KR20230118981A - 비다양체 메시에서의 경계 루프의 검출 - Google Patents

Abstract

일부 예에서, 메시 처리 장치는 처리 회로를 포함한다. 처리 회로는 객체의 표면을 나타내는 다각형을 갖는 제1 메시 프레임을 수신하고, 제1 메시 프레임에서의 하나 이상의 특이점 컴포넌트에 응답하여 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정한다. 처리 회로는 제1 메시 프레임을 다양체 유형 메시인 제2 메시 프레임으로 변환한다. 제1 메시 프레임은 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 각각 대응하는 제1 경계 루프를 갖는다. 처리 회로는 제2 메시 프레임에서 제2 경계 루프를 검출하고, 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 따라 제1 메시 프레임에서 제1 경계 루프를 결정한다.

Description

비다양체 메시에서의 경계 루프의 검출

본 출원은 2021년 11월 5일에 출원되고 명칭이 "비다양체 메시에서의 경계 루프의 검출"인 미국 가출원 번호 제63/276,444호에 대한 우선권을 주장하는, 2022년 9월 22일에 출원되고 명칭이 "비다양체 메시에서의 경계 루프의 검출"인 미국 특허 출원 번호 제17/950,836호에 대한 우선권을 주장하는 바이다. 선행 출원의 개시는 그 전체가 참고로 여기에 포함된다.

본 개시는 메시 코딩에 일반적으로 관련된 실시예를 설명한다.

여기에서 제공된 배경 설명은 본 개시의 맥락을 일반적으로 제시하기 위한 것이다. 현재 명명된 발명가의 작업은 이 배경 섹션에 설명된 한도 내에서 그리고 출원 당시 선행 기술로 자격이 없는 설명의 측면은 명시적으로나 묵시적으로 본 개시의 선행 기술로 인정되지 않는다.

세계의 객체, 세계의 환경 등과 같은 세계를 3차원(3-dimensional, 3D) 공간으로 캡처하여 표현하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 세계를 3D로 표현하면 보다 몰입감 있는 형태의 상호 작용과 통신이 가능하다. 일부 예에서, 포인트 클라우드와 메시(mesh)는 세계의 3D 표현으로 사용될 수 있다.

본 개시의 측면은 메시 처리를 위한 방법 및 장치를 제공한다. 일부 예에서, 메시 처리 장치는 처리 회로를 포함한다. 처리 회로는 객체의 표면을 나타내는 다각형(polygon)을 갖는 제1 메시 프레임을 수신하고, 제1 메시 프레임에서 하나 이상의 특이점 컴포넌트(singularity component)에 응답하여 제1 메시 프레임이 비다양체 메시(non manifold mesh)인 것으로 결정한다. 처리 회로는 제1 메시 프레임을 다양체 메시인 제2 메시 프레임으로 변환한다. 제1 메시 프레임은 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프(boundary loop)에 각각 대응하는 제1 경계 루프를 갖는다. 처리 회로는 제2 메시 프레임에서 제2 경계 루프를 검출하고, 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 따라 제1 메시 프레임에서 제1 경계 루프를 결정한다.

일부 예에서, 제1 메시 프레임의 적어도 하나의 꼭짓점은 제2 메시 프레임에 복제된다(duplicated).

제1 메시 프레임이 비다양체 메시인 것으로 결정하기 위해, 일부 예에서, 처리 회로는 제1 메시 프레임에서 특이 꼭짓점(singular vertex) 및/또는 특이 에지(singular edge) 중 적어도 하나를 검출한다.

일부 예에서, 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시(simplicial 2 complex mesh)이고, 처리 회로는 제1 꼭짓점이 경계 꼭짓점이고 제1 꼭짓점의 입사면(incident face)의 제1 수 및 입사 에지의 제2 개수가 정규 꼭짓점 요건(regular vertex requirement)을 충족하지 못하는 것으로 결정한다. 그런 다음, 처리 회로는 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정한다. 다른 예에서, 처리 회로는 제1 꼭짓점에 대한 입사 경계 에지의 수가 2보다 큰 것으로 결정하고, 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정한다. 다른 예에서, 처리 회로는 제1 에지가 입사면을 갖지 않거나 2개 이상의 입사면을 갖는 것을 검출하고, 제1 에지가 특이 에지라고 결정한다.

일부 예에서, 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고, 제1 메시 프레임을 제2 메시 프레임으로 변환하기 위해, 처리 회로는 제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점을 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭(alias) 꼭짓점으로 변환한다. 하나 이상의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점(regular vertex)이다. 다른 예에서, 처리 회로는 제1 메시 프레임의 특이 에지의 제1 특이 꼭짓점 및 제2 특이 꼭짓점을 제2 메시 프레임에서의 각각의 별칭 꼭짓점으로 변환한다. 각 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점이다.

일부 예에서, 처리 회로는 특이 꼭짓점에 입사하는 제1 입사면 및 제2 입사면을 식별하고, 제1 입사면은 특이 꼭짓점에 대한 제1 입사 에지를 포함하며, 제2 입사면은 특이 꼭짓점에 대한 제2 입사 에지를 포함하고, 제1 입사 에지와 제2 입사 에지는 서로 다른 입사면으로부터 인접한 입사 에지이다. 처리 회로는 특이 꼭짓점 대신에, 제2 메시 프레임에서의 별칭 꼭짓점에 입사되는 제1 입사면과 제2 입사면으로 별칭 꼭짓점을 생성한다.

제2 메시 프레임의 제2 경계 루프에 따라 제1 메시 프레임에서 제1 경계 루프를 결정하기 위해, 일 예에서, 처리 회로는 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점에 응답하여, 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점을 특이 꼭짓점으로 대체한다.

일부 예에서, 처리 회로는 제1 메시 프레임에서 오일러(Euler) 특성과 베티 수(Betti numbers) 사이의 관계에 기반하여 하나 이상의 내부 경계 루프(interior boundary loop)의 존재를 검출한다.

본 개시의 측면은 또한 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 메시 처리를 위한 방법 중 임의의 하나 또는 조합을 수행하게 하는 명령어를 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 매체를 제공한다.

개시된 주제의 추가 특징, 특성 및 다양한 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 일부 예에서 통신 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 일부 예에서 스트리밍 시스템의 블록도를 도시한다.
도 3은 일부 예에서 포인트 클라우드 프레임을 인코딩하는 인코더의 블록도를 도시한다.
도 4는 일부 예에서 포인트 클라우드 프레임에 대응하는 압축된 비트스트림을 디코딩하는 디코더의 블록도를 도시한다.
도 5는 일부 예에서 비디오 디코더의 블록도를 도시한다.
도 6은 일부 예에서 비디오 인코더의 블록도를 도시한다.
도 7은 일부 예에서 포인트 클라우드 프레임을 인코딩하는 인코더의 블록도를 도시한다.
도 8은 일부 예에서 포인트 클라우드 프레임을 운반하는 압축된 비트스트림을 디코딩하는 디코더의 블록도를 도시한다.
도 9는 일부 예에서 메시(900)를 도시한다.
도 10은 일부 예에서 메시(1000)를 도시한다.
도 11은 일부 예에서 메시(1100)를 도시한다.
도 12는 일부 예에서 프로세스 예를 요약한 흐름도를 도시한다.
도 13은 일부 예에서 컴퓨터 시스템의 개략도이다.

본 개시의 측면은 3차원(three dimensional, 3D) 미디어 처리 분야의 기술을 제공한다.

3차원(3D) 캡처, 3D 모델링 및 3D 렌더링 등에서의 진보와 같은 3D 미디어 처리의 기술 개발은 여러 플랫폼 및 디바이스에 걸쳐 3D 미디어 콘텐츠의 유비쿼터스 존재를 촉진했다. 일 예에서, 한 대륙(continent)에서 아기의 첫 걸음을 포착할 수 있고, 미디어 기술을 통해 조부모는 다른 대륙에서 아기를 보고(아마도 상호 작용하고) 몰입형 경험을 즐길 수 있다. 본 개시의 일 측면에 따르면, 실감 경험을 향상시키기 위해 3D 모델은 점점 더 정교해지고 있으며, 3D 모델의 생성 및 소비는 데이터 저장, 데이터 전송 자원과 같은 상당한 양의 데이터 자원을 차지한다.

본 개시의 일부 측면에 따르면, 포인트 클라우드 및 메시는 몰입형 콘텐츠를 나타내는 3D 모델로서 사용될 수 있다.

포인트 클라우드는 일반적으로 색상, 재료 속성, 텍스처 정보, 강도 속성, 반사도 속성, 모션 관련 속성, 모달리티 속성 및 기타 다양한 속성과 같은 관련 속성을 각각 갖는, 3D 공간의 포인트 세트를 의미할 수 있다. 포인트 클라우드는 객체나 장면을 이러한 포인트들의 구성으로 재구성하는 데 사용할 수 있다.

객체의 메시(메시 모델이라고도 함)는 객체의 표면을 설명하는 다각형을 포함할 수 있다. 각 다각형은 3D 공간에서 다각형의 꼭짓점 및 꼭짓점들이 다각형에 어떻게 연결되어 있는지에 대한 정보로 정의될 수 있다. 꼭짓점들이 어떻게 연결되어 있는지에 대한 정보를 연결성(connectivity) 정보라고 한다. 일부 예에서, 메시는 꼭짓점과 연관된, 색상, 법선(normal) 등과 같은 속성을 포함할 수도 있다.

본 개시의 일부 측면에 따르면, 포인트 클라우드 압축(point cloud compression, PCC)을 위한 일부 코딩 도구가 메시 압축에 사용될 수 있다. 예를 들어, 메시를 다시 메시화하여 신규 메시를 생성할 수 있으며, 신규 메시의 연결성 정보는 추론될 수 있다. 신규 메시의 꼭짓점 및 신규 메시의 꼭짓점과 연관된 속성은 포인트 클라우드의 포인트로 간주될 수 있으며 PCC 코덱을 사용하여 압축될 수 있다.

포인트 클라우드는 객체 또는 장면을 포인트들의 구성으로 재구성하는 데 사용될 수 있다. 포인트는 다양한 설정에서 다수의 카메라, 깊이 센서 또는 라이다(Lidar)를 사용하여 캡처될 수 있으며, 재구성된 장면이나 객체를 사실적으로 표현하기 위해 수천에서 최대 수십억 개의 포인트로 구성될 수 있다. 패치(patch)는 일반적으로 포인트 클라우드에 의해 설명된 표면의 연속적인 서브세트를 지칭할 수 있다. 일 예에서, 패치는 임계값 양보다 적게 서로 편차가 있는 표면 법선 벡터(surface normal vector)를 갖는 포인트를 포함한다.

PCC는 G-PCC라고 하는 지오메트리 기반 방식, V-PCC라고 하는 비디오 코딩 기반 방식 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 본 개시의 일부 측면에 따르면, G-PCC는 3D 지오메트리를 직접 인코딩하며, 비디오 코딩과 공유할 것이 많지 않은 순수한 지오메트리 기반 접근법이며, V-PCC는 비디오 코딩에 크게 기반을 두고 있다. 예를 들어, V-PCC는 3D 클라우드의 포인트를 2D 그리드(이미지)의 픽셀로 매핑할 수 있다. V-PCC 방식은 포인트 클라우드 압축을 위해 일반 비디오 코덱을 활용할 수 있다. 본 개시에서 PCC 코덱(encoder/decoder)은 G-PCC 코덱(encoder/decoder) 또는 V-PCC 코덱일 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, V-PCC 방식은 기존의 비디오 코덱을 사용하여 포인트 클라우드의 지오메트리, 점유 및 텍스처를 3개의 개별 비디오 시퀀스로 압축할 수 있다. 3개의 비디오 시퀀스를 해석하는 데 필요한 추가 메타데이터는 별도로 압축된다. 전체 비트스트림의 작은 부분은 예에서 소프트웨어 구현을 사용하여 효율적으로 인코딩/디코딩할 수 있는 메타데이터이다. 대부분의 정보는 비디오 코덱에 의해 처리된다.

도 1은 일부 예에서 통신 시스템(100)의 블록도를 예시한다. 통신 시스템(100)은 예를 들어 네트워크(150)를 통해 서로 통신할 수 있는 복수의 단말 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 통신 시스템(100)은 네트워크(150)를 통해 상호 연결된 한 쌍의 단말 디바이스(110, 120)를 포함한다. 도 1의 예에서, 제1 쌍의 단말 디바이스(110, 120)는 포인트 클라우드 데이터의 단방향 전송을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말 디바이스(110)는 단말 디바이스(110)와 연결된 센서(105)에 의해 캡처된 포인트 클라우드(예: 구조를 나타내는 포인트들)를 압축할 수 있다. 압축된 포인트 클라우드는 예를 들어 비트스트림의 형태로 네트워크(150)를 통해 다른 단말 디바이스(120)로 전송될 수 있다. 단말 디바이스(120)는 네트워크(150)로부터 압축된 포인트 클라우드를 수신하고, 비트스트림을 압축 해제하여 포인트 클라우드를 재구성하며, 재구성된 포인트 클라우드를 적절하게 디스플레이할 수 있다. 단방향 데이터 전송은 미디어 서빙 애플리케이션 등에서 일반적일 수 있다.

도 1의 예에서, 단말 디바이스(110, 120)는 서버 및 퍼스널 컴퓨터로 예시될 수 있지만, 본 개시의 원리는 이에 제한되지 않을 수 있다. 본 개시의 실시예는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 게임 단말, 미디어 플레이어, 및/또는 전용 3차원(three-dimensional, 3D) 장비를 사용한 애플리케이션을 찾는다. 네트워크(150)는 단말 디바이스(110, 120) 간에 압축된 포인트 클라우드를 전송하는 임의의 수의 네트워크를 나타낸다. 네트워크(150)는 예를 들어 유선(wired) 및/또는 무선 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 네트워크(150)는 회선 교환 및/또는 패킷 교환 채널에서 데이터를 교환할 수 있다. 대표적인 네트워크는 통신 네트워크, 근거리 통신망, 광역 통신망, 인터넷 등을 포함한다.

도 2는 일부 예에서 스트리밍 시스템(200)의 단순화된 블록도를 도시한다. 스트리밍 시스템(200)은 포인트 클라우드의 사용 애플리케이션이다. 개시된 주제는 3D 텔레프레즌스(telepresence) 애플리케이션, 가상 현실 애플리케이션 등과 같은 다른 포인트 클라우드 인에이블드(enabled) 애플리케이션에 동일하게 적용될 수 있다.

스트리밍 시스템(200)은 캡처 서브시스템(213)을 포함할 수 있다. 캡처 서브시스템(213)은 포인트 클라우드 소스(201), 예를 들어 LIDAR(light detection and ranging) 시스템, 3D 카메라, 3D 스캐너, 소프트웨어에서 압축되지 않은 포인트 클라우드를 생성하는 그래픽 생성 컴포넌트, 그리고 예를 들어 압축되지 않은 포인트 클라우드(202)를 생성하는 유사한 것을 포함할 수 있다. 일 예에서, 포인트 클라우드(202)는 3D 카메라에 의해 캡처된 포인트를 포함한다. 포인트 클라우드(202)는 압축된 포인트 클라우드(204)(압축된 포인트 클라우드의 비트스트림)와 비교할 때 높은 데이터 볼륨을 강조하기 위해 굵은 선으로 묘사된다(depict). 압축된 포인트 클라우드(204)는 포인트 클라우드 소스(201)에 결합된 인코더(203)를 포함하는 전자 디바이스(220)에 의해 생성될 수 있다. 인코더(203)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 포함하여, 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이 개시된 주제의 측면을 가능하게 하거나 구현할 수 있다. 포인트 클라우드(202)의 스트림과 비교할 때 더 낮은 데이터 볼륨을 강조하기 위해 가는 선으로 묘사되는, 압축된 포인트 클라우드(204)(또는 압축된 포인트 클라우드(204)의 비트스트림)는 향후 사용을 위해 스트리밍 서버(205)에 저장될 수 있다. 도 2의 클라이언트 서브시스템(206, 208)과 같은 하나 이상의 스트리밍 클라이언트 서브시스템은 스트리밍 서버(205)에 액세스하여 압축된 포인트 클라우드(204)의 사본(207, 209)을 검색할(retrieve) 수 있다. 클라이언트 서브시스템(206)은 예를 들어 전자 디바이스(230)에서 디코더(210)를 포함할 수 있다. 디코더(210)는 압축된 포인트 클라우드의 들어오는 사본(incoming copy)(207)을 디코딩하고, 렌더링 디바이스(212)에서 렌더링될 수 있는 재구성된 포인트 클라우드(211)의 나가는 스트림(outgoing stream)을 생성한다.

전자 디바이스(220, 230)는 다른 컴포넌트(도시되지 않음)를 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 전자 디바이스(220)는 디코더(도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 전자 디바이스(230)는 인코더(도시되지 않음)도 포함할 수 있다.

일부 스트리밍 시스템에서, 압축된 포인트 클라우드(204, 207, 209)(예: 압축된 포인트 클라우드의 비트스트림)은 특정 표준에 따라 압축될 수 있다. 일부 예에서, 비디오 코딩 표준은 포인트 클라우드의 압축에 사용된다. 이러한 표준의 예로는 고효율 비디오 코딩(High Efficiency Video Coding, HEVC), 다목적 비디오 코딩(Versatile Video Coding, VVC) 등이 있다.

도 3은 일부 실시예에 따른 포인트 클라우드 프레임을 인코딩하는 V-PCC 인코더(300)의 블록도를 도시한다. 일부 실시예에서, V-PCC 인코더(300)는 통신 시스템(100) 및 스트리밍 시스템(200)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 인코더(203)는 V-PCC 인코더(300)와 유사한 방식으로 구성되고 작동할 수 있다.

V-PCC 인코더(300)는 압축되지 않은 입력으로서 포인트 클라우드 프레임을 수신하고, 압축된 포인트 클라우드 프레임에 대응하는 비트스트림을 생성한다. 일부 실시예에서, V-PCC 인코더(300)는 포인트 클라우드 소스(201) 등과 같은 포인트 클라우드 소스로부터 포인트 클라우드 프레임을 수신할 수 있다.

도 3의 예에서, V-PCC 인코더(300)는 패치 생성 모듈(306), 패치 패킹(packing) 모듈(308), 지오메트리 이미지(geometry image) 생성 모듈(310), 텍스처(texture) 이미지 생성 모듈(312), 패치 정보 모듈(304), 점유 맵(occupancy map) 모듈(314), 평활화(smoothing) 모듈(336), 이미지 패딩(padding) 모듈(316, 318), 그룹 확장(group dilation) 모듈(320), 비디오 압축 모듈(322, 323, 332), 보조 패치 정보(auxiliary patch info) 압축 모듈(338), 엔트로피 압축 모듈(334) 및 다중화기(multiplexer)(324)를 포함한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, V-PCC 인코더(300)는 압축된 포인트 클라우드를 압축 해제된 포인트 클라우드로 변환하는 데 사용되는 일부 메타 데이터(예: 점유 맵 및 패치 정보)와 함께 3D 포인트 클라우드 프레임을 이미지 기반 표현(image-based representation)으로 변환한다. 일부 예에서, V-PCC 인코더(300)는 3D 포인트 클라우드 프레임을 지오메트리 이미지, 텍스처 이미지 및 점유 맵으로 변환한 다음, 비디오 코딩 기술을 사용하여 지오메트리 이미지, 텍스처 이미지 및 점유 맵을 비트스트림으로 인코딩할 수 있다. 일반적으로, 지오메트리 이미지는 픽셀에 투영된 포인트와 연관된 지오메트리 값으로 채워진 픽셀이 있는 2D 이미지이며, 지오메트리 값으로 채워진 픽셀을 지오메트리 샘플이라고 할 수 있다. 텍스처 이미지는 픽셀에 투영된 포인트와 연관된 텍스처 값으로 채워진 픽셀이 있는 2D 이미지이며, 텍스처 값으로 채워진 픽셀을 텍스처 샘플이라고 할 수 있다. 점유 맵은 패치가 점유하거나 점유하지 않음을 지시하는(indicate) 값으로 채워진 픽셀이 있는 2D 이미지이다.

패치 생성 모듈(306)은 포인트 클라우드를 패치 세트(예: 패치는 포인트 클라우드에 의해 설명되는 표면의 연속적인 서브세트로 정의됨)로 세그먼트화하며(segment), 패치 세트는 중첩되거나 그렇지 않을 수 있으므로, 각 패치는 2D 공간의 평면에 대한 깊이 필드로 설명될 수 있다. 일부 실시예에서, 패치 생성 모듈(306)은 포인트 클라우드를 부드러운 경계를 갖는 최소 수의 패치로 분해하는(decomposing) 동시에 재구성 에러를 최소화하는 것을 목표로 한다.

일부 예에서, 패치 정보 모듈(304)은 패치의 크기 및 형상을 지시하는 패치 정보를 수집할 수 있다. 일부 예에서, 패치 정보는 이미지 프레임으로 패킹되고, 그런 다음 압축된 보조 패치 정보를 생성하기 위해 보조 패치 정보 압축 모듈(338)에 의해 인코딩될 수 있다.

일부 예에서, 패치 패킹 모듈(308)은 추출된 패치를 2차원(2 dimensional, 2D) 그리드에 매핑하면서 사용되지 않는 공간을 최소화하고 그리드의 모든 (예: 16×16) 블록이 고유한 패치와 연관되는 것을 보장한다. 효율적인 패치 패킹은 사용되지 않는 공간을 최소화하거나 시간적 일관성을 보장하여 압축 효율성에 직접적인 영향을 줄 수 있다.

지오메트리 이미지 생성 모듈(310)은 주어진 패치 위치에서 포인트 클라우드의 지오메트리와 연관된 2D 지오메트리 이미지를 생성할 수 있다. 텍스처 이미지 생성 모듈(312)은 주어진 패치 위치에서 포인트 클라우드의 텍스처와 연관된 2D 텍스처 이미지를 생성할 수 있다. 지오메트리 이미지 생성 모듈(310) 및 텍스처 이미지 생성 모듈(312)은 패킹 프로세스 동안 계산된 3D에서 2D로의 매핑을 활용하여 포인트 클라우드의 지오메트리 및 텍스처를 이미지로 저장한다. 다수의 포인트가 동일한 샘플에 투영되는 경우를 더 잘 처리하기 위해, 각 패치는 레이어(layer)라고 하는 2개의 이미지에 투영된다. 일 예에서, 지오메트리 이미지는 YUV420-8비트 포맷의 W×H 단색 프레임(monochromatic frame)으로 표현된다. 텍스처 이미지를 생성하기 위해, 텍스처 생성 절차는 재구성된/평활화된 지오메트리를 활용하여, 재샘플링된 포인트와 연관될 색상을 계산한다.

점유 맵 모듈(314)은 각 유닛에서 패딩 정보를 설명하는 점유 맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 점유 이미지는 그리드의 각 셀에 대해 셀이 빈 공간에 속하는지 아니면 포인트 클라우드에 속하는지를 지시하는 이진 맵을 포함한다. 일 예에서, 점유 맵은 각 픽셀에 대해 픽셀이 패딩되는지를 설명하는 이진 정보를 사용한다. 다른 예에서, 점유 맵은 픽셀의 각 블록에 대해 픽셀 블록이 패딩되는지를 설명하는 이진 정보를 사용한다.

점유 맵 모듈(314)에 의해 생성된 점유 맵은 무손실 코딩 또는 손실 코딩을 사용하여 압축될 수 있다. 무손실 코딩이 사용될 때, 엔트로피 압축 모듈(334)이 점유 맵을 압축하는데 사용된다. 손실 코딩이 사용될 때, 비디오 압축 모듈(332)이 점유 맵을 압축하는데 사용된다.

패치 패킹 모듈(308)은 이미지 프레임에 패킹된 2D 패치 사이에 일부 빈 공간을 남길 수 있다는 것에 유의한다. 이미지 패딩 모듈(316, 318)은 2D 비디오 및 이미지 코덱에 적합할 수 있는 이미지 프레임을 생성하기 위해, 빈 공간을 채울 수 있다(패딩이라고 함). 이미지 패딩은 사용되지 않는 공간을 중복 정보로 채울 수 있는 배경 채우기(background filling)라고도 한다. 일부 예에서, 좋은 배경 채우기는 비트 레이트를 최소한으로 증가시키고, 패치 경계 주위에 심각한 코딩 왜곡을 도입하지 않는다.

비디오 압축 모듈(322, 323, 332)은 HEVC, VVC 등과 같은 적합한 비디오 코딩 표준에 기반하여, 패딩된 지오메트리 이미지, 패딩된 텍스처 이미지 및 점유 맵과 같은 2D 이미지를 인코딩할 수 있다. 일 예에서, 비디오 압축 모듈(322, 323, 332)은 개별적으로 작동하는 개별 컴포넌트이다. 비디오 압축 모듈(322, 323, 332)은 다른 예에서 단일 컴포넌트로서 구현될 수 있음에 유의한다.

일부 예에서, 평활화 모듈(336)은 재구성된 지오메트리 이미지의 평활화된 이미지를 생성하도록 구성된다. 평활화된 이미지는 텍스처 이미지 생성(312)에 제공될 수 있다. 이후, 텍스처 이미지 생성(312)은 재구성된 지오메트리 이미지에 기반하여 텍스처 이미지의 생성을 조절할 수 있다. 예를 들어, 인코딩 및 디코딩 동안 패치 형상(예: 지오메트리)이 약간 왜곡될 때, 패치 형상의 왜곡을 보정하기 위해 텍스처 이미지를 생성할 때 왜곡이 고려될 수 있다.

일부 실시예에서, 그룹 확장(320)은 코딩 이득 및 재구성된 포인트 클라우드의 시각적 품질을 개선하기 위해, 중복 저주파 콘텐츠(redundant low-frequency content)로 객체 경계 주변의 픽셀을 패딩하도록 구성된다.

다중화기(324)는 압축된 지오메트리 이미지, 압축된 텍스처 이미지, 압축된 점유 맵 및/또는 압축된 보조 패치 정보를 압축된 비트스트림으로 다중화할 수 있다.

도 4는 일부 예에서 포인트 클라우드 프레임에 대응하는 압축된 비트스트림을 디코딩하는 V-PCC 디코더(400)의 블록도를 도시한다. 일부 예에서, V-PCC 디코더(400)는 통신 시스템(100) 및 스트리밍 시스템(200)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 디코더(210)는 V-PCC 디코더(400)와 유사한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다. V-PCC 디코더(400)는 압축된 비트스트림을 수신하고, 압축된 비트스트림에 기반하여 재구성된 포인트 클라우드를 생성한다.

도 4의 예에서, V-PCC 디코더(400)는 역다중화기(432), 비디오 압축 해제 모듈(434, 436), 점유 맵 압축 해제 모듈(438), 보조 패치 정보 압축 해제 모듈(442), 지오메트리 재구성 모듈(444), 평활화 모듈(446), 텍스처 재구성 모듈(448), 및 색상 평활화 모듈(452)을 포함한다.

역다중화기(432)는 압축된 비트스트림을 수신하여 압축된 텍스처 이미지, 압축된 지오메트리 이미지, 압축된 점유 맵 및 압축된 보조 패치 정보로 분리할 수 있다.

비디오 압축 해제 모듈(434, 436)은 적합한 표준(예: HEVC, VVC 등)에 따라 압축된 이미지를 디코딩하고 압축 해제된 이미지를 출력할 수 있다. 예를 들어, 비디오 압축 해제 모듈(434)은 압축된 텍스처 이미지를 디코딩하고 압축 해제된 텍스처 이미지를 출력하며; 비디오 압축 해제 모듈(436)은 압축된 지오메트리 이미지를 디코딩하고 압축 해제된 지오메트리 이미지를 출력한다.

점유 맵 압축 해제 모듈(438)은 적합한 표준(예: HEVC, VVC 등)에 따라 압축된 점유 맵을 디코딩하고 압축 해제된 점유 맵을 출력할 수 있다.

보조 패치 정보 압축 해제 모듈(442)은 압축된 보조 패치 정보를 적합한 표준(예: HEVC, VVC 등)에 따라 디코딩하고 압축 해제된 보조 패치 정보를 출력할 수 있다.

지오메트리 재구성 모듈(444)은 압축 해제된 지오메트리 이미지를 수신하고, 압축 해제된 점유 맵 및 압축 해제된 보조 패치 정보에 기반하여 재구성된 포인트 클라우드 지오메트리를 생성할 수 있다.

평활화 모듈(446)은 패치의 에지(edge)에서 불일치(incongruences)를 평활화할 수 있다. 평활화 절차는 압축 아티팩트(compression artifact)로 인해 패치 경계에서 발생할 수 있는 잠재적인 불연속성을 완화하는 것을 목표로 한다. 일부 실시예에서, 압축/압축 해제에 의해 야기될 수 있는 왜곡을 완화하기 위해 평활화 필터가 패치 경계 상에 위치된 픽셀에 적용될 수 있다.

텍스처 재구성 모듈(448)은 압축 해제된 텍스처 이미지 및 평활화 지오메트리에 기반하여 포인트 클라우드의 포인트에 대한 텍스처 정보를 결정할 수 있다.

색상 평활화 모듈(452)은 색상의 불일치를 평활화할 수 있다. 3D 공간에서 이웃하지 않은 패치는 종종 2D 비디오에서 나란히 패킹된다. 일부 예에서, 이웃하지 않은 패치로부터의 픽셀 값은 블록 기반 비디오 코덱에 의해 혼합될 수 있다. 색상 평활화의 목표는 패치 경계에 나타나는 눈에 보이는 아티팩트를 줄이는 것이다.

도 5는 일부 예에서 비디오 디코더(510)의 블록도를 도시한다. 비디오 디코더(510)는 V-PCC 디코더(400)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 비디오 압축 해제 모듈(434, 436), 점유 맵 압축 해제 모듈(438)은 비디오 디코더(510)와 유사하게 구성될 수 있다.

비디오 디코더(510)는 코딩된 비디오 시퀀스와 같은 압축 이미지로부터 심볼(521)을 재구성하는 파서(520)를 포함할 수 있다. 이러한 심볼의 카테고리에는 비디오 디코더(510)의 작동을 관리하는 데 사용되는 정보가 포함된다. 파서(520)는 수신된 코딩된 비디오 시퀀스를 파싱/엔트로피-디코딩할 수 있다. 코딩된 비디오 시퀀스의 코딩은 비디오 코딩 기술 또는 표준에 따를 수 있고, 가변 길이 코딩, 허프만 코딩, 콘텍스트 감도(context sensitivity)가 있거나 없는 산술 코딩 등을 포함하는 다양한 원리를 따를 수 있다. 파서(520)는 그룹에 대응하는 적어도 하나의 파라미터에 기반하여, 비디오 디코더의 픽셀의 서브그룹 중 적어도 하나에 대한 서브그룹 파라미터 세트를 코딩된 비디오 시퀀스로부터 추출할 수 있다. 서브그룹은 GOP(Groups of Picture), 픽처, 타일(tile), 슬라이스(slice), 매크로블록, CU(Coding Unit), 블록, TU(Transform Unit), PU(Prediction Unit) 등을 포함할 수 있다. 파서(520)는 또한 코딩된 비디오 시퀀스로부터 변환 계수, 양자화기 파라미터 값, 모션 벡터 등과 같은 정보를 추출할 수도 있다.

파서(520)는 버퍼 메모리로부터 수신된 비디오 시퀀스에 대해 엔트로피 디코딩/파싱 작동을 수행하여 심볼(521)을 생성할 수 있다.

심볼의 재구성(521)은 코딩된 비디오 픽처 또는 그 부분(예: 인터 및 인트라 픽처, 인터 및 인트라 블록)의 유형 및 기타 팩터에 따라 다수의 상이한 유닛을 수반할 수 있다. 어떤 유닛이 관련되고 어떻게 관련되는지는 파서(520)에 의해 코딩된 비디오 시퀀스로부터 파싱된 서브그룹 제어 정보에 의해 제어될 수 있다. 파서(520)와 아래의 다수의 유닛 사이의 이러한 서브그룹 제어 정보의 흐름은 명확성을 위해 묘사되지 않는다.

이미 언급한 기능 블록 외에, 비디오 디코더(510)는 개념적으로 후술하는 바와 같이 다수의 기능 유닛으로 세분화될 수 있다. 상업적인 제약 하에서 작동하는 실제 구현에서, 이러한 유닛 중 많은 부분이 서로 밀접하게 상호 작용하고 적어도 부분적으로 서로 통합될 수 있다. 그러나, 개시된 주제를 설명하기 위한 목적으로, 아래의 기능 유닛으로의 개념적 세분화가 적절하다.

제1 유닛은 스케일러/역변환 유닛(551)이다. 스케일러/역변환 유닛(551)은 파서(520)로부터 심볼(들)(521)로서, 사용할 변환, 블록 크기, 양자화 팩터, 양자화 스케일링 행렬 등을 포함하는 제어 정보뿐만 아니라 양자화된 변환 계수를 수신한다. 스케일러/역변환 유닛(551)은 애그리게이터(555)에 입력될 수 있는 샘플 값을 포함하는 블록을 출력할 수 있다.

일부 경우에, 스케일러/역 변환(551)의 출력 샘플은 인트라 코딩된 블록: 즉, 이전에 재구성된 픽처로부터의 예측 정보를 사용하지 않지만 현재 픽처의 이전에 재구성된 부분으로부터의 예측 정보를 사용할 수 있는 블록에 관련될 수 있다. 이러한 예측 정보는 인트라 픽처 예측 유닛(552)에 의해 제공될 수 있다. 일부 경우에, 인트라 픽처 예측 유닛(552)은 현재 픽처 버퍼(558)로부터 페치(fetch)된 주변의 이미 재구성된 정보를 이용하여, 재구성 중인 블록과 동일한 크기 및 형상의 블록을 생성한다. 현재 픽처 버퍼(558)는 예를 들어 부분적으로 재구성된 현재 픽처 및/또는 완전히 재구성된 현재 픽처를 버퍼링한다. 애그리게이터(555)는 일부 경우에, 인트라 예측 유닛(552)이 생성한 예측 정보를, 스케일러/역변환 유닛(551)이 제공하는 출력 샘플 정보에 샘플 단위로 추가한다.

다른 경우에, 스케일러/역 변환 유닛(551)의 출력 샘플은 인터 코딩되고, 잠재적으로 모션 보상된 블록에 관련될 수 있다. 그러한 경우에, 모션 보상 예측 유닛(553)은 예측에 사용되는 샘플을 페치하기 위해 참조 픽처 메모리(557)에 액세스할 수 있다. 블록에 속하는 심볼(521)에 따라 페치된 샘플을 모션 보상한 후, 이러한 샘플은 출력 샘플 정보를 생성하기 위해, 애그리게이터(555)에 의해 스케일러/역 변환 유닛(551)의 출력(이 경우 잔차(residual) 샘플 또는 잔차 신호로 명명됨)에 추가될 수 있다. 모션 보상 예측 유닛(553)이 예측 샘플을 페치하는 참조 픽처 메모리(557) 내의 주소는, 예를 들어 X, Y 및 참조 픽처 컴포넌트를 가질 수 있는 심볼(521)의 형태로 모션 보상 예측 유닛(553)에 대해 이용 가능한 모션 벡터에 의해 제어될 수 있다. 모션 보상은 또한 서브-샘플 정확한(sub-sample exact) 모션 벡터가 사용 중일 때 참조 픽처 메모리(557)로부터 페치된 샘플 값의 보간, 모션 벡터 예측 메커니즘 등을 포함할 수 있다.

애그리게이터(555)의 출력 샘플은 루프 필터 유닛(556)에서 다양한 루프 필터링 기술의 대상이 될 수 있다. 비디오 압축 기술은 코딩된 비디오 시퀀스(코딩된 비디오 비트스트림이라고도 함)에 포함되고 파서(520)로부터의 심볼(521)로서 루프 필터 유닛(556)에 대해 이용 가능하게 되는 파라미터에 의해 제어되는 인루프(in-loop) 필터 기술을 포함할 수 있지만, 또한 코딩된 픽처 또는 코딩된 비디오 시퀀스의 (디코딩 순서에서) 이전 부분의 디코딩 동안 획득된 메타 정보에 응답할 뿐만 아니라 이전에 재구성되고 루프 필터링된 샘플 값에 응답할 수도 있다.

루프 필터 유닛(556)의 출력은 렌더 디바이스(512)에 출력될 뿐만 아니라 향후 인터 픽처 예측에 사용하기 위해 참조 픽처 메모리(557)에 저장될 수 있는 샘플 스트림일 수 있다.

완전히 재구성된 특정 코딩된 픽처는 향후 예측을 위한 참조 픽처로 사용될 수 있다. 예를 들어, 현재 픽처에 대응하는 코딩된 픽처가 완전히 재구성되고 코딩된 픽처가 (예를 들어, 파서(520)에 의해) 참조 픽처로 식별되면, 현재 픽처 버퍼(558)는 참조 픽처 메모리(557)의 일부가 될 수 있으며, 프레시(fresh) 현재 픽처 버퍼가 다음의 코딩된 픽처의 재구성을 시작하기 전에 재할당될 수 있다.

비디오 디코더(510)는 ITU-T Rec. H.265와 같은 표준에서 미리 결정된 비디오 압축 기술에 따라 디코딩 작동을 수행할 수 있다. 코딩된 비디오 시퀀스가 비디오 압축 기술 또는 표준의 신택스와 비디오 압축 기술 또는 표준에 문서화된 프로필 모두를 준수한다는 의미에서, 코딩된 비디오 시퀀스는 사용 중인 비디오 압축 기술 또는 표준에 의해 명시된 신택스를 따를 수 있다. 구체적으로, 프로필은 비디오 압축 기술 또는 표준에서 이용 가능한 모든 도구로부터, 대응하는 프로필에서 사용할 수 있는 유일한 도구로서 특정 도구를 선택할 수 있다. 또한, 준수를 위해 필요한 것은 코딩된 비디오 시퀀스의 복잡성이 비디오 압축 기술 또는 표준의 레벨에 의해 정의된 범위 내에 있다는 것일 수 있다. 일부 경우에, 레벨이 최대 픽처 크기, 최대 프레임 레이트, 최대 재구성 샘플 레이트(예를 들어, 초당 메가샘플로 측정됨), 최대 참조 픽처 크기 등을 제한한다. 레벨에 의해 설정된 제한은 일부 경우에, 코딩된 비디오 시퀀스에서 시그널링되는 HRD(Hypothetical Reference Decoder) 사양 및 HRD 버퍼 관리를 위한 메타데이터를 통해 추가로 제한될 수 있다.

도 6은 본 개시의 실시예에 따른 비디오 인코더(603)의 블록도를 도시한다. 비디오 인코더(603)는 포인트 클라우드를 압축하는 V-CCC 인코더(300)에서 사용될 수 있다. 일 예에서, 비디오 압축 모듈(322, 323) 및 비디오 압축 모듈(332)은 인코더(603)와 유사하게 구성된다.

비디오 인코더(603)는 패딩된 지오메트리 이미지, 패딩된 텍스처 이미지 등과 같은 이미지를 수신하고, 압축된 이미지를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 비디오 인코더(603)는 실시간으로 또는 애플리케이션에 의해 요구되는 임의의 다른 시간 제약 하에서 소스 비디오 시퀀스의 픽처(이미지)를 코딩된 비디오 시퀀스(643)(압축된 이미지)로 코딩 및 압축할 수 있다. 적절한 코딩 속도(speed)를 적용하는 것은 컨트롤러(650)의 기능 중 하나이다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(650)는 후술되는 바와 같이 다른 기능 유닛을 제어하고 다른 기능 유닛에 기능적으로 결합된다. 결합(coupling)은 명확성을 위해 도시되지 않는다. 컨트롤러(650)에 의해 설정되는 파라미터는 레이트 제어 관련 파라미터(픽처 스킵(skip), 양자화기, 레이트-왜곡 최적화 기술의 람다(lambda) 값, …), 픽처 크기, GOP(group of picture) 레이아웃, 최대 모션 벡터 검색 범위 등을 포함할 수 있다. 컨트롤러(650)는 특정 시스템 설계에 최적화된 비디오 인코더(603)에 속하는 다른 적합한 기능을 갖도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 비디오 인코더(603)는 코딩 루프에서 작동하도록 구성된다. 과도하게 단순화된 설명으로서, 일 예에서, 코딩 루프는 소스 코더(630)(예: 코딩될 입력 픽처 및 참조 픽처(들)에 기반하여 심볼 스트림과 같은 심볼을 생성하는 역할을 함), 및 비디오 인코더(603)에 내장된 (로컬) 디코더(633)를 포함한다. 디코더(633)는 (개시된 주제에서 고려되는 비디오 압축 기술에서 심볼과 코딩된 비디오 비트스트림 간의 임의의 압축이 무손실이므로), (원격) 디코더가 생성하는 것과 유사한 방식으로 샘플 데이터를 생성하기 위해 심볼을 재구성한다. 재구성된 샘플 스트림(샘플 데이터)은 참조 픽처 메모리(634)에 입력된다. 심볼 스트림의 디코딩은 디코더 위치(로컬 또는 원격)에 관계없이 정확한 비트 결과를 가져오기 때문에, 참조 픽처 메모리(634)의 콘텐츠도 로컬 인코더와 원격 인코더 사이에서 비트 정확하다(bit-exact). 다시 말해, 인코더의 예측 부분은 디코딩 동안 예측을 사용할 때 디코더가 "보는(see)" 것과 정확히 동일한 샘플 값을 참조 픽처 샘플로 "보는" 것이다. 이 참조 픽처 동시성(synchronicity)의 기본 원리(예를 들어 채널 에러로 인해 동기화가 유지될 수 없으면 드리프트(drift)가 발생)는 일부 관련 기술에서도 사용된다.

"로컬" 디코더(633)의 작동은 비디오 디코더(510)와 같은 "원격" 디코더의 작동과 동일할 수 있으며, 이는 도 5와 관련하여 위에서 이미 상세하게 설명되었다. 또한 도 5를 간략히 참조하며, 그러나, 심볼이 이용 가능하고 엔트로피 코더(645) 및 파서(520)에 의한 코딩된 비디오 시퀀스에 대한 심볼의 인코딩/디코딩이 무손실일 수 있기 때문에, 파서(520)를 포함하는 디코더(510)의 엔트로피 디코딩 부분이, 로컬 디코더(633)에서 완전히 구현되지 않을 수 있다.

작동 동안, 일부 예에서, 소스 코더(630)는 "참조 픽처"로서 지정된 비디오 시퀀스로부터의 하나 이상의 이전에 코딩된 픽처를 참조하여 예측적으로 입력 픽처를 코딩하는, 모션 보상된 예측 코딩을 수행할 수 있다. 이러한 방식으로, 코딩 엔진(632)은 입력 픽처의 픽셀 블록과 입력 픽처에 대한 예측 참조(들)로서 선택될 수 있는 참조 픽처(들)의 픽셀 블록 간의 차이를 코딩한다.

로컬 비디오 디코더(633)는 소스 코더(630)에 의해 생성된 심볼에 기반하여 참조 픽처로 지정될 수 있는 픽처의 코딩된 비디오 데이터를 디코딩할 수 있다. 코딩 엔진(632)의 작동은 유리하게는 손실 프로세스일 수 있다. 코딩된 비디오 데이터가 비디오 디코더(도 6에 도시되지 않음)에서 디코딩될 수 있을 때, 재구성된 비디오 시퀀스는 일반적으로 일부 에러가 있는 소스 비디오 시퀀스의 복제본(replica)일 수 있다. 로컬 비디오 디코더(633)는 참조 픽처에 대해 비디오 디코더에 의해 수행될 수 있는 디코딩 프로세스를 복제하고, 재구성된 참조 픽처가 참조 픽처 캐시(634)에 저장되게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 비디오 인코더(603)는 (전송 에러 없이) 원단 비디오 디코더(far-end video decoder)에 의해 획득될 재구성된 참조 픽처로서 공통 콘텐츠를 갖는 재구성된 참조 픽처의 사본을 국부적으로 저장할 수도 있다.

예측기(predictor)(635)는 코딩 엔진(632)에 대한 예측 검색을 수행할 수 있다. 즉, 코딩될 신규 픽처에 대해, 예측기(635)는 신규 픽처에 대한 적절한 예측 참조 역할을 할 수 있는 샘플 데이터(후보 참조 픽셀 블록으로서) 또는 참조 픽처 모션 벡터, 블록 형상 등과 같은 특정 메타데이터에 대해 참조 픽처 메모리(634)를 검색할 수 있다. 예측기(635)는 적절한 예측 참조를 찾기 위해 샘플 블록-픽셀 블록 단위(sample block-by-pixel block basis)로 작동할 수 있다. 일부 경우에, 예측기(635)에 의해 획득된 검색 결과에 의해 결정된 바와 같이, 입력 픽처는 참조 픽처 메모리(634)에 저장된 다수의 참조 픽처로부터 도출된 예측 참조를 가질 수 있다.

컨트롤러(650)는 예를 들어 비디오 데이터를 인코딩하는 데 사용되는 파라미터 및 서브그룹 파라미터의 설정을 포함하는 소스 코더(630)의 코딩 작동을 관리할 수 있다.

전술한 모든 기능 유닛의 출력은 엔트로피 코더(645)에서 엔트로피 코딩될 수 있다. 엔트로피 코더(645)는 허프만 코딩, 가변 길이 코딩, 산술 코딩 등과 같은 기술에 따라 심볼을 무손실 압축하는 것에 의해, 다양한 기능 유닛에 의해 생성된 심볼을 코딩된 비디오 시퀀스로 변환한다.

컨트롤러(650)는 비디오 인코더(603)의 작동을 관리할 수 있다. 코딩 동안, 컨트롤러(650)는 각각의 픽처에 적용될 수 있는 코딩 기술에 영향을 미칠 수 있는 특정 코딩된 픽처 유형을 각각의 코딩된 픽처에 할당할 수 있다. 예를 들어, 픽처는 종종 다음 픽처 유형 중 하나로 할당될 수 있다.

인트라 픽처(Intra Picture)(I 픽처)는 예측 소스로서 시퀀스의 다른 픽처를 사용하지 않고 코딩 및 디코딩될 수 있는 것일 수 있다. 일부 비디오 코덱은 예를 들어 독립 디코더 리프레시(Independent Decoder Refresh)("IDR") 픽처를 포함하는, 서로 다른 유형의 인트라 픽처를 허용한다. 당업자는 I 픽처의 이러한 변형 및 각각의 애플리케이션 및 특징을 알고 있다.

예측 픽처(predictive picture)(P 픽처)는 최대 하나의 모션 벡터 및 참조 인덱스를 사용하여 각 블록의 샘플 값을 예측하는 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용하여 코딩 및 디코딩될 수 있는 것일 수 있다.

양방향 예측 픽처(bi-directionally predictive picture)(B 픽처)는 최대 2개의 모션 벡터 및 참조 인덱스를 사용하여 각 블록의 샘플 값을 예측하는 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용하여 코딩 및 디코딩될 수 있는 것일 수 있다. 유사하게, 다수의 예측 픽처는 단일 블록의 재구성을 위해 2개 이상의 참조 픽처 및 연관된 메타데이터를 사용할 수 있다.

소스 픽처는 일반적으로 복수의 샘플 블록(예를 들어, 각각 4×4, 8×8, 4×8 또는 16×16 샘플의 블록)으로 공간적으로 세분화되고 블록 단위로 코딩될 수 있다. 블록은 블록의 각각의 픽처에 적용된 코딩 할당에 의해 결정된 바와 같이 다른 (이미 코딩된) 블록을 참조하여 예측적으로 코딩될 수 있다. 예를 들어, I 픽처의 블록은 비예측적으로 코딩될 수 있거나 동일한 픽처의 이미 코딩된 블록을 참조하여 예측적으로 코딩될 수 있다(공간 예측 또는 인트라 예측). P 픽처의 픽셀 블록은 하나의 이전에 코딩된 참조 픽처를 참조하여 공간적 예측을 통해 또는 시간적 예측을 통해 예측적으로 코딩될 수 있다. B 픽처의 블록은 하나 또는 2개의 이전에 코딩된 참조 픽처를 참조하여 공간적 예측을 통해 또는 시간적 예측을 통해 예측적으로 코딩될 수 있다.

비디오 인코더(603)는 ITU-T Rec. H.265와 같은 미리 결정된 비디오 코딩 기술 또는 표준에 따라 코딩 작동을 수행할 수 있다. 그 작동에서, 비디오 인코더(603)는 입력 비디오 시퀀스에서 시간적 및 공간적 중복성을 이용하는 예측 코딩 작동을 포함하는 다양한 압축 작동을 수행할 수 있다. 코딩된 비디오 데이터는 따라서 사용되는 비디오 코딩 기술 또는 표준에 의해 지정된 신택스를 따를 수 있다.

비디오는 시간적 시퀀스에서 복수의 소스 픽처(이미지)의 형태로 캡처될 수 있다. 인트라 픽처 예측(종종 인트라 예측으로 축약됨)은 주어진 픽처에서 공간적 상관 관계를 사용하고, 인터 픽처 예측은 픽처 간의 (시간적 또는 기타) 상관 관계를 사용한다. 일 예에서, 현재 픽처라고 하는 인코딩/디코딩 중인 특정 픽처가 블록으로 파티셔닝된다. 현재 픽처의 블록이 비디오에서 이전에 코딩되고 여전히 버퍼링된 참조 픽처의 참조 블록과 유사할 때, 현재 픽처의 블록이 모션 벡터라고 하는 벡터에 의해 코딩될 수 있다. 모션 벡터는 참조 픽처 내의 참조 블록을 가리키며, 다수의 참조 픽처가 사용 중인 경우에, 참조 픽처를 식별하는 3차원을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 이중 예측(bi-prediction) 기술이 인터 픽처 예측에 사용될 수 있다. 이중 예측 기술에 따르면, 비디오의 현재 픽처에 대해 디코딩 순서에서 모두 이전인(그러나 디스플레이 순서에서 각각 과거 및 미래일 수 있음) 제1 참조 픽처 및 제2 참조 픽처와 같은 2개의 참조 픽처를 사용한다. 현재 픽처의 블록은 제1 참조 픽처의 제1 참조 블록을 가리키는 제1 모션 벡터와 제2 참조 픽처의 제2 참조 블록을 가리키는 제2 모션 벡터에 의해 코딩될 수 있다. 블록은 제1 참조 블록과 제2 참조 블록의 조합에 의해 예측될 수 있다.

또한, 코딩 효율을 향상시키기 위해 인터 픽처 예측에 병합 모드 기술이 사용될 수 있다.

본 개시의 일부 실시예에 따르면, 인터 픽처 예측 및 인트라 픽처 예측과 같은 예측이 블록 단위로 수행된다. 예를 들어, HEVC 표준에 따라, 비디오 픽처 시퀀스의 픽처는 압축을 위해 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU)으로 파티셔닝되며, 픽처의 CTU는 64×64 픽셀, 32×32 픽셀 또는 16×16 픽셀과 같은 동일한 크기를 갖는다. 일반적으로 CTU는 3개의 코딩 트리 블록(coding tree block, CTB)을 포함하며, 이는 1개의 루마 CTB와 2개의 크로마 CTB이다. 각 CTU는 재귀적으로 하나 또는 다수의 코딩 유닛(coding unit, CU)으로 쿼드트리 분할될 수 있다. 예를 들어, 64×64 픽셀의 CTU는 64×64 픽셀의 하나의 CU, 또는 32×32 픽셀의 4개의 CU, 또는 16×16 픽셀의 16개의 CU로 분할될 수 있다. 일 예에서, 각 CU는 인터 예측 유형 또는 인트라 예측 유형과 같은 CU에 대한 예측 유형을 결정하기 위해 분석된다. CU는 시간적 및/또는 공간적 예측 가능성에 따라 하나 이상의 예측 유닛(prediction unit, PU)으로 분할된다. 일반적으로, 각 PU는 루마 예측 블록(prediction block, PB)과 2개의 크로마 PB를 포함한다. 일 실시예에서, 코딩(인코딩/디코딩)에서의 예측 작동은 예측 블록 단위로 수행된다. 루마 예측 블록을 예측 블록의 예로 사용하여, 예측 블록은 8×8 픽셀, 16×16 픽셀, 8×16 픽셀, 16×8 픽셀 등과 같은 샘플에 대한 값(예: 루마 값)의 행렬을 포함한다.

도 7은 일부 예에서 G-PCC 인코더(700)의 블록도를 도시한다. G-PCC 인코더(700)는 포인트 클라우드 데이터를 수신하고, 포인트 클라우드 데이터를 압축하여 압축된 포인트 클라우드 데이터를 운반하는 비트 스트림을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, G-PCC 인코더(700)는 위치 양자화 모듈(710), 중복 포인트 제거 모듈(712), 옥트리(octree) 인코딩 모듈(730), 속성 전달(attribute transfer) 모듈(720), LOD(level of detail) 생성 모듈(740), 속성 예측 모듈(750), 잔차 양자화 모듈(760), 산술 코딩 모듈(770), 역 잔차 양자화 모듈(780), 가산 모듈(781), 재구성된 속성 값을 저장하는 메모리(790)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 입력 포인트 클라우드(701)는 G-PCC 인코더(700)에서 수신될 수 있다. 포인트 클라우드(701)의 위치(예: 3D 좌표)는 양자화 모듈(710)에 제공된다. 양자화 모듈(710)은 좌표를 양자화하여 양자화된 위치를 생성하도록 구성된다. 중복 포인트 제거 모듈(712)은 양자화된 위치를 수신하고 필터 프로세스를 수행하여 중복 포인트를 식별 및 제거하도록 구성된다. 옥트리 인코딩 모듈(730)은 중복 포인트 제거 모듈(712)로부터 필터링된 위치를 수신하고, 옥트리 기반 인코딩 프로세스를 수행하여, 복셀(voxel)의 3D 그리드를 설명하는 점유 코드의 시퀀스를 생성하도록 구성된다. 점유 코드는 산술 코딩 모듈(770)로 제공된다.

속성 전달 모듈(720)은 입력 포인트 클라우드의 속성을 수신하고, 속성 전달 프로세스를 수행하여 다수의 속성 값이 각각의 복셀과 연관될 때 각 복셀에 대한 속성 값을 결정하도록 구성된다. 속성 전달 프로세스는 옥트리 인코딩 모듈(730)로부터 출력된 재정렬된 포인트들에 대해 수행될 수 있다. 전달 작동 후의 속성은 속성 예측 모듈(750)로 제공된다. LOD 생성 모듈(740)은 옥트리 인코딩 모듈(730)로부터 출력된 재정렬된 포인트에 대해 작동하고, 포인트를 상이한 LOD로 재구성하도록 구성된다. LOD 정보는 속성 예측 모듈(750)로 제공된다.

속성 예측 모듈(750)은 LOD 생성 모듈(740)로부터의 LOD 정보에 의해 지시되는 LOD 기반 순서(LOD-based order)에 따라 포인트를 처리한다. 속성 예측 모듈(750)은 메모리(790)에 저장된 현재 포인트의 이웃 포인트 세트의 재구성된 속성에 기반하여 현재 포인트에 대한 속성 예측을 생성한다. 예측 잔차는 속성 전달 모듈(720)로부터 수신된 원래 속성 값 및 국부적으로 생성된 속성 예측에 기반하여 후속적으로 획득될 수 있다. 각 속성 예측 프로세스에서 후보 인덱스가 사용될 때, 선택된 예측 후보에 대응하는 인덱스가 산술 코딩 모듈(770)로 제공될 수 있다.

잔차 양자화 모듈(760)은 속성 예측 모듈(750)로부터 예측 잔차를 수신하고, 양자화를 수행하여 양자화된 잔차를 생성하도록 구성된다. 양자화된 잔차는 산술 코딩 모듈(770)로 제공된다.

역 잔차 양자화 모듈(780)은 잔차 양자화 모듈(760)로부터 양자화된 잔차를 수신하고, 잔차 양자화 모듈(760)에서 수행된 양자화 연산의 역을 수행함으로써 재구성된 예측 잔차를 생성하도록 구성된다. 가산(addition) 모듈(781)은 역 잔차 양자화 모듈(780)로부터 재구성된 예측 잔차를 수신하고 속성 예측 모듈(750)로부터 각각의 속성 예측을 수신하도록 구성된다. 재구성된 예측 잔차와 속성 예측을 조합함으로써, 재구성된 속성 값이 생성되어 메모리(790)에 저장된다.

산술 코딩 모듈(770)은 점유 코드, 후보 인덱스(사용되면), 양자화된 잔차(생성되면) 및 기타 정보를 수신하고, 엔트로피 인코딩을 수행하여 수신된 값 또는 정보를 추가로 압축하도록 구성된다. 그 결과, 압축된 정보를 운반하는 압축된 비트스트림(702)이 생성될 수 있다. 비트스트림(702)은 압축된 비트스트림을 디코딩하는 디코더로 전송되거나 제공될 수 있거나 또는 저장 디바이스에 저장될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 G-PCC 디코더(800)의 블록도를 도시한다. G-PCC 디코더(800)는 압축된 비트스트림을 수신하고, 포인트 클라우드 데이터 압축 해제를 수행하여 비트스트림을 압축 해제하여, 디코딩된 포인트 클라우드 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, G-PCC 디코더(800)는 산술 디코딩 모듈(810), 역 잔차 양자화 모듈(820), 옥트리 디코딩 모듈(830), LOD 생성 모듈(840), 속성 예측 모듈(850) 및 재구성된 속성 값을 저장하기 위한 메모리(860)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이, 압축된 비트스트림(801)은 산술 디코딩 모듈(810)에서 수신될 수 있다. 산술 디코딩 모듈(810)은 포인트 클라우드의 양자화된 잔차(생성되면) 및 점유 코드를 획득하기 위해 압축된 비트스트림(801)을 디코딩하도록 구성된다. 옥트리 디코딩 모듈(830)은 점유 코드에 따라 포인트 클라우드에서 포인트의 재구성된 위치를 결정하도록 구성된다. LOD 생성 모듈(840)은 재구성된 위치에 기반하여 포인트를 상이한 LOD로 재구성하고, LOD 기반 순서를 결정하도록 구성된다. 역 잔차 양자화 모듈(820)은 산술 디코딩 모듈(810)로부터 수신된 양자화된 잔차에 기반하여 재구성된 잔차를 생성하도록 구성된다.

속성 예측 모듈(850)은 속성 예측 프로세스를 수행하여 LOD 기반 순서에 따라 포인트에 대한 속성 예측을 결정하도록 구성된다. 예를 들어, 현재 포인트의 속성 예측은 메모리(860)에 저장된 현재 포인트의 이웃 포인트의 재구성된 속성 값에 기반하여 결정될 수 있다. 일부 예에서, 속성 예측은 현재 포인트에 대한 재구성된 속성을 생성하기 위해 각각의 재구성된 잔차와 조합될 수 있다.

속성 예측 모듈(850)로부터 생성된 재구성된 속성의 시퀀스는 옥트리 디코딩 모듈(830)로부터 생성된 재구성된 위치와 함께, 일 예에서 디코더(800)에서 출력되는 디코딩된 포인트 클라우드(802)에 대응한다. 또한, 재구성된 속성은 또한 메모리(860)에 저장되고 후속 포인트에 대한 속성 예측을 도출하기 위해 후속적으로 사용될 수 있다.

다양한 실시예에서, 인코더(300), 디코더(400), 인코더(700), 및/또는 디코더(800)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 인코더(300), 디코더(400), 인코더(700), 및/또는 디코더(800)는 ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등과 같은 소프트웨어 없이 또는 함께 작동하는 하나 이상의 집적 회로(integrated circuit, IC)와 같은 처리 회로로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 인코더(300), 디코더(400), 인코더(700), 및/또는 디코더(800)는 비휘발성(또는 비일시적) 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어 또는 펌웨어로서 구현될 수 있다. 명령어는 하나 이상의 프로세서와 같은 처리 회로에 의해 실행될 때, 처리 회로로 하여금 인코더(300), 디코더(400), 인코더(700), 및/또는 디코더(800)의 기능을 수행하게 한다.

여기에 개시된 속성 예측 기술을 구현하도록 구성된 속성 예측 모듈(750, 850)은 도 7 및 도 8에 도시된 것과 유사하거나 상이한 구조를 가질 수 있는 다른 디코더 또는 인코더에 포함될 수 있음에 유의한다. 또한, 인코더(700) 및 디코더(800)는 다양한 예에서 동일한 디바이스에 포함될 수도 있고, 별도의 디바이스에 포함될 수도 있다.

본 개시의 일부 측면에 따르면, 메시 압축은 PCC 코딩 도구와 상이한 코딩 도구를 사용할 수 있거나, 또는 위의 PCC(예: G-PCC, V-PCC) 인코더, 위의 PCC(예: G-PCC, V-PCC) 디코더 등과 같은 PCC 코딩 도구를 사용할 수 있다.

객체의 메시(메시 모델, 메시 프레임이라고도 함)는 객체의 표면을 설명하는 다각형을 포함할 수 있다. 각 다각형은 3D 공간에서 다각형의 꼭짓점과 꼭짓점을 다각형에 연결하는 에지에 의해 정의될 수 있다. 꼭짓점들이 어떻게 연결되어 있는지에 대한 정보(예: 에지 정보)를 연결성 정보라고 한다. 일부 예에서, 객체의 메시는 객체의 표면을 설명하는 연결된 삼각형에 의해 형성된다. 에지를 공유하는 2개의 삼각형을 2개의 연결된 삼각형이라고 한다. 일부 다른 예에서, 객체의 메시는 연결된 사변형(quadrilateral)에 의해 형성된다. 에지를 공유하는 2개의 사변형은 2개의 연결된 사변형이라고 할 수 있다. 메시는 다른 적절한 다각형에 의해 형성될 수 있다는 점에 유의한다.

일부 예에서, 메시는 꼭짓점과 연관된 색상, 법선 등과 같은 속성을 포함할 수도 있다. 속성은 2D 속성 맵으로 메시를 파라미터화하는 매핑 정보를 활용하여 메시의 표면과 연관될 수 있다. 매핑 정보는 일반적으로 메시 꼭짓점과 연관된, UV 좌표 또는 텍스처 좌표라고 하는 파라메트릭 좌표 세트로 설명된다. 2D 속성 맵(일부 예에서 텍스처 맵이라고 함)은 텍스처, 법선, 변위(displacement) 등과 같은 고해상도 속성 정보를 저장하는 데 사용된다. 이러한 정보는 텍스처 매핑 및 음영 처리(shading)와 같은 다양한 용도로 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 메시는 지오메트리 정보, 연결성 정보, 매핑 정보, 꼭짓점 속성 및 속성 맵이라고 하는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 지오메트리 정보는 메시의 꼭짓점과 연관된 3D 위치 세트로 설명된다. 일 예에서, (x,y,z) 좌표는 꼭짓점의 3D 위치를 설명하는 데 사용할 수 있으며 3D 좌표라고도 한다. 일부 예에서, 연결성 정보는 꼭짓점을 연결하여 3D 표면을 생성하는 방법을 설명하는 꼭짓점 인덱스 세트를 포함한다. 일부 예에서, 매핑 정보는 메시 표면을 평면의 2D 영역에 매핑하는 방법을 설명한다. 일 예에서, 매핑 정보는 연결성 정보와 함께 메시 꼭짓점과 연관된 UV 파라메트릭/텍스처 좌표(u,v) 세트로 설명된다. 일부 예에서, 꼭짓점 속성은 메시 꼭짓점과 연관된 스칼라 또는 벡터 속성 값을 포함한다. 일부 예에서, 속성 맵은 메시 표면과 연관되고 2D 이미지/비디오로 저장되는 속성을 포함한다. 일 예에서, 비디오(예: 2D 이미지/비디오)와 메시 표면 간의 매핑은 매핑 정보에 의해 정의된다.

본 개시의 일 측면에 따르면, UV 매핑 또는 메시 파라미터화(mesh parameterization)라고 하는 일부 기술은 3D 도메인에서의 메시의 표면을 2D 도메인으로 매핑하는 데 사용된다. 일부 예에서, 메시는 3D 도메인의 패치로 파티셔닝된다. 패치는 경계 에지로 형성된 경계가 있는 메시의 연속적인 서브세트이다. 패치의 경계 에지는 패치의 하나의 다각형에만 속하는 에지이며 패치에서 인접한 2개의 다각형에 의해 공유되지 않는다. 패치 내 경계 에지의 꼭짓점은 패치의 경계 꼭짓점이라고 하며, 패치 내 비경계 꼭짓점은 일부 예에서 패치의 내부 꼭짓점이라고 할 수 있다.

일부 예에서, 객체의 메시는 연결된 삼각형에 의해 형성되고, 메시는 패치로 파티셔닝될 수 있으며, 각각의 패치는 연결된 삼각형의 서브세트이다. 패치의 경계 에지는 패치에서 하나의 삼각형에만 속하고 패치에서 인접한 삼각형들에 의해 공유되지 않는 에지이다. 패치의 경계 에지의 꼭짓점은 패치의 경계 꼭짓점이라고 하며, 패치의 비경계 꼭짓점은 일부 예에서 패치의 내부 꼭짓점이라고 할 수 있다. 경계 루프는 경계 꼭짓점의 시퀀스를 포함하며, 경계 꼭짓점의 시퀀스에 의해 형성된 경계 에지는 경계 루프라고 하는 루프를 형성할 수 있다.

경계 루프 검출은 리메싱(remeshing), 메시 압축, 메시 변형(mesh deformation), 메시 등록 등과 같은 메시 처리에서 많은 애플리케이션을 갖는다. 일부 관련된 예에서, 알고리즘은 다양체 메시에서만 경계 루프를 검출하도록 개발되었다. 본 개시의 일부 측면은 비다양체 메시에서 경계 루프를 검출하는 기술을 제공한다.

본 개시의 일부 측면은 경계 루프에 영향을 미치지 않고 비다양체 메시를 다양체 메시로 변환하는 기술을 제공한다. 따라서 다양체 메시에서 경계 루프를 검출하기 위해 개발된 알고리즘을 변환된 다양체 메시에서 경계 루프를 검출하는 데 사용할 수 있다.

방향성 있는(orientable) 단체 2-복합체 메시는 0-단체(포인트), 1-단체(라인 세그먼트) 및 2-단체(삼각형)로 구성된 메시를 의미한다. 다음 설명에서는 비다양체 메시에서 경계 루프를 검출하는 기술을 설명하기 위해 방향성 있는 단체 2-복합체 메시가 사용되지만, 이 기술은 단체 n-복합체(n>2)의 메시 및/또는 단체 복합체가 아닌 메시를 커버하도록 적절하게 확장될 수 있다.

일부 예에서, 객체의 메시는 3개의 메시 엘리먼트, 즉 꼭짓점, 에지 및 면(face)(일부 예에서는 다각형이라고도 함)을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 각 에지가 하나 또는 2개의 면에만 입사하고 꼭짓점에 입사하는 면이 닫힌 팬(closed fan) 또는 열린 팬(open fan)을 형성할 때, 메시는 다양체 메시(다양체 유형 메시라고도 함)이다. 일부 예에서, 메시가 열린 디스크(open disk) 또는 하프 디스크(half disk)에 대해 위상 동형인(homeomorphic) 이웃이 없는 일부 포인트를 포함할 때 메시는 비다양체 메시(비다양체 유형 메시라고도 함)이며, 열린 디스크 또는 하프 디스크에 대해 위상 동형인 이웃이 없는 포인트는 특이점(singularity)이라고 한다. 특이점을 포함하는 꼭짓점을 특이 꼭짓점(singular vertex)이라고 하고, 특이점을 포함하는 에지를 특이 에지(singular edge)이라 한다. 특이점이 없는 꼭짓점을 정규 꼭짓점(regular vertex)이라고 한다. 특이점이 없는 에지를 정규 에지(regular edge)라고 한다.

일부 예에서, 메시의 꼭짓점은 내부 꼭짓점과 경계 꼭짓점으로 분류될 수 있다. 일부 예에서, 경계 에지는 메시의 두 면에 입사하지 않는 에지이다. 예를 들어, 경계 에지는 메시의 하나의 다각형에만 속하는 에지이다. 일부 예에서, 경계 꼭짓점은 경계 에지에 입사하는 꼭짓점으로 정의된다. 예를 들어, 경계 에지의 꼭짓점을 경계 꼭짓점이라고 한다. 경계 에지에 입사하지 않는 꼭짓점을 메시의 내부 꼭짓점이라고 한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 단체 2-복합체 메시의 경우, 내부 꼭짓점은 모두 정규 꼭짓점이고, 경계 꼭짓점을 조사하여 특이 꼭짓점을 식별할 수 있다. 경계 꼭짓점의 경우, 는 입사면의 수를 표시하고(denote), 는 입사 에지의 수를 표시한다. 수식 (1):

수식 (1)

로 표현되는 바와 같이, 가 보다 1만큼 클 때, 경계 꼭짓점은 정규 꼭짓점이고, 그렇지 않으면 경계 꼭짓점은 특이 꼭짓점이다.

도 9는 일 예에서의 메시(900)를 도시한다. 메시(900)는 단체 2-복합체 메시이며, 꼭짓점 v1 내지 꼭짓점 v10을 포함한다. 꼭짓점 v1은 내부 꼭짓점이므로 정규 꼭짓점이다. 꼭짓점 v2, 꼭짓점 v4-v10은 경계 꼭짓점이며, 각각 수식 (1)을 충족하고, 정규 꼭짓점이다. 예를 들어, 꼭짓점 v2는 2개의 입사면과 3개의 입사 에지를 가지며; 꼭짓점 v4는 2개의 입사면과 3개의 입사 에지를 가지고; 꼭짓점 v5는 2개의 입사면과 3개의 입사 에지를 가지며; 꼭짓점 v6은 2개의 입사면과 3개의 입사 에지를 가지고; 꼭짓점 v7은 1개의 입사면과 2개의 입사 에지를 가지며; 꼭짓점 v8은 1개의 입사면과 2개의 입사 에지를 가지고; 꼭짓점 v9는 1개의 입사면과 2개의 입사 에지를 가지며; 꼭짓점 v10은 1개의 입사면과 2개의 입사 에지를 갖는다.

도 9의 예에서, 꼭짓점 v3는 경계 꼭짓점이고 2개의 입사면과 4개의 입사 에지를 가지므로, 꼭짓점 v3는 수식 (1)을 충족하지 않으며 특이 꼭짓점이다.

본 개시의 또 다른 측면에 따르면, 특이 꼭짓점은 입사 경계 에지의 수에 의해 식별될 수 있다. 예를 들어, 정규 경계 꼭짓점은 2개의 입사 경계 에지만 가질 수 있는 반면, 특이 경계 꼭짓점에는 2개 이상의 입사 경계 에지를 갖는다.

도 9의 예에서, 경계 꼭짓점 v2 및 경계 꼭짓점 v4-v10은 각각 2개의 입사 경계 에지를 가지며 정규 꼭짓점이고; 경계 꼭짓점 v3은 4개의 입사 경계 에지를 가지며 특이 꼭짓점이다.

본 개시의 또 다른 측면에 따르면, 단체 2-복합체 메시의 경우, 특이 에지는 입사면의 수에 기반하여 식별될 수 있다. 예를 들어, 에지의 경우, 에지가 입사면을 갖지 않거나(예: 0개의 입사면), 2개 이상의 입사면을 가질 때, 에지는 특이 에지이다. 에지가 하나 또는 2개의 입사면을 가질 때, 에지는 정규 에지이다.

도 10은 일부 예에서의 메시(1000)를 도시한다. 메시(1000)는 단체 2-복합체 메시이며, 에지 e1 내지 에지 e13을 포함한다. 에지 e1은 2개의 입사면을 가지며 정규 에지이다. 에지 e2는 입사면을 갖지 않으며 특이 에지이다. 에지 e3는 3개의 입사면을 가지며 특이 에지이다. 에지 e4-e13은 각각 1개의 입사면을 가지며 정규 에지이다.

본 개시의 일부 측면에 따르면, 비다양체 메시에서 경계 루프를 검출하기 위해, 비다양체 메시가 경계 루프 구성에 영향을 미치지 않고 다양체 메시로 변환될 수 있으므로, 다양체 메시의 경계 루프는 비다양체 메시에서의 경계 루프에 대응할 수 있다. 다양체 메시의 경계 루프는 적절한 알고리즘으로 검출될 수 있다. 다양체 메시의 경계 루프에 기반하여, 비다양체 메시의 대응하는 경계 루프를 결정할 수 있다. 다음 설명은 비다양체 메시를 다양체 메시로 변환하는 기술을 설명하기 위해 특이 꼭짓점이 있는 단체 2-복합체 메시를 사용하지만, 이 기술은 특이 에지가 있는 비다양체 메시 등과 같은 다른 비다양체 메시에 적절하게 적용될 수 있다.

일부 예에서, 특이 꼭짓점만을 갖는 단체 2-복합체 메시인 메시의 경우, 경계 루프는 비다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 절차에 의해 검출될 수 있다. 비다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 절차는 제1 단계, 제2 단계 및 제3 단계라고 하는 세 단계를 포함한다.

제1 단계(위상 수학 수술(topological surgery) 단계라고도 함)에서, 메시의 각 특이 꼭짓점에 대해, 입사 에지는 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 순환 시퀀스(cyclic sequence)로 인덱싱(예: 정렬)될 수 있다. 순환 시퀀스에서, 제1 입사 에지와 마지막 입사 에지는 연속적인 입사 에지이다. 특이 꼭짓점에 대한 입사 에지의 순환 시퀀스에 기반하여, 루프 에지 쌍을 검출할 수 있다. 루프 에지 쌍은 동일한 면의 에지가 아닌, 순환 시퀀스에서의 2개의 연속적인 입사 에지로 정의된다. 인덱싱의 순환 특성으로 인해, 제1 입사 에지와 마지막 입사 에지가 동일한 면의 에지가 아니면, 모듈식 산술 규칙(modular arithmetic convention)을 사용하여 제1 입사 에지와 마지막 입사 에지를 루프 에지 쌍으로 정의할 수 있다.

각각의 루프 에지 쌍에 대해, 2개의 입사면이 식별될 수 있고, 2개의 식별된 입사면에서의 특이 꼭짓점을 대체하기 위해 별칭 꼭짓점이 특이 꼭짓점으로부터 분할될 수 있다. 별칭 꼭짓점은 루프 에지 쌍인 2개의 입사 경계 에지만 갖도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 일 예에서, 식별된 2개의 입사면에서 특이 꼭짓점의 원래 인덱스를 신규 인덱스로 교체하고, 신규 인덱스를 특이 꼭짓점의 원래 인덱스의 별칭으로 기록한다.

제1 단계(위상 수학 수술 단계) 후, 단체 2-복합체 비다양체 메시는 다양체 메시가 된다.

제2 단계(즉, 경계 루프 검출 단계라고 함)에서, 다양체 메시의 경계 루프는 다양체 메시에서 경계 루프를 검출하기 위해 개발된 적절한 알고리즘에 의해 검출될 수 있다.

제3 단계(즉, 비다양체 메시의 경계 루프라고 함)에서, 다양체 메시의 경계 루프를 결정한 후, 별칭 관계에 따라 신규 인덱스를 원래 인덱스로 대체하여 비다양체 메시의 대응하는 경계 루프를 결정할 수 있다.

일부 예에서, 검증 작동은 제3 단계에서 수행될 수 있다. 검증 작동은 비다양체 메시에서의 검출된 내부 경계 루프의 수가 오일러 특성 및 베티 수에 기반하여 검출된 구멍(hole)의 수와 매칭하는지를 검증할 수 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 단체 2-복합체 메시에 대한 오일러 특성 와 베티 수 사이의 관계는 수식 (2)과 같이 표현될 수 있다:

수식 (2)

여기서, 는 i번째 단체의 수이고, 는 i번째 베티 수이다. 예를 들어 는 연결된 컴포넌트의 수이고, 이는 연결된 외부 경계의 수와 같으며, 이고, 는 내부 경계 에지로 둘러싸인 구멍의 수이며, 는 "핸들(handle)"의 수 즉, 종수(genus)이고, 는 닫힌 2-다양체에 의해 둘러싸인 구멍의 수이다. 일부 예에서, 및 을 계산할 수 있다. 와 를 계산할 수 있을 때, 내부 경계 에지로 둘러싸인 구멍의 수는 수식 (2)로부터 추론될 수 있으며, 이는 단체 2-복합체 메시에서 예측된 내부 경계 루프 수이다.

또한, 본 개시의 일 측면에 따르면, 특이 에지의 2개의 꼭짓점은 특이 꼭짓점이다. 제1 단계의 위상 수학 수술은 비다양체 메시에서 경계 루프를 검출하기 위해, 단체 2-복합체 메시에서의 특이 에지의 꼭짓점에 적용되어 비다양체 메시를 다양체 메시로 변환할 수 있다.

도 11은 일 예에서의 메시(1100)를 도시한다. 메시(1100)는 단체 2-복합체 메시이며 꼭짓점 v0 내지 꼭짓점 v10을 포함한다. 꼭짓점 v10은 내부 꼭짓점이므로 정규 꼭짓점이다. 꼭짓점 v0 내지 꼭짓점 v9는 경계 꼭짓점이다. 꼭짓점 v0-v4 및 꼭짓점 v6-v9는 각각 2개의 입사 경계 에지를 가지므로 정규 경계 꼭짓점이다. 꼭짓점 5는 4개의 입사 경계 에지를 가지며 특이 꼭짓점이다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 비다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 절차는 경계 루프를 검출하기 위해 메시(1100)에 적용될 수 있다. 경계 루프 검출 절차에는 위에서 설명한 세 단계가 포함된다.

경계 루프 검출을 위한 제1 단계에서, 특이 꼭짓점 v5에 대해, e0-e4(반시계 방향)로 표시된 5개의 입사 에지가 꼭짓점 v5에 입사한다. 5개의 입사 에지 중에서, 제1 루프 에지 쌍(e2, e3)과 제2 루프 에지 쌍(e4, e0)이 검출된다. 제1 루프 에지 쌍(e2, e3)의 경우, 입사면은 (v4, v5, v10) 및 (v5, v6, v8)이다. 2개의 입사면에서 꼭짓점 v5는 꼭짓점 v5의 별칭 꼭짓점인 신규 꼭짓점 v11로 대체될 수 있다. 따라서 2개의 입사면은 (v4, v11, v10) 및 (v11, v6, v8)이 된다.

유사하게, 제2 루프 에지 쌍(e4, e0)의 경우, 입사면은 (v5, v6, v8) 및 (v5, v9, v10)이다. 2개의 입사면에서 꼭짓점 v5는 꼭짓점 v5의 별칭 꼭짓점인 신규 꼭짓점 v12로 대체될 수 있다. 따라서 2개의 입사면은 (v12, v6, v8) 및 (v12, v9, v10)이 된다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 꼭짓점 5는 신규 꼭짓점 v11과 신규 꼭짓점 v12으로 분할된다. 예를 들어, 신규 꼭짓점 v11과 신규 꼭짓점 v12는 신규 에지(길이가 0)로 연결되어 있다고 가정할 수 있다. 각각의 신규 꼭짓점은 2개의 입사 경계 에지를 가지므로 신규 꼭짓점 v11 및 신규 꼭짓점 v12는 정규 꼭짓점이다. 따라서 메시(1100)는 신규 꼭짓점 v11 및 신규 꼭짓점 v12를 갖는 다양체 메시로 변환된다.

경계 루프 검출을 위한 제2 단계에서, 다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 알고리즘을 신규 꼭짓점 v11 및 신규 꼭짓점 v12를 갖는 변환된 다양체 메시에 적용하여, (v0, v1, v2, v3, v4, v11, v6, v7)의 제1 경계 루프(외부 경계 루프) 및 (v8, v9, v12)의 제2 경계 루프(내부 경계 루프)를 검출할 수 있다.

그런 다음, 경계 루프 검출을 위한 제3 단계에서, 꼭짓점 v11 및 꼭짓점 v12는 메시(1100)에 대한 경계 루프를 결정하기 위해 다시 v5로 이름이 변경될 수 있다. 예를 들어, 변환된 다양체 메시의 제1 경계 루프(v0, v1, v2, v3, v4, v11, v6, v7)는 메시(1100)에 대한 제1 경계 루프(v0, v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7)가 되고, 변환된 다양체 메시의 제2 경계 루프(v8, v9, v12)는 메시(1100)의 제2 경계 루프(v8, v9, v5)가 된다.

일부 예에서, 경계 루프 검출 결과는 오일러 특성 및 베티 수에 따라 검증될 수 있다. 도 11의 예에서, 오일러 특성 , 베티 수 , 종수 이므로, 예측된 구멍 수는 이다. 따라서 오일러 특성과 베티 수에 따라, 메시(1100)에는 비다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 절차의 결과와 매칭하는 하나의 구멍(내부 경계 루프)이 있다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 비다양체 메시에 대한 경계 루프 검출 절차는 더 높은 차원의 단체 복합체 메시를 처리하도록 일반화될 수 있다. 예를 들어 단체 3-복합체의 경우, 제1 단계의 위상 수학 수술을 유사하게 수행하여 2개 이상의 사면체(tetrahedron)가 닿는 꼭짓점/에지와 같은 3D의 특이 꼭짓점/에지를 분할하여, 비다양체 메시를 3D 다양체 메시로 변환한다. 그런 다음, 3D 다양체 메시에서 "경계면(boundary surface)"을 결정할 수 있다.

경계 루프 검출 절차는 단체(simplex)로 만들어지지 않은 메시에 적용될 수 있다는 것도 유의해야 한다. 일부 예에서, 단체로 만들어지지 않은 메시는 단체 복합체로 메시되도록 리메싱할 수 있다. 예를 들어, 사변형 메시는 삼각형 메시로 나눌 수 있다. 그런 다음, 경계 루프 검출 절차를 단체 복합체를 갖는 메시에 적용할 수 있다.

도 12는 본 개시의 실시예에 따른 프로세스(1200)를 개략적으로 설명하는 흐름도를 도시한다. 프로세스(1200)는 메시에 대한 인코딩 프로세스 동안 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세스(1200)는 처리 회로에 의해 실행된다. 일부 실시예에서, 프로세스(1200)는 소프트웨어 명령어로 구현되며, 따라서 처리 회로가 소프트웨어 명령어를 실행할 때, 처리 회로는 프로세스(1200)를 수행한다. 프로세스는 (S1201)에서 시작하여 (S1210)으로 진행한다.

(S1210)에서, 제1 메시 프레임을 수신한다. 제1 메시 프레임은 다각형으로 객체의 표면을 나타낸다. 일부 예에서, 다각형은 삼각형이다. 일부 예에서, 다각형은 삼각형으로 나눌 수 있다.

(S1220)에서, 제1 메시 프레임에서 하나 이상의 특이점 컴포넌트가 검출되고, 하나 이상의 특이점 컴포넌트에 응답하여 제1 메시 프레임이 비다양체 메시인 것으로 결정된다.

단계(S1230)에서, 제1 메시 프레임은 다양체 메시인 제2 메시 프레임으로 변환되며, 제1 메시 프레임은 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 각각 대응하는 제1 경계 루프를 갖는다. 제1 메시 프레임을 제2 메시 프레임으로 변환하는 것은 경계 루프에 영향을 주지 않는다. 작동이 경계 루프에 영향을 미치지 않는 한 제1 메시 프레임을 제2 메시 프레임으로 변환하기 위해 임의의 적절한 작동을 적용할 수 있음을 유의한다.

(S1240)에서, 다양체 메시에 대한 적절한 검출 알고리즘에 의해 제2 메시 프레임에서 제2 경계 루프가 검출된다.

(S1250)에서, 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 따라 제1 메시 프레임에서 제1 경계 루프를 결정한다.

제1 메시 프레임이 비다양체 메시임을 결정하기 위해, 일부 예에서, 제1 메시 프레임에서 적어도 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 검출된다. 일 예에서, 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고, 제1 꼭짓점은 경계 꼭짓점이며, 제1 꼭짓점의 입사면의 제1 수와 입사 에지의 제2 수는 정규 꼭짓점 요건을 충족하지 못한다. 또 다른 예에서, 제1 꼭짓점에 대한 입사 경계 에지의 수는 2보다 크다.

일부 예에서, 제1 메시 프레임이 비다양체 메시라고 결정하기 위해, 제1 메시 프레임에서 적어도 제1 에지가 특이 에지로 결정된다. 일 예에서, 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체이고, 제1 에지는 입사면을 갖지 않거나 2개 이상의 입사면을 갖는다.

일부 실시예에서, 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고, 제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점은 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭 꼭짓점으로 변환되며, 하나 이상의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점이다. 일부 예에서, 제1 메시 프레임의 특이 에지의 제1 특이 꼭짓점 및 제2 특이 꼭짓점은, 제2 메시 프레임에서의 각각의 별칭 꼭짓점으로 변환되고, 각각의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점이다.

제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점을 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭 꼭짓점으로 변환하기 위해, 일부 예에서, 특이 꼭짓점에 입사하는 제1 입사면 및 제2 입사면을 식별하며, 제1 입사면은 특이 꼭짓점에 대한 제1 입사 에지를 포함하고, 제2 입사면은 특이 꼭짓점에 대한 제2 입사 에지를 포함하며, 제1 입사 에지와 제2 입사 에지는 서로 다른 입사면으로부터 인접한 입사 에지이다. 그런 다음, 특이 꼭짓점 대신에, 별칭 꼭짓점에 입사하는 제1 입사면과 제2 입사면으로 별칭 꼭짓점이 생성된다. 따라서 별칭 꼭짓점은 2개의 입사 경계 에지를 갖는 정규 꼭짓점이다.

제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 따라 제1 메시 프레임에서 제1 경계 루프를 결정하기 위해, 일부 예에서, 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점에 응답하여, 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점이 특이 꼭짓점으로 대체된다.

일부 예에서, 하나 이상의 내부 구멍(내부 경계 루프라고도 함)의 존재는 제1 메시 프레임에서 오일러 특성과 베티 수 사이의 관계에 기반하여 결정 또는 검증될 수 있다.

일부 예에서, 제1 메시 프레임 및 제2 메시 프레임은 2D 메시 프레임이고, 일부 다른 예에서, 제1 메시 프레임 및 제2 메시 프레임은 3D 메시 프레임이다.

그 후, 처리는 (S1299)로 진행하여 종료한다.

프로세스(1200)는 적절하게 적용될 수 있다. 프로세스(1200)의 단계(들)는 수정 및/또는 생략될 수 있다. 추가 단계(들)가 추가될 수 있다. 임의의 적합한 구현 순서를 사용할 수 있다.

본 개시에 개시된 기술은 개별적으로 또는 임의의 순서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 각각의 기술(예: 방법, 실시예), 인코더 및 디코더는 처리 회로(예: 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 집적 회로)에 의해 구현될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 프로세서는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 매체에 저장된 프로그램을 실행한다.

위에서 언급한 바와 같이, 위에서 설명된 기술은 컴퓨터가 판독 가능한 명령어를 사용하여 컴퓨터 소프트웨어로서 구현될 수 있고, 물리적으로 하나 이상의 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다. 예를 들어, 도 13은 개시된 주제의 특정 실시예를 구현하기에 적합한 컴퓨터 시스템(1300)을 도시한다.

컴퓨터 소프트웨어는 임의의 적절한 머신 코드 또는 컴퓨터 언어를 사용하여 코딩될 수 있으며, 이는 하나 이상의 컴퓨터 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 유닛(Graphics Processing Unit, GPU) 등에 의해, 직접 또는 해석(interpretation), 마이크로 코드 실행 등을 통해 실행될 수 있는 명령어를 포함하는 코드를 생성하도록 어셈블리, 컴파일, 링크 또는 유사한 메커니즘의 적용을 받을 수 있다.

명령어는 예를 들어 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 서버, 스마트 폰, 게임 디바이스, 사물 인터넷 디바이스 등을 포함하는 다양한 유형의 컴퓨터 또는 그 컴포넌트에서 실행될 수 있다.

컴퓨터 시스템(1300)에 대해 도 13에 도시된 컴포넌트는 본질적으로 예시적인 것이며, 본 개시의 실시예를 구현하는 컴퓨터 소프트웨어의 사용 또는 기능의 범위에 대해 임의의 제한을 제안하도록 의도되지 않는다. 컴포넌트의 구성은 컴퓨터 시스템(1300)의 예시적인 실시예에 예시된 컴포넌트 중 임의의 하나 또는 조합과 관련된 임의의 종속성 또는 요건을 갖는 것으로 해석되어서는 안된다.

컴퓨터 시스템(1300)은 특정한 휴먼 인터페이스 입력 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 휴먼 인터페이스 입력 디바이스는 예를 들어, 촉각 입력(예: 키스트로크(keystroke), 스와이프, 데이터 글러브 움직임), 오디오 입력(예: 음성, 박수), 시각적 입력(예: 제스처), 후각 입력(도시되지 않음)을 통해 한 명 이상의 인간 사용자에 의한 입력에 응답할 수 있다. 휴먼 인터페이스 디바이스는 또한 오디오(예: 음성, 음악, 주변 소리), 이미지(예: 스캔된 이미지, 정지 이미지 카메라로부터 획득하는 사진 이미지), 비디오(예: 2차원 비디오, 입체 비디오를 포함하는 3차원 비디오)와 같이 인간의 의식적 입력과 직접 관련이 없는 특정 미디어를 캡처하는 데 사용될 수도 있다.

입력 휴먼 인터페이스 디바이스는 키보드(1301), 마우스(1302), 트랙패드(1303), 터치 스크린(1310), 데이터 글러브(도시되지 않음), 조이스틱(1305), 마이크(1306), 스캐너(1307), 및 카메라(1308) 중 하나 이상(각 도시된 것 중 하나만)을 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(1300)은 또한 특정 휴먼 인터페이스 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 휴먼 인터페이스 출력 디바이스는 예를 들어 촉각 출력, 소리, 빛 및 냄새/맛을 통해 한 명 이상의 인간 사용자의 감각을 자극할 수 있다. 이러한 휴먼 인터페이스 출력 디바이스는, 촉각 출력 디바이스(예를 들어, 터치 스크린(1310), 데이터 글러브(도시되지 않음), 또는 조이스틱(1305)에 의한 촉각 피드백을 포함하지만, 입력 디바이스로서 기능하지 않는 촉각 피드백 디바이스가 있을 수도 있음), 오디오 출력 디바이스(예: 스피커(1309), 헤드폰(도시되지 않음)), 시각 출력 디바이스(예: CRT 스크린, LCD 스크린, 플라즈마 스크린, OLED 스크린을 포함하는 스크린(1310)를 포함하며, 이들 각각은 터치 스크린 입력 능력을 가지고 있을 수도 없을 수도 있고, 이들 각각은 촉각 피드백 능력을 가지고 있을 수도 없을 수도 있으며, 일부는 2차원 시각 출력 또는 가상 현실 안경(도시되지 않음), 홀로그래픽 디스플레이 및 스모크 탱크(smoke tank, 도시되지 않음)와 같은 스테레오그래픽 출력 수단을 통한 3차원 출력이 가능함), 및 프린터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(1300)은 또한 인간이 액세스할 수 있는 저장 디바이스 및 이와 연관된 매체인, CD/DVD를 가진 CD/DVD ROM/RW(1320) 또는 이와 유사한 매체(1321)를 포함하는 광학 매체, 썸 드라이브(thumb-driver)(1322), 탈착식 하드 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브(1323), 테이프 및 플로피 디스크(도시되지 않음)와 같은 레거시 자기 매체, 보안 동글(도시되지 않음)과 같은 특수 ROM/ASIC/PLD 기반 디바이스 등을 포함한다.

당업자는 또한 현재 개시된 주제와 관련하여 사용되는 용어 "컴퓨터가 판독 가능한 매체"가 전송 매체, 반송파, 또는 다른 일시적 신호를 포함하지 않는다는 것을 이해해야 한다.

컴퓨터 시스템(1300)은 또한 하나 이상의 통신 네트워크(1355)에 대한 네트워크 인터페이스(1354)를 포함할 수 있다. 네트워크는 예를 들어 무선, 유선, 광일 수 있다. 네트워크는 또한 로컬, 광역, 대도시, 차량 및 산업, 실시간, 지연 허용 등일 수 있다. 통신 네트워크의 예로는 이더넷과 같은 근거리 네트워크, 무선 LAN, GSM, 3G, 4G, 5G, LTE 등을 포함하는 셀룰러 네트워크, 케이블 TV, 위성 TV 및 지상파 방송 TV를 포함하는 TV 유선 또는 무선 광역 디지털 네트워크, CAN 버스를 포함하는 차량 및 산업용 등이 포함된다. 특정 네트워크는 일반적으로 특정 범용 데이터 포트 또는 주변기기 버스(1349)(예를 들어, 컴퓨터 시스템(1300)의 USB 포트)에 부착된 외부 네트워크 인터페이스 어댑터를 필요로 하며; 다른 것들은 아래에서 설명된 바와 같이, 일반적으로 시스템 버스에 부착되는 것(예를 들어, PC 컴퓨터 시스템에 대한 이더넷 인터페이스 또는 스마트 폰 컴퓨터 시스템에 대한 셀룰러 네트워크 인터페이스)에 의해 컴퓨터 시스템(1300)의 코어에 통합된다. 이러한 네트워크 중 임의의 것을 사용하여 컴퓨터 시스템(1300)은 다른 엔티티와 통신할 수 있다. 이러한 통신은 예를 들어, 로컬 또는 광역 디지털 네트워크를 사용하는 다른 컴퓨터 시스템에 대한, 단방향, 수신 전용(예를 들어, 방송 TV), 단방향 송신 전용(예를 들어, CANbus에서 특정 CANbus 디바이스로) 또는 양방향일 수 있다. 특정 프로토콜 및 프로토콜 스택이 위에서 설명한 바와 같이 네트워크 및 네트워크 인터페이스 각각에서 사용될 수 있다.

전술한 휴먼 인터페이스 디바이스, 인간이 액세스할 수 있는 저장 디바이스 및 네트워크 인터페이스는 컴퓨터 시스템(1300)의 코어(1340)에 부착될 수 있다.

코어(1340)는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(Central Processing Unit, CPU)(1341), 그래픽 처리 유닛(Graphics Processing Unit, GPU)(1342), FPGA(Field Programmable Gate Areas) 형태의 특수 프로그래머블 처리 유닛(1343), 특정 태스크에 대한 하드웨어 가속기(1344), 그래픽 어댑터(1350) 등을 포함할 수 있다. 읽기 전용 메모리(Read-only memory, ROM)(1345), 랜덤 액세스 메모리(1346), 내부 비사용자 액세스 가능 하드 드라이브, SSD 등과 같은 내부 대용량 스토리지(1347)와 함께 이러한 디바이스는 시스템 버스(1348)를 통해 연결될 수 있다. 일부 컴퓨터 시스템에서, 시스템 버스(1348)는 추가 CPU, GPU 등에 의한 확장을 가능하게 하기 위해 하나 이상의 물리적 플러그의 형태로 액세스할 수 있다. 주변 디바이스는 코어의 시스템 버스(1348)에 직접 또는 주변기기 버스(1349)를 통해 부착될 수 있다. 일 예에서, 스크린(1310)이 그래픽 어댑터(1350)에 연결될 수 있다. 주변기기 버스의 아키텍처에는 PCI, USB 등이 포함된다.

CPU(1341), GPU(1342), FPGA(1343), 및 가속기(1344)는 조합하여 전술한 컴퓨터 코드를 구성할 수 있는 특정 명령어를 실행할 수 있다. 이 컴퓨터 코드는 ROM(1345) 또는 RAM(1346)에 저장될 수 있다. 과도기 데이터(Transitional data)는 RAM(1346)에 저장될 수도 있지만 영구(permanent) 데이터는 예를 들어 내부 대용량 스토리지(1347)에 저장될 수 있다. 하나 이상의 CPU(1341), GPU(1342), 대용량 스토리지(1347), ROM(1345), RAM(1346) 등과 밀접하게 연관될 수 있는 캐시 메모리의 사용을 통해 임의의 메모리 디바이스에 대한 빠른 저장 및 검색을 가능하게 할 수 있다.

컴퓨터가 판독 가능한 매체는 다양한 컴퓨터 구현 작동을 수행하기 위한 컴퓨터 코드를 가질 수 있다. 매체 및 컴퓨터 코드는 본 개시의 목적을 위해 특별히 설계되고 구성된 것이거나, 컴퓨터 소프트웨어 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있고 이용 가능한 종류일 수 있다.

비제한적인 예로서, 아키텍처(1300)를 갖는 컴퓨터 시스템, 특히 코어(1340)는 하나 이상의 유형의 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 구현된 소프트웨어를 실행하는 프로세서(들)(CPU, GPU, FPGA, 가속기 등을 포함)의 결과로서 기능을 제공할 수 있다. 이러한 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 위에서 소개된 사용자 액세스 가능 대용량 스토리지 또는 코어 내부 대용량 스토리지(1347) 또는 ROM(1345)과 같은 비 일시적 특성을 가진, 코어(1340)의 특정 스토리지와 관련된 매체일 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예를 구현하는 소프트웨어는 이러한 디바이스에 저장되고 코어(1340)에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 특정 필요에 따라 하나 이상의 메모리 디바이스 또는 칩을 포함할 수 있다. 소프트웨어는 코어(1340) 및 특히 그 안의 프로세서(CPU, GPU, FPGA 등을 포함)가 RAM(1346)에 저장된 데이터 구조를 정의하는 것과 소프트웨어에서 정의한 프로세스에 따라 이러한 데이터 구조를 수정하는 것을 포함하여, 여기에 설명된 특정 프로세스 또는 특정 프로세스의 일부를 실행하도록 할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 컴퓨터 시스템은 여기에 설명된 특정 프로세스나 특정 프로세스의 특정 부분을 실행하기 위해 소프트웨어 대신 또는 소프트웨어와 함께 작동할 수 있는 회로(예를 들어, 가속기(1344))에 배선(hardwired)되거나 구현된 로직의 결과로 기능을 제공할 수 있다. 소프트웨어에 대한 참조는 로직을 포함할 수 있으며 적절한 경우에 그 반대도 마찬가지이다. 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 대한 참조는 실행을 위한 소프트웨어를 저장하는 회로(예: 집적 회로(IC)), 실행을 위한 로직을 구현하는 회로 또는 적절한 경우 둘 다를 포함할 수 있다. 본 개시는 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 포괄한다.

본 개시는 몇몇 예시적인 실시예를 설명했지만, 개시의 범위 내에 속하는 변경, 순열 및 다양한 대체 등가물이 있다. 따라서, 당업자는 여기에서 명시적으로 도시되거나 설명되지는 않았지만 본 개시의 원리를 구현하고 따라서 본 개시의 사상 및 범위 내에 있는 수많은 시스템 및 방법을 고안할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

1. 메시 처리 방법으로서,
   객체의 표면을 나타내는 다각형을 갖는 제1 메시 프레임을 수신하는 단계;
   상기 제1 메시 프레임에서 하나 이상의 특이점 컴포넌트(singularity component)에 응답하여, 상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시(non manifold type mesh)인 것으로 결정하는 단계;
   상기 제1 메시 프레임을 다양체 유형 메시인 제2 메시 프레임으로 변환하는 단계 - 상기 제1 메시 프레임은 상기 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 각각 대응하는 제1 경계 루프를 가짐 -;
   상기 제2 메시 프레임에서 상기 제2 경계 루프를 검출하는 단계; 및
   상기 제2 메시 프레임에서의 상기 제2 경계 루프에 따라 상기 제1 메시 프레임에서 상기 제1 경계 루프를 결정하는 단계
   를 포함하는 메시 처리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임에서의 적어도 하나의 꼭짓점은 상기 제2 메시 프레임에 복제되는, 메시 처리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정하는 단계는,
   상기 제1 메시 프레임에서 특이 꼭짓점(singular vertex) 및/또는 특이 에지(singular edge) 중 적어도 하나를 검출하는 단계
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시(simplicial 2 complex mesh)이고,
   상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정하는 단계는,
   제1 꼭짓점이 경계 꼭짓점인 것으로 결정하는 단계;
   상기 제1 꼭짓점의 입사면의 제1 수 및 입사 에지의 제2 수가 정규 꼭짓점 요건을 충족하지 못하는 것으로 결정하는 단계; 및
   상기 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정하는 단계
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고,
   상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정하는 단계는,
   제1 꼭짓점에 대한 입사 경계 에지의 수가 2보다 큰 것으로 결정하는 단계; 및
   상기 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정하는 단계
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체이고,
   상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정하는 단계는,
   제1 에지가 입사면을 갖지 않거나 2개 이상의 입사면을 갖는 것으로 검출하는 단계; 및
   상기 제1 에지가 특이 에지인 것으로 결정하는 단계
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고,
   상기 제1 메시 프레임을 상기 제2 메시 프레임으로 변환하는 것은,
   상기 제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점을 상기 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭(alias) 꼭짓점으로 변환하는 단계 - 상기 하나 이상의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점임 -
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임의 특이 에지의 제1 특이 꼭짓점 및 제2 특이 꼭짓점을 상기 제2 메시 프레임에서의 각각의 별칭 꼭짓점으로 변환하는 단계 - 상기 각각의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점임 -
   를 더 포함하는 메시 처리 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점을 상기 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭 꼭짓점으로 변환하는 단계는,
   상기 특이 꼭짓점에 입사하는 제1 입사면 및 제2 입사면을 식별하는 단계 - 상기 제1 입사면은 상기 특이 꼭짓점에 대한 제1 입사 에지를 포함하고, 상기 제2 입사면은 상기 특이 꼭짓점에 대한 제2 입사 에지를 포함하며, 상기 제1 입사 에지와 상기 제2 입사 에지는 서로 다른 입사면으로부터 인접한 입사 에지임 -; 및
   상기 특이 꼭짓점 대신에, 상기 제2 메시 프레임에서의 별칭 꼭짓점에 입사되는 상기 제1 입사면과 상기 제2 입사면으로 상기 별칭 꼭짓점을 생성하는 단계
   를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 메시 프레임에서의 상기 제2 경계 루프에 따라 상기 제1 메시 프레임에서 상기 제1 경계 루프를 결정하는 단계는,
    상기 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점에 응답하여, 상기 제2 경계 루프에서의 별칭 꼭짓점을 상기 특이 꼭짓점으로 대체하는 단계
    를 더 포함하는, 메시 처리 방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임에서 오일러(Euler) 특성과 베티 수(Betti numbers) 사이의 관계에 기반하여 하나 이상의 내부 경계 루프의 존재를 검출하는 단계
    를 더 포함하는 메시 처리 방법.
12. 메시 처리 장치로서,
    처리 회로
    를 포함하고,
    상기 처리 회로는,
    객체의 표면을 나타내는 다각형을 갖는 제1 메시 프레임을 수신하고;
    상기 제1 메시 프레임에서 하나 이상의 특이점 컴포넌트에 응답하여, 상기 제1 메시 프레임이 비다양체 유형 메시인 것으로 결정하며;
    상기 제1 메시 프레임을 다양체 유형 메시인 제2 메시 프레임으로 변환하고 - 상기 제1 메시 프레임은 상기 제2 메시 프레임에서의 제2 경계 루프에 각각 대응하는 제1 경계 루프를 가짐 -;
    상기 제2 메시 프레임에서 상기 제2 경계 루프를 검출하며; 그리고
    상기 제2 메시 프레임에서의 상기 제2 경계 루프에 따라 상기 제1 메시 프레임에서 상기 제1 경계 루프를 결정하도록 구성되는, 메시 처리 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임에서의 적어도 하나의 꼭짓점은 상기 제2 메시 프레임에 복제되는, 메시 처리 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 처리 회로는,
    상기 제1 메시 프레임에서 특이 꼭짓점 및/또는 특이 에지 중 적어도 하나를 검출하도록 구성되는, 메시 처리 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고,
    상기 처리 회로는,
    제1 꼭짓점이 경계 꼭짓점인 것으로 결정하고;
    상기 제1 꼭짓점의 입사면의 제1 수 및 입사 에지의 제2 수가 정규 꼭짓점 요건을 충족하지 못하는 것으로 결정하며; 그리고
    상기 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정하도록 구성되는, 메시 처리 장치.
16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고,
    상기 처리 회로는,
    제1 꼭짓점에 대한 입사 경계 에지의 수가 2보다 큰 것으로 결정하고; 그리고
    상기 제1 꼭짓점이 특이 꼭짓점인 것으로 결정하도록 구성되는, 메시 처리 장치.
17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체이고,
    상기 처리 회로는,
    제1 에지가 입사면을 갖지 않거나 2개 이상의 입사면을 갖는 것으로 검출하고; 그리고
    상기 제1 에지가 특이 에지인 것으로 결정하도록 구성되는, 메시 처리 장치.
18. 제12항에 있어서,
    상기 제1 메시 프레임은 단체 2 복합체 메시이고,
    상기 처리 회로는,
    상기 제1 메시 프레임의 특이 꼭짓점을 상기 제2 메시 프레임에서의 하나 이상의 별칭 꼭짓점으로 변환하도록 - 상기 하나 이상의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점임 - 구성되는, 메시 처리 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 처리 회로는,
    상기 제1 메시 프레임의 특이 에지의 제1 특이 꼭짓점 및 제2 특이 꼭짓점을 상기 제2 메시 프레임에서의 각각의 별칭 꼭짓점으로 변환하도록 - 상기 각각의 별칭 꼭짓점은 정규 꼭짓점임 - 구성되는, 메시 처리 장치.
20. 제18항에 있어서,
    상기 처리 회로는,
    상기 특이 꼭짓점에 입사하는 제1 입사면 및 제2 입사면을 식별하고 - 상기 제1 입사면은 상기 특이 꼭짓점에 대한 제1 입사 에지를 포함하고, 상기 제2 입사면은 상기 특이 꼭짓점에 대한 제2 입사 에지를 포함하며, 상기 제1 입사 에지와 상기 제2 입사 에지는 서로 다른 입사면으로부터 인접한 입사 에지임 -; 그리고
    상기 특이 꼭짓점 대신에, 상기 제2 메시 프레임에서의 별칭 꼭짓점에 입사되는 상기 제1 입사면과 상기 제2 입사면으로 상기 별칭 꼭짓점을 생성하도록 구성되는, 메시 처리 장치.