JP2006523337A - 表示のためのグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法、および該方法を実施するための受信機およびシステム - Google Patents

表示のためのグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法、および該方法を実施するための受信機およびシステム Download PDF

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Abstract

表示のためのグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法において、グラフィックスアニメーションは、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を定義するデータによって定義され、前記データは、前記グラフィックスオブジェクトの少なくとも1つについて、前記グラフィックスオブジェクトに対応する原形を描写するデータと、空間−時間配列内容を描写するデータと、問い合わせされる記憶手段に独立に記憶されるグラフィックスオブジェクトの原形を描写するデータとを含み、そのような原形によって定義されるグラフィックスオブジェクトを含む空間−時間配列内容は、前記原形に対応するデータを取得するために問い合わせされる記憶手段を示すデータを含むことを特徴とする方法である。

Description

本発明は、グラフィックスアニメーションの描写技術に関する。
さらに詳しくは、本発明はグラフィックスシーンを管理する方法、および該方法を実施するための記憶システムおよび受信機を提案する。
現在、いくつかのグラフィックスアニメーション表現形式が存在する。
これらは2つの主なアプローチを用いる。
− 1つは、グラフィックスオブジェクトとサブオブジェクトとの間の精密な相互作用(interaction)を可能とするグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列のツリー状表現に基づくものである。しかし、そのような表示の前に“ラスタ化(rasterization)”と呼ばれる中間処理が必要である。
− 他のアプローチは、多角形フレーム描画モードに基づき、かつ高速な描画を保証する簡単な原形(primitive)を用いるものである。
前記第1のアプローチは、例えばW3C/SVGおよびMPEG−4/System/BIFSで用いられているようなグラフィックス描写形式に相当する。しかし、この第1のアプローチは最適なグラフィックス描画を提供するものではない。また、それ自体この技術の利用を必要としないある種のアニメーションのためには、過剰な計算コストを生じる。
前記第2のアプローチは、グラフィックスアニメーションの効果的な描画を提供する。しかし、グラフィックスアニメーションを構成するグラフィックスサブオブジェクトとの精密な相互作用を可能とするものではなく、かつ描画は受信機のディスプレイの特性に依存する。この第2のアプローチは、例えば、Macromedia SWFのようなグラフィックス形式、および、OpenInventorのようなツールによる3次元表示のために決まって用いられる表示リストに相当する。
本発明の目的は、相互作用の不足またはグラフィックス描画効率の不足のいずれかを欠点とする現在のグラフィックス表現技術の短所を軽減する技術を提案することである。
この目的のため、本発明は、表示のためのグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法を提供し、グラフィックスアニメーションは、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容(content)を描写するデータの集合によって定義され、前記データの集合は、前記グラフィックスオブジェクトの少なくとも1つについて、前記グラフィックスオブジェクトに対応する原形を描写するデータと、空間−時間配列内容を描写するデータと、独立に記憶されるグラフィックスオブジェクトの原形を描写するデータとを含むことを特徴とする方法である。
この方法は、独立に、または、技術的に実現可能な組み合わせにおいて、次のような有利な追加の特徴を有する。
− 記憶手段は遠隔のクライアントにデータを送信するサーバ手段を含み、前記データは表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写し、および/または、前記データは原形を描写する。
− 独立に記憶される原形によって定義されるグラフィックスオブジェクトを含む空間−時間配列内容は、前記データおよび/またはそれが記憶される手段を識別するデータを含む。
− グラフィックスアニメーションを表示するために、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容に対応するデータが受信され、前記手段からこのように受信されたデータが復号され、かつ前記データに対応する空間−時間配列内容が独立に記憶される原形によって定義されるグラフィックスオブジェクトを含むならば前記原形に対応するデータが受信および復号される。
− 前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形は直接に表示され、かつ表示前に前記空間−時間配列内容に前描画処理が適用される。そして、
− 前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形は、前記前描画処理の終了後に、前記空間−時間配列内容のために得られた原形とともに描画の原形のスタックに送信される。
また、本発明は、表示手段と、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写するデータを受信および復号するための手段とを具備する受信機を提供し、独立に記憶され、かつ前記グラフィックスオブジェクトのための空間−時間配列内容において少なくとも1つのグラフィックスオブジェクトを定義する原形に対応するデータを受信および復号するための手段と、前記空間−時間配列内容および前記原形を表示するために前記データを処理するための処理手段とを具備することを特徴とする受信機である。
本発明はさらに、表示されるグラフィックスアニメーションの描写を管理する上述した方法を実施するためのシステムを提供し、空間−時間配列内容を描写するデータとグラフィックスオブジェクトの原形を描写するデータとを独立に記憶する手段を具備することを特徴とするシステムである。
本発明はさらに、表示するためのグラフィックスオブジェクトおよびサブオブジェクトの空間−時間配列内容を定義するデータの集合を伝達する信号を提供し、前記データの集合は、少なくとも1つのグラフィックスオブジェクトについて、独立に記憶される原形を識別するデータ、および/または、それらが記憶される手段を識別するデータを含むことを特徴とする信号である。
本発明はさらに、表示するためにグラフィックスアニメーション画像を細分化する方法を提供し、前記画像は、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写するデータと、前記グラフィックスオブジェクトの少なくとも1つについて、前記空間−時間配列内容に対応する原形を定義するデータの集合とに細分化され、前記グラフィックスオブジェクトは、前記グラフィックスオブジェクトの前記原形を定義するデータを記憶する記憶手段を示すデータを含むことを特徴とする方法である。
提案された技術は、特に、複数のベクトルグラフィックス表現レベルを結合することによって、与えられたアニメーションに最も適切なグラフィックス表現を用いることを可能にすることによりメモリ領域を節約することが注目される。
多くのグラフィックス表現またはアニメーションは、単純なベクトルの原形を合成した形式で描写される必要はないが、より低いレベルのグラフィックス描画の原形のリスト形式の表現によって利益を得ることができる。
低レベルの原形は、例えば{動作、多角形、継続時間}の形式であり、この中で動作は、整数の非ベクトル座標を有する多角形によって表現される図形を追加、置換、または消滅させる。
この技術は、様々な表現モードにおいて動作することによって、特に、空間−時間配列の非対称な利用を通して、グラフィックス描画エンジンの性能を十分な制御の下に置くことを可能とするさらなる効果を有する。
さらに、提案された技術は、ベクトル形状を描画することができる大部分のグラフィックス描画装置に容易に組み込むことが可能である。
添付の図面を参照して以下の説明的で限定しない記載から本発明のその他の特徴および効果が明らかになる。
図1は、少なくとも2つの外部データソース(サーバAおよびサーバB)と通信する、例えば携帯電話である受信機Rを表し、該受信機Rは、該受信機Rによって表示されるアニメーションオブジェクトおよびシーンを描写するバイナリデータのストリームをデータソースから受信する。
グラフィックスアニメーションは次のようにロードされる。
受信機Rは、サーバAによって構成されるソースの中からグラフィックスアニメーションの内容を要求する。
サーバAは、グラフィックスオブジェクトの空間−時間配列を描写する内容S(グラフィックスシーン)を受信機Rへ送信する。
これは矢印1および2によって表され、これらは受信機RによってソースAに送信された内容の要求、および、ソースAによる受信機へのその内容の送信を記号で表すものである。
描写されたグラフィックスシーンが複合グラフィックスオブジェクトOCを含むとき、受信機Rは、該受信機RがサーバAから受信した情報の中で、当該複合オブジェクトOCに対応するグラフィックスの原形Pを取得する特定のサーバとして示されたサーバBに問い合わせる。
それらのグラフィックスの原形は、“動作、多角形、継続時間”の形式の効果的な低レベルのグラフィックスの原形である。
図1の矢印3および4は、受信機RによってサーバBに送信されたグラフィックスの原形の送信要求、および、サーバBによる受信機Rへのそれらの原形の送信を表す。
ここで図2を参照すると、これは前記受信機Rにおいて行われる描画処理を表す。
この図から明らかなように、受信機Rは、最初のシーンSを復号する手段5と、受信機Rが問い合わせるサーバBによって受信機Rに送信される原形Pを復号する手段6とを含む。
受信機Rはさらに、前描画モジュールPRおよび描画エンジンMOTを具備する処理モジュールMTを含む。
前描画モジュールPRはシーンSの画像に対応するデータを受信し、かつ、例えばOpenGL形式の描画の原形に変換するためにそのデータに前描画処理を適用する。
前描画モジュールPRの1つの機能は、共通のグラフィックス表現をそれが表示される特定の装置に適合させることである。
特に、モジュールPRは、この共通グラフィックス表現から画面に表示されるオブジェクトの正確な座標を決定する。特に、画像の中心の座標、xおよびy座標軸、描画領域の大きさ、等を定義する。
前描画処理の例として、次のような文献を効果的に参照することができる。例えば、
「Computer Graphics - Principles and Practice - Foley - Van Dam - Feiner - Hugues - Object Hierarchy and Simple PHIGS - Geometric modeling pp.286 to 302」
「The production of interactive graphical software - EDF research department collection; Directed work at the data processing summer school of 7 to 27 July 1979」
である。
前描画処理の後、得られた原形は、前記グラフィックス描画エンジンMOTによって処理される原形のスタックに蓄積される。
描画エンジンMOTの役割は、前描画モジュールPRによって決定された位置および大きさの要素を用いてオブジェクトの表示を制御することである。
例えば、描画エンジンMOTが表示を制御するグラフィックスオブジェクトは、文献
「ISO/IEC 14496-1: 2002 - Information technology - Coding of audio-visual objects, Part 1: Systems」
に記載されているのと同様な形式に符号化される。その文献の中で、特に、2次元レイヤおよび変換ノードを記載した節を参照することができ、当然、3次元シーンにおいても同様に本発明を用いることが可能である。
描画エンジンMOTによって行われる表示制御処理は、特に、異なるオブジェクト間の表示の競合の管理を提供し、かつ、例えば文献
「ISO/IEC 14772-1: 1998 - Information technology - Computer graphics and image processing - The Virtual Reality Modeling Language」
に記載されている形式を有する。
前記処理モジュールMTが複合グラフィックスオブジェクトOCを準備するのに対して、それに対応する原形Pは前描画処理を行うことなく、直接に描画エンジンの処理スタックに送信される。
それらの原形は、前描画処理を要求することなく、特に、大きさの適合を要求することなく、直接に画面に表示することができる。
したがって、LowGraphicsオブジェクトの描画は、サーバBから受信したグラフィックスの原形の画面への直接表示によって行われる。
例えば、エンジンMOTは、1つまたは複数の複合グラフィックスオブジェクトについて、前描画処理と受信機によって受信された原形との両方に由来する原形のスタックからなる原形のスタックを処理し、この処理は、例えば、次の文献に記載された類型のものである。
・「Computer Graphics Principles and Practice by J. D. Foley, A. van Dam, S. Feiner and J. F. Hughes (Addison-Wesley, 1990)」
・「OpenGL Programming Guide by Mason Woo, Jackie Neider and Tom Davis (Addison-Wesley, 1997)」
・「The Inventor Mentor by Josie Wemecke (Addison-Wesley, 1994)」
同じグラフィックスオブジェクトのための2つのプログラミング例を以下に示す。第1例はオブジェクトの標準的な表現に対応し、第2例は標準的な表現と低レベルの原形を有する表現とを結合した複合表現に対応する。
標準的な表現
Transform { children [
Shape{
geometry IndexedLineSet {
point [0100, 000, 2000, -150.2150]
colorindex [ 0 1 2 -1 # axes 34] # センターライン
color Color { color [ 0 0 0, .2.2.2 ] }
colorindex [ 0 1 ] # 軸は黒、センターラインはグレー
colorPerVertex FALSE # 折れ線ごとの色
}
}
Shape{
geometry IndexedLineSet {
point [210, 520, 81.50, 1190, 1470, 17100 ]
coordIndex [ 0 1 2 3 4 5 ] # ドットを結合する
color Color { color [ .1.1.1, .2.2.2, .15.15.15,
.9.9.9, .7.7.7, 111 ] }
}
] }
複合表現
Transform { children [
Shape{
geometry IndexedLineSet {
point [0100, 000, 2000, -150.2150]
coordIndex [ 01 2-1 # axes 34] # センターライン
color Color { color [ 0 0 0, .2.2.2 ] }
colorindex [ 01 ] # 軸は黒、センターラインはグレー
colorPerVertex FALSE # 折れ線ごとの色
}
}
LowGraphics {
startTime 10.8// オブジェクト1は10.8秒後に表示される。
Source “http://www.myserver.com/LowGraphics”
] }
明らかなように、複合表現の中でプログラムは次のアドレス“http://www.myserver.com/LowGraphics”のサーバから”LowGraphics”と呼ばれるオブジェクトの原形を呼び出す。
複合表現において、オブジェクト”LowGraphics”の属性は、前記オブジェクトが処理および構成される方法を記載するために用いられる。
したがって、上記の例は、属性”startTime”を動作させ、所定の時間の後、オブジェクト”LowGraphics”のために受信されたデータに対応する原形の表示を開始する命令を実行するために用いることを提案する。
上記の例は、特に、オブジェクト”LowGraphics”はグラフィックスシーンが10.8秒間経過した後に処理されることを示す。
特にこの情報は、受信機がダウンロードを準備することを可能とし、かつ該当するオブジェクトを描写する信号の復号に適用可能である(図1の矢印3および4はそれぞれ、LowGraphicsオブジェクトに描写された原形の送信要求、および、それらの原形の送信を表す)。
特に以下を含むその他の属性も利用可能である。
− 与えられた時間でオブジェクトの表示を終了するための”endTime”属性
− オブジェクトを表示するか、または隠すかを指定するための”active”属性
− 他のグラフィックスオブジェクトに対していくらか透過して描画するために、オブジェクトに適用される透過係数を指定するための”transparency”属性
− ”LowGraphics”描画オブジェクトの信号がオブジェクトの生成日付DCを指定し、かつ受信機がダウンロード日付DTにそのオブジェクトをダウンロードするとき、オブジェクトの生成とダウンロードとの間に経過した時間(DT−DC)が与えられた時間TTLより大きいならば、そのオブジェクトは表示されないことを示すために用いられるロード時間(TTL)属性、および
− オブジェクトが描画される領域の大きさ(幅、高さ)を与えるための”clipping”属性。オブジェクトのサイズが前記領域より大きいならば、特に、その領域の外にあるものの表示を無効にすることが可能である。
ここで図3を参照すると、これは画像を構成する要素を記憶する異なるサーバを用いる目的で画像を細分化する処理を表す。
最初の画像は、グラフィックスオブジェクトおよびサブオブジェクトの空間−時間配列に細分化される。
これらのグラフィックスオブジェクトのいくつかは、低レベルの原形、例えば{動作、多角形、継続時間}の形式である原形の形式に表現することができる。
これらの複合オブジェクト(OC)は、描画の原形Pの形式でソースBに記憶されるために符号化される(ステップEOC)。
シーンの残部、および特に他のグラフィックスオブジェクト、およびシーンの描画オブジェクトの一般の空間−時間配列は、標準的な方法で符号化され(ステップE)、ソースAに記憶される。
グラフィックスの原形の例を以下で説明する。
グラフィックスオブジェクトは、一般に多角形の形状によって表現される。
グラフィックスの原形は、点(多角形の頂点)のリストの形式で多角形を描写することができ、結合される色および模様を適用することができる。
あるいは、原形は三角形または台形の形状のみに基づいてオブジェクトを定義することも可能である。
さらに、原形は三角形または不等辺四辺形(trapezium)の定義のみを提供し、かつ結合される色および模様を適用することができる。
以下のプログラムは、12の面を有し、各面が5つの頂点を有する十二面体を符号化する低レベルの原形の一例である。
#VRML V2.0 utf8
Viewpoint { description “Initial view” position 0 0 9 }

# 十二面体:20の頂点、12の面
# 面に描かれる6色(プライマリ:RGB および 補足:CMY)
Transform {
Translation -1.5 0 0
Children Shape {

appearance DEF A Appearance { material Material { } }
geometry DEF IFS
IndexedFaceSet {
coord Coordinate {
point [ # “Jim Blinn’s Corner”から得られる座標/インデックス
111,11 -1, 1 -11, 1 -1 -1,
-111, -11 -1, -1 -11, -1 -1 -1,
.6181.6180, -.6181.6180, .618-1.618 0, -.618 01.6180,
1.6180.618, 1.6180 -.618, -1.6180.618, -1.6180 -.618,
0.6181.618,0 -.6181.618, 0.618 -1.618, 0 -.618 -1.618

}
coordIndex [
1801213-1, 4951514-1, 21031312-1, 71161415-1, 21201617-1,
11331918-1, 41461716-1, 71551819-1, 416089-1, 21761110-1,
118598-1, 71931011-1,

color Color { # 6色:
color [001, 010, 011, 100, 101, 110]

}
colorPerVertex FALSE # 頂点ではなく面に適用 # このインデックスは正確な対照的な外観を与える:
colorindex [0, 1, 1, 0, 2, 3, 3, 2, 4, 5, 5, 4 ]

# 5つの構造座標、各面に5つの頂点。 # これらはインデックス付与によって適切に再利用される。 texCoord
TextureCoordinate {
Point [ # これらは正五角形の座標である:
0.6545080.0244717, 0.09549150.206107
0.09549150.793893, 0.6545080.975528, 1 0.5,

# そしてこの特有のインデックス付与は正確な画像を生成する:
texCoordIndex [
01234-1, 23401-1, 40123-1, 12340-1,
23401-1, 01234-1, 12340-1, 40123-1,
4012301, 12340-1, 01234-1, 23401-1
MPEG−4/BIFS(ISO/14496−1)において、この種の十二面体の描写内容のサイズは1050バイトである。各面は3つの三角形に細分化することができ、各三角形は座標(X,Y)を有する3つの点から成る。
したがって、コンパイルの後、三角形の頂点に対応する12×3×3×2個の整数を送信する必要がある(三角形の描画はOpenGLの基本的な原形である)。
携帯電話の画面については、画素(X,Y)は2バイトに符号化することができる(画面の最大サイズは255×255である)。
これは12×3×3×2=216バイトとなる。
各点の色成分(3バイト)を追加しなければならないので、12×3×3×3=324バイトとなり、すなわち、合計で540バイトとなる。
したがって、提案された処理はかなりのメモリサイズの節約を実現することが明らかである。
上述した技術は、MPEG−4/BIFS、SVG、等、現在のほとんど全てのグラフィックスアニメーションの描写にたいへん一般的に適用し得るということを注釈する。
また、上記は、遠隔で問い合わせされるサーバに記憶されるアニメーションデータ(空間−時間配列内容、原形)に関するということを注釈する。
その他の記憶手段(例えばCD−ROM)も当然用いることができる。
また、“プル”技術を用いて問い合わせされる代わりに、サーバは“プッシュ”技術を用いてデータをクライアントへ送信することができる。
最初のシーンの受信を表す図である。 図1に示す受信機において行われる描画処理を表す図である。 画像の符号化を表す図である。
符号の説明
A、B サーバ
OC 複合オブジェクト
P 原形
PR 前描画モジュール
R 受信機
S グラフィックスシーン

Claims (17)

  1. 表示のためのグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法において、
    グラフィックスアニメーションは、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写するデータの集合によって定義され、
    前記データの集合は、前記グラフィックスオブジェクトの少なくとも1つについて、前記グラフィックスオブジェクトに対応する原形を描写するデータと、空間−時間配列内容を描写するデータと、独立に記憶されるグラフィックスオブジェクトの原形を描写するデータとを含むことを特徴とする方法。
  2. 記憶手段は遠隔のクライアントにデータを送信するサーバ手段を含み、
    前記データは表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写し、および/または、前記データは原形を描写することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 独立に記憶される原形によって定義されるグラフィックスオブジェクトを含む空間−時間配列内容は、前記データおよび/またはそれが記憶される手段を識別するデータを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記原形は{動作、多角形、継続時間}の形式であることを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の方法。
  5. グラフィックスアニメーションを表示するために、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容に対応するデータが受信され、前記手段からこのように受信されたデータが復号され、かつ前記データに対応する空間−時間配列内容が独立に記憶される原形によって定義されるグラフィックスオブジェクトを含むならば前記原形に対応するデータが受信および復号されることを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の方法。
  6. 前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形は直接に表示され、かつ表示前に前記空間−時間配列内容に前描画処理が適用されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形は、前記前描画処理の終了後に、前記空間−時間配列内容のために得られた原形とともに描画の原形のスタックに送信されることを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 表示手段と、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写するデータを受信および復号するための手段とを具備する受信機において、
    独立に記憶され、かつ前記グラフィックスオブジェクトのための空間−時間配列内容において少なくとも1つのグラフィックスオブジェクトを定義する原形に対応するデータを受信および復号するための手段と、
    前記空間−時間配列内容および前記原形を表示するために前記データを処理する処理手段と、
    を具備することを特徴とする受信機。
  9. 前記処理手段は、前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形を直接に表示し、かつ表示前に前記空間−時間配列内容の残部について位置を定め、および/または、大きさを定める前描画処理を適用することを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記処理手段は、原形のスタックと、前記スタックに記憶されたグラフィックスオブジェクトの表示を制御および管理する描画エンジンとを具備し、
    前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形は、前記前描画処理の終了後に、得られた前記空間−時間配列内容の原形とともに描画の原形のスタックに送信されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記描画エンジンは、所定の時間の後に前記グラフィックスオブジェクトのために受信されたデータに対応する原形の表示を開始する動作を行う表示開始命令を用いることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 請求項1から7のいずれかの項にしたがって表示されるグラフィックスアニメーションの描写を管理する方法を実施するためのシステムにおいて、
    空間−時間配列内容を描写するデータとグラフィックスオブジェクトの原形を描写するデータとを独立に記憶する手段を具備することを特徴とするシステム。
  13. 表示するためのグラフィックスオブジェクトおよびサブオブジェクトの空間−時間配列を定義するデータの集合を伝達する信号において、
    前記データの集合は、少なくとも1つのグラフィックスオブジェクトについて、独立に記憶される原形を識別するデータ、および/または、それらが記憶される手段を識別するデータを含むことを特徴とする信号。
  14. 表示するためにグラフィックスアニメーション画像を細分化する方法において、
    前記画像は、表示されるグラフィックスオブジェクトの空間−時間配列内容を描写するデータと、前記グラフィックスオブジェクトの少なくとも1つについて、前記空間−時間配列内容に対応する原形を定義するデータの集合とに細分化され、
    前記グラフィックスオブジェクトは、前記グラフィックスオブジェクトの前記原形を定義するデータを記憶する記憶手段を示すデータを含むことを特徴とする方法。
  15. 前記原形を定義するデータは、ともに1つ以上の多角形を定義する点の座標を含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記原形を定義するデータは、1つ以上の三角形および/または台形の形状を定義するデータを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  17. 前記データは、色および/または模様を特徴づけるデータをさらに含むことを特徴とする請求項15または16に記載の方法。
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