Thạc Sĩ Mô phỏng cử chỉ múa dựa vào công nghệ thực tại ảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN iv
MỤC LỤC . v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT . vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH . viii
MỞ ĐẦU . 1
Chương 1. KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN MÔ PHỎNG CỬ
CHỈ MÚA 3
1.1. Khái quát về Thực tại ảo 3
1.1.1. Sơ lược lịch sử phát triển . 4
1.1.2. Các lĩnh vực ứng dụng của Thực tại ảo . 5
1.2. Bài toán mô phỏng cử chỉ múa . 10
1.2.1. Bài toán mô phỏng cử chỉ múa là gì? 10
1.2.2. Tạo hiệu ứng Animation trong mô phỏng cử chỉ múa . 11
1.2.3. Các vấn đề giải quyết trong quá trình nghiên cứu . 12
1.2.4. Hướng giải quyết bài toán . 12
Chương 2. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MÔ PHỎNG CỬ CHỈ 13
2.1. Một số loại hình cử chỉ múa dân gian 13
2.1.1. Động tác tay Chíp (hay còn gọi là bắt) 13
2.1.2. Phong cách tay Rồn (còn gọi là che). 13
2.1.3. Phong cách tay Chòn-ôl (còn gọi là động tác chỉ) . 13
. 14
2.2.1. Nội suy song khối (Bicubic Interpolation) 14
2.2.2. Nội suy tuyến tính (linear interpolation) . 16
2.2.3. Nội suy song tuyến (bilinear interpolation) . 18
2.2.4. Nội suy tam tuyến tính (trilinear) 21
2.2.5. Các phép nội suy không gian . 23
2.2.6. Phương pháp ước lượng chuyển động . 26 vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2.2.7. Phép nội suy thời gian và bù chuyển động 28
33
2.3.1. Nắn chỉnh hình thu nhận ảnh . 34
2.3.2. Chức năng nội suy ảnh (Morphing) . 41
2.3.3. Chức năng chấp nhận ảnh nội suy . 41
2.3.4. Chức năng thêm ảnh (Addimage) hay sinh ra các ảnh trung gian . 41
2.3.5. Chức năng lọc ảnh bằng phương pháp trung bình . 42
2.4. Kỹ thuật phỏng cử chỉ múa theo các điểm điều khiển 42
2.4.1. Xương, khung xương là gì? . 42
2.4.2. Tạo khung xương cho đối tượng . 42
2.5. Các kỹ thuật điều khiển chuyển động của xương 45
2.5.1. Kỹ thuật điều khiển tiến FK (forward kinematics) 46
2.5.2. Kỹ thuật điều khiển ngược IK (inverse kinematics) 47
2.5.3. Phương pháp heuristic của FABRIK. [14] [15] . 54
Chương 3. CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 68
3.1. Mục đích và yêu cầu bài toán 68
3.1.1. Thực trạng giảng dạy chuyên ngành Múa trường Cao đẳng Văn hóa
Nghệ thuật và Du lịch 68
3.1.2. Mô tả bài toán 70
3.2. Một số kết quả đạt được . 70
3.3.1. Giao diện của chương trình . 70
3.3.2. Một số kết quả đạt được 71
3.3. Một số đánh giá nhận xét . 74
KẾT LUẬN . 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 76


vii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT
Ký hiệu/
Chữ viết tắt
Viết đầy đủ Ý nghĩa
1 VR Virtual Reality Thực tại ảo
2 3D 3 Dimentional 3 Chiều
3 2D 2 Dimentional 2 Chiều
4 FK Forward kinematics Điều khiển tiến
5 IK Inverse kinematics Điều khiển ngược
6 HW Hardware Phần cứng
7 SW Software Phần Mềm














viii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1: Một số cử chỉ múa dân gian 1
Hình 1.1: Phần cứng của một vr 4
Hình 1.2: Ứng dụng thực tại ảo vào trong lĩnh vực giải trí . 7
Hình 1.3: Ứng dụng công nghệ vr trong đào tạo phẫu thuật ảo 7
Hình 1.4: Ứng dụng thực tại ảo vào trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo (ảnh: redorbit) 9
Hình 1.5: Ứng dụng thực tại ảo trong thiết kế kiến trúc . 10
Hình 2.1: Thể hiện các điểm dữ liệu nội suy theo đường thẳng . 16
Hình 2.2: Nội suy tái tạo những hình ảnh song song 17
Hình 2.3: Minh họa phép nội suy bilinear 18
Hình 2.4: 8 điểm góc ở hình khối trên bao quanh điểm nội suy c 22
Hình 2.5: Biểu diễn định giá f c (x,y) bằng nội suy song tuyến . 24
Hình 2.6: Ảnh tịnh tiến với di chuyển d x , d y . 27
Hình 2.7: Nội suy sinh khung trung gian ) , , (
2 1
t n n f 28
Hình 2.8: Mô tả nội suy theo thời gian . 29
Hình 2.9: Tái tạo cảnh theo ba bước . 30
Hình 2.10.a: Hình ảnh nắn hỉnh 34
Hình 2.10.b: Hình ảnh nội suy sau nắn chỉnh . 34
Hình 2.11: Các điểm đặc trưng và điểm m . 35
Hình 2.12. Hình ảnh nội suy sau khi nắn chỉnh 38
Hình 2.13: Mô phỏng các khung hình trung gian . 39
Hình 2.14: Khung hình trung gian sinh ra bằng việc ước lượng chênh lệch 40
Hình 2.15: Sử dụng một giải pháp ik để làm cho bàn tay của một nhân vật đạt 48
Hình 2.16: Một liên kết ik đơn 50
Hình 2.17: Chuỗi liên kết đôi 51
Hình 2.18: Một ik có nhiều hơn một giải pháp . 54
2.19: Một ví dụ áp dụng phương pháp lặp của fabrik cho trường hợp điều khiển
một cấu trúc có 4 khớp nối và một điểm đích t duy nhất. . 55
Hình 2.20: Một ví dụ minh họa một cấu trúc Có nhiều end effector và nhiều sub-base 60 ix
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Hình 2.21: một đồ thị minh họa việc cài đặt các rang buộc và miêu tả giới hạn các
phép quay bất thường. . 62
Hình 2.22: các ràng buộc về hướng quay và góc quay được kết hợp Chặt chẽ trong
fabrik. 66
Hình 3.1: động tác giơlơvê 69
Hình 3.2: động tác giơlơvê lăng 69
Hình 3.3: vị trí khu đờ piê . 70
Hình 3.4: po pra thế sáu 70
Hình 3.5: giao diện của chương trình nội suy . 70
Hình 3.6: kết quả nội suy ảnh điệu múa bắt 72
Hình 3.7: hình ảnh nhận được từ phép thay thế ảnh . 73
Hình 3.8: kết quả thu được nội suy ảnh 73



1
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

MỞ ĐẦU
Nghệ thuật múa Việt Nam từ khi hình thành đã mang dấu ấn của cư dân nông
nghiệp gắn bó với thiên nhiên, muông thú với các vũ điệu tả cảnh lao động sản xuất,
săn bắn. Những hình ảnh đời thường đi vào múa được cách điệu hay đúng hơn là
nghệ thuật hoá bằng tài năng của người nghệ sĩ. Cho nên nghệ thuật múa giữ vị trí
quan trọng và là một thành tố trong văn hoá Việt Nam. Đời sống cộng đồng, được
thể hiện rõ nét qua điệu múa, vì nó không phải là sự diễn tấu của một người mà là
hoạt động của một nhóm người sử dụng nghệ thuật để phục vụ quần chúng. [1]


Hình 1: Một số cử chỉ múa dân gian
. Những ứng dụng của nó ngày càng
phong phú, đa dạng và thiết thực hơn. Sự phát triển không ngừng của sức mạnh máy
tính đã làm cho một số lĩnh vực khó phát triển trước kia, nay đã có khả năng phát
triển và đã đạt được những thành tựu đáng kể. Chúng ta có thể kể đến hệ chuyên
gia, các hệ xử lý thời gian thực . và một lĩnh vực khác cũng cần phải nói là Thực tại
ảo (Virtual reality) và những ứng dụng của nó trong công nghệ.
Thực tại ảo là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không gian ba
chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế
giới mô phỏng bằng máy tính – môi trường ảo (Virtual Environment). Trong thế
giới ảo, người sử dụng không còn được xem như người quan sát bên ngoài mà đã
thực sự trở thành một phần của hệ thống. [3] 2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

Mặc dù khái niệm về thực tại ảo đã xuất hiện từ khá lâu nhưng do nhiều lý
do về mặt công nghệ, phải mất nhiều thời gian và nỗ lực để Thực tại ảo có được
những thành tựu như ngày nay. Hiện nay trong thế giới ảo vẫn là lĩnh vực công
nghệ nhiều tiềm năng xét về khía cạnh ứng dụng.
Trong đó, không thể không kể tới lĩnh vực mô phỏng sự chuyển động của
các mô hình, đối tượng. Việc tạo chuyển động của đối tượng góp phần không nhỏ
vào việc làm cho hệ thống trở nên sinh động và giống thực hơn. Nhưng việc điều
khiển và tạo chúng sao cho chân thật, tự nhiên lại là một vấn đề phức tạp. Công việc
này đòi hỏi người tạo chuyển động nắm rõ đối tượng cần mô phỏng trong thực tế và
có những kiến thức về việc tạo chuyển động trong máy tính.
Xuất phát từ thực tế, muốn bảo tồn, phát huy và ứng dụng công nghệ mới
trong huấn luyện và đào tạo múa, tôi lựa chọn đề tài “MÔ PHỎNG CỬ CHỈ MÚA
DỰA VÀO CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO” nhằm mô hình hóa một số động tác
múa dân gian cơ bản bằng công nghệ Thực tại ảo.