Uso de Ontologias em Ambientes e Humanos Virtuais

1. Uso de Ontologias emAmbientes e Humanos Virtuais Daniel Camozzato Fernando Marson Rossana B. Queiroz

2. Introdução Ambientes Virtuais Humanos Virtuais Animação Comportamental Considerações Finais Sumário

3. Conceito Ontos = Existência / Logos = Conhecimento Ontologia = Área da metafísica que lida com a natureza da existência. “Estudo do que existe”.

4. Conceito - Especificação Modelagemsistemática do queexiste. Uma especificação formal de como representar objetos, conceitos e relacionamentos que existem em um domínio. “Uma especificação de uma conceitualização”.

5. Conceito – Compreensão Compartilhada • “Uma compreensão compartilhada a respeito de um domínio”. • Ontologia é um método para organizar o conhecimento: • Acrescentando significado a dados • Torna o conhecimento compreensível tanto para humanos como para computadores

6. Com o que uma ontologia se parece? Depende!

7. Com o que uma ontologia se parece? Ontolingua, KIF, Frame Ontology, OKBC, OCML, Flogic, LOOM, SHOE, RDF, RDFS, XOL, OIL, DAML, OWL… Formalidade – Informal, semi-informal, semi-formal, formal Tipo de conhecimento – genérico, domínio, aplicação, meta-ontologia

8. Inter-operabilidade entre sistemas Gerenciamento de conhecimento (information retrieval, document management, knowledge base systems) Processamento de linguagem natural (análise semântica, estrutura léxica) Web semântica (representação dos dados na web) Aplicações na Ciência da Computação

9. É útil para aplicações de Computação Gráfica Semântica associada à representação gráfica, visual Compartilhamento de recursos Muitos formatos, representando o mesmo domínio de conhecimento Representação do mundo virtual Especificação e relação entre seus diversos componentes Modelagem de comportamentos Aplicação em Computação Gráfica

10. Ambientes Virtuais • São abstrações do ambiente real. • São cenários que permitem a interação entre usuários, humanos e objetos virtuais. • Aplicações • Aprendizagem (Moodle, Teleduc) • Simulação (Controle de tráfego, circuitos digitais) • Entretenimento (MUD’s, MOO’s, SecondLife)

11. Possuem geometria e topologia associadas. Podem possuir semântica. Características Habitáveis Interativos / Reativo Colaborativos Inteligentes Ambientes Virtuais 3D

12. Aplicada à diversas áreas de conhecimento Herança cultural Resgate histórico Reconstrução de cidades Simulação Arquitetura Reprodução de estilos arquitetônicos Ambientes Virtuais e Semântica

13. Representing the Semantics of Virtual Spaces (Chen, 1999) Categoriza os espaços virtuais em eixos Representação: textual – gráfica Uso: recreativo – profissional Análise da aplicação de semântica em ambientes virtuais Estudo de caso: StarWalker Ambientes Virtuais e Semântica

14. Semantics-basedrepresentationof virtual environments(Gutierrez, 2005) Apresenta uma definição para representação e uso de objetos virtuais dentro de ambientes virtuais com o uso de semântica Representação visual Representação funcional Reusabilidade Estudos de caso Animação e representação de humanos virtuais com multi-definição Humanos virtuais autônomos Condução de orquestra virtual Ambientes Virtuais e Semântica

15. Semantics-basedrepresentationof virtual environments(Gutierrez, 2005) Ambientes Virtuais e Semântica

16. Semantics-basedrepresentationof virtual environments(Gutierrez, 2005) Ambientes Virtuais e Semântica

17. Semantics-basedrepresentationof virtual environments(Gutierrez, 2005) Ambientes Virtuais e Semântica

18. Semantics-basedrepresentationof virtual environments(Gutierrez, 2005) Ambientes Virtuais e Semântica

19. Semantic Description of 3D Environments: a Proposal Based on Web Standards (Pittarello, 2006) Apresenta uma abordagem para relacionar semântica e representação gráfica. OWL e X3D (XML) Descrição de funcionalidades do ambiente Ontologias independentes de cenários Estudos de caso Extração de informação semântica para deslocamento do usuário Visita guiada a um palácio de Veneza Ambientes Virtuais e Semântica

20. Ambientes Virtuais e Semântica • Semantic Description of 3D Environments: a Proposal Based on Web Standards (Pittarello, 2006)

21. Ambientes Virtuais e Semântica Semantic Description of 3D Environments: a Proposal Based on Web Standards (Pittarello, 2006) Relações possíveis entre objetos semânticos containedBy: especifica que um objeto está contido por um componente de maior nível hierárquico. sharedBy: especifica que o objeto é compartilhado por dois objetos hierarquicamente superiores boundedBy: expressa que o objeto está associado à um determinado espaço semântico

22. Ambientes Virtuais e Semântica Semantic Description of 3D Environments: a Proposal Based on Web Standards (Pittarello, 2006)

23. Ambientes Virtuais e Semântica Semantic Description of 3D Environments: a Proposal Based on Web Standards (Pittarello, 2006)

24. SemanticDescriptionof 3D Environments: a ProposalBasedon Web Standards (Pittarello, 2006) Utilização do VoiceXML Informações sobre o ambiente são repassadas ao usuário através de voz sintetizada. Ambientes Virtuais e Semântica

25. Ambientes Virtuais e Semântica • Visual creation of inhabited 3D environments: An ontology-based approach(Garcia-Rojas, 2008) • Criação de ambientes virtuais habitáveis • Definição de comportamento e funcionalidades de objetos virtuais • Programação Visual • Java, OWL e X3D

26. Ambientes Virtuais e Semântica • Visual creation of inhabited 3D environments: An ontology-based approach(Garcia-Rojas, 2008)

27. Ambientes Virtuais e Semântica • Visual creation of inhabited 3D environments: An ontology-based approach(Garcia-Rojas, 2008)

28. Ambientes Virtuais e Semântica • Visual creation of inhabited 3D environments: An ontology-based approach(Garcia-Rojas, 2008)

30. Ambientes Virtuais e Semântica • Visual creation of inhabited 3D environments: An ontology-based approach(Garcia-Rojas, 2008)

31. Humanos Virtuais Representação de um humano em meio virtual Modelagem e Animação Forma 3D (malha de polígonos) Estruturas auxiliares à animação (esqueleto, músculos, pontos de controle) Estruturas que armazenam esses dados normalmente não “sabem” o que cada um dos componentes representa Falta semântica associada

32. Representação de um humano em meio virtual Incorporação de uma “camada semântica” para a descrição de: Características ou atributos (features) Funcionalidades O que é um braço? O que um braço faz? Interação Como ele interage com o corpo e o ambiente? Habilidades Humanos Virtuais

33. Modelagem Skinning Rigging

34. Preparação de quadros-chave da animação

35. Exemplo de personagem virtual animado

36. AQUI ESTAVA O VÍDEO DE MOTION CAPTURE

37. AQUI ESTAVA O VÍDEO DOS HUMANOS VIRTUAIS (VHLAB e carinhas caminhando no prédio 32)

38. Humanos Virtuais AnOntologyof Virtual Humans(Gutiérrez, 2007) Conhecimento relacionado com: Modelagem do corpo e análise Animação Interação com objetos virtuais Algoritmos para a aquisição automática ou semi-automática de dados em humanos virtuais já existentes Detecção dos membros e do tronco Detecção das juntas Extração do esqueleto

39. Humanos Virtuais An Ontology of Virtual Humans (Gutiérrez, 2007)

40. Humanos Virtuais AnOntologyof Virtual Humans(Gutiérrez, 2007) Questões de competência para determinar o escopo da ontologia História do modelo Lista de features Seqüências de animação Algoritmos de animação Interação com objetos

41. An Ontology of Virtual Humans (Gutiérrez, 2007) Conceitos definidos para expressar de maneira formal a informação e conhecimento associados aos HVs: Geometria Forma do corpo Acessórios Animação Corpo Face Morfologia Idade, peso, altura, gênero... Comportamento Descritor e controles de comportamento Descritor de individualidade: personalidade, cultura, histórico, etc Algoritmos que conduzem os comportamentos considerando estado emocional e individualidade Humanos Virtuais

42. An Ontology of Virtual Humans (Gutiérrez, 2007)

43. Humanos Virtuais AnOntologyof Virtual Humans(Gutiérrez, 2007) Os Recursos são o produto que o usuário quer obter quando buscarem por um componente Um ou mais arquivos Algoritmos Cenários de aplicações Repositório de personagens virtuais Repositório de modelos Reconhecimento/extração/análise de formas

44. Humanos Virtuais An Ontology of Virtual Humans (Gutiérrez, 2007)

45. Animação Facial

46. AQUI ESTAVA O VÍDEO DE ANIMAÇÃO FACIAL

47. Humanos Virtuais Emotional face expressionprofilessupportedby virtual humanontology(García-Rojas, 2006) Foco em expressões faciais conduzidas pelo estado emocional Animação certa para uma expressão de emoção Padrão de Animação Facial MPEG-4 Pontos de controle Parâmetros de animação

48. Humanos Virtuais Facial Animation Parameters (FAPs) Facial Animation Parameter Units (FAPU) Feature Points (FPs) Overview do MPEG-4 FA Arquivo de animação FAP

49. Emotional face expressionprofilessupportedby virtual humanontology(García-Rojas, 2006) Domínio da ontologia Algumas questões: Quais são as animações de face para expressar a emoção sad? Quais os tipos de expressão angry existem? Qual é o intervalo dos FAPs para as seguintes emoções: worried, terrified? Dado um conjunto de valores FAP qual a emoção que pode ser produzida? Humanos Virtuais

50. Humanos Virtuais Emotional face expressionprofilessupportedby virtual humanontology(García-Rojas, 2006) Modelos de emoções Emoções básicas de Ekman anger joy sadness surprise disgust fear Espaço de avaliação/ativação de Whissel