JP4555271B2 - 位置インタポレータの符号化/複合化方法、及び装置 - Google Patents
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Description
キーフィールドは、(−∞、+∞)の範囲においてキーフレームが位置する時間を不連続的な数字で表わす。キー値フィールドは、各々のキーが表わす時間における客体の位置情報を表わし、x、y及びzの3成分を有する。
従って、キー値フィールドは、キーフィールドと同数のキー値を含む。
図1(a)は、キーデータを示し、図1(b)は、キー値データを示している。
また、このようにスムーズで且つ自然なアニメーションを貯蔵または伝送するためには、大容量の貯蔵装置及び長時間が必要である。
従って、これらインタポレータの貯蔵及び伝送のためには、インタポレータを圧縮することが効果的である。
図2に示された従来の符号化装置のように、PMFC方法は、量子化器、DPCM(Differential Pulse Code Modulation)及びエントロピ符号化器を用いて位置インタポレータのキー及びキー値データを符号化する。
本発明が解決しようとする他の技術的な課題は、本発明の位置インタポレータの符号化及び復号化装置が高画質を維持しつつ位置インタポレータを符号化及び復号化可能に、元の位置インタポレータと復号化された位置インタポレータとの誤差を測定する方法、及びこれを用いて入力された位置インタポレータの分節点を抽出し、符号化に必要なデータの量を減らす分節点の抽出方法を提供するところにある。
本発明の好ましい実施の形態による符号化装置の構成を示すブロック図である図3を参照すれば、本発明の符号化装置は、分析器40、キーデータ符号化器200、キー値データ符号化器300、及びヘッダ符号化器400を備える。
また、キー値データを受け取ったキー値データ符号化器300は、キー値データを所定の量子化ビット数で量子化し、量子化されたキーデータに対して所定のDPCM演算を行って差分データを求めた後、差分データを符号化する(S360)。
以下、分析器40、キーデータ符号化器200、及びキー値データ符号化器300の各々の構成を示す図面に基づき、各々の構成及び処理過程について詳細に説明する。
以下、分析器40が符号化されるべきキーデータ及びキー値データを抽出する過程はキー値データのx、y、及びz成分の各々に対して行われ、説明の便宜のために、一つの成分のキー値データ及びこのキー値データに対応するキーデータに対する場合のみについて説明する。
図8を参照すれば、選択部41は、外部より位置インタポレータ及び設定信号を受け取る(S325)。外部より入力される設定信号は、符号化すべきキーデータ及びキー値データを生成する方法を設定する信号並びに符号化すべきキーデータ及びキー値データを生成するモードを設定する生成信号を含む。
分析器40は、入力された位置インタポレータのキーフレームを減らして全体的に符号化すべきキーデータ及びキー値データの量を減らす。
このような分析器40は、外部より入力されたモード設定信号に基づきアニメーション経路維持モード(path−preserving mode)及びアニメーションキー維持モード(key−preserving mode)のうちいずれか一方のモードを有する。
リサンプリング部43は、選択部41から位置インタポレータ及びリサンプリングすべきキーデータの数mを受け取る(S502)。この時、リサンプリングすべきキーデータの数はユーザによって任意に設定されるか、あるいは予め定義された所定の値となる。
リサンプリング部43は、入力位置インタポレータにより形成された元の経路の最初及び最後の経路点を選択し、リサンプリングすべきキーデータの初期値iを1として設定する(S504)。
元のキーデータ及びリサンプリングされたキーデータを示す図6Aを参照すれば、入力位置インタポレータのキーデータはキーフレームの時間軸上の位置を表わすために単調増加するが、図11に示されたように、その間隔が一定ではない。
受け取られた位置インタポレータよりなる経路は、図13に示された通りである。
一方、抽出されていない全ての経路点に対して誤差が計算されれば、全ての経路点に対する誤差は判断部42cに入力され、判断部42cは、誤差が最小となる経路点を抽出し、カウンタiを1だけインクリメントする(S532)。
以下、分析器40の選択部41に入力された符号化すべきキーデータ及びキー値データ生成モードが経路維持モードである場合に、リサンプリング部43及び分節点抽出部42からキーデータ符号化器200及びキー値データ符号化器300に出力されるデータについて説明する。
図19に示されたように、最終的に抽出された分節点が0、3、6及び8であるとした時、経路維持モードにおいて分析器40は、分節点0、3、6及び8に当たるキーデータ及びキー値データのみを出力する。
図6を参照すれば、第2の実施の形態による分析器40は、入力位置インタポレータを受け取ってリサンプリングするリサンプリング部45、及びリサンプリングされた位置インタポレータの分節点を抽出して符号化すべきキーデータ及びキー値データを出力する分節点抽出部46を備える。
但し、分節点抽出部46がリサンプリング部45から出力されたキー及びキー値データよりなる位置インタポレータを入力され、リサンプリング部45より入力された位置インタポレータにより形成されるアニメーション経路に対して分節点の抽出を行うという点だけで、前記第1の実施の形態の符号化すべきキー及びキー値データ選択過程とは異なる。
図4Cを参照すれば、第3の実施の形態による分析器40は、入力位置インタポレータを入力され、位置インタポレータにより形成される第1のアニメーション経路から分節点を抽出してキーデータ及びキー値データを出力する分節点抽出部48、及び分節点抽出部48より入力されたキーデータ及びキー値データよりなる位置インタポレータにより形成される第2のアニメーション経路を所定の時間間隔をもってリサンプリングするリサンプリング部49を備える。また、分節点抽出部48は、前記第1の実施の形態の分節点抽出部48と同様に、線形補間部48a、誤差計算部48b、及び判断部48cを備える。
リサンプリング部49は、入力されたキーデータ及びキー値データよりなる位置インタポレータにより形成された経路を所定の一定の時間間隔をもってリサンプリングして符号化すべきキーデータ及びキー値データを出力する。リサンプリング部49の機能は、前記第1及び第2の実施の形態のリサンプリング部49の機能と類似しているため、その詳細な説明は省く。
本発明のキーデータ符号化器200は、線形キー符号化器900、量子化器910、DPCM処理部920、シフト部930、フォルド処理部940、DND処理部950及びエントロピ符号化器960を備える。
図22及び図23は、本発明のキーデータ符号化方法を示すフローチャートである。
線形予測に用いられる数式は、下記式1の通りである。
第S番目のキーデータ及び第E番目のキーデータに対応する特定の領域において前記式1により線形的に予測されたキーデータと実際のキーデータとの誤差は、下記式2により計算できる。
最大誤差値及び特定の領域が類似線形であるか否かは、下記式3により決められる。
開始キーデータ及び終了キーデータは、実数変換部905において後述する実数変換過程により符号化される。
コンピュータは、実数を32ビットの2進数の形で貯蔵する。実数が2進数の形で与えられれば、実数変換部905は、実数を10進数の体系の仮数及び指数に変換する。すなわち、下記式4のように変換される。
10進数の体系の仮数及び指数をビットストリームに含めるためには、各々が必要とするビット数を計算しなければならない。まず、指数は−38〜38の範囲の値を有するため、指数は符号を含んで7ビットで表わせる。また、仮数は、桁数に応じて必要なビットの数が決められる。仮数の値及びこれに必要なビット数(但し、符号ビットは除く。)を下記表3に示す。
図22及び図23を参照し、実数変換部905が変換された実数を符号化する過程について説明する。
しかしながら、復号化器において量子化されたキーデータを復号化して用いる時には、元のキーデータと量子化されたキーデータとの誤差により元のキーデータが完全に復元できない。したがって、本発明の量子化器910は、単に入力されるキーデータから最大値及び最小値を求め、求められた値を用いて量子化可能であるだけではなく、量子化誤差最小化部915を含んで、量子化誤差が最小化可能に修正された最大値及び最小値を用いて量子化できる。
量子化誤差が最小となる最大値Max及び最小値Minを受け取った量子化器910は、下記式6を用いてキーデータfKeyiの量子化を行う(S9200)。
一方、本発明の量子化器910は、前記量子化誤差を最小化するアルゴリズムを用いず、簡単に、入力されたキーデータのうち最大値fKeymax及び最小値fKeyminを求めて量子化を行うこともできる。
量子化器910は、キーデータを入力され(S9210)、量子化誤差最小化部915から最大値及び最小値が入力されたか否かをチェックする(S9220)。
量子化器910は、量子化誤差最小化部915から最大値Max及び最小値Minが入力されたならば、量子化に用いる最大値fKeymax及び最小値fKeyminをMax及びMinとして設定し(S9230)、設定された最大値及び最小値を前記実数変換部905に出力する。量子化に用いられる最大値及び最小値は、前記実数変換過程を通じて変換され符号化されてヘッダ符号化器400に出力されることにより、復号化に利用可能に最大値及び最小値をキーヘッダに含める。
その後、量子化器910は、設定された最大値が1より小さく、且つ、最小値が0より大きいか否かを判断し(S9250)、そうでなければ、最大値及び最小値を前記実数変換部905に出力し、前記過程を通じて変換して符号化した後、ヘッダ符号化器400に出力して復号化に利用可能に最大値及び最小値をキーヘッダに含める(S9260)。
このように設定された量子化に用いられる最大値及び最小値は、既に復号化器に知られているため、別途にキーヘッダに含めない。
量子化されたキーデータを受け取ったDPCM処理部920は、所定回数のDPCMを行って最小の散布度が生成される次数及びイントラキーデータをヘッダ符号化器400に出力し、DPCM演算の行われたキーデータの差分データをシフト部930に出力する(S9300)。
一方、DPCM処理部920は、選択されたDPCMの結果、及びDPCMされたキーデータの差分データを符号化する時に必要なビット数を計算し、所定の記憶場所(本発明の実施の形態では、nQStep_DPCM)に貯蔵する(S9340)。
但し、符号化に必要なビット数を計算する段階は、後述する符号化すべきキーデータを選択する段階において行っても良いということは当業者に取って自明である。
フォルド演算は、0を中心として負数領域及び正数領域に様々に分布される差分データを正数領域または負数領域に集中させて差分データの範囲を狭めるためのものであり、この実施の形態では、下記式9によりフォルド演算を行って差分データの分布を正数領域に集中させた。
フォルド演算により、シフトされたキーデータの差分データのうち正数データは正の偶数に、負数のデータは正の奇数に各々変換される。
第S9300段階と同じく、符号化に必要なビット数の計算は、後述するエントロピ符号化する差分データを選択する段階において行っても良いということは当業者に取って自明である。
DND処理部950は、エントロピ符号化の効率を高めるために、入力されたキーデータの差分データに対してDND演算を所定の回数だけ行ってデータの範囲を狭める(S9600)。
DND処理部950は、DND演算を行うDND演算部952、符号化ビット数に応じてエントロピ符号化すべき差分データを選択する第1の差分データ選択部954、第1の差分データ選択部においてDND演算の行われた差分データが選択されれば、DND演算の行われた差分データに対してシフト-アップ演算を行うシフト-アップ演算部956、及びDND演算された差分データ及びシフト-アップ演算された差分データのうち散布度が小さい差分データを選択してエントロピ符号化器960に出力する第2の差分データ選択部958を備える。
フォルド演算された差分データがDND演算部952に入力されれば、入力された差分データは半分に分けられ、上位範囲に位置する差分データはディバイド関数によって負数領域に移動する。ディバイド関数は、下記式10のように定義される。
差分データの分布が全体差分データが占める範囲の境界領域に集中している場合、DND演算はデータの全体領域を大幅に狭める効果がある。
ディバイド演算が行われた後、ディバイド演算と類似した他のDND演算のディバイド-アップ演算またはディバイド-ダウン演算が行われるが、行われるべき演算はディバイド演算後のデータの正数側及び負数側の範囲によって決められる。
DND演算部952は、フォルド処理部940からキーデータの差分データが入力されれば、入力された差分データのうち最大値nKeyMax及び最小値nKeyMinを求める(S9610)。
その後、DND演算部952は、最大値及び最小値の絶対値を比較し(S9620)、最大値が最小値の絶対値以上であれば、求められた最大値を現在のDND演算次数の最大値として設定する(S9622)。
その後、現在のDND演算次数が1であれば(S9650)、前記値をDND演算後に最小符号化ビットサイズを示す値nQBitDNDに一旦貯蔵し、DND次数を1だけインクリメントする(S9655)。
DND演算部952は、ディバイド-ダウン演算が行われた差分データの符号化に必要なビット数を計算し(S9640)、この値が以前の次数のDND演算により貯蔵された符号化に必要な最小値nQBitDNDより小さければ(S9652)、DND演算後に符号化に必要な最小ビットサイズをこの値に変える(S9658)。
その後、DND演算部952は、ディバイド-アップ演算の行われた差分データの符号化に必要なビット数を計算し(S9640)、この値が以前の次数のDND演算により貯蔵された符号化に必要な最小値nQBitDNDより小さければ(S9652)、DND演算後に符号化に必要な最小ビットサイズをこの値に変える(S9658)。
例えば、この実施の形態は、DND演算を行う回数を7回として設定した。DND演算部952は、符号化に必要な最小ビットサイズnQBitDND及びその時のDND演算された差分データを第1の差分データ選択部954に出力し、その時の次数をヘッダ符号化器400に出力してビットストリームに含める。
しかし、nQBitDNDがDPCM後の符号化ビットサイズより小さいものの、フォルド演算後の符号化ビットサイズ以上であれば(S9720)、第1の差分データ選択部954は、フォルド演算された差分データをエントロピ符号化器960に出力してエントロピ符号化する(S9730)。この場合、DND次数は、0として設定され、ヘッダ符号化器400に出力されてキーヘッダに含まれる。
DND演算された差分データ及びシフト-アップ演算された差分データを入力された第2の差分データ選択部958は、第1の散布度及び第2の散布度を比較し(S9900)、シフト-アップ演算後の第2の散布度がDND演算後の第1の散布度より小さければ、シフト-アップ演算が行われた差分データをエントロピ符号化器960に出力してエントロピ符号化し(S9910)、DND演算に用いられた最大値nKeyMax及び最小値nKeyMin、そして、シフト-アップ演算に用いられた最大値nKeyMaxをヘッダ符号化器400に出力してキーヘッダに含める。
エントロピ符号化器960は、符号化すべき差分データの性質に応じて2種の関数演算を行って差分データを符号化する。例えば、DPCMが行われてシフト演算が行われた差分データ及びディバイド演算が行われた差分データは、正数及び負数を共に有するため、差分データの符号を含む符号化を行い、フォルド演算された差分データ及びシフト-アップ演算された差分データは正数値のみを有するため、符号を含まない符号化を行う。
第2の段階:符号化中に現在符号化されるビットが0でないか否かをチェックする。
第3の段階:もし、最初の0ではない値であれば、2進数の現在符号化ビットを符号化した後に符号を符号化する。
第4の段階:2進数の残りのビットを符号化する。
フォルドされたデータにDND演算を行ったデータを図35ないし図37に示す。
一方、ディバイド-ダウン演算されたキーデータに対してシフト-アップ演算を行った結果を図38に示す。
符号化されるべきキーデータが入力されれば、ヘッダ符号化器400は、入力キーデータからキーデータの桁数及び符号化されるべきキーの総数を入力されて符号化する。その後、ヘッダ符号化器400は、線形キー符号化器900から線形キー符号化された線形キー領域の存否を示す情報及び線形キー領域のキーデータの数を入力され、実数変換部905から実数変換された線形キー領域の開始キーデータ及び終了キーデータを入力される。
図40は、本発明の好ましい実施の形態によるキー値データ符号化器300の構成を示すブロック図であり、図43は、キー値データの符号化方法を示すフローチャートである。
符号化されるべき各成分x、y及びzのデータはまず符号化装置の正規化器1300に入力され(S14000)、正規化器1300は、下記式14を用いて各成分のキー値データの範囲を計算し(S14120)、各成分のキー値データの範囲を比較してキー値データの最大範囲を計算する(S14140)。
前式15から分かるように、各成分のデータは各成分の最大範囲ではない、全ての成分の最大範囲に基づき正規化される。このような正規化過程を通じて最大範囲を有しない成分のデータのビット冗長性が高まって符号化効率が高まる。
図41を参照すれば、本発明の好ましい実施の形態による量子化誤差最小化部1320は、最小誤差値emin、調整最小値min’及び量子化誤差最小化値minminの初期値を設定する初期値設定部1321、調整最小値min’に対して所定の演算を行って調整最小値を更新する調整最小値更新部1323、更新された調整最小値の桁数及び大きさに基づき量子化誤差最小化値minminを逆量子化に用いられる最小値として決める判断部1325、及び更新された調整最小値による量子化誤差値を計算して計算された誤差値が前記最小誤差値より小さい場合、前記調整最小値を量子化誤差最小化値minminに更新し、計算された誤差値を最小誤差値に更新して調整最小値更新部1323に出力する誤差値更新部1327を備える。
初期値設定部1321は、正規化器1300に入力されるキー値データと同じキー値データを入力され、また、量子化器1310から出力された量子化されたキー値データを入力される(S14320)。
初期値設定部1321は、入力された量子化されたキー値データから最大値max及び最小値minを選択して最小値の桁数を計算し、選択された最大値及び最小値を用いて量子化されたキー値データを逆量子化して量子化誤差eを計算し、計算された量子化誤差eを最小誤差値eminの初期値として設定する(S14340)。
しかし、前記条件をいずれも満足しなければ、判断部は、更新された調整最小値を誤差値更新部1327に出力する。
その後、実数符号化器1330は、各成分の最小値の桁数がいずれも同じであるか否かをチェックし(S14530)、もし、同じでなければ、各成分の最小値の桁数をヘッダ符号化器400に出力してキー値ヘッダとして符号化する(S14540)。
以上の過程を通じて各成分の最小値の桁数情報をいずれもキー値ヘッダとして符号化した実数符号化器1330は、最大値情報を符号化するために最大値maxがいかなる成分に含まれているかをチェックし、最大値maxの桁数と最大値が含まれる成分の最小値の桁数とが同じであるか否かをチェックする(S14570)。
上述した過程を通じて実数符号化器1330は、変換された実数の仮数に関する情報をキー値ヘッダとして符号化し、後述する過程を通じて指数に関する情報をキー値ヘッダとして符号化する。
しかし、同じでなければ、bSameSignExp値を0として設定する(S14620)。上述した過程を通じて最小値及び最大値の指数に関する情報がキー値ヘッダとして符号化された。
また、実数符号化器1330は、前記表3を参照し、nMaxExp値を符号化するのに必要なビット数を計算し、計算されたビット数だけ指数をヘッダ符号化器400に出力する(S14650)。
量子化されたキー値データは、循環DPCM演算部1341及び予測循環DPCM演算部1345に各々入力される(S14720)。
まず、循環DPCM演算部1341に入力された量子化されたキー値データを受け取ったDPCM演算部1342は、入力された量子化されたキー値データに対して通常のDPCM演算を行って求めた差分データを循環量子化部1343に出力し、循環量子化部1343は、入力された差分データに対して循環量子化を行う(S14740a)。
一方、予測循環DPCM演算部1345の予測DPCM演算部1346は、入力された量子化されたキー値データに対して予測DPCM演算を行って予測差分データを計算し、循環量子化部1347は、予測差分データに対して循環量子化演算を行う(S14740b)。
予測DPCM演算部1346において計算された予測差分データは、循環量子化部1347に入力されて循環量子化演算が行われる。
図51は、最大値が1024であり、最小値が0である50個の量子化されたキー値データに対して単純な予測DPCM演算を行った結果を示し、図52は、同じ量子化されたキー値データに対して予測値が最大値を超えるか、あるいは最小値以下である場合、前記式19に基づき差分データを調整した修正された予測DPCM演算の結果を示している。
図53は、量子化されたデータを示し、図54は、図53に示された量子化されたデータに対してDPCM演算を行った結果を示している。
図54に示されたように、DPCM演算を行った後の差分データの範囲は、DPCM演算が行われる前のデータの範囲の2倍まで広まる。従って、循環量子化演算の目的は、差分データの範囲を入力されたデータの範囲に維持しつつDPCM演算を行うことである。
その理由は、より小さい絶対値の和を有する差分データが全体的にも小さいであろうと予測するからである。例えば、予測差分データをエントロピ符号化する場合、絶対値が小さい方の差分データの符号化に必要なビット数が、絶対値が大きい方の差分データの符号化に必要なビット数より少ないであろうと予測される。
エントロピ符号化器1350は、入力された各成分の差分データをチェックし、各成分に含まれた量子化された値が同じであるか否か、すなわち、差分データがいずれも0であるかをチェックし、そうであれば、エントロピ符号化過程を終える(S14810)。
例えば、符号化すべきシンボルが256であれば、UnaryAAC関数は、図56に示されたように、シンボルを256個の0と、0が終わった旨を示す1及びシンボルの符号(正数)を示す0を符号化する。UnaryAAC関数により符号化すべきシンボルのビット冗長性が高まるため、符号化効率が高まる。
エントロピ符号化器1350は、正数に変換された値のうち最大値を見つけてnMaxとして貯蔵し、それをnQPビット数だけ符号化する(S14960)。
また、Xの全ての量子化値が同じではなく、エントロピ符号化する時にUnaryACCを用いず、且つ、符号化開始キー値データが第1のキー値データであれば、第1のキー値データをイントラデータとして符号化し、このような過程をY及びZ成分に対して繰り返す。
図3及び図4をさらに参照すれば、本発明の符号化器は、キーデータ及びキー値データを符号化した後、ヘッダ符号化器400においてヘッダ情報を符号化した後(S380)、符号化されたキーデータ、キー値データ、及びヘッダを和して位置インタポレータを符号化したビットストリームを出力する。
図59は、本発明の好ましい実施の形態による復号化装置の構成を示すブロック図であり、図60は、符号化された位置インタポレータを復号化する方法を示すフローチャートである。
ヘッダ復号化器1910は、入力されたビットストリームからヘッダ情報を復号化してキーデータ符号化器200、キー値データ符号化器300及び位置インタポレータ合成器1980に各々与える(S19100)。
以下、図61ないし図63に基づき、本発明の好ましい実施の形態によるキーデータ復号化器1920及び復号化方法について説明する。
図61は、本発明の好ましい実施の形態によるキーデータ復号化器1920の構成を示すブロック図である。本発明のキーデータ復号化器は、符号化されたビットストリームを受け取り、復号化されたキーデータに再構成する。
まず、入力ビットストリームは、ヘッダ復号化器1910及びエントロピ復号化器2060に入力される。
ヘッダ復号化器1910は、各復号化段階別に必要な情報を復号化して各段階に与えるが、ヘッダ復号化器1910において復号化される情報については各段階ごとに説明する(S21000)。
もし、DND次数が−1であれば、これは、符号化器がDND演算された差分データの代わりにDPCM演算されてシフトされた差分データをエントロピ符号化した旨を表わすため、逆シフト演算を行う過程へ直ちに進む。一方、DND次数が0であれば、これは、符号化器がDND演算された差分データの代わりにフォルドされた差分データをエントロピ符号化した旨を表わすため、逆フォルド演算を行う過程へ直ちに進む。しかし、DND次数が0より大きければ、逆DND演算を行う(S21200)。
逆DPCM処理されて生成された量子化されたキーデータは、逆量子化器2010に入力され、逆量子化器2010は、ヘッダ復号化器1910から量子化ビットサイズnKeyQBit及び逆量子化に用いられる最大値及び最小値が量子化過程において実数変換部905により符号化されたか否かを入力され、下記式29を用いて入力された量子化されたキーデータを逆量子化されたキーデータに変換する(S21900)。
ヘッダ復号化器1910は、ビットストリームからキーヘッダ情報を復号化して線形キーに関する情報があれば、線形キー領域の開始キー及び終了キーを復号化するために必要な情報を実数逆変換部2005に出力し、線形キー復号化器2000に線形キーとして符号化されたキーの数を出力する。
ヘッダ復号化器1910は、fKeyMinの桁数をビットストリームから読み込む。もし、桁数が0であれば、fKeyMinの値を0として設定した後、fKeyMaxの値を復号化するためにfKeyMaxの桁数をビットストリームから読み込む。もし、桁数が8以上であれば、IEEE標準754方式に従って符号化されたものであるため、実数を32ビットだけ読み込んだ後、fKeyMaxの値を復号化する過程へ進む。
このようにして復号化された線形キー領域のキーデータは、逆量子化器2010から出力されたキーデータに加えられて復号化された最終キーデータとして出力される。
符号化されたキー値データのビットストリームがエントロピ復号化器2220に入力されれば、まず、ヘッダ復号化器1910は、入力されたビットストリームから復号化に必要なヘッダ情報を抽出して復号化し、復号化されたヘッダ情報をエントロピ復号化器2220、逆DPCM処理部2230、及び逆量子化器2240に各々出力する(S23000)。
エントロピ復号化過程を示すフローチャートである図23Bを参照すれば、ビットストリームPiは、エントロピ復号化器2220に入力される(S23210)。
UnaryAAC関数は、ビットストリームから1が読み込まれるまで0を読み込み、読み込まれた0の数を絶対値に変換した後、1が読み込まれたビットの次の符号ビットを読み込んで復号化された値を出力する。
逆DPCM演算される差分データは判断部1132に入力され、判断部1132は、入力された差分データに対して行われたDPCM演算の種類をチェックし、いかなる逆DPCM演算を行うかを決め、入力された差分データを逆循環DPCM演算部2234または逆予測循環DPCM演算部2238に出力する(S23520)。
図70をさらに参照し、正規化されたデータの逆正規化過程について説明する。
逆正規化器2250は、逆正規化されたキー値データを位置インタポレータ合成器1980に出力する(S23900)。
図71は、位置インタポレータ合成器1980の処理過程を示すフローチャートである。
合成器1980は、復号化されたキーデータ及びキー値データを入力され、ヘッダ復号化器からキーデータの数及び分節点生成モードを入力される(S24000)。
経路維持モードで分節点が抽出された場合には、キーデータ及びキー値データが互いに対応するため、補間により新しいキー値データを生成する必要がない。
合成器1980は、カウンタが設定されれば、カウンタが指すキーデータに対応するキー値データの存否をチェックし、カウンタが示すキーデータに対応するキー値データが存在すれば、第S24500段階へ進む(S24300)。
以下では、図78ないし図87に基づき、本発明の好ましい実施の形態によりキー及びキー値データを復号化する位置インタポレータ復号化装置を具現するプログラムコードの一例をSDL言語形式で具現した例について説明する。
このクラスは、KeyHeeader、PosIkeyValueHeader、KeySelectionFlag、Key及びPosIKeyValueのサブクラスを含む。
KeySelectionFlagクラスは、対応するキー値データがPosIkeyValueに含まれている場合、各キーを表わすフラグを有する。
最後に、Key及びPosIkeyValueクラスは、ビットストリームから各々キー及びキー値データを読み込むクラスである。
キーヘッダの主たる情報は、キーの数、量子化ビット、イントラキーデータ、DNDヘッダ及び符号化に必要な実際のビット数である。
nKeyQBitは、実数のキー値を復元する逆量子化に用いられる量子化ビットである。
nNumKeyCodingBitは、キーデータの数を表わすnNumberOfKeyのビットサイズを表わす。
nKeyDigitは、元のデータの最大重要桁数を表わし、復号化された値の切り上げに用いられる。
この場合、全体キーに含まれる所定のサブ領域に含まれたキーは、blsLinearLeySubRegionフラグに追従する復号化されたヘッダ情報を用いて計算できる。
bRangeFlagは、キーデータの範囲が0ないし1であるかを否かを表わす。もし、範囲が0ないし1ではなければ、最小値及び最大値はKeyMinMaxクラスから復号化される。KeyMinMaxクラスは、逆量子化のために最小値及び最大値を再構成する。各値は仮数及び指数に分離できる。
nQIntraKeyは、第1の量子化されたイントラデータの大きさである。これは、nQIntraKeyの符号を表わすnQIntraKeySignと共に結合される。これは、残りの量子化されたキーデータを復元するために用いられる。
インタポレータ圧縮に用いられる全ての符号ビットにおいて、0は正数を、1は負数を各々意味する。nKDPCMOrderは、DPCM次数−1である。次数の範囲は1ないし3である。量子化されたイントラデータの数は、DPCMの次数に同じである。
もし、nDNDOrder値が7であれば、bNoDNDが復号化される。このブール値は、逆DNDが処理されるか否かを表わす。nKeyMaxは、各々の連続した逆DND演算中に用いられる最大値及び最小値である。nKeyCodingBitは、キーデータの符号化に用いられるビットである。
bKeyInvertDownFlagは、nKeyInvertDownが用いられるか否かを表わすブール値である。nKeyInvertDownは整数値であって、これを超える全ての量子化されたキーデータを−1以下の負数値に変換する。nKeyInvertDownが−1であれば、シフト−ダウン演算は行われない。
KeyMinMaxクラスにおいて用いられるパラメータの意味を説明すれば、まず、bMinKeyDigitSame
は、全体キーの最高重要桁数nKeyDigit及びキーの最大値の最高重要桁数が同じであるかを表わす。nMinKeyDigitは、キーの最大値の最高重要桁数を表わす。
nMinKeyMantissaは、キーの最小値の仮数を表わす。
nMinKeyExponentSignは、nMinKeyExponentの符号を表わす。nMinKeyExponentは、キーの最小値の指数を表わす。
nMaxKeyDigitは、キーの最大値の重要桁数を表わす。
nMaxKeyMantissaSignは、nMaxKeyMantissaの符号を表わす。
nMaxKeyMantissaは、キーの最大値の仮数を表わす。
nMinKeyExponentと同じであるかを表わす。
nMaxKeyExponentSignは、nMaxKeyExponentの符号を表わす。
nMaxKeyExponentは、キーの最大値の指数を表わす。
fKeyMaxは、キーの最大値を表わす。
一方、blsUnaryAAC_X、blsUnaryAAC_Z、blsUnaryAAC_Yは、unaryAAC_Y関数がエントロピ符号化に用いられた旨を表わし、nKVCodingBit_X、nKVCodingBit_Y、及びnKVCodingBit_Zは、各キー値データの成分に対する量子化ビットを表わし、nStartIndex_X、nStartIndex_Y、nStartIndex_Zは、各成分軸の開始インデックスを表わし、firsKV_X、firsKV_Y、及びfirsKV_Zは、最初に量子化されたキー値データのx、y及びzを表わす。
KeyValueMinMaxクラスは、キー値データの正規化に用いられた最大値及び最小値を復元する。bUse32Floatは、最大値及び最小値を貯蔵するために32ビット実数が用いられたかを表わす。bUse32Floatが0であれば、10進数体系で表わされた実数が用いられた旨を表わす。
bSameKVDigitFlagは、全ての仮数の桁数がnKVDigitと同じであるかを表わす。
nMantissaDiti_X、nMantissaDiti_Y、及びnMantissaDiti_Zは、x、y及びzの最小値の仮数の桁数を各々表わす。
nMantissaDigit_Mは、最大値の仮数の桁数を表わし、nExponentBitsは、指数値を符号化するのに必要なビット数を表わす。bAllSameExponentSignは、x、y及びz成分の符号がいずれも同じであるかを表わし、nExponentSignは、bAllSameExponentSignが真である時、指数の符号を表わす。
FloatingPointNumberクラスは、実数を10進数体系で表わし、nMantissaは、10進数体系の実数FloatingPointNumberの仮数値を表わし、nExponentは、10進数体系の実数FloatingPointNumberの指数値を表わし、nSignは、前記値の符号を表わす。また、nExponentSignは、10進数体系の実数FloatingPointNumberの指数の符号を表わす。
Keyクラスに用いられたパラメータの意味について説明すれば、nQKeyは、ビットストリームから復号化されるべき量子化されたキーデータを貯蔵した配列を表わす。KeyContextは、nQKeyの大きさを読み込むのに用いられるコンテキストを意味する。KeySignContextは、nQKeyの符号を読み込むのに用いられるコンテキストを意味する。
このPosIKeyValueクラスに記載されたパラメータの意味について説明すれば、keyValue_X、keyValue_Y、及びkeyValue_Zは、位置インタポレータにおける各成分の配列を表わし、もし、nStartIndex_Xが1として設定されたならば、keyValue_X[0]は、PosIkeyValueHeaderクラスのfirstKV_Xで満たされる。
これらは、decodeUnaryAAC関数またはdecodeSQAAC関数を通じてビットストリームから算術復号化される。
本発明に係る位置インタポレータが符号化されたビットストリームを符号化する方法は、
(a)前記キーヘッダ及びキー値ヘッダを読込んでキー値ヘッダに含まれたpreserve keyビット(bPreserveKey)がキープリザービングモードでないことを示す場合、前記キーヘッダに含まれたキーの数(nNumberOfKey)によってキー選択フラグを復号化する段階と、(b)前記キーヘッダ情報によってキーデータを復号化する段階と、(c)前記キー選択フラグ情報及び前記キー値ヘッダ情報によってキー値データを読込んで前記キー値ヘッダ情報に含まれた逆正規化、逆量子化、逆循環DPCM次数及びエントロピデコーダの種類によって前記キー値データを復号化する段階と、を含んで構成される。
DND次数が−1でない場合には、逆フォールディングを実行する段階とを含むことが好ましい。
図72及び図73は、前記本発明の好ましい第1ないし第3の実施の形態による分析器40において、経路誤差を計算する方法を示す図面である。
また、X、Y、及びZの3つのキー値データ成分に対する誤差を和して空間に対して正規化を行うことにより、2本の経路間の全体誤差を計算できる。計算方法は、下記式43の通りである。
復号化された位置インタポレータのキーデータ及びキー値データは符号化中に加減及び補間されて量子化されるため、元の位置インタポレータと同じではない。特に、分析器40における誤差計算過程とは異なって、キーデータが互いに異なってくるため、キーデータの位置を補償する過程が必要である。
各区間の誤差を計算するためには、まず、各区間が台形であるか、それとも捩れた台形であるかをチェックし、前記式40及び前記式41を用いて各区間の誤差を計算する(S27200)。
式43を用いて求める 。
41 選択部
42 分節点抽出部
42a 線形補間部
42b 誤差計算部
42c 判断部
43 リサンプリング部
45 リサンプリング部
46 分節点抽出部
46a 線形補間部
46b 誤差計算部
46c 判断部
48 分節点抽出部
48a 線形補間部
48b 誤差計算部
48c 判断部
49 リサンプリング部
200 キーデータ符号化器
300 キー値データ符号化器
400 ヘッダ符号化器
910 量子化器
920 DPCM処理部
930 シフト部
940 フォルド処理部
950 DND処理部
960 エントロピ符号化器
Claims (10)
- キーデータに関する情報を示すキーヘッダ、キー値データに関する情報を示すキー値ヘッダ、キーフレームの選択を行ったかまたは行わなかったかを示すキー選択フラグ、キーフレームの時間軸上の位置を示すキーデータ及び前記キーフレーム上の客体の位置情報を示すキー値データを含む位置インタポレータが符号化されたビットストリームを復号化する方法において、
(a)前記キーヘッダ及びキー値ヘッダを読込んでキー値ヘッダに含まれたpreserve keyビット(bPreserveKey)がキープリザービングモードでないことを示す場合、前記キーヘッダに含まれたキーの数(nNumberOfKey)によってキー選択フラグを復号化する段階と、
(b)前記キーヘッダ情報によってキーデータを復号化する段階と、
(c)前記キー選択フラグ情報及び前記キー値ヘッダ情報によってキー値データを読込んで前記キー値ヘッダ情報に含まれた逆正規化、逆量子化、逆循環DPCM次数及びエントロピデコーダの種類によって前記キー値データを復号化する段階と、を含むことを特徴とする位置インタポレータ復号化方法。 - 前記キーヘッダは、
量子化ビットサイズ(nKeyQBit)と、
キーデータから復号化するキーデータの数(nNumberOfKey)と、
キーデータの桁数(nKeyDigit)と、
DPCM実行回数を示すDPCM次数(nKDPCMOrder)と、
DPCM実行のための基準となる値であって、前記DPCM次数に相応する数のキーデータ(nQIntraKey)と、
前記DPCM次数に相応する数のキーデータ符号ビット(nQIntraKeySign)と、
DPCMの実行結果、頻度数の最も多いキーデータ値を基準に全体キーデータ値のシフトを行ったかまたは行わなかったかを示すシフトフラグ(bShiftFlag)と、
前記キーデータのシフト程度を示すシフト値(nKeyShift)と、
前記シフト値の符号ビット(nKeyShiftSign)と、
DPCM実行結果の範囲を調整するためのDND(Divide−and−divide)実行回数を示すDND次数(nDNDOrder)と、
DND演算に用いられ、前記DND次数に相応する数の最大値及び/または最小値(nKeyMax)と、
前記最大値及び/または最小値を区別し、前記DND次数に相応する数の符号ビット(nKeyMaxSign)と、
DND結果のインバートダウンを行ったかまたは行わなかったかを示すフラグ(bKeyInvertDownFlag)と、
インバートダウン量を示すインバートダウン値(nKeyInvertDown)と、
エントロピ符号化時に符号付き適応的算術符号化または符号無し適応的算術符号化を行ったことを示すフラグ(bSignedAACFlag)と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記(b)段階は、
前記キーヘッダに含まれたbSignedAACFlag情報が符号付き適応的算術符号化を示せば符号無し適応的算術符号化を行って、符号無し適応的算術符号化を示せば符号付き適応的算術符号化を行ってエントロピ復号化する段階と、
前記エントロピ復号化結果に前記基準キーデータ(IntraKey)を付加する段階と、
前記DND次数(nDNDOrder)が一次以上である場合、逆DNDを行う段階と、
前記逆DND結果に対してnKeyShift値ほど逆シフトする段階と、
前記逆シフトされたデータを前記DPCM次数(nKDPCMOrder)によって逆DPCM実行する段階と、
前記逆DPCM結果を前記キーヘッダの量子化ビットサイズによって逆量子化する段階と、を含むことを特徴とする請求項2に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記逆DNDを行う段階は、
前記DND次数(nDNDOrder)が一次以上である場合、nKeyInvertDownが−1であれば、符号化のシフトアップ逆過程に該当するインバートダウンを行わず、そうでなければ、インバートダウンを行う段階と、
DND次数に該当する回数ほど逆DNDを行うが、前記逆DNDはnKeyMax値が正数ならば、逆divide
downを行い、負数ならば逆divide upを行い、最後の回数では、nKeyMax値が正数ならば、逆divideを行う段階と、
DND次数が−1でない場合には、逆フォールディングを実行する段階と、を含むことを特徴とする請求項3に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記キー値データを復号化する段階は、
x、y、z座標値で表現されるキー値を復号化する時、x、y、z各成分別に復号化することを特徴とする請求項1に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記キー値ヘッダは、
量子化ビット数(nKVQBit)と、
x、y、z各成分の復号化を行ったかまたは行わなかったかを示すビット(x_keyvalue_flag、y_keyvalue_flag、z_keyvalue_flag)と、
逆量子化のための最大最小値を読込むのに必要な桁数(nKVDigit)と、
最初キー値のエントロピデコーディングを行ったかまたは行わなかったかを示すビットと、
前記最初のキー値と、
逆量子化のための最大最小値(KeyValueMinMax)と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記(a)段階のキー値ヘッダを読込む時の逆正規化及び逆量子化のための最大最小値を読込むことは、
前記最大最小値を浮動小数点で表現したか否かを示すビットを読込む段階と、
浮動小数点で表現されていない場合、x最小値、y最小値、z最小値及び前記x、y、z最小値とそれに相応するx、y、z最大値との差が最も大きな値それぞれの仮数(mantissa)と指数(exponent)とを前記nKVDigitによって読込む段階と、を含むことを特徴とする請求項6に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - (c)段階のキー値データ復号化は、
x、y、z各成分の復号化を行ったかまたは行わなかったかを示すビットによって復号化が必要な場合、エントロピデコーダの種類情報に該当するエントロピデコーダを選択してx、y、z各成分を復号化し、復号化が不要な場合には該当成分の逆量子化のための最小値でもって復号化値を生成することを特徴とする請求項6に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記x、y、z各成分に対する復号化は、
エントロピデコーダの種類情報に該当するunaryAAC関数またはSuccesiveQuantizationQAAC関数エントロピデコーダであって、unaryAAC関数はシンボルの大きさを一連の0で表現する関数であり、SuccesiveQuantizationQAAC関数は量子化の範囲を連続的に定義する関数である、unaryAAC関数またはSuccesiveQuantizationQAAC関数エントロピデコーダを用いてエントロピデコーディングする段階と、
前記エントロピデコーディングされたデータをDPCM次数によって1次または2次逆循環DPCMを行う段階と、
前記逆循環DPCMデータを前記x、y、zのうち、現在成分の最小値と、x、y、z最大値との差が最も大きい値を用いて逆量子化及び逆正規化する段階と、
を含むことを特徴とする請求項8に記載の位置インタポレータ復号化方法。 - 前記キー値データ復号化段階は、
復号化しようとする現在キーフレームのキー選択フラグが0である場合、以前キーフレームと次のキーフレームとを補間して現在キーフレームを復元する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の位置インタポレータ復号化方法。
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