JP3699685B2 - ３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形態の変形の情報に関するデータ圧縮に係り、特に、３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報を符号化する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元の表示は、例えば、コンピュータゲーム、またはコンピュータシステムにおいて、仮想現実の世界（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｗｏｒｌｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ）を具現するために用いられている。３次元モデルの場合、３次元オブジェクト（３Ｄ ｏｂｊｅｃｔ）を表現する手段として、仮想現実モデル言語（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ；ＶＲＭＬ）が主に用いられている。
【０００３】
このＶＲＭＬでは、３次元オブジェクトを多角形のメッシュ（Ｐｏｌｙｇｏｎａｌ Ｍｅｓｈ）の形に表現し、各オブジェクトのアニメーションを線形的キーフレーミング（Ｋｅｙ ｆｒａｍｉｎｇ）方法を用いて表現する。このようなアニメーション方法は任意の時間軸上に特定のキーフレームを設定し、設定された各キーフレーム間のアニメーションを線形補間（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）方法を用いて補間する。この方法で用いられるキーフレームは、補間ノード（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ ｎｏｄｅ）を通して定義される。このノードは、キーフレームの時間軸上の位置を示すキーデータと、当該キーでキーフレームの特性情報を示すキー値データとして表現されたフィールドデータとから形成される。
【０００４】
一方、区分的線形補間（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）特性を有するキーフレーミングの方法を用いて実際の運動体と類似した自然なアニメーションを表現する場合には、補間ノードを通して多量のキーフレーム情報が提供されなければならないが、このことは費用と効率面で深刻な問題を招く。また、前記キーフレーミング方法をオフライン上で応用する場合には、膨大な量の３次元アニメーションデータを記憶させることができる大容量の記憶装置が要求される。
【０００５】
そして、前記キーフレーミング方法をオンライン上で応用する場合には、大容量の記憶装置以外にも、サーバーから端末機に３次元アニメーションデータを伝送する際に、伝送路の大容量化及び高速化が要求され、伝送誤りの発生確率増加によって生じるデータ信頼性が低下するという問題が生じることとなる。このため、補間ノードのデータ量を減らせ効率的な圧縮及び符号化方案が要求されている。
【０００６】
このような要求に応えるために、従来、図１に示されるような差分パルスコード変調（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＰＣＭ）を用いた符号化方法が使われている。このＤＰＣＭの方法は、データの差値だけをコーディングすることでビット数を減らす方法であて、キーフレーミング方法と符合されてデータを圧縮するのに使われる。この方法はＭＰＥＧ−４ＢＩＦＳ（Ｂｉｎａｒｙ Ｆｏｒｍａｔ ｆｏｒ Ｓｃｅｎｅ）符号化方法でも使われる。
【０００７】
図１に示すように、パーサ（ｐａｒｓｅｒ；パーシング処理を行うコンピュータプログラム）１０５は、符号化する補間ノードのデータ情報を識別するものである。また、デマルチプレクサ１１０は、補間ノードのうち符号化する対象補間ノードのフィールドデータを分類する。具体的には、デマルチプレクサ１１０は、パーサ１０５から座標補間（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ；ＣＩ）のノードが入力され、該当するキーＱKと、キー値ＱKVとから形成されたフィールドデータを出力する。ＤＰＣＭ処理器１２０は、ＣＩノードのフィールドデータが入力され、キーとキー値とを各々分離し、時間軸上で隣接しているキーとキー値データの各差分値ＥK、ＥKVを各々独立して生成し、データ間の時間の冗長度を除去する。
【０００８】
図２は、図１に示されるＤＰＣＭ処理器１２０の詳細なブロック図である。図２に示すように、逆量子化器１２２は現在符号化するキー値の差分値が生成される際、時間軸上で、以前のデータ値を、復号化装置１５０で復元した値と同一にする。
【０００９】
また、図１に示すように、量子化器１３０は、同一の方法で生じた差分値ＥK、ＥKVが入力され、符号化するデータの表現精度を調整して、データの圧縮効果を発揮するものである。そして、エントロピ符号化器１３５は、量子化器１３０で量子化された下記記号（Ｓ１）で表される値を受け入れ、シンボルの発生確率によって、ビット間での冗長度を除去して、ビットストリーム１４０を生成する。図１に示される符号化装置１００を通して形成されたビットストリーム１４０は、符号化装置１００の逆過程を行う復号化装置１５０を通し、符号化されたＣＩノードを復元する。
【００１０】
【数７】
【００１１】
しかし、このように構成された符号化装置１００及び復号化装置１５０は、補間ノードのフィールドデータに存在するデータの冗長度を除去するに際して、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度だけを除去する。この場合、キーフレーミング方法のアニメーションで大きく現れる時間相関性によるデータの冗長度は全く考慮されていないために、実際には、データ圧縮の効果を高めることができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、時間／空間のデータの相関性を用いて符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報のデータの冗長度を除去することが可能な符号化方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の課題は、符号化すべき３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化を行う際に、符号化される頂点間の連結情報に応答し、幅優先の探索（Ｂｒｅａｄｔｈ Ｆｉｒｓｔ Ｓｅａｒｃｈ、以下「ＢＦＳ」と称する）に関する情報を生成するために用いられる探索開始の頂点を発生させることができる符号化方法、及びその装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第３の課題は、符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報を符号化する際に、量子化された誤差を補償することができる符号化方法、及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明に係る第１の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する各頂点の情報を符号化する方法において、（ａ） 前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理（ｐａｒｓｉｎｇ；解析）することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｃ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、（ｄ）前記差分値を量子化する段階と、（ｅ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様は、前記第１の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードでキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードで座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の態様は、前記第２の態様において、（ｂ）段階が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを、前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の態様は、前記第３の態様において、（ｂ）段階が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の態様は、前記第１の態様において、（ｃ）段階が、（ｃ１）前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報、及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、（ｃ２）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記差分値から頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、（ｃ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第６の態様は、前記第５の態様において、（ｃ１）段階が、符号化するキーデータの数と、前記関連情報としてノード情報からパーシング処理された前記インデックスフェイスセットノード内に存在する頂点の総数を計算し、これらの計算結果を用いてキー値に対する差分値を計算することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第７の態様は、前記第５の態様において、（ｃ２）段階が、前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって頂点を探索し、この頂点と隣接する頂点を定義し、このように探索した頂点と空間的相関性の高い頂点とを上位の頂点として定義し、このように定義された２つの頂点間の３次元空間の位置の値の差分値を計算することにより、データの冗長度が除去されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第８の態様は、前記第１の態様において、（ｅ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第９の態様は、前記第８の態様において、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る第１０の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｃ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、（ｄ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべく量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべく量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、（ｅ）前記差分値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００２５】
本発明の第１１の態様は、前記第１０の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１２の態様は、前記第１０の態様において、（ｂ）段階が、前記関連情報として、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータが入力され、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１３の態様は、前記第１２の態様において、（ｂ）段階が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１４の態様は、前記第１０の態様において、（ｄ）段階が、（ｄ１）前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、（ｄ２）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記差分値で頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、（ｄ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１５の態様は、前記第１０の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、前記キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００３０】
前記課題を解決するための本発明に係る第１６の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｄ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、（ｅ）前記差分値を量子化する段階と、（ｆ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化のステップを生成する段階と、（ｇ）前記量子化のステップを受けて、このように量子化された値に存在するビット間の冗長度を除去する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１７の態様は、前記第１６の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第１８の態様は、前記第１６の態様において、（ｂ）段階が、（ｂ１） 前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、（ｂ２）前記頂点数のうち最多連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階とを含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の第１９の態様は、前記第１６の態様において、（ｆ）段階が、（ｆ１）前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のそれぞれにおいて、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば、前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、（ｆ３）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ、前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階とを含むことを特徴とする。
【００３４】
【数８】
【００３５】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００３６】
【数９】
【００３７】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００３８】
本発明の第２０の態様は、前記第１６の態様において、（ｇ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００３９】
本発明の第２１の態様は、前記第１６の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器からの差分値を０〜１の範囲の値に正規化するために使われた最小値及び最大値の情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序に係るキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００４０】
前記課題を解決するための本発明に係る第２２の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｄ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、（ｅ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、（ｆ）前記差分値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化ステップを生成する段階と、（ｇ）前記量子化ステップを受けて、このように量子化された差分値に存在するビット間の冗長度を除去する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００４１】
本発明の第２３の態様は、前記第２２の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００４２】
本発明の第２４の態様は、前記第２２の態様において、（ｂ）段階が、（ｂ１）前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、（ｂ２）前記頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階とを含むことを特徴とする。
【００４３】
本発明の第２５の態様は、前記第２２の態様において、（ｆ）段階が、（ｆ１）前記量子化された差分値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、（ｆ３） 前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階とを含むことを特徴とする。
【００４４】
【数１０】
【００４５】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００４６】
【数１１】
【００４７】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００４８】
本発明の第２６の態様は、前記第２２の態様において、（ｇ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００４９】
本発明の第２７の態様は、前記第２２の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器で前記キー及びキー値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００５０】
前記課題を解決するための本発明に係る第２８の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報及び前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分値を量子化して出力する量子化部と、前記量子化されたキー及びキー値を受け入れて、ビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部とを含むことを特徴とする。
【００５１】
前記課題を解決するための本発明に係る第２９の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記キーとキー値とを量子化する量子化部と、前記関連情報及び前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記時間の冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値と、前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値とを生成する差分パルスコード変調処理部と、前記差分値のビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置を提供する。
【００５２】
本発明の第３０の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、フィールドデータ入力部が、前記フィールドデータ入力部は、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサとを含むことを特徴とする。
【００５３】
本発明の第３１の態様は、前記第３０の態様において、頂点連結性処理部が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間のデータの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００５４】
本発明の第３２の態様は、前記第３１の態様において、頂点連結性処理部が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいて前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００５５】
本発明の第３３の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としての前記インデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化するあらゆる位置の値間の差分値を生成する差分値発生器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、頂点間の空間の相関性に従って、前記差分値におけるデータの冗長度を抽出する予測器と、前記キーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値とに対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する差分パルスコード変調処理器とを含むことを特徴とする。
【００５６】
本発明の第３４の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、エントロピ符号化部が、ビットシンボルの発生確率を用いて、前記量子化された値に存在するビット間の冗長度が除去されたビットストリームを生成することを特徴とする。
【００５７】
本発明の第３５の態様は、前記第３４の態様において、ビットストリームが、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００５８】
前記課題を解決するための本発明の第３６の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報から前記頂点の連結性に関する情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分値を量子化する量子化部と、前記量子化されたキーとキー値とが入力されると、前記量子化されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを受けて、前記量子化された値のビット間の冗長度を除去するエントロピ処理部とを含むことを特徴とする。
【００５９】
前記課題を解決するための本発明の第３７の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報から前記頂点の連結性に関する情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、前記キーとキー値とを量子化する量子化器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値、及び前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標の量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対する量子化ステップを受け、このように量子化された値のビットの冗長度を除去するエントロピ処理部とを含むことを特徴とする。
【００６０】
本発明の第３８の態様は、前記第３６の態様または第３７の態様において、フィールドデータ入力部が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、前記座標補間ノードからキー及びキー値とから形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサとを含むことを特徴とする。
【００６１】
本発明の第３９の態様は、前記第３８の態様において、探索開始頂点発生器が、前記座標インデックスフィールドデータに応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求め、前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階を含むことを特徴とする。
【００６２】
本発明の第４０の態様は、前記第３８の態様において、頂点連結性処理部が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れて、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成され、前記探索開始頂点発生器から生成された前記開始頂点の情報を受け入れて、前記開始頂点から探索された幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００６３】
本発明の第４１の態様は、前記第３８の態様において、量子化ステップ発生部が、前記キー値と、前記座標補間ノードの最初のキーフレームに該当するデータ及び前記頂点の連結性に関する情報を受け入れ、前記キー値の前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の最大値／最小値を出力する最大／最小計算部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対応する量子化データの範囲を充分に示すことが可能な量子化ステップを生成する量子化ステップ発生器とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置を提供する。
【００６４】
本発明の第４２の態様は、前記第４１の態様において。量子化ステップ発生器が、前記最大／最小計算部から入力された前記キー値のうち、前記Ｘ座標の最大値／最小値、前記Ｙ座標の最大値／最小値、及び前記Ｚ座標のデータの最大値／最小値を各々比較し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力することを特徴とする。
【００６５】
【数１２】
【００６６】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００６９】
本発明に係る第４３の態様は、前記第４０の態様において、エントロピ処理部が、ビットシンボルの発生確率を用いて前記量子化された値に存在する前記ビットの冗長度を除去し、その結果をビットストリームとして出力することを特徴とする。
【００７０】
本発明に係る第４４の態様は、前記第４３の態様において、ビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値Ｘの量子化ステップ、前記キー値Ｙの量子化ステップ、前記キー値Ｚの量子化ステップ、前記量子化器で差分された値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明をより理解し易くするために、発明の概要を説明すれば次の通りである。
本発明は、符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化において、時間／空間のデータの相関性を用いてデータの冗長度を除去する。ここで、空間データの相関性は、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の連結性を定義することによって求められる。これは、図１１に示されるＢＦＳのグラフの連結性を表現する手法の１つである幅優先の探索（Ｂｒｅａｄｔｈ Ｆｉｒｓｔ Ｓｅａｒｃｈ；ＢＦＳ）の方法を用いて定義する。
【００７２】
さらに、時間のデータの相関性は、区分的線形補間（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）特性を有するキーフレーム方法によってキーにより定義される時間軸上のキー値の変化程度に対する特性値を、ＢＦＳにより定義された頂点間の相関性によって再構成する方法を用いて定義する。
【００７３】
そして、本発明は、ＢＦＳを開始する際に、より効率的に符号化することができる探索開始頂点である「Ｓｔａｒｔ」を探し出し、このＳｔａｒｔを用いてより効率的なＢＦＳのグラフを生成する。このようにして、ＣＩノードのキー値をより効率的に符号化することができる。この他にも、本発明では、復号化を行う際に、当該頂点を除いた他の頂点で、量子化される誤差が累積されないようにすることにより、３次元オブジェクトの復号化の際に、各部分オブジェクトが相互に分離された状態で復元されないようにする。
【００７４】
したがって、本発明にあっては、多角形のメッシュや、パッチの形態に表現された３次元オブジェクトにおいて、経時的に３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報に提供される膨大な量の３次元グラフアニメーションデータのキー値の情報が、効率的に圧縮され、符号化され、さらに復号化され得る。
【００７５】
このような特徴を有する本発明に係る第１の実施形態の符号化装置、及び復号化装置、並びに第２の実施形態の符号化装置及び復号化装置の各々の望ましい全体構成図は、図３及び図１２に示す通りである。また、本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置、並びに第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置の望ましい全体構成図は、図１７及び図１８に示す通りである。後述するように、図３及び図１２、そして図１７及び図１８に示される２種類のシステム間の機能的特性は、３次元オブジェクトの形態の表現方法及び量子化部の位置で具現される。
【００７６】
図３は本発明に係る第１の実施形態の符号化装置２００及び復号化装置２５０の概略的なブロック図であり、図４は図３に示される符号化装置２００の符号化方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
図３及び図４に示すように、本発明に係る第１の実施形態の符号化装置２００は、パーサ２０５及びデマルチプレクサ２１０を含むフィールドデータ入力部、頂点連結性処理部２１５、適応型差分パルスコード変調処理部２２０（以下、「ＡＤＰＣＭ処理部」と称する。）及び量子化部２３０及びエントロピ符号化部２３５を含む。復号化装置２５０は符号化装置２００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部２５５、デマルチプレクサ２６０、頂点連結性処理部２６５、逆量子化部２７０、逆ＡＤＰＣＭ処理部２７５及びバッファ２８０を含む。ここで、復号化装置２５０は符号化装置２００で行う符号化過程の逆順序にそのまま従う。したがって、説明の簡略化及び説明の冗長度を避けるために本明細書では符号化装置２００の符号化動作についてのみ説明する。
【００７８】
まず、符号化装置２００は、パーサ２０５を通して、３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーとキー値、及びその関連情報を抽出する（２０５０段階）。パーサ２０５は符号化する３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、ＣＩノード及びインデックスフェイスセット（ＩＦＳ）ノードを分類する。本発明では、ＣＩノードを符号化する場合を考慮する。ＣＩノードは３次元オブジェクトの頂点の情報にモルフィングのような形態変形機能性を提供するために使われる。デマルチプレクサ２１０は、分類されたＣＩノード及びＩＦＳノードが入力されると、これらをＡＤＰＣＭ処理部２２０と頂点連結性処理部２１５とに分配する。ここで、ＩＦＳノードはＣＩノードの最初のキーフレームに対する差分情報を生成するために参照される情報として提供される。これはキーフレーミングアニメーション方法で、ＣＩノードとＩＦＳノードとが１：１の対応関係を有するために、各ＣＩノードの最初のキー位置に定義されるキーフレームの符号化するデータ量を減らす面で効率的である。
【００７９】
頂点連結性処理部２１５は頂点の連結性情報を生成するために、デマルチプレクサ２１０からＩＦＳノードのＣＩｄｘ（ＣｏｏｒｄＩｄｘ）フィールドデータが入力されるとＢＦＳ（幅優先の探索）の情報を形成する（２１５０段階）。このＢＦＳの情報は、ＡＤＰＣＭ処理部２２０で頂点間の空間データの相関性を定義する際に用いられる。
【００８０】
ＢＦＳの情報は、図１１に示すように入力された多角形のメッシュ構造の３次元オブジェクトの形態に関する情報を、ＢＦＳ方法のグラフの構造で再定義し、任意の１つの頂点に対して隣接する周辺部の頂点を全て子ノードで構成して、頂点間の空間データの相関性を表示させる機能を有している。このように空間データの相関性を定義するのは、３次元オブジェクトの形態を時間軸上で変形させる場合、この３次元空間上で相互に隣接する頂点が類似した運動ベクトルを有しているという特性を用いて符号化するとき、データの冗長度をより効率的に除去することができるためである。
【００８１】
ＡＤＰＣＭ処理部２２０は、頂点連結性処理部２１５から生じたＢＦＳの情報と、デマルチプレクサ２１０から提供されるＣＩノードの該当するキーＱKとキー値ＱKV、及びＩＦＳノードの座標Ｃｏｏｒｄが入力され、時間的データの冗長度を除去するキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値の各差分値ＥK、ＥKVを生成する（２２００段階）。
【００８２】
このように、符号化装置２００で符号化される頂点の位置の値は、時間／空間のデータの冗長度を低減化するために、差分値の形態に変換された後、量子化部２３０に入力される。量子化部２３０は、キー値データの表現精度を量子化されたサイズ値によって調整することにより、実際のデータを圧縮する効果を生成する（２３００段階）。このように量子化された結果である下記記号（Ｓ２）の値は、ＡＤＰＣＭ処理部２２０と、エントロピ符号化部２３５とに各々入力される。このエントロピ符号化部２３５は、量子化された値に存在するビットの冗長度を、ビットシンボルの発生確率を用いて除去することによって、最終的なビットストリーム２４０を生成する（２３５０段階）。
【００８３】
【数１４】
【００８４】
このような符号化過程で、量子化されない値の差分値を量子化した後、これを再び復元すれば、量子化された誤差によって復元された各頂点間に位置変化が生成する。したがって、３次元オブジェクトの各部分のオブジェクトが相互に分離された形態に復元される現象が発生する可能性がある。このような現象は、図１２に示されるように、量子化された値間の差分値を符号化することによって防止することができる。
【００８５】
図５は図３に示される頂点連結性処理部２１５で、本発明に係る望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。図５に示すように、頂点連結性処理部２１５は、メッシュの構成の形態を示すＣＩｄｘ情報が入力されると、この情報が頂点ごとにキューに蓄積され（２１５２段階）、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいてＢＦＳのグラフが形成される（２１５３段階）。
【００８６】
この際、最終的なＢＦＳの情報を生成するために、キューを管理し（２１５５段階）、キューを通じた各頂点の探索の有無を管理する（２１５１、２１５４段階）。但し、ＢＦＳの探索の順序で、最初に探索された頂点は、最上位の頂点として−１と定義される。このようにして、図１１に示すようなＢＦＳグラフが形成される。
【００８７】
図６は、図３に示されるＡＤＰＣＭ処理部２２０の望ましい実施の形態の具体的なブロック図である。図６に示すように、ＡＤＰＣＭ処理部２２０は、差分値発生器２２１、予測器２２２、マルチプレクサ２２３、キー及びキー値の各々に対するＤＰＣＭ処理器２２８、２２９を具備している。そして、差分値発生器２２１は、任意の１つの頂点が、時間軸に沿って、３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値の間の差分値である、下記記号（Ｓ３）の値を定義する機能を備えている。
【００８８】
【数１５】
【００８９】
図７は、図６に示される差分値発生器２２１の望ましい実施の形態の具体的なブロック図である。図７に示すように、差分値発生器２２１は、第１計算機２２１１、第２計算機２２１２及び頂点間の差分値発生器２２１３を含む。第１計算機２２１１は符号化するキーデータの数ｎＫｅｙを計算し、第２計算機２２１２はＩＦＳノード内に存在する頂点の総数ｎＶを計算する。キー値に対する差分値はこれら数を用いて次のように計算される。
【００９０】
図８は図７に示される頂点間の差分値発生器２２１３のキー値に対する差分値計算方法を示す図面である。図８に示すように、頂点間の差分値発生器２２１３は、まず、前述した頂点連結性処理部２１５で定義されたＢＦＳの情報によって頂点を形成する情報が入力されると、任意のｉ（０≦ｉ≦ｎＶ−１）番目の頂点に対する隣接する頂点ｖを定義する（２２１３１）。
【００９１】
次いで、ＢＦＳの探索の順序によって探索する各頂点において、時間軸に沿って３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値が計算される（２２１３２）。２２１３４及び２２１３５では、時間領域で、データの冗長度を除去した差分値が生成される。特に、２２１３４は、時間軸上に、最初に生成されたキーフレームを、ＩＦＳノードで定義された頂点の差分のための比較値として用いることにより、符号化効率を向上させる。
【００９２】
再び図６を参照すれば、予測器２２２は差分値発生器２２１から生じた差分値が入力されると、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の空間的な相関性に係るデータの冗長度を抽出する。
【００９３】
図９は、図６に示される予測器２２２で、本発明の望ましい実施の形態における処理過程を示す図面である。図９に示すように、この予測器２２２は、まず、頂点連結性処理部２１５で定義されたＢＦＳの探索の順序に従って各頂点を探索し、ｉ番目に探索した頂点と、この頂点と隣接する頂点ｖを定義する（２２２１）。２２２１で探索した頂点ｖと空間相関度の高い頂点を、ＢＦＳの探索の順序で、上位の頂点ｂと定義する（２２２２）。そして、２２２１と２２２２で定義された空間の相関性が高い２つの頂点ｂとｖとの間の３次元空間の位置の値の差分値である下記記号（Ｓ４）の値を計算して、データの空間の冗長度を除去する（２２２５）。
【００９４】
【数１６】
【００９５】
この際、ＢＦＳの探索の順序で、最初に探索する頂点は、差分値発生器２２１を通して入力された差分値をそのまま使用する。２２２６段階では、２２２５段階で求めた３次元空間の位置の値の差分値である前記記号（Ｓ４）の値から、構成要素ごとに、最大値／最小値のＭａｘ、Ｍｉｎが定義される。これらの値は、量子化部２３０に入力され、量子化のために必要な正規化の過程で用いられる。
【００９６】
このように時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値データの差分値であるＥKVは、図６に示すように、ＤＰＣＭ処理器２２９に入力されて差分パルスコード変調されて得られた値は量子化部２３０に出力される。
【００９７】
キーフレーミングアニメーション方法で提供する時間的データ相関性を用いてデータの冗長度を除去するキーＥKの場合には、前述したキー値データの差分値ＥKVと同様に、図６に示されるＤＰＣＭ処理器２２８を経ることとなる。その後、量子化部２３０を通してデータの表現精度を調整してデータを圧縮し、エントロピ符号化部２３５を通して圧縮されたデータのビットの冗長度を除去した後、ビットストリーム２４０が形成されることとなる。
【００９８】
図１０は図３に示される符号化装置２００により生じたビットストリーム２４０構造の１例を示す図面である。図１０に示される２４００、２４０５、２４１０の情報は１つのＣＩノード処理単位に対して符号化されたビットストリームの構成要素である。２４００は、復号化装置２５０でＣＩノードを復元するために逆量子化部２７０で行われる逆量子化条件として提供される情報である。この２４００は、本発明の望ましい１例であって、２４２５のようにキーの量子化サイズであるＱｓｔｅｐ＿Ｋ、キー値の量子化サイズＱｓｔｅｐ＿ＫＶ、及び量子化部２３０で差分された値を、０〜１範囲の値として正規化させる際に使われる各最小値ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺと各最大値ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺの情報から形成される。
【００９９】
また、２４０５は、時間軸上で差分されたキーデータの量子化値を提供する情報である。この２４０５は、望ましい１例であって、２４２０と同様に構成される。ここで、Ｋｌａｓｔはキーデータの数を復号化装置２５０に知らせるために使われる１ビット表示子であって、その値が０であれば、次の情報がキーデータであることを、１であれば次のデータがキー値データであることを復号化装置２５０に知らせる機能をする。
【０１００】
２４１０はキー値データ情報であって、２４１５のように時間軸上に順次に生成されるキーの各々に対して、該当するキーフレームを構成するあらゆる頂点の位置の値を、ＢＦＳの探索の順序によって形成された形態で提供される。ここで、ＢＦＳの探索の順序で頂点の順序を配置したのは、エントロピ符号化部２３５で処理する際に、ビット間の相関性を高めるように配慮したことによるものである。また、２４１５から提供されるキー値の情報をキーの順番に配置したのは、復号化装置で２４１５のビットストリームを復元する際に、復元された結果をレンダリング（Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）するまでに生成される遅延時間を最小化し、この復号化装置のメモリの使用量を最小化するように配慮したことによる。
【０１０１】
再び図３を参照すると、前述した一連の符号化方法を通して生成されたビットストリーム２４０は、前述した符号化過程の逆過程を通して復元させることが可能である。但し、復号化装置２５０は各ノードの最初のキーに対するキーフレームを復元し、３次元オブジェクトの空間的な相関性を表現するＢＦＳの情報を生成するために、デマルチプレクサ２６０を通してＩＦＳノードが入力される必要がある。
【０１０２】
このような一連の符号化及び復号化方法で、本発明が備える主な特徴は、３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報に存在する、時間／空間の相関性に関するデータの冗長度を除去する機能と、キーフレーミングアニメーション方法で提供する、ＩＦＳノードとＣＩノードとの間の対応関係を用いて符号化するデータ量を縮小する機能などを挙げることができる。
【０１０３】
前述したように、図３及び図４に示される本発明に係る第１の実施形態の符号化装置及び方法は、符号化するデータ量の減少面で従来の技術に比べて優秀な性能を提供することが可能である。しかし、前述したように複数個の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの符号化及び復号化において、量子化された誤差によって復元された各頂点の位置変化発生によって、３次元オブジェクトの各部分オブジェクトでは、相互に分離された形に復元される現象が起きる可能性がある。
【０１０４】
これを補完するために本発明では、図１２及び図１３のようにＡＤＰＣＭ処理以前に量子化をまず行う符号化装置及び方法を提示する。図１２は量子化された誤差を補償した本発明に係る第２の実施形態に含まれる符号化装置３００及び復号化装置３５０の概略的なブロック図であり、図１３は図１２に示される符号化装置３００の符号化方法を説明するフローチャートである。
【０１０５】
図１２に示すように、本発明に係る第２の実施形態の符号化装置３００はパーサ３０５及びデマルチプレクサ３１０を含むフィールドデータ入力部、頂点連結性処理部３１５、量子化部３２０、ＡＤＰＣＭ処理部３３０及びエントロピ符号化部３３５を含む。そして、復号化装置３５０は符号化装置３００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部３５５、デマルチプレクサ３６０、頂点連結性処理部３６５、逆ＤＰＣＭ処理部３７０、逆量子化部３７５及びバッファ３８０を含む。ここで、パーサ３０５、デマルチプレクサ３１０及び頂点連結性処理部３１５の機能及び構造は図３の定義と同一なので、その詳細な説明は略す。
【０１０６】
図１３を参照して符号化装置３００で行う動作を説明すれば次の通りである。この符号化装置３００は、まず３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーとキー値、及びその関連情報を抽出する（３０５０段階）。次いで、頂点の連結性に関する情報（頂点連結性情報）を生成する（３１５０段階）。次いで、量子化部３２０はデマルチプレクサ３１０で分類されたＣＩノードのキーとキー値とから形成されたフィールドデータが入力されると、このデータについて差分過程を経ずに、量子化を行う（３２００段階）。
【０１０７】
ＡＤＰＣＭ処理部３３０は量子化されたＣＩノードのキーとキー値とから形成されたフィールドデータ、ＢＦＳの情報、及び座標Ｃｏｏｒｄの情報が入力されると、フィールドデータで時間／空間のデータの冗長度を除去するために、差分値を生成する（３３００段階）。ＡＤＰＣＭ処理部３３０により差分化された結果は、図３に示す場合のように量子化部３２０に送られずに、エントロピ符号化部３３５に入力されて最終的なビットストリーム３４０を形成する（３３５０段階）。
【０１０８】
図１４は、図１２に示されるＡＤＰＣＭ処理部３３０の詳細ブロック図である。図１４は図６に示されるＡＤＰＣＭ処理部２２０と比較するとき、予測器３３２は量子化のために必要な頂点のｘ、ｙ、ｚ座標値の各々に対する空間予測差分値の最大値／最小値Ｍａｘ、Ｍｉｎを定義する過程を処理する機能が除去されている。したがって、差分値計算機３３１の詳細な処理は、図７と同一であるが、予測器３３２、すなわち、空間予測差分値発生器は、量子化部３２０を通して量子化されたデータ値を使用するために、量子化の際に必要な各構成要素ごとの最大値、最小値であるＭａｘ、Ｍｉｎが生成されないようになっている。
【０１０９】
図１５は、図１４に示される予測器で、データの冗長度を抽出するための予測方法を示す図面である。図１５に示すように、前記の予測方法は、２２２６段階を除いて、図９に示される予測方法と同一であることがわかる。したがって、説明の便宜上、図１５についての詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１６は、図１４に示される量子化された誤差を補償したＤＰＣＭ処理器３３８、３３９の望ましい実施の形態のブロック図である。図１６に示すように、ＤＰＣＭ処理器３３８、３３９は、図６に示すように差分パルスコード変調されて得られた値を量子化部３２０に送らず、差分パルスコード変調されて得られた値をエントロピ符号化部３３５に出力して、最終的なビットストリーム３４０を形成する。このようにして形成されたビットストリーム３４０は、実質的に図１０と同一の構造を有している。また、このビットストリーム３４０は、図１２に示す復号化装置３５０で説明した符号化過程の逆過程を通してＣＩノードに復元される。
【０１１１】
このように、ＣＩノードのキーとキー値とを差分する前に、まず、量子化させることによって生じる効果は次の通りである。符号化する３次元オブジェクトの形態を構成するあらゆる頂点の位置の値が量子化された誤差のみが、３次元空間上で既に移動された状態を提供する。このため、この移動された状態で各頂点の位置の値に対する差分値は、隣接する他の頂点に、量子化された誤差を、これ以上伝播させるという現象を発生させない。
【０１１２】
したがって、復号化の過程で、該当する頂点を除いた他の頂点で量子化された誤差が累積される現象が生じなくなって、複数の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの復号化を行う際の各部分オブジェクトが相互に分離された形に復元される現象が生じなくなる。この際、圧縮効率は図３の場合と実質的に同一である。
【０１１３】
このように、本発明に係る第１の実施形態及び第２の実施形態の符号化装置２００、３００、及び復号化装置２５０、３５０は頂点連結性処理部２１５、３１５、２６５、３６５を用いてＣＩノードのキーデータとキー値データとを効率的に符号化する。ここで、エントロピ処理部に入力されるデータは、エントロピの符号化を行う際に予め与えられるキー値の量子化ビットとして符号化される。
【０１１４】
この方法では時間／空間のデータの相関性を用いて符号化するために、データの散布度がかなり低くなり、データの分布範囲も狭まる。したがって、エントロピ符号化を行う際に、キー値の量子化ステップをデータ分布の範囲を表現することができる程度に低減化することができる。したがって、量子化データの損失なしに必要量だけの量子化ステップを用いて符号化効率を高め、蓄積されるデータの量をさらに低減化させることができる。
【０１１５】
しかし、前記従来の方法ではキー値データを符号化する過程で、ＢＦＳのグラフを形成するためのＢＦＳを実行する際、開始頂点を選択する方法についてはあまり考慮されていなかった。したがって、任意のインデックスまたは最初のインデックスの頂点から探索し始める。これは３次元オブジェクトの構成を考慮せず、任意の頂点を選択する方法である。したがって、効率的な開始頂点選択方法が提案される必要性がある。
【０１１６】
以下、ＣＩノードのデータのうちキー値データを圧縮して符号化する方法を改善できる本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置、並びに第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置について説明する。
【０１１７】
図１７は開始頂点発生機能を備えた本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００及び復号化装置４５０のブロック図であり、図１８は量子化された誤差を補償した本発明に係る第４の実施形態の符号化装置５００及び復号化装置５５０のブロック図である。
【０１１８】
図１７に示すように、本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００はパーサ４０５及びデマルチプレクサ４１０を含むフィールドデータ入力部、探索開始頂点発生器４１２、頂点連結性処理部４１５、ＡＤＰＣＭ処理部４２０、量子化部４３０、量子化ステップ発生部４３２及びエントロピ符号化部４３５を含む。そして、復号化装置４５０は符号化装置４００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部４５５、デマルチプレクサ４６０、探索開始頂点発生器４６２、頂点連結性処理部４６５、逆量子化部４７０、逆ＡＤＰＣＭ処理部４７５及びバッファ４８０を含む。ここで、符号化装置４００は図３に示される符号化装置３００と比較するとき、探索開始頂点発生器４１２、４６２及び量子化ステップ発生部４３２がさらに含まれていることを除き、残りの機能及び構造は図３の定義と同一である。前記符号化装置４００で行われる符号化動作は次の通りである。
【０１１９】
デマルチプレクサ４１０はパーサ４０５から分類されたＣＩノードとＩＦＳノードが入力されると、これらをＡＤＰＣＭ処理器４２０と探索開始頂点発生器４１２に分配する。ＢＦＳ構成部４１５は探索開始頂点発生器４１２からＩＦＳノードのＣＩｄｘ（ＣｏｏｒｄＩｄｘ）フィールドデータと探索開始頂点開始情報Ｓｔａｒｔとが入力されるとＢＦＳの情報を形成する。
【０１２０】
ＡＤＰＣＭ処理部４２０は、頂点連結性処理部４１５で生成されたＢＦＳの情報と、デマルチプレクサ４１０から提供されるＣＩノードの該当するキーＱKとキー値ＱKV、及びＩＦＳノードＩの座標Ｃｏｏｒｄの情報が入力されと、時間的データの冗長度を除去するキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値の各差分値ＥK、ＥKVを量子化部４３０に出力する。この量子化部４３０は、キー値データの表現精度を量子化されたサイズ値によって調整してデータを圧縮する。このように量子化された結果である下記記号（Ｓ２）で表される値は、ＡＤＰＣＭ処理部４２０とエントロピ符号化部４３５に各々入力される。
【０１２１】
【数１７】
【０１２２】
量子化ステップ発生部４３２は、前記量子化データである前記記号（Ｓ２）で表される値に応答して、量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する。生じた量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚはエントロピ処理部４３５に入力される。エントロピ処理部４３５は前記量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚに応答し、量子化された前記記号（Ｓ２）で表される値に存在するビットの冗長度を、ビットシンボルの発生確率を用いて除去し、最終的なビットストリーム４４０を生成する。
【０１２３】
本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００は、前述したように、図３及び図１２の符号化装置２００、３００に示すように、任意のインデックスまたは最初のインデックスの頂点から探索せずに、効率的な開始頂点を提供するものである。すなわち、前記符号化装置４００は、ＢＦＳを開始する際に、より効率的に符号化することができる開始頂点である「Ｓｔａｒｔ」を探し、これを用いるので、ＢＦＳのグラフを効率的に生成させることができる。
【０１２４】
しかし、前記符号化装置４００はデータの冗長度を減らすために符号化される頂点の位置の値を差分値形態に変換するために、量子化されない値の差分値を量子化し、再び復元する場合、この復元された各頂点間に、位置的変化が生じる可能性がある。これによって各部分オブジェクトは相互に分離された形態で復元されるような現象が起きる可能性がある。
【０１２５】
このような量子化された誤差を減らすために本発明では、図１８に示されるように、量子化された誤差を減らした符号化装置５００及び復号化装置５５０が提供される。前述したような量子化された誤差は、既に量子化された値間の差分値を利用することによって防止することができるが、このために図１８では、図１７のＡＤＰＣＭ処理器４２０と量子化器４３０との位置が取替えられた形態のＡＤＰＣＭ処理器５３０と、量子化器５２０を備えた符号化装置５００と、図１７の逆ＡＤＰＣＭ処理器４７５と逆量子化器４７０の位置とが取替えられた形態の逆ＡＤＰＣＭ処理器５７０と逆量子化器５７５を備えた復号化装置５５０を含む。また、これは図１２に示される符号化装置３００及び復号化装置３５０と比較する際に、探索開始頂点発生器５１２、５６２及び量子化ステップ発生部５３２がさらに含まれたことを除き、残りの機能及び構造は図１２の定義と同一である。したがって、同じ成分に対する詳細な説明は略す。
【０１２６】
図１９は、図１７及び図１８に示される探索開始頂点発生器４１２、５１２の探索開始頂点Ｓｔａｒｔの発生方法を説明するフローチャートである。図１９に示すように、探索開始頂点発生器４１２、５１２は、まず、頂点間の連結情報ＣＩｄｘが入力されると、あらゆる頂点に連結した頂点の数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＣＩｄｘi）を求め（４１２１段階）、これらのうち最も多くの連結頂点を有する頂点のインデックスｉｎｄｅｘを求める（４１２２段階）。そして、そのインデックスの頂点を探索開始頂点Ｓｔａｒｔに出力する（４１２３段階）。直ちに、この探索開始頂点「Ｓｔａｒｔ」がＢＦＳの探索が開始される頂点となる。
【０１２７】
一般に、隣接する頂点は相互に類似した運動ベクトルを有する。隣接する頂点が多い頂点であるほど、その頂点の変化があるとき、隣接する頂点に多くの影響を与える。したがって、隣接する頂点に最も多くの影響を与える頂点を開始頂点と選択した際、ＢＦＳの探索グラフは、さらに効率的に隣接するグラフを生成する。もし、隣接する頂点が少ない頂点から探索が行われば、周辺部に特に影響を及ぼさない探索グラフが生成される。したがって、図１９に示される方法による探索開始頂点の発生を通して、さらに効率的な探索グラフが作られることとなる。
【０１２８】
図２０を参照して量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する量子化ステップ発生部４３２で行う動作を説明すれば次の通りである。図２０は、図１７及び図１８に示される量子化ステップ発生部４３２、５３２の詳細ブロック図である。
【０１２９】
図２０に示すように、量子化ステップ発生部４３２は、主として、最大／最小計算部（Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｍｉｎ Ｍａｘ）４３２１と、量子化ステップ発生器（Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｑｓｔｅｐ）４３２２で構成される。量子化ステップ発生部４３２に備えられた最大／最小計算部４３２１は、キー値、ＣＩの最初のキーフレームに該当するデータの座標Ｃｏｏｒｄ、及びＢＦＳの探索グラフの入力を受ける。そして、キー値のＸ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＸ及び最小値ＭｉｎＸ、キー値のＹ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＹ及び最小値ＭｉｎＹ、そしてキー値のＺ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＺ及び最小値ＭｉｎＺが入力されると、これを量子化ステップ発生器４３２２に伝送する。量子化ステップ発生器４３２２は各々Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対する量子化データの範囲を充分に示す量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する。この際、量子化ステップを求めるのに使われる量子化ステップ計算方法は次の通りである。
【０１３０】
図２１は、図２０に示される量子化ステップ発生器４３２で行われる量子化ステップ計算方法を説明するフローチャートである。図２１に示すように、本発明に含まれる量子化ステップの計算方法では、まず、キー値のうちＸの量子化データから最大値ＭａｘＸと最小値ＭｉｎＸ、Ｙの量子化データから最大値ＭａｘＹと最小値ＭｉｎＹ、及びＺの量子化データから最大値ＭａｘＺと最小値ＭｉｎＺがそれぞれ入力される。そして、最大値Ｍａｘ（すなわち、ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺ）及び最小値Ｍｉｎ（すなわち、ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺ）が入力されると、最小値Ｍｉｎの絶対値が最大値Ｍａｘよりも小さいか同一かが判別される（４３２５段階）。このような判別結果によって、最小値であるＭｉｎの絶対値が、最大値であるＭａｘよりも小さいか同一であれば、量子化ステップＱｓｔｅｐは、下記式（１）に基づいて決定され、最小値であるＭｉｎの絶対値が最大値Ｍａｘよりも小さいか同一でなければ、量子化ステップＱｓｔｅｐ（すなわち、Ｑｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚ）は、下記式（２）で決定される。
【０１３１】
【数１８】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【０１３２】
【数１９】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【０１３３】
このような方法によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の量子化データに対する量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚが求められ、これらの値Ｑｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚが図２０の量子化ステップ発生器４３２２を通して出力される。
【０１３４】
図２２は、図１７及び図１８に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。図２２に示すように、符号化装置により最終的に生じたビットストリーム４４０、５４０は、大きくヘッダ情報４４００とキー値の情報４４０５とから形成される。これらヘッダ情報4４００とキー値の情報４４０５とは１つのＣＩノードで処理される情報を意味する。
【０１３５】
ヘッダ情報４４００は復号化装置４５０、５５０でＣＩノードを復元するために逆量子化器４７５、５７５で行う逆量子化条件として提供される情報であって、４４１５で表されたように、キー値の量子化サイズＱｓｔｅｐ＿ＫＶ、キー値Ｘの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、キー値Ｙの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｙ、キー値Ｚの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｚ、量子化器４３０で差分した値を０〜１の範囲の値に正規化するために使われた最小値ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺと最大値ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺの情報で形成される。そして、キー値の情報４４０５は４４１００と同様に構成され、ここにはＢＦＳ（幅優先の探索）の探索の順にキー値の情報が含まれる。
【０１３６】
前述したように、一連の符号化過程を通して生じたビットストリームは、図１７及び図１８に示される復号化装置４５０、５５０で前記符号化過程の逆過程を通してデータを復元することができる。但し、復号化装置４５０、５５０で各ノードの最初のキーに対するキーフレームを復元し、ＢＦＳ構成部４６５、５６５のように３次元オブジェクトの空間の相関性を表現するＢＦＳを生成するためには、探索開始頂点発生器４６２、５６２を通して、ＩＦＳノードデータと探索開始頂点Ｓｔａｒｔが入力される必要がある。デマルチプレクサ４６０、５６０は、ＩＦＳを受け入れると、ＣＩｄｘを探索開始頂点発生器４６２、５６２に伝達する。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明によれば、符号化すべき３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化において、時間／空間のデータの相関性を用いてデータの冗長度を除去することにより、効率的にデータを圧縮する効果を有する３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報の符号化、及びその装置を提供することができる。
【０１３８】
そして、本発明は、従来のキー値を符号化する場合に比べて、より効率的にＢＦＳを探索するグラフを生成するために適した探索開始の頂点を探し出し、この探索開始の頂点を用いて、量子化ステップを量子化データに合わせて割当てる符号化を行うことによって、ＣＩのキー値を、さらに効率的に符号化することができる。
【０１３９】
また、本発明は、量子化された誤差を補償し、復号化の際に該当する頂点を除いた他の頂点で、量子化された誤差が累積されないので、複数の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの復号化の際に、各部分オブジェクトが相互に分離された形に復元される現象が起こり難くなる。
【０１４０】
したがって、本発明にあっては、多角形のメッシュや、パッチの形態に表現された３次元オブジェクトにおいて、経時的に３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報として提供される膨大な量の３次元グラフのアニメーションデータのキー値の情報を効率的に圧縮し、符号化及び復号化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＰＣＭを適用した従来の１例の符号化装置、及び復号化装置のブロック図である。
【図２】図１に示される従来の１例のＤＰＣＭ処理器のブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の符号化装置、及び復号化装置の模式的なブロック図である。
【図４】図３に示される符号化装置の符号化方法を説明するフローチャートである。
【図５】図３に示される装置に含まれる頂点連結性処理部の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図６】図３に示されるＡＤＰＣＭ処理部の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図７】図６に示される差分値発生器の望ましい実施の形態に係る詳細ブロック図である。
【図８】図７に示される頂点間の差分値発生器のキー値に対する差分値計算方法を示す図面である。
【図９】図６に示される予測器の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図１０】図３に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。
【図１１】１例のＢＦＳ（幅優先の探索）のグラフの構造を示す図面である。
【図１２】量子化された誤差を補償した本発明に係る第２の実施形態の符号化装置及び復号化装置の模式的なブロック図である。
【図１３】図１２に示される符号化装置の符号化方法を説明するフローチャートである。
【図１４】図１２に示されるＡＤＰＣＭ処理部の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図１５】図１４に示される予測器の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図１６】図１４に示される量子化された誤差を補償したＤＰＣＭ処理器の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図１７】開始頂点発生機能を備えた本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置のブロック図である。
【図１８】量子化された誤差を補償した本発明に係る第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置のブロック図である。
【図１９】図１７及び図１８に示される探索開始頂点発生器の探索開始頂点発生方法を説明するフローチャートである。
【図２０】図１７及び図１８に示される量子化ステップ発生部のブロック図である。
【図２１】図２０に示される量子化ステップ発生器で行われる量子化ステップの計算方法を説明するフローチャートである。
【図２２】図１７及び図１８に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。
【符号の説明】
２０５ パーサ
２１０ デマルチプレクサ
２１５ 頂点連結性処理部
２２０ ＡＤＰＣＭ処理部
２３０ 量子化部
２３５ エントロピ符号化部
２４０ 圧縮されたビットストリーム
２５０ エントロピ復号化部
２６０ デマルチプレクサ
２６５ 頂点連結性処理部
２７０ 逆量子化部
２７５ 逆ＡＤＰＣＭ処理部
２８０ バッファ
ＣＩ 座標補間
ＩＦＳ インデックスフェイスセット
ＱK キー
ＱKV キー値
ＣＩｄｘ 頂点間の連結情報
ＢＦＳ 幅優先の探索
ＥK キーの差分値
ＥKV キー値データの差分値
Ｃｏｏｒｄ ＩＦＳノードの座標
【発明の属する技術分野】
本発明は、形態の変形の情報に関するデータ圧縮に係り、特に、３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報を符号化する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元の表示は、例えば、コンピュータゲーム、またはコンピュータシステムにおいて、仮想現実の世界（ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｗｏｒｌｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ）を具現するために用いられている。３次元モデルの場合、３次元オブジェクト（３Ｄ ｏｂｊｅｃｔ）を表現する手段として、仮想現実モデル言語（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ；ＶＲＭＬ）が主に用いられている。
【０００３】
このＶＲＭＬでは、３次元オブジェクトを多角形のメッシュ（Ｐｏｌｙｇｏｎａｌ Ｍｅｓｈ）の形に表現し、各オブジェクトのアニメーションを線形的キーフレーミング（Ｋｅｙ ｆｒａｍｉｎｇ）方法を用いて表現する。このようなアニメーション方法は任意の時間軸上に特定のキーフレームを設定し、設定された各キーフレーム間のアニメーションを線形補間（Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）方法を用いて補間する。この方法で用いられるキーフレームは、補間ノード（Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ ｎｏｄｅ）を通して定義される。このノードは、キーフレームの時間軸上の位置を示すキーデータと、当該キーでキーフレームの特性情報を示すキー値データとして表現されたフィールドデータとから形成される。
【０００４】
一方、区分的線形補間（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）特性を有するキーフレーミングの方法を用いて実際の運動体と類似した自然なアニメーションを表現する場合には、補間ノードを通して多量のキーフレーム情報が提供されなければならないが、このことは費用と効率面で深刻な問題を招く。また、前記キーフレーミング方法をオフライン上で応用する場合には、膨大な量の３次元アニメーションデータを記憶させることができる大容量の記憶装置が要求される。
【０００５】
そして、前記キーフレーミング方法をオンライン上で応用する場合には、大容量の記憶装置以外にも、サーバーから端末機に３次元アニメーションデータを伝送する際に、伝送路の大容量化及び高速化が要求され、伝送誤りの発生確率増加によって生じるデータ信頼性が低下するという問題が生じることとなる。このため、補間ノードのデータ量を減らせ効率的な圧縮及び符号化方案が要求されている。
【０００６】
このような要求に応えるために、従来、図１に示されるような差分パルスコード変調（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＤＰＣＭ）を用いた符号化方法が使われている。このＤＰＣＭの方法は、データの差値だけをコーディングすることでビット数を減らす方法であて、キーフレーミング方法と符合されてデータを圧縮するのに使われる。この方法はＭＰＥＧ−４ＢＩＦＳ（Ｂｉｎａｒｙ Ｆｏｒｍａｔ ｆｏｒ Ｓｃｅｎｅ）符号化方法でも使われる。
【０００７】
図１に示すように、パーサ（ｐａｒｓｅｒ；パーシング処理を行うコンピュータプログラム）１０５は、符号化する補間ノードのデータ情報を識別するものである。また、デマルチプレクサ１１０は、補間ノードのうち符号化する対象補間ノードのフィールドデータを分類する。具体的には、デマルチプレクサ１１０は、パーサ１０５から座標補間（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ；ＣＩ）のノードが入力され、該当するキーＱKと、キー値ＱKVとから形成されたフィールドデータを出力する。ＤＰＣＭ処理器１２０は、ＣＩノードのフィールドデータが入力され、キーとキー値とを各々分離し、時間軸上で隣接しているキーとキー値データの各差分値ＥK、ＥKVを各々独立して生成し、データ間の時間の冗長度を除去する。
【０００８】
図２は、図１に示されるＤＰＣＭ処理器１２０の詳細なブロック図である。図２に示すように、逆量子化器１２２は現在符号化するキー値の差分値が生成される際、時間軸上で、以前のデータ値を、復号化装置１５０で復元した値と同一にする。
【０００９】
また、図１に示すように、量子化器１３０は、同一の方法で生じた差分値ＥK、ＥKVが入力され、符号化するデータの表現精度を調整して、データの圧縮効果を発揮するものである。そして、エントロピ符号化器１３５は、量子化器１３０で量子化された下記記号（Ｓ１）で表される値を受け入れ、シンボルの発生確率によって、ビット間での冗長度を除去して、ビットストリーム１４０を生成する。図１に示される符号化装置１００を通して形成されたビットストリーム１４０は、符号化装置１００の逆過程を行う復号化装置１５０を通し、符号化されたＣＩノードを復元する。
【００１０】
【数７】
しかし、このように構成された符号化装置１００及び復号化装置１５０は、補間ノードのフィールドデータに存在するデータの冗長度を除去するに際して、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度だけを除去する。この場合、キーフレーミング方法のアニメーションで大きく現れる時間相関性によるデータの冗長度は全く考慮されていないために、実際には、データ圧縮の効果を高めることができない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、時間／空間のデータの相関性を用いて符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報のデータの冗長度を除去することが可能な符号化方法及びその装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の課題は、符号化すべき３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化を行う際に、符号化される頂点間の連結情報に応答し、幅優先の探索（Ｂｒｅａｄｔｈ Ｆｉｒｓｔ Ｓｅａｒｃｈ、以下「ＢＦＳ」と称する）に関する情報を生成するために用いられる探索開始の頂点を発生させることができる符号化方法、及びその装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の第３の課題は、符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報を符号化する際に、量子化された誤差を補償することができる符号化方法、及びその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明に係る第１の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する各頂点の情報を符号化する方法において、（ａ） 前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理（ｐａｒｓｉｎｇ；解析）することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｃ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、（ｄ）前記差分値を量子化する段階と、（ｅ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００１６】
本発明の第２の態様は、前記第１の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードでキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードで座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３の態様は、前記第２の態様において、（ｂ）段階が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを、前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第４の態様は、前記第３の態様において、（ｂ）段階が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第５の態様は、前記第１の態様において、（ｃ）段階が、（ｃ１）前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報、及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、（ｃ２）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記差分値から頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、（ｃ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第６の態様は、前記第５の態様において、（ｃ１）段階が、符号化するキーデータの数と、前記関連情報としてノード情報からパーシング処理された前記インデックスフェイスセットノード内に存在する頂点の総数を計算し、これらの計算結果を用いてキー値に対する差分値を計算することを特徴とする。
【００２１】
本発明の第７の態様は、前記第５の態様において、（ｃ２）段階が、前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって頂点を探索し、この頂点と隣接する頂点を定義し、このように探索した頂点と空間的相関性の高い頂点とを上位の頂点として定義し、このように定義された２つの頂点間の３次元空間の位置の値の差分値を計算することにより、データの冗長度が除去されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第８の態様は、前記第１の態様において、（ｅ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第９の態様は、前記第８の態様において、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る第１０の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｃ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、（ｄ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべく量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべく量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、（ｅ）前記差分値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００２５】
本発明の第１１の態様は、前記第１０の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１２の態様は、前記第１０の態様において、（ｂ）段階が、前記関連情報として、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータが入力され、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第１３の態様は、前記第１２の態様において、（ｂ）段階が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００２８】
本発明の第１４の態様は、前記第１０の態様において、（ｄ）段階が、（ｄ１）前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、（ｄ２）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記差分値で頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、（ｄ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１５の態様は、前記第１０の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、前記キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００３０】
前記課題を解決するための本発明に係る第１６の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｄ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、（ｅ）前記差分値を量子化する段階と、（ｆ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化のステップを生成する段階と、（ｇ）前記量子化のステップを受けて、このように量子化された値に存在するビット間の冗長度を除去する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１７の態様は、前記第１６の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００３２】
本発明の第１８の態様は、前記第１６の態様において、（ｂ）段階が、（ｂ１） 前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、（ｂ２）前記頂点数のうち最多連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階とを含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の第１９の態様は、前記第１６の態様において、（ｆ）段階が、（ｆ１）前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のそれぞれにおいて、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば、前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、（ｆ３）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ、前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階とを含むことを特徴とする。
【００３４】
【数８】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００３６】
【数９】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００３８】
本発明の第２０の態様は、前記第１６の態様において、（ｇ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００３９】
本発明の第２１の態様は、前記第１６の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器からの差分値を０〜１の範囲の値に正規化するために使われた最小値及び最大値の情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序に係るキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００４０】
前記課題を解決するための本発明に係る第２２の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点の連結性に関する情報を生成する段階と、（ｄ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、（ｅ）前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、（ｆ）前記差分値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化ステップを生成する段階と、（ｇ）前記量子化ステップを受けて、このように量子化された差分値に存在するビット間の冗長度を除去する段階とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法を提供する。
【００４１】
本発明の第２３の態様は、前記第２２の態様において、（ａ）段階が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする。
【００４２】
本発明の第２４の態様は、前記第２２の態様において、（ｂ）段階が、（ｂ１）前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、（ｂ２）前記頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階とを含むことを特徴とする。
【００４３】
本発明の第２５の態様は、前記第２２の態様において、（ｆ）段階が、（ｆ１）前記量子化された差分値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、（ｆ３） 前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階とを含むことを特徴とする。
【００４４】
【数１０】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００４６】
【数１１】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００４８】
本発明の第２６の態様は、前記第２２の態様において、（ｇ）段階が、シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする。
【００４９】
本発明の第２７の態様は、前記第２２の態様において、符号化方法で得られたビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器で前記キー及びキー値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００５０】
前記課題を解決するための本発明に係る第２８の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報及び前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分値を量子化して出力する量子化部と、前記量子化されたキー及びキー値を受け入れて、ビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部とを含むことを特徴とする。
【００５１】
前記課題を解決するための本発明に係る第２９の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記キーとキー値とを量子化する量子化部と、前記関連情報及び前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記時間の冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値と、前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値とを生成する差分パルスコード変調処理部と、前記差分値のビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置を提供する。
【００５２】
本発明の第３０の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、フィールドデータ入力部が、前記フィールドデータ入力部は、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサとを含むことを特徴とする。
【００５３】
本発明の第３１の態様は、前記第３０の態様において、頂点連結性処理部が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間のデータの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成されることを特徴とする。
【００５４】
本発明の第３２の態様は、前記第３１の態様において、頂点連結性処理部が、前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいて前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００５５】
本発明の第３３の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、前記頂点の連結性に関する情報、前記関連情報としての前記インデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化するあらゆる位置の値間の差分値を生成する差分値発生器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、頂点間の空間の相関性に従って、前記差分値におけるデータの冗長度を抽出する予測器と、前記キーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値とに対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する差分パルスコード変調処理器とを含むことを特徴とする。
【００５６】
本発明の第３４の態様は、前記第２８の態様または前記第２９の態様において、エントロピ符号化部が、ビットシンボルの発生確率を用いて、前記量子化された値に存在するビット間の冗長度が除去されたビットストリームを生成することを特徴とする。
【００５７】
本発明の第３５の態様は、前記第３４の態様において、ビットストリームが、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、キーフレームは前記頂点の連結性に関する情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする。
【００５８】
前記課題を解決するための本発明の第３６の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報から前記頂点の連結性に関する情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分値を量子化する量子化部と、前記量子化されたキーとキー値とが入力されると、前記量子化されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを受けて、前記量子化された値のビット間の冗長度を除去するエントロピ処理部とを含むことを特徴とする。
【００５９】
前記課題を解決するための本発明の第３７の態様は、３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、前記関連情報から頂点の連結性に関する情報を生成する頂点連結性処理部と、前記関連情報から前記頂点の連結性に関する情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、前記キーとキー値とを量子化する量子化器と、前記頂点の連結性に関する情報に基づき、前記時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値、及び前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、前記差分されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標の量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対する量子化ステップを受け、このように量子化された値のビットの冗長度を除去するエントロピ処理部とを含むことを特徴とする。
【００６０】
本発明の第３８の態様は、前記第３６の態様または第３７の態様において、フィールドデータ入力部が、ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、前記座標補間ノードからキー及びキー値とから形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサとを含むことを特徴とする。
【００６１】
本発明の第３９の態様は、前記第３８の態様において、探索開始頂点発生器が、前記座標インデックスフィールドデータに応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求め、前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階を含むことを特徴とする。
【００６２】
本発明の第４０の態様は、前記第３８の態様において、頂点連結性処理部が、前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れて、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が前記頂点の連結性に関する情報として形成され、前記探索開始頂点発生器から生成された前記開始頂点の情報を受け入れて、前記開始頂点から探索された幅優先の探索情報を生成することを特徴とする。
【００６３】
本発明の第４１の態様は、前記第３８の態様において、量子化ステップ発生部が、前記キー値と、前記座標補間ノードの最初のキーフレームに該当するデータ及び前記頂点の連結性に関する情報を受け入れ、前記キー値の前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の最大値／最小値を出力する最大／最小計算部と、前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対応する量子化データの範囲を充分に示すことが可能な量子化ステップを生成する量子化ステップ発生器とを含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置を提供する。
【００６４】
本発明の第４２の態様は、前記第４１の態様において。量子化ステップ発生器が、前記最大／最小計算部から入力された前記キー値のうち、前記Ｘ座標の最大値／最小値、前記Ｙ座標の最大値／最小値、及び前記Ｚ座標のデータの最大値／最小値を各々比較し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力することを特徴とする。
【００６５】
【数１２】
前記式（１）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍｉｎ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最小値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００６７】
【数１３】
前記式（２）中、Ｑｓｔｅｐはキーの前記量子化ステップのサイズを示し、｜Ｍａｘ｜は前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに比較して得られた最大値を示し、ｉｎｔは値を整数に変換する関数を表す。
【００６９】
本発明に係る第４３の態様は、前記第４０の態様において、エントロピ処理部が、ビットシンボルの発生確率を用いて前記量子化された値に存在する前記ビットの冗長度を除去し、その結果をビットストリームとして出力することを特徴とする。
【００７０】
本発明に係る第４４の態様は、前記第４３の態様において、ビットストリームが、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値Ｘの量子化ステップ、前記キー値Ｙの量子化ステップ、前記キー値Ｚの量子化ステップ、前記量子化器で差分された値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報とを含むことを特徴とする。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明をより理解し易くするために、発明の概要を説明すれば次の通りである。
本発明は、符号化する３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化において、時間／空間のデータの相関性を用いてデータの冗長度を除去する。ここで、空間データの相関性は、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の連結性を定義することによって求められる。これは、図１１に示されるＢＦＳのグラフの連結性を表現する手法の１つである幅優先の探索（Ｂｒｅａｄｔｈ Ｆｉｒｓｔ Ｓｅａｒｃｈ；ＢＦＳ）の方法を用いて定義する。
【００７２】
さらに、時間のデータの相関性は、区分的線形補間（Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）特性を有するキーフレーム方法によってキーにより定義される時間軸上のキー値の変化程度に対する特性値を、ＢＦＳにより定義された頂点間の相関性によって再構成する方法を用いて定義する。
【００７３】
そして、本発明は、ＢＦＳを開始する際に、より効率的に符号化することができる探索開始頂点である「Ｓｔａｒｔ」を探し出し、このＳｔａｒｔを用いてより効率的なＢＦＳのグラフを生成する。このようにして、ＣＩノードのキー値をより効率的に符号化することができる。この他にも、本発明では、復号化を行う際に、当該頂点を除いた他の頂点で、量子化される誤差が累積されないようにすることにより、３次元オブジェクトの復号化の際に、各部分オブジェクトが相互に分離された状態で復元されないようにする。
【００７４】
したがって、本発明にあっては、多角形のメッシュや、パッチの形態に表現された３次元オブジェクトにおいて、経時的に３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報に提供される膨大な量の３次元グラフアニメーションデータのキー値の情報が、効率的に圧縮され、符号化され、さらに復号化され得る。
【００７５】
このような特徴を有する本発明に係る第１の実施形態の符号化装置、及び復号化装置、並びに第２の実施形態の符号化装置及び復号化装置の各々の望ましい全体構成図は、図３及び図１２に示す通りである。また、本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置、並びに第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置の望ましい全体構成図は、図１７及び図１８に示す通りである。後述するように、図３及び図１２、そして図１７及び図１８に示される２種類のシステム間の機能的特性は、３次元オブジェクトの形態の表現方法及び量子化部の位置で具現される。
【００７６】
図３は本発明に係る第１の実施形態の符号化装置２００及び復号化装置２５０の概略的なブロック図であり、図４は図３に示される符号化装置２００の符号化方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
図３及び図４に示すように、本発明に係る第１の実施形態の符号化装置２００は、パーサ２０５及びデマルチプレクサ２１０を含むフィールドデータ入力部、頂点連結性処理部２１５、適応型差分パルスコード変調処理部２２０（以下、「ＡＤＰＣＭ処理部」と称する。）及び量子化部２３０及びエントロピ符号化部２３５を含む。復号化装置２５０は符号化装置２００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部２５５、デマルチプレクサ２６０、頂点連結性処理部２６５、逆量子化部２７０、逆ＡＤＰＣＭ処理部２７５及びバッファ２８０を含む。ここで、復号化装置２５０は符号化装置２００で行う符号化過程の逆順序にそのまま従う。したがって、説明の簡略化及び説明の冗長度を避けるために本明細書では符号化装置２００の符号化動作についてのみ説明する。
【００７８】
まず、符号化装置２００は、パーサ２０５を通して、３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーとキー値、及びその関連情報を抽出する（２０５０段階）。パーサ２０５は符号化する３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、ＣＩノード及びインデックスフェイスセット（ＩＦＳ）ノードを分類する。本発明では、ＣＩノードを符号化する場合を考慮する。ＣＩノードは３次元オブジェクトの頂点の情報にモルフィングのような形態変形機能性を提供するために使われる。デマルチプレクサ２１０は、分類されたＣＩノード及びＩＦＳノードが入力されると、これらをＡＤＰＣＭ処理部２２０と頂点連結性処理部２１５とに分配する。ここで、ＩＦＳノードはＣＩノードの最初のキーフレームに対する差分情報を生成するために参照される情報として提供される。これはキーフレーミングアニメーション方法で、ＣＩノードとＩＦＳノードとが１：１の対応関係を有するために、各ＣＩノードの最初のキー位置に定義されるキーフレームの符号化するデータ量を減らす面で効率的である。
【００７９】
頂点連結性処理部２１５は頂点の連結性情報を生成するために、デマルチプレクサ２１０からＩＦＳノードのＣＩｄｘ（ＣｏｏｒｄＩｄｘ）フィールドデータが入力されるとＢＦＳ（幅優先の探索）の情報を形成する（２１５０段階）。このＢＦＳの情報は、ＡＤＰＣＭ処理部２２０で頂点間の空間データの相関性を定義する際に用いられる。
【００８０】
ＢＦＳの情報は、図１１に示すように入力された多角形のメッシュ構造の３次元オブジェクトの形態に関する情報を、ＢＦＳ方法のグラフの構造で再定義し、任意の１つの頂点に対して隣接する周辺部の頂点を全て子ノードで構成して、頂点間の空間データの相関性を表示させる機能を有している。このように空間データの相関性を定義するのは、３次元オブジェクトの形態を時間軸上で変形させる場合、この３次元空間上で相互に隣接する頂点が類似した運動ベクトルを有しているという特性を用いて符号化するとき、データの冗長度をより効率的に除去することができるためである。
【００８１】
ＡＤＰＣＭ処理部２２０は、頂点連結性処理部２１５から生じたＢＦＳの情報と、デマルチプレクサ２１０から提供されるＣＩノードの該当するキーＱKとキー値ＱKV、及びＩＦＳノードの座標Ｃｏｏｒｄが入力され、時間的データの冗長度を除去するキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値の各差分値ＥK、ＥKVを生成する（２２００段階）。
【００８２】
このように、符号化装置２００で符号化される頂点の位置の値は、時間／空間のデータの冗長度を低減化するために、差分値の形態に変換された後、量子化部２３０に入力される。量子化部２３０は、キー値データの表現精度を量子化されたサイズ値によって調整することにより、実際のデータを圧縮する効果を生成する（２３００段階）。このように量子化された結果である下記記号（Ｓ２）の値は、ＡＤＰＣＭ処理部２２０と、エントロピ符号化部２３５とに各々入力される。このエントロピ符号化部２３５は、量子化された値に存在するビットの冗長度を、ビットシンボルの発生確率を用いて除去することによって、最終的なビットストリーム２４０を生成する（２３５０段階）。
【００８３】
【数１４】
このような符号化過程で、量子化されない値の差分値を量子化した後、これを再び復元すれば、量子化された誤差によって復元された各頂点間に位置変化が生成する。したがって、３次元オブジェクトの各部分のオブジェクトが相互に分離された形態に復元される現象が発生する可能性がある。このような現象は、図１２に示されるように、量子化された値間の差分値を符号化することによって防止することができる。
【００８５】
図５は図３に示される頂点連結性処理部２１５で、本発明に係る望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。図５に示すように、頂点連結性処理部２１５は、メッシュの構成の形態を示すＣＩｄｘ情報が入力されると、この情報が頂点ごとにキューに蓄積され（２１５２段階）、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この結果に基づいてＢＦＳのグラフが形成される（２１５３段階）。
【００８６】
この際、最終的なＢＦＳの情報を生成するために、キューを管理し（２１５５段階）、キューを通じた各頂点の探索の有無を管理する（２１５１、２１５４段階）。但し、ＢＦＳの探索の順序で、最初に探索された頂点は、最上位の頂点として−１と定義される。このようにして、図１１に示すようなＢＦＳグラフが形成される。
【００８７】
図６は、図３に示されるＡＤＰＣＭ処理部２２０の望ましい実施の形態の具体的なブロック図である。図６に示すように、ＡＤＰＣＭ処理部２２０は、差分値発生器２２１、予測器２２２、マルチプレクサ２２３、キー及びキー値の各々に対するＤＰＣＭ処理器２２８、２２９を具備している。そして、差分値発生器２２１は、任意の１つの頂点が、時間軸に沿って、３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値の間の差分値である、下記記号（Ｓ３）の値を定義する機能を備えている。
【００８８】
【数１５】
図７は、図６に示される差分値発生器２２１の望ましい実施の形態の具体的なブロック図である。図７に示すように、差分値発生器２２１は、第１計算機２２１１、第２計算機２２１２及び頂点間の差分値発生器２２１３を含む。第１計算機２２１１は符号化するキーデータの数ｎＫｅｙを計算し、第２計算機２２１２はＩＦＳノード内に存在する頂点の総数ｎＶを計算する。キー値に対する差分値はこれら数を用いて次のように計算される。
【００９０】
図８は図７に示される頂点間の差分値発生器２２１３のキー値に対する差分値計算方法を示す図面である。図８に示すように、頂点間の差分値発生器２２１３は、まず、前述した頂点連結性処理部２１５で定義されたＢＦＳの情報によって頂点を形成する情報が入力されると、任意のｉ（０≦ｉ≦ｎＶ−１）番目の頂点に対する隣接する頂点ｖを定義する（２２１３１）。
【００９１】
次いで、ＢＦＳの探索の順序によって探索する各頂点において、時間軸に沿って３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値が計算される（２２１３２）。２２１３４及び２２１３５では、時間領域で、データの冗長度を除去した差分値が生成される。特に、２２１３４は、時間軸上に、最初に生成されたキーフレームを、ＩＦＳノードで定義された頂点の差分のための比較値として用いることにより、符号化効率を向上させる。
【００９２】
再び図６を参照すれば、予測器２２２は差分値発生器２２１から生じた差分値が入力されると、３次元オブジェクトの形態を構成する頂点間の空間的な相関性に係るデータの冗長度を抽出する。
【００９３】
図９は、図６に示される予測器２２２で、本発明の望ましい実施の形態における処理過程を示す図面である。図９に示すように、この予測器２２２は、まず、頂点連結性処理部２１５で定義されたＢＦＳの探索の順序に従って各頂点を探索し、ｉ番目に探索した頂点と、この頂点と隣接する頂点ｖを定義する（２２２１）。２２２１で探索した頂点ｖと空間相関度の高い頂点を、ＢＦＳの探索の順序で、上位の頂点ｂと定義する（２２２２）。そして、２２２１と２２２２で定義された空間の相関性が高い２つの頂点ｂとｖとの間の３次元空間の位置の値の差分値である下記記号（Ｓ４）の値を計算して、データの空間の冗長度を除去する（２２２５）。
【００９４】
【数１６】
この際、ＢＦＳの探索の順序で、最初に探索する頂点は、差分値発生器２２１を通して入力された差分値をそのまま使用する。２２２６段階では、２２２５段階で求めた３次元空間の位置の値の差分値である前記記号（Ｓ４）の値から、構成要素ごとに、最大値／最小値のＭａｘ、Ｍｉｎが定義される。これらの値は、量子化部２３０に入力され、量子化のために必要な正規化の過程で用いられる。
【００９６】
このように時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値データの差分値であるＥKVは、図６に示すように、ＤＰＣＭ処理器２２９に入力されて差分パルスコード変調されて得られた値は量子化部２３０に出力される。
【００９７】
キーフレーミングアニメーション方法で提供する時間的データ相関性を用いてデータの冗長度を除去するキーＥKの場合には、前述したキー値データの差分値ＥKVと同様に、図６に示されるＤＰＣＭ処理器２２８を経ることとなる。その後、量子化部２３０を通してデータの表現精度を調整してデータを圧縮し、エントロピ符号化部２３５を通して圧縮されたデータのビットの冗長度を除去した後、ビットストリーム２４０が形成されることとなる。
【００９８】
図１０は図３に示される符号化装置２００により生じたビットストリーム２４０構造の１例を示す図面である。図１０に示される２４００、２４０５、２４１０の情報は１つのＣＩノード処理単位に対して符号化されたビットストリームの構成要素である。２４００は、復号化装置２５０でＣＩノードを復元するために逆量子化部２７０で行われる逆量子化条件として提供される情報である。この２４００は、本発明の望ましい１例であって、２４２５のようにキーの量子化サイズであるＱｓｔｅｐ＿Ｋ、キー値の量子化サイズＱｓｔｅｐ＿ＫＶ、及び量子化部２３０で差分された値を、０〜１範囲の値として正規化させる際に使われる各最小値ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺと各最大値ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺの情報から形成される。
【００９９】
また、２４０５は、時間軸上で差分されたキーデータの量子化値を提供する情報である。この２４０５は、望ましい１例であって、２４２０と同様に構成される。ここで、Ｋｌａｓｔはキーデータの数を復号化装置２５０に知らせるために使われる１ビット表示子であって、その値が０であれば、次の情報がキーデータであることを、１であれば次のデータがキー値データであることを復号化装置２５０に知らせる機能をする。
【０１００】
２４１０はキー値データ情報であって、２４１５のように時間軸上に順次に生成されるキーの各々に対して、該当するキーフレームを構成するあらゆる頂点の位置の値を、ＢＦＳの探索の順序によって形成された形態で提供される。ここで、ＢＦＳの探索の順序で頂点の順序を配置したのは、エントロピ符号化部２３５で処理する際に、ビット間の相関性を高めるように配慮したことによるものである。また、２４１５から提供されるキー値の情報をキーの順番に配置したのは、復号化装置で２４１５のビットストリームを復元する際に、復元された結果をレンダリング（Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）するまでに生成される遅延時間を最小化し、この復号化装置のメモリの使用量を最小化するように配慮したことによる。
【０１０１】
再び図３を参照すると、前述した一連の符号化方法を通して生成されたビットストリーム２４０は、前述した符号化過程の逆過程を通して復元させることが可能である。但し、復号化装置２５０は各ノードの最初のキーに対するキーフレームを復元し、３次元オブジェクトの空間的な相関性を表現するＢＦＳの情報を生成するために、デマルチプレクサ２６０を通してＩＦＳノードが入力される必要がある。
【０１０２】
このような一連の符号化及び復号化方法で、本発明が備える主な特徴は、３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報に存在する、時間／空間の相関性に関するデータの冗長度を除去する機能と、キーフレーミングアニメーション方法で提供する、ＩＦＳノードとＣＩノードとの間の対応関係を用いて符号化するデータ量を縮小する機能などを挙げることができる。
【０１０３】
前述したように、図３及び図４に示される本発明に係る第１の実施形態の符号化装置及び方法は、符号化するデータ量の減少面で従来の技術に比べて優秀な性能を提供することが可能である。しかし、前述したように複数個の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの符号化及び復号化において、量子化された誤差によって復元された各頂点の位置変化発生によって、３次元オブジェクトの各部分オブジェクトでは、相互に分離された形に復元される現象が起きる可能性がある。
【０１０４】
これを補完するために本発明では、図１２及び図１３のようにＡＤＰＣＭ処理以前に量子化をまず行う符号化装置及び方法を提示する。図１２は量子化された誤差を補償した本発明に係る第２の実施形態に含まれる符号化装置３００及び復号化装置３５０の概略的なブロック図であり、図１３は図１２に示される符号化装置３００の符号化方法を説明するフローチャートである。
【０１０５】
図１２に示すように、本発明に係る第２の実施形態の符号化装置３００はパーサ３０５及びデマルチプレクサ３１０を含むフィールドデータ入力部、頂点連結性処理部３１５、量子化部３２０、ＡＤＰＣＭ処理部３３０及びエントロピ符号化部３３５を含む。そして、復号化装置３５０は符号化装置３００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部３５５、デマルチプレクサ３６０、頂点連結性処理部３６５、逆ＤＰＣＭ処理部３７０、逆量子化部３７５及びバッファ３８０を含む。ここで、パーサ３０５、デマルチプレクサ３１０及び頂点連結性処理部３１５の機能及び構造は図３の定義と同一なので、その詳細な説明は略す。
【０１０６】
図１３を参照して符号化装置３００で行う動作を説明すれば次の通りである。この符号化装置３００は、まず３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーとキー値、及びその関連情報を抽出する（３０５０段階）。次いで、頂点の連結性に関する情報（頂点連結性情報）を生成する（３１５０段階）。次いで、量子化部３２０はデマルチプレクサ３１０で分類されたＣＩノードのキーとキー値とから形成されたフィールドデータが入力されると、このデータについて差分過程を経ずに、量子化を行う（３２００段階）。
【０１０７】
ＡＤＰＣＭ処理部３３０は量子化されたＣＩノードのキーとキー値とから形成されたフィールドデータ、ＢＦＳの情報、及び座標Ｃｏｏｒｄの情報が入力されると、フィールドデータで時間／空間のデータの冗長度を除去するために、差分値を生成する（３３００段階）。ＡＤＰＣＭ処理部３３０により差分化された結果は、図３に示す場合のように量子化部３２０に送られずに、エントロピ符号化部３３５に入力されて最終的なビットストリーム３４０を形成する（３３５０段階）。
【０１０８】
図１４は、図１２に示されるＡＤＰＣＭ処理部３３０の詳細ブロック図である。図１４は図６に示されるＡＤＰＣＭ処理部２２０と比較するとき、予測器３３２は量子化のために必要な頂点のｘ、ｙ、ｚ座標値の各々に対する空間予測差分値の最大値／最小値Ｍａｘ、Ｍｉｎを定義する過程を処理する機能が除去されている。したがって、差分値計算機３３１の詳細な処理は、図７と同一であるが、予測器３３２、すなわち、空間予測差分値発生器は、量子化部３２０を通して量子化されたデータ値を使用するために、量子化の際に必要な各構成要素ごとの最大値、最小値であるＭａｘ、Ｍｉｎが生成されないようになっている。
【０１０９】
図１５は、図１４に示される予測器で、データの冗長度を抽出するための予測方法を示す図面である。図１５に示すように、前記の予測方法は、２２２６段階を除いて、図９に示される予測方法と同一であることがわかる。したがって、説明の便宜上、図１５についての詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１６は、図１４に示される量子化された誤差を補償したＤＰＣＭ処理器３３８、３３９の望ましい実施の形態のブロック図である。図１６に示すように、ＤＰＣＭ処理器３３８、３３９は、図６に示すように差分パルスコード変調されて得られた値を量子化部３２０に送らず、差分パルスコード変調されて得られた値をエントロピ符号化部３３５に出力して、最終的なビットストリーム３４０を形成する。このようにして形成されたビットストリーム３４０は、実質的に図１０と同一の構造を有している。また、このビットストリーム３４０は、図１２に示す復号化装置３５０で説明した符号化過程の逆過程を通してＣＩノードに復元される。
【０１１１】
このように、ＣＩノードのキーとキー値とを差分する前に、まず、量子化させることによって生じる効果は次の通りである。符号化する３次元オブジェクトの形態を構成するあらゆる頂点の位置の値が量子化された誤差のみが、３次元空間上で既に移動された状態を提供する。このため、この移動された状態で各頂点の位置の値に対する差分値は、隣接する他の頂点に、量子化された誤差を、これ以上伝播させるという現象を発生させない。
【０１１２】
したがって、復号化の過程で、該当する頂点を除いた他の頂点で量子化された誤差が累積される現象が生じなくなって、複数の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの復号化を行う際の各部分オブジェクトが相互に分離された形に復元される現象が生じなくなる。この際、圧縮効率は図３の場合と実質的に同一である。
【０１１３】
このように、本発明に係る第１の実施形態及び第２の実施形態の符号化装置２００、３００、及び復号化装置２５０、３５０は頂点連結性処理部２１５、３１５、２６５、３６５を用いてＣＩノードのキーデータとキー値データとを効率的に符号化する。ここで、エントロピ処理部に入力されるデータは、エントロピの符号化を行う際に予め与えられるキー値の量子化ビットとして符号化される。
【０１１４】
この方法では時間／空間のデータの相関性を用いて符号化するために、データの散布度がかなり低くなり、データの分布範囲も狭まる。したがって、エントロピ符号化を行う際に、キー値の量子化ステップをデータ分布の範囲を表現することができる程度に低減化することができる。したがって、量子化データの損失なしに必要量だけの量子化ステップを用いて符号化効率を高め、蓄積されるデータの量をさらに低減化させることができる。
【０１１５】
しかし、前記従来の方法ではキー値データを符号化する過程で、ＢＦＳのグラフを形成するためのＢＦＳを実行する際、開始頂点を選択する方法についてはあまり考慮されていなかった。したがって、任意のインデックスまたは最初のインデックスの頂点から探索し始める。これは３次元オブジェクトの構成を考慮せず、任意の頂点を選択する方法である。したがって、効率的な開始頂点選択方法が提案される必要性がある。
【０１１６】
以下、ＣＩノードのデータのうちキー値データを圧縮して符号化する方法を改善できる本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置、並びに第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置について説明する。
【０１１７】
図１７は開始頂点発生機能を備えた本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００及び復号化装置４５０のブロック図であり、図１８は量子化された誤差を補償した本発明に係る第４の実施形態の符号化装置５００及び復号化装置５５０のブロック図である。
【０１１８】
図１７に示すように、本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００はパーサ４０５及びデマルチプレクサ４１０を含むフィールドデータ入力部、探索開始頂点発生器４１２、頂点連結性処理部４１５、ＡＤＰＣＭ処理部４２０、量子化部４３０、量子化ステップ発生部４３２及びエントロピ符号化部４３５を含む。そして、復号化装置４５０は符号化装置４００の逆過程を行うためにエントロピ復号化部４５５、デマルチプレクサ４６０、探索開始頂点発生器４６２、頂点連結性処理部４６５、逆量子化部４７０、逆ＡＤＰＣＭ処理部４７５及びバッファ４８０を含む。ここで、符号化装置４００は図３に示される符号化装置３００と比較するとき、探索開始頂点発生器４１２、４６２及び量子化ステップ発生部４３２がさらに含まれていることを除き、残りの機能及び構造は図３の定義と同一である。前記符号化装置４００で行われる符号化動作は次の通りである。
【０１１９】
デマルチプレクサ４１０はパーサ４０５から分類されたＣＩノードとＩＦＳノードが入力されると、これらをＡＤＰＣＭ処理器４２０と探索開始頂点発生器４１２に分配する。ＢＦＳ構成部４１５は探索開始頂点発生器４１２からＩＦＳノードのＣＩｄｘ（ＣｏｏｒｄＩｄｘ）フィールドデータと探索開始頂点開始情報Ｓｔａｒｔとが入力されるとＢＦＳの情報を形成する。
【０１２０】
ＡＤＰＣＭ処理部４２０は、頂点連結性処理部４１５で生成されたＢＦＳの情報と、デマルチプレクサ４１０から提供されるＣＩノードの該当するキーＱKとキー値ＱKV、及びＩＦＳノードＩの座標Ｃｏｏｒｄの情報が入力されと、時間的データの冗長度を除去するキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去するキー値の各差分値ＥK、ＥKVを量子化部４３０に出力する。この量子化部４３０は、キー値データの表現精度を量子化されたサイズ値によって調整してデータを圧縮する。このように量子化された結果である下記記号（Ｓ２）で表される値は、ＡＤＰＣＭ処理部４２０とエントロピ符号化部４３５に各々入力される。
【０１２１】
【数１７】
量子化ステップ発生部４３２は、前記量子化データである前記記号（Ｓ２）で表される値に応答して、量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する。生じた量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚはエントロピ処理部４３５に入力される。エントロピ処理部４３５は前記量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚに応答し、量子化された前記記号（Ｓ２）で表される値に存在するビットの冗長度を、ビットシンボルの発生確率を用いて除去し、最終的なビットストリーム４４０を生成する。
【０１２３】
本発明に係る第３の実施形態の符号化装置４００は、前述したように、図３及び図１２の符号化装置２００、３００に示すように、任意のインデックスまたは最初のインデックスの頂点から探索せずに、効率的な開始頂点を提供するものである。すなわち、前記符号化装置４００は、ＢＦＳを開始する際に、より効率的に符号化することができる開始頂点である「Ｓｔａｒｔ」を探し、これを用いるので、ＢＦＳのグラフを効率的に生成させることができる。
【０１２４】
しかし、前記符号化装置４００はデータの冗長度を減らすために符号化される頂点の位置の値を差分値形態に変換するために、量子化されない値の差分値を量子化し、再び復元する場合、この復元された各頂点間に、位置的変化が生じる可能性がある。これによって各部分オブジェクトは相互に分離された形態で復元されるような現象が起きる可能性がある。
【０１２５】
このような量子化された誤差を減らすために本発明では、図１８に示されるように、量子化された誤差を減らした符号化装置５００及び復号化装置５５０が提供される。前述したような量子化された誤差は、既に量子化された値間の差分値を利用することによって防止することができるが、このために図１８では、図１７のＡＤＰＣＭ処理器４２０と量子化器４３０との位置が取替えられた形態のＡＤＰＣＭ処理器５３０と、量子化器５２０を備えた符号化装置５００と、図１７の逆ＡＤＰＣＭ処理器４７５と逆量子化器４７０の位置とが取替えられた形態の逆ＡＤＰＣＭ処理器５７０と逆量子化器５７５を備えた復号化装置５５０を含む。また、これは図１２に示される符号化装置３００及び復号化装置３５０と比較する際に、探索開始頂点発生器５１２、５６２及び量子化ステップ発生部５３２がさらに含まれたことを除き、残りの機能及び構造は図１２の定義と同一である。したがって、同じ成分に対する詳細な説明は略す。
【０１２６】
図１９は、図１７及び図１８に示される探索開始頂点発生器４１２、５１２の探索開始頂点Ｓｔａｒｔの発生方法を説明するフローチャートである。図１９に示すように、探索開始頂点発生器４１２、５１２は、まず、頂点間の連結情報ＣＩｄｘが入力されると、あらゆる頂点に連結した頂点の数ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＣＩｄｘi）を求め（４１２１段階）、これらのうち最も多くの連結頂点を有する頂点のインデックスｉｎｄｅｘを求める（４１２２段階）。そして、そのインデックスの頂点を探索開始頂点Ｓｔａｒｔに出力する（４１２３段階）。直ちに、この探索開始頂点「Ｓｔａｒｔ」がＢＦＳの探索が開始される頂点となる。
【０１２７】
一般に、隣接する頂点は相互に類似した運動ベクトルを有する。隣接する頂点が多い頂点であるほど、その頂点の変化があるとき、隣接する頂点に多くの影響を与える。したがって、隣接する頂点に最も多くの影響を与える頂点を開始頂点と選択した際、ＢＦＳの探索グラフは、さらに効率的に隣接するグラフを生成する。もし、隣接する頂点が少ない頂点から探索が行われば、周辺部に特に影響を及ぼさない探索グラフが生成される。したがって、図１９に示される方法による探索開始頂点の発生を通して、さらに効率的な探索グラフが作られることとなる。
【０１２８】
図２０を参照して量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する量子化ステップ発生部４３２で行う動作を説明すれば次の通りである。図２０は、図１７及び図１８に示される量子化ステップ発生部４３２、５３２の詳細ブロック図である。
【０１２９】
図２０に示すように、量子化ステップ発生部４３２は、主として、最大／最小計算部（Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｍｉｎ Ｍａｘ）４３２１と、量子化ステップ発生器（Ｃａｌｃｕｌａｔｅ Ｑｓｔｅｐ）４３２２で構成される。量子化ステップ発生部４３２に備えられた最大／最小計算部４３２１は、キー値、ＣＩの最初のキーフレームに該当するデータの座標Ｃｏｏｒｄ、及びＢＦＳの探索グラフの入力を受ける。そして、キー値のＸ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＸ及び最小値ＭｉｎＸ、キー値のＹ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＹ及び最小値ＭｉｎＹ、そしてキー値のＺ座標に対する量子化データのうち最大値ＭａｘＺ及び最小値ＭｉｎＺが入力されると、これを量子化ステップ発生器４３２２に伝送する。量子化ステップ発生器４３２２は各々Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対する量子化データの範囲を充分に示す量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚを生成する。この際、量子化ステップを求めるのに使われる量子化ステップ計算方法は次の通りである。
【０１３０】
図２１は、図２０に示される量子化ステップ発生器４３２で行われる量子化ステップ計算方法を説明するフローチャートである。図２１に示すように、本発明に含まれる量子化ステップの計算方法では、まず、キー値のうちＸの量子化データから最大値ＭａｘＸと最小値ＭｉｎＸ、Ｙの量子化データから最大値ＭａｘＹと最小値ＭｉｎＹ、及びＺの量子化データから最大値ＭａｘＺと最小値ＭｉｎＺがそれぞれ入力される。そして、最大値Ｍａｘ（すなわち、ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺ）及び最小値Ｍｉｎ（すなわち、ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺ）が入力されると、最小値Ｍｉｎの絶対値が最大値Ｍａｘよりも小さいか同一かが判別される（４３２５段階）。このような判別結果によって、最小値であるＭｉｎの絶対値が、最大値であるＭａｘよりも小さいか同一であれば、量子化ステップＱｓｔｅｐは、下記式（１）に基づいて決定され、最小値であるＭｉｎの絶対値が最大値Ｍａｘよりも小さいか同一でなければ、量子化ステップＱｓｔｅｐ（すなわち、Ｑｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚ）は、下記式（２）で決定される。
【０１３１】
【数１８】
【０１３２】
【数１９】
【０１３３】
このような方法によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の量子化データに対する量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚが求められ、これらの値Ｑｓｔｅｐ＿Ｘ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｙ、Ｑｓｔｅｐ＿Ｚが図２０の量子化ステップ発生器４３２２を通して出力される。
【０１３４】
図２２は、図１７及び図１８に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。図２２に示すように、符号化装置により最終的に生じたビットストリーム４４０、５４０は、大きくヘッダ情報４４００とキー値の情報４４０５とから形成される。これらヘッダ情報4４００とキー値の情報４４０５とは１つのＣＩノードで処理される情報を意味する。
【０１３５】
ヘッダ情報４４００は復号化装置４５０、５５０でＣＩノードを復元するために逆量子化器４７５、５７５で行う逆量子化条件として提供される情報であって、４４１５で表されたように、キー値の量子化サイズＱｓｔｅｐ＿ＫＶ、キー値Ｘの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｘ、キー値Ｙの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｙ、キー値Ｚの量子化ステップＱｓｔｅｐ＿Ｚ、量子化器４３０で差分した値を０〜１の範囲の値に正規化するために使われた最小値ＭｉｎＸ、ＭｉｎＹ、ＭｉｎＺと最大値ＭａｘＸ、ＭａｘＹ、ＭａｘＺの情報で形成される。そして、キー値の情報４４０５は４４１００と同様に構成され、ここにはＢＦＳ（幅優先の探索）の探索の順にキー値の情報が含まれる。
【０１３６】
前述したように、一連の符号化過程を通して生じたビットストリームは、図１７及び図１８に示される復号化装置４５０、５５０で前記符号化過程の逆過程を通してデータを復元することができる。但し、復号化装置４５０、５５０で各ノードの最初のキーに対するキーフレームを復元し、ＢＦＳ構成部４６５、５６５のように３次元オブジェクトの空間の相関性を表現するＢＦＳを生成するためには、探索開始頂点発生器４６２、５６２を通して、ＩＦＳノードデータと探索開始頂点Ｓｔａｒｔが入力される必要がある。デマルチプレクサ４６０、５６０は、ＩＦＳを受け入れると、ＣＩｄｘを探索開始頂点発生器４６２、５６２に伝達する。
【０１３７】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明によれば、符号化すべき３次元オブジェクトの経時的な形態の変形に関する情報の符号化において、時間／空間のデータの相関性を用いてデータの冗長度を除去することにより、効率的にデータを圧縮する効果を有する３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報の符号化、及びその装置を提供することができる。
【０１３８】
そして、本発明は、従来のキー値を符号化する場合に比べて、より効率的にＢＦＳを探索するグラフを生成するために適した探索開始の頂点を探し出し、この探索開始の頂点を用いて、量子化ステップを量子化データに合わせて割当てる符号化を行うことによって、ＣＩのキー値を、さらに効率的に符号化することができる。
【０１３９】
また、本発明は、量子化された誤差を補償し、復号化の際に該当する頂点を除いた他の頂点で、量子化された誤差が累積されないので、複数の部分オブジェクトの集合体で構成された３次元オブジェクトの復号化の際に、各部分オブジェクトが相互に分離された形に復元される現象が起こり難くなる。
【０１４０】
したがって、本発明にあっては、多角形のメッシュや、パッチの形態に表現された３次元オブジェクトにおいて、経時的に３次元オブジェクトの形態の変形に関する情報として提供される膨大な量の３次元グラフのアニメーションデータのキー値の情報を効率的に圧縮し、符号化及び復号化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＤＰＣＭを適用した従来の１例の符号化装置、及び復号化装置のブロック図である。
【図２】図１に示される従来の１例のＤＰＣＭ処理器のブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の実施形態の符号化装置、及び復号化装置の模式的なブロック図である。
【図４】図３に示される符号化装置の符号化方法を説明するフローチャートである。
【図５】図３に示される装置に含まれる頂点連結性処理部の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図６】図３に示されるＡＤＰＣＭ処理部の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図７】図６に示される差分値発生器の望ましい実施の形態に係る詳細ブロック図である。
【図８】図７に示される頂点間の差分値発生器のキー値に対する差分値計算方法を示す図面である。
【図９】図６に示される予測器の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図１０】図３に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。
【図１１】１例のＢＦＳ（幅優先の探索）のグラフの構造を示す図面である。
【図１２】量子化された誤差を補償した本発明に係る第２の実施形態の符号化装置及び復号化装置の模式的なブロック図である。
【図１３】図１２に示される符号化装置の符号化方法を説明するフローチャートである。
【図１４】図１２に示されるＡＤＰＣＭ処理部の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図１５】図１４に示される予測器の望ましい実施の形態の処理過程を示す図面である。
【図１６】図１４に示される量子化された誤差を補償したＤＰＣＭ処理器の望ましい実施の形態のブロック図である。
【図１７】開始頂点発生機能を備えた本発明に係る第３の実施形態の符号化装置及び復号化装置のブロック図である。
【図１８】量子化された誤差を補償した本発明に係る第４の実施形態の符号化装置及び復号化装置のブロック図である。
【図１９】図１７及び図１８に示される探索開始頂点発生器の探索開始頂点発生方法を説明するフローチャートである。
【図２０】図１７及び図１８に示される量子化ステップ発生部のブロック図である。
【図２１】図２０に示される量子化ステップ発生器で行われる量子化ステップの計算方法を説明するフローチャートである。
【図２２】図１７及び図１８に示される符号化装置により生じたビットストリーム構造の１例を示す図面である。
【符号の説明】
２０５ パーサ
２１０ デマルチプレクサ
２１５ 頂点連結性処理部
２２０ ＡＤＰＣＭ処理部
２３０ 量子化部
２３５ エントロピ符号化部
２４０ 圧縮されたビットストリーム
２５０ エントロピ復号化部
２６０ デマルチプレクサ
２６５ 頂点連結性処理部
２７０ 逆量子化部
２７５ 逆ＡＤＰＣＭ処理部
２８０ バッファ
ＣＩ 座標補間
ＩＦＳ インデックスフェイスセット
ＱK キー
ＱKV キー値
ＣＩｄｘ 頂点間の連結情報
ＢＦＳ 幅優先の探索
ＥK キーの差分値
ＥKV キー値データの差分値
Ｃｏｏｒｄ ＩＦＳノードの座標
Claims (44)
- ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する各頂点の情報を符号化する方法において、
（ａ） 前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、
（ｂ）前記関連情報から頂点連結性情報を生成する段階と、
（ｃ）前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、
（ｄ）前記差分値を量子化する段階と、
（ｅ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ａ）段階は、
ノード情報を座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードでキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードで座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする請求項１に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が、前記頂点連結性情報として形成されることを特徴とする請求項２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする請求項３に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｃ）段階は、
（ｃ１）前記頂点連結性情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報、及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、
（ｃ２）前記頂点連結性情報に基づき、前記差分値から頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、
（ｃ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｃ１）段階は、
符号化するキーデータの数と、前記関連情報としてノード情報からパーシング処理された前記インデックスフェイスセットノード内に存在する頂点の総数を計算し、これらの計算結果を用いてキー値に対する差分値を計算することを特徴とする請求項５に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｃ２）段階は、
前記頂点連結性情報の探索の順序によって頂点を探索し、この頂点と隣接する頂点を定義し、このように探索した頂点と空間的相関性の高い頂点とを上位の頂点として定義し、このように定義された２つの頂点間の３次元空間の位置の値の差分値を計算することにより、データの冗長度が除去されることを特徴とする請求項５に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｅ）段階は、
シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする請求項１に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記符号化方法によって得られたビットストリームは、
少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、キーフレームは前記頂点連結性情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする請求項８に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、
（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、
（ｂ）前記関連情報から頂点連結性情報を生成する段階と、
（ｃ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、
（ｄ）前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべく、量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべく、量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、
（ｅ）前記差分値が入力されると、ビット間の冗長度が除去されて圧縮されたビットストリームを生成する段階と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ａ）段階は、
ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする請求項１０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータが前記関連情報として入力され、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が、前記頂点連結性情報として形成されることを特徴とする請求項１０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする請求項１２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｄ）段階は、
（ｄ１）前記頂点連結性情報、前記関連情報としてのインデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、キー値に対して３次元空間上で変化されるあらゆる位置の値間の差分値を生成する段階と、
（ｄ２）前記頂点連結性情報に基づき、前記差分値で頂点間の空間的な相関性によるデータの冗長度を抽出する段階と、
（ｄ３）前記（ａ）段階で抽出されたキーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値に対して、それぞれ差分パルスコード変調処理する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記符号化方法で得られたビットストリームは、
少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、前記キー情報はキーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、前記キー値の情報はキーの順番にキーフレームが形成され、前記キーフレームは前記頂点連結性情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、
（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーでキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、
（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、
（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点連結性情報を生成する段階と、
（ｄ）前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度を除去すべきキーと、時間／空間のデータの冗長度を除去すべきキー値の各差分値を生成する段階と、
（ｅ）前記差分値を量子化する段階と、
（ｆ）前記量子化されたキーとキー値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化のステップを生成する段階と、
（ｇ）前記量子化のステップを受けて、このように量子化された値に存在するビット間の冗長度を除去する段階と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ａ）段階は、
ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値で形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする請求項１６に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
（ｂ１） 前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、
（ｂ２）前記頂点数のうち最多連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、
（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｆ）段階は、
（ｆ１）前記量子化されたキー値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、
（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のそれぞれにおいて、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば、前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、
（ｆ３）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ、前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。
- 前記（ｇ）段階は、
シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする請求項１６に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記符号化方法で得られたビットストリームは、
前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器からの差分値を０〜１の範囲の値に正規化するために使われた最小値及び最大値の情報を含むヘッダ情報と、
前記幅優先の探索の探索の順序に係るキー値の情報と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトの形態を構成する頂点の情報を符号化する方法において、
（ａ）前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出する段階と、
（ｂ）前記３次元オブジェクトの頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索の探索開始情報を生成する段階と、
（ｃ）前記（ａ）段階で抽出された前記関連情報と、前記（ｂ）段階で生じた前記探索開始情報から頂点連結性情報を生成する段階と、
（ｄ）前記キーとキー値とを量子化する段階と、
（ｅ）前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の各差分値を生成する段階と、
（ｆ）前記差分値が入力されると、前記キー値のビットを符号化する量子化ステップを生成する段階と、
（ｇ）前記量子化ステップを受けて、このように量子化された差分値に存在するビット間の冗長度を除去する段階と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ａ）段階は、
ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類し、前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出することを特徴とする請求項２２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｂ）段階は、
（ｂ１）前記符号化される頂点間の連結情報に応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点の数を求める段階と、
（ｂ２）前記頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求める段階と、
（ｂ３）前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記（ｆ）段階は、
（ｆ１）前記量子化された差分値を形成するＸ、Ｙ、Ｚ座標ごとに最大値／最小値を各々比較する段階と、
（ｆ２）前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力する段階と、
（ｆ３） 前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の各々において、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力する段階と、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。
- 前記（ｇ）段階は、
シンボルの発生確率によってビット間の冗長度が除去されることを特徴とする請求項２２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - 前記符号化方法で得られたビットストリームは、
前記キー値の量子化サイズ、前記キー値のＸ座標の量子化ステップ、前記キー値のＹ座標の量子化ステップ、前記キー値のＺ座標の量子化ステップ、前記量子化器で前記キー及びキー値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、
前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報と、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化方法。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、
前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、
前記関連情報から頂点連結性情報を生成する頂点連結性処理部と、
前記関連情報及び前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、
前記差分値を量子化して出力する量子化部と、
前記量子化されたキー及びキー値を受け入れて、ビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、
前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値、及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、
前記関連情報から頂点連結性情報を生成する頂点連結性処理部と、
前記キーとキー値とを量子化する量子化部と、
前記関連情報及び前記頂点連結性情報に基づき、前記時間の冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値と、前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値とを生成する差分パルスコード変調処理部と、
前記差分値のビット間の冗長度を除去するエントロピ符号化部と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記フィールドデータ入力部は、
ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、
前記座標補間ノードからキー及びキー値よりなるフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサと、
を含むことを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記頂点連結性処理部は、
前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れ、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が、前記頂点連結性情報として形成されることを特徴とする請求項３０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記頂点連結性処理部は、
前記座標インデックスフィールドデータが入力されると、このデータを頂点ごとにキューに蓄積させ、このようにデータが蓄積されたキューを通して、各頂点が探索されたか否かを判定し、この判定結果に基づいて、前記の幅優先の探索情報を生成することを特徴とする請求項３１に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記適応型差分パルスコード変調処理部は、
前記頂点連結性情報、前記関連情報としての前記インデックスフェイスセットノードの座標情報及び前記キー値が入力されると、前記キー値に対して３次元空間上で変化するあらゆる位置の値間の差分値を生成する差分値発生器と、
前記頂点連結性情報に基づき、頂点間の空間の相関性に従って、前記差分値におけるデータの冗長度を抽出する予測器と、
前記キーと前記空間的な相関性によるデータの冗長度が抽出されたキー値とに対してそれぞれ差分パルスコード変調処理する差分パルスコード変調処理器と、を含むことを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記エントロピ符号化部は、
ビットシンボルの発生確率を用いて、前記量子化された値に存在するビット間の冗長度が除去されたビットストリームを生成することを特徴とする請求項２８または請求項２９に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記ビットストリームは、少なくとも符号化されたキー情報とキー値の情報とから形成され、
前記キー情報は、キーとそのキーに対するキー表示子の組み合わせから形成され、
前記キー値の情報は、キーの順番にキーフレームが形成され、
キーフレームは、前記頂点連結性情報の探索の順序によって形成されることを特徴とする請求項３４に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、
前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、
前記関連情報から頂点連結性情報を生成する頂点連結性処理部と、
前記関連情報から前記頂点連結性情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、
前記頂点連結性情報に基づき、時間のデータの冗長度が除去されたキーと、時間／空間のデータの冗長度が除去されたキー値の各々の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、
前記差分値を量子化する量子化部と、
前記量子化されたキーとキー値とが入力されると、前記量子化されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、
前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標のビットを符号化する量子化ステップを受けて、前記量子化された値のビット間の冗長度を除去するエントロピ処理部と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - ３次元オブジェクトの形態の変形を行うキーフレーミング方法を用いて、前記３次元オブジェクトを構成する頂点の情報を符号化する符号化装置において、
前記３次元オブジェクトのノード情報をパーシング処理することにより、キーフレームの時間軸上の位置を示すキー、このキーからキーフレームの特性情報を示すキー値及びその関連情報を抽出するフィールドデータ入力部と、
前記関連情報から頂点連結性情報を生成する頂点連結性処理部と、
前記関連情報から前記頂点連結性情報の開始頂点を決定する探索開始頂点発生器と、
前記キーとキー値とを量子化する量子化器と、
前記頂点連結性情報に基づき、前記時間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキーの差分値、及び前記時間／空間のデータの冗長度が除去され、量子化されたキー値の差分値を生成する適応型差分パルスコード変調処理部と、
前記差分されたキー値のＸ、Ｙ、Ｚ座標の量子化ステップを生成する量子化ステップ発生部と、
前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対する量子化ステップを受け、このように量子化された値のビットの冗長度を除去するエントロピ処理部と、
を含むことを特徴とする３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記フィールドデータ入力部は、
ノード情報を、座標補間ノードとインデックスフェイスセットノードとに分類するパーサと、
前記座標補間ノードからキー及びキー値とから形成されたフィールドデータを抽出し、前記インデックスフェイスセットノードから座標インデックスフィールドデータを抽出するデマルチプレクサと、
を含むことを特徴とする請求項３６または請求項３７に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記探索開始頂点発生器は、
前記座標インデックスフィールドデータに応答して前記あらゆる頂点に連結された頂点数のうち最多の連結頂点を有する頂点のインデックスを求め、前記インデックスの頂点を前記探索開始頂点として生成する段階を含むことを特徴とする請求項３８に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記頂点連結性処理部は、
前記インデックスフェイスセットノードから抽出された前記座標インデックスフィールドデータを前記関連情報として受け入れて、頂点間の空間データの相関性を定義するための幅優先の探索情報が、前記頂点連結性情報として形成され、前記探索開始頂点発生器から生じた前記開始頂点の情報を受け入れて、前記開始頂点から探索される幅優先の探索情報を生成することを特徴とする請求項３８に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記量子化ステップ発生部は、
前記キー値と、前記座標補間ノードの最初のキーフレームに該当するデータ及び前記頂点連結性情報を受け入れ、前記キー値の前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の最大値／最小値を出力する最大／最小計算部と、
前記Ｘ、Ｙ、Ｚ座標に対応する量子化データの範囲を充分に示すことが可能な量子化ステップを生成する量子化ステップ発生器と、
を含むことを特徴とする請求項３８に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。 - 前記量子化ステップ発生器は、
前記最大／最小計算部から入力された前記キー値のうち、前記Ｘ座標の最大値／最小値、前記Ｙ座標の最大値／最小値、及び前記Ｚ座標のデータの最大値／最小値を各々比較し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一であれば前記量子化ステップを下記式（１）として出力し、前記最小値の絶対値が前記最大値より小さいか同一でなければ前記量子化ステップを下記式（２）として出力することを特徴とする請求項４１に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。
- 前記エントロピ処理部は、ビットシンボルの発生確率を用いて前記量子化された値に存在する前記ビットの冗長度を除去し、その結果をビットストリームとして出力することを特徴とする請求項４０に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。
- 前記ビットストリームは、前記キー値の量子化サイズ、前記キー値Ｘの量子化ステップ、前記キー値Ｙの量子化ステップ、前記キー値Ｚの量子化ステップ、前記量子化器で差分された値を０〜１の範囲の値に正規化するために用いられる最小値及び最大値情報を含むヘッダ情報と、
前記幅優先の探索の探索の順序によるキー値の情報と、
を含むことを特徴とする請求項４３に記載の３次元オブジェクトの形態変形情報の符号化装置。
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