Как я понимаю роль IK-цепочек в анимации?

См. другие материалы о новых разработках в области анимации:

Опыт использования анимации в Daz Studio Pro BETA - версия 4.12.0.47

Что было добавлено / модифицировано в 4.12.0.47 по анимации

Как лучше сохранять результаты рендеринга анимационных сцен

Если коротко, то IK-цепочки – это пространственно-временные линии взаимодействия объектов с помощью методов инверсной кинематики.

IK-цепочки являются именными, то есть создаются для активного (управляющего) объекта сцены (кости персонажа, ноги, руки, только стопы, только ладони и т.п.) и берут на себя роль - управления поведением других (пассивных, подчиненных) связанных предметов или персонажей с помощью узлов IK-цепочки (можно создавать связь с другим объектом и подчинять его движениям кости активного персонажа с помощью динамичных пинов-булавок, снимать закрепление (Off) и вновь активировать (On), в том числе с другим объектом). IK-цепочки "подменяют" кости персонажа, когда он взаимодействует с другими объектами. Можно создать IK-цепочки для многих костей активного персонажа. В узлах IK-цепочек можно создавать связь с несколькими пассивными объектами и подчинять их всех движениям кости активного персонажа.

IK-цепи – это невидимые линии (прямые или кривые), которые состоят из узлов IK-цепей и отрезков между узлами и предназначены для управления взаимодействием персонажей, предметов друг с другом и с пространством во времени, то есть для управления событиями.

Узлы IK-цепей настраиваются пользователем, могут стать родителями (управляющими элементами IK) разных объектов сцены: для костей одного или нескольких других персонажей, для предметов, в том числе крупных пространственных объектов: земли, пола, стен и т.п. В узле IK-цепи можно подобрать тип интерполяции IK на отрезке, до точки следующего изменения типа интерполяции IK, включить или отключить пины-булавки для запрета на перемещение / вращение костей персонажей, связанных с IK-цепью.

Если предмет превратить в фигуру с помощью конвертации в ДАЗ-е, то для предмета можно будет создать именную IK-цепь для управления другими предметами или персонажами.

В узле IK-цепи можно настроить следующие параметры Инверсной Кинематики:

Chain Translation - пин (булавка) для закрепления связанных подчиненных объектов (блокировка перемещения) - On / Off (по умолчанию блокировка отключена)

Chain Rotation - пин (булавка) для закрепления связанных подчиненных объектов (блокировка вращения) - On / Off (по умолчанию блокировка отключена)

Reach Translation - дистанция, на которой действует закрепление (блокировка перемещения) связанных подчиненных объектов (число, по умолчанию 0)

Reach Rotation - дистанция, на которой действует закрепление (блокировка вращения) связанных подчиненных объектов (число, по умолчанию 0)

Chain Root - Effector (эффектор) - выбор кости управляющего объекта (или Ничего не выбрано - по умолчанию)

Chain End - End Effector (конечный эффектор) - выбор кости управляющего объекта (или Ничего не выбрано - по умолчанию)

На шкале времени: IK-цепь, после ее создания, располагается под иерархией кости управляющего персонажа, для которого она создана. Связанные подчиненные объекты располагаются под родительской IK-цепью, которой они подчиняются после создания связи.
-----------------------------------------------------------------------------------
Совет от Ivy:

Вам не нужно создавать IK-цепочку для каждой кости в скелете персонажей Daz, потому что персонажи daz уже оснащены и имеют собственную прямую и обратную кинематику (IK / FK). Вам нужны только дополнительные IK-цепочки, которые вы создаете для взаимодействия [с другими объектами]. Примером может служить имитация езды на велосипеде, для чего нужно создать одну IK-цепь для таза [Pelvis] и другую IK-цепь для стопы, чтобы вы могли привязать одну IK-цепь к тазу, чтобы прикрепить ее к седлу велосипеда, а другую IK-цепь - для закрепления педалей для ступней, так же, как вы перемещаете педали во время цикла анимации на временной шкале, скелет голени бедра будет следовать естественному движению. Это или что-то вроде этого было бы единственной причиной, чтобы применить дополнительные группы IK-цепей для ноги и таза.
-----------------------------------------------------------------------------------
Пример от Mark:

Вы хотите изобразить парный танец (или большее количество персонажей) и хотите, чтобы персонажи не сталкивались грубо друг с другом, не проходили сквозь тела, а только соприкасались, аккуратно взявшись за руки, или телами. IK-цепочки в помощь! Партнера делаем ведущим (создаем IK-цепи для рук, которые будут соприкасаться), партнершу - ведомой (для этого в нужных кадрах связываем и подчиняем кисти-ладони рук партнерши кистям рук партнера, в нужных местах открепляем их и снова закрепляем) или наоборот. Если кроме кистей рук, связать торс и бедра партнерши с торсом и бедрами партнера с помощью IK-цепочек, получим более тесный танец типа Танго ("В контакте"), когда партнерша будет в общем повторять движения тела партнера, но различаясь в деталях. Без IK-цепочек это сделать обычными средствами очень сложно.
-----------------------------------------------------------------------------------

Персонаж, фигура (либо его главная часть – «Hip» в иерархии костей), либо предмет могут:
абсолютно перемещаться в пространстве (в пределах границ или без границ):
1) по оси Х
2) по оси Y
3) по оси Z
абсолютно вращаться в пространстве (в пределах границ или без границ)
4) вокруг оси Х
5) вокруг оси Y
6) вокруг оси Z

Остальные Кости персонажа (части скелета в иерархии костей, подчиненные «Hip») могут вращаться относительно родительской кости (1, 2), либо вокруг своей оси (3) (в пределах границ, в данном случае границы необходимы):
1) сгибаться – разгибаться в одной плоскости (в плоскости ХY дефолтной позы)
2) отклоняться в разные стороны в другой плоскости (в плоскости YZ дефолтной позы)
3) вращаться по своей оси - по часовой стрелке или против (ХZ дефолтной позы)
Под дефолтной позой понимается поза, когда персонаж строго вертикален (руки по швам, стопы и носки вытянуты вниз)

Далее по тексту, переработанные теоретические выкладки из википедии

Прямая кинематика: синонимы - Forward kinematics, FK
Инверсная кинематика: синонимы - Обратная кинематика, Inverse kinematics, IK

Прямая и обратная кинематика применяются к моделям каких-либо персонажей или объектов, которые созданы с использованием скелетной анимации. Суть скелетной анимации состоит в том, что объект состоит из набора твёрдых сегментов (компонентов), соединённых сочленениями (joint). При этом сегменты могут объединяться в кинематические пары, которые в свою очередь объединяются в кинематические цепи. Данные сегменты образуют иерархические цепочки, которые имеют «верхний» и «нижний» уровень. Сегменты (компоненты) верхних уровней называются компонентами-предками (или родительскими сегментами), а компоненты нижних — компонентами-потомками (или дочерними сегментами). Например, если рассмотреть руку человека, то плечевой сустав будет самым верхним уровнем, а кончик пальца — самым нижним, то есть компонентом-потомком к плечевому суставу. Локтевой сустав находится внутри цепочки, он будет иметь как родительские (плечо), так и дочерние (запястье, пальцы) сегменты.

Суть прямой кинематики состоит в том, что воздействие передаётся по иерархической цепочке сверху вниз, то есть дочерние сегменты движутся относительно родительских. Сначала положение и/или ориентацию меняет [движущийся] родительский сегмент. Это изменение влияет на положения и/или ориентацию всех остальных дочерних сегментов. Далее изменяется положение следующего сегмента в цепочке, при этом изменяется положение всех последующих дочерних к нему сегментов, а родительские сегменты [по отношению к движущемуся] остаются неподвижными. Например, при движении тазобедренного сустава двигаются все потомки, т. е. коленный сустав и все остальные.

Инверсная кинематика использует принцип, диаметрально противоположный принципу прямой — перемещение компонентов-потомков приводит к изменению положения компонентов-предков, то есть алгоритм рассчитывает положение и ориентацию компонентов-предков, исходя из положения и ориентации компонентов-потомков.

В инверсной кинематике дочерний сегмент (компонент-потомок), который вызывает изменение положения и ориентацию других объектов и расположен в середине отдельной иерархической цепочки сегментов, называется эффектором (Effector). Если эффектор является конечным объектом данной иерархической цепочки, то он называется конечным эффектором (End Effector). Именно через эффектор осуществляется манипулирование всей иерархической цепочкой. Изменение положения и/или ориентации конечного эффектора приводит к изменению положения и/или ориентации всех сегментов иерархической цепочки по законам инверсной кинематики. Изменение положения и/или ориентации простого (не конечного) эффектора приводит к тому, что положение объектов, стоящих по иерархии ниже его, меняется по законам прямой кинематики, а объектов с более высокой иерархией — по законам инверсной кинематики.

Ключом к успешной реализации инверсной кинематики является анимация в пределах ограничений (Constraints): конечности модели персонажа должны вести себя в разумных антропоморфических пределах. Точно такая же ситуация и с робототехническими устройствами, которые имеют физические ограничения, такие как среда, в которой они работают, ограничения движения их суставов и ограниченные физические нагрузки и скорости, с которыми они в состоянии работать.

Продолжение-обновление следует ...