ES2284787T3 - Procedimiento y equipo de codificacion de informacion de un objeto en 3d. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de codificación de información de la deformación de un objeto en 3 dimensiones (3D), en el que se describe la información sobre los vértices que conforman la forma del objeto en 3D mediante un procedimiento de entramado clave para llevar a cabo la deformación del objeto en 3D, comprendiendo el procedimiento de codificación, (a) extraer las claves que indican las posiciones de los entramados clave sobre un eje temporal, indicando los valores clave la información de las características de los entramados clave, y la información relacionada, analizando sintácticamente del nodo la información del objeto en 3D, y caracterizado por las etapas de: (b) generar la información de la conectividad del vértice a partir de los valores extraídos de la etapa (a); (c) generar los valores diferenciales cuantizados de las claves a partir de los cuales se elimina la redundancia de datos temporales, y los valores diferenciales cuantizados de los valores clave a partir de los cuales se elimina laredundancia de los datos espaciotemporales, basándose en la información de la conectividad del vértice; y (d) eliminar la redundancia entre los bits y generar la corriente comprimida de bits mediante la codificación de la entropía, recibiendo los valores generados a partir de la etapa (c).
Description
Procedimiento y equipo de codificación de
información de un objeto en 3D.
La presente invención se refiere a la compresión
de datos, y de manera más concreta, a un procedimiento y equipo de
codificación de información de la deformación de un objeto en 3
dimensiones (3D).
Se sabe que se usa la presentación en 3
dimensiones (3D), por ejemplo, en juegos de ordenador o en los
entornos del mundo de la realidad virtual en un sistema
informático. En el caso de los modelos en 3D, el medio principal
para expresar objetos en 3D ha sido un Lenguaje de Modelación de la
Realidad Virtual (VRML).
En el VRML, un objeto en 3D se expresa en forma
de una malla poligonal, y se lleva a cabo la animación del objeto
mediante un procedimiento lineal de entramado clave. En este
procedimiento de animación se ajusta un entramado clave
predeterminado sobre un eje temporal arbitrario, y se interpolan los
datos de animación entre cada entramado clave mediante un
procedimiento de interpolación lineal. Se define un entramado clave
usado en este procedimiento mediante un nodo interpolador, que se
forma con los datos de campo, expresados como datos clave que
indican la posición del entramado clave sobre un eje temporal, y los
datos de valores clave que indican la información de los atributos
del entramado clave en una clave correspondiente.
Sin embargo, cuando se expresa una animación
suave similar a la de un cuerpo en movimiento real mediante el
procedimiento de entramado clave que tiene la propiedad de
interpolación lineal a trazos, una gran cantidad de información del
entramado clave deberá proporcionarse mediante nodos interpoladores,
lo que produce un serio problema de coste y eficiencia. Cuando se
usa el procedimiento de entramado clave fuera de línea, se necesita
un equipo de almacenamiento de gran capacidad para almacenar la
enorme cantidad de datos de animación en 3D. Cuando se usa el
procedimiento de entramado clave en línea, de manera adicional a la
gran capacidad de almacenamiento del equipo, la transmisión de
datos de animación en 3D desde un servidor a los terminales
requiere una velocidad muy alta y una gran capacidad de rutas de
transmisión, y disminuye la fiabilidad de los datos en línea con el
aumento de la probabilidad de error en la transmisión. Por tanto, se
necesita un procedimiento de compresión y codificación eficiente
con el fin de reducir la cantidad de datos del nodo
interpolador.
Para esto, se usa un procedimiento de
codificación de Modulación de Impulsos Codificados Diferenciales
(DPCM), tal como se muestra en la Fig. 1. En el procedimiento DPCM,
únicamente se codifica el valor de la diferencia de los datos de
tal manera que disminuye el número de bits. Se usa el procedimiento
DPCM en los datos de compresión acoplado con el procedimiento de
entramado clave. También se usa el procedimiento DPCM en el Formato
Binario MPEG-4 para Escenarios (BIFS).
En referencia a la Fig. 1, un analizador
sintáctico 105 identifica la información de los datos de un nodo
interpolador que se va a codificar. Un desmultiplexor digital 110
clasifica los datos de campo del nodo interpolador que se va a
codificar entre los nodos interpoladores. De manera más específica,
el desmultiplexor digital recibe un nodo Interpolador Coordinado
(CI) desde el analizador sintáctico 105, y las salidas de datos de
campo formadas por una clave (Q^{K}) y los valores clave
(Q^{KV}) que corresponden al nodo. Un procesador DPCM 120 recibe
los datos de campo del nodo CI, divide la clave y los valores clave,
y elimina la redundancia temporal entre los datos, generando cada
valor diferencial (E^{K}, E^{KV}) de claves adyacentes y los
datos de valores clave.
La Fig. 2 es un diagrama detallado del
procesador DPCM de la Fig. 1. En referencia a la Fig. 2, cuando se
genera un valor diferencial de un valor que se va a codificar en
tiempo real, un cuantizador inverso 122 elabora los datos previos
sobre el mismos eje temporal como un valor reconstruido en un equipo
de decodificación 150.
De nuevo en referencia a la Fig. 1, un
cuantizador 130 recibe los valores diferenciales generados de esta
manera (E^{K}, E^{KV}), y ajusta el grado de precisión de la
expresión de los datos que se van a codificar de tal manera que
proporciona los efectos de compresión de los datos. Un codificador
de la entropía 135 recibe los valores (Ê^{k}, Ê^{kv})
cuantizados en el cuantizador 130, elimina la redundancia entre los
bits con respecto a la probabilidad de la incidencia del símbolo, y
genera una corriente de bits comprimidos 140. la corriente de bits
140 generada por el equipo de codificación 100 de la Fig. 1 se
reconstruye en el nodo CI, que se codificó, mediante el equipo de
decodificación 150 que lleva a cabo la inversa del proceso llevado
a cabo por el equipo de codificación 100.
Sin embargo, en la eliminación de la redundancia
de datos que existen en los datos de campo del nodo interpolador,
el equipo de codificación 100 y el equipo de decodificación 150 que
tienen las estructuras anteriormente descritas eliminan únicamente
la redundancia de datos con respecto a la correlación espacial de
los vértices que conforman la forma del objeto en 3D. De esta
manera, la redundancia de datos con respecto a la correlación
temporal, que se produce mucho en la animación de tipo entramado
clave, no se considera en su totalidad y por tanto es difícil
mejorar el efecto de compresión real.
Se describe en Taubin y col. en "Geometry
Coding and VRML", Proceedings of the IEEE, IEEE Nueva York, US,
vol. 86 nº 6, 6 de Junio de 1998, páginas 1228-1243,
XP000669803, una tecnología de compresión geométrica
topológicamente asistida que produce la reducción de los tamaños de
fichero. En el esquema de compresión topológicamente asistida, se
representa un poliedro usando dos árboles de engranaje. Se puede
derivar directamente la conectividad de la información representada
en otros esquemas compactos a partir de esta representación.
En "A Breadth-First Approach
to Efficient Mesh Traversal" de Mitra T y col. (Proceedings of
the Eurographics/Siggraph Workshop on Graphics Hardware, Nueva York,
US, vol. Workshop 2, 31 de Agosto de 1998, páginas
31-38, XP001016989) se propone una solución primero
en anchura para el trazado poligonal de las mallas de triángulos
que reduce la redundancia del vértice a algo muy próximo al mínimo
teórico.
Se describe por M.
Bourges-Sevenier en: "Animation framework for
MPEG-4 systems", Proc. Of IEEE Int. Conf. of
Multimedia and Expo, vol. 2, páginas 1115-1118,
XP10513205, 2 de Agosto de 2000 un marco de animación basado en
entramados clave y valores clave.
La presente invención proporciona un
procedimiento de codificación y el equipo para eliminar la
redundancia de datos usando la correlación espaciotemporal de datos
en la codificación, con respecto al tiempo, y la información de la
deformación de un objeto en 3D que se va a codificar.
La presente invención proporciona también un
procedimiento de codificación y un equipo para generar un vértice
de inicio usado para generar información BFS en respuesta a la
información de la conectividad de los vértices, con respecto al
tiempo, y la información de la deformación de un objeto en 3D que se
va a codificar.
La presente invención proporciona de manera
adicional un procedimiento de codificación y un equipo para
compensar el error de cuantización en la codificación, con respecto
al tiempo y a la información de la deformación de un objeto en 3D
que se va a codificar.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se
proporciona un procedimiento de codificación de acuerdo con la
reivindicación 1.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un equipo de codificación de acuerdo con la
reivindicación 16.
Los objetos y ventajas anteriores de la presente
invención llegarán a ser más aparentes mediante la descripción en
detalle de las formas de realización preferidas de los mismos con
referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un equipo
de codificación y un equipo de decodificación en los que se aplica
la Modulación de Impulsos Codificados Delta (DPCM);
La Fig. 2 es un diagrama detallado de un
procesador DPCM de la Fig. 1;
La Fig. 3 es un diagrama de bloques esquemático
de un equipo de codificación y un equipo de decodificación de
acuerdo con una primera forma de realización preferida de la
presente invención, que considera la correlación espaciotemporal de
datos;
La Fig. 4 es un diagrama de flujo de un
procedimiento de codificación del equipo de codificación de la Fig.
3;
La Fig 5 ilustra un procedimiento para formar el
gráfico BFS de una unidad de procesamiento de la conectividad del
vértice de la Fig. 3;
La Fig. 6 es un diagrama de bloques detallado de
una forma de realización preferida de una unidad de procesamiento
mediante Modulación de Impulsos Codificados Delta Adaptable (ADPCM)
de la Fig. 3;
La Fig. 7 es un diagrama de bloques detallado de
una forma de realización preferida de un generador del valor
diferencial de la Fig. 6;
La Fig. 8 ilustra un procedimiento de cálculo
para obtener un valor diferencial de los valores clave de un
generador inter-vértice de valores diferenciales de
la Fig. 7;
La Fig. 9 ilustra un procedimiento de predicción
para extraer la redundancia de datos de un predictor de la Fig.
6;
La Fig. 10 es un diagrama de un ejemplo de la
estructura de una corriente de bits generada por el equipo de
codificación de la Fig. 3;
La Fig. 11 es un diagrama de un ejemplo de la
estructura de un gráfico de Búsqueda Primero en Anchura (BFS);
La Fig. 12 es un diagrama de bloques esquemático
de un equipo de codificación y un equipo de descodificación de
acuerdo con una segunda forma de realización preferida de la
presente invención, en el que se compensa el error de
cuantización;
La Fig. 13 es un diagrama de flujo para explicar
un procedimiento de codificación del equipo de codificación de la
Fig. 12;
\newpage
La Fig. 14 es un diagrama de bloques detallado
de una forma de realización preferida de una unidad de procesamiento
ADPCM de la Fig. 12;
La Fig. 15 ilustra un procedimiento de
predicción para extraer la redundancia de datos del predictor de la
Fig. 14;
La Fig. 16 es un diagrama de bloques de una
forma de realización preferida de un procesador DPCM de la Fig. 14,
en el que se compensa el error de cuantización;
La Fig. 17 es un diagrama de bloques de un
equipo de codificación y un equipo de decodificación de acuerdo con
una tercera forma de realización preferida de la presente invención,
que tiene una función para generar un nodo de inicio;
La Fig. 18 es un diagrama de bloques de un
equipo de codificación y un equipo de decodificación de acuerdo con
una cuarta forma de realización preferida de la presente invención,
en el que se compensa el error de cuantización;
La Fig. 19 es un diagrama de flujo para explicar
un procedimiento para generar una búsqueda del nodo de inicio de
una búsqueda del generador del nodo de inicio de las Figs. 17 y
18;
La Fig. 20 es un diagrama de bloques detallado
de una unidad de generación de las etapas de cuantización de los
bits de codificación de las Figs. 17 y 18;
La Fig. 21 es un diagrama de flujo para explicar
un procedimiento de cálculo de las etapas de cuantización que se
lleva a cabo mediante el generador de las etapas de cuantización de
la Fig. 20; y
La Fig. 22 es un diagrama de un ejemplo de la
estructura de una corriente de bits generada por los equipos de
codificación de las Figs. 17 y 18.
En la codificación, con respecto al tiempo, de
la información sobre la deformación de un objeto en 3D que se va a
codificar, se elimina la redundancia de datos usando la correlación
espaciotemporal. Aquí, se obtiene la correlación espaciotemporal
definiendo la conectividad de los vértices que conforman la forma
del objeto en 3D. Se define la conectividad usando un procedimiento
de Búsqueda Primero en Anchura (BFS), tal como se muestra en la
Fig. 11. También se define la correlación temporal de datos mediante
un procedimiento para reconstruir los valores característicos del
grado de cambio de los valores clave sobre un eje temporal, que se
definen mediante una clave de acuerdo con el procedimiento del
entramado clave que tiene la propiedad de interpolación lineal de
trazos, con respecto a la correlación entre los vértices definidos
por el BFS. Al inicio de un BFS en la presente invención, se busca
un vértice de inicio (Start) que permita una codificación más
eficiente, y usando la búsqueda del vértice de inicio, se genera un
gráfico BFS más eficiente. De esta manera, los valores clave de un
nodo CI están codificados de manera eficiente. De manera adicional,
en la presente invención, evitando la acumulación de los errores de
cuantización, excluyendo un vértice correspondiente, durante la
decodificación de un objeto en 3D, se evita dividir la
reconstrucción de cada parte del objeto. Por tanto, en un objeto en
3D que se expresa en forma de una malla poligonal o una malla
paramétrica, se puede comprimir, codificar y decodificar de manera
eficiente una cantidad enorme de información de valores clave de
datos de animación gráfica en 3D que se proporciona en forma de
información de la deformación del objeto en 3D en el lapso de
tiempo.
En las Figs. 3 y 12, de manera respectiva, se
muestran las estructuras completas de los equipos de codificación y
decodificación de acuerdo con una primera forma de realización
preferida y una segunda forma de realización preferida de la
presente invención. En las Figs. 17 y 18, de manera respectiva, se
muestran las estructuras completas de los equipos de codificación y
decodificación de acuerdo con una tercera forma de realización
preferida y una cuarta forma de realización preferida de la presente
invención. Tal como se explicará posteriormente, las
características funcionales entre los dos sistemas de las Figs. 3 y
12, o entre los dos sistemas de las Figs. 17 y 18 se encuentran en
los procedimientos para expresar una forma en 3D y las
localizaciones de las unidades de cuantización.
La Fig. 3 es un diagrama de bloques esquemático
de un equipo de codificación y un equipo de decodificación en una
primera forma de realización de la presente invención, que considera
la correlación de los datos espaciotemporales y la Fig. 4 es un
diagrama de flujo para explicar el procedimiento de codificación del
equipo de codificación de la Fig 3.
En referencia a las Figs. 3 y 4, un aparato de
codificación 200 de la primera forma de realización de la presente
invención incluye un analizador sintáctico 205, un desmultiplexor
210, una unidad de procesamiento de la conectividad del vértice
215, una unidad de procesamiento de la Modulación de Impulsos
Codificado Diferencial Adaptable (ADPCM) 220, una unidad de
cuantización 230, y una unidad de codificación de la entropía 235.
Para llevar a cabo la inversa del proceso de codificación, un
equipo de descodificación 250 incluye una unidad de decodificación
de la entropía 255, un desmultiplexor 260, una unidad de
procesamiento de la conectividad del vértice 265, una unidad de
cuantización inversa 270, una unidad ADPCM inversa 275, y un tampón
280. Aquí, el equipo de decodificación 250 lleva a cabo la inversa
del proceso de codificación realizado en el equipo de codificación
200. Por tanto, únicamente por brevedad, se explicara la operación
de codificación del equipo de codificación 200.
\newpage
En primer lugar, el equipo de codificación 200
analiza sintácticamente la información del nodo acerca de un objeto
en 3D mediante el analizador sintáctico 205, y extrae las claves,
los valores clave, y la información relacionada en la etapa 2050.
El analizador sintáctico 205 clasifica los nodos del Interpolador
Coordinado (CI) y los nodos del Conjunto de Caras Indexadas (IFS),
mediante la información del nodo de análisis sintáctico de un
objeto en 3D que se va a codificar. En la presente invención se
considera la codificación de los nodos CI. Los nodos CI se usan
para proporcionar una función de deformación, tal como el morfeado,
para la información del vértice de un objeto en 3D. El
desmultiplexor 210 recibe los nodos CI y los nodos IFS separados, y
les proporciona la unidad de procesamiento de la conectividad del
vértice 215 y la unidad de procesamiento ADPCM 220. Aquí, se
proporcionan los nodos IFS como la información a la que se va a
referir para generar la información diferencial del primer
entramado clave del nodo CI. Haciendo lo anterior, se reduce de
manera eficiente la cantidad de datos del entramado clave definido
en la primera posición clave de cada nodo CI debido a que los nodos
CI y los nodos IFS tienen una correspondencia 1:1.
Con el fin de generar la información de la
conectividad entre los vértices, la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 215 recibe los datos de campo Coordldx
(Cldx) de un nodo IFS desde el desmultiplexor 210 y forma la
información BFS en la etapa 2150. Se usa la información BFS en la
definición de la correlación espacial entre los vértices en la
unidad de procesamiento ADPCM 220.
Tal como se muestra en la Fig. 11, la
información BFS se redefine a partir de la información de la forma
de un objeto en 3D que tiene una estructura de malla poligonal tal
como la de una estructura gráfica de tipo BFS. La información BFS
forma todos los vértices adyacentes a un vértice arbitrario en los
nodos hijos de tal manera que expresa la correlación de datos
espaciales. Se puede usar la correlación de datos espaciales
definidos de esta manera para la eliminación eficiente de la
redundancia de datos en la codificación usando la propiedad de que
los vértices adyacentes en un espacio en 3D tienen vectores
similares de movimiento, cuando se deforma un objeto en 3D sobre un
eje temporal.
La unidad de procesamiento ADPCM 220 recibe la
información BFS generada en la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 215, las claves (Q^{K}) y los valores
clave (Q^{KV}) que corresponden al nodo CI, y un Coordinado
(Coord) de un nodo IFS desde el multiplexor 210. A continuación, la
unidad de procesamiento ADPCM 220 genera cada valor diferencial
(E^{K}, E^{KV}) de las claves, a partir de los cuales se elimina
la redundancia de datos temporales, y los valores clave, a partir
de los cuales se elimina la redundancia espaciotemporal en la etapa
2200.
De esta manera, los valores de posición de los
vértices que se van a codificar en el equipo de codificación 200 se
convierten en valores diferenciales con el fin de eliminar la
redundancia de datos espaciotemporales, y se introducen en la
unidad de cuantización 230. La unidad de cuantización 230 ajusta el
grado de precisión de la expresión de los datos de valores clave
con respecto a los valores de tamaño de la cuantización de tal
manera que proporciona los efectos de compresión de los datos reales
en la etapa 2300. Los valores cuantizados de los resultados
(Ê^{k}, Ê^{kv}) se introducen en la unidad de
procesamiento ADPCM 220, y en la unidad de codificación de la
entropía 235. La unidad de codificación de la entropía 235 elimina
la redundancia de bits en los valores cuantizados, usando la
probabilidad de incidencia del símbolo bit, y genera una corriente
final de bits 240 en la etapa 2350.
En este proceso de codificación, si se cuantizan
los valores diferenciales de los valores clave antes de la
cuantización y a continuación se reconstruyen, se pueden producir
cambios de posición entre cada vértice reconstruido debido al error
de cuantización. Por tanto, se puede reconstruir cada parte de un
objeto en 3D para una forma en la que cada parte se divide a partir
de las otras partes. Se puede evitar esta reconstrucción dividida
codificando los valores diferenciales de los valores cuantizados tal
como se muestra en la Fig. 12.
La Fig. 5 ilustra un proceso de procesamiento de
acuerdo con una forma de realización preferida de una unidad de
procesamiento de la conectividad del vértice de la Fig. 3. En
referencia a la Fig. 5, la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 215 recibe la información Cldx indicando la
forma de la estructura de la malla, almacena información Cldx en
una cola en la etapa 2152, y genera un gráfico BFS basado en si se
visita o no cada vértice a través de la cola en la etapa 2153, En
este momento, con el fin de generar la información BFS final, la
unidad de procesamiento de la conectividad del vértice 125 gestiona
la cola en la etapa 2155, y la información de si se visita o no
cada vértice a través de la cola en la etapas 2151 y 2154. Aquí, de
acuerdo con el orden de búsqueda BFS, se define un vértice que es
el primero visitado como "-1" como un vértice superior. De
esta manera, se forma un gráfico BFS tal como se muestra en la Fig.
11.
La Fig. 6 es un diagrama de bloques detallado de
una forma de realización de la unidad de procesamiento ADPCM 220 de
la Fig. 3. En referencia a la Fig. 6, la unidad de procesamiento
ADPCM 220 incluye un generador del valor diferencial 221, un
predictor 222, un multiplexor 223, un procesador DPCM 228 para las
claves, y un procesador DPCM 229 para los valores clave. El
generador del valor diferencial 221 define los valores diferenciales
(D^{KV}_{x}, D^{KV}_{y}, D^{KV}_{z}) entre todos los valores
de posición, que se obtienen cuando un vértice arbitrario cambia en
el tiempo.
La Fig. 7 es un diagrama de bloques detallado de
una forma de realización preferida del generador del valor
diferencial de la Fig. 6. En referencia a la Fig. 7, el generador
del valor diferencial 221 incluye un primer calculador 2211, un
segundo calculador 2212, y un generador del valor diferencial
inter-vértice 2213. El primer calculador 2211
calcula el número de puntos de datos clave (nKey), y el segundo
calculador 2212 calcula el número total de vértices (nV) que
existen en un nodo IFS. Usando estos números, se calculan los
valores diferenciales de los valores clave como sigue.
La Fig. 8 ilustra un procedimiento de cálculo
para obtener un valor diferencial de los valores clave del generador
del valor diferencial inter-vértice de la Fig. 7.
En referencia a la Fig. 8, el generador del valor diferencial
inter-vértice 2213 recibe el vértice que forma la
información en función de la información BFS definida por la unidad
de procesamiento de la conectividad del vértice 215, y define un
vértice (v) adyacente a un vértice i-ésimo adyacente (0 \leq i
\leq nV-1) en la etapa 22131. A continuación, en
un vértice que es visitado de acuerdo con el orden de búsqueda BFS,
se calculan los valores diferenciales de todos los valores de
posición que cambian a lo largo del eje temporal en un espacio en
3D en la etapa 22132. En las etapas 22134 y 22135, se eliminan los
valores diferenciales a partir de los cuales se genera la
redundancia en la región de tiempo. De manera concreta, en la etapa
22134, se mejora la eficiencia de la codificación usando un
entramado clave, que se genera en primer lugar en el eje temporal,
como valor de comparación para la diferenciación del vértice
definido en el nodo IFS.
En referencia de nuevo a la Fig. 6, el predictor
222 recibe el valor diferencial generado en el generador de valores
diferenciales 221, y extrae la redundancia de datos debida a la
correlación espacial entre los vértices que conforman la forma del
objeto en 3D.
La Fig. 9 ilustra un procedimiento de predicción
para extraer la redundancia de datos del predictor de la Fig. 6. En
referencia a la Fig. 9, el predictor 222 visita en primer lugar los
vértices de acuerdo con el orden de búsqueda BFS en la unidad de
procesamiento de la conectividad del vértice 215, y define un
vértice (v) adyacente al vértice i-ésimo visitado en la etapa 2221.
Un vértice que tiene elevada correlación espacial con el vértice
(v) buscado en la etapa 2221 se define como un vértice b superior en
el orden de búsqueda BFS en la etapa 2222. A continuación, se
calculan los valores diferenciales (Q^{kv}_{x}, Q^{KV}_{y},
Q^{KV}_{z} de los valores de posición en el espacio en 3D de los
dos vértices b y que tienen elevada correlación espacial, y
definidos en la etapas 2221 y 2222, de manera respectiva, para
eliminar la redundancia espacial de datos en la etapa 2225.
En este momento, se usa un valor diferencial que
se introduce a través del generador del valor diferencial 221, sin
cambio, como un vértice que se visita en primer lugar de acuerdo con
el orden de búsqueda BFS. En la etapa 2226, se definen un valor
máximo y un valor mínimo (Max, Min) de cada componente a partir de
los valores diferenciales (Q^{KV}_{x}, Q^{KV}_{y},
Q^{KV}_{z}) de los valores de posición en el espacio en 3D
obtenidos en la etapa 2225. Los valores máximos y los valores
mínimos se introducen en la unidad de cuantización 230, y se usan en
un proceso de normalización que se necesita para la
cuantización.
De esta manera, los valores diferenciales
(E^{KV}) de los datos de los valores clave en los que se va a
eliminar la redundancia de datos espaciotemporales se introducen en
la unidad de procesamiento 229 tal como se muestra en la Fig. 6, y
se extrae el valor del resultado del procesamiento DPCM de la unidad
de cuantización 230.
Como los valores diferenciales anteriormente
descritos (E^{KV}) de los datos de los valores clave, se
proporcionan las claves (E^{K}) de las cuales se va a eliminar la
redundancia de datos usando la correlación temporal de datos que se
proporciona en el procedimiento de animación del tipo entramado
clave, mediante el procesador DPCM 228 de la Fig. 6. A
continuación, la unidad de cuantización 230 comprime los datos
ajustando el grado de precisión de la expresión de los datos, y la
unidad de codificación de la entropía 235 elimina la redundancia de
bits de los datos comprimidos y forma una corriente de bits 240.
La Fig. 10 es un diagrama de un ejemplo de la
estructura de la corriente de bits generada por el equipo de
codificación de la Fig. 3. Los puntos de información indicados por
los números de referencia 2400, 2405, y 2410 de la Fig. 10 son
componentes de la corriente de bits modificada de una unidad de
procesamiento del nodo CI. Se proporciona la información de
encabezamiento 2400 como una condición de la cuantización inversa
que se va a llevar a cabo en la unidad de cuantización inversa 270
con el fin de reconstruir el nodo CI en el equipo de decodificación
250. Se forma el información de encabezamiento 2400 como un ejemplo
preferible 2425, con el tamaño de cuantización de las claves
(Qstep_K), el tamaño de cuantización de los valores clave
(Qstep_KV), y los valores mínimos (MinX, MinY, y MinZ) y los
valores máximos (MaxX, MaxY, y MaxZ) que se usan el los valores
normalizados desde la unidad de cuantización 230 en valores entre 0
y 1 inclusive.
La información clave 2405 proporciona el valor
cuantizado de los datos claves diferenciados sobre el eje temporal.
Se forma la información clave 2405 como un ejemplo preferible 2405.
Aquí, Klast es un indicador de 1-bit para indicar
el número de puntos da datos clave en el equipo de decodificación
250. Si Klast es "0", el siguiente punto de datos es un punto
de datos clave, y si Klast es "1", el siguiente punto de datos
es un punto de datos de valores clave.
Se proporciona la información del valor clave
2410 como un ejemplo preferido 2415, en cuyos valores de posición
de todos los vértices que forman un entramado clave que corresponde
a cada clave que se produce de manera secuencial sobre el eje
temporal se distribuyen en el orden de búsqueda BFS. Aquí, la
distribución de los vértices en el orden de búsqueda BFS es para
aumentar la correlación entre bits cuando se procesan los datos en
la unidad de codificación de la entropía 235. También, la
distribución de los puntos de información de los valores clave en
el ejemplo 2415 es para minimizar el tiempo de retraso que se
produce hasta la renderización del resultado reconstruido cuando se
reconstruye la corriente de bits 2415, y para minimizar el uso de
una memoria del equipo de decodificación
250.
250.
En referencia de nuevo a la Fig 3, la corriente
de bits 240, que se genera por el proceso de codificación
anteriormente descrito, se puede reconstruir mediante la inversa del
proceso de codificación. Aquí, el equipo de decodificación 250
recibiría el nodo IFS a través del desmultiplexor 260 con el fin de
reconstruir el entramado clave de la primera clave de cada nodo, y
para generar la información BFS que expresa la correlación espacial
del objeto en 3D.
Las características principales de los procesos
de codificación y decodificación de acuerdo con la presente
invención incluyen la eliminación de la redundancia de datos debida
a la correlación espaciotemporal de la información de la
deformación del objeto en 3D, y a la reducción de la cantidad de
datos que se van a codificar usando la correspondencia entre los
nodos IFS y los nodos CI proporcionados en el procedimiento de
animación del entramado clave.
Tal como se ha descrito anteriormente, el equipo
y el procedimiento de codificación de la primera forma de
realización de la presente invención de las Figs. 3 y 4 proporcionan
comportamientos superiores a los de la tecnología de la técnica
anterior en el aspecto de la reducción de la cantidad de datos que
se van a codificar. Sin embargo, tal como se ha descrito
anteriormente, en la codificación y decodificación de un objeto en
3D formado por una pluralidad de partes, los cambios de posición de
cada vértice reconstruido debidos al error de cuantización pueden
producir una forma reconstruida en la que cada parte del objeto se
divide a partir de las otras partes.
Para resolver este problema, en la presente
invención, se proporciona un procedimiento de codificación y un
equipo para cuantizar los datos antes del procesamiento ADPCM tal
como se muestra en las Figs. 12 y 13. La Fig. 12 es un diagrama de
bloques esquemático del equipo de codificación 300 y el equipo de
decodificación 400 de acuerdo con una segunda forma de realización
preferida de la presente invención, en la que se compensa el error
de cuantización, y la Fig. 13 es un diagrama de flujo que explica el
procedimiento de codificación del equipo de codificación de la Fig.
12.
En referencia a la Fig. 12, el equipo de
codificación de acuerdo con la segunda forma de realización
preferida de la presente invención incluye una unidad una unidad de
introducción de datos de campo que tiene un analizador sintáctico
305 y un desmultiplexor 310, una unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 315, una unidad de cuantización 330, una
unidad de procesamiento ADPCM 330 y una unidad de codificación de la
entropía 335. Para llevar a cabo la inversa del proceso de
codificación, el equipo de decodificación 350 incluye una unidad de
decodificación de la entropía 355, un desmultiplexor 360, una unidad
de procesamiento de la conectividad del vértice 365, una unidad de
procesamiento DPCM inverso 370, una unidad de cuantización inversa
375, y un tampón 380. Aquí, las funciones y las estructuras del
analizador sintáctico 305, el desmultiplexor 310, y la unidad de
procesamiento de la conectividad del vértice 315 son las mismas que
aquellas de la Fig. 3, y se omitirá la explicación sobre lo
anterior.
En referencia a la Fig. 13, no se explicará
ahora la operación del equipo de codificación 300. En primer lugar,
el equipo de codificación 300 analiza sintácticamente la información
del nodo de un objeto en 3D y extrae las claves, los valores clave,
y la información relacionada en la etapa 3050. A continuación, se
genera la información de la conectividad del vértice en la etapa
3150. A continuación, la unidad de cuantización 320 recibe los
datos de campo formados con las claves y los valores clave del nodo
CI clasificado en el desmultiplexor 310, y cuantiza los datos sin
diferenciación en la etapa 3200.
La unidad de procesamiento ADPCM 330 recibe los
datos de campo de las claves y valores clave del nodo CI cuantizados
de esta manera, la información BFS y la información Coord, y genera
los valores diferenciales para eliminar la redundancia de los datos
espaciotemporales en los datos de campo en la etapa 3300. En la Fig.
3, el resultado de la diferenciación de la ADPCM se envía a la
unidad de cuantización 230, pero, a diferencia de la Fig. 3, el
resultado de la diferenciación de la ADPCM en la Fig. 13 se envía a
la unidad de codificación de la entropía 335, y a continuación
forma una corriente final de bits 340 en la etapa 3350.
La Fig. 14 es un diagrama de bloques detallado
de una forma de realización preferida de la unidad de procesamiento
ADPCM de la Fig. 12. En comparación con la unidad de procesamiento
ADPCM 220 de la Fig. 6, el predictor 332 de la unidad de
procesamiento ADPCM 330 de la Fig. 12 no tiene la función para
definir los valores máximos y los valores mínimos (Max, Min) de los
valores diferenciales de la predicción espacial de cada valor de
coordenadas x, y, z de un vértice que necesita de cuantización. Por
tanto, el procesamiento detallado del calculador del valor
diferencial 331 es el mismo que el de la Fig. 7, pero el predictor
332, que es, el generador del valor diferencial de la predicción
espacial, no genera un valor máximo y un valor mínimo (Max, Min) de
cada componente que esté necesitado de la cuantización, debido a
que el predictor 332 usa los valores de datos cuantizados en la
unidad de cuantización 320.
La Fig. 15 ilustra un procedimiento de
predicción para extraer la redundancia de datos de la predicción de
la Fig. 14. En referencia a la Fig. 15, el procedimiento de
predicción es el mismo que el procedimiento de predicción de la
Fig. 9, excepto en la etapa 2226. Por tanto, por brevedad, se
omitirá el procedimiento de predicción que se muestra en la Fig.
15.
La Fig. 16 es un diagrama de bloques de una
forma de realización preferida de los procesadores DPCM 338 y 339
de la Fig. 14, en el que se compensa el error de cuantización, En
referencia a la Fig. 16, cada uno de los procesadores DPCM 338 y
339 proporciona el resultado DPCM en la unidad de codificación de la
entropía 335, a diferencia de la Fig. 6 en la que el resultado DPCM
se envía a la unidad de cuantización 320, y forma una corriente
final de bits 340. En este momento, la corriente de bits 340 formada
de esta manera, tiene realmente la misma estructura tal como se
muestra en la Fig. 10. También, la corriente de bits 340 se
reconstruye en el nodo CI en el equipo de decodificación 350 de la
Fig. 12 mediante la inversa de los procesos de codificación
anteriormente descritos.
Las claves y los valores clave cuantizados de
esta manera del nodo CI antes de la diferenciación tienen los
siguientes efectos. Los valores de posición de todos los vértices
que conforman la forma del objeto en 3D que se va a codificar
proporcionan un estado en el que los valores de posición mueven ya
las mismas distancias como los errores de cuantización en un
espacio en 3D, y por tanto no propagan los errores de cuantización
a los otros vértices
adyacentes.
adyacentes.
De acuerdo con esto, en un proceso de
decodificación, no se produce la acumulación de los errores de
cuantización en otros vértices que excluyen un vértice actual, y
por tanto se evita que la división de la reconstrucción en la que
cada parte del objeto se divide a partir de las otras partes cuando
se decodifica el objeto en 3D formado por una pluralidad de partes.
En este momento, la eficiencia de compresión es realmente la misma
como en la Fig. 3.
De esta manera, los equipos de codificación 200
y 300 y los equipos de decodificación 250 y 350 de acuerdo con la
primera y la segunda formas de realización preferidas de la presente
invención codifican de manera eficiente los datos clave y los datos
de los valores clave de los nodos CI, usando las unidades de
procesamiento de la conectividad del vértice 215, 315, 265 y 365.
Aquí, los datos que se introducen en la unidad de procesamiento de
la entropía están codificados como bits de cuantización de los
valores clave que se proporcionan como avance en la codificación de
la entropía. En este procedimiento, se lleva a cabo la codificación
usando la correlación de datos espaciotemporales, se disminuye el
grado de dispersión de los datos y se restringe el intervalo de
distribución de los datos. Por tanto, la etapa de cuantización de
los bits de codificación de los valores clave en la codificación de
la entropía pueden reducir suficientemente los bits de codificación
para expresar el intervalo de distribución de los datos. De acuerdo
con esto, sin la pérdida de datos cuantizados, se mejora la
eficiencia de la codificación usando la etapa de cuantización
necesaria para codificar los bits, mientras que se puede reducir la
cantidad de datos que se van a almacenar.
Sin embargo, en el procedimiento anterior, no se
considera un procedimiento para seleccionar un vértice de inicio en
una búsqueda BFS para formar un gráfico BFS en la codificación de
los datos de valores clave. Por tanto, se busca en primer lugar un
vértice de un índice arbitrario, o el primer índice. Este es un
procedimiento para seleccionar un vértice arbitrario sin considerar
la estructura del objeto en 3D. Por tanto, se necesita un
procedimiento eficiente para seleccionar un vértice de inicio.
Se explicarán ahora los equipos de codificación
y los equipos de decodificación de acuerdo con una tercera forma de
realización y una cuarta forma de realización de la presente
invención, que mejoran el procedimiento para compresión y
codificación de los datos de los valores clave entre los datos de
los nodos CI.
La Fig. 17 es un diagrama de bloques de un
equipo de codificación y un equipo de descodificación de acuerdo
con la tercera forma de realización preferida de la presente
invención, que tiene una función para generar un nodo de inicio, y
la Fig. 18 es un diagrama de bloques de un equipo de codificación y
un equipo de descodificación de acuerdo con la cuarta forma de
realización de la presente invención, en la que se compensa el error
de cuantización.
En referencia a la Fig. 17, el equipo de
codificación de acuerdo con la tercera forma de realización de la
presente invención incluye una unidad de introducción de datos de
campo que tiene un analizador sintáctico 405 y un desmultiplexor
410, un generador del vértice de inicio 412, una unidad de
procesamiento de la conectividad del vértice 415, una unidad de
procesamiento ADPCM 420, una unidad de cuantización 430, una unidad
de generación de bits que codifica los valores clave 432, y una
unidad de codificación de la entropía 435. Para llevar a cabo la
inversa del proceso de codificación del equipo de codificación 400,
el equipo de decodificación 450 incluye una unidad de
decodificación de la entropía 455, un desmultiplexor 460, un
generador del vértice de inicio 462, una unidad de procesamiento de
la conectividad del vértice 465, una unidad de cuantización inversa
470, una unidad de procesamiento ADPCM inversa 475, y un tampón 480.
Aquí, en comparación con los módulos del equipo de codificación 300
de la Fig. 3, los módulos del equipo de codificación 400 tienen las
mismas funciones y estructuras, excluyendo los generadores de los
vértices de inicio 412 y 462, y el generador de bits que codifica
los valores clave 432. Se explicarán ahora las operaciones de
codificación llevadas a cabo en el equipo de codificación 400.
El desmultiplexor 410 recibe el nodo CI y el
nodo IFS clasificados en el analizador sintáctico 405, y proporciona
los nodos a la unidad de procesamiento ADPCM 420 y al generador del
vértice de inicio 412. La unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 415 recibe los datos de campo Cldx y la
información del vértice de inicio (Start) del nodo IFS desde el
generados del vértice de inicio 412 y forma la información BFS.
La unidad de procesamiento ADPCM 420 recibe la
información BFS generada en la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice 415 y las claves (Q^{K}) y los valores
clave (Q^{KV}) que corresponden al nodo CI y a la información
Coord del nodo IFS proporcionada por el desmultiplexor 410. A
continuación, la unidad de procesamiento ADPCM 420 genera cada
valor diferencial (E^{K}, E^{KV}) de las claves, de las que se
va a eliminar la redundancia de datos temporales, y los valores
clave, de los que se va a eliminar la redundancia de datos
espaciotemporales, en la unidad de cuantización 430. La unidad de
cuantización 430 comprime los datos ajustando el grado de precisión
de la expresión de los datos de valores clave con respecto al valor
del tamaño de la cuantización. Los valores de los resultados
cuantizados (Ê^{kv}) se introducen en la unidad de
procesamiento ADPCM 420 y en la unidad de codificación de la
entropía 435. En respuesta a los valores de los resultados
cuantizados (Ê^{kv}), la unidad de generación de los bits
de codificación 432 genera las etapas de cuantización de los bits
de codificación (Qstep_X, Qstep_Y, Qstep_Z). Las etapas de
cuantización generadas de los bits de codificación (Qstep_X,
Qstep_Y, Qstep_Z) se introducen en la unidad de codificación de la
entropía. En repuesta a las etapas de cuantización (Qstep_X,
Qstep_Y, Qstep_Z), la unidad de codificación de la entropía 435
elimina la redundancia de bits en los valores cuantizados
(Ê^{kv}), usando la probabilidad de incidencia del símbolo
bit, y forma una corriente final de bits (Corriente de Bits
Comprimidos) 440.
Tal como se ha descrito anteriormente, los
equipos de codificación 200 y 300 de las Figs. 3 y 12 comienzan la
búsqueda desde el vértice de un índice arbitrario o el primer
índice. A diferencia de esto, el equipo de codificación 400 de
acuerdo con la tercera forma de realización preferida de la presente
invención proporciona un vértice de inicio eficiente. Esto es, al
comenzar una búsqueda BFS, el equipo de codificación 400 encuentra
un vértice de inicio (Start) que permite una codificación más
eficiente, y usando esto, genera un gráfico BFS más
eficientemente.
Sin embargo, en el equipo de codificación 400,
los valores de posición de los vértices que se van a codificar se
convierten en valores diferenciales antes de la cuantización con el
fin de reducir la redundancia de datos, y por tanto, cuando los
valores diferenciales se cuantizan y se reconstruyen, se puede
producir el cambio en la posición de cada vértice reconstruido.
Esto puede producir que la división de la reconstrucción en cada
parte del objeto se divida a partir de las otras partes. Para
reducir el error de cuantización, en la presente invención, se
proporcionan el equipo de codificación 500 y el equipo de
decodificación 550, tal como se muestra en la Fig. 18. tal como se
ha descrito anteriormente, se puede evitar el error de cuantización
usando los valores diferenciales entre los valores ya cuantizados.
Para esto, el equipo de codificación 500 de la Fig. 18 tiene una
unidad de procesamiento ADPCM 530 y una unidad de cuantización 520,
de las que el orden de colocación es el inverso del de la unidad de
procesamiento ADPCM 420 y la unidad de cuantización 430 de la Fig.
17, y el equipo de decodificación 550 de la Fig. 18 tiene una
unidad de procesamiento ADPCM inverso 570 y una unidad de
cuantización inversa 575, de las que el orden de colocación es el
inverso del de la unidad de procesamiento ADPCM inverso 475 y la
unidad de cuantización inversa 470 de la Fig. 17. También, en
comparación con los módulos del equipo de codificación 300 y el
equipo de descodificación 350 de la Fig. 12, los módulos del equipo
de codificación 500 y del equipo de decodificación 550 de la Fig.
18 tienen las mismas funciones y estructuras, excluyendo los
generadores de los vértices de inicio 512 y 562 y el generador de
bits de codificación de los valores clave 532 que se incluyen
únicamente en la Fig. 18. Por tanto, se omitirá la explicación sobre
los mismos módulos.
La Fig. 19 es un diagrama de flujo para explicar
un procedimiento para generar una búsqueda del vértice de inicio
del generador del vértice de inicio de las Figs. 17 y 18. En
referencia a la Fig. 19, cada uno de los generadores de vértices de
inicio 412 y 512 recibe en primer lugar la información de la
conectividad entre los vértices (Cldx), y obtiene el número de
vértices (frecuencia (Cldx_{j})) conectado a cada uno de todos
los vértices en la etapa 4121, y obtiene el índice de un vértice que
tiene la mayor parte de los vértices conectados, entre los vértices
en la etapa 4122. A continuación, se extrae el vértice del índice
obtenido como un vértice de inicio (Start) en la etapa 4123. Se usa
este vértice de inicio (Start) como el vértice de inicio de la
búsqueda BFS.
De manera general, los vértices adyacentes
tienen vectores de movimiento similares. Los vértices más adyacentes
tienen un vértice, el vértice tiene las mayores influencias sobre
los vértices adyacentes cuando se produce el cambio en el vértice.
Por tanto, cuando se selecciona el vértice que tiene las mayores
influencias sobre los vértices adyacentes como un vértice de
inicio, el gráfico de búsqueda BFS genera de manera más eficiente
los gráficos adyacentes. Si se lleva a cabo la búsqueda tomando un
vértice que tiene vértices adyacentes más pequeños como un vértice
de inicio, el gráfico de búsqueda n puede generar de manera
eficiente los gráficos adyacentes. Por tanto, mediante la
generación de un vértice de inicio de acuerdo con el procedimiento
de la Fig. 19, se genera un gráfico de búsqueda más eficiente.
En referencia a la Fig. 20, se explicará ahora
la operación de la unidad de generación de la etapa de cuantización
de los valores clave 432 para generar las etapas de cuantización de
los bits de codificación (Qstep_X, Qstep_Y, Qstep_Z). La Fig. 20 es
un diagrama de bloques detallado de la unidad de generación de bits
de codificación de las Figs. 17 y 18.
En referencia a la Fig. 20, la unidad de
generación de bits de codificación 432 incluye una unidad de cálculo
de máximos y mínimos (Cálculo de Min Max) 4321 y un generador de la
etapa de cuantización (Cálculo de Qstep) 4322. La unidad de cálculo
de máximos y mínimos (Cálculo de Min Max) 4321 recibe los valores
clave, los datos Coord que corresponden al primer entramado clave
del nodo CI, y un gráfico de búsqueda BFS. La unidad de cálculo de
máximos y mínimos (Cálculo de Min Max) 4321 recibe también un valor
máximo (MaxX) y un valor mínimo (MinX) de los datos cuantizados en
los valores clave de X, un valor máximo (MaxY) y un valor mínimo
(MinY) de los datos cuantizados en los valores clave de Y, y un
valor máximo (MaxZ) y un valor mínimo (MinZ) de los datos
cuantizados en los valores clave de Z, y envía los valores máximos y
mínimos al generador de la etapa de cuantización 4322. El generador
de la etapa de cuantización 4322 genera las etapas de cuantización
de suficientes bits de codificación (Qstep_X, Qstep_Y, Qstep_Z)
para expresar los intervalos de datos cuantizados de las coordenadas
X, Y, Z, de manera respectiva. Se explicará ahora un procedimiento
para calcular las etapas de cuantización para obtener la etapa de
cuantización de los bits de codificación.
La Fig. 21 es un diagrama de flujo para explicar
un procedimiento de cálculo de la etapa de cuantización que se
lleva a cabo mediante el generador de la etapa de cuantización de la
Fig. 20.
En referencia a la Fig. 21, el procedimiento
para calcular las tapas de cuantización de acuerdo con la presente
invención recibe en primer lugar un valor máximo (MaxX) y un valor
mínimo (MinX) de datos cuantizados de en los valores clave X, un
valor máximo (MaxY) y un valor mínimo (MinY) de datos cuantizados en
los valores clave de Y, y un valor máximo (MaxZ) y un valor mínimo
(MinZ) de los datos cuantizados de los valores clave de Z, si se
introducen los valores máximos (Max, esto es, MaxX, MaxY, MaxZ) y
los valores mínimos (Min, esto es, MinX, MinY, MinZ) se determina
sí o no los valores absolutos de los valores mínimos (Min) son
inferiores a o iguales a los valores máximos en la etapa 4325. Si
los resultados indican que los valores mínimos (Min) son inferiores
a o iguales a los valores máximos (Max), las etapas de cuantización
de los bits de codificación (Qstep, esto es, Qstep_X, Qstep_Y,
Qstep_Z) se ajustan como Qstep = int {(log_{2}|Min|) + 1} y,
por otra parte, las etapas de cuantización de los bits de
codificación (Qstep) se ajustan como Qstep = int
{(log_{2}|Max|) + 1}. De esta manera, se obtienen las etapas
de cuantización de los bits de codificación (Qstep_X, Qstep_Y,
Qstep_Z) de los datos cuantizados de las coordenadas X, Y, Z, y se
extraen las etapas de cuantización de los bits de codificación
(Qstep_X, Qstep_Y, Qstep_Z) desde el generador de la etapa de
cuantización 4322 de la Fig. 20.
La Fig. 22 es un diagrama de un ejemplo de la
estructura de una corriente comprimida de bits generada por el
equipo de codificación de las Figs. 17 y 18. En referencia a la Fig.
22, cada una de las corrientes de bits 440 y 540 de las Figs 17 y
18, que están generadas finalmente por los equipos de codificación
400 y 500, incluye la información de encabezamiento 4400 y la
información de los valores clave 4405. La información de
encabezamiento 4400 y la información de los valores clave 4405
indica la información que se procesa en un nodo CI. Se proporciona
la información de encabezamiento 4400 como una condición de la
cuantización inversa que se va a llevar a cabo en las unidades de
cuantización inversa 475 y 575 con el fin de reconstruir el nodo CI
en los equipos de descodificación 450 y 550. Se forma el información
de encabezamiento 4400 como un ejemplo preferible 4415 con el
tamaño de cuantización de los valores clave (Qstep_KV), la etapa de
cuantización de los bits de codificación en los valores clave de X
(Qstep_X), la etapa de cuantización de los bits de codificación en
los valores clave de Y (Qstep_Y), la etapa de cuantización de los
bits de codificación en los valores clave de Z (Qstep_Z) y los
valores mínimos (MinX, MinY, y MinZ) y los valores máximos (MaxX,
MaxY, y MaxZ) que se usan en la normalización de valores
diferenciales desde la unidad de cuantización 430 en valores entre 0
y 1 inclusive. Un ejemplo 44100 muestra la estructura de la
información de los valores clave 4405, que incluye la información
de los valores clave de acuerdo con el orden de búsqueda BFS.
Tal como se ha descrito anteriormente, se puede
reconstruir la corriente de bits que se genera mediante el proceso
de codificación en datos originales mediante los equipos de
decodificación 450 o 550 a través del inverso del proceso de
codificación. Aquí, con el fin de reconstruir el entramado clave de
la primera clave en cada nodo y para generar la información BFS
para expresar la correlación espacial del objeto en 3D como las
unidades que forman el BFS 465 o 565, los equipos de decodificación
450 0 550 deberán recibir los datos del nodo IFS y del vértice de
inicio (Start) desde los generadores de vértices de inicio 462 o
562. Los desmultiplexores 460 0 560 reciben los datos IFS y envían
los datos Cldx a los generadores de los vértices de inicio 462 o
562.
Tal como se ha descrito anteriormente, en la
codificación de la información de la deformación de un objeto en 3D
que se va a codificar con respecto al tiempo, la presente invención
elimina la redundancia de datos usando la correlación
espaciotemporal, de tal manera que proporciona una compresión de
datos más eficiente. También, encontrando un vértice de inicio
apropiado para generar un gráfico de búsqueda BFS eficiente en la
codificación de los valores clave, y usando el vértice de inicio, se
ajusta la etapa de cuantización de los bits de codificación a los
datos cuantizados y se lleva a cabo la codificación. Por tanto, se
codifican de manera eficiente los valores clave del nodo CI. De
manera adicional, mediante la compensación del error de
cuantización, no se acumulan en los vértices los errores de
cuantización, excluyendo el vértice correspondiente por sí mismo.
Por tanto, en la decodificación del objeto en 3D codificado formado
por una pluralidad de parte, se evita la división de la
reconstrucción en la que cada parte del objeto se divide a partir de
las otras partes. Por tanto, en un objeto en 3D que se expresa
mediante una malla poligonal, o malla paramétrica, se proporciona
una cantidad enorme de información de valores clave de los datos de
animación del gráfico en 3D como información de la deformación del
objeto en 3D que puede ser eficientemente comprimida, codificada, y
descodificada con el lapso de tiempo.
Claims (32)
1. Un procedimiento de codificación de
información de la deformación de un objeto en 3 dimensiones (3D),
en el que se describe la información sobre los vértices que
conforman la forma del objeto en 3D mediante un procedimiento de
entramado clave para llevar a cabo la deformación del objeto en 3D,
comprendiendo el procedimiento de codificación,
(a) extraer las claves que indican las
posiciones de los entramados clave sobre un eje temporal, indicando
los valores clave la información de las características de los
entramados clave, y la información relacionada, analizando
sintácticamente del nodo la información del objeto en 3D, y
caracterizado por las etapas de:
(b) generar la información de la conectividad
del vértice a partir de los valores extraídos de la etapa (a);
(c) generar los valores diferenciales
cuantizados de las claves a partir de los cuales se elimina la
redundancia de datos temporales, y los valores diferenciales
cuantizados de los valores clave a partir de los cuales se elimina
la redundancia de los datos espaciotemporales, basándose en la
información de la conectividad del vértice; y
(d) eliminar la redundancia entre los bits y
generar la corriente comprimida de bits mediante la codificación de
la entropía, recibiendo los valores generados a partir de la etapa
(c).
2. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 1, en el que en la etapa (a) se divide la información
del nodo entre un Interpolador Coordinado, CI, nodo, y un Conjunto
de Índices de Cara, IFS, nodo, y se extraen los datos de campo
formados con las claves y los valores clave a partir del nodo CI y
del índice coordinado Cidx se extraen los datos de campo a partir
del nodo IFS.
3. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 2, en el que en la etapa (b) los datos de campo Cldx
extraídos a partir del nodo IFS se reciben en forma de la
información relacionada, y la información de la Búsqueda Primero en
Anchura para definir la correlación de datos espaciales entre los
vértices se conforma en forma de la información de la conectividad
de los vértices.
4. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 3, en el que en la etapa (b) se reciben y almacenan
los datos de campo Cldx en una cola para cada vértice, y se genera
la información BFS en función de si cada vértice se visita o no a
través de la cola.
5. El procedimiento de codificación de cualquier
reivindicación anterior, en el que la etapa (c) comprende de manera
adicional las etapas de:
(c1) recibir la información de la conectividad
del vértice, la información coordinada del nodo IFS en forma de
información relacionada, y los valores clave, y generar los valores
diferenciales entre todos los valores de posición del cambio de
valores clave en un espacio en 3D;
(c2) extraer la redundancia de datos en los
valores diferenciales de acuerdo con la correlación espacial entre
los vértices basándose en la información de la conectividad del
vértice; y
(c3) la Modulación de Impulsos Codificados
Diferenciales, DPCM, procesando cada una de las claves extraídas en
la etapa (a), y los valores clave de los cuales se extrae la
redundancia de datos debida a la correlación espacial.
6. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 5, en el que se calculan el número de puntos de
datos clave que se va a codificar y el número total de vértices en
el IFS analizado sintácticamente a partir de la información del
nodo en forma de información relacionada, y usando el resultado del
cálculo se calculan los valores diferenciales de los valores
clave.
7. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 5 ó 6, en el que en la etapa (c2) se visitan los
vértices de acuerdo con el orden de búsqueda de la información de la
conectividad del vértice, se definen los vértices adyacentes a un
vértice visitado, se define un vértice que tiene una correlación
espacial elevada con el vértice visitado como un vértice superior,
se calcula el valor diferencial de los valores de posición del
espacio en 3D de los dos vértices, y se elimina la redundancia de
datos.
8. El procedimiento de codificación de cualquier
reivindicación anterior en el que en la etapa (d) se elimina la
redundancia entre bits con respecto a la probabilidad de la
incidencia del símbolo.
9. El procedimiento de codificación de cualquier
reivindicación anterior, en el que se forma una corriente de bits
obtenida mediante el procedimiento de codificación al menos con la
información de la clave codificada y la información de los valores
clave, se forma la información clave con una combinación de las
claves y los indicadores clave para las claves, se dispone la
información de los valores clave en orden de clave en un entramado
clave, y se forman los entramados clave de acuerdo con un orden de
búsqueda de la información de la conectividad del vértice.
10. Un procedimiento de codificación de la
reivindicación 1, en el que la etapa (b) comprende las etapas
de:
(b1) generar la búsqueda de la información de
inicio de una Búsqueda Primero en Anchura, BFS, para definir la
correlación de datos espaciales entre los vértices del objeto en 3D;
y
(b2) generar la información de la conectividad
del vértice a partir de los valores extraídos de la etapa (a) y la
búsqueda de la información de inicio generada en la etapa (b1);
y la etapa (d) comprende las etapas de:
(d1) recibir los valores generados de la etapa
(c), y generar la etapa de cuantización de los bits de codificación
de los valores clave; y
(d2) recibir las etapas de cuantización de los
bits de codificación y eliminar la redundancia entre los bits en
los valores cuantizados.
11. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 10, en el que en la etapa (a) la información del
nodo se divide entre un nodo CI y un nodo IFS, y se extraen los
datos de campo formados con las claves y los valores clave a partir
del nodo CI y los datos de campo Cldx se extraen a partir del nodo
IFS.
12. El procedimiento de codificación de la
reivindicación 10 u 11, en el que la etapa (b1) comprende las etapas
de:
(i) obtener el número de vértices conectado a
cada uno de los vértices en respuesta a la información de conexión
entre los vértices que se van a codificar;
(ii) obtener el índice de un vértice que tiene
el número más grande de vértices conectados entre los números de
vértices; y
(iii) generar el vértice del índice obtenido en
forma de búsqueda de la información de inicio.
13. El procedimiento de codificación de
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la etapa (d1)
comprende las etapas de:
comparar un valor máximo y un valor mínimo para
cada una de las coordenadas X, Y, y Z que forman los valores clave
cuantizados;
si el valor absoluto del valor mínimo es
inferior a o igual al valor máximo en cada una de las coordenadas
X, Y, y Z, extraer la etapa de cuantización de los bits de
codificación en forma de Qstep = int {(log_{2}|Min|) + 1};
si el valor absoluto del valor mínimo es mayor
que el valor máximo en cada una de las coordenadas X, Y, y Z,
extraer la etapa de cuantización de los bits de codificación en
forma de Qstep = int {(log_{2}|Max|) + 1}.
14. El procedimiento de codificación de
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que en la etapa
(d2) se elimina la redundancia entre los bits con respecto a la
probabilidad de la incidencia del símbolo.
15. El procedimiento de codificación de
cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la corriente
de bits obtenida mediante el procedimiento de codificación
comprende:
la información de encabezamiento que tiene el
tamaño de cuantización de los valores clave, la etapa de
cuantización de los bits de codificación de las coordenadas X de
los valores clave, la etapa de cuantización de los bits de
codificación de las coordenadas Y de los valores clave, la etapa de
cuantización de los bits de codificación de las coordenadas Z de
los valores clave, los valores mínimos y los valores máximos que se
usan en la normalización de valores diferenciales a partir de las
claves y los valores clave cuantizados y los valores entre 0 y 1
inclusive; y
la información del valor clave de acuerdo con el
orden de búsqueda BFS.
16. Un equipo de codificación de información de
la deformación de un objeto en 3 Dimensiones (3D), en el que la
información sobre los vértices que conforman la forma del objeto en
3D se codifica mediante un procedimiento de entramado clave para
llevar a cabo la deformación del objeto en 3D, comprendiendo el
equipo de codificación,
una unidad de introducción de datos de campo
para extraer la posición que indican las claves de los entramados
clave sobre un eje temporal, la información de las características
que indican los valores clave de los entramados clave, y la
información de la relación, analizando sintácticamente la
información del nodo del objeto en 3D,
y caracterizada por:
una unidad de cuantización (230) para cuantizar
valores y extraer los valores cuantizados;
una unidad de codificación de la entropía (235)
para recibir las claves y los valores clave cuantizados y eliminar
la redundancia entre los bits;
una unidad de procesamiento de la conectividad
del vértice (215) para generar la información de la conectividad
del vértice a partir de los valores extraídos mediante la unidad de
introducción de datos de campo; y
una Modulación de Impulsos Codificados
Diferencial Adaptable, ADPCM, la unidad de procesamiento (220) para
generar los valores diferenciales para las claves a partir de los
cuales se elimina la redundancia de datos temporales, y los valores
clave a partir de los cuales se elimina la redundancia de los datos
espaciotemporales, basándose en la información de la conectividad
del vértice.
17. Un equipo de codificación de la
reivindicación 16, en el que
la unidad de procesamiento ADPCM (330) está
dispuesta para generar valores diferenciales de claves cuantizadas
a partir de los cuales se elimina la redundancia de los datos
temporales, y los valores diferenciales de los valores clave
cuantizados a partir de los cuales se elimina la redundancia de
datos espaciotemporales; y
la unidad de codificación de la entropía (235)
está dispuesta para eliminar la redundancia entre bits.
18. El equipo de codificación de una cualquiera
de las reivindicaciones 16 y 17, en el que la unidad de introducción
de datos de campo comprende:
un analizador sintáctico (205) para dividir la
información del nodo entre un nodo CI y un nodo IFS; y
un desmultiplexor (210) para extraer los datos
de campo formados con las claves y los valores clave a partir del
nodo CI, y que extrae los datos de campo Cldx a partir del nodo
IFS.
19. El equipo de codificación de la
reivindicación 18, en el que la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice (215) recibe los datos de campo Cldx
extraídos del nodo IFS en forma de información relacionada y forma
la Búsqueda Primero en Anchura, BFS, la información para definir la
correlación de datos espaciales entre los vértices en forma de
información de la conectividad del vértice.
20. El equipo de codificación de la
reivindicación 19, en el que la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice (215) recibe los datos de campo Cldx,
almacena los datos de campo Cldx en una cola para cada vértice, y
genera la información BFS en función de si cada vértice se visita o
no a través de la cola.
21. El equipo de codificación de una cualquiera
de las reivindicaciones 16 y 17, en el que la unidad de
procesamiento ADPCM comprende:
un generador del valor diferencial (221) para
recibir la información de la conectividad del vértice, coordinar la
información del nodo IFS en forma de información relacionada, y los
valores clave, y generar valores diferenciales entre todos los
valores de posición del cambio de valores clave en un espacio en
3D;
un predictor (222) para extraer la redundancia
de datos en los valores diferenciales de acuerdo con la correlación
espacial entre los vértices en función de la información de la
conectividad del vértice; y
la Modulación de Impulsos Codificados
Diferenciales, DPCM, los procesadores (228, 229) para cada
procesamiento DPCM de las claves, y los valores clave de los que se
extrae la redundancia de datos debida a la correlación
espacial.
22. El equipo de codificación de una cualquiera
de las reivindicaciones 16 y 17, en el que la unidad de codificación
de la entropía (235) genera una corriente de bits a partir de la
cual se elimina la redundancia entre bits en los valores
cuantizados usando la probabilidad de la incidencia del símbolo
bit.
23. El equipo de codificación de la
reivindicación 22, en el que la corriente de bits se forma al menos
con la información codificada de las claves y la información de los
valores clave, la información de la clave se forma con una
combinación de las claves y los indicadores clave para las claves,
la información de los valores clave se dispone en orden de clave en
un entramado clave, y los entramados clave se forman de acuerdo con
el orden de búsqueda de la información de la conectividad del
vértice.
24. Un equipo de codificación de la
reivindicación 16 ó 17 que comprende de manera adicional:
un generador del vértice de inicio (412) para
determinar un vértice de inicio de la información de la conectividad
del vértice; y
una unidad de generación de la etapa de
cuantización (423) para recibir las claves y los valores clave
cuantizados, y generar la etapas de cuantización de los bits de
codificación de las coordenadas X, Y, y Z de los valores clave
cuantizados, y en el que
la unidad de procesamiento de la entropía (435)
está dispuesta para recibir las etapas de cuantización de los bits
de codificación de las coordenadas X, Y, y Z, y eliminar la
redundancia entre bits en los valores cuantizados.
25. Un equipo de codificación de la
reivindicación 24, en el que:
la unidad de generación de la etapa de
cuantización (423) está dispuesta para generar las etapas de
cuantización de los bits de codificación de las coordenadas X, Y, y
Z de los valores clave diferenciados.
26. El equipo de codificación de una cualquiera
de las reivindicaciones 24 ó 25, en el que la unidad de introducción
de datos de campo comprende:
un analizador sintáctico (405) para dividir la
información del nodo entre un nodo CI y un nodo IFS; y
un desmultiplexor (410) para extraer los datos
de campo formados con las claves y los valores clave a partir del
nodo CI, y extraer los datos de campo Cldx a partir del nodo
IFS.
27. El equipo de codificación de la
reivindicación 26, en el que el generador del vértice de inicio
(412) obtiene el índice de un vértice que tiene el número más
grande de vértices conectados entre los números de vértices
conectados a cada uno de todos los vértices en respuesta a los datos
de campo Cldx, y genera el vértice del índice obtenido como el
vértice de inicio.
28. El equipo de codificación de la
reivindicación 26, en el que la unidad de procesamiento de la
conectividad del vértice (415) recibe los datos de campo Cldx
extraídos a partir del nodo IFS en forma de información relacionada,
forma la información BFS para definir la correlación de los datos
espaciales entre los vértices en forma de información de la
conectividad del vértice, recibe la información del vértice de
inicio generada mediante el generador del vértice de inicio y
genera la información BFS mediante la cual se lleva a cabo la
búsqueda a partir del vértice de inicio.
29. El equipo de codificación de la
reivindicación 26, en el que la unidad de generación de la etapa de
cuantización (432) comprende:
una unidad de cálculo de máximos y mínimos
(4321) para recibir los valores clave, los datos que corresponden
al primer entramado clave del nodo CI, y la información de la
conectividad del vértice, y la extracción de los valores máximos y
los valores mínimos de las coordenadas X, Y, y Z de los valores
clave; y
un generador de la etapa de cuantización (4322)
para generar las etapas de cuantización de los bits de codificación
para expresar los intervalos de los datos cuantizados
correspondientes a las coordenadas X, Y, y Z.
30. El equipo de codificación de la
reivindicación 29, en el que el generador de la etapa de
cuantización (4322) compara el valor máximo y el valor mínimo de
cada entrada de puntos de datos de las coordenadas X, Y, y Z a
partir de la unidad de cálculo de máximos y mínimos, y si el valor
absoluto del valor mínimo es inferior a o igual al valor máximo,
extrae la etapa de cuantización de los bits de codificación en forma
de Qstep = int {(log_{2}|Min|) + 1}, y si el valor absoluto
del valor mínimo es mayor que el valor máximo, extrae la etapa de
cuantización de los bits de codificación en forma de Qstep = int
{(log_{2}|Max|) + 1}.
31. El equipo de codificación de una cualquiera
de las reivindicaciones 24 ó 25, en el que la unidad de
procesamiento de la entropía (435) elimina la redundancia entre los
bits en los valores cuantizados, usando la probabilidad de la
incidencia del símbolo bit, y extrae el resultado como una corriente
de bits.
32. El equipo de codificación de la
reivindicación 31, en el que la corriente de bits comprende:
la información de encabezamiento que tiene el
tamaño de cuantización de los valores clave, la etapa de
cuantización de los bits de codificación de las coordenadas X de
los valores clave, la etapa de cuantización de los bits de
codificación de las coordenadas Y de los valores clave, la etapa de
cuantización de los bits de codificación de las coordenadas Z de
los valores clave, los valores mínimos y los valores máximos que se
usan en la normalización de los valores diferenciales de la unidad
de cuantización en valores entre 0 y 1 inclusive; y
la información de los valores clave de acuerdo
con el orden de búsqueda BFS.
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