JP2847653B2 - キー装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はビデオ信号処理装置、特に入力ビデオ信号と
キー信号の２重乗算（即ち、２回の乗算）を行なわない
ようにするキー装置に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ ビデオ入力信号をキー処理することはビデオ信号の処
理では普通に行なわれている。キーは、次の３信号、即
ち、背景（バックグランド）ビデオ信号、前景（フォア
グランド）ビデオ信号、及びキー信号から成る。これら
の３種類の信号は、キー信号を制御信号として、ミキサ
に入力されるのが普通である。キー信号が１であればミ
キサの出力は背景ビデオ信号であり、キー信号が０であ
ればミキサの出力は前景ビデオ信号であり、キー信号が
０と１の間であればミキサの出力はキー信号の値に応じ
て混合割合が決まる前景と背景の混合ビデオ信号であ
る。キーの種類或いは型（タイプ）はキー信号をどの様
にして得るかによって決まる。キー信号がビデオ信号の
ルミナンス・レベルの関数であれば、そのキー信号はル
ミナンス・キーと呼ばれ、キー信号がビデオ信号のクロ
ミナンス・レベルの関数であれば、そのキー信号はクロ
マ・キーと呼ばれる。キー信号を引き出すのに使用され
るビデオ信号がミキサで使用される前景ビデオであれ
ば、そのキー信号はセルフ・キーと呼ばれる。更に、キ
ー信号を求めるのに使用されるビデオ信号が前景或いは
背景ビデオ信号の何れでもなければ、そのキー信号は外
部キーと呼ばれる。

ビデオ信号のルミナンス部分からキー信号を抽出する
のに通常使用される回路は、、クリップ／利得回路と呼
ばれる。クリップ／利得回路では入力されるビデオ信号
はクリップ・レベルと呼ばれるしきい値と比較される。
ビデオ信号レベルがクリップ・レベルに比べて非常に低
ければ出力されるキー信号は通常０であり、逆にビデオ
信号レベルがクリップ・レベルに比べて非常に高ければ
出力されるキー信号は通常１である。ビデオ信号レベル
がクリップ・レベルと等しければ、クリップ／利得回路
から出力されるキー信号のレベルは1/2である。クリッ
プ／利得回路に入力するビデオ信号のレベルが、クリッ
プ・レベルより僅かに大きく且つ僅かに小さければ、キ
ー信号は１と０の間で変化して一方の制限値（例えば
１）から他方の制限値（例えば０）に滑らかに変化す
る。この遷移（トランジション）の幅は、クリップ／利
得回路の利得によって決定される。即ち、利得が高けれ
ばトランジションの幅が狭くなり、ミキサの出力は前景
と背景のビデオ間で急激に切り換わる。一方、クリップ
／利得回路の利得が低ければトランジションの幅は広く
なり、ミキサの出力は前景と背景のビデオ間で緩やかに
切り換わる。

クリップ／利得回路のクリップ・レベル及び利得レベ
ルは、通常、操作者により所望の値に設定され、１つの
ビデオ効果の期間中は固定される。更に、このクリップ
／利得回路のクリップ・レベル及び利得レベルは、キー
フレーム間シーケンスの一部としてフィールド毎に変化
するようにしてもよいし、及び／或いは変調マスク信号
により決定される１ビデオ・フィールド内でダイナミッ
クに変化するようにしてもよい。クリップ／利得回路を
セルフ・キーに使用した場合、２重の乗算が行なわれる
という問題がある。トランジション領域内のビデオ信号
レベルでは、クリップ／利得回路から出力されるキー信
号は入力ビデオ信号レベルの関数である。このキー信号
は、次に、背景と前景の混合に使用され、ビデオ信号の
整形に不都合な変化を生ずる原因となる。これは、ミキ
サが、前景ビデオに、既に前景ビデオの関数であるキー
信号を乗算するからである。この２重乗算による視覚的
な影響はビデオの内容に依存するが、一般的には、トラ
ンジション領域でビデオ画像が暗くなるという問題があ
る。

従って、本発明の目的は、上述の２重乗算が原因とな
っているビデオ画面への悪影響を除去するキー装置を提
供することである。

［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明は、前景ビデオ信号とキー信号を１回だけ乗算
するキー装置に関する。整形ビデオ技術を使用し、前景
ビデオ信号はそれ自身のキー信号で既に乗算されている
と仮定され、従って、ミキサは背景ビデオ信号を単に上
記キー信号の補数で乗算してその乗算結果を前景ビデオ
信号に加算する。前景ビデオ信号は、キー信号のトラン
ジション領域の開始点及び終了点の入力レベルで表わさ
れた伝達関数で処理される。低クリップ点以下の入力ビ
デオ信号レベルは０とされ、高クリップ点以上の入力ビ
デオ信号レベルは１とされ、トランジション領域内の信
号レベルは０から１の値をとるようにする。未整形前景
ビデオ信号から整形前景ビデオ信号への変換は、前景ビ
デオ信号から、キー信号の補数で低クリップ・レベルを
乗算して求めた信号を減算することにより行なわれる。
このようにして求めた整形後の前景ビデオ信号は、背景
ビデオ信号と結合されて所望の混合出力信号となる。

［実施例］ 本発明の実施例を説明する前に、第４図を参照して更
に従来例の問題を具体的に説明する。

第４図Ａに示す前景ビデオ信号は、黒（ブラック）レ
ベルから白（ホワイト）レベルに変化し、更に白レベル
から黒レベルに変化するトランジションを有する。第４
図Ｂに示す黒レベルの背景ビデオ信号は上記前景ビデオ
信号とミックス（混合）される信号である。第４図Ｃに
示すセルフ・キー信号は、50％のクリップ・レベルと利
得１を有する公知のクリップ／利得回路を用いて前景ビ
デオ信号から抽出される。公知のミキサにおいて前景ビ
デオ信号をセルフ・キー信号と乗算すると、乗算結果の
信号及びビデオ出力信号は非直線トランジションを前景
及び背景信号間に有する（第４図Ｄ及びＥ）。このた
め、両信号間のトランジション領域画像が理想的な直線
トランジションに比べて暗くなるという問題がある。

以下、このような問題を解決する本発明について説明
する。

キー信号抽出路の伝達関数曲線を第１図に図示する。
第１図に示すように、キー信号は３つの領域を有する。
即ち、キー信号レベルが０である低領域、キー信号レベ
ルが１である高領域、キー信号レベルが０から１に直線
的に変化するトランジション領域である。第１図に示す
伝達関数曲線のトランジション領域の端部は、実際に
は、トランジション領域と低及び高領域との間の滑らか
な遷移を得るために丸くなっているが、説明の便宜上第
１図に示すように丸みを付けていない。クリップ・レベ
ルは操作者によって設定され、キー信号の1/2の点を決
定する。クリップ／利得回路の利得は同様に操作者によ
り設定され、この利得によりトランジション領域のスロ
ープ（傾斜）が決まる。クリップ／利得回路の利得は、
キー信号に対する出力信号レベル変化を入力信号のトラ
ンジション・レベル領域での信号レベル変化で除したも
のである。操作者によるクリップ及び利得の調整は相互
に影響し合うものであり、両方を制御することによりキ
ー信号の３つの領域の位置を制御できる。

伝達関数は、トランジション領域の開始点及び終了点
（それぞれ低クリップ・レベル及び高クリップ・レベル
で特定される）の入力レベルにより表わすことも可能で
ある。低クリップ・レベルはキー信号出力が０となる入
力信号の最高レベルに相当し、高クリップ・レベルはキ
ー信号出力が１となる入力信号の最低レベルに相当す
る。操作者が２つのクリップ・レベルの内の一方を変え
ると、上述の３領域の内の２領域の相対位置が変化する
（つまり３領域全部の相対位置が変化するのではな
い）。このことは制御の相互依存性を減ずるものであ
る。このように、伝達関数を変化させないで、キー信号
の３領域の相対位置を特定する方法を変化させている。
広いトランジション領域は視覚的により好ましいので、
操作者は前景ビデオ信号の望ましくない部分が見えない
限り（即ち、画面に表示されない限り）低クリップ・レ
ベルをできるだけ低く設定し、同様に、前景ビデオの望
ましい不透明部分が背景ビデオと混じり合わない限り高
クリップ・レベルをできるだけ高く設定する。

第２図に示すように、整形前の前景ビデオ信号（この
信号からキー信号が抽出される）はキー信号抽出器10及
び減算器12の一方の入力端に入力される。キー信号抽出
器10は操作者によって設定された高及び低クリップ点に
基づいて前景ビデオ信号からキー信号Ｋ（Ｋの値は０及
び１の間）を発生する。キー信号は補数回路14に入力さ
れ、この補数回路14において、０から１の範囲（レン
ジ）を有する（１−（キー信号））の補数キー信号（即
ちキー信号の補数信号）が作られる。なお、キー信号抽
出器10及び補数回路14がキー信号抽出回路を構成し、ま
た、後述の減算器12、乗算器18及びクリップ／利得回路
20が整形回路を構成する。この補数キー信号は整形ミキ
サ16及び乗算器18に加えられる。乗算器18は入力した補
数キー信号を低クリップ・レベルと乗算し、乗算した整
形信号を乗算器12の他方の入力端に加える。減算器12の
出力は“整形後”の前景ビデオ信号であり、この前景ビ
デオ信号はクリップ／利得回路20を介して整形ミキサ16
に加えられる。この前景ビデオ信号のレベルが低クリッ
プ・レベルよりも低ければ、キー信号が０となり、補数
回路14の出力信号の値が１となり、乗算器18の出力信号
が低クリップ・レベルそのものとなるので、減算器12の
出力は０或いは負であり、負の出力レベルはクリップ／
利得回路20によりクリップされる。また、整形前の前景
ビデオ信号のレベルが高クリップ・レベルよりも高けれ
ば、キー信号が１となり、補数回路14の出力信号の値が
０となり、乗算器18の出力信号も０となるので、減算器
12の出力は前景ビデオ信号のままとなる。前景ビデオ信
号のレベルが、トランジション領域内において低クリッ
プ・レベル以上であれば、減算される量は低クリップ・
レベルと０の間であり、この結果、トランジション領域
での整形されたビデオ信号出力のスロープを決定する。
すなわち、整形前の前景ビデオ信号が低クリップ・レベ
ル以下ならば、クリップ／利得回路20の出力は０とな
る。また、整形前の前景ビデオ信号が低クリップ・レベ
ル及び高クリップ・レベルの間ならば、クリップ／利得
回路20の出力は、整形前の前景ビデオ信号から低クリッ
プ・レベルと補数キー信号との積を減算し、増幅した信
号であり、これは、整形前の前景ビデオ信号を単に増幅
した場合よりもキー信号に応じた値だけ低い値となる。
さらに、整形前の前景ビデオ信号が高クリップ・レベル
以上ならば、クリップ／利得回路20の出力は、整形前の
前景ビデオ信号を単に増幅した信号となる。よって、ク
リップ／利得回路20の出力は、整形前の前景ビデオ信号
とキー信号とを乗算した値を近似したものとなる。な
お、セルフ・キーにも関わらず、前景ビデオ信号に２重
の乗算が行われていないことに留意されたい。

背景ビデオ信号も同様に整形ミキサ16に入力される。
整形ミキサ16は乗算器22を有し、この乗算器22には上記
背景ビデオ信号及びキー信号の補数信号が入力される。
整形ミキサ16の組み合わせ回路である加算器24は、乗算
器22からの出力であり、キー信号で制御された背景ビデ
オ信号と、クリップ／利得回路20からの整形前景ビデオ
信号とを加算する。加算器24の出力信号は、前景及び背
景ビデオ信号を組み合わせたビデオ信号である。なお、
第２図の実施例では、整形ミキサ16の出力は、キー信号
が１のときに前景ビデオ信号となり、キー信号が０のと
きに背景ビデオ信号となることに留意されたい。

第２図に示した本発明に係るルミナンス・ビデオ・セ
ルフ・キー信号発生装置では、高及び低入力レベルに応
じてキー信号レベルが夫々１及び０となる通常のキー信
号設定である。しかしながら、第２図の場合と逆、即
ち、低入力レベルに対してキー信号レベルが高くなり、
高入力レベルに対してキー信号レベルが低くなる場合が
必要なことがしばしばある。キー信号を反転させたい場
合の例として、白地に黒色の文字を有する書籍が前景に
あり、背景にその黒色の文字を入れたい場合である。こ
のような処理は第３図に示す回路で実現される。即ち、
抽出後のキー信号を反転するよりも、キー信号発生装置
への入力信号を反転している（即ちブラック・レベルを
ホワイト・レベルにし、ホワイト・レベルをブラック・
レベルにする）。ビデオ信号は、次の機能、即ち、 ［（ホワイト−入力）＋ブラック］ の信号処理を行なう回路で反転され、このホワイト及び
ブラック夫々はピーク・ホワイト及びピーク・ブラック
に対して一定値である。反転処理されるビデオ信号は、
第２図の場合と同じように、キー信号抽出回路30に入力
される。抽出されたキー信号のレベルは、元々黒い部分
に対しては高く、元々白い部分に対しては低い。キー信
号抽出回路30は、ノーマル／インバータ（インバート：
反転）回路40、減算器42、乗算器44、及びリミタ46から
構成される。図示の如く、ノーマル／インバータ回路40
には前景ビデオ信号の他にインバート（反転）・オン／
オフ信号が加えられ、減算器42、乗算器44には夫々低ク
リップ・レベル及び利得信号が加えられる。利得信号は
高クリップ・レベルと機能的に等しいといえる。何故な
ら、利得信号も高クリップ・レベルも共に低クリップ・
レベルに関してスロープ及び高クリップ・レベルを設定
するからである。ノーマル／インバータ回路40は、イン
バート・オン／オフ信号に応答して前景ビデオ信号を正
規化（ノーマライズ）して符号反転する。減算器42は、
回路40において正規化された前景ビデオ信号を受けると
共に低クリップ・レベルを受け、低クリップ・レベル以
上の前景ビデオ信号の部分を通過させる。次段の乗算器
44は、減算器42の出力と利得信号を受け、第１図に示し
たような伝達関数波形信号を出力する。リミタ46は乗算
器44の出力を受け、０と１の間の値をとるキー信号を出
力する。リミタ46の出力は補数回路14に加えられる。

キー信号が抽出された後の前景ビデオ信号の整形は第
２図の場合と僅かに異なっている。前景ビデオ信号から
得られる映像はオリジナルと同様にブラックなので、前
景ビデオ信号は整形ミキサ16に加えられる前に再度符号
変換される必要がある。しかしながら、符号反転が行な
われれば、クリッピングを必要とするレベルは反転され
た低クリップ・レベル以上のレベルであり、非反転状態
での低クリップ・レベル以下ではない。従って、前景ビ
デオ信号は非加算ミキサ（NAM）34に入力される。NAM34
はインバート・オン／オフ信号に応答して入力される前
景ビデオ信号を反転するか或いは非反転とする。NAM34
の出力は、入力される前景ビデオ信号が反転されるか否
かに応じて、低クリップ・レベルか、叉は、このレベル
以上或いは以下の前景ビデオ信号である。NAM34の出力
は減算器12の一方の入力端に加えられる。低クリップ・
レベルは更にインバータ32にも入力され、インバート・
オン／オフ信号に応じて反転され或いは反転されないで
整形乗算器18に加えられる。減算器12は、整形乗算器18
の出力を受けて整形前景ビデオ信号を高／低クリップ／
リミタ36に出力する。整形ミキサ16は、最終処理を受け
た前景ビデオ信号と背景ビデオ信号とから、前景及び背
景ビデオ信号の所望の組合せを有するビデオ出力信号を
出力する。

［発明の効果］ 本発明によれば、第１入力ビデオ信号と、この第１入
力ビデオ信号から得たキー信号とを乗算する代わりに、
即ち、第１入力ビデオ信号及びキー信号を２重乗算する
代わりに、キー信号及びクリップ・レベルの関数である
整形信号を第１入力ビデオ信号と組み合わせて、第１入
力ビデオ信号を整形している。よって、キー信号と第１
入力ビデオ信号との２重の乗算を防止できるので、トラ
ンジション領域でビデオ画像が暗くなるという問題を解
決できる。また、キー信号抽出回路は、キー信号のトラ
ンジション領域の一端を特定するクリップ・レベルの関
数としてこのキー信号を第１入力ビデオ信号から抽出す
るので、トランジション領域の両端における制御の相互
依存性を低くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はキー信号抽出器の伝達関数曲線図、第２図及び
第３図は夫々本発明の実施例のブロック図、第４図は従
来例を説明する信号波形図である。 10及び14は全体としてキー信号抽出回路であり、夫々キ
ー信号抽出器及び補数回路、12、18及び20は全体として
整形回路であり、夫々減算器、乗算器及びクリップ／利
得回路、24は組み合わせ回路である加算器である。

フロントページの続き (72)発明者 リチヤード・エス・バニスター アメリカ合衆国 カリフオルニア州 95945 グラス・バレー ローレンス・ ウエイ 0251 (56)参考文献 特開 昭63−211881（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キー信号のトランジション領域の一端を特
   定するクリップ・レベルの関数として、０から１の範囲
   内の値に対応する上記キー信号を第１入力ビデオ信号か
   ら抽出するキー信号抽出器と、 該キー信号抽出器からの上記キー信号の補数に対応する
   補数キー信号を発生する補数回路と、 上記クリップ・レベルを上記補数キー信号と乗算して整
   形信号を発生する乗算器と、該乗算器からの上記整形信
   号を上記第１入力ビデオ信号と組み合わせて整形された
   第１入力ビデオ信号を出力する手段とを有する整形回路
   と、 該整形回路からの上記整形された第１入力ビデオ信号
   を、上記補数キー信号により整形された第２入力ビデオ
   信号と組み合わせて、出力ビデオ信号を発生する組み合
   わせ回路とを具えたキー装置。