政大機構典藏-National Chengchi University Institutional Repository(NCCUR):Item 140.119/36385
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    政大機構典藏 > 資訊學院 > 資訊科學系 > 學位論文 >  Item 140.119/36385


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    題名: 一個可支援延展性動畫的多人虛擬環境系統
    A multi-user virtual environment system with extensible animations
    作者: 劉怡麟
    Liu, Yi-Lin
    貢獻者: 李蔡彥
    Li, Tsai-Yen
    劉怡麟
    Liu, Yi-Lin
    日期: 2001
    上傳時間: 2009-09-18 18:27:04 (UTC+8)
    摘要: 多人虛擬環境系統結合了虛擬實境與分散式系統，讓網路上的使用者利用各自的虛擬人物(avatar)，在一個擬真的虛擬環境中進行互動。目前此類系統，大多因為受限於其訊息傳輸協定中的格式過於固定，使得虛擬人物動畫播放的設計，皆只能應要求以循序的方式播放，進行一來一往式的互動。為了讓虛擬人物的肢體語言動畫播放更有彈性，本論文以XML標準設計傳輸協定中的訊息結構，包裝動晝的相關資訊，以傳送至使用者端播放。為了說明此包裝方式上的延展性，我設計了三個使虛擬人物動畫播放更有彈性的功能：「虛擬人物動作的同步化」、「彈性的動畫劇本」、「不同動畫型態的整合播放方式」。我選擇以一個開放原始碼的多人虛擬環境系統VNet做為實驗平台，改寫其傳輸協定及動畫模擬等模組，並實作上述延展功能。另外，為了讓我的實驗平台提供更多加值應用的可能，我也設計了一套虛擬使用者的軟體發展介面，及訊息監控介面。最後，透過數個場景與動畫範例，我以實證方式說明此一虛擬環境系統在動畫展示上的延展性。
    A multi-user virtual environment (MUVE) system integrates the technologies of virtual reality and distributed system to allow Internet users to interact with each other in a realistic virtual environment. Due to the inflexibility of message formats, most existing MUVE systems can only allow their users to display canned avatar animations in a play-on-demand fashion. In this thesis, the XML standard is used to design animation data and message transmission format. In order to illustrate the flexibility of this new protocol, I have designed three extensible functions for avatar animations. These functions include "synchronizing avatars` animations", "flexible animation scripting", and "integrating different animation data formats." An open source MUVE system, called VNet, is used as the basis of my experimental platform, on which I have redesigned its protocol and animation modules. In addition to the three extensions, I have also implemented a software development kit (SDK) for incorporating virtual users and message filtering. Finally, the extensibility of avatar animation is demonstrated in the proposed system through several realistic scenarios.
    第一章 導論-----1
    1.1 研究動機與目的-----1
    1.2 本論文的章節架構-----4

    第二章 相關研究-----5
    2.1 多人虛擬環境系統相關研究-----5
    2.2 多人虛擬環境系統簡介-----8
    2.2.1 b1axxun-----8
    2.2.2 Active Worlds-----10
    2.2.3 VNet-----12
    2.3 XML簡介-----13

    第三章 以XML標準設計多人虛擬環境系統的訊息傳輸協定-----15
    3.1 主從式多人虛擬環境系統架構-----15
    3.2 VNet系統的VIP傳輸協定-----17
    3.3 以XML取代VIP-----19

    第四章 使用XML標準做為訊息傳輸協定後所衍生之應用-----21
    4.1 虛擬人物動作的同步化-----22
    4.1.1 具有時間屬性的動畫播放訊息-----23
    4.1.2 調整動畫播放的屬性-----25
    4.2 彈性的動畫劇本-----27
    4.3 不同動畫型態的整合播放方式-----31
    4.3.1 VRML模型的動畫運作模式-----32
    4.3.2 三種不同資料型態的動畫播放方式-----34
    4.4 動畫播放管理員(Animation Manager，AM)-----39

    第五章 系統設計與實作-----42
    5.1 系統架構-----42
    5.1.1 伺服端起始時的組態設定文件-----44
    5.1.2 使用者端的組態文件-----46
    5.2 虛擬使用者-----47
    5.3 VNet系統的訊息監控介面-----48
    5.3.1 伺服端的訊息監控介面-----49
    5.3.2 使用者端的訊息監控介面-----51

    第六章 實作成果與討論-----53
    6.1 虛擬人物動作的同步化-----54
    6.2 彈性的動畫劇本-----58
    6.3 不同動畫型態的動畫整合播放方式-----60
    6.4 虛擬使用者-----66


    第七章 結論與未來發展-----69
    7.1 結論-----69
    7.2 未來發展-----70

    參考文獻-----71
    附錄A 伺服端起始時的組態設定文件-----74
    附錄B 使用者端的組態設定文件-----75


    圖目錄
    圖2.1 blaxxun系統架構圖（取自blaxxun公司網站）-----8
    圖2.2 blaxxun的使用者介面-----9
    圖2.3 Active Worlds的使用者介面-----11
    圖2.4 VNet的使用者介面-----12
    圖2.5 兩個XML表示3維座標的方式-----14
    圖3.1 主從式架構的多人虛擬環境系統-----15
    圖3.2 以VIP與XML包裝一位ID為4的使用者更新其座標至(3，2，1)的訊息-----20
    圖3.3 以VIP與XML包裝一位ID為3的使用者所要傳遞的文字交談訊息-----20
    圖4.1 一個具有time屬性的虛擬人物之肢體語言播放訊息-----23
    圖4.2 取得伺服端電腦時間的訊息-----23
    圖4.3 訊息傳送至接收之過程中，全域時間的變化-----24
    圖4.4 一個具有調整動畫播放屬性的Hello肢體語言訊息-----26
    圖4.5 一個虛擬人物的動畫劇本-----28
    圖4.6 一個以行走方式進行位移的肢體語言動畫描述方式-----29
    圖4.7 虛擬人物位移時的路徑示意圖-----30
    圖4.8 一個具有多個動畫劇本的訊息-----30
    圖4.9 一個從座標(-2，0，0)移至(2，0，0)的動畫描述-----32
    圖4.10 一個具有位移動畫的球體模型-----33
    圖4.11 以三種不同資料型態描述動畫資料時的資料量-----34
    圖4.12 以命令句的方式描述動畫的播放-----35
    圖4.13 有指定行進路線的位移動畫-----36
    圖4.14 以XML描述VRML的動畫資料-----37
    圖4.15 以關鍵畫格描述動畫的播放-----38
    圖4.16 動畫播放管理員所維護的動畫物件序列-----39
    圖4.17 利用使用者端電腦的時間計算key值-----41
    圖5.1 VNet原本的系統架構-----43
    圖5.2 VNet修改後的系統架構-----43
    圖5.3 伺服端管理使用者資料時，所需記錄的基本資訊-----45
    圖5.4 利用4.3節介紹的第三種動畫型態，描述一個模型檔(nancy.wrl)的""Hello""肢體語言動畫-----45
    圖5.5 一個名為""The Head""的虛擬人物，其肢體語言動畫的描述-----46
    圖5.6 伺服端與使用者端的訊息監控介面-----49
    圖6.1 要求同步化的訊息-----54
    圖6.2 John遇到Bob，發出同步化要求-----56
    圖6.3 BOb回應John的同步化要求-----56

    圖6.4 John移動至BOb面前-----57
    圖6.5 同步化動作的播放-----57
    圖6.6 一邊走路一邊揮手打招呼的肢體語言動畫-----59
    圖6.7 虛擬人物跑步離開的動畫-----59
    圖6.8 跑步時揮舞左手道別的動畫-----60
    圖6.9 以高階資料型態的命令句，描述虛擬人物的動畫資料-----61
    圖6.10 與圖6.9中的動畫資料相對應，以中階資料型態描述的動畫資料-----61
    圖6.11 以中階資料型態的樹狀結構，描述虛擬人物的動畫資料-----62
    圖6.12 以低階資料型態的關鍵畫格方式，描述虛擬人物的動畫資料-----63
    圖6.13 右側走路的女生是第一劇本，男生是第二劇本，左側小男孩是第三劇本-----64
    圖6.14 左側的小男孩舉起右手，對迎面而來的二人打招呼-----64
    圖6.15 小男孩打完招呼，三人繼續依各自的動畫劇本前進-----65
    圖6.16 小男孩走至目的地，其他二人繼續行走至動畫劇本所指定的座標-----65
    圖6.17 虛擬使用者的管理者介面-----66
    圖6.18 模擬多人效果(一)-----67
    圖6.19 模擬多人效果(二)-----67
    圖6.20 模擬多人效果(三)-----67
    圖6.21 模擬多人效果(四)-----67
    圖6.22 模擬多人效果(五)-----68
    圖6.23 模擬多人效果(六)-----68


    表目錄
    表3.1 VIP訊息所使用到的VRML欄位型態-----17
    表3.2 VIP協定中的所有訊息-----18


    式目錄
    式一 全域時間的計算式-----24
    式二 使用者端電腦時間與全域時間之間的差值計算式-----24
    式三 計算傳送端在訊息中設定的全域時間-----25
    式四 計算播放一次動畫的時間長度-----40
    式五 畫格索引值的計算式-----41
    描述: 碩士
    國立政治大學
    資訊科學學系
    90
    資料來源: http://thesis.lib.nccu.edu.tw/record/#G91NCCU2912012
    資料類型: thesis
    顯示於類別:[資訊科學系] 學位論文

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