KR20010021728A - 양자화용 그래픽신을 위한 애니메이션 데이터 신호 그리고그에 상응하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 한 화면으로 디스플레이될 수 있는 이미지를 구축하기 위한 수단에 의해서 사용되도록 된 그래픽신의 애니메이션을 위한 데이터신호와 이에 상응하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 신호는 그 신이 애니메이션 객체의 집합형태로 기술되고, 상기 애니메이션 객체 각각은 상기 객체의 파라메터를 정의하는 적어도 하나의 특성화필드에 관련되며, 적어도 하나의 양자화 객체를 구성하고, 상기 양자화 객체는 특성화필드가 상기 애니메이션 객체의 특성화 필드를 위한 양자화 규칙을 정의하도록 하기 위한 것으로, 상기 애니메이션 객체 각각은 적어도 별도의 두 특성화필드에 적용할 수 있어, 수치값을 갖는 애니메이션객체의 대부분 또는 모든 특성화 필드가 양자화되도록 한다.

Description

양자화용 그래픽신을 위한 애니메이션 데이터 신호 그리고 그에 상응하는 방법 및 장치{GRAPHIC SCENE ANIMATION DATA SIGNAL WITH QUANTIZATION OBJECT, CORRESPONDING METHOD AND DEVICE}

표준 ISO/IEC DIS 14772-1은 상기 VRML 2.0.을 기술한다. 상기 MPEG-4 표준화 그룹은 VRML 2.0.에 근거한 BIFS(Binary Format for Scene)이라 불려지는 신 표현 형식으로 정의되었다. 상기 BIFS 형식은 구체적으로 "MPEG-4 시스템 검증 모델(The MPEG-4 Systems Verification Model)" (ISO/IEC JTC1/SC29/WG 11-N1693,MPEG 97, 1997.4.)에 기술되어 있다.

이런 신 기술 형식의 용도는 상기 다양한 그래픽 객체 들간의 시공간적인 관계를 기술하기 위한 것이다. 이것은 재현되어야할 그래픽 프리미티브를 표현하는 다수의 노드 또는 개체들을 정의함에 의해 이루어진다. 상기 각 노들들은 그 노드의 특성을 표현하는 미리 정의된 필드들을 포함한다.

바꿔 말해서, 상기 BIFS 형식은 파라메트릭한 기술 또는 대본의 형태로 신구조를 전송한다.

BIFS 타입 그래픽 신은 멀티미디어 뷰(view)(원격수업, 원격구매, 원격작업서비스등), 3D 게임, 그 서비스들에서의 진보된 네비게이션 인터페이스(navigation interface)를 위하여 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 본 발명은 다음과 같은 어플리케이션에서 유용할 수 있다.

- "인터넷"타입 네트워크상의 뷰잉 VRML 2.0 타입 그래픽신, 이것은 콤팩트 데이타 디스플레이 형식이 전송시간을 감소시키기 위하여 정의되어야 한다.

- CD-ROM과 같은 미디어에 있어서의 신타입의 저장

VRML 2.0 표준으로 이미 잘 알려진 2진 신 디스플레이 형식은 상기 언급된 문서상에 기술된다. 상기 파라메터를 양자화하기 위하여, 저자는 노드의 형태로 양자화 파라메터를 보내는 것을 제안한다. 그러나, 선택된 양자화 파라메터는 오직 매우 제한된 수의 필드에만 적합하다. 이것은 비양자화 방식에 있어서 다수의 필드의 전송시 명백한 효과가 있다. 명백하게, 이것은 데이터의 디지털압축 효율을 제한한다.

본 발명의 구체적인 한가지 목적은 이러한 단점들을 극복하는 것이다.

더 구체적으로, 본 발명의 한 목적은 구체적으로는 VRML과 MPEG-4와 같은 표준에 있어서 애니메이션 그래픽 신을 코딩하고, 전송 및/또는 저장에 필요한 데이터를 현저하게 감소시키기 위하여 데이터신호와 이신호를 이용하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 네트워크상에서의 낮은 처리율(throughput)로 그래픽 신의 데이터 표시(representative)와, 주하드웨어 또는 소프트웨어수단을 필요로 하지 않는 단말기에 있어서 이러한 신의 복원을 위한 코딩기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떤 종류의 신과 이 신의 부분을 형성하는 어떤 종류의 구성요소에도 효과적이고, 일부 구성요소의 특별한 처리를 필요로 하지 않는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명은 예를 들어 멀티미디어 단말기상에서 애니메이션 그래픽 신(scene)을 복제하기 위해 그것들을 표현하는 데이터의 코딩에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 데이터들을 저장되거나 또는 전송될 수 있도록 하는 상기 데이터의 양자화에 관한 것이다.

이를 설명하는데 있어, 그래픽신은 그래픽, 비디오 그리고 이미지객체의 시간적이고 공간적인 배치를 의미한다. 이런 그래픽신은 이차원 또는 삼차원일 수 있고, 다양한 종류의 프리미티브(primitives)그래픽을 포함할 수 있다.

본 발명은 그래픽신의 구성요소들이 코딩되어야 하는 모든 경우의 어플리케이션(application)에서 이용될 수 있다. 더 구체적으로, MPEG-4로 발전된 알려진 VRLM과 BIFS 장면 기술 포맷을 사용하는 신에 적합하다.

상기 목적들 그리고 후에 기술될 다른 목적들은 적어도 한 화면상에 디스플레이될 수 있는 이미지를 구축하는 수단에 의해 사용되기 위한 그래픽 신의 애니메이션을 위한 데이터신호를 사용하는 본 발명에 의하여 달성된다. 그리고 상기 신호는 상기 신 내에 애니메이션 객체의 집합형태로 기술되고, 상기 각 애니메이션 객체는 상기 객체의 파라메터로 정의되고 적어도 하나의 양자화 객체를 구성하는 적어도 하나의 특성화 필드와 관련되고, 상기 특성화 필드는 상기 애니메이션 객체의 특성화 필드를 위한 양자화 규칙을 정의하고, 상기 애니메이션 객체는 적어도 별개인 두 특성화 필드에 적절하고, 숫자값을 갖는 상기 애니메이션 객체의 대부분 또는 모든 특성화 필드는 양자화될 수 있다.

그래서, 제한된 수의 양자화 종류 및 규칙이 모든 가능한 경우들을 포함하여 정의될 수 있다.

더욱이, 양자화 파라메터를 객체 또는 노드로서 전송하는 것을 제안한다. 상기 노드로서 파라메터들을 전송하는 잇점은 신 설명 스트립에 있어서 노드의 전송에 관련된 모든 함수(function)에서 이익을 얻을 수 있다는 것이다.

- 신에 있어서 노드의 선언은 미리 정의된 디폴트값을 갖는 모든 필드를 선언하는 것과 동등하다.

- 어떤 필드의 선언은 이 필드의 디폴트값과 다른 값을 재정의하는 수단이다.

-이 노드는 간단하게 그것의 식별자를 가르킴에 의하여 식별되어, 이 신내에서 필요할때마다 재사용될 수 있다.

가급적, 이런 종류의 양자화객체는 다음과 같이 구성하는 그룹을 소유하는 적어도 하나의 양자화규칙을 포함한다.

- 삼차원 위치를 위한 양자화규칙

- 이차원 위치를 위한 양자화규칙

- 컬러을 위한 양자화규칙

- 문자를 위한 양자화 규칙

- 각도를 위한 양자화규칙

- 스케일(scale) 변화를 위한 양자화규칙

- 애니메이션 키를 위한 양자화규칙

- 정규(normal)를 위한 양자화규칙

유리하게, 상기 각 양자화 규칙들은 다음을 나타내는 부울(boolean) 범위 필드를 구성한다.

- 첫 번째 값, 그 양자화 객체는 오직 다음 순위의 객체에 적합하다.

- 두번째 값, 상기 양자화객체는 새로운 양자화객체가 발견될때가지 모든 연속적인 객체들에 적합하다.

그래서, 필요한 데이터의 수는 더 제한될 수 있다.

우선적인 실시예에 따르면, 다음을 구성하는 그룹에 소속한 정보의 적어도 일부 항목은 파라메터 타입의 양자화를 위한 각 규칙에 제공될 수 있다.

- 양자화가 사용될 것인지의 여부에 따라 시작하는 플래그(flag)

- 상기 파라메터의 최소값(min)

- 상기 파라메터의 최대값(max)

- 상기 파라메터의 양자화에 할당된 다수의 비트(Nb)

본 발명은 또한 이런 종류의 신호에 제공될 수 있는 코딩방법에 관한 것이다. 이 방법은 구체적으로 다음을 구비한다.

- 양자화 필드가 상기 애니메이션 객체의 특성화 필드의 양자화를 위한 규칙을 정의하는 적어도 하나의 양자화 객체를 출력하는 정의 단계, 상기는 적어도 별개의 두 특성화필드에 적용될 수 있어, 상기 애니메이션 객체의 숫자값을 갖는 대부분 또는 모든 특성화필드가 양자화될 수 있다.

- 상기 애니메이션 객체의 각 양자화필드를 상기 애니메이션규칙의 함수(function)에 따라 구체적으로 데이터를 양자화하는 양자화단계

마지막으로, 본 발명은 또한 이 신호를 수신할 수 있는 이미지의 구축을 위한 장치에 관한 것이다. 구체적으로 이것은 다음과 같이 구성된다.

- 적어도 하나의 양자화객체를 수신하는 수단, 상기 수단은 특성화필드가 상기 애니메이션 객체의 특성화 필드의 양자화를 위한 규칙을 정의하기 위한 것이고, 각각은 적어도 별개인 두 특성화 필드에 적용될 수 있어, 숫자값을 갖는 상기 애니메이션객체의 대부분 또는 모든 특성화 필드를 양자화할 수 있도록 한다.

- 상기 양자화규칙의 펑션으로서, 상기 애니메이션 객체의 각 특성화필드에 특유한 데이터를 위한 역 양자화 수단

본 발명의 다른 특성과 잇점은 다음에 기술된 본 발명의 우선 실시예를 읽은 후에 명백하게 될 것이다. 상기 실시예는 목적을 입증하기 위해서 주어진 것으로, 다른 방법을 한정하지 않고, 다음과 같이 도면에 첨부된다.

도 1은 본 발명에 따른 신호를 이용할 수 있는 단말기를 개략적으로 나타낸다.

도 2는 간략화된 방법으로서 본 발명에 따른 신호의 구축원리를 보인다.

이미 언급된 바와 같이, VRML 2.0 형식으로부터 추측된 신 기술 형식, BIFS를 정의했다. 이 신 기술 형식의 목적은 상기 신내의 그래픽 객체간의 공간-시간 관계를 설명하는 것이다. 상기 BIFS는 전송될 모든 그래픽프리미티브을 표시하는 다수의 "노드들"을 정의함에 의해 이를 행한다. 상기 각 노드들은 그 노드의 특성을 나타내는 미리 정의된 필드를 갖는다. 예를 들어, 원 프리미티브는 변동 포인트타입의 "반경"필드를 갖는다. 상기 "비디오 객체" 프리미티브는 파라메터로서 이 비디오의 시작시간과 끝시간을 갖는다.

다음의 설명은 MPEG-4에 적용될 수 있다. 그러나, 이것은 VRML 언어에 쉽게 적용될 수 있다.

도 1은 응용예를 보인다. 처음으로, 상기 MPEG-4 단말기는 BIFS 형식에 기술된 그래픽 신(11)을 로딩한다. 상기 신은 객체 또는 노드들의 형태로 기술된다. 이 노드들은 필드들에 의하여 구축된다. 이 필드들은 다음에 기술된 새로운 노드에 보내진 양자화 파라메터를 이용하여 양자화될 것이다. 오디오/비디오 디코더(15)에 의하여 처리된 상기 시청각 스트림(14)은 또한 합성 및 연출된 신(12)을 위해 사용된다.

그 결과, 애니메이션 이미지(16)가 사용자에게 디스플레이된다. 그 사람이 원한다면, 사용자는 적절한 인터페이스를 사용하여 행동(17)을 취할 수 있다.

신기술노드의 필드를 효과적으로 양자화하는데 있어서 한가지 어려움은 이런 필드들에 어떤 통계도 사용할 수 없다는 것이다. 더욱이, 많은 다른 필드가 높은 가변 주파수로 사용되어, 각 필드를 위한 양자화파라메터를 개별적으로 전송하여야 하기 때문에 비효율적이다.

양자화될 데이터는 본 발명에 따라서 여덟 개의 주 그룹들로 그룹지어진다.

1. 3D 위치

2. 2D 위치

3. 컬러

4. 문자 좌표

5. 각도

6. 스케일 파라메터

7. 애니메이션 키

8. 정규(normals)

이 파라메터들은 양자화 노드의 형태로 전송된다. 상기 코딩원리는 도 2에 나타낸다.

첫 번째 단계는 예를 들어, 아래에 주어진 바와 같이 양자화 노드의 형태로 양자화 규칙의 정의를 제공하는 것이다(21).

그리고 나서, 양자화 노드안에 정의된 규칙의 함수로서 각 애니메이션 노드는 양자화된다(22). 명백하게, 상기 기술동안, 새로운 양자화노드를 전송함에 의해서 일부 또는 모든 파라메터를 재정의하는 것은 가능하다.

이런 종류의 양자화 노드는 다음과 같이 BIFS로 작성된다.

다음의 "isLocal" 필드는 상기 양자화 파라메터의 범위를 구체화하는 부울이다. 이것이 "TRUE"로 설정되었을 때, 상기 양자화 파라메터는 단지 그 다음 선언된 노드에 적용할 수 있다. 이 경우, 이 노드후에 사용된 상기 양자화 파라메터는 이 파라메터의 선언전에 유효하게 된 파라메터이다. 만일 "FALSE"라고 설정되어있다면, 이 양자화 파라메터는 새로운 노드가 선언될때까지 모든 노드들에게 적용할 수 있다.

다음은 상기 언급된 파라메터의 각 그룹을 위해 보내지게 된다.

- 양자화될 것인지의 여부를 정의하기 위한 부울.

만일 "TRUE"(디폴트 값)로 설정되어 있다면, 양자화 파라메터들은 이 값 타입을 위하여 사용된다. 만일 "FALSE"로 설정되어 있다면, 이 값 타입은 양자화없이 원래 필드 타입으로 전송될 것이다.

- 상기 파라메터의 최소값. 2D 와 3D위치를 위하여, 이에 상응하는 벡터값. 더 구체적으로 이것은 주변 박스가 좌표를 변경하여 기술될 수 있는 것을 의미한다. 스칼라 값은 다른 필드 타입을 위하여 기입된다. 상기 단지 하나의 좌표를 위한 변화량은 컬러, 스케일링 파라메터 그리고 벡터값인 문자좌표로 주어진다.

- 상기 필드상의 비트수는 또한 기입되어 전송된다.

단지 정규(normal)는 완전한 단위 구 상의 정해지지 않은 벡터로 항상 표시될 수 있기 때문에, 최소와 최대 필드를 필요로 하지 않는다.

다른 경우에서, 상기 양자화는 다음과 같이 행해진다.

양자화되기 위해서 값 V를 고려하자. Nb는 할당된 비트의 수로 하고, V_min은 최소값, V_max는 최대값으로 한다. 마지막으로, V_q는 양자화된 값으로 한다.

다음의 수학식 1은 양자화동안 사용될 것이다.

다음의 수학식 2는 역 양자화에 사용된다.

이제, 일부 필드 타입의 특별한 경우를 설명한다.

위치 및 컬러

압축효율을 향상시키기 위하여, 컬러과 위치는 백터양자화를 사용한다. 이 경우에 있어서, 상기 QuantizationParameter 노드안에 주어진 상기 위치와 컬러 파라메터는 벡터양자화되고 양자화파라메터에 의하여 기입될 서라운딩박스를 재설정한다. 특히, 3D 격자 벡터 양자화는 3D 컬러과 위치에 적합할 것인데 반하여, 2D 격자 벡터 양자화는 2D 위치 또는 문자에 적합하다.

양자 택일로, 어떤 다른 양자화 안은 이런 필드에 사용된다. 예를 들어, 3D 또는 2D의 세 성분은 균일하게 양자화된다.

정규와 회전축

프랭크 보센(Franck Bossen)에 의해 쓰여진 "MPEG 1996 proposal M1236, Geometry Compression"에 기술된 그것과 유사한 방법이 정규화에 적합하다. 이 기술은 상기 단위 구를 8개의 호로 나누고, 각 호를 다시 3개의 사변형으로 나누어, 정류 그리드(grid)상에 균일하게 양자화가 행해질 수 있다. 그래서, 상기 normalNbBits 파라메터는 그 정규화 값이 그 측면을 따라 2normalNbBits 요소를 갖는 정규 사각 그리드상에 표시되는 것을 가르킨다. 그러므로, 상기 정규는 normalNbBits + 3 + 2 비트로 연속적으로 표시된다.

양자택일로, 어떤 다른 양자화 안은 이 필드에 사용된다. 예를 들어, 3D 결과벡터의 상기 세 성분 은 균일하게 양자화될 수 있다.

SFRotation 타입 필드

VRML 2.0 표준과 BIFS 형식에 있어서, SFRotation 타입 필드는 네 개의 부동포인트 수, 첫 번째 세회전축 그리고, 네 번?? 각도로 구성되고, 이 필드를 위하여 상기 회전축을 위한 정규의 양자화와 상기 네 번째 각도값을 위한 각도의 양자화를 적용하도록 제안한다.

상기 양자화노드를 나타내는데 사용된 구문의 효율은 특히 모든 자신의 파라메터들이 적용된다는 사실에 기인한다.

특히, 다음의 파라메터는 그룹지어질 것이다.

0 - 3D 위치 :

세 파라메터는 모든 모든 3D 위치, 변형노드의 전이 파라메터, 3D 거리 파라메터, 3D 는티브(원, 원뿔, 등.)의 크기에 영향을 미친다. 상기 파라메터는 3D 거리를 위하여 다음의 수학식 3과 같이 해석된다.

1 - 2D 위치 : 2D와 같다.

2 - 컬러 : 모든 컬러, 투명도 또는 명도, 밝기 파라메터.

3 - 문자 좌표 : 문자 좌표 필드

4 - 각도 : 회전, "Crease" 각도 필드

5 - 스케일 파라메터 : "Transform" 노드를 위한 스케일 파라메터

6 - 애니메이션 키 파라메터 : 이것은 모든 "Interpolator" 타입 노드를 위해 키 파라메터를 양자화한다.

7 - 정규 : 이것은 "IndexedFaceSet" 정규와, 또한 모든 회전축을 위해 모든 파라메터를 양자화한다.

신 기술 언어에 있어서 양자화 파라메터를 노드로서 선언하는 한가지 잇점은 같은 구분이 노드의 전송을 위해 사용될 수 있다는 것이다. 특히, 여러개의 양자화 노드가 사용되고, 이 노드중 일부는 신에 특유하게 재사용된다.

다음의 예는 이러한 가능성을 보이는 것이다.

~~

Claims (6)

1. 적어도 한 화면에 디스플레이되는 이미지를 구축하는 수단에 의하여 사용되고, 그 신이 애니메이션 객체들의 집합 형태로 기술되며, 상기 각 애니메이션 개체들은 상기 특성화필드가 애니메이션의 특성화 필드를 위한 양자화 규칙을 정의하기 위하여 적어도 하나의 양자화 객체를 구비하도록 특징지어진 객체의 파라메터를 정의하는 적어도 하나의 특성화 필드와 관련되고, 상기 애니메이션 객체 각각은 적어도 별개의 두 특성화필드에 적합하여, 수치값을 갖는 상기 애니메이션 객체의 대부분 또는 전체 특성화 필드가 양자화될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 그래픽 신의 애니메이션을 위한 데이터신호.
2. 제1항에 있어서, 상기 데이터신호는 양자화객체가

   삼차원 위치를 위한 양자화 규칙;

   이차원 위치를 위한 양자화 규칙;

   컬러을 위한 양자화 규칙;

   문자를 위한 양자화 규칙;

   각도를 위한 양자화 규칙;

   스케일 변화를 위한 양자화 규칙;

   애니메이션 "키"를 위한 양자화 규칙;

   정규를 위한 양자화 규칙;으로 구성되는 그룹을 소유하는 적어도 하나의 양자화 규칙을 포함하도록 하는 특징으로 하는 그래픽 신의 애니메이션을 위한 데이터신호.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터신호는 상기 양자화 객체의 각각이

   상기 양자화객체가 오직 그 다음의 객체에 적용할 수 있는 첫 번째 값과;

   새로운 양자화 객체가 발견될때까지 상기 양자화객체가 모든 연속적인 객체에 적용할 수 있는 두 번째 값;을 가르키는 부울 영역 필드를 구비하는 것을 특징으로 하는 그래픽 신의 애니메이션을 위한 데이터신호.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 데이터신호는

   양자화가 될지여부를 나타내는 플래그;

   상기 파라메터의 최소값(min);

   상기 파라메터의 최대값(max);

   상기 파라메터의 양자화를 위해 할당되는 다수의 비트(Nb);를 구비한 그룹을 소유하는 정보의 적어도 일부 항목이 파라메터 타입의 양자화를 위한 각 규칙에 제공되는 것을 특징으로 하는 그래픽 신의 애니메이션을 위한 데이터신호.
5. 적어도 한 화면에 디스플레이되는 이미지 구축 수단에 의하여 사용되도록 하고, 상기 신이 애니메이션 객체의 집합형태로 기술되고, 상기 애니메이션 객체 각각은 상기 객체의 파라메터를 정의하는 적어도 하나의 특성화 필드와 관련되어,

   적어도 하나의 양자화 객체를 출력하고, 상기 특성화 필드가 상기 애니메이션 객체들의 특성화필드의 양자화를 위한 규칙을 정의하고, 각 애니메이션 객체는 적어도 별개의 두 특성화 필드에 적용할 수 있어, 상기 애니메이션 객체의 수치값을 갖는 대부분 또는 모든 특성화 필드가 양자화되도록 하는 정의단계;

   상기 양자화규칙의 함수로서 상기 애니메이션객체의 특성화 필드의 각각을 위해 데이터를 양자화하는 양자화 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그래픽 신을 위한 애니메이션 데이터의 코딩방법.
6. 적어도 한 화면에 디스플레이될 수 있는 이미지를 구축하고, 상기 신은 상기 객체의 파라메터를 정의하는 적어도 한 특성화 필드와 관련된 각 애니메이션 객체의 집합형태로 기술되는 이미지를 구축하는 장치에 있어서,

   특성화 필드가 상기 애니메이션 객체의 특성화 필드의 양자화를 위한 규칙을 정의하기 위한 것으로, 상기 각 애니메이션 객체가 적어도 별개의 두 특성화 필드에 적용할 수 있어, 수치값을 갖는 상기 애니메이션객체의 대부분 특성화 필드가 양자화되도록 하는 적어도 하나의 양자화 객체의 수신수단;과,

   상기 양자화 규칙의 함수로서 상기 애니메이션 객체의 각 특성화필드에 명백한 데이터를 위한 역양자화 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지를 구축하는 장치.