Ứng dụng mô hình chuyển động hình nhân 3d vào tương tác người máy và e learning

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÀO MINH THƯ Ứng dụng mơ hình chuyển động hình nhân 3D vào tương tác người máy E-learning luận văn thạc sĩ CễNG NGH THễNG TIN Hà nội - 2005 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ ĐÀO MINH THƯ Ứng dụng mơ hình chuyển động hình nhân 3D vào tương tác người máy v E-learning Mó s : 1.01.10 luận văn thạc sĩ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Người hướng dẫn khoa học: TS Bùi Thế Duy Hµ néi - 2005 –1 Mở đầu Năm 1955, mở cửa lần đầu cơng viên Disney California (Mỹ), cơng ty Disney thiết kế mơ hình cơng viên chiều dùng cho chiến dịch quảng cáo ñiều ñã ñem lại hiệu khơng ngờ Chiến dịch quảng cáo thành cơng rực rỡ kết du khách ñổ ñến Disney Land ngày nhiều (theo New York Times, 2001) Năm 2000, trị chơi Final Fantasy gây nên sốt giới chơi game Việt Nam giới Những mơ hình nhân vật chiều trau chuốt tới sợi tóc, nếp áo, da; chân thực chuyển ñộng, màu sắc ñã hoàn toàn hút hồn game thủ Ngoài hấp dẫn ý tưởng trị chơi, yếu tố "đẹp sống động" mơ hình 3D Final Fantasy nguyên nhân khiến trò chơi trở thành game hấp dẫn [44] Hai ví dụ cho thấy thu hút mơ hình chiều Các ứng dụng máy tính sử dụng mơ hình chiều xuất ngày nhiều tỏ rõ lợi thế: sinh ñộng, chân thực hiệu Xu hướng nghiên cứu xây dựng hệ thống tương tác người máy nhiều trường đại học phịng thí nghiệm thập kỷ 90 Một số cơng trình nghiên cứu phục vụ cho hệ thống tương tác người máy ñã ñược nêu phần phụ lục Ở Việt Nam, cơng nghệ 3D chủ yếu dùng quảng cáo kiến trúc, việc ñưa 3D vào sâu lĩnh vực khác giáo dục, y tế… Cụ thể luận văn muốn ñề cập ñến việc nghiên cứu ứng dụng hình nhân 3D vào thực tế mà ứng dụng kể đến việc biểu diễn ngơn ngữ ký hiệu phục vụ người khiếm thính Hiện nay, chương trình, dự án nhằm cải thiện nâng cao chất lượng Giáo dục hòa nhập trẻ khiếm thính dịch vụ phục vụ cho người khiếm thính người khiếm thính Việt Nam phát triển mạnh [47] –2 Với ñề tài “Ứng dụng mơ hình chuyển động hình nhân 3D vào tương tác người máy E-learning”, mong muốn xây dựng nên chương trình mơ việc biểu diễn ngơn ngữ ký hiệu phục vụ cho người khiếm thính lĩnh vực giao tiếp truyền thơng, thêm vào hồn tồn sử dụng chương trình ứng dụng E-learning khác dành cho người bình thường Chương trình xây dựng theo phương pháp ñánh vần: từ gồm nhiều chữ cái, chữ mơ tả ký hiệu tay thực hiện, từ tập hợp ký hiệu thể tay Người khiếm thính đánh vần theo ký hiệu để biết từ “nói” lên Ví dụ muốn nói “Xin chào”, người nói biểu diễn ký hiệu theo thứ tự tương ứng với chữ “x” “i” “n” “c” “h” “a” “o” Phương pháp có nhược điểm tốc ñộ chuyển ñổi chậm lại có lợi tham số đầu vào khơng nhiều, tạo từ tùy ý mà không cần dùng từ ñiển Kết cấu luận văn gồm chương: Chương : Giới thiệu H-anim bao gồm: khái niệm, thành phần cần có theo quy định hình nhân theo chuẩn H-anim, phân cấp khung xương hình nhân cách đặt tên cho khớp theo chuẩn, ñiểm ñặc biệt thể người cách thức xây dựng mơ hình 3D Chương : Giới thiệu số ngôn ngữ lập trình 3D Chương : Trình bày ngơn ngữ lập trình đồ họa 3D (VRML Java3D) sử dụng để xây dựng chương trình Chương : Thực tốn Giới thiệu ngơn ngữ dấu hiệu chuẩn thời Xây dựng chương trình FamiliarHand biểu diễn ngơn ngữ ký hiệu theo điều khiển ngơn ngữ lập trình Java3D Phần Kết luận đánh giá cơng việc làm hướng phát triển –3 Chương - H-ANIM 1.1 Khái ni m H-anim Cùng với tăng trưởng lĩnh vực ñồ họa 3D thập kỷ vừa qua, nhiều phần mềm làm nhiệm vụ thiết kế mơ hình 3D kiến tạo hoạt ñộng sinh học mơ hình lên ñáng ý Một số hệ thống ñã ñược xây dựng nhằm mục ñích tự hiệu chỉnh cử động mơ hình người giới ảo Vấn đề khó khăn nẩy sinh q trình sử dụng nhiều gói phần mềm hệ thống dạng việc trao đổi thơng tin Thiếu hệ thống khung chuẩn truyền thơng thường bó buộc nhà xây dựng animation studio hiệu chỉnh cử ñộng phải phát triển giải pháp riêng mang tính độc quyền nhằm làm mịn bước chuyển tiếp hệ thống phần mềm mà họ ñang dùng ISO (International Standard Organization) định rõ khái niệm H-Anim, hình dung mang tính khái qt việc mơ hình hóa hình nhân 3D ISO mơ tả cách thức chuẩn để biểu diễn hình nhân này, theo đó, cho phép dùng cơng cụ (có thể nhà cung cấp A) để xây dựng nên mơ hình hình nhân chiều, sau lại dùng cơng cụ khác (có thể nhà cung cấp B) để điểu khiển cử động hình nhân Mục tiêu mà H-Anim hướng tới là: • Khả tương thích: Các đặc tính hình nhân H-Anim phải ñược diễn ñạt thành công duyệt • Tính mềm dẻo linh hoạt: Khơng có giới hạn vấn đề quy định xem kiểu ứng dụng phép dùng hình nhân H-Anim • Tính đơn giản: Loại bỏ hình nhân khỏi ứng dụng cách dễ dàng không cần thiết bổ sung thêm hình nhân cần Với mục tiêu trên, cần phải ñịnh rõ chi tiết kỹ thuật để truy nhập vào biểu ñồ phân cấp khớp trực tiếp hình nhân đỉnh khối hình học có –4 nhiệm vụ cấu thành nên đoạn thể mơ hình người theo cách thức cho phép nhằm tạo nên hình nhân có khả thực cử ñộng [15] 1.2 Các thành ph n c a m t H-Anim ðối tượng H-Anim bao gồm thành phần [29]: • Humanoid • Joint • Segment • Site • Displacer –5 Hình 1: Các thành phần H-Anim –6 1.2.1 Humanoid Là gốc mơ hình H-Anim, đối tượng cho biết chế gắn kết tất thành phần hình nhân Cụ thể hơn, Humanoid container chứa ñựng thành phần định nghĩa nên hệ khung xương, hình khối giới hạn mơ hình hình nhân H-Anim Các thành phần bao gồm ñối tượng Joint, Segment, Site Displacer, chúng ñịnh rõ phần lớn chi tiết mơ hình hình nhân HAnim Ngồi cịn mang thơng tin tác giả, quyền hạn chế thường gặp mơ hình Sau ví dụ mơ tả lớp đối tượng Humanoid dùng cú pháp VRML V2.0 utf8 PROTO Humanoid [ ] exposedField SFVec3f center 000 exposedField MFNode humanoidBody [] exposedField MFString info [] exposedField MFNode joints [] exposedField SFString name "" exposedField SFRotation rotation 0010 exposedField SFVec3f 111 exposedField SFRotation scaleOrientation 0010 exposedField MFNode segments [] exposedField MFNode sites [] exposedField SFVec3f translation 000 exposedField SFString version "1.1" exposedField MFNode viewpoints [] field SFVec3f bboxCenter 000 field SFVec3f bboxSize -1 -1 -1 scale –7 Lưu ý “exposedField” trường mà scrip truy nhập để đọc liệu, cịn “field” khơng 1.2.2 Joint Là đối tượng mơ tả khớp nối mơ hình H-Anim Các ñối tượng Joint ñược tổ chức thành cấu trúc phân cấp mơ tả mối liên hệ cha-con mang tính thừa kế khớp hệ khung xương Joint container mang thơng tin xác định tên thuộc tính khớp hệ khung xương Ví dụ mơ tả lớp đối tượng Joint dùng cú pháp VRML V2.0 utf8 sau: PROTO Joint [ exposedField SFVec3f center 000 exposedField MFNode children [] exposedField SFRotation limitOrientation 0010 exposedField MFFloat llimit [] exposedField SFString name "" exposedField SFRotation rotation 0010 exposedField SFVec3f 111 exposedField SFRotation scaleOrientation 0010 exposedField MFFloat stiffness [1 1] exposedField SFVec3f translation 000 exposedField MFFloat ulimit [] scale ] 1.2.3 Segment Là đối tượng mơ tả đoạn chi mơ hình H-Anim Về mặt vật lý, chúng vật thể trung gian khớp xương Ví dụ cẳng tay nối khớp cùi chỏ khớp cổ tay, cẳng chân nối khớp ñầu gối khớp cổ chân Ví dụ mơ tả lớp đối tượng Segment dùng cú pháp VRML V2.0 utf8 sau: –8 PROTO Segment [ eventIn MFNode addChildren eventIn MFNode removeChildren exposedField SFVec3f centerOfMass 000 exposedField MFNode children [] exposedField SFNode coord NULL exposedField MFNode displacers [] exposedField SFString name "" exposedField SFFloat mass exposedField SFVec3f momentsOfInertia 1 field SFVec3f bboxCenter 000 field SFVec3f bboxSize -1 -1 -1 ] 1.2.4 Site Mỗi Segment có số nút Site ðối tượng định nghĩa số vị trí đặc biệt có liên quan đến Segment ðối tượng Site sử dụng nhằm mục đích: • ðịnh nghĩa điểm kết nối cho ñối tượng phụ quần áo trang sức • ðịnh nghĩa vị trí cho camera ảo khung tham chiếu đối tượng Segment • ðịnh nghĩa vị trí “end-effector” dùng hệ thống IK (inverse kinematic) [xem giải thích phụ lục 2] Ví dụ mơ tả lớp đối tượng Site dùng cú pháp VRML V2.0 utf8 sau: PROTO Site [ eventIn MFNode addChildren eventIn MFNode removeChildren – 76 • • • K S Choi, H Sun, Pheng-Ann Heng, Jack C Y Cheng Creating 3D oceanographic data visualizations for the web Michael P McCann Facial animation framework for the web and mobile platforms Igor S Pandzic Building database applications of virtual reality with X-VRML Krzysztof Walczak, Wojciech Cellary 2001 • • • • • • • • • • • • Using lattice for web-based medical applications Akira Wakita, Takamichi Hayashi, Takashi Kanai, Hiroaki Chiyokura Volume visualization in VRML Johannes Behr, Marc Alexa Customizable interactions in 3D Web applications with meta beans Ralf Dörner, Paul Grimm jGL and its applications as a Web3D platform Bing-Yu Chen, Tomoyuki Nishita rhizoreality.mu Christian Babski, Patrick Keller Enabling custom enhancements in digital sports broadcasts Richter A Rafey, Simon Gibbs, Michael Hoch, Hubert Lê Van Gông, Sidney W Wang A framework for component based model acquisition and presentation using Java 3D Peter Blanchebarbe, Stephan Diehl Development of a collaborative virtual environment for educational applications Tereza G Kirner, Claudio Kirner, André L S Kawamoto, Jefferson Cantão, Aloísio Pinto, Raul Sidnei Wazlawick FaceEngine a 3D facial animation engine for real time applications: a 3D facial animation engine for real time applications Gaspard Breton, Christian Bouville, Danielle Pelé Navigation by query in virtual worlds Alex van Ballegooij, Anton Eliëns A web architecture for progressive delivery of 3D content Efi Fogel, Daniel Cohen-Or, Revital Ironi, Tali Zvi A VRML-based user interface for an online digitalized antiquarian collection Pierre Cubaud, Alexandre Topol – 77 • • • • Integrating active tangible devices with a synthetic environment for collaborative engineering Sandy Ressler, Brian Antonishek, Qiming Wang, Afzal Godil A reactive behavior framework for dynamic virtual worlds Frédéric Boussinot, Jean-Ferdy Susini, Frédéric Dang Tran, Laurent Hazard A stateless client for progressive view-dependent transmission Richard Southern, Simon Perkins, Barry Steyn, Alan Muller, Patrick Marais, Edwin H Blake Steerable media: interactive television via video synthesis Chris Marrin, Rob Myers, Jim Kent, Peter Broadwell 2000 • • • • • • • • • • • Commercial applications of 3D on the Web (panel session - abstract only) Christian Doegle, Franz Buchenberger, Steve Timmerman, Eric Anschütz, Maurizio Vecchione Forging interactive experiences: a content perspective (panel session - abstract only) Chris Marrin, Rob Myers, Linda Hahner, Jim Stewartson, Leonard Daly Under the hood of GeoVRML 1.0 Martin Reddy, Lee Iverson, Yvan G Leclerc Special panel session on multi-user virtual environments (panel session) (abstract only) Chris Greenhalgh, Michael V Capps Three-dimensional Beans - creating Web content using 3D components in a 3D authoring environment Ralf Dörner, Paul Grimm NURBS in VRML Holger Grahn, Thomas Volk, Hans J Wolters New uses of interactive 3D for museums (panel session - abstract only) Robert Temel, Kris Covarrubias, Jim Spadaccini, Manfred Koob Smart virtual prototypes: distributed 3D product simulations for Web based environments Marko Salmela, Harri Kyllönen 3D behavioral model design for simulation and software engineering Paul A Fishwick MVIP - audio enabled multicast VNet John L Robinson, John A Stewart, Isabelle Labbe Real-time animation and motion capture in Web human director (WHD) Christian Babski, Daniel Thalmann – 78 • • • • • • • • • • • • • Evolutionary co-operative design between human and computer: implementation of ``the genetic sculpture park'' Duncan Rowland, Frank Biocca Implementing multi-user virtual worlds: ideologies and issues (panel session) Chris Greenhalgh 3D gadgets for business process visualization - a case study Bastiaan Schönhage, Alex van Ballegooij, Anton Eliëns VRML visualization in a surgery planning and diagnostics application Hans Holten-Lund, Mogens Hvidtfeldt, Jan Madsen, Steen Pedersen Mu3D: a causal consistency protocol for a collaborative VRML editor Ricardo Galli, Yuhua Luo XVL: a compact and qualified 3D representation with lattice mesh and surface for the Internet Akira Wakita, Makoto Yajima, Tsuyoshi Harada, Hiroshi Toriya, Hiroaki Chiyokura A database driven server for an Internet based plant layout presentation system Jürgen Gausemeier, Holger Krumm, Thorsten Molt, Peter Ebbesmeyer, Peter Gehrmann Using VRML in construction industry applications Robert Lipman, Kent Reed VRML with constraints Stephan Diehl, Jörg Keller Adding immersion to collaborative tools Edward Swing A spatial hierarchical compression method for 3D streaming animation Toshiki Hijiri, Kazuhiro Nishitani, Tim Cornish, Toshiya Naka, Shigeo Asahara The morph node Marc Alexa, Johannes Behr, Wolfgang Müller WebTOP: 3D interactive optics on the Web Kiril Vidimce, John T Foley, David C Banks, Yong-Tze Chi, Taha Mzoughi 1999 • • The Kinetic Mandala: Audio a-Life in a Web-based 3D Environment Maribeth Back, Maureen C Stone From Chernoff to Imhof and Beyond: VRML and Cartography J A Dykes, K E Moore, D Fairbairn – 79 • • • • • • • • • • • • • • • • Staging the Space of Mixed Reality - Reconsidering the Concept of a Multi User Environment Wolfgang Strauss, Monika Fleischmann, Mette Thomsen, Jasminko Novak, Udo Zlender, Thomas Kulessa, Frank Pragasky VR-LAB - A Distributed Multi-User Environment for Educational Purposes and Presentations Dieter W Fellner, Armin Hopp A Compression/Decompression Method for Streaming Based Humanoid Animation Toshiya Naka, Yoshiyuki Mochizuki, Toshiki Hijiri, Tim Cornish, Shigeo Asahara Less is More: The Power of Simplicity Jean-Francis Balaguer JubilEasy: Build a Personalized 3D Visit of Rome Marco Schaerf, Alessandro Tessicini VIRTUS: A Collaborative Multi-User Platform Kurt Saar Utilising the Spatial Features of Cyberspace for Generating a Dynamic Museum Environment Narushige Shiode, Tomoko Kanoshima Multicast Shared Virtual Worlds Using VRML 97 John A Carson, Adrian F Clark CAD on the World Wide Web: Virtual Assembly of Furniture with BEAVER Mathias Nousch, Bernhard Jung Avatars in LivingSpace Mike Wray, Vincent Belrose A Seamless Shape for HANIM Compliant Bodies Christian Babski, Daniel Thalmann An Open Virtual Environment for Autonomous Agents Using VRML and Java Bernhard Jung, Jan-Torsten Milde Transparent Access to and Encoding of VRML State Information Martin Mauve Dynamic and Mobile VRML Gadgets Bastiaan Schönhage, Anton Eliëns MetaStream Vadim Abadjev, Miguel del Rosario, Alexei Lebedev, Alexander Migdal, Victor Paskhaver A VRML Integration Methodology for Manufacturing Applications Sandy Ressler, Afzal Godil, Qiming Wang, Gregory Seidman – 80 • • • VRML Molecular Dynamics Trajectories Geoff Leach, James Gilbert VRML History: Storing and Browsing Temporal 3D-Worlds Hartmut Luttermann, Manfred Grauer ToolSpace: Web based 3D Collaboration T Goddard, Vaidy S Sunderam 1998 • • • • • • • • • • • • • Building OpenWorlds Paul J Diefenbach, Prakash Mahesh, Daniel Hunt VSPLUS: A High-Level Multi-User Extension Library for Interactive VRML worlds Yoshiaki Araki VRML in Architectural Construction Documents: A Case Study Dace A Campbell The Peloton Bicycling Simulator Gianpaolo U Carraro, Mauricio Cortes, John T Edmark, J Robert Ensor Simplicial Maps for Progressive Transmission of Polygonal Surfaces André Guéziec, Gabriel Taubin, Francis Lazarus, William Horn Using VRML as an Interface to the 3D Data Warehouse Volker Coors, Volker Jung Tele-Experiments - Experiments on Spatial Cognition Using VRML-Based Multimedia Galia Givaty, Hendrik A H C van Veen, Chris Christou, Heinrich H Bülthoff DWTP - An Internet Protocol for Shared Virtual Environments Wolfgang Broll Looking Inside VRwave: The Architecture and Interface of the VRwave VRML97 Browser Keith Andrews, Andreas Pesendorfer, Michael Pichler, Karl Heinz Wagenbrunn, Josef Wolte Taking Living Worlds into People's Living Rooms Tim Regan Visualization Products On-Demand Through the Web Suzana Djurcilov, Alex Pang Adapting VRML for Free-Form Immersed Manipulation Randy Stiles, Sandeep Tewari, Mihir Mehta, Laurie McCarthy Towards More Realistic Sound in VRML Sean Ellis – 81 • • • • Integratig Geographic Information in VRML Models Michael Abernathy, Sam Shaw Event Processing for Complicated Routes in VRML 2.0 Masaaki Taniguchi 3D Product Presentation Online: The Virtual Design Exhibition J Dauner, Jürgen Landauer, E Stimpfig, D Reuter Efficient Dynamics Modeling for VRML and Java Stephen Chenney, Jeffrey Ichnowski, David A Forsyth 1997 • • • • • • • • • • • An Object-Oriented Approach to VRML Development Curtis Beeson The Out of Box Experience: Lessons Learned Creating Compelling VRML 2.0 Content Sam Chen, Rob Myers, Rick Pasetto Object-Oriented VRML for Multi-User Environments Sungwoo Park, Taisook Han Adapting VRML 2.0 for Immersive Use Randy Stiles, Sandeep Tewari, Mihir Mehta Populating the Internet: Supporting Multiple Users and Shared Applications with VRML Wolfgang Broll Using Spatial Techniques to Decrease Message Passing in a Distributed VE System Olof Hagsand, Rodger Lea, Mårten Stenius MaPS: Movement and Planning Support for Navigation in an Immersive VRML Browser John D M Edwards, Chris Hand Wired for Speed: Efficient Routes in VRML 2.0 Daniel J Woods, Alan Norton, Gavin Bell Animation for Performance Debugging of Parallel Computing Systems Noritaka Osawa, Hisaya Morita, Toshitsugu Yuba V-COLLIDE: Accelerated Collision Detection for VRML Thomas C Hudson, Ming C Lin, Jonathan D Cohen, Stefan Gottschalk, Dinesh Manocha QOTA: A Fast, Multi-Purpose Algorithm for Terrain Following in Virtual Environments John W Barrus, Richard C Waters – 82 • • • • • Lodestar: An Octree-Based Level of Detail Generator for VRML Dieter Schmalstieg Using VRML to Access Manufacturing Data Sandy Ressler, Qiming Wang, Scott Bodarky, Charles Sheppard, Gregory Seidman Networked VR System: Kitchen Layout Design for Customers Tomohiro Fukuda, Ryuichiro Nagahama, Junji Nomura Community Place: Architecture and Performance Rodger Lea, Yasuaki Honda, Kouichi Matsuda, Satoru Matsuda SpaceFusion: A Multi-Server Architecture for Shared Virtual Environments Hiroyasu Sugano, Koji Otani, Haruyasu Ueda, Shinichi Hiraiwa, Susumu Endo, Youji Kohda 1995 • • • • • • • • • • • Bringing Worlds Together: Adding Multi-User Support to VRML Wolfgang Broll, David England A Language for Creating and Manipulating VRML Terence J Parr, Timothy F Rohaly VRweb: A Multi-System VRML Viewer Michael Pichler, Gerbert Orasche, Keith Andrews, Ed Grossman, Mark McCahill Virtual Society: Extending the WWW to Support a Multi-User Interactive Shared 3D Environment Yasuaki Honda, Kouichi Matsuda, Jun Rekimoto, Rodger Lea WAXweb: Toward Dynamic MOO-Based VRML Tom Meyer, David Blair, D Brookshire Conner The Virtual Reality Behavior System (VRBS): A Behavior Language Protocol for VRML David R Nadeau, John L Moreland Visualizing the Structure of the World Wide Web in 3D Hyperbolic Space Tamara Munzner, Paul Burchard Web-Based Volumetric Data Retrieval T Todd Elvins, Ramesh Jain Internetwork Infrastructure Requirements for Virtual Environments Donald P Brutzman, Michael R Macedonia, Michael Zyda Distributed Virtual Reality: An Overview Bernie Roehl Building and Exploiting Levels of Detail: An Overview and Some VRML Experiments – 83 • • • • • • J L Pajon, Y Collenot, X Lhomme, N Tsingos, F Sillion Creating VRML Extensions to Support Scientific Visualization Roman Ginis, David R Nadeau VRML-Based WWW Interface to MPI Video Arun Katkere, Jennifer Schlenzig, Ramesh Jain Database Visualization and VRML Clay Graham Adding Behavior to VRML Tom Meyer, D Brookshire Conner The Virtual Reality Behavior System (VRBS): Using Perl as a Behavior Language for VRML John L Moreland, David R Nadeau i3D: A High-Speed 3D Web Browser Jean-Francis Balaguer, Enrico Gobbetti – 84 Phụ lục B - Một vài khái niệm ñược sử dụng luận văn API (Application Program Interface - Giao diện lập trình ứng dụng) : Các API hiểu ñịnh nghĩa cách thức mà chương trình tương tác với hệ ñiều hành, với chức chương trình khác, với hệ thống thơng tin hay với trình điều khiển phần cứng Ví dụ, hệ ñiều hành cung cấp tập API chuẩn, qua lập trình viên dùng để thi hành nhiệm vụ chung nhận liệu nhập vào, hiển thị thơng tin lên hình, quản trị tập tin… Trong lập trình, hiểu cách API hàm xây dựng sẵn, người dùng xem chúng thủ tục dùng để xây dựng nhanh chóng chương trình cho hệ thống riêng biệt End-effector : effector nghĩa sinh học “cơ quan phản ứng lại kích thích” Trong luận văn này, hiểu nghĩa “end effector” phần cuối chuỗi phần thể chuyển ñộng ảnh hưởng chuyển ñộng phần thể khác Ví dụ bàn tay chuyển động đầu ngón tay “end-effector” H-Anim : viết tắt từ Humanoid Animation, lĩnh vực nghiên cứu, xây dựng hiệu chỉnh chuyển ñộng hình nhân IK (Inverse Kinematic) : Là tiến trình xác định chuyển động đoạn chi nối với mơ hình Ví dụ, hình nhân 3D, bàn tay chuyển động theo hình sóng ngón tay, cẳng tay dưới, cẳng tay chuyển ñộng tương ứng nào? Render (tạm dịch hồn thiện) : đồ họa máy tính, thao tác biến đổi từ hình vẽ phác (hoặc mơ hình sơ đẳng) thành hình chiều với đầy đủ tính chất độ sâu, ánh sáng, màu sắc, độ phản chiếu… scene graph (hoặc scenegraph) : cấu trúc liệu tổng thể sử dụng số trình ñồ họa (ví dụ AutoCAD, Adobe Illustrator, CorelDraw…) Cấu trúc chứa ñựng liệu ảnh – 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh [1] Daniel Selman, “Java3D programing “ [2] Henry A Sowizral, David R Nadeau, (San Diego Supercomputer Center University of Canifornia at San Diego, “Introduction to Programming with Java3D” [3] Greg Hopkins, 2001, “The Joy of Java 3D “ [4] Barbara LeMaster, AAA paper, “Anthropological Linguistics and Deaf Language Policies in the U.S.A and Ireland: Public Debates and our Possible Roles” [5] Christian Geiger, Wolfgang Mueller, Waldemar Fuerstenallee11, 33102 Paderborn, Germany, Rosenbach, C-LAB, “SAM - An Animated 3D Programming Language” [6] Sun Microsystem Inc, “Java 3DTM Programming: A Technical Overview” [7] Kakuya Yamamoto, Pacific Workshop on Distributed Multimedia Systems (DMS96), pp.199-206, (1996), “3D-Visulan: A 3D Programming Language for 3D Applications” [8] Nadia Magnenat Thalmann, MIRALab, University of Geneva, Daniel Thalmann, Computer Graphics Lab, EPFL, “Computer Animation in Future Technologies” [9] Johns Hopkins Department of Computer Science, “Computer Animation” [10] Bruce Eckel, “Thinking in Java” [11] Kelly L.Murdock, “3ds max Bible” [12] Norman I Badler, Cary B Phillips1, Bonnie L Webber, Department of Computer and Information Science, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA – 86 19104-6389, “SIMULATING HUMANS: COMPUTER GRAPHICS, ANIMATION, AND CONTROL” [13] Sun Microsytem Inc, “Getting Started with the Java 3D API” [14] The Duy Bui, Ph.D Thesis, “Creating emotions and facial expressions for embodied agents” [15] http://www.h-anim.org/Specifications/H-Anim200x/ISO_IEC_FCD_19774 [16] http://java.sun.com/products/java-media/3D [17] http://www.j3d.org [18] http://vpython.org [19] http://www.extremetech.com/article2 [20] http://www.frontiernet.net/~imaging/sourcecode/ [21] http://www.wpi.edu/~sudhir/presentation.html [22] http://www.vapourtech.com/vrmlguide [23] http://rvirtual.free.fr/programmation/vrml/tuto_eng [24] http://web3d.org [25] http://javasun.com/books/tutorial [26] http://depts.washington.edu/spacepen/pubs/cf01.html [27] http://www.toancausoft.com.vn/utc/bm%20giai%20phau/ GPHomepage/mnemonicvn.htm [28] http://mindprod.com [29] http://h-anim.org/Specifications/H-Anim1.0 [30] http://www.java.net – 87 [31] http://www.newview.co.uk/javatutorial/index.htm [32] http://www.shockfamily.net/skeleton/JOINTS.HTML [33] http://www.innerbody.com/image/skelfov.html [34] http://www.bio.psu.edu/people/faculty/ strauss/anatomy/skel/skeletal.htm [35] http://www.mnsu.edu/emuseum/biology/ [36] http://humananatomy/skeletal/skeletalsystem.html [37] http://users.tpg.com.au/users/amcgann/body/skeletal.html [38] http://yucky.kids.discovery.com/noflash/body/pg000124.html [39] http://www.innerbody.com/htm/body.html [40] http://3dvn.com [41] http://ocnus.com/models [42] http://www.dlsproductions.com/hanim/ [43] http://mmorpg.com/gamelist.cfm/gameId/0 [44] http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_kinematics [45] http://www.gamedev.net/reference/programming/features/d3do/ [46] http://www.riaz.de/tutorials/d3d.html Tài liệu tiếng Việt [47] Lưu Triều Nguyên, “discreet 3ds max” [48] Lưu Triều Nguyên, “Sử dụng 3ds max thiết kế hoạt hình nhân vật” [49] ðinh Duy Chương, khóa luận tốt nghiệp ðại học hệ quy, ngành ðiện tử- Viễn thông, trường ðH Công Nghệ, ðHQG HN, “Xây dựng hệ thống nhận biết ngôn ngữ dấu hiệu sử dụng cảm biến vi ñiện tử” [50] Dự án “Giáo dục hịa nhập trẻ khiếm thính”, “Ký hiệu người ñiếc Việt Nam” p://www.newv MỤC LỤC Mở ñầu Chương - H-ANIM 1.1 Khái niệm H-anim 1.2 Các thành phần H-Anim 1.2.1 Humanoid 1.2.2 Joint 1.2.3 Segment 1.2.4 Site 1.2.5 Displacer 1.3 Cây phân cấp khung xương 10 1.3.1 Mức phân cấp (LOA - Level Of Articulation) 11 1.3.2 ISO ñặt tên cho ñối tượng Joint 14 1.4 Các ñiểm ñặc trưng thể người 18 1.5 Mơ hình hóa 21 Chương - GIỚI THIỆU MỘT SỐ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH 3D 25 2.1 SAM 25 2.2 3D-Visulan 26 2.3 VPython 27 2.4 Direct3D 28 2.5 Cg 29 2.6 Java3D 29 Chương - CÁC CÔNG CỤ SỬ DỤNG 30 3.1 Java3D 30 3.1.1 Tổng quan Java3D 30 3.1.2 Mục tiêu Java3D 30 3.1.3 Mơ hình lập trình 31 3.1.3.1 Cấu trúc tổ chức ñối tượng Java3D 32 3.1.3.2 Mơ hình lập trình Scene Graph 32 3.1.3.3 Các phương thức render 33 3.1.3.4 Vấn ñề mở rộng phương thức 36 3.1.4 Cách thức thực Java3D 36 3.1.4.1 Thực theo kiểu phân lớp 36 3.1.4.2 ðối với thiết bị phần cứng 37 3.1.5 Cấu trúc trình ứng dụng viết Java3D 37 3.1.5.1 Cấu trúc scenegraph 37 3.1.5.2 Trình tự để viết ứng dụng Java3D 39 3.2 VRML 40 3.2.1 Giới thiệu chung VRML 40 3.2.2 Bộ duyệt VRML 40 3.3.3 Soạn thảo file VRML 41 3.2.4 Các thành phần file VRML 41 3.2.4.1 Header Comments 41 3.2.4.2 Các nút, trường ñồ họa khung cảnh 42 Chương - GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN 44 4.1 Ngôn ngữ dấu hiệu 44 4.1.1 Ngôn ngữ dấu hiệu gì? 44 4.1.2 Lịch sử ngôn ngữ dấu hiệu 44 4.1.3 Các ngôn ngữ dấu hiệu 47 4.2 Cấu tạo bàn tay 47 Tên tiếng Việt 49 4.3 FamiliarHand 51 4.3.1 Quy trình thực 51 4.3.2 Cấu trúc mơ hình bàn tay FamiliarHand 52 4.3.3 Cấu trúc chương trình 54 4.3.3 Kết ñạt ñược 55 Kết luận 70 Phụ lục A – Danh mục số cơng trình nghiên cứu tương tác người máy 72 2004 72 2003 73 2002 74 2001 76 2000 77 1999 78 1998 80 1997 81 1995 82 Phụ lục B - Một vài khái niệm ñược sử dụng luận văn 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 ... PROTO Segment [ eventIn MFNode addChildren eventIn MFNode removeChildren exposedField SFVec3f centerOfMass 000 exposedField MFNode children [] exposedField SFNode coord NULL exposedField MFNode displacers... sau: PROTO Site [ eventIn MFNode addChildren eventIn MFNode removeChildren –9 exposedField SFVec3f center 000 exposedField MFNode children [] exposedField SFString name "" exposedField SFRotation... exposedField MFNode joints [] exposedField SFString name "" exposedField SFRotation rotation 0010 exposedField SFVec3f 111 exposedField SFRotation scaleOrientation 0010 exposedField MFNode segments