專利名稱：調整圖形場景的數據信號,相應的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明的領域是動畫圖形場景例如在一個多媒體終端上的復原。更具體地說，本發明涉及調整動畫場景，也就是說，由譬如說一個遠程服務器的遠程命令實現在一個終端上所復原的一個圖形場景的點變化(Point Change)。
所謂圖形場景，這里人們理解為圖形對象、視頻和圖象在時間和空間上的布局。這樣的圖形場景可以是二維或三維的，同時包含各種類型的圖形基元。
本發明在必須調整一個圖形場景的結構或建造場景的元素的所有情況中得到應用。
因此，本發明可以被使用于大量先進的多媒體應用場合。具體地說，本發明可以方便地應用于-先進的數字電視和通信業務，其中消息可以圖形形式交換。例如，有可能增添以視頻形式的消息，以便通過疊加一個傳統的數字視頻建立一個視頻會議。廣告消息或標志也可以添加到現有的場景；-多用戶應用場合，其中一個場景的點修改(Pointmodification)可以遠程進行。例如有可能考慮在一個或多個遠程終端上增添一個以圖形形式的新“消息”。也可能替換某個對象；或完全替換整個場景；-采用2D或3D圖形對象的多媒體咨詢業務。
圖形場景的描述格式已經知道。因此ISO/IEC DIS 14772-1標準描述VRML 2.0格式。MPEG-4標準化小組委員會也已規定了一個稱為BIFS(場景的二進制格式-的場景描述格式，它是基于VRML 2.0的。BIFS格式特別在“The MPEG-4 Systems Verification Model(MPEG-4系統檢驗模型)”(ISO/IEC JTC1/SC29/WG 11-N1693，MPEG97，April 1997)中被介紹。
這個場景描述格式旨在描述場景的各種圖形對象之間的空間-時間關系。為了做到這一點，它定義一定數量的結點，或對象，代表人們希望描繪的所有圖形基元。這些結點的每一個包括預先定義的字段，它代表這些結點的特征。
換言之，BIFS格式允許以一個參數描述的形式或一個原本的形式傳輸一個場景結構。
這個技術的缺點在于，如果它正在提供一個圖形場景的動畫，那么它不允許遠程修改它。例如，不可能增添一個新對象，從中刪除或增添另一個對象等。這些功能盡管是必須的，尤其在上面所考慮的應用中。
稱為“外部編輯接口(External Authoring Interface)”(其可以在服務器http/WWW.sgi.com上獲得參考)的格式已經知道，其目的是采用以“Java”(注冊的商業標記)語言的一個接口標準化來改善場景的參數。
也可能通過字段之間的連接預先編制在場景中的變更，它是事件通道的機理，在VRML中和在由MPEG-4小組委員會所描述的BIFS格式中被稱為“ROUTEs”。“ROUTEs”允許人們以這樣的方式定義連接，使之當第一個字段變更值時，由“ROUTE”連接到其上的第二個字段也取相同的值。
然而，這兩個方法具有很大的缺點-“外部API”被用于使用一個“Java”語言的應用程序調整VRML場景。這個“Java”應用程序可以從一個服務器被下載。然而，這個方法具有如下兩個缺點·下載一個“Java”類就傳輸資源來說是昂貴的；·這個方式假設實現這個機理的任何終端包含一個虛擬“Java”機。對終端的要求因此是高的。
-此外，兩個方法假設一個場景的調整參數是事前已知的。顯然，在一個通信應用程序中在使用動畫期間情況不是這樣。
MPEG-4系統已研制出場景更新格式的第一個版本，但它既沒有完成也沒有最佳化。
還有其它技術是已知的，如由ARIKAWA描述的D-VRML。然而，它們仍限制于調整先存在的原始場景，并僅允許有限數目的應用(如在下文中將更清楚地看到的，承認這個問題，其本身就是本發明的一部分)。
本發明的目的特別是在于補救技術狀況的這些缺點。
更具體地說，本發明的目的旨在提供一個數據信號，以及一個方法和使用該方法的設備，它允許簡單的遠程調整，而且就任何類型的圖形場景的傳輸資源來說它消耗不多。
換句話說，本發明的值得注意的目的是提供一個遠程調整圖形場景的技術，它響應于以下準則中的至少一個準則-在編輯和解釋數據方面加以簡化；-存儲器消耗低和傳輸資源消耗低；-調整任何類型的對象和任何類型的圖形場景的能力；-調整對象或任何風格的也就是說未預先定義的結點的可能性。
本發明的另一個目的是提供一個技術，它允許建立簡單價廉的多媒體終端，也就是說不需要大的計算裝置和大的數據存儲器裝置的終端。
本發明的進一步目的是提供一個能夠在低比特率傳輸網絡上起作用的技術。
本發明的另一個目的是提供一個與VRML和MPEG-4相容的技術。
這些目的和在下文將變得更清楚明顯地看到的其它目的借助于調整圖形場景的數據信號已被達到，該信號供建造可以在至少一個屏幕上顯示的圖象的裝置使用，所說的信號包括更新圖形場景的幀，所說的幀的某一些包括一個用新圖形場景替換現有圖形場景的命令。
因此，按照本發明，更新命令包括一個新命令，它使得用另一個場景完全替換一個場景能被實現。這個情況對動畫來說依賴完全新穎的方法。實際上，本專業技術人員已一直在考慮僅有一個單一場景(原始場景)，它必須在一個前進時通過作用于場景的元素被改變。
按照本發明，已達到一個較高水平，其中人們不是考慮僅有一個場景。這里已提出在單一操作中人們能改變整個場景。這使得人們能特別提供還未曾考慮過的和以前的技術不可能的新的應用，如通過數字電視廣播，被稱為“多點發送”(例如在因特網上)的技術和稱之為“推入(push)”業務的業務。
例如，本發明允許通過一個“交互廣告發布”場景，不必等待來自用戶的請求就瞬息間替換一個“視頻”場景，例如一個影片。
更便利的是，某些所說的幀也攜載屬于下述組的命令中的至少一個，該組包括以下命令-插入所說的圖形場景的一個元素；-調整所說的圖形場景的一個元素；-刪除所說的圖形場景的一個元素；建造更新所說的場景的所說的裝置與所說的更新幀有關。
調整一個圖形場景的操作因此十分簡單，同時要求很小的傳輸資源。這個信號因此可以在低比特率網絡上被傳輸，同時在接收它們的終端中不要求大的裝置。
所謂一個“元素”，人們特別理解為對象或結點，結點的字段，字段的值，兩個字段和完整的場景之間的連接。
因此，所說的插入一個元素的命令可以包括插入屬于下述組的元素中的至少一個的命令，該組包括-插入一個新對象；-插入一個新的值到一個現有的矢量(或多個)字段；-在兩個現有的對象之間插入一個新的連接(“ROUTE”)。
同樣地，所說的刪除一個元素的命令可以包括刪除屬于下述組的元素中的至少一個的命令，該組包括-刪除一個現有的對象；-刪除在一個現有的矢量字段中的一個值；-在兩個現有的對象的兩個字段之間刪除一個現有的連接(“ROUTES”)。
所說的替換一個元素的命令本身可以包括替換屬于下述組的元素中的至少一個的命令，該組包括-用一個新的對象替換一個現有的對象；-用一個新的特征字段替換一個對象的一個特征字段；-替換一個特征矢量字段的一個值；-替換在兩個現有的對象的兩個字段之間的一個現有的連接(“ROUTE”)；-替換一個圖形場景。
按照本發明的一個優選的實施例，所說的命令包括-表示命令類型的第一字段，屬于下列類型中的至少某一些插入、刪除、替換和圖形場景替換；
-表示所涉及的元素類型的第二字段，按照命令的類型屬于下列元素對象、字段、矢量字段的值和連接；-定義所涉及的元素的第三字段；本發明也涉及傳輸這樣一個信號的方法。這個方法特別包括一個更新所說的圖形場景的步驟，其中人們提供更新所說的圖形場景的幀的傳輸，攜截屬于組的命令中的至少一個，該組包括下列命令-插入所說的圖形場景的一個元素；-調整所說的圖形場景的一個元素；-刪除所說的圖形場景的一個元素；-替換圖形場景。
同樣地，本發明涉及用于復原一個圖形場景，并企圖顯示在至少一個屏幕上的設備，其包括根據更新所說的圖形場景的幀更新所說的場景的裝置，攜帶屬于下述組的命令中的至少一個，該組包括下列命令-插入所說的圖形場景的一個元素；-調整所說的圖形場景的一個元素；-刪除所說的圖形場景的一個元素；-替換圖形場景。
本發明的其它特征和優點在閱讀下面的本發明的一個優選實施例的描述后將會更清楚明顯地看到，該實施例通過一個簡潔示例性的且非限制性的例子給出，并且添加了附圖，其中-
圖1說明實現本發明的一般原理；-圖2以圖解方式示出按照本發明的更新幀的結構；-圖3示出在圖2中幀的基本命令的語義細節；-圖4示出使用本發明的技術的第一個例子；-圖5描述使用本發明的技術的第二個例子；-圖6說明使用本發明的場景替換命令的一個例子；因此，圖1示出一個例如與MPEG-4標準相容的終端的略圖，并考慮本發明的場景調整的信號，或流。
這個終端包括從一個數據流12創建BIFS格式的原始場景的裝置11。換句話說，終端裝載圖形場景。這用對象或結點的術語來描述。
將會記得，BIFS場景描述格式的對象是描述一個場景的圖形對象之間的空間-時間關系。為了做到這一點，BIFS格式定義一定數量的“結點”，代表人們希望能夠描繪的所有圖形基元。
結點是代表圖形基元的實體。例如Sphere(球)、Cone(圓錐)、Transform(變換)等結點可以被定義。每個結點有一個特征字段，就在說明結點之后它被以場景描述來發送。
有些結點被認為是能夠被參考的，一個單一標識符被與所說的結點組合在一起。某些字段被說明為從外部可以調整的，其它的則說明為固定值。可調整的值通過本發明的更新機理將能被達到。
最后，BIFS和VRML格式中的描述也包括稱為“ROUTEs”的特定的實體。“ROUTEs”是說明，它允許人們以場景描述語言規定在場景的兩個結點的兩個字段之間的事件通道。
按照本發明，這些結點中的某些可以被說明為可調整的結點，它則將允許將來被調整。這可用在VRML中的“DEF”機理和在MPEG-4系統中的一個類似的機理來表示。
這個場景一旦被裝載，無論通過來自用戶的一個請求(交互方式)或在自動方式中，在某個瞬間(被動方式，也稱為“推入模型”)，一個稱為“BIFS-update”的更新幀13可以被裝載，以便如果必要的話調整場景的一個或多個元素。
調整通過譯碼器14提供，譯碼器14接收幀13，同時執行相應的命令。
因此，一個動畫圖象15被獲得，它可以被顯示(16)給用戶。如果需要產生的話，這可以借助于一個適當的接口交互(17)。如果需要產生的話，這個交互完成一個新的調整。
每個調整命令可以具有4個基本形式·插入一個字段·調整一個字段·刪除一個字段·替換整個場景每個基本命令既可以應用于單一結點，矢量或簡單字段，也可以應用于“ROUTE”。第四個命令為完全替換一個場景而設置。這個命令對本發明來說是必需的，在下面會更詳細地描述。
因此，以下的調整命令被提供
插入命令-插入一個新結點到一個現有的結點族(“分組結點”)中。為“分組結點”類型的結點供給標識符，一個新結點“NodeId”必須被插入到其中。然后對插入一個新結點有三個選擇在“分組結點”的“子”字段末尾插入，在開頭插入，或在由它的索引Index標志的某個位置上插入。最后，被插入的新結點的值被發送。
-插入一個新的值到一個多字段。供給被調整結點的標識符“Id”，通過調整所涉及的字段的索引，該字段標志為“fieldNb”。然后，插入一個新的值有三個選擇在多字段的末尾插入，在開頭插入，或在由它的索引Index標志的某個位置上插入。最后，被插入的值被發送。這個值可以是任何類型的一個新結點或一個新值。
-插入一個新“ROUTE”。這個“ROUTE”由用“id1”標志的起始結點和有關字段“field1”及用它的標識符“id2”標志的結點和在這個結點中經調整的字段“field2”的特性所規定。
刪除命令-一個結點可以通過給出它的標識符“id”來刪除。
-也可以刪除一個多字段的一個特定值，也稱為一個被索引的值(“idxValue”)。為了做到這一點，如前面一樣，供給被調整的結點的標識符id和標志為“fieldNb”的調整所涉及的字段。最后，某個位置被發送，該位置被通過它的索引Index或是通過它是多字段的首P的事實，或通過它是多字段的尾P的事實來標志。
-最后，一個“ROUTE”可以通過指出它的標識符“RouteId”來刪除。
值替換命令-可以通過供給它的標識符“Id”后面跟該結點的新值來替換一個結點。
-一個給定結點的特定字段可以被替換。為了做到這一點，必須供給被調整結點的標識符“Id”和標志為“FieldNb”的調整所涉及的字段。這個字段本身可以是一個新結點、一個多值字段或一個單值字段。
-也可以調整一個多字段的一個特定值。為了做到這一點，人們發送被調整結點的標識符“Id”，和標志為“FieldNb”的調整所涉及的字段，同時最后在多字段中的位置通過它的索引“Index”，或通過它是多字段的首P的事實，或通過它是多字段尾P的事實被標志。然后，字段的新值被發送。
-最后可以通過發送它的標識符，后跟如在前段中所規定的新“ROUTE”來調整一個“ROUTE”。
場景替換命令-最后可以通過簡單給出總場景的新值來替換整個場景。
幀“BIFS-update”13因此被按照在圖2中的圖建造。它包括一個更新命令21，后面跟一個“continuous”(繼續)“指示符22，如果在幀中沒有進一步命令跟隨，則指示符具有值(例如)“0”，如果不是這樣，則具有值“1”(在例子中)。
基本命令的句法可以例如在圖3中被解釋。
在第一層31，一個特定的代碼被加到四個類型的命令上，例如-0插入(insert)；-1刪除(delete)；-2替換(replace)；-3場景替換(replacescene)。
在第二層32，一個特定的代碼被給出到所涉及的每個類型的元素上。
因此對于插入或清除，有-0插入一個對象(結點)；-1插入一個值到一個矢量字段(IdxValue)中；-2插入一個“ROUTE”。
對于替換有-0替換一個對象(結點)；-1替換一個字段(FieldValue)；-2替換一個矢量字段(Idxvalue)的一個參數；-3替換一個“ROUTE”。
最后，在第三層33，所涉及的每個元素的精確參數被清除。因此以上面已描述的方式指示-插入一個對象對象的新標識符和一個字段列表，與上面所述的結構一致；-插入參數結點的標識符(nodeId)和字段的標識符(fieldNb)以及以下述的形式插入位置-代碼-0起始(第一個值)；-1值的索引-2終止(最后的值)，-相應的值(value)。
-插入一個“ROUTE”源結點的標識符(id1)，源結點的字段的標識符(field1)，目的結點的標識符(id2)，目的結點的字段(field2)；-清除一個參數結點的標識符、字段、索引和刪除的可能地點；-替換一個對象對象的標識符、對象的新值；-替換一個字段結點的標識符和字段的標識符，字段的新值；-替換一個參數結點的標識符和字段的標識符，參數的索引，新值；-替換一個“ROUTE”“ROUTE”的標識符，源結點的標識符和源字段的標識符，目的結點的標識符和目的字段的標識符；-替換一個場景新場景的值。
應當指出，所提議的結構允許人們在僅2個比特上編碼第一層31，同時在僅2個比特上編碼第二層32。
圖4示出在遠程購物應用場合中使用按照本發明所提議的調整技術的第一個例子。一開始，用戶41和42在應用程序服務器43上經由他們的多媒體終端44和45被互相連接。服務器43為他們顯示譬如說一個虛擬商店。
接到這個連接通知的更新服務器46然后可以以“增添對象”的形式發送圖形廣告消息，以便給出最新促銷信息。所增添的對象則在終端上所顯示的場景中出現。同樣地，可以刪除一個對象(相應于譬如說一個對象從銷售中取出)或調整任何場景的一個元素。
圖5示出本發明的另一個應用，即交互教學。這個遠程教學應用程序的用戶從他的CD-ROM51中裝載一個由場景譯碼器52復原的初始場景。
其次，被連接到網絡的一個老師或其它學生通過使用按照本發明的“BIFS-Update”表示法使在Table 53中的新數據呈現，以便說明課程。這些新數據被“更新”流譯碼器54譯碼。
場景調整數據流的一個例子現在將詳細地被描述。在這個例子中，當用戶在對象上按擊時其在動畫的初始瞬間顯示一個立方體。隨后插入一個球。然后位置的插入被更改，因此它與球有關。最后從場景中刪除立方體。
這個例子以VRML格式給出，但很容易被轉換成BIFS的它的二進制版本。原始場景被給出如下<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[DEFT Transform{ translation 0 0-5 children[ DEFTOUCH TouchSensor{} Shape{ appearance Appearance{ material DEFM Material{ diffuseColor 0.5 0 0 } geometry DEFCUB E Cube{ size 1 1 1 } } } } DEFTIME TimeSensor DEFINTER CoordinateInterpolator { key
keyValue [-505，50-5] } ROUTETOUCH.touchTime TO TIME.startTime ROUTETIME.fraction TO INTER.keyValue ROUTEINTER.value changed TO T.translation]]></pre>一個遠程用戶然后可以如下方式調整場景·增添一個對象(球)
0插入命令0在“分組”結點中的一個對象被插入T 對象T被增添2 這個對象被增添在末尾DEF T2 Transform{包含一個球的新結點變換被增添<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[ translation 10 10 0 children[ Shape{ geometry Sphere{} } ] }]]></pre>·“ROUTE”的修改2值替換命命4替換一個ROUTE2route2被替換(在文件中第三個)INTER一個routes到結點“inter”中。
3字段數目3(值更改)T2 變換T27變換結點的翻譯因此，動畫現在將被指向新插入的球。
·Deletion of an object(the cube)1刪除命令2刪除該結點CUBE 立方體從場景中被刪除正如已被指出的，本發明的最新穎之處歸于用另一個場景替換當前場景的命令之使用，以及發現這樣一個命令的必要性，而以前的方法僅考慮單一場景采取的動作。
在簡單的應用中，應當特別指出，這個場景替換命令可以是僅一個被使用。
通過使用本發明的技術(“BIFS-Update”)，可以在任何瞬間連接到場景調整流(如接入一個電視頻道一樣)。場景替換命令則成為接入點，它對流來說是隨機的(這個概念可以與在視頻中的“intra”幀的概念相比較)。
這個替換命令允許人們在很寬廣的應用范圍中使用本發明的信號，這個寬廣的應用范圍與已知的技術有關，如數字電視的廣播應用、在因特網上的“多點發送”技術以及特別是稱入“推入push”業務的業務。本發明也與“pull(拉出)”類型業務和其它業務相容。
圖6示出有關廣播廣告的一個例子。人們希望用以BIFS場景形式描述的一個新的交互廣告場景62瞬息間替換視頻場景61(一個影片)。
場景替換命令RS 63允許人們把新場景加到一個用戶上(在后者的部分無需任何動作)。一個新場景替換命令RS64允許人們返回到視頻場景(或到一個新場景)。
權利要求
1.用于調整一個圖形場景的數據信號，由至少一個字段定義的至少一個圖形對象的組件，所說的對象相應于由建造一個圖象的裝置所使用的基元，以便將所說的圖形場景顯示在至少一個屏幕上，該數據信號供可以被顯示(16)在至少一個屏幕上的圖象建造裝置所用，其特征在于，所說的信號包括更新(13)圖形場景的幀，某些所說的幀包括用一個新圖形場景替換現有圖形場景的一個命令(63，64)。
2.按照權利要求1的信號，其特征在于，所說的幀(13)也攜帶屬于下述一個組的命令的至少一個(21)，該組包括下列命令。-插入所說的圖形場景的一個元素-調整所說的圖形場景的一個元素-刪除所說的圖形場景的一個元素建造更新所說的場景的所說的裝置與所說的更新幀有關。
3.按照權利要求2的信號，其特征在于，所說的插入一個元素的命令包括插入屬于下述組的元素的至少一個的命令，該組包括-插入一個新對象；-插入一個新值到一個現有的矢量字段；-在兩個現有的對象的兩個字段之間插入一個新的連接(“ROUTE”)。
4.按照權利要求2和3中的任何一個的信號，其特征在于，所說的刪除一個元素的命令包括屬于下述組的元素的至少一個的刪除命令，該組包括-刪除一個現有的對象；-刪除在一個現有的矢量字段中的一個值；-刪除在兩個現有的對象的兩個字段之間的一個現有的連接(“TOUTES”)。
5.按照權利要求2至4中的任何一個的信號，其特征在于，所說的替換一個元素的命令包括替換屬于下述組的元素中的至少一個的命令，該組包括-用一個新對象替換一個現有的對象；-用一個新的特征字段替換一個對象的一個特征字段；-替換一個特征矢量字段的一個值；-替換兩個現有的對象的兩個字段之間的一個現有的連接(“ROUTE”)；-替換一個圖形場景。
6.按照權利要求1至5中的任何一個的信號，其特征在于，所說的命令包括-表示命令類型的第一字段，命令類型屬于下列類型中的至少某一些插入、刪除、替換和圖形場景替換；-表示所涉及的元素類型的第二字段，按照命令的類型，元素類型屬于下列元素對象、字段、矢量字段的值和連接；-定義所涉及的元素的第三字段。
7.傳輸更新一個圖形場景的并企圖顯示(16)在至少一個屏幕上的數據的方法，其特征在于，它包括更新所說的圖形場景的一個步驟(13)，其中人們提供傳輸更新所說的圖形場景的幀，該幀攜帶屬于下述組的命令的至少一個，該組包括下列命令-插入所說的圖形場景的一個元素-調整所說的圖形場景的一個元素-刪除所說的圖形場景的一個元素-用一個新圖形場景替換(63、64)現有的圖形場景、
8.用于復原一個圖形場景，并企圖顯示在至少一個屏幕上的設備(16)，其特征在于，它包括根據更新所說的圖形場景的幀(13)更新所說的場景的裝置，該幀攜帶屬于下述組的命令的至少一個，該組包括下列命令-插入所說的圖形場景的一個元素；-調整所說的圖形場景的一個元素；-刪除所說的圖形場景的一個元素；-用一個新的圖形場景替換(63、64)現有的圖形場景。
全文摘要
本發明涉及調整一個圖形場景的數據信號,該信號企圖用于建造可以顯示在至少一個屏幕上的圖象的設備,其包括更新圖形場景的幀,某些所說的幀攜帶用一個新的圖形場景替換現有的圖形場景的命令。為便利起見,它們也攜帶屬于下述組的命令中的至少一個,該組包括下列命令:－插入所說的圖形場景的一個元素,－調整所說的圖形場景的一個元素,－刪除所說的圖形場景的一個元素。所說的建造更新所說的場景的裝置與所說的更新幀有關。本發明也涉及相應的方法和設備。
文檔編號H04N7/24GK1262845SQ9880703
公開日2000年8月9日 申請日期1998年7月10日 優先權日1997年7月11日
發明者J·斯尼斯 申請人:法國電訊公司, 法國長程無線電廣播有限公司