DE69419652T2

DE69419652T2 - Bildtransformationsvorrichtung

Info

Publication number: DE69419652T2
Application number: DE69419652T
Authority: DE
Inventors: Katsuakira Moriwake; Toshihiro Shiraishi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-17
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2014-04-15
Also published as: CN1044062C; US5668933A; KR100338447B1; CN1099212A; KR940024618A; JP3341926B2; DE69419652D1; EP0621727A1; JPH06303514A; EP0621727B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildtransformationsvorrichtung. Sie bezieht sich insbesondere auf einen Prozeß zur Erzeugung von Videospezialeffekten, der z. B. ein Videosignal mit einem Spezialeffekt beaufschlagt.
GB-A-2 200 266 beschreibt eine Bildtransformationsvorrichtung, in der ein Videosignal einem Bildtransformationsprozeß unterzogen. Diese Vorrichtung umfaßt eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Eingangsvideosignals, eine Leseadressen-Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer sequentiellen Leseadresse und eine Transformationsvorrichtung zum Transformieren der Leseadressen auf der Basis einer Funktion. Wenn die in der Transformationsvorrichtung transformierte Leseadresse der Speichereinrichtung als Leseadressensignal zugeführt wird, wird das Videosignal mit einem gewünschten Effekt reproduziert.
In US-Patent 5070465 wurde bereits eine Bildtransformationsvorrichtung beschrieben. Bei dieser Art von Bildtransformationsvorrichtung wird das Eingangsvideosignal auf der Basis einer von einer Schreibadressen-Generatorschaltung ausgegebenen Schreibadresse sequentiell in einen vorbestimmten Bereich eines Vollbildspeichers eingeschrieben. Die Daten in dem Vollbildspeicher werden mit Leseadressen ausgelesen, die von einer Leseadressen-Generatorschaltung eingegeben werden. Dadurch wird das Videosignal mit verschiedenen Spezialeffekten beaufschlagt, so daß ein Bild in transformiertem Zustand angezeigt wird.
Keine dieser Bildtransformationsvorrichtungen mit Steuerung der Leseadresse ist jedoch in der Lage, z. B. einen Spezialeffekt zu erzeugen, durch den der untere Teil eines Bildes kollabiert wie ein zusammenfallender Sandhaufen.
Im Hinblick darauf ist es ein Ziel der Erfindung, eine Bildtransformationsvorrichtung zu schaffen, die ein Eingangsvideosignal mit einem Spezialeffekt beaufschlagt, z. B. einem Spezialeffekt, durch den ein Teil des Bildes wie ein rieselnder Sandhaufen kollabiert.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Transformieren eines von einem Videosignal repräsentierten Bildes
mit einem Speicher zum Speichern des Bildes, wie es von dem Videosignal repräsentiert wird, an durch orthogonale Koordinaten x, y dargestellten Adressen,
mit einem Leseadressengenerator zum sequentiellen Erzeugen von Leseadressen x, y
und mit einer Leseadressen-Transformationseinrichtung zum Transformieren der Leseadressen x, y in transformierte Leseadressen X, Y, die dem Speicher zugeführt werden, um das Bild auszulesen, dadurch gekennzeichnet, daß
X = x,
Y = F(y + G(x)) - G(x),
wobei G(x) eine vorbestimmte Funktion von x ist, die eine kollabierende Form repräsentiert, und
F(y + G(x)) eine Funktion ist, die einen ersten Differentialquontienten besitzt, dessen Wert über einen ersten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) gleich Eins ist und dessen Wert innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) allmählich so abnimmt, daß er sich von Eins aus dem Wert Null nähert, so daß das transformierte Bild allmählich gestreckt wird, wodurch dem Bild in dem zweiten Bereich eine kollabierende Wirkung verliehen wird.
Auf diese Weise wird das Bild in Y-Richtung (z. B. vertikal) durch die Funktion G(x) verzerrt. Außerdem findet diese Verzerrung, die durch die Funktion F gestreckt wird, nur in dem zweiten Wertebereich y + G(x) statt.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Transformieren eines von einem Videosignal repräsentierten Bildes
mit einem Speicher zum Speichern des Bildes, wie es von dem Videosignal repräsentiert wird, an durch orthogonale Koordinaten x, y dargestellten Adressen,
mit einem Leseadressengenerator zum sequentiellen Erzeugen von Leseadressen x, y
und mit einer Leseadressen-Transformationseinrichtung zum Transformieren der Leseadressen x, y in transformierte Leseadressen X, Y, die dem Speicher zugeführt werden, um das Bild auszulesen,
dadurch gekennzeichnet, daß
X = x,
Y = F(Y + G(x)) - G(x) + R(Y + G(x)),
wobei G(x) eine vorbestimmte Funktion von x ist, die eine kollabierende Form repräsentiert, und F(y + G(x)) eine Funktion ist, die einen ersten Differentialquontienten besitzt, dessen Wert über einen ersten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) gleich Eins ist und dessen Wert innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) allmählich so abnimmt, daß er sich von Eins aus dem Wert Null nähert, so daß das transformierte Bild allmählich gestreckt wird,
wodurch dem Bild in dem zweiten Bereich eine kollabierende Wirkung verliehen wird, und
wobei R(y + G(x)) eine Funktion ist, die die Werte von y + G(x) in eine Zufallsfolge umwandelt.
Auf diese Weise erzeugt die Zufallsverteilung der Werte von y + G(x) zusätzlich zu der durch den ersten Aspekt der Erfindung verursachten Bildverzerrung einen Effekt ähnlich wie das Kollabieren eines Sandhaufens.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Bildtransformationsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Bildtransformationsvorrichtung von Fig. 1,
Fig. 3A und 3B bis 7 zeigen schematische Diagramme zur Erläuterung der Beziehung zwischen der in der Bildtransformationsvorrichtung von Fig. 1 verwendeten Funktion und dem Ausgangsbild,
Fig. 8A bis 8C zeigen schematische Diagramme zur Erläuterung der Funktion des Zufallszahlengenerators in der Bildtransformationsvorrichtung von Fig. 1,
Fig. 9 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Relation zwischen der in der Bildtransformationsvorrichtung von Fig. 1 verwendeten Zufallszahl und dem Ausgangsbild,
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Hauptteils der Bildtransformationsvorrichtung von Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Bildtransformationsvorrichtung generell mit 10 bezeichnet. In dieser wird ein digitalisiertes Eingangsvideosignal S1 auf der Basis eines Schreibadressensignals S2 aus einem sequentiellen Schreibadressenzähler 12 in einen Vollbildspeicher 11 eingeschrieben, ohne daß das Bild transformiert wird.
Ein Leseadressengenerator 13 zur Erzeugung von Leseadressen für das Auslesen des Bilds aus dem Vollbildspeicher 11 empfängt ein sequentielles Leseadressensignal S3 und verarbeitet die sequentielle Leseadresse. Die verarbeitete Leseadresse wird dem Vollbildspeicher 11 als Leseadressensignal S4 zugeführt, so daß ein Ausgangsvideosignal S5, das auf der Basis dieser Leseadresse aus dem Vollbildspeicher 11 ausgelesen wird, ein Bild repräsentiert, das gegenüber dem Eingangsvideosignal S1 transformiert ist.
Fig. 2 zeigt eine Verarbeitungsprozedur für die Erzeugung von Leseadressen für den "Sandkollabiereffekt" in dem Leseadressengenerator 13. Nach dem Start der Prozedur in dem Schritt SP1 empfängt der Leseadressengenerator 13 in dem nächsten Schritt SP2 auf der Basis des Leseadressensignals S3 eine sequentielle Leseadresse, die durch ein orthogonales Koordinatensystem (x, y) bestimmt wird. Der Prozeß geht dann weiter zu dem nächsten Schritt SP3.
Der Leseadressengenerator 13 berechnet in dem Schritt SP3 die Form der Kollabierungs-Startposition mit Hilfe einer Funktion y&sub1; = G(x). Diese Funktion ist eine Musterfunktion, wie sie in Fig. 3A und 3B dargestellt ist. Hierzu kann eine Sinusfunktion oder eine aus einer Sinusfunktion und einer Cosinusfunktion zusammengesetzte Funktion verwendet werden.
Außerdem kann eine periodische Funktion wie
(1) y' = G'(x) = G(x + P(t)), 0 ≤ p(t) ≤ λ
als Funktion benutzt werden, wobei λ die Wellenlänge von G(x) und p(t) eine Funktion der Zeit ist.
Für die Form der Kollabierungs-Startfunktion kann außerdem ein Winkel θ vorgesehen sein. Dieser Fall wird durch die Gleichung
(2) y' = G'(x) = G(x) + tan(θ) · x
repräsentiert. Wie Fig. 4 zeigt, gewinnt man eine Kollabierungs-Startkurve y' mit einem Winkel θ, indem man eine Winkelkomponente tan(θ) · x zu der Funktion G(x) addiert. Durch Konvertieren der Leseadresse durch die Kollabierungs-Startkurve y' läßt sich in dem Ausgangsbild eine Kollabierungskurve darstellen, die um den Winkel θ geneigt ist.
In dem nächsten Schritt SP4 erhält der Leseadressengenerator 13 die Funktion y&sub2; = F(y + G(x)). Hier ist y' = F(y) eine Funktion, mit der die Art des Kollabierens reguliert wird. Sie ist so eingestellt, daß ihr erster Differentialquotient (Neigung) eine progressiv abnehmende Funktion ist, die sich von "1" nach "0" ändert, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Deshalb wird ein Bereich des Ausgangsbilds gedehnt, der dem Bereich entspricht, für den, beginnend bei einem Wert von "y", (TS), bei dem die Neigung ihre Änderung von "1" aus beginnt, die Neigung abnimmt. Dieser Änderungspunkt TS wird die Position, an der die Kollabierung beginnt. Durch Variieren der Position des Änderungspunkts TS kann deshalb die Kollabierungs-Startposition des Ausgangsbilds variiert werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Durch Änderung des Grads des Dekrements CV des ersten Differenzialquotienten kann der Grad des Kollabierens gesteuert werden, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Der Leseadressengenerator 13 geht dann weiter zu dem nächsten Schritt SP5, in dem er in einem Zufallszahlengenerator 29, der, wie in Fig. 8A gezeigt, in dem Leseadressengenerator 13 angeordnet ist, Ausgangs-Zufallszahlen R(y) berechnet, die der Eingangsverstärkungsfunktion L(y) entsprechen, um einen Effekt zu erzielen, mit dem das Kollabieren von Sand simuliert wird. Der Bereich der Ausgangs-Zufallszahlen des Zufallszahlengenerators wird durch die Verstärkungsfunktion gesteuert, die dem Zufallszahlengenerator zugeführt wird. Diese Verstärkungsfunktion ist mit der oben beschriebenen Funktion F(y) verknüpft und wird über Parameter wie den Änderungspunkt TS, den Grad CS des Dekrements des ersten Differenzialquotienten und den Verstärkungsfaktor RP der Verstärkungsfunktion gesteuert. Es ist so möglich, einen natürlichen visuellen Effekt des Kollabierens von Sand zu erzeugen.
Die Relation zwischen der Funktion R(y) und dem Ausgangsbild ist in Fig. 9 dargestellt, in der der Bereich, für den der das Kollabieren von Sand simulierende Effekt erreicht wird, durch die Breite D der Zufallszahl festgelegt werden kann.
Auf der Basis von y&sub1;, y&sub2; und R(y&sub2;), die auf diese Weise gewonnen werden, gewinnt der Leseadressengenerator 13 in dem Schritt SP6 den Wert y&sub3;. Um das kollabierende Bild auf dem Bildschirm zu halten, gewinnt er in dem nächsten Schritt SP7 durch Subtrahieren der Funktion G(x) von y&sub3;
(3) Y = F(Y + G(x)) - G(x) + R(y + G(x))
In dem Schritt SP7 kann dann ein Ausgangsbild wie von einem kollabierenden Sandhaufen gewonnen werden, indem dem Speicher 11 die aus der Gleichung (3) abgeleitete Leseadresse Y zugeführt wird sowie eine Leseadresse X, die durch X = x gewonnen wird.
Fig. 10 zeigt den Aufbau des Leseadressengenerators 13. Die sequentielle Leseadresse "x" wird den RAMs 21 und 22 zugeführt. Das RAM 21 ist hier eine Tabelle, die mit der Leseadresse. "x" abgefragt wird. Die Daten, die in dem RAM 21 gesetzt werden müssen, entsprechen dem Wert y' = -1*G(x) aus der obigen Gleichung (3).
Das RAM 22 ist ebenfalls eine Tabelle, die mit der Leseadresse "x" abgefragt wird. Die Daten, die in dem RAM 22 gesetzt werden müssen, entsprechen y' = G(x) aus der obigen Gleichung (3).
Die Daten in den RAMs 21 und 22 werden durch eine CPU 24 gesetzt.
Die Ausgangsdaten des RAM 22 werden in einem Addierer 23 zu der Leseadresse "y" addiert und das addierte Ausgangssignal wird den RAMs 25 bzw. 26 zugeführt.
Das RAM 25 ist eine Tabelle, in der mit dem addierten Wert der Leseadressen "y" und der Ausgangsdaten des RAM 22 abgefragt wird. Die Daten, die in dem RAM 25 gesetzt werden müssen, entsprechen y' = F(y) der obigen Formel (3).
Das RAM 26 ist ebenfalls eine Tabelle, die mit dem addierten Wert der Leseadresse "y" und der Ausgangsdaten des RAM 22 abgefragt wird. Die Daten, die in dem RAM 26 gesetzt werden müssen, entsprechen dem Wert y' = R(y) aus der obigen Gleichung (3).
Die Daten in den RAMs 25 und 26 werden von der CPU 24 gesetzt.
Die Ausgangsdaten des RAM 26 werden dem Zufallszahlengenerator 29 zugeführt. Die Zufallszahlen- Ausgangsdaten, die von dem Zufallszahlengenerator 29 auf der Basis der Ausgangsdaten des RAM 26 ausgegeben werden, werden in einem Addierer 27 zu den Ausgangsdaten des RAM 25 addiert. Hierzu werden dann in einem nachgeordneten Addierer 28 die Ausgangsdaten des RAM 21 addiert, um die Leseadresse "Y" zu gewinnen, die oben im Zusammenhang mit Gleichung (3) beschrieben wurde.
Die dem Leseadressengenerator 13 zugeführte Leseadresse "x" wird, so wie sie ist, als Leseadresse "X" ausgegeben.
Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist es möglich, einen Kollabierungseffekt zu erzeugen, bei dem Pixel nach Art von Streusand fallen, indem der Leseadressengenerator 13 mit dem Zufallszahlengenerator 29 ausgestattet wird.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Beschreibung des obigen Ausführungsbeispiels für den Fall galt, daß der Kollabierungseffekt in einer zweidimensionalen Ebene erzeugt wird. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann die dem Leseadressengenerator 13 zuzuführende sequentielle Leseadresse (x, y) auch eine Adresse sein, die durch eine dreidimensionale Matrix verarbeitet wurde.
Wenn die durch die dreidimensionale Matrix verarbeitete Leseadresse als x3D und y3D bezeichnet wird und α&sub1;&sub1; bis α&sub3;&sub3; eine dreidimensionale Transformationsmatrix darstellen, kann die durch die folgenden Gleichungen
repräsentierte Leseadresse (x3D, Y3D) dem Leseadressengenerator 13 zugeführt werden.
Wie oben beschrieben wurde, stellt die vorliegende Erfindung eine Bildtransformationsvorrichtung zur Verfügung, bei der der Leseadressengenerator mit einem Zufallszahlengenerator ausgestattet wird, so daß ein Kollabierungseffekt erzeugt wird, bei dem Pixel so fallen, als ob Sand gestreut würde.

Claims

1. Vorrichtung zum Transformieren eines von einem Videosignal repräsentierten Bildes

mit einem Speicher (11) zum Speichern des Bildes, wie es von dem Videosignal repräsentiert wird, an durch orthogonale Koordinaten x, y dargestellten Adressen,

mit einem Leseadressengenerator zum sequentiellen Erzeugen von Leseadressen x, y

und mit einer Leseadressen-Transformationseinrichtung (13) zum Transformieren der Leseadressen x, y in transformierte Leseadressen X, Y, die dem Speicher zugeführt werden, um das Bild auszulesen,

dadurch gekennzeichnet, daß

X = x,

Y = F(y + G(x)) - G(x),

wobei G(x) eine vorbestimmte Funktion von x ist, die eine kollabierende Form repräsentiert, und

F(y + G(x)) eine Funktion ist, die einen ersten Differentialquontienten besitzt, dessen Wert über einen ersten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) gleich Eins ist und dessen Wert innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) allmählich so abnimmt, daß er sich von Eins aus dem Wert Null nähert, so daß das transformierte Bild allmählich gestreckt wird,

wodurch dem Bild in dem zweiten Bereich eine kollabierende Wirkung verliehen wird.

2. Vorrichtung zum Transformieren eines von einem Videosignal repräsentierten Bildes

dadurch gekennzeichnet, daß

X = x,

Y = F(y + G(x)) - G(x) + R(y + G(x)),

F(y + G(x)) eine Funktion ist, die einen ersten Differentialquontienten besitzt, dessen Wert über einen ersten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) gleich Eins ist und dessen Wert innerhalb eines zweiten vorbestimmten Bereich von Werten von y + G(x) all mählich so abnimmt, daß er sich von Eins aus dem Wert Null nähert, so daß das transformierte Bild allmählich gestreckt wird,

wodurch dem Bild in dem zweiten Bereich eine kollabierende Wirkung verliehen wird, und

wobei R(y) + G(x) eine Funktion ist, die die Werte von y + G(x) in eine Zufallsfolge umwandelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Leseadressen x, y zweidimensionale Koordinaten repräsentieren, die durch eine dreidimensionale Matrix aus äquivalenten Koordinaten x', y' in ein dreidimensionales Koordinatensystem transformiert werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der

wobei α&sub1;&sub1; bis α&sub3;&sub3; eine dreidimensionale Transformationsmatrix bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei der G(x) eine sinusförmige und/oder cosinusförmige Funktion ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der G(x) = G'(x) + A · x ist, wobei G'(x) eine vorbestimmte Funktion von x und A eine Konstante ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der G(x) eine Zeitfunktion ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der genannte erste und zweite Bereich wählbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Wert des ersten Differentialquotienten in dem zweiten Bereich wählbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 9, soweit diese von Anspruch 2 abhängig sind, bei der

die Transformationseinrichtung (13) aufweist:

einen Eingang zur Aufnahme der Leseadresse x,

einen Eingang zur Aufnahme der Leseadresse y,

eine Einrichtung (21, 22), in der eine Tabelle gespeichert ist, die auf x anspricht, um -G(x) und G(x) zu erzeugen

eine Einrichtung (23) zum Addieren der Leseadresse y zu G(x), um (y + G(x)) zu erzeugen,

eine Einrichtung (25), in der eine Tabelle gespeichert ist, die auf (y + G(x)) anspricht, um F(y + G(x)) zu erzeugen,

eine Einrichtung (26, 29), die auf (y + G(x)) anspricht, um Zufallszahlen R(y + G(x)) zu erzeugen und den Wert von (y + G(x)) in eine Zufallsfolge umzuwandeln,

eine Addiereinrichtung (27, 28) zum Addieren von R(y + G(x)), F(y + G(x)) und -G(x), um Y = F(y + G(x)) + R(y + G(x)) - G(x) zu erzeugen, und

einen mit dem Eingang verbundenen Ausgang für die Aufnahme der Leseadresse x, um X = x zu erzeugen.