JPH01870A - テレビジヨン特殊効果装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はテレビジョン特殊効果装置に関する。

［従来の技術］ テレビジョン画像は、テレビジョン番組の製作者が構成
した場面（シーン）の平面的な表現である。この場面は
、現実の物を撮影したものでもよいし、人工的手段（例
えばテレビジョン・グラフィック・システム）により合
成してもよいので、場面を表わす映像信号の信号源は、
カメラ又はフィルム・スキャナだけでなく、フレーム・
バッファ及びこのフレーム・バッファの内容を調整する
コンピュータでもよい。通常、場面は、２つの場面成分
、即ち前景場面及び背景場面により構成されており、ト
ラベリング・マット技法を用いて場面成分を組合せる６
例えば、第３ａ及び第３ｂ図に示すように、前景場面を
無地のカラー・マットをバックにした環形とし、背景場
面を対照的な色をバックにした矩形とすると、前景場面
と背景場面を組合せれば、合成画像は第３ｃ図に示すよ
うになる。

映像変換システムは場面を表わす映像信号を操作するシ
ステムであるが、場面の特殊に用いてもよい０例えば、
場面を右側に移動することもできる。第３ａ図の場面を
表わす前景映像信号を変換システムに供給し、第３ａ図
の場面の環形が右にシフトするようにこの映像信号を変
換し、変換された映像信号が第３ｄ図の場面を表示する
ならば、変換された前景信号を背景信号と組合せて得た
映像信号は、第３ｅ図に示す画像を表わすことになる。

殆どの変換システムには、主に２種類、即ち、フォワー
ド変換システム、及び、フレームを基本にしたリバース
変換システムがある。第４図は、既知の原理に基づいた
リバース変換システムを示す、第４図のシステムは従来
存在しなかったと思われるが、本発明を理解する上で有
効なので、このシステムを次に説明する。

第４図に示したシステムは、書込みタロツク発生器１０
の制御により入力映像信号をデジタル化し、デジタル化
された１０ビツトのデジタル・ワード・シーケンスを、
フォワード・アドレス発生器１４が発生するアドレスに
より、映像フレーム・バッファ１２に書込む、入力映像
信号は、従来の飛越走査フォーマットのアナログ複合映
像信号をその成分（通常はルミナンス（輝度）成分及び
クロミナンス（色度）成分）に分離し、これらの各成分
をデジタル化することにより得る。各クロミナンス成分
のサンプリング・レートはルミナンス成分のサンプリン
グ・レートの半分に過ぎない。

フレーム・バッファ１２は、ルミナンス成分を蓄積する
メモリと、クロミナンス成分を蓄積するメモリとから構
成される。しかし、これらの成分は変換システム内で同
じように処理されるので、これらの成分を別々に考察す
る必要はない。

影像画像のデジタル化により、画像の各走査線を小さい
が領域内において有限の複数ピクセル（例えば７２０ピ
クセル）に効果的に分割できる。

場面のピクセル位置は、入力場面（例えば第３ａ図）の
２座標表示アドレス（Ｕ、Ｖ）で決定できる０表示アド
レスとフォワード・アドレス発生器（書込み手段）１４
が発生するメモリ・アドレスとが１対１で対応するよう
に、映像フレーム・バッファのアドレス空間を体系化す
る。よって、（Ｕ、Ｖ）と表現できるフレーム・バッフ
ァ１２のメモリ・アドレス位置に、表示アドレス（Ｕ。

■）のピクセルを表わすデジタル・ワードを書込む、フ
レーム・バッファ１２は３つのフィールド・メモリを有
し、１つのメモリに書、込みが行われると同時に他の２
つのメモリから読出しが行われる。

フレーム・バッファ１２から出力映像信号を読出すため
に、読出しアドレス・カウンタ１６は読出しタロツク発
生器１７の制御により動作し、順次、アドレス指定され
るピクセルの出力場面（第３ｄ図）内の位置を決める一
連のアドレス（Ｘ。

Ｙ）を発生する。座標値Ｘ及びＹの桁数は、座標値Ｕ及
び■と夫々同じである。よって、表示アドレス（Ｕ、Ｖ
）が入力表示空間内において位置を定めるように、表示
アドレス（Ｘ、Ｙ）が出力表示空間内で同じピクセル位
置を定義する。しかし、フレーム・バッファから出力映
像信号を読出すには、表示アドレス（Ｘ、Ｙ）を直接用
いない。リバース−アドレス発生器（アドレス発生手段
）１８は、出力場面表示アドレス（Ｘ、Ｙ）を受け、こ
れらアドレスと変換マトリクスＴ′とを乗算して、対応
するメモリ・アドレス（Ｘ′、Ｙ′）を発生する。この
メモリ・アドレスを用いて、フレーム・バッファ１２か
ら映像信号を読出す、ユーザ・インターフェース（Ｉ／
Ｆ）１９が、変換マトリクスＴ′をリバース・アドレス
発生器１８に供給して、リバース変換システムによる変
換特性を定める。例えば、入力場面を斜め上方の対角線
方向でビクセル間ピッチに等しい量だけ左に移動する変
換を行なう際、変換マトリクスは、表示アドレス（Ｘ、
Ｙ）に応答して発生したメモリ・アドレス＜Ｘ′、Ｙ’
　）が＜Ｘ＋１．Ｙ＋１）となるようなマトリクスであ
る。なお、ここでは、座標系の原点が入力及び出力場面
の左上隅であり、Ｘ及びＹの値は夫々右及び下に向って
増えると仮定している。

一般的な場合、整数の和又は差では、Ｘ及びＹに関連す
るＸ′及びＹ′の値に対して十分でないないので、メモ
リ・アドレス座標Ｘ′及びＹ′は表示アドレス座標Ｘ及
びＹよりも有効桁数が多い。

リバース・アドレスは、フレーム・バッファ１２のみで
なく、映像補間器２０にも供給する。各リバース・アド
レス（Ｘ′、Ｙ’　）に対して、フレーム・バッファ１
２は各デジタル・ワードを出力するが、このデジタル・
ワードはリバース・アドレス＜ｘ′、ｙ′）が定義した
位置を囲むとクセル配列を表わす０例えば、アドレス（
Ｘ’　、Ｙ’　）が定義した点に最も近い４つのビクセ
ルをこのデジタル・ワード（データ）は表わす、これら
４つのデジタル・ワードを補間器２０に供給すると、こ
の補間器２０は、これら４つのデジタル・ワードをアド
レス（Ｘ′、Ｙ’　）の分数部分に応じて単一のデジタ
ル出力ワードに組合わせる。例えば、１０進法を用いた
場合、各座標Ｘ及びＹの最下位桁か１であるが、座標Ｘ
′及びＹ′の最下位桁が１０分の１であり、カウンタ１
６が読出しアドレス（２３，６）を発生し、変換マトリ
クスＴ′との乗算によりこの読出しアドレスがリバース
・アドレス゛（５６，３，１９，８）に変化した場合、
フレーム・バッファ１２はこのリバース・アドレス（５
６，３，１９，８）に応答して、アドレス（５６，１９
）、（５６，２０）、（５７，１９）及び（５７，２０
）に蓄積されたデジタル・ワードを与え、補間器２０は
水平方向に３対７、垂直方向に８対２の重み付けで、こ
れらデジタル・ワードを単一のデジタル出力ワードに組
合わせる。

このデジタル・ワードは、表示アドレス（２３゜６）が
定義した出力スクリーンの位置に発生すべき値を定義す
る。

リバース・アドレスの可能範囲は、フレーム・バッファ
１２内の位置を定義するメモリ・アドレスの範囲よりも
広いので、有効に発生されたリバース・アドレスは、フ
レーム・バッファのアドレス空間内に存在しない位置を
定義するかもしれない。よって、リバース・アドレスを
アドレス境界検出器２２に供給する。この検出器２２は
、無効リバース・アドレス（フレーム・バッファ１２の
アドレス空間外の位置を定義するアドレス）に応答して
信号を発生し、この信号により、映像ブランキング回路
２４がフレーム・バッファ１２の出力信号を出力するの
も禁止する。

映像フレーム・バッファ１２、映像補間器２０及び映像
ブランキング回路２４で構成された映像チャンネルと並
列に、キー・フレーム・バッファ２６、キー補間器２８
及びキー・ブランキング回路３０で構成されたキー・チ
ャンネルを設ける。

このキー・チャンネルに供給されるキー信号は、映像チ
ャンネルに供給された前景映像信号に関する不透明情報
を与える。この不透明情報は、キー信号の制御により前
景映像信号及び背景映像信号を混合して生成した複合画
像（第３Ｃ図）において、背景映像信号が表わす背景場
面の見える範囲を定義する。前景対象物の境界の外側で
は、前景場面は透明であり（キー＝Ｏ）、前景場面によ
る変更なしに、背景場面が見える。前景対象物が完全に
不透明（キー＝１）の場合、背景場面は前景対象物によ
り完全に見えなくなる。しかし、前景対象物がやや透明
（０くキーく１）の場合、キー信号の値に比例して、背
景映像信号を前景映像信号と混合する。映像チャンネル
が前景場面を変換するので、前景場面及びキーの一致を
維持するなめに、キーも変換する必要がある。よって、
映像チャンネルで前景信号を処理するのと同じ方法によ
り、キー信号をキー・チャンネルで処理する。

よって、このキー信号も、前景信号と同じ２次元的変換
及び補間を受けると共に、同じアドレス境界ブランキン
グも受ける。

変換マトリクスＴ′は、所望の２次元変換Ｔの数学的逆
数であり、このためリバース変換システムは上述のよう
なものとして知られている。

テレビジョン画像が前景場面及び背景場面で構成されて
いる場合、特殊効果を利用して画面がより現実味を帯び
るようにして、画像が２つ（又は３つ以上）の独立した
場面から構成されているようには見えないようにする。

画面に現実味を与えることができる効果は影（シャドー
）を付けることである。第５ａ図に示すように、前景を
垂直の柱（或いは長方形の板）４０とし、背景を一様の
色の垂直面４３とする。第３図の場面は２つの独立した
場面から成っているので、柱４０の影が面４３に投影さ
れることはない。しかし、背景の場面の一部分の映像を
変更して影４２が存在するように見せ掛けることは可能
である（第５ｂ図）。

この様な効果は、従来の映像特殊効果装置により実現可
能である。

デジモル映像装実装置は、一般に、２次元的（或いは２
次元的）に信号処理を行なって、合成され場面（物体と
その影）を作成することができる。先ず、所望の背景場
面をとデオテープに記録する。影を模擬的に作成するに
は、キー信号を特殊効果装置に入力し、シャドー・マッ
ト（通常全画面か黒色）を特殊効果装置の映像入力端に
加える。尚、上記のキー信号は、前景の物体により影が
できる背景部分を特定する信号である。特殊効果装置の
出力は、前景の物体の大きさ及び形状と同一の大きさ及
び形状を有する黒色領域を表わす信号であるが、前景の
物体が背景に影を落としたように見せるために変位（オ
フセット）している。

この影の部分は背景に重ねて記録される。次に、前景場
面信号を、シャドー・マット信号の代りに、特殊効果装
置に入力し、前景場面をシャドー・マット信号と同様に
２次元的に処理するが、前景場面の変位は行われない。

変換された前景場面は、背景と影部分の合成場面に重ね
て記録される。上述の方法とは別に、２つの特殊効果装
置が利用できる場合には、シャドー・マット信号及び前
景場面信号を別々の特殊効果装置に入力し、キー信号を
両方の特殊効果装置に加える。一方の特殊効果装置は前
景場面信号を処理（変換）し、他方の特殊効果装置は変
位した影の信号を作成する。両装置の出力は合成され、
背景場面の信号に重ねて記録される。

［発明が解決しようとする問題点］ 、従来のテレビジョン映像特殊効果装置では、２次元変
換した物体の影の信号を作成するには、１つの特殊効果
装置内で２度の信号処理を行なう必要がある。一方、２
つの特殊効果装置が利用できる場合には、２つの信号処
理を別々の装置内で同時に行なうことができるが、２つ
の信号処理を行なっていることには変わりはない。

したがって、本発明の目的は、１度の信号処理により、
前景場面の物体の影を背景場面に作成することができる
。

［発明の概要］ 本発明の好適な実施例によれば、前景場面を表わす入力
映像信号と、前景場面の不透明部を表わすキー信号とを
処理する。入力映像信号に２次元変換処理を施し、変換
された映像信号を作成する。

入力キー信号は、一連のデジタル・データ・ワードを有
し、これらのデータ・ワードはキー・フレーム・バッフ
ァに読み込まれる。連続した第１アドレス・ワード（Ｘ
、Ｙ）を発生させ、この連続した第１アドレス・ワード
を変換して連続した第２アドレス・ワード＜Ｘ′、Ｙ′
）を発生させる。

連続した第２アドレス・ワードは、第１変換キーく変換
されたキー）信号を発生させるために、デジタル・デー
タ・ワードをキー・フレーム・バッファから読出すのに
使用される。連続した第１アドレス・ワードの変換は次
のようにして行われる。

即ち、映像信号を入力映像信号に関して２次元的に変換
したと同様に、キー信号を入力キー信号に関連して２次
元的に変換する。連続した第２アドレス・ワードを、連
続した第３アドレス・ワードを作成するように変形する
。この第３アドレス・ワードは、デジタル・データ・ワ
ードをキー・フレーム・バッファから読出して、第２変
換キー信号を発生するのに使用される。次に、変換され
た映像信号は、第１及び第２変換キー信号と組み合わさ
れる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示したテレビジョン特殊効果装置は、リバース
・アドレス発生器１８及びシャドー処理回路４８等を有
する点を除けば、第４図に示した装置と同様である。ア
ドレス境界検出器２２の出力はキー信号ブランキング回
路３０には供給されず、第２アドレス境界検出器４６が
、シャドー。

アドレス発生器とキー信号ブランキング回路の間に設け
られている。更に、第４図の回路では、シャドー処理回
路４８が、ブランキン回路２４と背景混合器３２の間に
設けられている。

シャドー・アドレス発生器４４は、リバース・アドレス
発生器１８から出力する一連のリバース・アドレス・ワ
ードを受け、各アドレス・ワードをリバース・アドレス
・レジスタ５０に一時的に記憶する。シャドー・アドレ
ス発生器４４は、更に、ユーザ（操作者）インターフェ
イス１９からのシャドー・オフセット・ワードを受けて
シャドー・オフセット・レジスタ５２に記憶する。シャ
ドー・オフセット・ワードは、前景の物体とその影との
２次元的な関係を表わす。例えは、前景の物体か垂直に
設けた柱であり且つ背景が垂直な璧であり、光源が左上
隅にあるとすると、柱の形は柱の右下の方にできること
になる。この場合、シャドー・オフセット・ワードは上
方で且つ左側の変位を表わす。シャドー・アドレス発生
器４４は、更に、加算器５６及びマルチプレクサ５８を
有する。加算器５６は、レジスタ５０及び５２に記憶さ
れているワードを加算する。一方、マルチプレクサ５８
は、加算器５６の出力とリバース・アドレス発生器１８
の出力を交互に選択し、２つの出力を多重化した（時間
的に交互に配置した）アドレス信号を出力する。

上記の多重化アドレス信号は、キー・フレーム・バッフ
ァ２６及び補間器２８に加えられ、キー信号のブランキ
ング回ｒｐ＆３０には多重化キー信号か供給される。第
２アドレス境界検出器２２は、上記の多重化されたアド
レス信号を受け、両アドレス信号が有効信号でない場合
には、ブランキング回路３０に禁止信号を加える。多重
化キー信号は、第２図のリバース変換装置のキー・チャ
ンネルにより供給される変換キー信号と同一のキー変換
信号と、シャドー・キー信号とから成る。変換キー信号
は、２次元的に変換された前景場面の不透明部分を特定
する。第５ａ図に簡単に示した例では、前景場面は不透
明な柱であり、この柱以外は背景場面である。キー信号
は、前景の柱の境界の内部では１の値を有し、その池の
部分では０の値を有する。一方、変換キー信号は、２次
元的に変換された柱の境界内では１の値を有し、その他
の部分ではＯの値を有する（第５ｂ図）。尚、縦の線を
施した部分（件の境界線の内部）では、変換キー信号は
１の値であり、横の線を施した部分では、変換キー信号
は０の値をとる。

シャドー・キー信号は、前景の柱がシャドー・オフセッ
ト・ワードに従って変位していることを除けば、変換キ
ー信号と同一である。多重化アドレス信号の発生に関連
して説明した上記の場合には、シャドー・キー信号によ
り特定されるキーは、第５ｃ図に示すような形態をとる
。シャドー・オフセット・ワードは上方且つ左側の変位
を表わしているが、変換装置による逆変換のなめ、下方
且つ右側へ変位したシャドー・キー信号により特定され
たキー信号が得られる。第５図Ｃがら判るように、キー
は垂直の壁に投影されて模擬の影のアウトライン（外縁
）を特定し、前景の柱の部分に施された変換に応じて９
０度回転している。このように、影のアウトラインは、
前景の映像信号が変換されると、前景のｒＪｒｌＡｒｌ
柱）と同じようになる。

したがって、影のアウトラインは、変換された前景の物
体の下方で且つ左側に位置することになる。

シャドー処理回路４８は、映像チャンネルからは映像信
号を受けると共にキー・チャンネルがらは多重化キー信
号を受ける。デマルチプレクサ／補間器６０は、キー・
チャンネルから多重化キー信号を受け、多重化キー信号
を分離すると共に時間的な補間を行ない、変換キー信号
を出力端子６２から出力し、シャドー・キー信号を出力
端子６４から出力する。前景映像信号は、乗算器６６に
おいて、変換キー信号と乗算される。この乗算の目的は
、前景物体の信号を作成するためであり、この前景物体
の信号では、前景場面の不要部分はマスクされて隠され
ている。変換された柱の境界の外では、前景物体の信号
は０となる。シャドー・キー信号は乗算器６８に加えら
れ、この乗算器６８において、シャドー・キー信号は、
背景映像信号の所望減衰により変化する係数と乗算され
る。

減衰されたシャドー・キー信号は、次いで、更に、乗算
器７０において、変換キー信号の補数と掛は合わされる
。したがって、シャドー・キー信号は、変換キー信号が
１である出力場面の全点に対して０となる（第５ｄ図）
０乗算器７０の出力であるシャドー・キー信号は、第５
ｅ図に示す出力キー信号を得るために、加算器７２にお
いて変換キー信号と加算される。乗算器７０から出力す
るシャドー・キー信号は、更に、他の乗算器７４におい
て、シャドー・マット信号と乗算される。シャドー・マ
ット信号は、単色（色はユーザ・インターフェイス１９
からの信号により決定されるが、通常は黒色）を表わす
全フィールド信号である。乗算器７４の出力信号は合成
映像信号であり、この合成映像信号は、乗算器７０から
のシャドー・キー信号により特定される形状を有し、シ
ャドー・マット信号により決まる色を有する画像信号で
ある。加算器７６は、乗算器７４からの合成映像信号と
乗算器６６からの前景物体信号とを加算する。

乗算器７６の出力信号は、変形された前景の０１体の画
像及び影を表わしている０乗算器７６の出力信号により
表現される影は、正確な形状を有し、乗算器６８に加え
られる不透明係数により決定される不透明度と、シャド
ー・マット信号により決定される色相とを有する。加算
器７６から出力する前景映像信号は、２つの映像信号（
夫々対応するキー信号が乗算されている）から構成され
ているので、整形された映像信号である。

シャドー処理回路４８から出力される前景映像信号及び
キー信号は、背景混合器３２に供給される。尚、背景混
合器３２には、図示の如く、背景映像信号も加えられる
。背景混合器３２は、キー信号の値に従って前景及び背
景場面を組合わせ、映像出力を発生する。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は
、上記実施例に限定されないことは当然であり、上記実
施例の変形・変更は当業者にとり自明である。例えば、
上記の説明では、説明を簡単にするため、キー信号は２
つの値をとるようにしたが、一般的には、キー信号は２
値信号ではなく、０と１の間に、例えば、１０２４のレ
ベルを有する。０と１の間の値を取り得るキー信号を用
いれば、前景の部分を半透明にすることができる。

更に、本発明は、１．！パース変換装置との使用に限定
されるものではない、２つの連続したデジタル・アドレ
ス・ワードを使用してキー信号を夫々のキー・フレーム
・バッファに書込むことにより、更に、上記２つのキー
・フレーム・バッファからデジタル・ワードを読出すた
めに１つの連続したアドレス・ワードを使用することに
より、前景変換装置を実現できる。更に、本発明は、フ
レームに基づいた（フレーム・ベースの）変換装置との
使用に限定されず、フィールド・ベースの変換装置にも
応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の実施例を説明するための図、第３ａ図乃至第３ｅ
図は本発明の詳細な説明するための図、第４図はリバー
ス変換装置のブロック図、第５図は本発明の詳細な説明
するための図である。 ４４・・・・シャドー・アドレス発生器４８・・・シャ
ドー処理回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像を表わす入力映像信号と、上記画像の不透明部分を
   表わし且つデジタル・ワードを含む入力キー信号を処理
   するテレビジョン特殊効果装置であつて、 上記映像入力信号に２次元変換処理を行ない上記映像入
   力信号を変換する手段と、 キー・フレーム・バッファと、 上記デジタル・データ・ワードを上記キー・フレーム・
   バッファに書込む手段と、 第１のアドレス・ワードを発生する手段と、上記第１の
   アドレス・ワードを変換して第２のアドレス・ワードを
   発生する手段と、 上記第２のアドレス・ワードから第３のアドレス・ワー
   ドを発生する手段と、 上記第２及び第３のアドレス・ワードを用いて上記キー
   ・フレーム・バッファから上記デジタル・データ・ワー
   ドを読出して夫々第１及び第２変換キー信号を発生する
   手段とを具え、 映像信号を上記入力映像信号に関して２次元的に変換し
   たと同様に、キー信号を入力キー信号に関連して２次元
   的に変換するするように、連続した第２アドレス・ワー
   ドを、連続した第３アドレス・ワードに変換するテレビ
   ジョン特殊効果装置。