管理用於顯示的圖形動畫描述的方法及其實施系統和接收機的製作方法

2023-09-23 22:29:10 2

專利名稱：管理用於顯示的圖形動畫描述的方法及其實施系統和接收機的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖形動畫描述技術。
更具體地說，本發明提出一種管理圖形景物(graphics scene)的方法，以及用於實施該方法的存儲系統和接收機。
背景技術：
目前有多種圖形動畫表示格式。
它們採用兩種主要途徑-一種是基於圖形對象的空域-時域排列(spatial-temporalarrangement)的樹狀表示，該表示使得在圖形對象和子對象之間進行精確的交互，但該表示也需要在如此顯示之前進行稱作「光柵化」的中間處理。
-另一種途徑是基於多邊形架構的再現模式，並且採用簡單的圖元(primitive)來保證快速再現。
第一種途徑對應於例如W3C/SVG及MPEG-4/系統/BIFS所採用的圖形描述格式。然而，這第一種途徑沒有提供最優的圖形再現。對於某些動畫而言，它也導致計算成本過高，而無必要在其中採用這種技術。
第二種途徑提供了有效的圖形動畫再現；然而，其不能與構成圖形動畫的圖形子對象進行精確的交互，並且再現取決於接收機的顯示特性。這第二種途徑對應於諸如Macromedia SWF的圖形格式以及例如常規地用於通過諸如OpenInventor的工具進行三維顯示的顯示錶。

發明內容
本發明的一個目的是提出一種減緩現有圖形表示技術的缺陷的技術，現有圖形表示技術或者缺乏交互性，或者缺乏圖形再現的效率。
為此，本發明提供一種管理用於顯示的圖形動畫描述的方法，該方法的特徵在於，圖形動畫由用於描述將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的一組數據定義，並且在於，對於所述圖形對象的至少一個而言，所述一組數據包括描述對應於所述圖形對象的圖元的數據，描述空域-時域排列內容的數據，以及描述被獨立地存儲的圖形對象圖元的數據。
應注意到，所提出的技術，尤其在於通過結合多個向量圖形表示級別，能夠利用最適於給定動畫的圖形表示，從而節省存儲空間。
許多圖形表示或動畫不需要以簡單向量圖元合成的形式被描述，但可受益於以較低級圖形再現圖元的列表的形式的表示。
低級圖元為{動作，多邊形，持續時間}({action，polygon，duration})型，例如，在其中所述動作為相加、替換，或者打破由具有整數非向量坐標的多邊形描述的形狀。
通過作用於各種表示模式，這種技術具有這樣的進一步優點其能夠使得圖形再現引擎的性能處於完全控制之下，尤其是通過空域-時域排列的非系統利用。
此外，所提出的技術可容易地集成到大多數能夠繪製向量形狀的圖形再現設備中。
該方法有利地單獨具有或在任何技術上的可行結合中具有如下額外特徵-存儲裝置，包括適於向遠程客戶發送數據的伺服器裝置，該數據描述了將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容，和/或描述圖元的數據。
-空域-時域排列內容，含有由獨立地存儲的圖元所定義的對象，該空域-時域排列內容包括了用於識別所述數據和/或其所存儲的裝置的數據。
-為顯示圖形動畫，接收對應於將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的數據，對從所述裝置以這種方式接收的數據進行解碼，以及，如果與此數據相對應的排列包括由獨立地存儲的圖元定義的圖形對象，則接收和解碼與所述圖元對應的數據。
-直接顯示對應於為所述圖形對象而接收的數據的圖元，並且在顯示之前，對空域-時域排列內容進行預再現處理；以及-將對應於為所述圖形對象而接收的數據的圖元發送到具有在退出預再現處理時為空域-時域排列內容獲得的圖元的再現圖元棧。
本發明還提供了一種接收機，其包括顯示裝置和用於接收和解碼數據的裝置，所述數據描述了將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容，該接收機的特徵在於，其包括用於接收和解碼數據的裝置，所述數據被獨立地存儲，並對應於為所述對象在空域-時域排列內容中定義至少一個圖形對象的圖元，以及處理器裝置，用於處理所述數據，以顯示空域-時域排列內容和所述圖元。
本發明還提供了一種系統，用於實施上面定義的管理將被顯示的圖形動畫的描述的方法，該系統的特徵在於，其包括這樣的裝置，在該裝置中描述空域-時域排列內容的數據和描述圖形對象圖元的數據被獨立地存儲。
本發明還提供了一種運送一組數據的信號，所述數據定義了用於顯示的圖形對象和子對象的空域-時域排列，該信號的特徵在於，對於至少一個圖形對象，所述一組數據包括用於識別被獨立地存儲的圖元的數據和/或用於識別其所存儲的裝置的數據。
本發明進一步提供了分解用於顯示的圖形動畫圖像的方法，該方法的特徵在於，所述圖像被分解為用於描述將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的數據，以及，對於圖形對象的至少一個而言，用於定義與其相對應的圖元的一組數據，所述空域-時域排列內容對於所述圖形對象而言包括了用於指定存儲裝置的數據，在該存儲裝置中存儲了用於定義所述對象的所述圖元的數據。


從下面的參考附圖給出的說明性的和非限定性的描述中，可顯現出本發明的其它特徵和優點，其中-圖1是表示初始景物接收的示圖；-圖2是表示在圖1中所示的接收機中實現的再現處理的示圖；以及-圖3是示圖，示出了圖像的解碼。
具體實施例方式
圖1示出了接收機R，例如行動電話，其與至少兩個外部數據源(伺服器A和B)通信，並從該外部數據源接收用於描述將被所述接收機R顯示的景物和圖形對象的二進位數據流。
圖形動畫以如下方式加載接收機R請求來自由伺服器A構成的源的圖形動畫內容。
該伺服器A向所述接收機R發送描述圖形對象的空域-時域排列的內容S(圖形景物)。
這由箭頭1和2所示，箭頭1和2表示由接收機R向源A發送的內容請求，以及由所述源A向接收機R的對該內容的發送。
當所描述的圖形景物包括合成的圖形對象OC時，接收機R詢問被指定的伺服器B關於所述接收機R剛從伺服器A接收到的信息，作為特定的伺服器，從伺服器B將得到與所述合成的對象OC相對應的圖形圖元P。
那些圖形圖元有利地是低級的「動作，多邊形，持續時間」型的圖形圖元。
圖1中的箭頭3和4表示由接收器R向伺服器B發送的傳輸圖形圖元的請求，以及由伺服器B向所述接收機R對此圖元的傳輸。
現在參考圖2，其示出了在接收機R中實現的再現處理。
由該圖可以清楚地看出，接收機R包括用於解碼初始景物S的裝置5，以及用於解碼圖元P的裝置6，該圖元P是由接收機R正在詢問的伺服器B向該接收機R發送的。
接收機R還包括處理器模塊MT，其包括預再現模塊PR和再現引擎MOT。
預再現模塊PR接收與景物S的圖像相對應的數據，並對其進行預再現處理，以將其轉換為例如OpenGL型的再現圖元。
預再現模塊PR的一個功能是使得普通的圖形表示適於將對其進行顯示的特定設備。
特別地，模塊PR從該普通的圖形表示確定將在屏幕上顯示的對象的精確坐標。具體地說，其定義了圖像中心的坐標，x軸和y軸的坐標，再現區域的尺寸等。
關於預再現處理的例子，可有利地參考下列文獻，例如計算機圖形學-原理與實踐-Foley-Van Dam-Feiner-Hugues-對象的分層結構與簡單PHIGS-幾何模型，第286至302頁。(ComputerGraphics-Principles and Practice-Foley-Van Dam-Feiner-Hugues-Object Hierarchy and Simple PHIGS-Geometric Modeling，pp.286 to302.)La realisation de logiciels graphiques interactifs-Collection de laDirection des Etudes et Recherches d′EDF；Travaux dirigés de l′Ecole d′étéd′informatique du 7 au 27 juillet 1979；第15至23頁。[交互式圖形軟體產品-EDF研究部收藏；1979年7月7日至27日「數據處理」暑期學校指導材料(directed work)]。
在預再現處理後，得到的圖元被存儲在圖元棧中，該圖元棧由圖形再現引擎MOT進行處理。
再現引擎MOT的作用是利用由預再現模塊PR確定的位置和尺寸元素來控制對象的顯示。
例如，由再現引擎MOT控制顯示的圖形對象以類似於如下文獻中描述的格式被編碼「ISO/IEC 14496-12002-信息技術-音頻-視覺對象編碼，第1部分系統」(「ISO/IEC 14496-12002-Information technology-Coding ofaudio-visual objects，Part 1Systems」)，其中可特別參考描述二維層和轉換節點的段落，當然，同樣地可以將本發明用於三維景物。
由再現引擎MOT進行的顯示控制處理特別地用於管理在不同對象之間的顯示衝突，例如，該處理可以是下面文獻中描述的類型「ISO/IEC 14772-11998-信息技術-計算機圖形學與圖像處理-虛擬實境模型語言」(「ISO/IEC 14772-11998-Information technology-Computer graphics and image processing-The Virtual Reality ModelingLanguage)。
當處理器模塊MT將要準備合成的圖形對象OC時，與之相對應的圖元P被直接發送到再現引擎的處理棧，而無需預再現處理。
那些圖元可直接在屏幕上顯示，而不需要預再現處理，尤其不需要調整尺寸。
因此，通過在屏幕上直接顯示由伺服器B接收的圖形圖元，LowGraphics對象的再現得以實現。
例如，引擎MOT處理圖元棧，該圖元棧包括由預再現處理以及接收機所接收的合成的圖形對象的圖元所產生的圖元棧，例如，該處理可以是下面出版物中描述的類型●由J.D.Foley，A.van Dam，S.Feiner和J.F.Hughes編寫的計算機圖形學原理與實踐(Addison-Wesley，1990)(Computer GraphicsPrinciples and Practice by J.D.Foley，A.van Dam，S.Feiner and J.F.Hughes(Addison-Wesley，1990))●由Mason Woo，Jackie Neider和Tom Davis編寫的OpenGL編程指南(Addison-Wesley，1997)(OpenGL Programming Guide byMason Woo，Jackie Neider and Tom Davis(Addison-Wesley，1997))●由Josie Wemecke編寫的發明人指導(The Inventor Mentor)(Addison-Wesley，1994)(The Inventor Mentor by JosieWemecke(Addison-Wesley，1994))對相同的圖形對象如下給出兩種編程的例子第一個例子對應於對象的標準表示；第二個例子對應於合成的表示，將標準表示和具有低級圖元的表示結合起來。
標準表示Transform{Children[Shape{geometry IndexedLineSet{point
colorindex
#中心線color Color{color
}colorindex
#軸為黑色，中心線為灰色colorPerVertex FALSE#每條折線的顏色}}Shape{geometry IndexedLineSet{point[210，520，81.50，1190，1470，17100]coordIndex
#連接各點color Color{color [.1.1[.1，.2.2.2，.15.15.15，.9.9.9，.7.7.7，111]}}]}合成的表示Transform{Children[Shape{geometry IndexedLineSet{point
coordIndex
#中心線color Color{color
}colorindex
#軸為黑色，中心線為灰色
colorPerVertex FALSE#每條折線的顏色}}LowGraphics{startTime10.8//對象1將在10.8秒內顯示Source「http//www.myserver.com/LowGraphics」]}很明顯，在合成的表示中，程序從在下面地址的伺服器中調用名為「LowGraphics」的對象的圖元「http//www.mvserver.com/LowGraphics」在合成的表示中，對象「LowGraphics」的屬性被用來描述所述對象可被處理和組成的方式。
因此，上面給出的例子提出了利用屬性「startTime」在特定時間後進行作用，以命令觸發顯示與為對象「LowGraphics」接收的數據相對應的圖元。
上面例子尤其表明，對象「LowGraphics」將在圖形景物的持續時間已經過10.8秒後被處理。
特別地，此信息使得接收機能夠準備下載並且，在可應用處，準備對用於描述所述對象的信號(圖1中的箭頭3和4分別表示的對發送在LowGraphics對象中描述的圖元的請求和那些圖元的發送)進行解碼。
可利用其它屬性，尤其包括-「endTime」屬性，用於在給定時間停止對象的顯示；-「active」屬性，用於指定是否對象必須被顯示或隱藏；-「transparency」屬性，用於指定施加於對象的透明度係數，以使其相對於其它圖形對象較透明或較不透明；-加載時間(TTL)屬性，當「LowGraphics」圖形對象的信號指定該對象的創建日期DC，以及接收機在下載日期DT下載該對象時，如果該對象的創建和下載之間的已過去時間(DT-DC)大於給定時間TTL，則指示將不會顯示該對象；以及
-「clipping」屬性，用於提供對象將要呈現在其中的區域的尺寸(寬度，高度)。如果對象的尺寸大於所述區域，特別地可以避免顯示位於所述區域外的任何部分。
現在參考圖3，其示出了分解圖像的處理，其目的在於利用不同的伺服器來存儲構成圖像的元素。
初始圖像被分解為圖形對象和子對象的空域-時域排列。
這些圖形對象中有些可以以低級圖元的形式表示，該圖元例如{動作，多邊形，持續時間}型的圖元。
這些合成的對象(OC)被編碼(步驟EOC)，以在源B中被以再現圖元P的形式存儲。
景物的剩餘部分，特別是其它圖形對象，以及景物圖形對象的一般空域-時域排列被以標準方式編碼(步驟ES)，並被存儲在源A中。
下面說明圖形圖元的例子。
圖形對象一般用多邊形表示。
圖形圖元可以以點列表(多邊形頂點)的形式描述多邊形，在其中可聯合顏色和紋理。
或者，圖元可以僅根據三角形或梯形定義對象。
然後圖元僅提供三角形或梯形的定義，並且在其中可聯合顏色和紋理。
下面的程序是用於為具有12個面、每個面有五個頂點的十二面體進行編碼的低級圖元的一個例子。
#VRML V2.0 utf8Viewpoint{description「Initial view」position 009}#十二面體20個頂點，12個面。
#6種顏色(圖元RGB和補色CMY)被繪到面上。
Transform{Translation-1.500Children Shape{
appearance DEF A Appearance{material Material{}}geometry DEF IFSIndexedFaceSet{coord Coordinate{point[#Coords/indices derived from「Jim Blinn’s Corner」111，11-1，1-11，111-1，-111，-11-1，-1-11，-1-1-1，.6181.6180，-.6181.6180，.618-1.6180，-.618-1.6180，1.6180.618，1.6180-.618，-1.6180.618，-1.6180-.618，0.6181.618，0-.6181.618，0.618-1.618，0-0.618-1.618}coordIndex[1801213-1，4951514-1，21031312-1，71161415-1，21201617-1，11331918-1，41461716-1，71551819-1，416089-1，21761110-1，118598-1，71931011-1，color Color{#六種顏色color
}corlorPerVex FALSE#施加到面，而非頂點#此標引給出了很好的對稱外觀colorindex
#五種紋理坐標，用於每個面上的五個頂點。#通過適當地標引於其中，這些紋理可重複利用。紋理坐標
TextureCoordinate{Point[#這些是正五邊形的坐標0.6545080.0244717，0.09549150.2061070.09549150.793893，0.6545080.975528，1 0.5，#並且這種特定的標引獲得了很好的圖像texCoordIndex[01234-1，23401-1，40123-1，12340-1，23401-1，01234-1，12340-1，40123-1，40123-1，12340-1，01234-1，23401-1在MPEG-4/BIFS(ISO/14496-1)中，這種十二面體的內容大小為1050位元組。每個面可被分解為三個三角形，且每個三角形包括坐標為(X，Y)的三個頂點。
編譯後，因此需要發送與三角形的頂點相對應的12*3*3*2個整數(三角形的再現是OpenGL中的基本圖元)。
對行動電話屏幕而言，像素(X，Y)可在2個字節上編碼(最大屏幕尺寸255*255)。
這就構成12*3*3*2＝216位元組。
必須加上每個點的顏色分量(3位元組)，其形成12*3*3*3＝324位元組，也就是說，總共540位元組。
因此，很顯然，所提出的處理得到了對存儲容量的顯著節省。
可注意到，上述技術可非常普遍地實際應用於所有當前的圖形動畫描述MPEG-4/BIFS，SVG，等等。
應注意到，上面的說明涉及這樣的情形，在其中動畫數據(空域-時域排列內容，圖元)被存儲在被遠程詢問的伺服器中。
當然，可利用其它的存儲裝置(例如CD-ROM)。
同樣地，伺服器可利用「推」技術向客戶端發送數據，來代替被詢問和採用「拉」技術。
權利要求
1.一種管理用於顯示的圖形動畫描述的方法，該方法的特徵在於，圖形動畫由用於描述將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的一組數據定義，並且在於，對於所述圖形對象的至少一個而言，所述一組數據包括描述對應於所述圖形對象的圖元的數據，描述空域-時域排列內容的數據，以及描述被獨立地存儲的圖形對象圖元的數據。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，存儲裝置包括適於向遠程客戶發送數據的伺服器裝置，該數據描述了將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容，和/或描述圖元的數據。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於，含有由獨立地存儲的圖元所定義的對象的空域-時域排列內容，包括了用於識別所述數據和/或其所存儲的裝置的數據。
4.根據上述任何一個權利要求的方法，其特徵在於，所述圖元為{動作，多邊形，持續時間}型。
5.根據上述任何一個權利要求的方法，其特徵在於，為顯示圖形動畫，接收對應於將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的數據，對從所述裝置以這種方式接收的數據進行解碼，以及，如果與此數據相對應的排列包括由獨立地存儲的圖元的定義的圖形對象，則接收和解碼與所述圖元對應的數據。
6.根據權利要求5的方法，其特徵在於，直接顯示對應於為所述圖形對象而接收的數據的圖元，以及在於，在顯示之前對所述空域-時域排列內容進行預再現處理。
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於，將對應於為所述圖形對象而接收的數據的所述圖元發送到具有在退出所述預再現處理時為所述空域-時域排列內容獲得的圖元的再現圖元棧。
8.一種接收機，包括顯示裝置和用於接收及解碼數據的裝置，所述數據描述了將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容，該接收機的特徵在於，其包括用於接收和解碼數據的裝置，所述數據被獨立地存儲，並對應於在所述對象的空域-時域排列內容中定義至少一個圖形對象的圖元，以及處理器裝置，用於處理所述數據，以顯示所述空域-時域排列內容和所述圖元。
9.根據權利要求8的接收機，其特徵在於，所述處理器裝置直接顯示對應於為所述圖形對象而接收的數據的所述圖元，並在顯示之前對所述空域-時域排列內容的剩餘部分進行定位和/或定尺寸預再現處理。
10.根據權利要求9的接收機，其特徵在於，所述處理器裝置包括圖元棧和再現引擎，所述再現引擎控制和管理在所述堆棧中存儲的圖形對象的顯示，所述圖元對應於為所述圖形對象而接收的數據，所述圖形對象與在退出所述預再現處理時得到的空域-時域排列內容圖元一起被發送到再現圖元棧。
11.根據權利要求10的接收機，其特徵在於，所述再現引擎利用顯示觸發命令在特定時間後動作，以觸發所述對應於為所述圖形對象而接收的數據的圖元的顯示。
12.一種用於實施根據權利要求1到7中任何一個的管理將被顯示的圖形動畫的描述的方法的系統，該系統的特徵在於，其包括獨立地存儲描述空域-時域排列內容的數據和描述圖形對象圖元的數據的裝置。
13.一種載有一組數據的信號，所述一組數據定義用於顯示的圖形對象和子對象的空域-時域排列，該信號的特徵在於，對於至少一個圖形對象而言，所述一組數據包括用於識別獨立地存儲的圖元的數據和/或用於識別圖元所存儲的裝置的數據。
14.一種分解用於顯示的圖形動畫圖像的方法，該方法的特徵在於，所述圖像被分解為描述將被顯示的圖形對象的空域-時域排列內容的數據，以及，對於所述圖形對象的至少一個而言，用於定義與其相對應的圖元的一組數據，所述空域-時域排列內容對於所述圖形對象而言包括了用於指定存儲裝置的數據，在該存儲裝置中存儲了用於定義所述對象的所述圖元的數據被存儲。
15.根據權利要求14的方法，其特徵在於，所述定義所述圖元的數據包括點坐標，其用於定義一個或多個多邊形。
16.根據權利要求14的方法，其特徵在於，所述定義圖元的數據包括定義一個或多個三角形和/或梯形的數據。
17.根據權利要求15或16的方法，其特徵在於，所述數據還包括表徵顏色和/或紋理的數據。
全文摘要
一種管理用於顯示的圖形動畫的描述的方法，該方法特徵在於，圖形動畫由數據定義，所述數據定義將被顯示的圖形對象的空域－時域排列內容，並且在於，對於所述圖形對象的至少一個而言，所述數據包括描述對應於所述圖形對象的圖元的數據，描述空域－時域排列內容的數據，以及描述獨立地存儲在適於被詢問的存儲裝置中的圖形對象圖元的數據，為了得到對應於所述圖元的數據，含有利用這樣的圖元定義的對象的空域－時域排列內容包括了用於指定將要被詢問的存儲裝置的數據。
文檔編號H04N7/24GK1754388SQ200480004871
公開日2006年3月29日 申請日期2004年2月18日 優先權日2003年2月21日
發明者C·熱古 申請人:法國電信公司