Изобретение относится к кодированию синтезированных изображений. Его использование для кодирования узла ориентационного интерполятора позволяет обеспечить технический результат в виде повышения эффективности интерполяции. Этот технический результат достигается в устройстве кодирования узла ориентационного интерполятора, которое обеспечивает информацию о повороте объекта в трехмерном пространстве, причем устройство кодирования содержит: устройство ввода данных поля, осуществляющее посредством анализа узла ориентационного интерполятора извлечение данных поля, подлежащих кодированию в настоящий момент времени, из ключа, который указывает информацию о положении, в котором имеет место изменение вращательного и поступательного движения на оси времени, и из значений ключа, которые указывают информацию о повороте, соответствующую информации о положении; устройство обработки посредством адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ), осуществляющее преобразование данных о значениях ключа в кватернион и последующую обработку кватерниона посредством АДИКМ с использованием дифференцирования по углу поворота, а также обработку данных ключа посредством дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ); и устройство дискретизации, осуществляющее дискретизацию данных ключа и данных о значениях ключа и вывод дискретизированных данных. 4 с. и 21 з.п. ф-лы, 25 ил.
1. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора, которое обеспечивает информацию о повороте объекта в трехмерном пространстве, причем устройство кодирования содержит устройство ввода данных поля, осуществляющее посредством анализа узла ориентационного интерполятора извлечение данных поля, подлежащих кодированию в настоящий момент времени, из ключа, который указывает информацию о положении, в котором имеет место изменение вращательного и поступательного движения на оси времени, и из значений ключа, которые указывают информацию о повороте, соответствующую информации о положении, устройство обработки посредством адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ), осуществляющее преобразование данных о значениях ключа в кватернион и последующую обработку кватерниона посредством АДИКМ с использованием дифференцирования по углу поворота, а также обработку данных ключа посредством дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ), и устройство дискретизации, осуществляющее дискретизацию данных ключа и данных о значениях ключа и вывод дискретизированных данных.2. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.1, в котором обработка посредством АДИКМ содержит устройство кватернионного преобразования, осуществляющее преобразование данных о значениях ключа, извлеченных в устройстве ввода данных поля, в кватернион, устройство ДИКМ, осуществляющее вычисление значения разности между предыдущим восстановленным ключом и ключом, подлежащим кодированию в настоящий момент времени, для данных ключа, извлеченных в устройстве ввода данных поля; и устройство дифференциального преобразования поворота, для формирования матрицы дифференциального преобразования поворота, в которой данные о значениях ключа, преобразованные в виде кватерниона, представляют посредством кратчайшего расстояния при вращательном перемещении объекта, и заставляющее устройство дифференциального преобразования кода осуществлять генерацию данных ключа, соответствующих новым данным о значениях ключа, после генерации новых данных о значениях ключа на основе матрицы дифференциального преобразования поворота.3. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.2, в котором устройство дифференциального преобразования поворота содержит устройство генерации матрицы дифференциального преобразования поворота, создающее матрицу дифференциального преобразования поворота, которая представляет собой произведение данных о значениях ключа, подлежащих кодированию в настоящий момент времени, и комплексно сопряженных данных, полученных путем накопления предыдущих восстановленных матриц дифференциального преобразования поворота; устройство корректировки элементов, осуществляющее переопределение матрицы дифференциального преобразования поворота таким образом, чтобы она удовлетворяла условию, заключающемуся в том, что значение первого элемента кватерниона всегда является наибольшим из всех элементов кватерниона, и вывод матрицы дифференциального преобразования поворота, устройство задержки, осуществляющее сохранение матрицы дифференциального преобразования поворота, восстановленной в настоящий момент времени, в ответ на выходной сигнал устройства корректировки элементов, и выдачу предыдущей восстановленной и сохраненной матрицы дифференциального преобразования поворота, и устройство накопления, осуществляющее последовательный прием предыдущих сохраненных матриц дифференциального преобразования поворота из устройства задержки и вывод данных, полученных посредством накопления предыдущих восстановленных матриц дифференциального преобразования поворота.4. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.3, в котором устройство корректировки элементов содержит устройство ветвления по выполнению условия, определяющее, действительно ли значение первого элемента кватерниона является наибольшим из всех элементов матрицы дифференциального преобразования поворота, и устройство генерации значений ключа, осуществляющее генерацию новых данных о значениях ключа путем произвольного определения положения при повороте, которое может иметь кратчайшее расстояние при вращательном перемещении объекта, в том случае, если определение в условном блоке указывает, что значение первого элемента не является наибольшим, и заставляющее устройство ДИКМ осуществлять генерацию данных ключа, соответствующих новым данным о значениях ключа.5. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.1, дополнительно содержащее устройство статистического кодирования, осуществляющее арифметическое кодирование дискретизированных данных о значениях ключа и данных ключа.6. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.5, дополнительно содержащее устройство вывода, осуществляющее вывод данных, для которых выполнена операция арифметического кодирования, в виде потока данных в двоичном формате, в котором поток данных имеет такую структуру, в которой данные ключа и данные о значениях ключа сформированы отдельно.7. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.6, дополнительно содержащее устройство вывода, осуществляющее вывод данных, для которых выполнена операция арифметического кодирования, в виде потока данных в двоичном формате, в котором поток данных имеет такую структуру, в которой данные ключа и данные о значениях ключа образуют собой последовательные единичные пары.8. Устройство кодирования узла ориентационного интерполятора по п.1, дополнительно содержащее в себе устройство измерения искажений, осуществляющее после восстановления выходных данных измерение искажений визуального качества данных, восстановленных из исходной информации до кодирования, в зависимости от значений дифференциала поворота.9. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора, который создает информацию о повороте объекта в трехмерном пространстве, а способ кодирования содержит следующие этапы: (а) посредством анализа узла ориентационного интерполятора осуществляют извлечение данных поля, подлежащих кодированию в настоящий момент времени, из ключа, который указывает информацию о положении на временной оси, в котором имеет место изменение вращательного и поступательного движения на оси времени, и из значений ключа, которые указывают информацию о повороте, соответствующую информации о положении; (б) осуществляют преобразование данных о значениях ключа в кватернион и последующую обработку кватерниона посредством адаптивной дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ) с использованием матрицы дифференциального преобразования поворота, а также обработку данных ключа посредством дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ); и (в) осуществляют дискретизацию данных ключа и данных о значениях ключа и вывод дискретизированных данных.10. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.9, в котором этап (б) содержит следующие этапы: (б1) осуществляют преобразование данных о значениях ключа, извлеченных при выполнении этапа (а), в кватернион; (б2) формируют матрицу дифференциального преобразования поворота, в которой данные о значениях ключа, преобразованные в кватернион, представлены посредством кратчайшего расстояния при вращательном перемещении объекта, (б3) после генерации новых данных о значениях ключа на основе матрицы дифференциального преобразования поворота осуществляют генерацию данных ключа, соответствующих новым данным о значениях ключа, и (б4) для данных ключа, извлеченных при выполнении этапа (а) и данных ключа, генерация которых осуществлена при выполнении этапа (б3), вычисляют значение разности между предыдущим восстановленным ключом и ключом, подлежащим кодированию в настоящий момент времени.11. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.10, в котором на этапе (б2) матрицу 
дифференциального преобразования поворота определяют согласно уравнению 6
где посредством Qi обозначены данные о значениях ключа, которые преобразованы в кватернион и подлежат кодированию в настоящий момент времени, а посредством 
обозначено сопряженное значение данных, полученных путем накопления ранее восстановленных матриц дифференциального преобразования поворота.
12. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.10, дополнительно содержащий этапы, которые выполняют после этапа (б2):(б2-1), определяют, действительно ли выполнено условие, заключающееся в том, что значение первого элемента кватерниона всегда является наибольшим из всех элементов кватерниона (= матрице дифференциального преобразования поворота); (б2-2) в том случае, если это условие не выполнено, осуществляют переопределение матрицы дифференциального преобразования поворота и вывод матрицы дифференциального преобразования поворота на этап (в); и (б2-3) в том случае, если это условие выполнено, осуществляют вывод матрицы дифференциального преобразования поворота без изменений.13. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.12, в котором, если при выполнении этапа (б2-2) условие не выполнено, то осуществляют переопределение матрицы дифференциального преобразования поворота посредством генерации новых данных о значениях ключа с использованием уравнения 7|А|=|В|=|Р|=1
А•В=cosΩ
где посредством Р обозначено новое значение данных ключа, посредством В обозначены исходные данные о значениях ключа, подлежащие кодированию в настоящий момент времени, посредством А обозначены предыдущие данные о значениях ключа, посредством Ω обозначен угол поворота между А и В, а посредством θ обозначен угол поворота между А и Р.
14. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.10, в котором на этапе (б3) генерацию новых данных ключа осуществляют с использованием уравнения 9
где посредством Ki обозначены данные ключа, подлежащие кодированию в настоящий момент времени, посредством Ki-1 обозначены предыдущие данные ключа, посредством Ω обозначен угол поворота между предыдущими данными о значениях ключа и исходными данными о значениях ключа, подлежащими кодированию в настоящий момент времени, а посредством θ обозначен угол поворота между предыдущими данными о значениях ключа и новыми данными о значениях ключа.
15. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.9, дополнительно содержащий этап: (г) осуществляют арифметическое кодирование дискретизированых данных о значениях ключа и ключа.16. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.15, дополнительно содержащий этап: (д) осуществляют вывод данных, для которых выполнена операция арифметического кодирования, в виде потока данных в двоичном формате, в котором поток данных имеет такую структуру, в которой данные ключа и данные о значениях ключа сформированы отдельно.17. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.15, дополнительно содержащий этап: (д) осуществляют вывод данных, для которых выполнена операция арифметического кодирования, в виде потока данных в двоичном формате, в котором поток данных имеет такую структуру, в которой данные ключа и данные о значениях ключа образуют последовательные единичные пары.18. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.9, дополнительно содержащий этап, который выполняют после этапа (в): после восстановления выходных данных осуществляют измерение искажений визуального качества данных, восстановленных из исходной информации до кодирования, по отношению к значениям дифференциала поворота.19. Способ кодирования узла ориентационного интерполятора по п.18, в котором вычисление среднеквадратичного значения (Dm) ошибки дискретизации и максимального значения (Dp) ошибки, которые являются базисными для измерения искажений визуального качества изображения, осуществляют с использованием уравнений 15 или 16
, 
, 
(знак • обозначает операцию скалярного умножения)
где посредством Q обозначены данные о значениях ключа информации до кодирования, при этом данные о значениях ключа преобразованы в кватернион, а посредством Q' обозначены данные о значениях ключа декодированной информации, представляющие собой данные о значениях ключа, преобразованные в кватернион.
20. Устройство кодирования, осуществляющее кодирование информации о повороте, включающей в себя время поворота, оси вращения и угол поворота, которые необходимы для поворота трехмерного объекта в трехмерном пространстве, причем устройство кодирования содержит устройство кватернионного преобразования, осуществляющее преобразование поступающего на вход значения ключа в значение, выраженное в виде кватерниона, которое отображают посредством одного вещественного числа и трех мнимых чисел, устройство удаления ключевых кадров, осуществляющее выбор некоторых входных ключей, которые указывают информацию о положении, в котором имеет место изменение вращательного и поступательного движения на оси времени, и значений ключа, которые указывают информацию о повороте, соответствующую информации о положении, из всего количества ключей и значений ключа, преобразованных в значение, выраженное в виде кватерниона устройством кватернионного преобразования, при этом осуществляется удаление ключевых кадров, не выходя при этом за допустимый предельный уровень ошибок, с использованием подобия вращательного преобразования при непрерывных изменениях во времени с целью менее значительного ухудшения качества визуального изображения, устройство вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота, осуществляющее линейную дифференциальную обработку выбранного ключа и дифференциальную обработку выбранных значений ключа по углу поворота, устройство дискретизации, осуществляющее дискретизацию ключа и значений ключа после дифференциальной обработки, устройство обратной дискретизации, осуществляющее обратную дискретизацию разностных значений дискретизированного ключа и значения ключа для компенсации ошибок дискретизации ключа и значений ключа, которые подают на вход в следующий момент времени, устройство вычисления (или накопления) линейного интеграла/интеграла поворота, осуществляющее накопление ключа и значений ключа, для которых выполнена обратная дискретизация, устройство вычисления линейного дифференциала, осуществляющее линейную дифференциальную обработку дискретизированных значений ключа, и устройство статистического кодирования для арифметически дискретизированных значений ключа и ключа.21. Устройство кодирования по п.20, в котором устройство вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота осуществляет вращательное преобразование объекта в следующее положение после его вращательного перемещения из текущего положения путем получения дифференциала поворота между значениями ключа, соответствующими непрерывным ключам, посредством дифференциального уравнения поворота в кватернионном пространстве, имеющего вид уравнения 38
22. Устройство кодирования по п.20, в котором устройство обработки путем вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота включает в себя устройство корректировки направления вращения, осуществляющее функцию корректировки направления вращения, которая заставляет объект совершать поворот в том же самом направлении, что и направление вращения, которое указано посредством исходной информации о повороте.23. Устройство кодирования по п.22, в котором устройство корректировки направления вращения содержит устройство насыщения направления вращения, осуществляющее генерацию информации о предельном повороте и выдачу этой информации, определяющее устройство, выполняющее определение того, действительно ли изменено направление вращения, и устройство выбора, осуществляющее выборочный прием и вывод выходного сигнала из устройства вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота или выходного сигнала из устройства насыщения направления вращения, исходя из результата определения, полученного посредством определяющего устройства.24. Устройство кодирования по п.23, в котором в том случае, когда результат определения, полученный посредством определяющего устройства, указывает, что направление вращения изменено, устройство выбора осуществляет прием и вывод выходного сигнала из устройства насыщения направления вращения вместо значения дифференциала поворота, полученного с выхода устройства обработки посредством вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота, а в противном случае устройство выбора осуществляет прием и вывод значения дифференциала поворота, полученного с выхода устройства обработки путем вычисления линейного дифференциала/дифференциала поворота.25. Способ кодирования, посредством которого осуществляют кодирование информации о повороте после получения ключа, который указывает информацию о положении, в котором имеет место изменение вращательного и поступательного движения на оси времени и значений ключа, которые указывают информацию о повороте, соответствующую информации о положении, причем способ кодирования содержит следующие этапы: (а) получают значение линейного дифференциала посредством линейной дифференциальной обработки выбранного ключа, и получают значения дифференциалов поворота посредством дифференцирования выбранных значений ключа по углу поворота, и (б) для уменьшения количества бит, подлежащих кодированию, осуществляют кодирование только трех компонент, за исключением первой компоненты, из четырех компонент, образующих собой дифференциал поворота, и декодирование оставшейся одной компоненты с использованием трех компонент, декодирование которых выполняют в устройстве декодирования с использованием уравнения 39
