JP3373389B2 - マルチメディアデータの処理方法および装置 - Google Patents
マルチメディアデータの処理方法および装置Info
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Description
ディアデータのシミュレーション等におけるデータ処理
方法および装置に関し、特に本発明は、リアルタイムマ
ニピュレーションや、マルチメディアデータによりシミ
ュレーションを行う際にコンピュータグラフィックスの
世界と現実世界とを一致させることができるマルチメデ
ィアデータの処理方法および装置に関するものである。
動画などの混在したマルチメディアデータのシミュレー
ション等においては、コンピュータグラフィクス世界と
現実世界の時間感覚を一致させることが必要である。例
えば、遠隔地、または近くにあってもX線等の危険に晒
され直接操作できないような状況で、ロボットアーム等
の操作をリアルタイムで行うリアルタイムマニピュレー
ションを考える。この操作において、現場の状況の確認
をコンピュータグラフックスを見ながら行う場合、オペ
レータは画面に表示されたロボットアーム等のコンピュ
ータグラフィックスを見て、操作の指示を行う。また、
操作した結果のフィードバックをコンピュータグラフィ
ックスを通じて確認する。
ーム等の動きと、コンピュータグラフィックスで表示さ
れているロボットアームの動きが実際のロボットアーム
等の動きと比べて遅くなっていたら、障害物を避けた
り、物をつかんだりする操作に支障をきたす場合が生ず
る。つまり、実際のロボットアーム等が障害物にぶつか
った情報が、時間遅れを伴ってコンピュータグラフィッ
クスに反映されることになる。また、画像とともに、音
声がでるようなシミュレーションを行う場合、画像の進
行と音声が同期しないと不自然な印象を与えることにな
る。
ては、上記のようにコンピュータグラフィックス世界と
現実世界の時間感覚が一致しない状態が発生することが
あった。この原因は、フレーム毎に必要とする描画時間
が異なり、また、その時間を予測できないことにある。
一般に、たくさんの色を使っていたり、複雑な形状のオ
ブジェクトを数多く表示させる場合は、より多くの描画
時間が必要となる。
画する場合を考えると、1フレームの描画に要する時間
が、常に1秒/10=100msecであれば、コンピ
ュータグラフィックスは現実の世界と同じ時間で進んで
いく。しかし、前述したように複数の画面を描画しよう
とするとき、1画面の描画に要する時間が100mse
cを越える場合が生じる。このような場合は、コンピュ
ータグラフィックスが現実の時間から遅れることにな
り、その遅れは次第に蓄積されていく。
ては、事前に描画に要する時間を予測せずに、常に全て
のフレームを表示することを原則としていた。このた
め、単純な画面を表示しようとするときなどは、コンピ
ュータグラフィックスの画面が実時間より先行し、逆に
複雑な形状のオブジェクトが多数あるような場合には、
コンピュータグラフィックスの画面が実時間より遅れて
表示されることがあった。
り遅れたり先行したりするため、画像の進行と音声が同
期しなかったり、音声の周波数が画面の描画時間に応じ
て変化し、音声の周波数が高くなったり低くなる場合が
生じた。すなわち、従来のコンピュータグラフィックス
において、画面と音声を同期させようとする場合、音声
の周波数を変換することで画面と音声が同時に進行する
ようにしており、このため、画面の進行が音声より早い
場合、音声の周波数が高くなり、甲高くなった。反対
に、画面の進行が音声より遅い場合、音声の周波数が低
くなり不自然になった。
コンピュータグラフィックスにおいては、コンピュータ
グラフィックスの画面が実時間と一致しなかったり、音
声の周波数が高くなったり低くなる場合があった。本発
明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされ
たものであって、リアルタイムマニピュレーションや音
や動画などの混在したマルチメディアデータのシミュレ
ーションにおいて、コンピュータグラフィックスの世界
と現実世界を一致させることができるマルチメディアデ
ータの処理方法および装置を提供することである。
レームの描画に要する時間を予測し、次のフレームの表
示可能時刻が実表示時刻(実時間の進行に一致した各フ
レームを表示すべき時刻)に間に合わない場合は、次の
フレームの描画をスキップし、逆に次のフレームの絶対
描画時間より早く描画が完了するような予測が得られた
ときは、描画の待ち合わせを行う。これにより常に正確
な絶対描画時間に描画が完了する。また、画像と同様に
音声の場合も時間を調整するのに周波数の変換を行うの
ではなく、画面のフレームをスキップするように音声を
微小時間間引いて再生することで、画像と音声の同期を
行う。
本発明においては次のようにして画像表示、音声出力を
行う。なお、以下の(1) 〜 (2-5)は図1に表記された番
号に対応する。 (1) 表示フレームNoに0を設定する。表示フレームN
oは次に表示しようとするフレームの番号である。 (2) 最終フレームまで次の(2.1) 〜(2.5) の処理を繰り
返す。 (2-1) 表示フレームNoに1を加える。 (2-2) 表示フレームNoの描画に要する時間を予測し、
表示可能時刻を計算する。
実際に表示すべき時刻とを比較する。 (2-3-1) 表示可能時刻が実表示時刻より遅い場合には、
当該フレームの表示をスキップし(2-5) に進む(当該フ
レームの音声を出力しない)。 (2-3-2) 表示可能時刻が実表示時刻と同じ場合には、直
ちに当該フレームの表示処理(2-4) に進む(表示ととも
に音声出力をする)。 (2-3-3) 表示可能時刻が実表示時刻よりも早い場合に
は、当該フレームの実表示時刻になるまで待ち合わせた
のち、表示処理(2-4) に進む(音声は直ちに出力す
る)。 (2-4) 表示処理を行う。 (2-5) 最終フレームなら処理を終了し、さもなければ(2
-1) に戻り繰り返し処理を行う。
要する時間を予測しているが、画面の描画時間を正確に
求めることは実際に描画してみないと判らない。したが
って、上記のように描画時間を求めるには何らかの方針
に基づいて近似的に予測を行う方法しかない。本発明で
は、次の方針に基づき描画時間の予測を行う。 複雑なオブジェクトが多くある画面程、描画時間が
長い。 オブジェクトの複雑さや数は直前の画面の複雑さや
数と関連が深い。 描画時間は直前の画面の描画時間と関連が深い。
描画時間は直前の画面を描画するのに要した時間に近い
ということである。単純な例では、カメラが常に同じと
ころを写しているような変化の無い画面では画面の描画
に要する時間は常に同じである。したがって、描画時間
の予測は直前の画面の描画時間と画面の複雑さとの関数
である次の(1)式で表現できる。 Ti+1 =f(Ti ,Ci )…(1) ここで、iはフレームの番号を示し、Ti ,Ti+1 はフ
レーム番号i,i+1を描画するに要する時間、Ci は
フレーム番号iの画面の複雑さを示す関数である。
ータグラフィックスの描画を行うことで、コンピュータ
グラフィックス世界と現実世界の時間感覚を一致させる
ことが可能となる。次に、f(Ti ,Ci )について考
えると、理想的にはこの項はf(Ti ,C i+1 )となっ
ている方がより高い精度でTi+1 を推定することができ
る。しかし、Ci+1 は次の書こうとしている画面の複雑
さなので、それを事前に知ることは難しく、Ci で代用
している。上記Ci+1 とCi の比較に関しては、前述し
たの「オブジェクトの複雑さや数は直前の画面の複雑
さや数と関連が深い」という条件によりCi とCi+1 は
近い値であることが期待できるので、Ci+1 の代わりに
Ci を用いても十分実用的な性能が得られる。
る。一般に三次元コンピュータグラフィックスの描画を
考えると、「画面の複雑さ」は表示すべきポリゴンの数
で論じられることが多い。システムの性能を評価する指
標としても一秒間で表示可能なポリゴンの数が使われ
る。ポリゴンとは、画像表示の基本的な単位であり、一
般的には多角形を意味するが、コンピュータグラフィッ
クスでは三角形を指すのが普通である。つまり、「画面
の複雑さ」は描画すべき三角形の数で表現される。さ
て、描画すべき三角形の数の見積もりはどの様におこな
うのであろうか。三次元コンピュータグラフィックスと
は言え、最終的には二次元のディスプレイ上に表示を行
うことになる。そこで、オブジェクトを二次元の面に分
解することを始めに行う。さらに、ここで分解した二次
元の面をポリゴンに再分割することにより最終的な表示
を行う。
リゴンの数を見積もるための重要な手がかりになること
がわかる。すべてのオブジェクトが同じ数のポリゴンに
分解されるわけではないので、単純に〔表示するポリゴ
ンの数〕=〔オブジェクトの数の倍数〕にはならない
が、オブジェクトを構成する平均ポリゴン数に関する定
数をαとすれば、〔表示すべきポリゴンの数〕=α×
〔オブジェクトの数〕は実用的な見積もりとなる。
る。 ここで、αはオブジェクトを構成する平均ポリゴン数か
ら求められる定数で、表示する画面の種類などによって
予め求めることができる。また、Nobjectは当該画面で
表示するオブジェクトの数である。上記αNobjectを表
示する画面の複雑度と定義し、複雑度=βと定義すれ
ば、上記(2)式は次の(3)式で表される。 Ti+1 =f(Ti ,β)…(3)
て前記課題を解決する。 (1)次のフレームで表示する画面の描画時間を予測
し、予測結果から次のフレームの表示可能時刻を求め、
求めた表示可能時刻が予め定められた次のフレームの実
表示時刻を越えるとき、そのフレームの表示をスキップ
するとともに、そのフレームで出力される音声を間引き
し、上記表示可能時刻が上記実表示時刻に達しないと
き、そのフレームの表示を上記実表示時刻になるまで待
ち合わせる。
測処理と、画面の描画処理を異なったプロセッサで並列
処理する。 (3)上記(1)(2)において、次のフレームで表示
する画面の複雑さに基づき描画時間を予測する。 (4)上記(3)において、次のフレームで表示する画
面中のオブジェクト数に基づき画面の複雑さを求める。
上記(1)のようにして表示/音声出力を行っているの
で、各フレームの表示時刻を実表示時刻に一致させるこ
とができ、また、音声出力を表示画面に一致させること
ができる。このため、コンピュータグラフィックスの世
界と現実世界を一致させることができる。また、音声の
周波数が一時的に高くなったり、低くなったりすること
もない。なお、スキップすることによりそのフレームの
画像が表示されないが、実用上ほとんど影響がない。ま
た、音声の一部が間引かれるが、極短時間なので内容の
理解に支障を来すことはない。本発明の請求項2の発明
においては、上記(2)のように並列処理をしているの
で、描画時間の予測を行うことにより全体の処理が遅れ
ることがない。本発明の請求項3,4の発明において
は、(3)(4)のようにして描画時間を予測している
ので、実用上支障のない範囲で描画時間を予測すること
ができる。
の構成例を示す図である。同図において、1はサーバ計
算機、2は画像処理プロセッサであり、サーバ計算機1
と画像処理プロセッサ2はLAN等を介して接続されて
おり、サーバ計算機1から送られた描画データを画像処
理プロセッサ2が画像処理して、各フレームの画面がデ
ィスプレイ装置3に表示される。4はVTR装置であ
り、VTR装置4はサーバ計算機1から送られてくる同
期信号(フレームNo)に応じた音声をスピーカ5から
出力する。
U1aと移動・回転等計算用CPU1bを備えている。
表示可能時刻計算用CPU1aは次のフレームの描画時
間を予測して次のフレームの表示可能時刻を求め、この
時刻が実表示時刻を越える場合、移動・回転等計算用C
PU1bに対してそのフレームの処理をスキップするよ
う指示する。また、VTR装置4に対する当該フレーム
のフレームNoの送出を停止する。VTR装置4は表示
可能時刻計算用CPU1aからフレームNoが送られて
こないと、当該フレームの音声を出力しない(音声が間
引かれる)。また、次のフレームの表示可能時刻が実表
示時刻に達しない場合には、表示可能時刻計算用CPU
1aは移動・回転等計算用CPU1bに対して実表示時
間になるまで、表示を待ち合わせるように指示する。
用CPU1aは、前記(3)式における複雑さβをβ=
1/Nobjectとして、次の(4)式で描画時間の予測値
Ti+ 1 を求めている。この場合には予測値Ti+1 は常に
直前の画面の描画時間Ti と等しくなる。
るオブジェクトの移動・回転等の計算処理を行い、座標
値、色データ等を描画データとして画像処理プロセッサ
2に送出しており、上記表示可能時刻計算用CPU1a
からの指示に応じて次のように動作する。 表示可能時刻が実表示時刻と同じ場合。 実表示時刻に画面が表示されるように、所定のタイミン
グで描画データを画像処理プロセッサ2に送出する。 表示可能時刻計算用プロセッサ1aからフレームを
スキップする指示が与えられた場合。 直ちに上記フレームの計算処理を中止し、次のフレーム
の計算処理を開始する。そして、次のフレームの実表示
時刻に上記フレームの画面が表示されるようなタイミン
グで描画データを画像処理プロセッサ2に送出する。 表示可能時刻計算用プロセッサ1aから表示を待ち
合わせる指示が与えられた場合。 実表示時刻に上記フレームの画面が表示されるように、
描画データの送出の待ち合わせを行い、描画データを画
像処理プロセッサ2に送出する。
ると、描画処理プロセッサ2は描画のための画像処理を
行い、処理が終了するとディスプレイ装置4に表示デー
タを送出する。図3は、本実施例における処理を説明す
る図であり、同図により本実施例の処理を説明する。同
図において、(1)は上記表示可能時刻の計算用CPU
1aによる表示可能時刻の計算処理、(2)は移動・回
転等計算用CPU1bによる移動・回転等の計算処理、
および、画像処理プロセッサ2における描画処理を示
し、また、(3)はディスプレイ装置4に表示される画
面のフレームNo、(4)は音声出力を示している。
算、移動・回転等の計算、描画処理がそれぞれ異なった
CPUで実行され、同図に示すように各処理は並列に処
理される。すなわち、当該フレームの描画処理を開始し
たら、直ちに次のフレームの表示可能時刻の計算、およ
び、移動・回転等の計算が開始し、これらの処理は並列
に処理される。
レーム1の描画処理を行っている間に、サーバ計算機1
において、同時にフレーム2の表示可能時刻の計算、移
動・回転等の計算が行われ、フレーム1の描画処理が終
了するとディスプレイ装置3にフレーム1の画面が表示
される(前記図1の(2-3-2) の処理)。また、フレーム
1の表示に同期して、サーバ計算機1からフレームNo
がVTR装置4に送出され、VTR装置4からフレーム
1の音声が出力される。
が、この例の場合、フレーム2の描画処理に要する時間
が短く、直ちに描画処理を開始するとフレーム2の表示
時刻が実表示時刻より早くなる。そこで、フレーム2の
描画予測時間に応じた時間だけフレーム2の描画処理の
待ち合わせを行ったのち、画像処理プロセッサ2はフレ
ーム2の描画処理を開始する(前記図1の(2-3-3) の処
理)。また、同時にサーバ計算機1において、フレーム
3の表示可能時刻の計算、移動・回転等の計算を行う。
ーム2の画面がディスプレイ装置3に表示されるととも
に、VTR装置4からフレーム2の音声が出力される。
ついで、サーバ計算機1はフレーム4の表示可能時刻の
計算およびフレーム4の移動・回転等の計算処理を開始
する。この例では、フレーム4の表示可能時刻がそのフ
レーム4の実表示時刻を越えるので、フレーム4の表示
をスキップする(前記図1の(2-3-1) の処理)。すなわ
ち、サーバ計算機1は直ちにフレーム4の移動・回転等
の計算処理を中止し、次のフレーム5の表示可能時刻を
計算するとともに、該フレームの移動・回転等の計算処
理を開始する。
の描画処理を開始するが、この例では、フレーム3の描
画処理に要する時間が短いので、フレーム2と同様、フ
レーム3の描画処理についても待ち合わせを行う。そし
て、フレーム3の描画処理が終了とするとフレーム3の
画面がディスプレイ装置3に表示され、VTR装置4か
らフレーム3の音声が出力される。
されるので、次のフレームでは、フレーム5の移動・回
転等の計算処理を引き続き行う。そして、計算処理が終
了すると、フレーム5の描画データがサーバ計算機1か
ら画像処理プロセッサ2に送出される。画像処理プロセ
ッサ2への描画データの送出は、フレーム5の実表示時
刻に描画処理が終了するようなタイミングで行われ、画
像処理プロセッサ2はフレーム5の描画処理を開始す
る。
可能時刻の計算を開始するとともに、該フレームの移動
・回転等の計算を開始する。この間、ディスプレイ装置
3には、同図に示すように引き続きフレーム3の画面が
表示される。また、フレームNoがVTR装置4に送出
されないので、音声出力は中断する。画像処理プロセッ
サ2によるフレーム5の描画処理が終了すると、フレー
ム5の画面がディスプレイ装置3に表示されるともに、
サーバ計算機1からVTR装置4にフレームNo5が送
出され、VTR装置4はフレーム5の音声を出力する。
以下同様にして、フレーム6,7,…の処理が行われ
る。
沿って描いたものであり、(1)は本発明における表示
/音声出力、(2)は実時間で処理した場合の表示/音
声出力、(3)は従来例による表示/音声出力を示して
おり、同図のディスプレイ装置3の画面中に記された数
字はフレームNoである。同図に示すように、本発明に
おいては、フレーム3とフレーム6をスキップしてお
り、フレーム3,6の画面が表示されず、またこのフレ
ームの音声が間引かれるが、それ以外のフレーム1,
2,4,5,7では実時間と同期している。
1から順番に全部のフレームを表示しようとしているの
で、フレーム3から現実時間に遅れをとり始め、その遅
れが徐々に蓄積していく。そして、実時間がフレーム7
に達したとき、従来例ではフレーム5の表示が完了して
いない。また、フレームの表示時間が長い期間において
は音声の周波数が低下している。
は、描画時間を予測して、予測結果に基づき表示/音声
出力の同期を取っているので、リアルタイムマニピュレ
ーションや、音や動画などの混在したマルチメディアデ
ータのシミュレーションに際し、コンピュータグラフィ
ックス世界と、現実時間の時間感覚を一致させることが
可能となる。
ある。
る。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 リアルタイムマニピュレーションあるい
は音や動画などの混在したマルチメディアデータのシミ
ュレーション等を行うマルチメディアデータの処理方法
であって、 次のフレームで表示する画面の描画時間を予測し、予測
結果から次のフレームの表示可能時刻を求め、求めた表
示可能時刻が予め定められた次のフレームの実表示時刻
を越えるとき、そのフレームの表示をスキップするとと
もに、そのフレームで出力される音声を間引きし、 上記表示可能時刻が上記実表示時刻に達しないとき、そ
のフレームの表示を上記実表示時刻になるまで待ち合わ
せることを特徴とするマルチメディアデータの処理方
法。 - 【請求項2】 描画時間の予測処理と、画面の描画処理
を異なったプロセッサで並列処理することを特徴とする
請求項1のマルチメディアデータの処理方法。 - 【請求項3】 次のフレームで表示する画面の複雑さに
基づき描画時間を予測することを特徴とする請求項1ま
たは請求項2のマルチメディアデータの処理方法。 - 【請求項4】 次のフレームで表示する画面中のオブジ
ェクト数に基づき画面の複雑さを求めることを特徴とす
る請求項3のマルチメディアデータの処理方法。 - 【請求項5】 リアルタイムマニピュレーションあるい
は音や動画などの混在したマルチメディアデータのシミ
ュレーション等を行うマルチメディアデータの処理装置
であって、 次のフレームで表示する画面の描画時間を予測し、予測
結果から次のフレームの表示可能時刻を求める表示可能
時刻算出手段と、 表示可能時刻が予め定められた次のフレームの実表示時
刻を越えるとき、そのフレームの表示をスキップし、上
記表示可能時刻が上記実表示時刻に達しないとき、その
フレームの表示を実表示時刻になるまで待ち合わせる描
画処理手段と、 上記描画処理手段が出力する画像データを表示する表示
手段と、 上記表示可能時刻が予め定められた次のフレームの実表
示時刻を越えるとき、そのフレームの音声出力を間引く
音声出力手段とを備えたことを特徴とするマルチメディ
アデータの処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10212997A JP3373389B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | マルチメディアデータの処理方法および装置 |
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10293566A JPH10293566A (ja) | 1998-11-04 |
JP3373389B2 true JP3373389B2 (ja) | 2003-02-04 |
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ID=14319176
Family Applications (1)
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JP10212997A Expired - Lifetime JP3373389B2 (ja) | 1997-04-18 | 1997-04-18 | マルチメディアデータの処理方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP2001137538A (ja) | 1999-11-17 | 2001-05-22 | Square Co Ltd | ゲーム表示方法、ゲーム表示装置および記録媒体 |
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WO2001059957A1 (fr) * | 2000-02-10 | 2001-08-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif serveur, terminal de communication, serveur relais, serveur de gestion des regles de conversion, et support d'enregistrement assorti d'un programme |
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-
1997
- 1997-04-18 JP JP10212997A patent/JP3373389B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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広田克彦、他2名,タイムリアリスティックCGソフトウェア:彩飛,FUJITSU,日本,富士通株式会社,1995年 5月10日,第46巻、第3号,P304−311 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH10293566A (ja) | 1998-11-04 |
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