な IK ハンドルのコンポーネントを参照してください。

回転プレーンソルバ

回転プレーン IK ハンドルは、回転プレーンソルバを使用して、IK チェーン内の全ジョイントの回転を計算しますが、ジョイントチェーンの全体の方向は計算しません。代わりに、IK 回転プレーンハンドルは、IK ソルバによって計算された方向を使用せずに、極ベクトルとツイストディスクを使用してジョイントチェーン全体の方向を直接制御します。シングルチェーンソルバと回転プレーンソルバの違いはこの点です。詳細については、シングルチェーン IK ハンドルと回転プレーン IK ハンドルの違いを参照してください。

回転プレーンは、同じプレーンで静止させたいジョイントチェーン（腕や脚など）のポーズ設定に適しています。たとえば、回転プレーン IK ハンドルが駆動する腕の肩、肘、手首の関節は、肘が回転する同じプレーン内にとどまります。プレーン自体は、極ベクトルによって肩の関節で回転します。詳細については、極ベクトルとツイストディスクを参照してください。

回転プレーン IK ハンドルのコンポーネント

ツイストディスク: ツイストディスクは、ジョイントチェーンをツイストまたは回転するために使用するマニピュレータです。ツイストディスクは、IK チェーンの終了ジョイントにあります。

極ベクトルの移動によって、IK チェーンが間違った方向を示したままになる場合があります。極ベクトルの移動後、フリップしないようにするために、ツイストディスクを使用して、プレーンの方向を変更することができます。ツイストディスクのイメージを表示する場合は、回転プレーンソルバを参照してください。
ジョイントチェーンプレーン: ジョイントチェーンの全ジョイントを含み、軸を使用してポーズを設定するプレーンがジョイントプレーンです。ジョイントチェーンプレーンは、ハンドルベクトルの回りで回転します。極ベクトルを操作する場合は、ハンドルベクトルの回りでジョイントチェーンプレーンを回転させます。ジョイントチェーンプレーンのイメージを表示する場合は、回転プレーンソルバを参照してください。
リファレンスプレーン: ジョイントチェーンプレーンを使用してジョイントチェーンの回転とツイストを行う場合は、ツイストの度合いを測定できるように、プレーンを別の特定なプレーンを基準にして回転させる必要があります。ジョイントチェーンプレーンを回転するときの相対的な基準となるプレーンをリファレンスプレーンと呼びます。リファレンスプレーンのイメージを表示する場合は、回転プレーンソルバを参照してください。
極ベクトル: 極ベクトルは、IK チェーンの方向を変更することができるマニピュレータです。また、極ベクトルを使用して、フリッピングを制御することができます。

極ベクトルを移動するとリファレンスプレーンの方向が変更されるので、極ベクトルを移動してジョイントチェーンの方向を直接変更することもできます。ツイストディスクを操作するだけで、ジョイントチェーンの方向を変更することができます。これは、ジョイントチェーンの方向の度合い、— またはツイスト — が、リファレンスプレーンとジョイントチェーンプレーンの方位差として定義されているからです。極ベクトルのイメージを表示する場合は、回転プレーンソルバを参照してください。

警告:IK ハンドルの配置時に、ハンドルベクトルと極ベクトルが交差するか、全く正反対の方向を示すと、ジョイントチェーンが突然逆転することがあります。ハンドルベクトルと交差しないように、または反対方向を向かないように極ベクトルを移動すると、この逆転を防止することができます。

回転ディスク

回転ディスクは、ツイストディスクによって IK チェーンが回転した度合いを示すインディケータです。回転ディスクは、IK チェーンの開始ジョイントにあります。回転ディスクのイメージを表示する場合は、回転プレーンソルバを参照してください。

リファレンスプレーンインディケータ: リファレンスプレーンインディケータは、極ベクトルの移動を反映して移動する回転ディスク上に緑色のドットとして表示されます。
ツイストインディケータ: ツイストインディケータは、回転ディスク上のリファレンスプレーンインディケータとジョイントチェーンプレーンインディケータ間に緑色の円弧として表されます。ツイストインディケータは、ジョイントチェーンの方向をリファレンスプレーンを基準にした相対位置で表示します。
ジョイントチェーンプレーンインディケータ: ジョイントチェーンプレーンインディケータは、ジョイントチェーンプレーンの方向をリファレンスプレーンに対する相対位置で表示します。ジョイントチェーンプレーンインディケータは、回転ディスク上に表示されます。

スプライン IK ソルバ

スプライン IK ハンドルでは、NURBS カーブを使用して、ジョイントチェーンのポーズを設定することができます。カーブを操作すると、ハンドルのスプライン IK ソルバは、それに応じてチェーン内のジョイントを回転させます。スプライン IK を使用して、尾、触手、蛇のような長い、しなやかなジョイントチェーンのポースを設定し、アニメートすることができます。

スプライン IK ハンドルの操作に関するヒントも参照してください。

スプライン IK ハンドルのコンポーネント

ツイストディスク: 詳細については、ツイストディスクを参照してください。
ロールディスク: ロールディスクは、スプライン IK ジョイントチェーン全体をローリングまたは回転するために使用するマニピュレータです。ロールディスクは、常にスプライン IK ハンドルの開始ジョイントにあります。ロールディスクは、回転ディスクと極ベクトルに似ています。詳細については、一般的な IK ハンドルのコンポーネントを参照してください。

高度なスプライン IK コントロール

高度なツイストコントロール（Advanced Twist Controls）アトリビュートを使用して、チェーン内のジョイントのローカル回転を、固定ワールド空間のベクトルにコンストレインすることができます。このベクトルは、スプライン IK の NURBS カーブの方向です。たとえば、高度なツイストコントロール（Advanced Twist Controls）を使用して、蛇のキャラクタ、二足歩行のキャラクタの脊椎、またはコイルのスプリングの動きを安定させることができます。また、チェーンに沿ったツイストを微調整して、ツイストアトリビュートによって、ジョイントにさらにツイストを追加することができます。

追加ツイストを適用する前に、ジョイントのアップ軸を固定ワールド軸にアラインすることにより、以前よりも容易に予想でき、また安定した結果を得ることができます。

詳細については、高度なスプライン IK ツイスト制御を使用すると高度なツイストコントロール（Advanced Twist Control）アトリビュートを参照してください。

注:高度なツイストコントロール（Advanced Twist Control）アトリビュートは、IK ハンドルが ikSplineSolver を使用する場合にのみ適用されます。

スプライン IK を持つ IK ハンドルでは、NURBS カーブを使用して、ジョイントチェーンのポーズを設定することができます。スプライン IK カーブを操作して、ターゲット IK チェーン内の全ジョイントを移動し、回転させます。スプライン NURBS カーブを簡単に操作する方法は、各カーブの CV に対してクラスタデフォーマを作成することです。詳細については、『NURBS モデリング』マニュアルの「カーブの編集 > 選択範囲 > クラスタカーブ（Edit Curves > Selection > Cluster Curve）」を参照してください。

スプライン IK ハンドルは、尾、触手、首、脊椎、および類似のオブジェクトの長いジョイントチェーンをポーズ設定し、アニメートするのに適しています。

開始ジョイントのフリッピング

スプライン IK ジョイントチェーンの開始ジョイントは、スプライン IK カーブやその CV を移動または回転したとき、またはカーブに沿ってジョイントチェーンをスライドさせたときに、逆転（フリッピング）する場合があります。フリッピングは、スプライン IK ソルバによる計算の正常な結果です。

ジョイントのフリッピングは、ジョイントの方向を回転値 0 から 90 度以上回転させたときに発生します。ジョイントの回転値が 0 となるのは、ジョイントの回転 X（Rotate X）、回転 Y（Rotate Y）、回転 Z（Rotate Z）値が（親ジョイントの回転値を基準にして）ゼロになるような位置です。フリッピングは、ジョイントがほぼ 180 度回転したときに最も顕著になります。

開始ジョイントをほぼ静止位置に配置してから個々のジョイントを移動すると、開始ジョイントが逆転（フリッピング）することを防止できます。詳細については、スプライン IK チェーンでのフリッピングを防止するを参照してください。

たとえば、モーションパスに沿ってヘビを動かすときなどカーブに沿ってジョイントチェーンをアニメートするときにも、不要なフリッピングが発生する可能性があります。

ジョイントを適切に配置してもフリッピングが発生する場合は、開始ジョイントを別のジョイントまたはトランスフォームノードの子ジョイントにしてください。詳細については、ルート軸の自動作成（Auto Create Root Axis）とカーブの自動ペアレント化（Auto Parent Curve）を参照してください。

2 ボーンソルバ

2 ボーン IK ソルバは、回転プレーン IK ソルバのサブセットです。したがって、2 ボーンソルバを持つ IK ハンドルは、回転プレーン IK ハンドルと同じ方法でジョイントチェーンの回転を解決します。詳細については、回転プレーンソルバと回転プレーン IK ハンドルのコンポーネントを参照してください。

2 ボーン IK ハンドルは、2 つのボーンと 3 つのジョイントからなる短いジョイントチェーンのポーズを設定し、アニメートするためのツールです。2 ボーン IK ハンドルを持つ長いジョイントチェーンのポーズを設定し、アニメートしようとする場合、2 ボーンソルバは開始ジョイントと最後から 2 番目のジョイントの回転だけを解決し、ジョイントチェーン内の他の全チェーンを無視します。

2 ボーンソルバは、同じプレーンで静止させたいジョイントチェーン（腕や脚など）のポーズ設定に適しています。たとえば、回転プレーン IK ハンドルが駆動する腕の肩、肘、手首の関節は、肘が回転する同じプレーン内にとどまります。プレーン自体は、極ベクトルによって肩の関節で回転します。詳細については、極ベクトルを参照してください。

2 ボーンソルバは、Maya で最速の IK ソルバです。このため、2 ボーン IK ハンドルはゲーム開発環境でキャラクタを作成するのに適しています。Maya には 2 ボーン IK ソルバのプラグインソースコードが含まれているので、ゲーム開発者は、この機能の正確な動作をゲームエンジン内で再現したり、コードを修正して開発者自身のカスタム IK ソルバを作成することができます。

IK 2 ボーンソルバプラグインのソースコード

2 ボーン IK ソルバのソースコードは、devkit の ik2Bsolver ディレクトリにあります。このソースコードは、ユーザが独自の IK ソルバプラグインを作成するときの適切なサンプルになります。また、主要なアルゴリズムを抽出して利用すると、ゲームエンジン内で 2 ボーン IK ソルバの動作を正確に再現することができます。詳細については、ik2Bsolver ディレクトリ内の README ファイルを参照してください。

マルチチェーンソルバ

マルチチェーンソルバは、複数の IK ハンドルを同時に解決することができます。マルチチェーン IK ハンドルを使用して、タコのキャラクタの触手のような複雑なモーションをアニメートすることができます。

マルチチェーンソルバを持つ IK ハンドルは、シングルチェーン IK ハンドルと同じ方法で、ジョイントチェーン内のジョイントを管理します。詳細については、シングルチェーンソルバを参照してください。

注:IK ハンドルの優先順位（Priority）とウェイト（Weight）アトリビュートは、マルチチェーン IK ソルバにのみ適用されます。「ヘルプ > ノード & アトリビュートリファレンス（英語）（Help > Node and Attribute Reference）」の「ikMCsolver」を参照してください。