Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu trúc của file VRML. Có thể coi file VRML là tập hợp các nút (node), mỗi nút biểu diễn một dạng ựối tượng. Bên trong nút là các trường (field) biểu thị các thuộc tắnh của ựối tượng. Trong một nút lại có thể chứa các nút khác. Cú pháp biểu diễn một nút như sau:
Group { children [ Group { } ] }
Trên ựây là cú pháp biểu diễn một nút dạng Group. đây là nút ựơn giản nhất. Ta thấy mở ựầu là tên của nút. Bên trong cặp dấu {} là các trường thuộc tắnh, ở trên ta thấy có một trường thuộc tắnh là children, bên trong trường này có thể lại bao gồm các nút khác nữaẦ Như vậy ta thấy xuất hiện một cấu trúc phân cấp của các nút, người ta
gọi cấu trúc phân cấp này là Scene Graph. Nhìn vào cấu trúc này, ta có thể hiểu ựược cách thức nhóm các nút lại với nhau và cách thức mà các nút lồng nhau ựó hoạt ựộng. Lưu ý rằng một số dạng nút không thể là con của một nút khác, một số dạng nút lại không thể là cha của bất cứ một nút nàoẦ Nếu muốn tìm hiểu kỹ hơn về cú pháp lập trình của VRML, ựộc giả có thể tìm hiểu thêm thông tin trong [23] [24].
Chú ý: luôn nhớ rằng cú pháp viết VRML phân biệt chữ hoa, thường. Các nút thường viết hoa chữ ựầu trong tên gọi (Group, Transform, IndexedFaceSet) trong khi các trường viết chữ ựầu trong tên gọi bằng chữ thường, các chữ khác có thể viết thường hoặc hoa tùy ý nhưng thường từ từ thứ hai người ta viết hoa chữ ựầu từ (children, translation, coordIndexẦ).
Chương 4 - GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
4.1. Ngôn ng< du hi u
4.1.1. Ngôn ngữ dấu hiệu là gì?
Các tắn hiệu ngôn ngữ tác ựộng trực tiếp ựến con người thông qua hai giác quan quan trọng nhât là thắnh giác và thị giác. Trong hai kênh ựể truyền tắn hiệu ựó thì kênh thắnh giác là kênh cổ xưa hơn rất nhiều (trong vòng 5000 năm trở lại ựây mới có chữ viết). Như thế ựủ thấy âm thanh là tắn hiệu tác ựộng ựến con người nhiều ựến mức nào. Những người khiếm thắnh ựã chịu một thiệt thòi rất lớn và do ựó hạn chế về mặt tiếp nhận thông tin là không tránh khỏi. Hơn nữa, khi không nghe ựược, thông thường khả năng nói cũng mất theo (vì con người học nói bằng cách bắt chước các âm thanh nghe ựược), ựiều ựó có nghĩa là bệnh khiếm thắnh thường ựi liền với bệnh câm. để giao tiếp với nhau (mặc dù rất hạn chế), những người khiếm thắnh thường dùng ựiệu bộ, cử chỉ, hành ựộng(tay, mắt, dáng ựiệu) ựể diễn tả những ựiều họ muốn nói. Vậy tại sao họ không dùng chữ viết ựể trao ựổi với nhau? Câu trả lời là trên thực tế việc học ựối với người khiếm thắnh rất khó. Với những người khiếm thắnh bẩm sinh hay những người trước khi bị khiếm thắnh không biết chữ thì lại càng khó hơn. Với những người khiếm thắnh biết chữ thì cũng có thể nảy sinh tình huống lúc ựó không có bút viết và giấy hoặc các công cụ tương tự ựể thể hiện. Như vậy dấu hiệu là cách thức trao ựổi thông tin dễ nhất ựối với người khiếm thắnh.
Vậy hiểu một cách ựơn giản thì ngôn ngữ dấu hiệu chắnh là những cử chỉ, hành ựộng của con người, những ựộng tác của một số bộ phận trên cơ thể nhằm biểu ựạt những thông tin cần trao ựổi giữa người với người.
4.1.2. Lịch sử ngôn ngữ dấu hiệu
Vào thế kỷ 16, Geronimo Cardano, nhà vật lý học ở Padua, bắc Italia, ựã nhận ựịnh rằng người ta có thể dạy cho những người khiếm thắnh hiểu các tổ hợp ký tự ựược viết liền nhau bằng cách liên hệ chúng với sự vật muốn thể hiện. Cuốn sách ựầu tiên
dạy ngôn ngữ ký hiệu dành cho người khiếm thắnh với bảng chữ cái ựược thể hiện bằng các ựộng tác tay ựã ựược Juan Pablo de Bonet xuất bản năm 1620.
Năm 1775, tu sĩ Charles Michel de L'Epee ở Pari ựã mở trường học miễn phắ ựầu tiên dành cho những người khiếm thắnh. Ông dạy họ phát triển các kỹ năng giao tiếp cùng nhau và "lắng nghe" thế giới thông qua một hệ thống các ựiệu bộ cử chỉ ựược quy ước, các ký hiệu bằng tay, và cách ựánh vần ựược gọi là fingerspelling. Ông ựã xây dựng và diễn giải ngôn ngữ của các ký hiệu bằng cách quy ựịnh mỗi ký hiệu là một biểu tượng gợi ý cho một khái niệm nào ựó. Cách thức ông dùng ựể kiến tạo nên hệ thống ngôn ngữ ký hiệu lần ựầu tiên ựã ựược cộng ựồng những người khiếm thắnh ở Pari chấp nhận và theo học. Những kiến thức ông gặt hái ựược cùng với óc sáng tạo ựã dẫn ựến sự ra ựời của phiên bản ký hiệu ựầu tiên của tiếng Pháp. Ông ựã mở ựường cho những người khiếm thắnh hòa nhập với xã hội nhờ một ngôn ngữ ựược chuẩn hóa của riêng giới mình, nó là chiếc cầu nối thần diệu nối liền cái thế giới trước kia im lìm bất lực với thế giới của những âm thanh diệu kỳ.
Một trường dạy người khiếm thắnh cũng rất nổi tiếng thời bấy giờ (1778) do Samuel Heinicke lập ra ở Leipzig, đức. Hinicke không sử dụng cách diễn ựạt bằng tay trong giao tiếp, thay vào ựó ông dạy người ta nói bằng cách mấp máy môi và nghe bằng cách nhìn dáng ựiệu của môi. Ông ựã xây dựng một trường học công lập ựầu tiên cho người khiếm thắnh do chắnh phủ tài trợ. Hai phương pháp (bằng tay và bằng miệng) chắnh là nguyên mẫu ựầu tiên của khái niệm truyền thông tổng hợp ngày nay. Truyền thông tổng hợp chắnh là việc sử dụng tất cả các phương tiện giao tiếp ựã có như ngôn ngữ ký hiệu, cử chỉ ựiệu bộ, ựánh vần bằng tay, nghe bằng cách nhìn dáng ựiệu mấp máy của môi, nói bằng cách mấp máy môi, trợ thắnh, ựọc, viết, và cả tranh ảnh.
Ở Mỹ, những người da ựỏ thuộc bộ tộc Great Plains cũng phát triển một hệ thống tổng hợp khá tốt các ký hiệu nhưng nó mang ý nghĩa giao tiếp giữa các bộ lạc nhiều hơn là cho những người khiếm thắnh và ựến nay hệ thống này chỉ còn lưu lại chút
ắt dấu vết. Tuy nhiên sẽ rất thú vị khi ta nhận thấy có một vài sự tương ựồng giữa ngôn ngữ ký hiệu của người da ựỏ và hệ thống ngôn ngữ ký hiệu hiện thời.
Ngày nay, tại nước Mỹ có rất nhiều trường học dạy ngôn ngữ cho người khiếm thắnh nhưng ắt ai biết về người ựầu tiên ựặt nền móng cho sự phát triển của ngôn ngữ dấu hiệu ở Mỹ, người ựó là Thomas Hopkins Gallaude. Năm 1815, khi 27 tuổi, Thomas ựã tới châu Âu ựể học cách giao tiếp với những người khiếm thắnh. Ở Anh, Thomas gặp tu sĩ Roche Ambroise Sicard, người ựã mời ông nghiên cứu ở trường học dành cho người khiếm thắnh của ông ở Pari. Sau nhiều tháng, Gallaudet trở lại Mỹ cùng Laurent Clerc, một giáo viên dạy ngôn ngữ dành cho người khiếm thắnh ở trường Pari. Năm 1817, Gallaudet mở trường học quốc gia ựầu tiên dành cho người khiếm thắnh ở Hartford, bang Connecticut và Clerc trở thành giáo viên dạy ngôn ngữ ký hiệu dành cho người khiếm thắnh ựầu tiên ở Mỹ. Các trường học dành cho người khiếm thắnh khác cũng sớm xuất hiện ở các bang khác. Nổi tiếng nhất là trường New York School dành cho người khiếm thắnh ựược thành lập vào năm 1818. Năm 1820, một trường khác ựược mở ở Pennsylvania, và sau ựó là 22 trường học ựược mở ra trên toàn nước Mỹ vào năm 1863.
Một cột mốc quan trọng trong lịch sử ngôn ngữ dành cho người khiếm thắnh là việc thành lập học viện Gallaudet ở Washington DC vào năm 1864 và cho ựến nay ựây vẫn là học viện nghệ thuật hàng ựầu dành cho người khiếm thắnh ở nước Mỹ và cả ở trên thế giới. Thomas Hopkins Gallaudet ựã truyền lại mơ ước của ông về một học viện dành cho người khiếm thắnh cho con trai ông là Edward Miner Gallaude. Cùng với sự giúp ựỡ của Amos Kendall, Edward ựã biến giấc mơ của cha ông thành hiện thực, và ông cũng trở thành hiệu trưởng ựầu tiên của học viện này.
Ngày nay, chúng ta may mắn có một loạt các hệ thống ngôn ngữ ký hiệu khá hoàn chỉnh và biểu cảm của nhiều quốc gia trên thế giới. Chúng ta phải mang ơn rất nhiều những người ựã xây dựng nên hệ thống ngôn ngữ ký hiệu Pháp vì nhiều ký hiệu hiện nay có nguồn gốc từ hệ thống này.
4.1.3. Các ngôn ngữ dấu hiệu hiện nay
Cũng giống như ngôn ngữ thông thường, mỗi quốc gia lại có ngôn ngữ dấu hiệu khác nhau. Có thể kể ra một số ngôn ngữ dấu hiệu như ASL (American Sign Language), SASL (South African Sign Language), ISL (Irish Sign Language), FSL (Franch Sign Language)Ầ nhưng phổ biến nhất là ngôn ngữ ASL của Mỹ. Với ngôn ngữ này thì các ký tự ựược mã hóa hết sức ựơn giản. Trong khi ựó các từ ựược mã hóa phức tạp hơn. Mỗi từ trong ASL ựược mô tả bởi 5 ựặc tắnh của ký hiệu: hình dạng bàn tay, vị trắ bàn tay so với cơ thể người, hướng bàn tay, chuyển ựộng của bàn tay và ngón tay, biểu hiện của nét mặt và cơ thể. Riêng ngôn ngữ dấu hiệu dùng ở Việt Nam về cơ bản là giống ASL tuy nhiên do ựặc thù ngôn ngữ của chúng ta là có thêm các ký tự khác như Ê, Ơ, Ô, Ư, Ă, Â và các dấu huyền (`), sắc ('), hỏi (?), ngã (~) nên ta phải tổ hợp thêm các cử chỉ khác nữa ựể bổ sung vào cho ựủ. Luận văn này ựược xây dựng dựa trên cơ sở là ngôn ngữ dấu hiệu ASL.
4.2. Cu t>o bàn tay
Không một bộ phận nào khác của thân thể lại gắn bó thân thiết với hành vi con người như ựôi tay. Với ựôi tay, chúng ta làm việc, chơi ựùa, học hành, bày tỏ các cảm xúc, xây dựng các nền văn minh và sáng tạo nên các tác phẩm nghệ thuật.
Là một trong những dụng cụ phức tạp nhất của toàn bộ cơ thể, bàn tay là công cụ cơ học ựược thiết kế cực kỳ tinh xảo gồm những cơ bắp, mỡ, dây chằng, gân, xương và các sợi thần kinh cực nhạy. Nó có thể thực hiện hàng ngàn công việc một cách chắnh xác. để làm một ựộng tác nắm chặt ựơn giản nhất, một chuỗi các cơ bắp, các khớp xương và các gân suốt từ vai xuống ựến tận các ựầu ngón tay ựều ựược triệu ựến. Cầm một muỗng xúp phải xử dụng ựến hơn 30 khớp xương và 50 cơ bắp.
Khung xương bàn tay khá phức tạp, gồm 3 phần: cổ tay, lòng bàn tay và các ngóng tay. Số lượng các xương ựược phân phối như sau: tám xương ở cườm tay, năm ở vùng lòng bàn tay, mười bốn ở các ngón tay. Các dây chằng ràng chặt các xương này
lại với nhau tại vị trắ các khớp nối. Thao tác cử ựộng của các ngón tay ựược ựiều khiển bởi các gân, là những sợi bền chắc có nhiệm vụ hướng dẫn các xương bàn tay, cổ tay và nối chúng với các cơ bắp chịu trách nhiệm ựiều hành các xương này.
Bảng sau ựây liệt kê thuật ngữ y học của các xương thuộc bàn tay (kèm theo cả tên nguyên bản)
TT Tên khoa học Tên tiếng Việt
1 Styloid Process of Radius xương quay
2 Navicular (Scaphoid) xương thuyền
3 Lunate xương nguyệt
4 Triquetral xương tháp
5 Pisiform xương ựậu
6 Trapezium xương thang
7 Trapezoid xương thê
8 Capitate xương cả
9 Hamate xương móc
10 Metacarpal (I, II, III, IV, V)
tên gọi chung của 5 xương lòng bàn tay tương ứng với 5 ngón tay
11 Proximal Phalange
(I, II, III, IV, V) các xương ựốt 1
12 Middle Phalange
(I, II, III, IV, V) các xương ựốt 2
13 Distal Phalange
(I, II, II, IV) các xương ựốt 3
14 Styloid Process of Ulna xương trụ
Ngón cái, hoạt ựộng ựộc lập với bốn ngón tay khác, là ngón tay quan trọng và bận rộn nhất. Nhờ khả năng ựộc ựáo của ngón cái có thể bắt tréo và liên kết với mọi ngón tay khác, cho nên chúng ta vẫn có thể xoay xở làm ựược một số công việc bằng ngón cái với một ngón tay khác.
Các ngón tay còn lại khác biệt với nhau ựáng kể về mặt sức mạnh. Thông thường, ngón giữa là ngón mạnh nhất, kế ựến là ngón trỏ. Ngón thứ tư (tức ngón ựeo nhẫn) ựược các giáo sư âm nhạc và các thầy dạy ựánh máy chữ xem là kém nhạy cảm nhất ựối với việc luyện tập, vì cơ bắp của nó bẩm sinh ựã yếu. Ngón út là ngón yếu nhất. Kắch thước của bàn tay một người cũng không mấy liên hệ ựến sức nắm chặt của nó, hoặc giả ựến sự nhanh hay chậm, khéo léo hay vụng về.
Chúng ta nhận ựược rất nhiều thông tin về những vật chúng ta rờ chạm ựến qua "cảm giác" về chúng. Sở dĩ như vậy là vì da bàn tay không giống như da ở bất cứ bộ phận nào khác của thân thể. Mặc dù hết sức dai bền, lớp da này cũng co giãn một cách diệu kỳ và nhạy cảm ựến mức khó tưởng tượng nổi. Lớp da trên lưng bàn tay thực tế giãn ra hơn một centimét khi ta nắm chặt tay bóp vật gì, ựồng thời trong lúc ựó, phắa lòng bàn tay da bị co rút lại cũng hơn một centimét (ựây là cũng là ựiều tôi rất băn khoăn lưu ý khi tiếp tục hướng nghiên cứu này, việc mô hình hóa chắnh xác sự co dãn của lớp da tay khi tay cử ựộng không phải ựơn giản, chắc chắn nó ựòi hỏi nhiều công sức nghiên cứu và tôi hy vọng sẽ nhận ựược sự cộng tác của những bạn quan tâm ựến vấn ựề này). Bên dưới lớp da dày của lòng bàn tay là một lớp mỡ ựệm có chức năng bảo vệ các gân quan yếu và các mạch máu của bàn tay, còn mặt ngoài chịu ựựng sự ma sát rất lớn do những ựộng tác cào nạo, vặn xiết, ghìm bấu, xiết chặt tạo nên.
Lòng bàn tay, và ựặc biệt là các ựầu ngón tay, ựược trang bị với các thiết bị cảm giác ựặc biệt. Một mảnh da ngón tay nhỏ hơn kắch cỡ một con tem bưu chắnh chứa ựến hàng triệu tế bào thần kinh. Trên bề mặt của lớp da là những luống nhỏ hình thành bởi các gai thịt. Những gai thịt này lấm chấm vô số các lỗ chân lông và các ựầu dây thần kinh có chức năng khám phá nhiệt ựộ và sự cấu tạo của bất cứ việc gì chúng ta ựụng chạm ựến. (Phép nhận dạng bằng dấu tay ựược căn cứ trên sự kiện là các mẫu ựường vân hình vòng tạo thành bởi các gai thịt này chẳng bao giờ giống hệt nhau ở hai con người).
Các khớp xương ngón tay, giống như mọi khớp xương khác trong cơ thể, ựược bao chứa trong một dung dịch trơn nhầy, không màu (hoạt dịch) chất này tạo ra một tác dụng trơn lướt, mượt mà khi chúng ta gập cùi chỏ hay ngón tay lại. Khi dung dịch này trở lạnh, nó ựặc lại và các khớp xương ngón tay tê cứng. Vì cấu trúc phức tạp của các dây thần kinh và các cơ bắp nên bàn tay rất dễ bị tổn thương. Các thương tắch ở cườm tay, ngón tay và bàn tay chiếm gần một nửa tổng số các tổn thất trong các tai nạn kỹ nghệ.
Hình 18: Minh họa các loại khớp xương tay
Với tư cách là các dụng cụ ựể học tập, làm việc và truyền thông, ựôi bàn tay của chúng ta có thể ựược xem như phương tiện chắnh yếu của tư tưởng con người Ờ một thành viên cộng sự của bộ óc trong sứ mạng vĩnh viễn phân biệt con người với phần còn lại của thế giới ựộng vật
4.3. FamiliarHand
4.3.1. Quy trình thực hiện
Sau ựây là quy trình thực hiện bài toán: - Bước 1:
Ớ Công việc: Sử dụng tool thiết kế 3D (Maya, 3ds max, PoserẦ) ựể thiết kế mô hình 3D rồi xuất dữ liệu ra dưới dạng file VRML97.
Ớ Kết quả: File VRML chứa dữ liệu ựể xây dựng nên mô hình 3 chiều thể hiện một bàn tay.
Ớ Công việc: Xây dựng module làm nhiệm vụ load file VRML và ựọc ra các nút trong file ựó và gán cho các ựối tượng tương ứng của Java3D. Bộ render của Java3D sẽ dựa vào cấu trúc Scene Graph ựể render thành mô hình 3D tương