การจำลองการเคลื่อนไหวของกลุ่มคนโดยใช้เรบกราฟ (Crowd Animation Using Reeb Graph)

ศรัณย์ ศิลปภิรมย์สุข,พิษณุ คนองชัยยศ

doi:10.4186/ejth.2011.3.2.17

Abstract

การจำลองการเคลื่อนไหวของกลุ่มคนเป็นเรื่องที่มีมาอย่างยาวนาน แต่นักวิจัยส่วนใหญ่ยังคงสนใจการจำลองการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์มากกว่าการจำลองการเคลื่อนไหวของกลุ่มคน นอกจากนี้ยังมีนักวิจัยที่พยายามจำลองการเคลื่อนไหวของนกและปลาแต่ผลการทดลองก็ไม่สามารถนำมาใช้ได้กับการเคลื่อนไหวของมนุษย์เพราะมนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดกว่า โดยในงานวิจัยนี้จะทำการแทนรูปร่างของกลุ่มคน โดยที่กลุ่มคนแต่ละกลุ่มจะมีผู้นำกลุ่มและผู้ตาม ซึ่งผู้นำกลุ่มสามารถมีได้หลายตัวในหนึ่งกลุ่ม ผู้นำกลุ่มเหล่านี้จะเคลื่อนที่ไปหาเป้าหมายและผู้ตามจะเคลื่อนที่ตามผู้นำกลุ่ม โครงสร้างที่เราใช้แทนกลุ่มคนนี้เรียกว่าเรบกราฟซึ่งจะใช้โหนดของเรบกราฟแทนผู้นำกลุ่มและใช้เส้นเชื่อมแทนความสัมพันธ์ของกลุ่ม กราฟโครงสร้างนี้สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อสร้างพฤติกรรมที่ซับซ้อนได้ เช่น การแยกกลุ่มและการรวมกลุ่ม ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่สำคัญของการเคลื่อนไหวของกลุ่มคนจำนวนมาก ABSTRACT    Although virtual human has been an active research topic for many years, most researches focus on simulating various aspects of humanoid instead of a crowd of people. Many early researches in computer animation address the issue of simulating flocking behavior for creatures such as birds and fishes, but these results do not apply directly to virtual crowd simply because human beings possesses a higher degree of intelligence than other animals. In this paper, we report our progresses on crowd representation for multiple virtual crowds. Each virtual crowd consists of many leaders and many followers. The leaders are in charge of generating motions for its own group with the motions of other crowds taken into account. The followers use artificial life principles to follow the leader as it moves to the goal. We represent crowd shape by using Reeb graph. Nodes of the graph are known as leaders and edges of the graph describe how shape of crowd is. By the way, we use this representation known as the structure of crowd group to control the movement of crowd and this structure is able to split and joining which are the important behaviors of crowd simulation.  

Highlights

In this paper, we present crowd representation by using Reeb graph as crowd structure
ในรูปที จะเห็นได้ว่าการเคลือนทีเมือมีโครงสร้างของกลมุ่ ซึงได้นําเสนอในงานวิจยั นีนนั มีลกั ษณะ การกระจายตัวของตัวตนจําลองในกลุ่ม ซึงเมือกลุ่มเจอสิงกีดขวาง กลุ่มคนทีใช้แบบจําลองทีได้ นําเสนอจะมีพฤติกรรมในการหลบหลกี หรืออ้อมสงิ กีดขวางดีกวา่ โดยจากผลการทดลองกลมุ่ คนทีไม่มี โครงสร้างของกลมุ่ จะเคลือนทีเข้ามาชิดกันจนทําให้มีความหนาแน่นสงู ดงั รูปที จึงมีผลให้ตวั ตน จําลองเข้าแถวเพืออ้อมเสา แต่การทดลองของกลมุ่ คนทีมีโครงสร้างของกลมุ่ จะมีการกระจายตวั ของ ตวั ตนจําลองซงึ เป็ นผลมาจากพจน์การคํานวณของแรงทีผลกั เพือรักษาระยะห่างของตวั แทนกลมุ่ และ แรงทีใช้เคลือนทีตามโครงสร้างของกลมุ่ ซึงในงานวิจยั อืนไม่มี จึงทําให้พฤติกรรมในการหลบหลีกหรือ อ้อมสงิ กีดขวางเป็ นไปในทิศทางทีดีกวา่ สงั เกตได้วา่ ตวั ตนจําลองทีอ้อมเสา ไมไ่ ด้เป็ นไปในลกั ษณะเข้า แถวเรียงตอ่ กนั แตจ่ ะมีการกระจายตวั อยดู่ ้วย

Summary

Introduction

งานวิจยั นีจะแบง่ ออกเป็ นสองกลมุ่ คือ การเลอื กตวั แทนกลมุ่ และพฤติกรรมของกลมุ่ คน งานวิจยั ทีเกียวกบั การ เลือกตวั แทนกลมุ่ สว่ นใหญ่จะจําลองการเคลือนไหวของตวั ตนจําลองโดยทีตวั ตนจําลองทกุ ตวั ในแต่ละกล่มุ เป็ นตวั แทนกล่มุ นนั หมายความว่าทุกตวั ตนจําลองต้องวิเคราะห์เส้นทางการหลบหลีกและเส้นทางในการ เคลอื นทีไปยงั เป้ าหมาย หรือกลา่ วอีกนยั หนงึ คือทกุ ตวั ตนจําลองมีความสามารถในการรับรู้เท่าๆกนั ไม่มีการ ถ่ายโอนหรือเชือมโยงข้อมลู ระหวา่ งกนั ซงึ ในปี ค.ศ. 2008 เจอร์แวนเดนเบิร์ก [2] ได้เสนอวิธีในการจําลองโดยทีทกุ ตวั ตน จําลองยงั คงเป็ นตัวแทนกลุ่มซึงไม่มีการเชือมโยงข้อมูลหรือแลกเปลียนความรู้ระหว่างตวั ตนจําลอง โดย หลกั การของงานวิจัยนีคือการเคลือนทีหลบหลีกตัวตนจําลองตัวอืนโดยใช้ตําแหน่งและความเร็วในการ พิจารณาเทา่ นนั และแตล่ ะรอบในการคํานวณ ทกุ ตวั ตนจําลองจะคํานวณหาตําแหนง่ ตอ่ ไปเหมือนๆกนั ทกุ ตวั ซงึ จะสง่ ผลให้เวลาในการคํานวณเพิมขนึ ถ้าตวั ตนจําลองเพิมขนึ เพราะวา่ ทกุ ตวั เป็ นตวั แทนของกลมุ่ และมกี าร คํานวณทีเหมือนๆกนั ซงึ ข้อดีของงานวิจยั นีคือสามารถสร้างการเคลือนทีได้ดีโดยไม่เกิดการหยดุ นิงของตวั ตน จําลอง แตก่ ็ยงั ใช้เวลาในการคํานวณสงู และไมส่ ามารถสร้างพฤติกรรมแบบกลมุ่ ได้ ในปี เดียวกนั นี ลินโบ ลโู อ และคณะ [3] ได้จําลองการเคลอื นไหวของกลมุ่ คนในสถานการณ์การตา่ งๆ ซงึ ในกลมุ่ มีทงั ตวั แทนกลมุ่ และตวั ตาม โดยตัวตามจะเคลือนทีตามตวั แทนกลุ่มทีรู้เส้นทางเดินทีแน่นอน เพราะฉะนันตัวตามไม่จําเป็ นต้อง คํานวณหาเส้นทางเอง จึงทําให้เวลาในการคํานวณลดลง แต่ปัญหาก็คือการจําลองนีไม่สามารถควบคมุ การ เคลอื นทีได้ เพราะตวั ตามจะเคลือนทีแบบสมุ่ และใช้ความรู้ในการหาเส้นทางเดินเอง ซึงไม่รู้ว่าเป็ นเส้นทางที ถกู ต้อง จนกวา่ จะเคลอื นทีเจอผ้นู ํา นอกจากนนั ในปี ค.ศ.

Results

Conclusion