手语研究的方向与现状

用。因为它们用于图像和动画的文件格式是基于像素的，大小和行为都是固定的，为了得到特体的三维印象，至少需要两幅图解，这使传输量巨大且不能实现交互。同时，基于HTTP、HTML标准的WWW只能表示和传递二维信息，不能满足对三维环境和三维显像具有特定要求的应用需求。鉴于这种应用的特殊要求，提出采用VRML技术。VRML（Virtual Reality Modeling Language）是一种可以在WWW上操作的三维图形可视化工具，VRML 2.0发布于1996年8月，它能够灵活有效的方式，将二维、三维图形和动画、影片、声响和音乐等多种效果调和在一起，形成一个综合性的单一媒体，在环球网上创建动态世界。VRML本身不是一种传统的编程语言，它是一种建模语言，有它自己的文件格式，人们可以用它描述三维场景。它不但能满足图像质量的要求，而且存储和传输的只是物理的三维坐标，图像本身是在本地生成的，这就大大减少了网络传输量，也便于进行交互操作。同时，使用VRML技术生成的文件格式是ASCII码，能被有效地压缩，这就进一步减轻了网络压力，提高了传输效率，能够实现手语图像在网络上高速传输。

另外，日本北海道大学的青木由直教授是研究手语通讯的倡导者，他通过建立一个不同语言的手语翻译字典在Internet实现了日语和韩语的手语的聊天系统，进一步又研究了日本与中国的手语变换，手语手成的二维及三维动画，以及带有面部表情和嘴唇形状的日语和韩语的手语聊天系统等。

4 手的运动约束

人手的组成是一个非常复杂的结构。手是由骨头，连接骨头的韧带，作为拉力动力服务的肌肉，运动时连接肌肉与骨头的腱，以及覆盖着保护的软组织和皮肤。骨头通过关节连接起来并且不能改变大小，肌肉产生扭矩和关节通过拉力运动都存在一块或更多的肌肉群为其服务。因此，手的运动极其复杂的。由于真实手的生理特点，手的运动受到一些限制和约束。分析手的运动约束，就可以更好研究虚拟三维人手的运动。这样一来就可以在有关手的动画片中避免一些不真实的动作，使其更加拟人化。

手的运动约束主要体现在关节的运动的约束上。有以下四种情况：（1）关节角度限制和运动类型的约束。第二到第五手指的第三关节的运动仅能弯圣诞节/伸直或一方向运动，并且第一和第二关节也仅能在同一方向上弯曲/伸真。因此，第二到第五手指的四个手指在同一平面。（2）指骨之间的关节弯曲的约束。对人的手指运动来说，在没有外力作用下，不可能存在第一关节弯曲而第二关节不弯曲的情况。经研究发现，第一关节弯曲的角度大约是第二关节弯曲角度的2/3。（3）掌骨与手之间的弯曲的约束。当第三个关节弯曲时大约角度是90°，而对于第二个手指却少于90°，第三到第五个手指弯曲的角度超过90°。这是因为独立的一个手指的弯曲要受到指状组合型韧带的限制，这样一个手指的弯曲可能导致其它附近的手指的弯曲，同时一个手指的伸展也要受到其手指弯曲的阻止。因此，第三关节弯曲的角度依赖于相邻的手指的弯曲或伸展。（4）掌骨与手之间的关节并拢与分开的约束。自然伸开手掌是，并拢与分开可自由进行，而握成一个拳头时，随着手指弯曲的角度增加分开与并扰的角度减少。第三个手指作用限制并扰与分开。此外手的运动约束还包括腕关节，肘关节以及肩关节等。

手语研究的内容多，范围广，发展很快，是一个很有前景的研究方向。当然，手语研究较为复杂，而且涉及到多学科多领域，许多问题还有待于进一步的探索。

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