利用线性近似对动画路径进行压缩和重构的方法和装置制造方法及图纸

在此提供一种用于利用线性近似压缩和重构动画路径的方法，用于执行该方法的装置，及其数据结构。该用于压缩动画路径的装置包括：插值分析单元，用于从动画路径提取预定数目的断点，并且输出对应于该断点的键和键值；键编码器，用于编码从插值分析单元输出的键；键值编码器，用于编码从插值分析单元输出的键值；以及熵编码器，用于分别对在键编码器和键值编码器中编码的键和键值进行熵编码，并且输出编码的位流。根据该方法，通过分析断点，获得具有最小数目的断点的简化编码位流。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及三维(3D)模型的动画制作，更加特别涉及利用线性近似对用于动画制作中的动画路径进行压缩和重构的装置，用于该装置中的压缩和重构方法，以及用于该装置和方法的数据格式。
技术介绍
在三维计算机动画制作中，使用插值来表现三维模型对象在空间中的运动和旋转、模型变形、颜色改变等等。图1为用于说明在普通3D动画制作中的动画路径，并且垂直轴表示键值(KEY_VALUE)并且水平轴表示键(KEY)。如图1中所示，动画路径20表示3D模型10的动画轨迹。动画信息的路径20是随时间变化的二维曲线，如图1中所示。该动画路径被由多种方法来表现，该方法在由Prentice Hall在1989年由A.K.Jain所著的“数字图像处理基础”的第九章中说明。在使用插值的表现中，具有如图1中所示的曲线形状的动画路径20可以利用多个线段由确定的线条所表示。在该表现中的基本信息包括每条确定的直线段的断点或顶点。在此，断点或顶点被表示为在图1的动画路径上的点。利用线性插值，可以从该断点重构原始曲线。图2是用于虚似现实模型语言(VRML)或者MPEG-4中的动画路径的表达式(标量插值)的一个例子。要被处理的信息包括键和键值，并且使用给定的信息执行线性插值。插值可以大概分为6种标量插值、位置插值、坐标插值、方向插值、标准插值和颜色插值。在这些插值中，标量插值可以表达为如图2中所示。6种插值的特征和功能在下表1中示出，并且所有插值是给定键的组合以及对应于该键的键值。表1 图3为用于说明三维动画据格式的示意图，并且示出编码器30、解码器40和三维动画文件格式50。在此，从编码器30输出到解码器40的三维动画文件格式50由模型数据、动画数据、属性、视频/纹理和声音所形成。参见图3，插值对应于有效表达三维动画路径的动画数据。由VRML或者MPEG-4所表达的三维动画数据由图3中所示的信息所形成的。而标准化的压缩技术被用于音频、视频和三维模型，仅仅面向表达的通用压缩技术被用于确定动画路径的插值。在包括音频/视频的动画中，用于动画路径与三维模型的数据量占用了大多数所需的数据量。因此，用于动画路径压缩的技术与用于三维模型压缩的技术一样都是重要的。尽管该MPEG-4用于场景二进制格式(BIFS)对动画提供一种基本的量化/压缩方法，但是该方法不是专用于插值的技术，而是一种通用的压缩技术并且具有较差的压缩性能。这在于2000年在纽约举行的关于多媒体的国际会议和博览会中公开于由Euee S.Jang所著的“三维动画编码其历史和固件”报告中。图4a和4b分别为现有动画路径压缩和重构装置的方框图。图4a的现有技术压缩装置由一个标量量化单元60所形成。并且图4b的现有重构装置由一个标量去量化单元70所形成。原始动画路径以(键，键值)的形式通过输入端IN1输入到图4a的标量量化单元60中，并且被标量量化。作为标量量化的结果和编码位流被通过输出端OUT1输出。图4b的标量去量化单元70通过输入端IN2接收编码的位流，并且以重构的动画路径(键，键值)的形式把数据通过输出端OUT2输出。在现有MPEG-4 BIFS中的插值压缩需要图4a中所示的标量量化。图4a的现有压缩处理不但用于插值而且用于在BIFS中需要压缩的所有单元。在压缩次序的反向操作中，利用输入到图4b的现有重构装置的编码位流通过70重构动画路径。在图4a和图4b的装置中，以统一的方式压缩插值的键和键值，而不考虑每种插值的特性，从而不能够实现最大程度的压缩。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的第一个目的是提供一种用于利用线性近似压缩动画路径的装置和方法，其中以插值形式的动画数据被有效压缩，从而快速地执行数据发送和数据存储。本专利技术的第二个目的是提供一种动画路径重构装置和方法，用于重构所压缩的动画路径数据。本专利技术的第三个目的是提供一种用于压缩动画路径数据的数据格式。为了实现本专利技术的第一个目的，在此提高一种用于压缩动画路径的装置，其具有插值分析单元，用于从动画路径提取预定数目的断点，并且输出对应于该断点的键和键值；键编码器，用于编码从插值分析单元输出的键；键值编码器，用于编码从插值分析单元输出的键值；以及熵编码器，用于分别对在键编码器和键值编码器中编码的键和键值进行熵编码，并且输出编码的位流。为了实现本专利技术的第二目的，在此提供一种用于重构动画路径的装置，其具有熵解码器，用于接收编码的位流并且对该位流进行熵解码；键值解码器，用于接收熵解码结果和解码的键值；以及插值重构单元，用于分别根据在键解码器和键值解码器中解码的键和键值通过线性插值获得空的键值，并且重构原始动画路径。并且，为了实现本专利技术的第一目的，在此提供一种用于压缩动画路径的方法，其具有如下步骤从原始动画路径提取预定数目的断；利用所提取的断点提取键和键值，并且对该键和键值编码；以及对编码的键和键值进行熵编码，以获得编码的位流。为了实现本专利技术的第二目的，在此提供一种用于提取动画路径的断点的方法，其中包括如下步骤(a)在动画路径上的断点中选择在原始动画路径的两个端点上的断点；(b)在除了两个所选择断点之外的剩余断点中选择一个断点；(c)利用所选择的断点，对除了所选择断点之外的剩余断点的键值进行插值；(d)根据所选择的断点和插值的键值形成近似路径，选择在原始动画路径和近似动画路径之间具有最小路径差异的一个近似动画路径，并且选择对应于所选动画路径的断点；(e)在除了步骤(a)和(b)中选择的断点之外的剩余断点中选择一个断点，并且重复步骤(c)至(e)，直到该路径差小于许可的差值。最好，该路径差由原始动画路径和近似动画路径所形成的梯形或扭曲梯形的面积和所表达。最好，在方向插值中，该路径差值被定义为在差动旋转变换中的差动旋转角，其是原始动画路径的旋转变换与近似路径的旋转变换之间的差。并且，为了实现本专利技术的第二个目的，在此提供一种用于重构动画路径的方法，其具有如下步骤接收和熵解码一个所编码的位流；从熵解码的结果对键和键值解码；以及通过根据解码的键和键值进行线性插值而获得空的键值，来重构原始动画路径。为了实现本专利技术的第三个目的，在此提供一种通过对动画路径进行编码而获得的位流的数据格式，该数据格式具有键标志，用于表示在对应于动画路径的每个断点的x、y或z坐标的键值中选择哪个轴的键值；矩阵型的键，用于表示在对应于每个断点的x、y或z坐标的键值中选择至少一个或多个键值；以及用于表示为每个断点所选择的键值的矩阵型键值。附图说明通过参照附图详细描述优选实施例，本专利技术的上述目的和特点将变得更加清楚，其中图1为说明在普通三维(3D)动画中的动画路径的示意图；图2为用于虚拟现实模型语言(VRML)或者MPEG-4中的动画路径的一种表达的例子；图3为用于说明三维动画的数据格式的示意图；图4a和4b分别为现有动画路径压缩和重构装置的方框图；图5a和5b分别为根据本专利技术的动画路径压缩和重构装置的方框图；图6为图5a的根据本专利技术的压缩装置的优选实施例的方框图；图7为图5b的根据本专利技术的压缩装置的优选实施例的方框图；图8a至8h为用于说明根据本专利技术利用线性近似提取断点的优选实施例的示意图；图9为用于说明用于获得实际动画路径和近似动画路径之间的插值的方法；图10为量化处理的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于压缩动画路径的装置，其包括： 插值分析单元，用于从动画路径提取预定数目的断点，并且输出对应于该断点的键和键值； 键编码器，用于编码从插值分析单元输出的键； 键值编码器，用于编码从插值分析单元输出的键值；以及 熵编码器，用于分别对在键编码器和键值编码器中编码的键和键值进行熵编码，并且输出编码的位流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义善，金道均，禹相玉，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]