Đặt vấn đề Chúng ta thường xuyên xem những bộ phim do con người đóng, tuy nhiên thật khó để có thể tìm được một diễn viên có ngoại hình như nhân vật Shrek trong bộ phim hoạt hình Shrek mà lại có khả năng mang về doanh thu cao lên đến hàng trăm triệu đô la như loạt phim hoạt hình này. Điều gì khiến cho gã chằn tinh xấu xí và đáng sợ như Shrek có thể giành được nhiều tình cảm từ khán giả đến vậy? Có lẽ một trong những yếu tố quan trong nhất chính là chúng ta cảm thấy đồng cảm với Shrek. Nhìn vào Hình 1.1, thật khó để không có cảm tình với anh chàng chằn tinh xấu xí nhưng tốt bụng này. Cùng với sự thành công của một số bộ phim hoạt hình khác như Gia Đình Nhà Siêu Nhân (The Incredibles), Robot biết yêu (Wall-e), lĩnh vực hoạt hình mà trung tâm là việc tạo ra các nhân vật hoạt hình đã và đang nhận được sự quan tâm lớn.1: Hai vợ chồng nhà “chằn tinh” Shrek.viet TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.viet Cũng liên quan đến các nhân vật ảo, nhưng không phải nhân vật hoạt hình mà là các nhân vật ảo trong máy tính.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo, đồ họa máy tính, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã dành nhiều công sức hơn nhằm cải tiến tương tác giữa người và máy tính, làm cho nó thích hợp, linh động và “hướng con người” hơn. Một phương thức để thực hiện điều đó là thông qua việc tạo các nhân vật ảo. Vì vậy, xây dựng nhân vật ảo là một trong những bài toán đã và đang được quan tâm nhiều bởi miền ứng dụng rộng lớn của chúng: trong giải trí, giáo dục, thương mại điện tử,. Khả năng về ngôn ngữ, biểu cảm khuôn mặt và cử chỉ của nhân vật ảo khiến cho chúng phù hợp với các ứng dụng này.
Ví dụ, thế giới của các trò chơi nhập vai đang phát triển hơn lúc nào hết khi người chơi bật máy tính lên là có thể giao tiếp với các nhân vật ảo mà cảm giác như đang sống trong thế giới thực (Second Life, The Sims, Fallout 3). Nhân vật ảo cũng có thể được sử dụng trong ứng dụng giải trí với vai trò người kể chuyện ảo [140]. Ngoài ra, nhân vật ảo còn được sử dụng trong các ứng dụng giáo dục. Với ứng dụng mô phỏng phòng học ảo, nhân vật ảo có thể được sử dụng với vai trò người thầy để thực hiện các thao tác minh họa, trả lời các câu hỏi, và điều khiển việc học của các sinh viên [121].
Chúng cũng có thể được dùng trong vai trò bạn học để thực hiện các thao tác yêu cầu nhiều người. Nhân vật ảo còn có thể được dùng trong các ứng dụng thương mại điện tử, dịch vụ du lịch, hệ thống truy vấn dịch vụ. Vì những ứng dụng thực tế của mình, nhân vật ảo nhận được rất nhiều sự quan tâm, nghiên cứu. Nhân vật hoạt hình là nhân vật được lập trình sẵn, những hành động, biểu cảm của chúng được tạo bởi các thao tác bằng tay của con người.
Còn với nhân vật ảo trong máy tính, những hành động, phản ứng, biểu cảm. của chúng là do máy tính sinh ra một cách tự động. Luận án dùng thuật ngữ "nhân vật ảo" để chỉ các nhân vật ảo trong máy tính. Mục tiêu chung khi nghiên cứu về nhân vật ảo là khiến cho chúng trở nên thuyết phục hơn, theo cách làm cho hoạt động và phản ứng của chúng đối với người dùng là giống như trong thế giới thực.
Nhiều kỹ thuật đã và đang được phát triển nhằm tạo cho các nhân vật ảo này này có khả năng hành xử theo lối giống với con người. Để có thể đạt được điều đó, nhân vật ảo được mô phỏng với các kênh giao tiếp như tiếng nói, cử động của đầu và mắt, các thao tác và biểu cảm khuôn mặt [5, 16, 29, 79]. Hơn nữa, ngoài chức năng nhận thức, chúng cũng được mô phỏng với cảm xúc và cá tính 3 (LUAN.viet TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Chúng ta đã nói nhiều về nhân vật ảo, vậy nhân vật ảo là gì? Trước tiên, hãy xem qua khái niệm về "tác nhân" (agent) được định nghĩa bởi Wooldridge [153]: "Một tác nhân là một hệ thống máy tính được đặt trong một số môi trường, có khả năng hoạt động tự động trong môi trường đó để đáp ứng những mục tiêu đã được thiết kế." Nhân vật ảo là một loại tác nhân đặc biệt, nó được thể hiện dưới dạng cơ thể người hoặc cơ thể động vật được hoạt hóa, hay đôi khi chỉ là khuôn mặt có khả năng nói.
Để xây dựng một nhân vật ảo, thông thường chúng ta cần xây dựng ba thành phần sau: • Một khuôn mặt có khả năng nói, thể hiện cử động của môi khi nói, thể hiện các biểu cảm và tín hiệu giao tiếp. • Một cơ thể có khả năng thể hiện những cử chỉ. • Một mô hình trí tuệ bao gồm suy nghĩ, cảm xúc, động lực, hành vi, tính cách. của nhân vật.
Với bài toán xây dựng khuôn mặt và cơ thể thì khuôn mặt luôn nhận được nhiều sự quan tâm hơn vì khuôn mặt là nơi giao tiếp, nói chuyện, và bộc lộ cảm xúc. Khi quan sát nhân vật ảo, chúng ta thường quan sát khuôn mặt của những nhân vật đó nhiều hơn là quan sát cơ thể của chúng. Nội dung của luận án nghiên cứu bài toán xây dựng khuôn mặt ba chiều nói tiếng Việt cho nhân vật ảo. Cụ thể, luận án tập trung nghiên cứu một số kỹ thuật thể hiện cảm xúc cho nhân vật ảo nói tiếng Việt.2 Bài toán và cách giải quyết Nhìn chung, mô hình tổng thể để giải quyết bài toán cung cấp cảm xúc cho nhân vật ảo được thể hiện trên Hình 1.
Trong mô hình này, cảm xúc của nhân vật ảo được thể hiện qua hai kênh chính nhất đó là khuôn mặt và tiếng nói. Dựa trên quá trình thẩm định các sự kiện đầu vào, mô đun "Sinh ra cảm 4 (LUAN.viet TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.2: Mô hình cung cấp cảm xúc cho nhân vật ảo. xúc" có chức năng cung cấp trạng thái cảm xúc cho nhân vật ảo. Từ đó, các mô đun còn lại cung cấp cơ chế thể hiện cảm xúc và tạo các biểu cảm thể hiện cảm xúc trên khuôn mặt và trong giọng nói cho nhân vật ảo.
Nội dung nghiên cứu của luận án liên quan đến bài toán thể hiện cảm xúc cho nhân vật ảo, liên quan đến các mô đun nằm trong hình chữ nhật đứt nét trên Hình 1. Bài toán thể hiện cảm xúc cho nhân vật ảo mà luận án giải quyết có đầu vào là trạng thái cảm xúc liên tục, đầu ra là biểu cảm của nhân vật ảo thể hiện trạng thái cảm xúc đó, biểu cảm này được thể hiện trên khuôn mặt và trong giọng nói tiếng Việt. Đã có những nghiên cứu được đề xuất để giải quyết bài toán này. Hầu hết các nghiên cứu tập trung vào hai kênh biểu cảm chính đó là khuôn mặt và tiếng nói.
Lý do là vì qua thực tế cũng như tổng hợp các nghiên cứu cho thấy đây là hai kênh quan trọng nhất trong việc thể hiện trạng thái cảm xúc. Tuy nhiên, đa số các nghiên cứu chỉ tập trung vào một kênh biểu cảm đơn thay vì quan tâm đến hai hay nhiều kênh biểu cảm khác nhau. Luận án chọn hai kênh biểu cảm là khuôn mặt và tiếng nói để giải quyết bài toán thể hiện cảm xúc cho nhân vật ảo nói tiếng Việt. Với kênh khuôn mặt, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng biểu cảm khuôn mặt cho các cảm xúc cơ bản là phổ biến, có tính chất tương đồng giữa các nền văn hóa [36, 70].
Đến nay, nhiều nghiên cứu về thể hiện cảm xúc trên khuôn mặt 5 (LUAN.viet TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.viet cho nhân vật ảo đã được đề xuất. Những nghiên cứu này có thể được chia thành hai lớp: phương pháp thể hiện cảm xúc tĩnh, và phương pháp thể hiện cảm xúc động. Phương pháp thể hiện cảm xúc tĩnh [4, 81, 83, 118] không có khả năng thể hiện trạng thái cảm xúc liên tục, không cung cấp một cơ chế nhất quán nào cho việc tạo biểu cảm trên khuôn mặt. Phương pháp thể hiện cảm xúc động [18, 80, 95, 119, 138, 147, 156] lưu lại sự thay đổi của cường độ cảm xúc theo thời gian, cung cấp một cơ chế nhất quán cho việc tạo biểu cảm thể hiện cảm xúc trên khuôn mặt, và giải quyết được hạn chế của phương pháp thể hiện cảm xúc tĩnh.
Tuy nhiên, trong phương pháp này, biểu cảm khuôn mặt được tạo ra từ trạng thái cảm xúc liên tục theo cơ chế ánh xạ trực tiếp. Trong mỗi khoảng nhỏ thời gian, trạng thái cảm xúc được ánh xạ trực tiếp thành biểu cảm, sau đó biểu cảm này được thể hiện trên khuôn mặt. Cơ chế này sẽ tạo ra biểu cảm không tự nhiên khi có một trạng thái cảm xúc với cường độ cao xảy ra trong thời gian dài. Trong tình huống đó, biểu cảm có thể sẽ xuất hiện trên khuôn mặt trong thời gian khá dài; điều này có thể làm giảm tính tự nhiên của nhân vật ảo.
Với kênh tiếng nói, mục tiêu của bài toán là cung cấp cho nhân vật ảo khả năng tạo biểu cảm trong giọng nói tiếng Việt. Đã có một số nghiên cứu về ngôn điệu và âm sắc của tiếng nói tiếng Việt được đề xuất [65, 87, 88, 89, 93, 146]; một số nghiên cứu về tổng hợp tiếng nói tiếng Việt cũng được công bố [105, 151, 150]. Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu này tập trung vào tiếng nói tiếng Việt ở trạng thái không cảm xúc. Theo hiểu biết của chúng tôi, đến nay chưa có nghiên cứu nào cung cấp khả năng thể hiện cảm xúc trong giọng nói tiếng Việt cho nhân vật ảo, và cũng chưa có nghiên cứu nào về xây dựng khuôn mặt cho nhân vật ảo nói tiếng Việt có khả năng thể hiện cảm xúc trên khuôn mặt và trong tiếng nói.
Luận án đề xuất ba kết quả nghiên cứu chính góp phần giải quyết các vấn đề trên. • Thứ nhất, để tăng tính tự nhiên, thuyết phục của biểu cảm khuôn mặt thể hiện cảm xúc cho nhân vật ảo, hạn chế nhược điểm của cơ chế ánh xạ trực tiếp nói trên, luận án đề xuất mô hình chuyển trạng thái cảm xúc liên tục của nhân vật ảo thành biểu cảm khuôn mặt. Mô hình đề xuất dựa trên ý tưởng rằng khi một cảm xúc được kích hoạt, biểu cảm khuôn mặt sẽ xảy ra theo chuỗi với cường độ giảm dần và sau đó được giữ ở cường độ thấp 6 (LUAN.viet TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.