KR19990002045A - 예측 잉여신호 벡터 양자화를 이용한 3차원 그래픽 모델의 정점 위치 다단계 압축 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 예측 잉여신호 벡터 양자화를 이용한 3 차원 그래픽 모델의 정점 위치 다단계 압축 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 3 차원 그래픽 모델의 정점 위치의 예측 오차를 벡터 양자화를 적용하여 압축하고, 예측 잉여 신호를 반복 계산하여 다단계로 벡터 양자화하여 압축하는 압축 방법을 제공하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은, 3 차원 그래픽 모델의 부호화 및 복호화 장치에 적용되는 압축 방법에 있어서, 정점 위치 예측 오차를 구한 후에 벡터 양자화하여 압축하는 제 1 단계; 및 양자화 오차를 구하여 벡터 양자화하는 과정을 반복 수행하여 다단계로 압축하는 제 2 단계를 포함한다.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 3 차원 그래픽 모델의 정점 위치를 압축하기 위한 장치에 이용됨.

Description

예측 잉여신호 벡터 양자화를 이용한 3 차원 그래픽 모델의 정점 위치 다단계 압축 방법

본 발명은 그래픽 정보를 효율적으로 저장 및 전송하기 위하여 3 차원 그래픽 모델을 압축하는 압축 방법에 관한 것으로, 특히 3 차원 그래픽 모델을 표현하기 위한 정보중 공간상의 좌표를 나타내는 정점 위치의 예측 오차를 벡터 양자화하고, 예측 잉여 신호를 계산하여 벡터 양자화하는 과정을 반복 수행하여 다단계로 압축하는 압축 방법에 관한 것이다.

일반적으로 3 차원 그래픽 모델은 삼각형 메시(triangular mesh) 표현 방식을 주로 사용한다. 삼각형 메시는 공간상의 정점 위치(vertex position) 정보와 삼각형을 이루도록 서로 연결된 정점들간의 연결(connectivity) 정보로 표현된다. 여기에 색, 법선 벡터, 및 텍스춰 정보를 부가하여 3 차원 합성 영상을 생성하게 된다. 하지만 상기 정보들은 많은 양의 데이터를 발생시키기 때문에 저장 매체로의 저장 및 네트워크를 통한 전송시에 비용을 크게 상승시키게 된다. 따라서, 3 차원 그래픽 모델을 압축하는 방법이 필수적으로 요구된다.

3 차원 그래픽 모델의 정점 위치 정보를 압축하기 위한 기존의 방법은 부호화하려는 현재의 정점 위치를 이전에 복원한 인접 정점 위치들을 이용하여 예측한 후, 현재 정점 위치와 예측한 정점 위치와의 차이를 구하여 그 예측 오차를 양자화하여 부호화하는 예측 부호화 방식을 사용한다. 그리고 양자화시에는 수평(x), 수직(y), 깊이(z) 좌표축 방향에 따른 예측 오차의 각 성분 값을 독립적으로 스칼라(scalar) 양자화한다. 따라서 예측 오차의 각 성분들간에 존재하는 중복성을 충분히 이용하지 못하기 때문에 높은 압축율을 얻기 어려운 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 3 차원 그래픽 모델의 정점 위치의 예측 오차를 벡터 양자화를 적용하여 압축하고, 예측 잉여 신호를 계산하여 벡터 양자화하는 과정을 반복 수행하여 다단계로 압축하는 압축 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1A 및 1B는 본 발명이 적용되는 3 차원 그래픽 모델의 부호화 및 복호화 장치의 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 3 차원 그래픽 모델의 정점위치 압축 방법에 관한 처리 흐 름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 데이터 추출부 12 : 정점위치 부호화부

13 : 연결정보 부호화부 14 : 색, 법선벡터, 텍스춰 부호화부

15 : 엔트로피 부호화부 16 : 엔트로피 복호화부

17 : 정점위치 복호화부 18 : 연결정보 복호화부

19 : 색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부

20 : 데이터 구성부 21 : 렌더링부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 3 차원 그래픽 모델의 부호화 및 복호화 장치에 적용되는 압축 방법에 있어서, 정점 위치 예측 오차를 구한 후에 벡터 양자화하여 압축하는 제 1 단계; 및 양자화 오차를 구하여 벡터 양자화하는 과정을 반복 수행하여 다단계로 압축하는 제 2 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.

도 1A 및 1B 는 본 발명이 적용되는 3 차원 그래픽 모델의 부호화 및 복호화 장치의 구성도로서, 도면에서 11은 데이터 추출부, 12는 정점위치 부호화부, 13은 연결정보 부호화부, 14는 색, 법선벡터, 텍스춰 부호화부, 15는 엔트로피 부호화부, 16은 엔트로피 복호화부, 17는 정점위치 복호화부, 18은 연결정보 복호화부, 19는 색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부, 20은 데이터 구성부, 21은 렌더링부를 각각 나타낸다.

데이터추출부(11)는 입력되는 3 차원 그래픽 모델의 구성정보를 정점위치정보, 연결정보, 색, 법선벡터, 텍스춰정보로 분리하여 정점위치 부호화부(12), 연결정보 부호화부(13), 및 색, 법선벡터, 텍스춰 부호화부(14)로 출력한다.

연결정보 부호화부(13)는 데이터 추출부(11)로부터 입력된 삼각형 연결정보를 부호화하여 정점위치 부호화부(12), 색, 법선벡터, 텍스춰 부호화부(13), 및 엔트로피 부호화부(15)로 출력한다.

정점위치 부호화부(12)는 연결정보 부호화부(13)에서 입력된 부호화된 연결정보를 사용하여 데이터 추출부(11)에서 입력되는 정점위치를 부호화하여 엔트로피 부호화부(15)로 출력한다.

색, 법선벡터, 텍스춰 부호화부(14)는 연결정보 부호화부(13)에서 입력된 부호화된 연결정보를 사용하여 데이터 추출부(11)에서 입력되는 색, 법선벡터, 텍스춰 정보를 부호화하여 엔트로피 부호화부(15)로 출력한다.

엔트로피 부호화부(15)는 부호화된 정점위치정보, 연결정보, 및 색, 법선벡터, 텍스춰 정보를 엔트로피 부호화하여 복호화 장치로 전송한다.

복호화장치의 엔트로피 복호화부(16)는 엔트로피 부호화부(15)로부터 입력된 비트열을 복호화하여 정점위치 복호화부(17), 연결정보 복호화부(18), 및 색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부(19)로 출력한다.

연결정보 복호화부(18)는 엔트로피 복호화부(16)로부터 입력된 삼각형 연결정보를 복호화하여 정점위치 복호화부(17), 색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부(19) 및, 데이터 구성부(20)로 출력한다.

정점위치 복호화부(17)는 연결정보 복호화부(18)에서 입력된 복호화된 연결정보를 사용하여 엔트로피 복호화부(16)에서 입력되는 정점위치정보를 복호화하여 데이터 구성부(20)로 출력한다.

색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부(19)는 연결정보 복호화부(18)에서 입력된 복호화된 연결정보를 사용하여 엔트로피 복호화부(16)에서 입력되는 색, 법선벡터, 텍스춰 정보를 복호화하여 데이터 구성부(20)로 출력한다.

데이터 구성부(20)에서는 정점위치 복호화부(17), 연결정보 복호화부(18), 및 색, 법선벡터, 텍스춰 복호화부(19)에서 각각 입력된 데이터를 3 차원 그래픽 모델 형태로 재구성하여 렌더링부(21)로 출력한다.

렌더링부(21)에서는 데이터 구성부(20)에서 입력된 3 차원 그래픽 모델 데이터를 사용하여 3 차원 그래픽 모델 영상을 생성한다.

도 2 는 본 발명에 따른 3 차원 그래픽 모델의 정점위치 압축 방법에 관한 처리 흐름도이다.

먼저, k개의 정점 위치를 정해진 순서에 따라 입력하게 되고(31), 현재 입력된 정점위치()를 이전에 복원한 인접 정점 위치들(｛｝)을 이용하여 [수학식 1]과 같이 예측한 후(32), 입력된 현재 정점 위치와 예측한 정점 위치()와의 차이를 [수학식 2]와 같이 구한다(33). 구해진 예측 오차를 하나의 3 차원 벡터로 취급하여 [수학식 3]과 같이 벡터 양자화한다(34). 여기서 [수학식 3]은 송신측 및 수신측에서 동일한 코드북(codebook)을 가지고 있다는 가정하에서 주어진 왜곡 기준에 대하여 최소의 왜곡을 가지는 벡터를 코드북으로부터 찾는 과정을 말하며, 압축은 최소의 왜곡을 지니는 벡터의 인덱스(index)를 전송함으로써 이루어진다.

[수학식 1]

[수학식 2]

[수학식 3]

그 다음 단계는 원래의 정점 위치와 벡터 양자화한 정점 위치와의 차이, 즉, 양자화 오차를 나타내는 잉여 신호를 [수학식 4]와 같이 구한 후(35) 다시 벡터 양자화한다(36).

[수학식 4]

그리고 이상의 과정(35)(36)을 m개의 단계로 확장하여 잉여 신호를 [수학식 5]와 같이 구한 후 반복적으로 벡터 양자화한다.

[수학식 5]

m개의 잉여 신호 벡터 양자화를 하였을 때 복원된 정점 위치는 [수학식 6]와 같이 구할 수 있다(37).

[수학식 6]

본 발명의 3 차원 모델 정점 위치 압축 방법은 부호화하려는 현재의 정점 위치를 이전에 복원한 인접 정점 위치들을 이용하여 예측한 후, 현재 정점 위치와 예측한 정점 위치와의 차이를 구하여 그 예측 오차를 하나의 3 차원 벡터로 취급하여 벡터 양자화한다. 그리고 원래의 정점 위치와 벡터 양자화한 정점 위치와의 차이, 즉 양자화 오차를 나타내는 잉여 신호를 다시 벡터 양자화하고, 이 과정을 다단계로 확장하여 적용하는 압축 방법이다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 종래의 압축 방법이 정점 위치의 예측 오차 각 성분 값을 독립적으로 부호화하는 것과는 달리, 정점 위치 예측 오차 자체를 3 차원 벡터로 취급하여 벡터 양자화함으로써 높은 압축율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 정점 위치를 벡터 양자화한 후 발생하는 양자화 오차 신호를 다단계로 나누어 양자화한 후 네트워크의 상태에 따라 전송하는 단계 수를 조정하여 데이터 전송량을 제어함으로써 인터넷과 같이 가용할 수 있는 대역폭이 변하는 경우에 적응적으로 대응할 수 있어 특히 유리하고, 종래의 압축 방법에서는 3 차원 그래픽 물체를 완전히 복원하기 위해서 정점 위치에 대해 부호화된 모든 데이터를 수신하여야 가능하였던 것과는 달리, 본 발명의 복원시에는 첫 단계에서 3 차원 모델의 전체적인 형태를 신속히 파악할 수 있고, 이후 진행되는 단계에서 점진적으로 나은 품질의 3 차원 모델을 복원할 수 있어 네트워크를 통해 3 차원 그래픽 모델 데이터베이스를 검색하는 분야에 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 3 차원 그래픽 모델의 부호화 및 복호화 장치에 적용되는 압축 방법에 있어서,

   정점 위치 예측 오차를 구한 후에 벡터 양자화하여 압축하는 제 1 단계; 및

   양자화 오차를 구하여 벡터 양자화하는 과정을 반복 수행하여 다단계로 압축하는 제 2 단계를 포함하여 이루어진 압축 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 단계는,

   현재의 정점 위치를 입력받은 후에 현재의 정점 위치를 이전에 복원한 인접 정점 위치를 이용하여 예측하는 제 3 단계; 및

   입력받은 현재 정점 위치와 예측한 정점 위치의 차이를 구한 후에 구해진 예측 오차를 벡터 양자화하여 코드북 인덱스를 전송하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   원래의 정점 위치와 벡터 양자화한 정점 위치의 차이가 되는 양자화 오차를 나타내는 잉여 신호를 구하는 제 5 단계;

   잉여 신호를 벡터 양자화하여 코드북 인덱스를 전송하는 제 6 단계; 및

   상기 제 5 단계와 제 6 단계를 소정의 횟수만큼 반복 수행하여 잉여 신호를 다단계로 압축하는 제 7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축 방법.