JP2005332028A - 3次元グラフィックスデータ作成方法、テクスチャ画像作成方法、多次元データ符号化方法、多次元データ復号方法及びそれらの方法を実現するための装置、並びにそれらの方法を実現するためのプログラム - Google Patents
3次元グラフィックスデータ作成方法、テクスチャ画像作成方法、多次元データ符号化方法、多次元データ復号方法及びそれらの方法を実現するための装置、並びにそれらの方法を実現するためのプログラム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】従来ではデータ用モデルを用いてレンダリングを行うようにしている。しかし、これではレンダリングに用いる3角形パッチの数が多くなり過ぎてしまい、レンダリングの演算量が膨大なものとなってしまう。そこで、データ用モデルよりも頂点数の少ないレンダリング用モデルを用い、テクスチャマッピングによってレンダリングを行うという構成を採る。これによりレンダリングに用いる3角形パッチの数を減らせる。しかし、それでは3次元モデルにマッピングするテクスチャが粗くなってしまう。そこで、データ用モデルから求まる属性値をレンダリング用モデルに対応付けられるテクスチャ画像のテクセル値として設定するという構成を採る。この構成に従って、従来技術と同レベルのレンダリング画像を得ながら、レンダリング量の演算量を大幅に削減できるようになる。
【選択図】図14
Description
Stephane Mallat, "A theory for multiresolution signal decomposition: The wavelet representation" IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 11(7), pp.674-693, July 1989 P. Schroeder and W. Sweldens, Spherical Wavelets: Efficiently Representing Functions on the Sphere, Computer Graphics Proceedings, SIGGRAPH 1995, pp.161-172. Lee, A. W. F., Sweldens, W., Schroder, P., Cowsar, L., and Dobkin, D. "Maps: Multiresolution adaptive parameterization of surfaces", Proceedings of SIGGRAPH98 (1998), 95-104. SAID, A., AND PEARLMAN, W. A New, Fast, and Efficient Image Codec Based on Set Partitioning in Hierarchical Trees. IEEE Transaction on Circuits and Systems for Video Technology 6, 3 (1996), 243-250. Khodakovsky, A. "Progressive Geometry Compression" ACM Transactions on Graphics, 1 (2000), 271-278. M. Magnor and B. Girod. Model-based coding of multiviewpoint imagery. SPIE Conference on Visual Communications and Image Processing, pages 14-22, 2000.
(ii)従来のSLFのプログレッシブ符号化の課題を解決する方法
まず、前者の課題に関して説明する。
ΣFi (2F−1)
ただし、Σはi=0〜3の総和
という積和演算量が必要となる。
テクスチャマッピングでは、所望の柄を表現した画像を3次元モデルに貼り付けることによってレンダリングを行う。一般的なテクスチャマッピングでは、テクスチャ画像(3次元モデルに貼り付けたい画像)を2次元矩形平面ととらえ、3次元モデルの各3角形の頂点に対応した2次元矩形平面上の座標を定義する。
本発明の位置づけについて整理しておく。
〔2−1〕本発明の3次元グラフィックスデータ作成装置の構成
〔2−1−1〕レンダリング用モデルが入力として与えられる場合の構成
本発明の3次元グラフィックスデータ作成装置は、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルが入力として与えられているとし、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める処理を行うものであって、(イ)3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加部と、(ロ)3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加部と、(ハ)頂点追加部による処理と連結情報追加部による処理とを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付け部とを有する。
本発明の3次元グラフィックスデータ作成装置は、細分割接続性を満たし、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルを作成し、それに基づいて、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める処理を行うものであって、(イ)3次元モデルの頂点の座標値とその連結情報とを設定することで、細分割接続性を満たすレンダリング用モデルを作成するレンダリング用モデル作成部と、(ロ)3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加部と、(ハ)3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加部と、(ニ)頂点追加部による処理と連結情報追加部による処理とを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付け部とを有する。
本発明のテクスチャ画像作成装置は、細分割接続性を満たす3次元モデルにテクスチャマッピングを適用するためのテクスチャ画像を、3次元モデルの頂点に対応付けられている属性情報をテクセル値(テクセル:一般のデジタル画像のピクセルに相当するテクスチャ画像上の画素)に設定することによって作成する処理を行うものであって、(イ)3次元モデルにおけるある階層の各3角形パッチに対し、テクスチャ画像上でそれに対応する大きさを持つ直角3角形を構成するようにとテクスチャ座標を設定する3角形領域対応付け部と、(ロ)3次元モデルにおける上記ある階層の各3角形パッチに対し、3つの頂点に対応付けされた属性情報を、3角形領域対応付け部で設定されたテクスチャ座標に対応したテクセルの画素値に設定し、さらに、その階層よりも大きなQ番目の階層の頂点に対応付けされた属性情報を、その頂点に対応したQ−1番目の階層のエッジを構成する頂点が対応する2つのテクセルの中点にあたるテクセルの画素値に設定するテクセル値設定部と、(ハ)テクセル値設定部で値が設定されたテクセルの近隣に位置する値が設定されていないテクセルに対して、その値が設定されているテクセルに対応付けられる階層の3角形パッチとエッジを共有する3角形パッチにより設定されるテクセル値を利用した補間値を設定するパディング部とを有する。
〔2−3−1〕基本的な構成
本発明の多次元データ符号化装置は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する処理を行うものであって、(イ)各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた多次元データについて設定する基底導出部と、(ロ)基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付け部と、(ハ)各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化部と、(ニ)各々の基底データに対応した重み係数列にウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換部と、(ホ)重み係数ウェーブレット変換部で求められたウェーブレット変換係数に対して、プログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化部と、(ヘ)順序付け部で順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有する。
本発明の多次元データ符号化装置は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する処理を行うものであって、(イ)多次元データに含まれる数値の平均値あるいはメディアン値を、3次元モデル上の各3次元座標に関して求めて、3次元モデル上の各3次元座標に対応した多次元データから、該3次元座標に対応した平均値あるいはメディアン値を引いた残差多次元データを求める残差多次元データ導出部と、(ロ)各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた残差多次元データについて設定する基底導出部と、(ハ)基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付け部と、(ニ)各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化部と、(ホ)各々の基底データに対応した重み係数列と、残差多次元データ導出部で求められた平均値列あるいはメディアン値列とに対してウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換部と、(ヘ)重み係数ウェーブレット変換部で求められたウェーブレット変換係数に対してプログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化部と、(ト)平均値列あるいはメディアン値列の符号化データの後に、順序付け部で順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有する。
本発明の多次元データ符号化装置は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する処理を行うものであって、(イ)〔2−3−1〕に記載する本発明の多次元データ符号化装置の備える“基底導出部”/“順序付け部”/“基底符号化部”/“重み係数ウェーブレット変換部”/“プログレッシブ符号化部”による処理を、色データを構成する各成分に関して独立に実行する実行部と、(ロ)各基底データに対応した重み係数列の符号化データを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブ部と、(ハ)順序付け部で順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有する。
本発明の多次元データ符号化装置は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する処理を行うものであって、(イ)〔2−3−2〕に記載する本発明の多次元データ符号化装置の備える“残差多次元データ導出部”/“基底導出部”/“順序付け部”/“基底符号化部”/“重み係数ウェーブレット変換部”/“プログレッシブ符号化部”による処理を、色データを構成する各成分に関して独立に実行する実行部と、(ロ)各基底データに対応した重み係数列の符号化データと平均値列あるいはメディアン値列の符号化データとを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブ部と、(ハ)平均値列あるいはメディアン値列のインターリーブされた符号化データの後に、順序付け部で順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有する。
本発明の多次元データ復号装置は、本発明の多次元データ符号化装置によって得られるビットストリームを復号する処理を行うものであって、(イ)基底データを復号する基底データ復号部と、(ロ)重み係数列のウェーブレット変換係数を復号するウェーブレット変換係数復号部と、(ハ)ウェーブレット変換係数復号部で復号されたウェーブレット変換係数に逆ウェーブレット変換を行って重み係数列を復元する逆ウェーブレット変換部とを有する。
〔3−1〕第1の発明
第1の発明は、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルが入力として与えられているとし、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成方法であって、(イ)3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加ステップと、(ロ)3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加ステップと、(ハ)頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付けステップとを有することを特徴とする。
第2の発明は、細分割接続性を満たし、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルを作成し、それに基づいて、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成方法であって、(イ)3次元モデルの頂点の座標値とその連結情報とを設定することで、細分割接続性を満たすレンダリング用モデルを作成するレンダリング用モデル作成ステップと、(ロ)3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加ステップと、(ハ)3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加ステップと、(ニ)頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付けステップとを有することを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明の構成を採るときに、レンダリング用モデル作成ステップにおいて、所定の3次元モデルを近似する3次元モデルを作成する場合に、レンダリング用モデルと該所定の3次元モデルとの間の誤差評価値が所定の閾値以下となる最小の階層数でもってレンダリング用モデルを作成することを特徴とする。
第4の発明は、第1〜第3の発明の構成を採るときに、頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを交互に所定の回数繰り返し行うことを特徴とする。
第5の発明は、細分割接続性を満たす3次元モデルにテクスチャマッピングを適用するためのテクスチャ画像を、3次元モデルの頂点に対応付けられている属性情報をテクセル値に設定することによって作成するテクスチャ画像作成方法であって、(イ)3次元モデルにおけるある階層の各3角形パッチに対し、テクスチャ画像上でそれに対応する大きさを持つ直角3角形を構成するようにとテクスチャ座標を設定する3角形領域対応付けステップと、(ロ)3次元モデルにおける上記ある階層の各3角形パッチに対し、3つの頂点に対応付けされた属性情報を、3角形領域対応付けステップで設定されたテクスチャ座標に対応したテクセルの画素値に設定し、さらに、その階層よりも大きなQ番目の階層の頂点に対応付けされた属性情報を、その頂点に対応したQ−1番目の階層のエッジを構成する頂点が対応する2つのテクセルの中点にあたるテクセルの画素値に設定するテクセル値設定ステップとを有することを特徴とする。
第6の発明は、第5の発明の構成を採るときに、テクスチャ画像が複数枚数となる場合には、3角形領域対応付けステップにおいて、処理対象の3角形パッチに対応したテクスチャ画像に対してテクスチャ座標を設定することを特徴とする。
第7の発明は、第5〜第6の発明の構成を採るときに、テクセル値設定ステップで値が設定されたテクセルの近隣に位置する値が設定されていないテクセルに対して、その値が設定されているテクセルに対応付けられる階層の3角形パッチとエッジを共有する3角形パッチにより設定されるテクセル値を利用した補間値を設定するパディングステップを有することを特徴とする。
第8の発明は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、(イ)各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた多次元データについて設定する基底導出ステップと、(ロ)基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付けステップと、(ハ)各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化ステップと、(ニ)各々の基底データに対応した重み係数列にウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換ステップと、(ホ)重み係数ウェーブレット変換ステップで求められた各々の基底データに対応したウェーブレット変換係数に対して、プログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化ステップと、(ヘ)順序付けステップで順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを特徴とする。
この第8の発明では、基底<bk >と重み係数列cm,k とを求める。そして、kに対応した基底<bk >と重み係数列cm,k とのペアの順序付けを行う。第14の発明では、この順序付けステップの一つの実現方法を示しているが、この順序付けによれば、kに対応した基底<bk >と重み係数列cm,k とのペアを、(3)式の近似に追加した際の<Sm >に対する誤差の減少量が大きい順にすることによって、良好なプログレッシブ符号化が可能となる。
第9の発明は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、(イ)多次元データに含まれる数値の平均値あるいはメディアン値を、3次元モデル上の各3次元座標に関して求めて、3次元モデル上の各3次元座標に対応した多次元データから、該3次元座標に対応した平均値あるいはメディアン値を引いた残差多次元データを求める残差多次元データ導出ステップと、(ロ)各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた残差多次元データについて設定する基底導出ステップと、(ハ)基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付けステップと、(ニ)各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化ステップと、(ホ)各々の基底データに対応した重み係数列と、残差多次元データ導出ステップで求められた平均値列あるいはメディアン値列とに対してウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換ステップと、(ヘ)重み係数ウェーブレット変換ステップで求められた重み係数列のウェーブレット変換係数と、重み係数ウェーブレット変換ステップで求められた平均値列あるいはメディアン値列のウェーブレット変換係数とに対して独立にプログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化ステップと、(ト)平均値列あるいはメディアン値列の符号化データの後に、順序付けステップで順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを特徴とする。
第10の発明は、第8〜第9の発明の構成を採るときに、基底導出ステップにおいて、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めるとともに、多次元データの平均である平均多次元データを求め、基底符号化ステップにおいて、基底を符号化するとともに、平均多次元データを符号化し、ビットストリーム作成ステップにおいて、平均多次元データの符号化データを、ビットストリーム中で全ての基底データ及び重み係数列の符号化データの前に設定することを特徴とする。
第11の発明は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、(イ)第8の発明のビットストリーム作成ステップ以外のステップを、色データを構成する各成分に関して独立に実行するステップと、(ロ)各基底データに対応した重み係数列の符号化データを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブステップと、(ハ)順序付けステップで順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを特徴とする。
第12の発明は、3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、(イ)第9の発明のビットストリーム作成ステップ以外のステップを、色データを構成する各成分に関して独立に実行するステップと、(ロ)各基底データに対応した重み係数列の符号化データと平均値列あるいはメディアン値列の符号化データとを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブステップと、(ハ)平均値列あるいはメディアン値列のインターリーブされた符号化データの後に、順序付けステップで順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを特徴とする。
第13の発明は、第11〜第12の発明の構成を採るときに、基底導出ステップにおいて、色データの各成分について、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めるとともに、多次元データの平均である平均多次元データを求め、基底符号化ステップにおいて、基底を符号化するとともに、平均多次元データを符号化し、ビットストリーム作成ステップにおいて、色データの各成分に対応した平均多次元データの符号化データを、ビットストリーム中で全ての基底データ及び重み係数列の符号化データの前に設定することを特徴とする。
第14の発明は、第8〜第13の発明の構成を採るときに、順序付けステップにおいて、k=1から始めて、k番目の基底データと重み係数列とのペアを、1からk番目の基底データと重み係数列とを用いて符号化対象の多次元データを近似した際の二乗誤差の総和が最小になるように決定することを特徴とする。
第15の発明は、第8〜第14の発明の構成を採るときに、基底導出ステップにおいて、主成分分析によって、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めることを特徴とする。
第16の発明は、第8〜第15の発明の多次元データ符号化方法によって得られるビットストリームを復号する多次元データ復号方法であって、(イ)基底データを復号する基底データ復号ステップと、(ロ)重み係数列のウェーブレット変換係数を復号するウェーブレット変換係数復号ステップと、(ハ)ウェーブレット変換係数復号ステップで復号されたウェーブレット変換係数に逆ウェーブレット変換を行って重み係数列を復元する逆ウェーブレット変換ステップとを有することを特徴とする。
まず、3次元グラフィックスデータ作成装置1の動作について説明する。
レンダリング用モデルが作成されると、レンダリング用モデルの情報はレンダリング用モデル作成部101から出力される。
edges ←2edges +3triangles
triangles ←4triangles
なお、points,edges,trianglesについては、初期値として、それぞれレンダリング用モデルの3角形の数、エッジの数、頂点数が設定される(ステップA3)。
次に、多次元データ符号化装置2の動作について説明する。図7に、多次元データ符号化装置2の動作を示したフローチャートを示す。
次に、多次元データ復号装置3の動作について説明する。
次に、テクスチャ画像作成装置4の動作について説明する。
テクスチャ画像作成装置4では、まず、レンダリング用モデルの情報とデータ用モデルの情報とデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報とがデータ入力部405に入力され、レンダリング用モデルの情報とデータ用モデルの情報とはテクスチャ構成設定部401及び3角形領域設定部402に出力される。一方、データ用モデルの各頂点に対応した属性情報はテクセル値設定部403に出力される(ステップD1)。
P=2Hdata +Σ2i
ただし、Σはi=0〜Hdata−2の総和
で表されるPピクセルであることとなる。
BTPerTer=floor(N/P)2
ただし、floor(A)は実数Aの整数部分を表す
で与えられ、これから、テクスチャ画像の枚数numTexは、
numTex=floor(BTNum/BTPerTex+1)
で与えられる。
Si =floor(i/BTPerTex+1)
という式から求められるSi 番目のテクスチャ画像(テクスチャ画像にもインデックスが付けられている)に対応することになる。
<Ti,1 >=( P ×mod (i'/floor(N/P)), P×floor(i'/floor(N/P)))
ただし、i’=i−(Si −1)×BTPerTex
*i番目の3角形における2番目の頂点:
<Ti,2 >=( P ×mod(i'/floor(N/P)), P ×floor(i'/floor(N/P))+P)
ただし、i’=i−(Si −1)×BTPerTex
*i番目の3角形における3番目の頂点:
<Ti,3 >=( P ×mod(i'/floor(N/P))+P, P ×floor(i'/floor(N/P))+P)
ただし、i’=i−(Si −1)×BTPerTex
次に、3角形領域設定部402から、ベースメッシュの3角形とテクスチャ画像との対応関係Si と、テクスチャ画像内での位置情報<Ti,j >とが出力され、テクセル値設定部403に入力される。また、ここでもテクスチャ画像作成装置4の入力であったレンダリング用モデルの情報とデータ用モデルの階層数の情報とがテクセル値設定部403に入力される。
2 多次元データ符号化装置
3 多次元データ復号装置
4 テクスチャ画像作成装置
101 レンダリング用モデル作成部
102 誤差評価部
103 データ用モデル作成部
104 データ用モデル制御部
105 属性情報対応付け部
106 データ入力部
107 データ出力部
201 多次元データ入力部
202 主成分分析部
203 重み係数ウェーブレット変換部
204 プログレッシブ符号化部
205 基底符号化部
206 ビットストリーム作成部
207 ビットストリーム出力部
301 データ入力部
302 ウェーブレット変換係数復号部
303 基底復号部
304 逆ウェーブレット変換部
305 復号データ出力部
401 テクスチャ構成設定部
402 3角形領域設定部
403 テクセル値設定部
404 パディング部
405 データ入力部
406 テクスチャ画像出力部
Claims (29)
- レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルが入力として与えられているとし、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成方法であって、
3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加ステップと、
3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加ステップと、
頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付けステップとを有することを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成方法。 - 細分割接続性を満たし、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルを作成し、それに基づいて、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成方法であって、
3次元モデルの頂点の座標値とその連結情報とを設定することで、細分割接続性を満たすレンダリング用モデルを作成するレンダリング用モデル作成ステップと、
3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加ステップと、
3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加ステップと、
頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付けステップとを有することを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成方法。 - 請求項2に記載の3次元グラフィックスデータ作成方法において、
レンダリング用モデル作成ステップでは、所定の3次元モデルを近似する3次元モデルを作成する場合、レンダリング用モデルと該所定の3次元モデルとの間の誤差評価値が所定の閾値以下となる最小の階層数でもってレンダリング用モデルを作成することを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の3次元グラフィックスデータ作成方法において、
頂点追加ステップと連結情報追加ステップとを交互に所定の回数繰り返し行うことを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成方法。 - 細分割接続性を満たす3次元モデルにテクスチャマッピングを適用するためのテクスチャ画像を、3次元モデルの頂点に対応付けられている属性情報をテクセル値に設定することによって作成するテクスチャ画像作成方法であって、
3次元モデルにおけるある階層の各3角形パッチに対し、テクスチャ画像上でそれに対応する大きさを持つ直角3角形を構成するようにとテクスチャ座標を設定する3角形領域対応付けステップと、
3次元モデルにおける上記ある階層の各3角形パッチに対し、3つの頂点に対応付けされた属性情報を、3角形領域対応付けステップで設定されたテクスチャ座標に対応したテクセルの画素値に設定し、さらに、その階層よりも大きなQ番目の階層の頂点に対応付けされた属性情報を、その頂点に対応したQ−1番目の階層のエッジを構成する頂点が対応する2つのテクセルの中点にあたるテクセルの画素値に設定するテクセル値設定ステップとを有することを、
特徴とするテクスチャ画像作成方法。 - 請求項5に記載のテクスチャ画像作成方法において、
3角形領域対応付けステップでは、テクスチャ画像が複数枚数となる場合には、処理対象の3角形パッチに対応したテクスチャ画像に対してテクスチャ座標を設定することを、
特徴とするテクスチャ画像作成方法。 - 請求項5又は6に記載のテクスチャ画像作成方法において、
テクセル値設定ステップで値が設定されたテクセルの近隣に位置する値が設定されていないテクセルに対して、その値が設定されているテクセルに対応付けられる階層の3角形パッチとエッジを共有する3角形パッチにより設定されるテクセル値を利用した補間値を設定するパディングステップを有することを、
特徴とするテクスチャ画像作成方法。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、
各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた多次元データについて設定する基底導出ステップと、
基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付けステップと、
各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化ステップと、
各々の基底データに対応した重み係数列にウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換ステップと、
重み係数ウェーブレット変換ステップで求められたウェーブレット変換係数に対して、プログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化ステップと、
順序付けステップで順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、
多次元データに含まれる数値の平均値あるいはメディアン値を、3次元モデル上の各3次元座標に関して求めて、3次元モデル上の各3次元座標に対応した多次元データから、該3次元座標に対応した平均値あるいはメディアン値を引いた残差多次元データを求める残差多次元データ導出ステップと、
各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた残差多次元データについて設定する基底導出ステップと、
基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付けステップと、
各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化ステップと、
各々の基底データに対応した重み係数列と、残差多次元データ導出ステップで求められた平均値列あるいはメディアン値列とに対してウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換ステップと、
重み係数ウェーブレット変換ステップで求められたウェーブレット変換係数に対してプログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化ステップと、
平均値列あるいはメディアン値列の符号化データの後に、順序付けステップで順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 請求項8又は9に記載の多次元データ符号化方法において、
基底導出ステップでは、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めるとともに、多次元データの平均である平均多次元データを求め、
基底符号化ステップでは、基底を符号化するとともに、平均多次元データを符号化し、
ビットストリーム作成ステップでは、平均多次元データの符号化データを、ビットストリーム中で全ての基底データ及び重み係数列の符号化データの前に設定することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、
請求項8に記載の発明のビットストリーム作成ステップ以外のステップを、色データを構成する各成分に関して独立に実行するステップと、
各基底データに対応した重み係数列の符号化データを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブステップと、
順序付けステップで順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化方法であって、
請求項9の発明のビットストリーム作成ステップ以外のステップを、色データを構成する各成分に関して独立に実行するステップと、
各基底データに対応した重み係数列の符号化データと平均値列あるいはメディアン値列の符号化データとを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブステップと、
平均値列あるいはメディアン値列のインターリーブされた符号化データの後に、順序付けステップで順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成ステップとを有することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 請求項11又は12に記載の多次元データ符号化方法において、
基底導出ステップでは、色データの各成分について、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めるとともに、多次元データの平均である平均多次元データを求め、
基底符号化ステップでは、基底を符号化するとともに、平均多次元データを符号化し、
ビットストリーム作成ステップでは、色データの各成分に対応した平均多次元データの符号化データを、ビットストリーム中で全ての基底データ及び重み係数列の符号化データの前に設定することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 請求項8ないし13のいずれか1項に記載の多次元データ符号化方法において、
順序付けステップでは、k=1から始めて、k番目の基底データと重み係数列とのペアを、1からk番目の基底データと重み係数列とを用いて符号化対象の多次元データを近似した際の二乗誤差の総和が最小になるように決定することを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 請求項8ないし14のいずれか1項に記載の多次元データ符号化方法において、
基底導出ステップでは、主成分分析によって、基底データとその基底データに対応する重み係数列とを求めることを、
特徴とする多次元データ符号化方法。 - 請求項8ないし15のいずれか1項に記載の多次元データ符号化方法によって得られるビットストリームを復号する多次元データ復号方法であって、
基底データを復号する基底データ復号ステップと、
重み係数列のウェーブレット変換係数を復号するウェーブレット変換係数復号ステップと、
ウェーブレット変換係数復号ステップで復号されたウェーブレット変換係数に逆ウェーブレット変換を行って重み係数列を復元する逆ウェーブレット変換ステップとを有することを、
特徴とする多次元データ復号方法。 - レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルが入力として与えられているとし、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成装置であって、
3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加部と、
3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加部と、
頂点追加部による処理と連結情報追加部による処理とを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付け部とを有することを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成装置。 - 細分割接続性を満たし、レンダリングに利用する3次元モデルであるレンダリング用モデルを作成し、それに基づいて、細分割接続性を満たし、レンダリング用モデルと同形状で頂点数がより多い3次元モデルであるデータ用モデルを作成して、データ用モデルの各頂点に対応する属性情報をデータ用モデルの頂点座標値及び連結情報に基づいて求めることにより、レンダリング用モデルの属性情報を求める3次元グラフィックスデータ作成装置であって、
3次元モデルの頂点の座標値とその連結情報とを設定することで、細分割接続性を満たすレンダリング用モデルを作成するレンダリング用モデル作成部と、
3次元モデルの各エッジの中点を座標値とした新しい頂点を設定する頂点追加部と、
3次元モデルの各エッジの両端の頂点の各々と、その中点に設定された頂点とのペアによるエッジを設定し、さらに、同じ3角形パッチのエッジの中点として設定された3つの頂点を互いにペアとしてエッジを設定して、3次元モデルの連結情報を更新する連結情報追加部と、
頂点追加部による処理と連結情報追加部による処理とを経て作成される3次元モデルであるデータ用モデルの各頂点に対応した属性情報を求める属性情報対応付け部とを有することを、
特徴とする3次元グラフィックスデータ作成装置。 - 細分割接続性を満たす3次元モデルにテクスチャマッピングを適用するためのテクスチャ画像を、3次元モデルの頂点に対応付けられている属性情報をテクセル値に設定することによって作成するテクスチャ画像作成装置であって、
3次元モデルにおけるある階層の各3角形パッチに対し、テクスチャ画像上でそれに対応する大きさを持つ直角3角形を構成するようにとテクスチャ座標を設定する3角形領域対応付け部と、
3次元モデルにおける上記ある階層の各3角形パッチに対し、3つの頂点に対応付けされた属性情報を、3角形領域対応付け部で設定されたテクスチャ座標に対応したテクセルの画素値に設定し、さらに、その階層よりも大きなQ番目の階層の頂点に対応付けされた属性情報を、その頂点に対応したQ−1番目の階層のエッジを構成する頂点が対応する2つのテクセルの中点にあたるテクセルの画素値に設定するテクセル値設定部とを有することを、
特徴とするテクスチャ画像作成装置。 - 請求項19に記載のテクスチャ画像作成装置において、
テクセル値設定部で値が設定されたテクセルの近隣に位置する値が設定されていないテクセルに対して、その値が設定されているテクセルに対応付けられる階層の3角形パッチとエッジを共有する3角形パッチにより設定されるテクセル値を利用した補間値を設定するパディング部を有することを、
特徴とするテクスチャ画像作成装置。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化装置であって、
各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた多次元データについて設定する基底導出部と、
基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付け部と、
各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化部と、
各々の基底データに対応した重み係数列にウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換部と、
重み係数ウェーブレット変換部で求められたウェーブレット変換係数に対して、プログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化部と、
順序付け部で順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有することを、
特徴とする多次元データ符号化装置。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた、複数の数値データで構成される多次元データを符号化する多次元データ符号化装置であって、
多次元データに含まれる数値の平均値あるいはメディアン値を、3次元モデル上の各3次元座標に関して求めて、3次元モデル上の各3次元座標に対応した多次元データから、該3次元座標に対応した平均値あるいはメディアン値を引いた残差多次元データを求める残差多次元データ導出部と、
各々の3次元座標に対応付けされた多次元データと同じデータ数で構成される多次元データで構成される基底データと、その基底データに対応する重み係数列とを、3次元モデル上の各3次元座標に対応付けられた残差多次元データについて設定する基底導出部と、
基底データとその基底データに対応する重み係数列とのペアの順序付けを行う順序付け部と、
各々の基底データを圧縮符号化する基底符号化部と、
各々の基底データに対応した重み係数列と、残差多次元データ導出部で求められた平均値列あるいはメディアン値列とに対してウェーブレット変換を行う重み係数ウェーブレット変換部と、
重み係数ウェーブレット変換部で求められたウェーブレット変換係数に対してプログレッシブ符号化を行うプログレッシブ符号化部と、
平均値列あるいはメディアン値列の符号化データの後に、順序付け部で順序付けされた順に、基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列の符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有することを、
特徴とする多次元データ符号化装置。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化装置であって、
請求項21に記載の発明のビットストリーム作成部以外の各処理部による処理を、色データを構成する各成分に関して独立に実行する実行部と、
各基底データに対応した重み係数列の符号化データを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブ部と、
順序付け部で順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有することを、
特徴とする多次元データ符号化装置。 - 3次元モデルの面上の3次元座標に対応付けされた多次元データが複数の色データで構成されており、これらの多次元データを符号化する多次元データ符号化装置であって、
請求項22に記載の発明のビットストリーム作成部以外の各処理部による処理を、色データを構成する各成分に関して独立に実行する実行部と、
各基底データに対応した重み係数列の符号化データと平均値列あるいはメディアン値列の符号化データとを、色データを構成する各成分について、1ビットごとにインターリーブしたビット列を作成して符号化データを統合するインターリーブ部と、
平均値列あるいはメディアン値列のインターリーブされた符号化データの後に、順序付け部で順序付けされた順に、色データを構成する各成分に対応した基底データの符号化データ、その基底データに対応した重み係数列のインターリーブされた符号化データの順で、符号化データが続くようにビットストリームを作成するビットストリーム作成部とを有することを、
特徴とする多次元データ符号化装置。 - 請求項21ないし24のいずれか1項に記載の多次元データ符号化装置によって得られるビットストリームを復号する多次元データ復号装置であって、
基底データを復号する基底データ復号部と、
重み係数列のウェーブレット変換係数を復号するウェーブレット変換係数復号部と、
ウェーブレット変換係数復号部で復号されたウェーブレット変換係数に逆ウェーブレット変換を行って重み係数列を復元する逆ウェーブレット変換部とを有することを、
特徴とする多次元データ復号装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の3次元グラフィックスデータ作成方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための3次元グラフィックスデータ作成プログラム。
- 請求項5ないし7のいずれか1項に記載のテクスチャ画像作成方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるためのテクスチャ画像作成プログラム。
- 請求項8ないし15のいずれか1項に記載の多次元データ符号化方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための多次元データ符号化プログラム。
- 請求項16に記載の多次元データ復号方法の実現に用いられる処理をコンピュータに実行させるための多次元データ復号プログラム。
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