JPS59172894A - クロマキ−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」 この発明は、色相の違いを利用して前景画像中の被写体
を背景画像にはめ込むクロマキー装置に関する。

［背景技術とその問題点」 所定の色例えば青のスクリーンの前に被写体が位置する
前景カラービデオ信号と、背景となる画像の背景カラー
ビデオ信号とが供給され、前景カラービデオ信号から被
写体の輪郭と対応するキー信号を生成し、このキー信号
によって背景の前に被写体が位置する合成画像を形成す
るクロマキー装置が知られている。

一般に、ディジタルクロマキー装置では、画像がコンポ
ーネント信号（輝度信号Ｙ２色差信号ＵＶ）で与えられ
る時、バンクカラーと対応する参照点（Ｕｏ　＋　Ｖｏ
　）を（Ｕ−Ｖ）色座標系で設定し、この参照点をもと
にスイッチング用のキー信号が形成される。キー信号は
、ストレッチ並びに２つのレベル（ヒーククリップレベ
ルＰＬ及ヒペースクリソプレベルＢＬ　）でクリップさ
れる処理をされたうえでスイッチング信号として使用さ
れる。

かかるディジタルクロマキー装置において、キー信号が
上述の２つのレベルの間の略々中間の値を持つ場合に、
キー信号の粗さに基づくデラツキが合成画像に現れるこ
とがある。キー信号が中間値を持つ代表的な例としては
、フォーカスが合っていないときの被写体の輪郭、透明
物体、煙などを挙げることができる。また、前景画像を
撮影する時の照明が良くない場合には、キー信号のゲイ
ンが低い。したがって、ストレッチされたキー信号は、
量子化に伴なう増大効果も手伝って、バッググランドノ
イズの非常に目障シなずラツキとなる。

このノイズを除去するだめに、キー信号の信号路にロー
パスフィルタを挿入することが考えられる。しかし、ロ
ーパスフィルタによって、被写体の輪郭に対応するキー
信号のエツジがなまってし壕５゜従来の装置では、背景
画像と被写体とのつながりをなめらかにするローパスフ
ィルタが設けられているが、そのカットオフ周波数は、
比較的高く（例えば３■Ｊｚ）、中間領域の粗さを修正
することができない。

［発明の目的］ この発明は、キー信号の中間領域の粗さを除去し、合成
画像のずラノキをなくシ、合成画像を自然な感じとする
ようにしたクロマキー装置の提供を目的とするものであ
る。

「発明の概要」 この発明は、キー信号のレベルが中間領域にあることを
検出する第１の検出回路と、キー信号のレベル変化の傾
きがゆるやかなことを検出する第２の検出回路と、第１
の検出回路及び第２の検出回路の検出出力によシ、キー
信号の高域成分を実質的に除去する回路とを備えだもの
である。

「実施例」 以下、この発明をＹ、Ｕ、Ｖ信号系のディジタルビデオ
信号を対象とするディジタルクロマキー装置に適用した
一実施例について説明する。

ディジタルクロマキー装置の全体の構成を示す第１図に
おいて、１は、前景カラービデオデータＦＧ、ＶＩＤ　
　と背景カラービデオデータＢＧ　、　Ｖ　Ｉ　Ｄ　　
とが夫々のタイミング基準信号ＴＲ３と共に供給される
インターフェースである。このカラービデオデータは、
カラーテレビジョンカメラの出力（Ｒ，Ｇ。

Ｂ）をマトリックス演算することで形成された輝度信号
Ｙ２色差信号Ｕ、Ｖを例えば（１４ニアニア）の比のサ
ンプリング周波数でサンプリングしてなる各成分からな
るものである。インターフェース１は、各々のタイミン
グ基準信号ＴＲ３からデコードされたタイミング信号（
水平同期信号、垂直同期信号等）をみて、２つのカラー
ビデオデータＦＧ、ＶＩＤ　及びＢＧ、ＶＩＤ　の位相
を適切なものとし、後段に出力する。

２は、バックカラーデータ形成回路である。前景カラー
ビデオデータＦＧ、ＶＩＤ　　からバックカラーデータ
が形成され、このバックカラーデータがカラーキャンセ
ラー５に供給される。また、前景カラービデオデータＦ
Ｇ。ＶＩＤ　　がキー信号形゛成−回路３に供給される
。

キー信号形成回路３は、バンクカラーと対応する参照点
（Ｕｏ、　Ｖｏ）と前景カラービデオデータＦＧ、ＶＩ
Ｄ　　との対応する１ザンプル毎に比較演算し、所定レ
ベルのキー信号を発生するものである。このように発生
したキー信号そのものは、外乱を多く含んでいて、その
ままでは使用できないので、キープロセッサ４において
、クリップ、このクリップ出力のエツジタイミングの調
整、ゲインの調整等の波形整形処理が施され、キープロ
セッサ４からキー信号ＫＥＹが得られる。このキープロ
セッサ４において、後述するように、キー信号の中間領
域の補正が行なわれる。。

カラーキャンセラー５は、このキー信号ＫＥＹをもとに
、前景カラービデオデータＦＧ、ＶＩＤ　　中からバッ
クカラーを取り除く。例えば被写体が透明な場合に、透
けて見えるバックカラーが除去される。

具体的には、バックカラーデータをキー信号ＫＥＹで振
幅変調し、この変調出力を前景カラービデオデータＦＧ
、ＶＩＤ　　から減算するようになされる。このバック
カラーの除去は、Ｕ及びＶの信号だげについてなされ、
輝度信号Ｙは、単に通過するだけである。

このカラーキャンセラー５には、遅延回路６を介して前
景カラービデオデータＦＧ、ＶＩ’Ｄ　が供給される。

キープロセッサ４における前述の波形処理に要する時間
に相当すん遅延量を遅延回路６が有している。

そして、カラーキャンセラー５の出力ＣＡＮ　、Ｖ　Ｉ
　Ｄと背景力ラービテオデータＢＧ、ＶＩＤ　　とがミ
キサー７に供給され、キー信号ＫＥＹをもとにして両者
のミキシングが行なわれる。このミキシングは２・つの
カラービデオデータＣＡＮ　、Ｖ　Ｉ　ＤとＢＧ、ＶＩ
Ｄ　　とを単にスイッチングして出力する方法の他に、
両者の境界において、一方のレベルを徐々に減少させる
と共に、他方のレベルを徐々に増大させるクロスフェー
ドの方法を用いることができる。このミキサー７の出力
は、ディジタルフィルタ８を介してインターフェース９
に供給される。ディジタルフィルタ８は、ミキサー７の
出力の波形を整えるだめのもので′ある。

インターフェース９は、カラーキャンセラー５から色消
しがされだＣＡＮ、ＶＩＤとディジタルフィルり８から
の合成カラービデオデータＫＹＤ、ＶＩＤと、夫々のタ
イミング基準信号と、キー信号ＫＥＹとを外部に出力す
るだめのものである。

更に、マイクロプロセッサ１０．ＣＲＴモニター１１及
びコンソール１２が設けられており、コンソール１２か
らのニーず−のキー人力を翻訳してシステム内部に伝達
したり、各回路ブロックにおいて必要とされる演算処理
を行なったりできるようにされている。

上述のディジタルクロマキー装置におけるカラーキャン
セラー５及びミキサー７の部分の構成は、第２図に示す
ような構成とされている。

バックカラーデータ形成回路２では、使用するバックス
クリーンと対応するバンクカラーデータＤＢ　が形成さ
れ、第２図において、１８で示す乗算器に供給される。

この乗算器１８には、キー信号ＫＥＹと逆相の即ち被写
体の領域でゲインが０となるキー信号ＫＥＹが供給され
る。したがって、被写体の部分を除く領域にバックカラ
ーが存在するデータが発生し、前景カラービデオデータ
ＦＧ。

ＶＩＤから減算器１９において引かれる。この結果、被
写体と対応し、且つバンクカラーが除去されたビデオデ
ータＣＡＮ、ＶＩＤが減算器１９から発生し、乗算器２
０に加えられる。まだ、背景カラービデオデータＢＧ、
ＶＩＤ　　が乗算器２１に供給され、キー信号ＫＥＹ’
によって振幅変調され、したがって背景中で被写体の領
域のデータが除去された出力が乗算器２１から生じる。

一方、乗算器２０には、キー信号ＫＥＹが供給されるの
で、この乗算器２０及び２１の出力データを加算器２２
に供給することによって、背景に被写体がはめ込まれた
画像と対応する出力ビデオデータＫＹＤ、ＶＩＤが得ら
れる。

ここで、キー信号の形成方法の一例について第３図を参
照して説明する。まず、第３図の（Ｕ。

■）色差座標上でバンクカラーと対応する参照点を（Ｕ
Ｏ，ＶＯ）としたとき、原点とこの点を結んでできる軸
をＸ軸、それに垂直で（ＵＯＩ　Ｖｏ）を通るのをＹ軸
とする。参照点（Ｕｏ、Ｖｏ）と任意の（Ｕ。

■）値とを結ぶベクトルでＸ軸、Ｙ軸の各々への寄与分
をｘ　＋　ｙで示すと ！＝　（［Ｊ　−ＴＪｏ）ＣＱＳＯ＋（Ｖ　−Ｖｏ）　
Ｓｉ、ｎθｙ　−（Ｖ−Ｖｏ）　ｃｏｓθ−（Ｕ−Ｕｏ
）　Ｓｉｈ、θθ＝　ｊａｎ　　（０／ＵＯ） と表わされる。そこで、次式で示すような関数でキー信
号を定義する。

Ｋ＝ａ　Ｉ　ｘ　Ｉ＋ｂ　Ｉ　ｙ　１ （ａ、ｂは正の任意の定数である。） 左辺のＫを一定値に、でおいだとき、それを満たす（Ｕ
　、　Ｖ）値は、ひし形の辺上に並ぶことになる。

このように発生されたキー信号には、キープロセッサ４
に導かれ、ストレッチされ、クリツゾ回路によって波形
整形される。例えばバンクスクリーンの前に透明なコツ
プが被写体としておかれている前景を撮像した場合、コ
ツプの中央部では、バックカラーが透けて見えるため、
被写体の輪郭と対応して大レベルとなり、その中央部で
レベルがやや小となるキー信号Ｋがキー信号形成回路３
から生じる。キー信号は、例えば８ビツトを１サンプル
とするデジタル信号である。そして、このキー信号の波
形がストレッチされ、ベースクリップレベルＢＬ　及び
ピークフリンジレベルＰＬ　　ヲスレツショルドレベル
とするクリップ処理を受ける。

つまり、　ＢＬ以下は、全て０のレベルとし、ＰＬ以上
は、全て２５５のレベルとするのである。これによって
、バンクグランドノイズが除去されたキー信号ＫＥＹが
形成される。

」二連のベースクリップレベルＢＬ　及びピーククリッ
プレベルＰＬ　の夫々は第３図に示すものとなり、同図
において２３で示す小さなひし形の中に含捷れるものは
全て０．２４で示す大きなひし形の外は全て２５５とさ
れ、両者の間に位置する部分は、キー信号の傾斜を決定
する中間レベルの領域となる。バックスクリーンから被
写体になる境界では、（ＵＯ＋　ＶＯ）から被写体の色
に応じた位置まで変化することになる。

キープロセッサ４に設けられている中間レベルの補正回
路について第４図を参照して説明する。

第４図において、３０は、キー信号形成回路３からのキ
ー信号Ｋ。が供給されるストレッチ及びクリップ回路で
ある。−例として、被写体がガラスのコツプの場合のキ
ー信号拘は、第５図において、Ｋｏで示すものとなる。

第５図は、コツプの片方の輪郭から中央部までのキー信
号の変化を示すと共に、キー信号をアナログ波形として
示している。

ストレッチ及びクリップ回路では、ストレンチされ、そ
して例えば（ＰＬ＝１９２量子化レベル。

ＢＬ＝１５量子化レベル）でもってクリップされて、第
５図Ａに示すように、コツプの輪郭と対応して０から２
５６量子化レベルまで立上るエツジ２５と、中央部の透
けて見える部分と対応して中間レベルを持つキー信号に
１が形成される。

このキー信号に１が第１の検出回路３１、第２の検出回
路３２及びディジタルローパスフィルタ３３に供給され
る。第１の検出回、路３１は、キー信号に１が供給され
る比較回路３４．３５とフリップフロップ３６．３７と
ＡＮＤゲート３８とから構成される。比較回路３４には
、基準データＰＬ１が供給され、キー信号に、の値が基
準データＰＬ、より小さい時に高レベルの比較出力が発
生する。比較回路３５には、基準データＢＬ＋が供給さ
れ、キー信号に１の値が基準データＢＬｌより大きい時
に高レベルの比較出力が発生する。フリップフロップ３
６．３７は、サンプルクロックで動作し、比較量カット
ランジェント（ひげ）を除くだめのものである。この検
出回路３１のＡＮＤゲート３８の出力には、キー信号に
１の値がＢＬ＋より犬きく　ＰＬ＋より小さい範囲（中
間領域）にある時に高レベルとなる検出出力が発生する
。

検出回路３２は、ラッチ４１、減算器４２、ラッチ４３
、ＲＯＭ　４４、ラッチ４５、比較器４６、ノリツブフ
ロップ４７から構成される。ラッチ及びノリツブフロッ
プに対するサンプリングクロックの供給路の図示は、省
略されている。

減算器４２では、キー信号に１の現在のサンプル値から
１サンプル前の値が減算され、連続する２個のサンプル
の値の変化が取シ出される。この値の変化がＲＯＭ　４
４により、絶対値に変換されて比較器４６に供給され、
基準データＵＬ　　と比較される。比較器４６からは、
連続する２つのサンプル値の差が基準データＵＬ（例え
ば６４量子化レベル）より小さい時に高レベルとなる比
較出力が発生する。この比較出力がノリツブフロップ４
７を介して検出出力として取り出される。検出回路３２
は、キー信号に１のレベル変化（匂配）が基準値よシ小
さいことを検出するものである。

検出回路３１の検出出力は、位相合わせ用のシフトレジ
スタ４８を介してＡＮＤゲート４９に供給さ゛れる。ま
だ、検出回路３２の検出出力がＡＮＤゲート４９に供給
される。このＡＮＤゲート４９から発生する検出信号Ｘ
は、キー信号に１が中間値であって、その変化の匂配が
ゆるやかな時に高レベルとなる。

ローパスフィルタ３３は、ラッチ６１．６２　。

６３．６４．６７．６８．６９と加算器１０゜７１とか
ら構成されたものである。また、ラッチ６１〜６４の縦
続接続に対してラッチ６５．６６が更に接続される。最
終段のラッチ６６の出力コントロール端子に、位相合わ
せ用のシフトレジスタ５０を介された検出信号Ｘが供給
される。まだローパスフィルタ３３の最終段のラッチ６
９の出力ラントロール端子にシフトレジスタ５０からの
検出信号Ｘがインバータ５１を介して供給される。

キー信号Ｋが中間値で、変化がゆるやかな場合には、検
出信号Ｘが高レベルとなり、ラッチ６９から出力が発生
する。一方、上述の条件が満足されず検出信号Ｘが低レ
ベルの時は、ラッチ６６から出力が発生する。ラッチ６
９の出力は、ローパスフィルタ３３により例えばＩ　Ｍ
Ｈｚ程度に帯域制限されたものであるのに対し、ラッチ
６６の出力は、ランチ６１〜ラツチ６６を通ったもので
、周波数特性を持たないものである。このラッチ６６又
はラッチ６９から出力されるキー信号に２がディジタル
ローパスフィルタ５２を介してキー信号に３として出力
端子５３に取９出される。このローパスフィルタ５２の
カットオフ周波数は、　３　ｆｖｌＨｚ　程度と高くさ
れたものである。

まだ、この発明の一実施例では、ローパスフィルタ３３
を構成するラッチ６７の前段に加算器７２が設けられ、
この加算器７２に対して定数データＣＬ　が（例えば６
４量子化レベル）供給されている。しだがって、ラッチ
６９から現れるローパスフィルタ３３の出力は、定数デ
ータＣＬ　だけ値がシフトされたものとなる。この定数
データＣＬは、デイジタルスインチなどによって、その
値を可変で謙るようにされている。

第５図Ａに示すキー信号に１がストレッチ及びクリップ
回路３０から現れる時は、同図に示すキー信号に２がロ
ーパスフィルタ５２に供給される。キー信号に１のうち
で輪郭と対応するエツジ２５を除く中間領域がローパス
フィルタ３３により帯域制限の処理を受けていると共に
、定数データＣＬ　によりレベルシフトされたキー信号
に２が発生する。

このキー信号に２がローパスフィルタ５２を介されるこ
とによって、第５図Ｂに示すキー信号に３が得られる。

もし、この発明による処理がされず、キー信号に１をそ
のままローパスフィルタ５２に供給した時には、第５図
Ｂにおいて、ｈで示すキー信号が取シ出される。このキ
ー信号に３及びキー信号に４を比較すると明かなように
、キー信号に３と比べてキー信号に４の値の変化が激し
く、キー信号に４は粗いものである。

なお、ローパスフィルタ３３として、第６図に示すよう
な構成のディジタルフィルタ５４を用いても良い。この
ディジタルフィルり５４は、う・７チ７３．７４．７５
．７６．７７を縦続接続し、ランチ７３の入力、ラッチ
７４の出ブハラツチ７６の出力を加算器７８に供給する
もので、その伝達関数は、（Ｈ（ｚ）−ｚ−’　＋　’
ｚ−２＋　１　）で表わされるものである。

「発明の効果」 この発明は、キー信号のうちで、固体のエツジ以外のな
だらかな中間領域のものを修正することにより、この部
分の粗さが合成画像でデラツキとして現れることを防止
することができる。

また、上述実施例のように、キー信号の中間領域の値を
シフトする構成は、透明度を好ましいものに調整したり
、うすい煙が消えることを防止したりすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図、第２図はカラーキャンセラー及びミキサーの部分
のブロック図、第３図はキー信号の形成の説明に用いる
路線図、第４図及び第５図はこの発明の一実施例の主要
部の構成を示すブロック図及びこの発明の説明に用いる
グラフ、第６図はこの発明に用いることができるディジ
タルフィルタの一例の構成図である。 ３・・・・・・・・キー信号形成回路、４　・・・・キ
ープロセッサ、７　・・・・・・ミキサー、３０　　・
・・・・ストレスチ及びクリップ回路、３１・・・・・
・・第１の検出回路、３２　・・・・・第２の検出回路
、３３．５２・・・・・・ディジタルローパスフィルタ
。 代理人　　杉　浦　正　知

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 前景カラービデオ信号によりキー信号を形成し、このキ
   ー信号に基いて上記前景カラービデオ信号と背景カラー
   ビデオ信号とを合成するようにしたクロマキー装置にお
   いて、 上記キー信号のレベルが中間領域にあることを検出する
   第１の検出回路と、上記キー信号のレベル変化の傾きが
   ゆるやかなことを検出する第２の検出回路と、上記第１
   の検出回路及び上記第２の検出回路の検出出力により、
   上記キー信号の高域成分を実質的に除去する回路とを備
   えたことを特徴とするクロマキー装置。