JP2004309735A - 特殊効果装置、アドレス信号生成装置、アドレス信号生成方法及びアドレス信号生成プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フレームバッファ2に記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、フレームバッファ2に記憶された画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成手段3を備える。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像特殊効果に関するものであり、詳しくは、リードアドレスコントロール方式を用いた画像特殊効果を実行する特殊効果装置、アドレス信号生成装置、アドレス信号生成方法及びアドレス信号生成プログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
フレームメモリに格納した画像信号に対して、読み出し時のアドレスを変換して読み出すことで、画像特殊効果を施すリードアドレスコントロール方式が考案、実施されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−145672号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述したリードアドレスコントロール方式においては、画像の拡大、縮小、回転、移動などといった、極めて単純な画像特殊効果についてのみ考案、実施されている。
【0005】
そこで、本発明は、上述したようなリードアドレスコントロール方式を用いた、全く新しい画像特殊効果を実行する特殊効果装置、アドレス信号生成装置、アドレス信号生成方法及びアドレス信号生成プログラムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る特殊効果装置は、アドレス信号に基づいてフレームバッファから画像信号を読み出すことにより、上記フレームバッファから読み出される画像信号に所望の特殊効果を与える特殊効果装置において、上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成手段を備えることを特徴とする。
【0007】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアドレス信号生成装置は、フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成するアドレス信号生成装置において、上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成手段を備えることを特徴とする。
【0008】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアドレス信号生成方法は、フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成するアドレス信号生成方法において、上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成工程を備えることを特徴とする。
【0009】
上述の目的を達成するために、本発明に係るアドレス信号生成プログラムは、フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成する工程をコンピュータに実行させるアドレス信号生成プログラムにおいて、上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成工程をコンピュータに実行させる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る特殊効果装置、アドレス信号生成装置、アドレス信号生成方法及びアドレス信号生成プログラムの実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【0011】
図1を用いて、本発明の実施の形態として示す画像特殊効果装置の構成について説明をする。画像特殊効果装置1は、デジタル化されたビデオ信号を入力し、所定の画像特殊効果が得られるように出力する装置である。画像特殊効果装置1では、入力されたデジタルビデオ信号に画像特殊効果を施すための方式として、リードアドレスコントロール方式が採用されている。リードアドレスコントロール方式は、画像フレームを形成している画素データを読み出す際のアドレスを変えることで様々な画像特殊効果を施すことができる。なお、以下の説明においては、画像特殊効果を単に特殊効果と呼ぶことにする。
【0012】
図1に示すように画像特殊効果装置1は、フレームバッファ2と、リードアドレスジェネレータ3と、フレームバッファ4と、画像合成部5とを備えている。
【0013】
フレームバッファ2は、入力されるデジタルビデオ信号をフレーム単位で一時的に格納するバッファメモリである。フレームバッファ2は、メモリ容量に応じて、数フレーム分の画像データを格納することができる。フレームバッファ2に入力されるデジタルビデオ信号は、2次元空間であるフレーム上の位置を示すシーケンシャルなライトアドレス(X,Y)が与えられ、フレームバッファ2に格納される。つまり、フレームバッファ2に入力されたデジタルビデオ信号は、フレームバッファ2のメモリ領域内のアドレス(X,Y)に画像データとして格納されることになる。
【0014】
なお、ライトアドレス(X,Y)と、アドレス(X,Y)は、同じものである。つまり、ライトアドレス(X,Y)は、デジタルビデオ信号をフレームバッファ2に書き込む際のアドレスであり、フレームバッファ2に書き込まれた後においては、アドレス(X,Y)としている。以下の説明においては、フレームバッファ2に既にフレーム単位の画像データが格納されているものとし、画像データが格納されているアドレスは、アドレス(X,Y)とする。
【0015】
また、フレームバッファ2に格納される画像データは、後述する特殊効果を実行するのに有効となる領域の画像データを抽出するクロップ処理がなされているものとする。
【0016】
リードアドレスジェネレータ3は、当該画像特殊効果装置1で採用されているリードアドレスコントロール方式に基づいて、フレームバッファ2に格納された画像データを読み出す際のリードアドレスを特殊効果の種別に応じて算出する。リードアドレスジェネレータ3は、算出したリードアドレスを用いて、フレームバッファ2に格納された画像データを読み出すことで、特殊効果を施した画像を出力させる。
【0017】
具体的には、リードアドレスジェネレータ3は、フレームバッファ2から画像データを読み出す際のシーケンシャルなリードアドレス(x,y)を特殊効果の種別に応じて異なるパラメータを用いた演算により、フレームバッファ2に格納された画像データのアドレス(X,Y)に変換する。さらに、リードアドレスジェネレータ3は、フレームバッファ2に格納されている画像データを、シーケンシャルなリードアドレス(x,y)から変換された、アドレス(X,Y)で指定して順次出力させることで、特殊効果を施した画像を出力させることができる。
【0018】
例えば、図2に示すような、画像フレーム6と、画像フレーム7と考える。画像フレーム6は、フレームバッファ2に、格納されている画像データである。また、画像フレーム7は、フレームバッファ2から特殊効果を与えるように読み出した画像データである。つまり、フレームバッファ2に格納された画像フレーム6を、リードアドレスジェネレータ3によって指定されるアドレス(X,Y)で読み出すことで、特殊効果を施された画像フレーム7が出力される。
【0019】
画像フレーム6、画像フレーム7が、それぞれ4×6のマトリクスの画像データから構成されているとすると、画像フレーム7は、(1,1)成分、(1,2)成分・ ・ ・というように順次、水平走査方向にリードアドレス(x,y)が指定されることになる。リードアドレスジェネレータ3は、このリードアドレス(x,y)の指定に応じて、特殊効果の種別に応じて異なるパラメータを用い、バッファフレーム2に格納された画像フレーム6のアドレス(X,Y)を決定し、読み出していく。
【0020】
図2においては、特殊効果を施した画像フレーム7を形成するために、リードアドレスジェネレータ3によって、リードアドレス(1,1)が指定されると、フレームバッファ2に格納されている画像フレームのアドレス(2,2)に格納されている画像データが読み出され、リードアドレス(1,2)が指定されると、画像フレームの(1,3)に格納されている画像データが読み出される。
【0021】
このようにして、フレームバッファ2に格納されている画像フレーム6は、特殊効果が施された画像フレーム7として出力されることになる。
【0022】
上述したように、画像特殊効果装置1は、フレームバッファ2と格納された画像データをリードアドレスジェネレータ3によって指定されるアドレス(X,Y)で読み出すことで特殊効果を施した画像を出力させることができる。
【0023】
リードアドレスジェネレータ3における詳細な動作については、後で特殊効果について具体的に説明する際に行うものとする。
【0024】
また、画像特殊効果装置1は、フレームバッファ4と、画像合成部5とを備えている。フレームバッファ4は、フレームバッファ2と同じように画像データをフレーム単位で一時的に格納するバッファである。フレームバッファ4に格納された画像データは、特殊効果を施されない画像として出力され、画像合成部5にて、フレームバッファ2からの出力画像と合成されることになる。
【0025】
このように、フレームバッファ4と、画像合成部5とを備えることで、例えば、特殊効果を施したフレームバッファ2からの出力画像が画面上から消えると、フレームバッファ4から出力される画像が背景に現れるといった出力も可能となる。シーンの切り替わりを特殊効果にて強調させたい場合などに有効な手法が実現できる。
【0026】
続いて、画像特殊効果装置1において実行される特殊効果について具体的に説明をする。
【0027】
画像特殊効果装置1で実行可能な特殊効果には、銃痕効果がある。以下に、銃痕効果について説明をする。
【0028】
銃痕効果は、図3に示すように、画像の任意の位置に弾丸が貫通したかのような穴が開けられた画像を生成する特殊効果である。弾丸が貫通すると、弾丸の直径とほぼ同一の穴が空き、弾丸の当たった箇所は、穴の中心を破断点として破れたことによってギザギザの形状をしたささくれができるというイメージが一般的である。したがって、本発明の実施の形態として示す銃痕効果においても、このイメージが表現されている。
【0029】
例えば、図4に、直交座標軸上に銃痕効果を実行した画像の様子を示す。銃痕効果を実行すると、弾丸が貫通したような表現をするため、ギザギザの形状で、めくれたような箇所が形成される。めくれられた箇所を、OverSideと呼び、めくれがない箇所をUnderSideと呼ぶ。弾丸が貫通した箇所は、中心を破断点とし、radius(fixRadius×画像の高さH)を半径とする円形となっている。後で詳細に説明するが、銃痕効果を実行するには、極座標が用いられる。
【0030】
続いて、図5を用いて、リードアドレスジェネレータ3に供給され、銃痕効果で使用されるパラメータについて説明をする。fixRadiusは、弾丸が貫通する穴(円)の半径の割合を決定するパラメータである。円の半径の最大値、つまりfixRadius=1のときの半径は画像の高さHとなる。IPlickleは、OverSide領域を形成するギザギザのとげの数を設定するパラメータである。fixAmpMaxは、とげの凸側の振幅を円の半径に対する比で設定するパラメータである。つまり、fixAmpMax=1であれば、凸側の振幅は、半径radiusと同じ大きさである。fixAmpMinは、とげの凹側の振幅を円の半径に対する比で設定するパラメータである。つまり、fixAmpMin=1であれば凹側の振幅は、半径radiusと同じ大きさである。fixRandomは、後述する、関数F(θ)を生成する際に用いる乱数を発生するパラメータである。fixScaleは、縮小率を決定するパラメータである、縮小率=0であれば、弾丸が貫通する円の中心の画像が凸部に表示され、縮小率=1であれば、円の円周の画像が凸部に表示されることになる。fixMatteRatioは、OverSideの画像がどれだけ透過するかを設定するパラメータであり、vMatteColorは、OverSide側の画像の裏面の色を設定するパラメータである。
【0031】
fixCenterX、fixCenterYは特殊効果を実行する中心を設定するパラメータである。fixRotateは、座標軸の回転量を設定するパラメータである。座標軸を回転させると、ギザギザ形状の凹凸の位置が回転することになる。
【0032】
次に、銃痕効果において、弾丸が貫通した際に形成されるギザギザ形状の凹凸について説明をする。この、凹凸部分は、(1−1)式に示す関数F(θ)によって決定することができる。
【0033】
【数8】
【0034】
図6に、関数F(θ)の軌跡を示す。
【0035】
(1−1)式に用いられている、yp、yr、yqは、図7に示すように関数F(θ)が形成するギザギザ形状の凹凸の頂点、及び底になっている。図7に示した、頂点yp、yr、底yqは、(1−2)式に示すように乱数によって求められるため、極座標上のr方向の様々な位置に配置されることになる。
【0036】
【数9】
【0037】
これにより、毎回異なる頂点、及び底を持つ、関数F(θ)を使用して、銃痕効果を実施することができる。
【0038】
リードアドレスジェネレータ3に、シーケンシャルなリードアドレス(x,y)が指定されると、フレームバッファ2から読み出される画像データのアドレス(X,Y)は、以下に示す工程を経て変換され求められる。
【0039】
まず、フレームバッファ2に格納されている画像の座標系を(2−1)式を用いて、(cx,cy)を中心とする直交座標系に変換し、リードアドレス(x,y)をアドレス(x0、y0)とする。
【0040】
【数10】
【0041】
続いて、(2−2)式を用いて、直交座標系を極座標系に変換する。
【0042】
【数11】
【0043】
これにより、アドレス(x0,y0)は、図8に示すようにアドレス(r,θ)に変換される。
【0044】
続いて、(2−3)、(2−4)式を用いて、図9に示すように、アドレス(r,θ)をアドレス(R,Θ)に変換する。(2−3)式は、OverSideの画像のアドレスを示し、(2−4)式は、UnderSideの画像のアドレスを示している。
【0045】
【数12】
【0046】
【数13】
【0047】
なお、(2−3)式中の関数f1(r)、f2(θ)は、それぞれ(2−5)、(2−6)式で示される。また、(2−4)式中の関数f3(r)は、(2−7)式に示される。
【0048】
【数14】
【0049】
(2−6)式は、(1−1)で示した関数F(θ)である。また、(2−5)、(2−7)式中のmaxは、アドレス(X,Y)で指定できる画像以外のアドレスを指定していることを表している。例えば、maxが、フレームバッファ2に記憶された青色の画像が記憶されたアドレスを指定しているとすると、上記画像をキー信号として他の画像を、上記maxとなった領域に容易に合成させることができる。銃痕効果においては、半径radius内の領域がmaxとなっている。
【0050】
続いて、得られたアドレス(R,Θ)を極座標系から(2−8)を用いて、直交座標系のアドレス(X0,Y0)へと変換する。
【0051】
【数15】
【0052】
さらに、アドレス(X0,Y0)は、直交座標系において、原点を中心に変換した結果得られたアドレスであるため、(2−9)式を用いて、中心点(cx,cy)を中心に変換したアドレス(X,Y)を求める。
【0053】
【数16】
【0054】
このように、リードアドレスジェネレータ3は、リードアドレス(x,y)から、フレームバッファ2に格納されている画像データのアドレス(X,Y)へと変換する。
【0055】
次に、図10を用いて、銃痕効果を実行する場合のリードアドレスジェネレータ3のハードウェア構成について説明をする。
【0056】
リードアドレスジェネレータ3は、加算・乗算器、極座標→直交座標変換器などのモジュールを備えており、このモジュールの組み合わせにより、上述した演算を実行することになる。
【0057】
銃痕効果を実行する場合には、図10に示すように、リードアドレスジェネレータ3のLUT(Look Up Table)41,42,43,44,45と、ADAMX(Over)31と、ADAMX(Under)32と、ADAMY(Over)33と、ADAMY(Under)34と、ADAM(Ch2)36と、座標変換器51とが用いられる。
【0058】
LUT41,42,43,44,45は、図中にダイヤマークで示したクロスポイントで指定されたアドレスによって参照されるRAM(Random Access Memory)テーブルであり、このデータは、図示しないCPU(Central Processing Unit)によって設定される。LUT41,42,43,44,45には、図示しないCPUによってそれぞれ、cosθ、sinθ、(2−7)式に示す関数f3(r)、(2−6)式に示す関数f2(θ)、(2−5)式に示す関数f1(r)が設定されている。
【0059】
ADAMX(Over)31、ADAMX(Under)32、ADAMY(Over)33、ADAMY(Under)34、ADAM(Ch2)36は、A,B,C,D,E,F,Gという端子を備えており、この端子から入力された値に対して、(A+B)×(C+D)+E+F+Gという演算を施すことで加算・乗算を実行する。A〜Gの端子には、定数、又は、図中にダイヤマークで示したクロスポイントを指定することができる。
【0060】
座標変換器51は、極座標系から直交座標系へと変換する座標変換器である。
【0061】
次に、上述した構成のリードアドレスジェネレータ3によって、リードアドレス(x,y)からアドレス(X,Y)へ変換される動作について説明をする。なお、リードアドレス(x,y)は、前処理として(2−1)、(2−2)式に示す計算が行列計算によって実行されており、リードアドレスジェネレータ3には、極座標に変換されたアドレス(r,θ)が入力されるものとする。
【0062】
ADAM(Ch2)36は、アドレスrと、LUT44からの出力とによって、(r−radius)×f2(θ)を実行する。この値はLUT45によって、f1(r)に入力され、(2−3)式が実行されOverSideのアドレスRが算出される。LUT45で算出されたアドレスRは、クロスポイントを通過してADAMX(Over)31及びADAMY(Over)33に供給される。
【0063】
ADAMX(Over)31は、アドレスRと、LUT41から供給されるcosθとから(2−8)式を実行し、アドレスX0を算出する。さらにcxを加算することで、(2−9)式を実行し、OverSideのアドレスXを算出する。
【0064】
ADAMY(Over)33は、アドレスRと、LUT42から供給されるsinθとから(2−8)式を実行し、アドレスY0を算出する。さらにcyを加算することで(2−9)式を実行し、OverSideのアドレスYを算出する。
【0065】
座標変換器51は、LUT43からの出力である(2−4)式のR=f3(r)と、(2−4)式よりθ=Θであることから、(2−8)を実行して座標変換し、アドレス(X0,Y0)=(RcosΘ、RsinΘ)を算出する。
RcosΘは、ADAMX(Under)32に供給され、RsinΘをADAMY(Under)34に供給される。
【0066】
ADAMX(Under)32は、RcosΘにcxを加算することで、(2−9)を実行し、UnderSideのアドレスXを算出する。
【0067】
ADAMY(Under)34は、RsinΘにcyを加算することで、(2−9)を実行し、UnderSideのアドレスYを算出する。
【0068】
なお、算出されたOverSideのアドレス(X,Y)と、UnderSideのアドレス(X,Y)とが重なる領域においては、OverSideのアドレス(X,Y)を出力するようにする。
【0069】
このように、画像特殊効果装置1は、リードアドレスジェネレータ3を構成するハードウェアを適切に組み合わせて用いることで、リードアドレスジェネレータ3に入力されるリードアドレス(x,y)を、フレームバッファ2に格納された画像に銃痕効果が施された画像として出力させるように読み出すためのアドレス(X,Y)に変換することができる。
【0070】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、読み出しアドレス信号生成手段によって、フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、フレームバッファに記憶された画像信号の読み出しアドレス信号を生成することで全く新しい画像特殊効果を実施することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態として示す画像特殊効果装置の構成について説明するための図である。
【図2】同画像特殊効果装置で採用するリードアドレスコントロール方式について説明するための具体例を示した図である。
【図3】同画像特殊効果装置によって、銃痕効果を施した画像の一例を示した図である。
【図4】銃痕効果について説明するための図である。
【図5】銃痕効果の実行する際にリードアドレスジェネレータ3に供給されるパラメータを示した図である。
【図6】関数F(θ)の軌跡を示した図である。
【図7】関数F(θ)に使用される頂点について説明するための図である。
【図8】アドレス(x0,y0)が、極座標変換された様子を示した図である。
【図9】アドレス(r,θ)が、アドレス(R,Θ)に変換された様子を示した図である。
【図10】リードアドレスジェネレータのハードウェア構成について説明するための図である。
【符号の説明】
1 画像特殊効果装置、2 フレームバッファ、3 リードアドレスジェネレータ、4 フレームバッファ、5 画像合成部
Claims (5)
- アドレス信号に基づいてフレームバッファから画像信号を読み出すことにより、上記フレームバッファから読み出される画像信号に所望の特殊効果を与える特殊効果装置において、
上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成手段を備えること
を特徴とする特殊効果装置。 - 上記アドレス信号生成手段は、上記任意の大きさの半径をradius、上記折り返して出力する画像信号の上記任意の大きさの半径radiusに対する縮小率をfixscale、上記折り返し図形の形状を規定する関数をF(θ)とすると、
折り返された画像を出力させる領域での、極座標における読み出しアドレス信号(R,Θ)を(2−3)式、
折り返さないで画像を出力させる領域での、上記極座標における読み出しアドレス信号(R,Θ)を(2−4)式
上記極座標における読み出しアドレス信号(R,Θ)を(2−8)式、
さらに(2−9)式、
を特徴とする請求項1記載の特殊効果装置。
ただし、関数F(θ)は、(1−2)式を満たす(1−1)式で表され、
(2−4)式は、(2−7)式を満たすものとする。
- フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成するアドレス信号生成装置において、
上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成手段を備えること
を特徴とするアドレス信号生成装置。 - フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成するアドレス信号生成方法において、
上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成工程を備えること
を特徴とするアドレス信号生成方法。 - フレームバッファから画像信号を読み出すアドレス信号を生成する工程をコンピュータに実行させるアドレス信号生成プログラムにおいて、
上記フレームバッファに記憶された画像の任意の位置について、任意の大きさの半径を有する円で定義される領域内の画像を、当該円の中心を破断点として位相幾何学的に上記円の円周を境界とする折り返し図形が得られるように、上記フレームバッファに記憶された上記画像信号の読み出しアドレス信号を生成するアドレス信号生成工程をコンピュータに実行させるアドレス信号生成プログラム。
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