JPH0771220B2 - 映像信号結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像信号を結合する装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

映像混合器即ち、映像信号結合装置においては、２つの
映像信号V₁及びV₂（第４図）をキー信号K₁（０から１の
範囲）及びその相補信号（１−K₁）と夫々掛算をし、加
算器にて２つの信号V₁K₁及びV₂（１−K₁）を加算的に結
合して、V₁K₁＋V₂（１−K₁）の型式である複合出力信号
V_qを発生する。キー信号K₁が零のとき、V₁の値に関係な
く、入力信号V₁は信号V_qに寄与しない。同様に、K₁が１
ならば、信号V₂は信号V_qに寄与しない。信号V_qにV₁が寄
与した割合により不透明度が決まり、このV₁の不透明に
より、信号V₁が表わす場面が複合画像（V₁及びV₂を結合
して得た画像）内に認められる。K₁が１ならば、即ち、
信号V_qの100％がV₁ならば、V₁場面（信号V₁が表わす場
面）はV₂の値に関係なくV₂場面を完全に見えなくする。
K₁が減少すると、Ｋが零になるまで、複合画像において
V₂場面が見えなくなる程度が減り、V₂場面は不透明にな
り、V₁場面を完全に見えなくする。よつて、K₁及び（１
−K₁）の係数により２つの成分（コンポーネント）場面
の相対的不透明度が決まる。すなわち、係数K₁が（１−
K₁）よりも大きいと、V₁場面は少なくとも部分的にV₂場
面を見えなくし、複合場面の観察者にとつては、V₁場面
がV₂場面の前となる。

信号V₁及びV₂とキー信号K₁及びその相補信号（１−K₁）
との掛算を第４図に示したが、ここでは、総ての信号の
値が零から１までの範囲の５段階の値であり、これらレ
ベル間の遷移は急激であると仮定する。勿論、第４図は
非常に簡略したものであり、アナログ信号の場合は、可
能性のある値の範囲は連続的であり、アナログ又はデジ
タル信号のどちらにしてもその遷移のスリユー・レート
は有限であることが理解できよう。

整形していない（未整形）映像信号V₁及び関連したキー
信号K₁との掛算の積がV₁′の場合、この映像信号V₁′を
整形した（整形）映像信号と呼ぶことにする。一般に、
映像信号及びそれに関連したキー信号との間に必然的な
関係はない。プロダクシヨン・スイツチヤは、通常、未
整形映像信号及びそれらに関連したキー信号を受けて、
全画面の映像信号を出力端に発生する。キー出力は発生
しない。

整形には２つの状態がある。すなわち１つは、空間整形
又はX-Y整形であり（第４図ではＸ次元のみを示してい
る）、成分（コンポーネント）信号即ち、未整形映像信
号が寄与する複合画像の領域を決定する（K₁＝０のと
き、信号V₁は信号V_qに寄与しない）。他の１つは、不透
明度整形又はＺ整形であり、Ｋが零より大きい場合、成
分信号が複合信号V_qに寄与する量を決定する。整分信号
の整形については、コンピユータ・グラフイツクス（Co
mputer Graphics）の1984年Vol.18,No.3の253〜259ペー
ジのテイ・ポータ及びタイ・ダフによる「デジタル画像
の合成（Compositing Digital Images）」において、
「範囲（coverage）」という用語で説明されている。

信号V_qを発生する上述の説明は、信号V₂がフル・フイー
ルド信号であるという仮定、即ち、映像信号V₂に関連す
るキー信号K₂が総ての位置で１であるという仮定に基づ
いている。一般的な場合、K₂は総ての位置において１で
はなく、 V_q＝V₁K₁＋V₂K₂（１−K₁） である。この一般式から、２つの整形映像信号V₁K₁及び
V₂K₂の重み付けした和である映像信号V_qは、それ自体が
整形映像信号であることが判る。説明の都合上、以後、
今までV_qで示した整形信号はV_q′で示し、V_qは対応する
未整形信号を示す場合に用いる。

V_q′をV_qに関連付けるキー信号K_qを次式に示す。

K_q＝１−（１−K₁）（１−K₂） 総ての位置で、K₁又はK₂のいずれかが１ならば、総ての
位置でK_q＝１である。特に、V₁又はV₂のいずれかがフル
・フイールド信号ならば、信号V_q′はフル・フイールド
信号である。一方、V_q′がフル・フイールド信号でなけ
れば、信号V_q′が表わす場面、及び例えば関連したキー
信号K_rを有する信号V_rが表わす背景場面から複合場面を
形成するのが望ましい。かかる場合、プロダクシヨン・
スイツチヤにおいて、信号（１−K_q）を用いて信号V_rを
処理し、出力信号V_s′＝V_q′＋V_rK_r（１−K_q）を発生す
る。一般に、V_rはフル・フイールド信号なので、K_r＝１
で、V_s′＝V_q′＋V_r（１−K_q）である。

V_q′＝V₁K₁＋V₂K₂（１−K₁）なので、K₁＝１ならは、
V_q′＝V₁である。すなわち、信号V₂は、K₂の値に関係な
く信号V_q′に寄与しない。したがつて、映像信号V₁及び
V₂の結合は、キー信号K₁により主に制御される。同様
に、信号V_q′がV₁K₁（１−K₂）＋V₂K₂に等しければ、こ
の結合は信号K₂により主に制御され、またK₂＝１なら
ば、V_q′＝V₂であり、V₁はK₁の値に関係なく寄与しな
い。これら２つの異なる状態は、複合場面の前景として
のV₁場面及びV₂場面の場合と夫々等価である。しかし、
従来の混合器（結合器）では、操作者は、信号K₁又は信
号K₂で混合動作をダイナミツクに制御できなかつた。

したがつて本発明の目的は、信号K₁及びK₂のいずれでも
結合動作をダイナミツクに制御できる映像信号結合装置
の提供にある。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

本発明によれば、第１及び第２整形映像信号V₁′及び
V₂′を関連した第１及び第２キー信号K₁及びK₂並びに優
先信号P₁₂に応じて結合し、次式で示す第３整形映像信
号V₃′を発生する。

V₃′＝V₁′〔１−K₂（１−P₁₂）〕＋V₂′（１−K₁P₁₂） また、次式で示す第３キー信号K₃も発生する。

K₃＝１−（１−K₁）（１−K₂） 優先信号P₁₂の値は、第３映像信号V₃′を形成するにお
いて、キー信号K₁及びK₂に与える相対重み付けを決定す
る。また、この優先信号は、成分信号（未整形映像信
号）V₁及びV₂が表わす場面が、複合画像において、前景
オブジエクト又は背景オブジエクトとして知覚できるか
を順番に決定する。優先信号P₁₂は映像信号のいくつか
のフレームにわたつて変化できるので、背景オブジエク
トが前景オブジエクトを通過するように見れ、それ自体
が前景オブジエクトになる。分割画面効果において、分
割において生じる優先信号P₁₂の値の変化により、複合
画像の一方の側の前景に見えるオブジエクトを、複合画
像の他方の側の背景に見えるようにすることができる。
また、逆も同様である。

本発明において、成分映像信号は、異なる場面を表わす
信号に関連しており、複合映像信号は、各成分映像信号
が表わす如き２つ以上の画面を結合させて形成させて形
成した場面を表わす信号に関連したものであることが理
解できよう。

〔実施例〕

第１図は本発明の映像信号結合装置の第１実施例である
結合器セルのブロツク図である。この結合器セルは、掛
算器（４），（６），（８），（10），（12）、相補回
路（14），（16），（18），（20），（22），（24）、
及び加算器（26）を備えている。なお、回路（２），
（４）〜（10），（14）〜（18）及び（26）が第１手段
となり、回路（３），（12），（20）〜（24）が第２手
段となる。図示した結合器セルは、並列データによりデ
ジタル的に動作する。よつて、図示した総ての信号線は
実際には複数の導線である。種々の信号間の適切なタイ
ミング関係を確実にするために付加回路が必要である
が、かかる事項は当業者に周知なので、その図示及び説
明は省略する。

この結合器セルの入力信号は、２つの整形映像信号V₁′
及びV₂′、関連したキー信号K₁及びK₂、並びに優先信号
P₁₂である。最大値及び最小値が１及び０の数値で表わ
せるようにキー信号K₁及びK₂のレベル並びに優先信号P
₁₂のレベルを正規化する。また、映像信号V₁′及びV₂′
の最大値及び最小値は夫々等しい。更に、掛算器（２）
及び（３）を結合器の前段に設けて、未整形映像信号V₁
及びV₂並びに関連したキー信号K₁及びK₂から整形映像信
号V₁′及びV₂′を発生する。結合器セルは、整形出力映
像信号V₃′及び出力キー信号K₃を発生する。この出力映
像信号は次式で与えられ、 V₃′＝V₁′〔１−K₂（１−P₁₂）〕＋V₂′（１−K₁P₁₂） また、出力キー信号は次式で与えられる。

K₃＝１−（１−K₁）（１−K₂） P₁₂の値により、２つの映像信号V₁′及びV₂′に与える
重み付け係数を決める。P₁₂が零ならば、V₂場面が複合
場面の前景であり、V₁場面が背景であることを意味し、
P₁₂が１ならば逆であることを意味する。

P₁₂＝０ならば V₃′＝V₁′（１−K₂）＋V₂′ である。

K₂の値が、複合場面に寄与するV₂場面の領域を定義す
る。K₂＝１ならば、複合場面に対するV₁の寄与は零とな
るので、V₂場面がV₁場面を完全に見えなくする。K₂＝０
ならば、V₂′＝０となるので、V₂からの寄与がなくな
り、V₁がそのままV₃′となる。

P₁₂＝１ならば、 V₃′＝V₂′（１−K₁）＋V₁′ である。

K₁の値は、複合場面に寄与するV₁場面の領域を定義す
る。K₁＝１ならば、複合場面に対するV₂の寄与が零とな
るので、V₁場面はV₂場面を完全に見えなくする。K₁＝０
ならば、V₁からの寄与がなくなり、V₂がそのままV₃′と
なる。

P₁₂＝0.5のとき、 V₃′＝V₁′（１−K₂/2）＋V₂′（１−K₁/2） である。

K₂＝０ならばV₁′は変化せず、K₁＝０ならばV₂′は変化
しない。また、K₂＞０及びK₁＞０ならば、V₁及びV₂場面
の相対的透明度は、K₁及びK₂の比で決まる。

P₁₂が零から増加すると、複合画像におけるV₁及びV₂ピ
クセルの相対的深さは、V₁ピクセルの前にV₂ピクセルが
現われている状態から、２つのピクセルが（P₁₂＝0.5に
おいて）同じ深さである状態を介して、V₂ピクセルの前
にV₁ピクセルが現われる状態に変化する。よつて、優先
信号P₁₂は、複合画像において前景場面としてどの成分
画面が現われるかを決定できることが理解できよう。P
₁₂の値を変化すると、複合画像を変化できるので、成分
場面は、ある時に前景場面であり、他の時には後景場面
である。

第１図に示す結合器セルを複数個（30），（40）…（9
0）として、第２図に示すようにカスケード接続して、
本発明の第２実施例である結合装置を形成する。後述す
る理由で、出力処理器（32），（42）…（92）は結合器
セルに夫々関連している。出力処理器の出力信号をプロ
ダクシヨン・スイツチに供給する。

従来のプロダクシヨン・スイツチヤは、未整形映像信号
及びこれらに関連したキー信号を受け、これら映像信号
とキー信号とを掛算して、他の整形映像信号、例えば、
デジタル映像効果ユニツトが発生した信号と結合した整
形映像信号を発生し、所望複合画像を表わす最終プログ
ラム映像信号を発生する。結合器セルが発生した出力映
像信号は、各々のキー信号により交互に整形される。例
えば、信号V₃′を従来のプロダクシヨン・スイツチヤに
供給すると、この信号をもう１度整形し、その結果、K₂
の値が零より大きく１より小さい場合、信号V₃′が表わ
す場面内のブラツク・ハローとなる。結合器セルが発生
した整形映像信号から未整形映像信号を発生するため
に、結合器セル及びプロダクシヨン・スイツチヤ間に出
力処理器を配置する。

第３図は、結合器セル（30）に関連した出力処理器（3
2）を示す。他の出力処理器も同様である。第３図に示
す如く、出力処理器（32）は、関連した結合器セル（3
0）から整形映像信号V₃′およびキー信号K₃を受けると
共に、映像つや消し信号M₃も受ける。この信号M₃は、V₃
場面用の背景を表わす。例えば、背景は明瞭で一様な色
である。出力処理器は、加算器（102）、掛算器（10
4）、割算器（106）（相互交換ルツクアツプ表（108）
及び掛算器（110）で実現する）及び相補回路（112）を
具えている。更に、処理器は、この処理器用の２つの動
作モードの１つを選択するスイツチ（114）を具えてい
る。この処理器は、複合出力映像信号V₃″及び複合出力
キー信号K₃′を発生し、これら信号をプロダクシヨン・
スイツチヤの入力信号として供給する。

処理器の動作の第１モード（背景オン）において、信号
V₃″は次のようになる。

V₃″＝V₃′＋M₃（１−K₃） よつて、K₃が零の任意のピクセルに対して、V₃′＝０
（V₃′＝K₃V₃なので）かつV₃″＝M₃である。K₃が零でな
ければ（これはV₃′が零でないことを示す）、V₃″に対
するV₃′の相対寄与はK₃の値に応じて決まり、K₃＝１に
おいて、M₃は寄与できず、V₃″＝V₃′であることが理解
できよう。プロダクシヨン・スイツチヤが他の背景を付
加しようとするのを阻止するためには、全フレームに対
して出力キー信号K₃′を１に設定する。

動作の第２モード（背景オフ）において、出力キー信号
K₃′はK₃に等しく、K₃′が1.0でなく（１−K₃）の値に
比例するピクセルに対して、プロダクシヨン・スイツチ
ヤは背景を付加する。プロダクシヨン・スイツチヤは、
V₃″とK₃′を掛ける。K₃′はK₃に等しいので、上述した
理由のため、V₃″がV₃′に等しくないことが望ましい。
よつて、第２モードにおいて、加算器（102）からの出
力信号V₃′をキー信号K₃で割算して、 V₃″＝V₃′／K₃ とする。したがつて、信号V₃″はV₃（これは実際には存
在しない）に等しく、スイツチヤは信号V₃″とK₃′（こ
れはK₃に等しい）とを掛算し、スイツチヤの出力端に所
望信号V₃′を発生する。K₃が零に近づいたピクセルで
は、V₃″は不確定であるが、これらピクセルは最終プロ
グラム映像信号に寄与しないので、V₃″が不確定である
ことは、最終プログラム映像信号にとつて重要ではな
い。

本発明は上述し図示した特定の実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変更
が可能なことが理解できよう。例えば、K₁，K₂およびP
₁₂から映像信号V₁及びV₂用の掛算係数を発生する相互依
存処理回路を利用する代わりに、これら掛算係数を混合
係数として独立に発生し、別の従来型式である信号混合
器の掛算器に別々に供給してもよい。また、第２図に示
した装置の各結合器セルがそれ専用の出力処理器を具え
ている必要はない。それは、出力を常に同じ結合器セル
から得るべきものならば、出力処理器を結合器セルに関
係づけることのみが必要だからである。本発明の好適な
実施例においては、閉じた輪（閉ループ）を確立するた
め、カスケードの最終結合器セルのキー信号及び映像出
力信号を第１結合器セルの入力端子に供給できるように
している。これには、輪が任意の点で論理的に破れた場
合、特別な優先結合が可能になるという特別な適応性が
ある。例えば、第２図に示す構成では、信号V₄′は複合
信号V₁′／V₂′と結合できるのみであり、成分信号V₉′
は複合信号V₁′／…V₈′と結合できるのみである。信号
V₉′が表わす場面は、V₁場面の後ろに現われることはで
きないが、V₄場面の前である。しかし、入力信号V₂′及
びK₂の代わりに出力信号V₉″及びK₉′が結合器セル（3
0）に加わるようにスイツチ（94）を操作すると共に、P
₁₂及びP₃₄を１に設定すると、出力処理器（42）の出力
端に所望の複合信号（V₅″，K₅′）が得られる。キー信
号K₈は、結合器セル（90）の内部で強制的に零にしなけ
ればならない。

また、上述の好適な実施例では並列デジタル・データを
用いたが、直列デジタル・データ又はアナログ・データ
を用いても実現できる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、第１映像信号V₁、第２映像
信号V₂、第１キー信号K₁、第２キー信号K₂、優先信号P
₁₂により、次式で表わせる第３映像信号V₃及び第３キー
信号K₃を発生している。

V₃＝V₁K₁〔１−K₂（１−P₁₂）〕＋V₂K₂（１−K₁P₁₂） K₃＝１−（１−K₁）（１−K₂） よつて、映像信号の結合動作をダイナミツクに制御でき
ると共に、他の映像信号と共に更に結合動作を繰返すこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な第１実施例のブロツク図、第２
図は本発明の好適な第２実施例のブロツク図、第３図は
出力処理器のブロツク図、第４図は映像信号の結合を説
明する波形図である。 図において、（２），（４）〜（10）、（14）〜（18）
及び（26）は第１手段、（12）及び（20）〜（24）は第
２手段である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−139377（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】優先信号P₁₂に応じて第１の波形整形され
   た映像信号V₁K₁と第２の波形整形された映像信号V₂K₂を
   結合する装置であって、 前記第１及び第２の波形整形された映像信号及び前記優
   先信号から V₃′＝V₁K₁｛１−K₂（１−P₁₂）｝＋V₂K₂（１−K₁P₁₂） 但しV₁は第１の波形整形されていない映像信号、V₂は第
   ２の波形整形されていない映像信号、K₁は第１の波形整
   形されていない映像信号と関連する第１のキー信号、K₂
   は第２の波形整形されていない映像信号と関連する第２
   のキー信号である、で与えられる第３の波形整形された
   映像信号V₃′を発生する手段と、 第１及び第２キー信号からK₃＝１−（１−K₁）（１−
   K₂）で与えられる第３キー信号K₃を発生する手段と、 を備えた映像信号結合装置。