JP3366048B2 - 映像特殊効果装置及び方法 - Google Patents

映像特殊効果装置及び方法

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JP3366048B2 JP09966693A JP9966693A JP3366048B2 JP 3366048 B2 JP3366048 B2 JP 3366048B2 JP 09966693 A JP09966693 A JP 09966693A JP 9966693 A JP9966693 A JP 9966693A JP 3366048 B2 JP3366048 B2 JP 3366048B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、映像特殊効果装置及び
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許ＵＳ−Ａ−４，７９１，５８１
号及び英国公開特許願ＧＢ−Ａ−２，２５４，７５１に
は２次元映像を３次元座標空間における疑似３次元映像
画像に変換する映像特殊効果装置の例が説明されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】その種の従来の映像特
殊効果装置においては、１以上の仮想光源を使って奥行
の幻想を発生することができるようになっており、その
ような従来の映像特殊効果装置は、特定の３次元映像画
像において不適切に輝く部分を発生するという欠点があ
る。
【０００４】そのような状況の例は添付図面の図１に図
示されている。仮想光Ｐは自由形固体Ｓの領域Ａ及びＢ
に照される。
【０００５】Ａ及びＢの領域は、両方とも類似の仕方で
仮想光Ｐに面しているので、領域Ａ及びＢに対するイメ
ージインテンシティが増す。
【０００６】しかしながら実際の世界では円丘Ｃにより
領域Ｂに陰ができるであろう。従って、領域Ｂに対する
イメージインテンシティが増すと、変換画像に不自然な
外見を与える。
【０００７】本発明の目的は、そのような問題を軽減
し、よりリアルな画像を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の映像特殊効果装
置は、(i) 入力映像画像を３次元表面にマッピングして
変換された画像を形成する変換手段と、
【０００９】(ii) 前記変換ささた画像の部分に対して
輝度レベルを計算して、負光が入射した前記３次元表面
の部分に相当する前記変換画像の部分の輝度レベルを減
らす負光を発生する負光源の効果を作るための輝度レベ
ル計算手段と、
【００１０】(iii) 前記計算された輝度レベルに基いて
前記変換された画像の部分の輝度レベルを制御する輝度
レベル制御手段を含む。
【００１１】負光を使うことは、変換された画像に陰を
つけて、より一層リアルなものとすることを可能とし、
例えば図１においては、円丘Ｃに陰がつけられている。
【００１２】本発明の好ましい実施例においては、前記
輝度レベル計算手段は、前記変換画像の部分の輝度レベ
ルを計算して、正光が入射した前記３次元表面の部分に
対応する前記変換画像の部分の輝度レベルを増す正の光
を発生する正の光源の効果を作るように動作する。
【００１３】正と負の光の両方を使うことによって、特
に自然な外見の変換画像を得るようにハイライトと陰を
導入することができる。
【００１４】また、本発明の映像特殊効果装置は、前記
輝度レベル計算手段が、前記３次元表面上の或る点に対
して、前記負の光が前記負光源から前記点までの距離に
実質的に反比例する量だけ輝度を減ずる効果をもたらす
ようにする。
【００１５】この好ましい特色によれば、負光源と問題
の点の間の距離が増すにつれて輝度レベルの減少を少な
くすることによってその効果の現実味を高める。また本
発明の映像特殊効果装置は、前記輝度レベル計算手段
が、前記３次元表面上の或る点に対して、前記負の光
が、前記点で前記３次元表面に直角な単位ベクトルと前
記点での前記負光の単位ベクトルとのスカラー積に実質
的に比例する量だけ減少する効果をもたらすようにす
る。好ましい特色として、輝度レベルをどのくらい下げ
る（暗くする）かを決めるとき負光の入射角を考慮して
その効果の現実味を高める。
【００１６】同じような好ましい特色は正光源に対して
もあてはまる。
【００１７】輝度レベルの計算は、できるだけ効率的に
行なうことが重要である。従って、本発明の好ましい実
施例においては、前記輝度レベル計算手段が次の関係、
すなわち、 ここでＩout は前記の輝度レベルであり、 Ｋｄは前記の点の反射係数 Ｉpin は正光源強度 Ｉnin は負光源強度 Ｎは前記の点の３次元表面に対する正規ベクトル Ｌp は前記の点での正光の単位ベクトル Ｌn は前記の点での負光の単位ベクトル Ｄp は前記正光源から前記点までの距離 Ｄn は前記負光源から前記点までの距離 ｄo はゼロで割ることを許さない定数、 を使って、前記３次元表面上の或る点に対して輝度レベ
ルを計算する。
【００１８】本発明は、次のステップを含む映像特殊効
果方法を提供する。すなわち、
【００１９】(i) ３次元表面上に入力映像画像をマッ
ピングすることにより形成し、前記負光が入射した前記
３次元表面の部分に対応する前記変換画像の部分の輝度
レベルを減少する負光を発生する負光源の効果をもたら
すため、変換された画像の部分に対する輝度レベルを計
算し、(ii) 前記入力映像画像を前記３次元表面上にマ
ッピングして前記変換画像を形成し、(iii) 前記計算し
た輝度レベルに基いて前記変換画像の部分の輝度レベル
を制御するステップ。
【００２０】
【作用】本発明映像特殊効果装置の上述の構成によれ
ば、輝度レベル計算手段は、光源から画像の３次元表面
上の点までの距離に応じた輝度を計算するようになって
いるので、リアルな画像が得られる。また、正の光源の
他に、負の光源を考えた、陰による部分の輝度を減少さ
せることにより複雑な画面に対して適切に陰をつけるこ
とができる。
【００２１】
【実施例】図２を参照して、映像特殊効果装置１の構造
を説明する。入力映像信号は加算手段２に入力される。
加算手段２からの出力映像信号はフィルタ手段４に供給
される。フィルタ手段４の出力映像信号は入力フレーム
メモリ６に供給される。
【００２２】入力キー信号は奥行陰形成手段８に供給さ
れる。この奥行陰形成手段からの出力キー信号は入力フ
レームメモリ６にも供給される。入力フレームメモリ６
からの出力映像信号とキー信号は補間手段１０に供給さ
れる。
【００２３】補間手段１０からの出力ビデオ信号と出力
キー信号は出力フレームメモリ１２に供給される。
【００２４】制御手段１４は、変換情報信号及び仮想光
位置信号を光陰制御手段１６に供給し、フィルタ制御信
号をフィルタ手段に供給し、読み出し／書き込み制御信
号を入力フレームメモリ６と出力フレームメモリ１２に
供給し、補間制御信号を補間手段１０に供給する。
【００２５】光陰制御手段１６は輝度レベル制御信号と
光陰制御信号を加算手段２及び光陰形成手段８にそれぞ
れ供給する。入力手段１８はユーザー定義指令信号を制
御手段１４に供給する。
【００２６】次に図２、図３を参照して映像特殊効果装
置１の変換動作を説明する。図３のＡに示す如く、映像
画像信号は、例えば、ＶＴＲによって再生されるもので
あって、加算手段２及びフィルタ手段４を通って入力フ
レームメモリへ入る入力であり、制御手段１４からの書
き込みアドレス制御信号に従って入力フレームメモリ６
の適正ピクセル位置に蓄積される。
【００２７】ユーザー入力指令信号は、変換情報を表わ
しており、仮想正光位置と仮想負光位置があり、入力手
段１８から入力される。
【００２８】入力手段８はこれらの指令信号を制御手段
１４に供給する。この制御手段１４は、入力フレームメ
モリ６及び出力フレームメモリ１２のための読み出し／
書き込み制御信号と補間手段１０のための補間制御信号
を、マッピングを規定する変換情報信号に従って発生
し、それらの制御信号を入力フレームメモリ６、出力フ
レームメモリ１２及び補間手段１０にそれぞれ供給す
る。
【００２９】入力映像画像は、入力フレームメモリ６、
補間手段１０、及び出力フレームメモリ１２の協働動作
によって変化し、図３のＢに示すように画像変換とマッ
ピングを調整する効果を持つ。入力映像画像を３次元表
面に変換することはＵＳ−Ａ−４，７９１，５８１号に
説明されている。
【００３０】次に、図４を参照すると、光陰制御手段１
６は下記に示す関係を使って、制御手段１４から供給さ
れる正の光源Ｐと負の光源Ｎの位置を表わす位置信号と
変化情報に従って３次元表面（自由形固体）上の全ての
点Ｑにある輝度レベルを計算する。
【００３１】
【００３２】ここでＩout は前述の輝度レベルであり、 Ｋｄは前記の点の反射係数 Ｉpin は正光源強度 Ｉnin は負光源強度 Ｎは前記の点の３次元表面に対する正規ベクトル Ｌp は前記の点での正光の単位ベクトル Ｌn は前記の点での負光の単位ベクトル Ｄp は前記正光源から前記点までの距離 Ｄn は前記負光源から前記点までの距離 ｄo はゼロで割ることを許さない定数である。
【００３３】この方程式において、（Ｎ．Ｌ）はベクト
ルＮとＬのスカラーベクトル積（内積）である。最終的
な出力強度Ｉout はこの３次元表面全部にわたって計算
される。
【００３４】加算手段２は、光陰制御手段１６によって
計算された計算強度Ｉout に従って入力映像信号の輝度
レベルを制御する。
【００３５】光陰制御手段１６は制御手段１４から供給
される奥行情報に従って奥行陰形成値データも計算す
る。
【００３６】この奥行陰形成手段は入力キー信号のレベ
ルを制御するから、キー信号も奥行効果を表わす奥行情
報を持っている。加算手段２からの輝度制御された映像
信号はフィルタ手段４に供給される。
【００３７】このフィルタ手段４は、制御手段１４によ
って制御されたフィルタ係数を持つ加算手段２からの出
力映像信号を濾波するので、エイリアス成分は減少す
る。そこで、フィルタ手段からの出力映像信号は変換す
るために入力フレームメモリに供給される。
【００３８】補間手段１０は、制御手段１４からの補間
制御信号によって制御された補間を使って入力フレーム
メモリ６からのキーデータ出力と映像データからの出力
フレームメモリ１２の各ピクセルに対する映像データ及
びキーデータを発生する。
【００３９】補間手段１０からの出力映像信号とキー信
号は出力フレームメモリ１２に供給され、制御手段１４
からの書き込み制御信号に従って出力フレームメモリ１
２に蓄積される。
【００４０】映像データとキーデータは制御手段１４の
制御のもとに出力フレームメモリ１２から読み出され、
その後他の信号処理手段又はモニタ（図示せず）に供給
される。
【００４１】上述の本発明の好ましい実施例によれば、
変換された映像に実際そっくりの陰をつくることが可能
である。
【００４２】加算手段６は図２に示した位置が、変換し
た画像の不連続点近傍の制御ピクセル値に対処するのに
必要な処理を減らす点では好ましいものであるが図２に
示した点の代わりに補間手段１０又は出力フレームメモ
リ１２の背後の点に挿入することができる。
【００４３】本発明の図示した実施例について図面を参
照して詳述してきたが、本発明は、これらの細部に限る
ものではなく、本発明の範囲及び精神から逸脱しない範
囲で当業者が実施できる種々の変形があることを理解さ
れたい。
【００４４】
【発明の効果】上述のとおり、本発明映像特殊効果装置
によれば正光源と負光源を考えて画像の３次元表面に陰
を付けているので自然な陰を付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像特殊効果装置における正光源の使用を説明
する説明図である。
【図２】本発明の映像特殊効果装置の一実施例の構成図
である。
【図３】図２の映像特殊効果装置が行なう変換動作を示
す説明図である。
【図４】図２の映像特殊効果装置が行なう輝度レベル計
算を説明する説明図である。
【符号の説明】
６ 入力フレームメモリ ８ 奥行陰形成手段 １０ 補間手段 １２ 出力フレームメモリ １６ 光陰制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−24289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237171（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/262 G06T 15/50 - 15/60

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (i) 入力映像画像信号を３次元表面にマ
    ッピングして変換された画像を形成する変換手段と、(i
    i) 前記変換された画像の部分に対して輝度レベルを計
    算して、負光が入射した前記３次元表面の部分に対応す
    る前記変換画像の部分の輝度レベルを減らす負光を発生
    する負光源の効果を作るための輝度レベル計算手段と、
    (iii) 前記計算された輝度レベルによって前記変換され
    た画像の部分の輝度レベルを制御する輝度レベル制御手
    段を含む映像特殊効果装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の映像特殊効果装置にお
    いて、前記輝度レベル計算手段は、前記変換画像の部分
    の輝度レベルを計算して、前記正光が入射した前記３次
    元表面の部分に対応する前記変換画像の部分の輝度レベ
    ルを増す正光を発生する正光源の効果を作るように動作
    する映像特殊効果装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記輝度レベル計算手段は、前記３次元表面の或る
    点に対して、前記正光源から前記点までの距離に実質的
    に反比例する量だけ輝度を増すような効果をもたらす映
    像特殊効果装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記輝度レベル計算手段が、前記３次元表面上の或
    る点に対して、前記負光が前記負光源から前記点までの
    距離に実質的に反比例する量だけ輝度を減ずる効果をも
    たらす映像特殊効果装置。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記輝度レベル計算手段が前記３次元表面上の或る
    点に対して、前記正光が、前記点で前記３次元表面に直
    角な単位ベクトルと前記点で前記正光の単位ベクトルの
    スカラー積に実質的に比例する量だけ輝度を増す映像特
    殊効果装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記輝度レベル計算手段が、前記３次元表面上の或
    る点に対して、前記負光が、前記点で前記３次元表面に
    直角な単位ベクトルと前記点での前記負光の単位ベクト
    ルとのスカラー積に実質的に比例する量だけ減少する効
    果をもたらす映像特殊効果装置。
  7. 【請求項７】 請求項２記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記輝度レベル計算手段が次の関係、すなわち、 ここでＩout は前記の輝度レベルであり、 Ｋｄは前記の点の反射係数 Ｉpin は正光源強度 Ｉnin は負光源強度 Ｎは前記の点の３次元表面に対する正規ベクトル Ｌp は前記の点での正光の単位ベクトル Ｌn は前記の点での負光の単位ベクトル Ｄp は前記正光源から前記点までの距離 Ｄn は前記負光源から前記点までの距離 ｄo はゼロで割ることを許さない定数、 を使って、前記３次元表面上の或る点に対して輝度レベ
    ルを計算する映像特殊効果装置。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の映像特殊効果装置におい
    て、前記変換手段が入力映像メモリ手段が補間手段、出
    力映像メモリ手段及び前記マッピングを規定する変換情
    報によって前記入力メモリ手段に対する読み取りアドレ
    スと、前記出力メモリ手段に対する書き込みアドレスを
    制御する制御手段を有し、前記補間手段が前記変換情報
    によって前記入力メモリ手段から読んだ映像データから
    前記出力映像メモリの各ピクセルでの映像データを補間
    する映像特殊効果装置。
  9. 【請求項９】 前記変換情報を入力するためのユーザー
    操作可能入力手段を含む請求項８記載の映像特殊効果装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記正光源と前記負光源の前記３次元
    表面と相対的な位置を表わす位置データを入力するため
    のユーザー操作可能入力手段を含む請求項２記載の映像
    特殊効果装置。
  11. 【請求項１１】 (i) ３次元表面上に入力映像画像をマ
    ッピングすることにより形成し、前記負光が入射した前
    記３次元表面の部分に対応する前記変換画像の部分の輝
    度レベルを減少する負光を発生する負光源の効果をもた
    らすため、変換された画像の部分に対する輝度レベルを
    計算し、(ii) 前記入力映像画像を前記３次元表面上に
    マッピングして前記変換画像を形成し、(iii) 前記計算
    した輝度レベルに基いて前記変換画像の部分の輝度レベ
    ルを制御するステップを含む映像特殊効果方法。
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