JP3648228B2 - ビデオ画像表示の輝度平滑方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ画像のための平滑装置の分野に係り、より具体的には、平滑機能をビデオ画像の輝度に付与し、そしてその機能により特定の製作過程および投影機構の特殊必要要件に適合可能にする平滑装置に関する。それは、いくつかのビデオ画像がオーバーラップする表示にとっては特に有効である。
【０００２】
【従来の技術】
１９８８年１月１４日出願の米国特許出願第１４３，８７０号は、単一のスクリーンに焦点を合わせた複合のビデオ投影機から作られる、継目なしの表示を投影する方法および装置について記載している。各投影機からの画像は、それが他の投影機からの画像の１部分にオーバーラップするように投影される。２つの画像がオーバーラップする領域に生ずる輝帯または継目を除去するために、画像のオーバーラップ部分の輝度がランプ（ramp）処理される。これは商業的に入手可能な特殊効果発生器を用いて行われる。理論的には、典型的な特殊効果発生器の均質で平滑にランプ処理する機能を各画像の縁に適用すると、一方の画像から他方の画像への移行が平滑になるはずであるが、実際には、投影画像の輝度は、平滑でも一定でもない。ビデオ投影機からの画像は、使用されるレンズシステムの自然の作用によって、画像の縁に向かうにつれて暗くなり、そして、信号、中間信号プロセッサ、投影機、投影機の蛍光体、スクリーンの反射率および多くの他のファクタの通常のばらつきにより生じた数多くの明暗を有している。これらのばらつきは、ビデオ成分の間で異なり、全く同じ構成でも成分が違えば異なる。さらに、投影機の形式が違えば、同量の輝度変化に対する応答も異なってくる。その結果、オーバーラップした画像の輝度を平滑にランプ処理して作った見掛け画像には通常いくつかの明暗の帯や斑点が現れる。したがって、ビデオ輝度信号がオーバーラップする領域でも隣接する領域でも同様にランプ処理される平滑カーブを、使用者が正確に調整できるような平滑装置が必要である。そのような平滑装置は、個々の投影機構の変則性や投影機構特性間の差が補償できなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、画像の輝度を、全ビデオ画像に亘る細部要素から細部要素まで正確に調整することを可能にする。輝度ランプ処理カーブのパラメータに対して粗調整を行うことができ、一方、ビデオ成分により発生した無関係信号成分（artifacts）を修正するため特定の細部要素に対して微調整を行うことができる平滑方法および装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、１つの態様において、各々が、それぞれ輝度部分を有する複数の細部要素を備えた２つの個別ビデオ信号から作られ、隣接し、オーバーラップしている２つのビデオ画像の輝度を平滑にする方法を包含している。この方法は、所定のセットの平滑ファクタを、２つの信号の細部要素の輝度部分に付加すること、画像を平滑ファクタにより変更して表示器上に投影すること、投影した表示の映像に応答して選択した平滑ファクタを変更すること、および平滑ファクタ変更の表現を記憶することを含む。
【０００５】
【作用】
上記の手段により、本発明に係る複合画像表示の平滑方法および装置は、継目なしビデオ複合画像表示を、従来の単一ビデオ画像表示装置よりも輝度の点ではより安定で均一に見えるようにすることができる。その結果、本発明に係る複合画像表示の平滑方法および装置は、複数のオーバーラップするビデオ画像を有する表示のためのみならず、単一ビデオ画像の輝度を平滑にするためにも役立てることができる。本発明のこれらおよび他の面は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照することによってより完全に理解されるであろう。
【０００６】
【実施例】
典型的な複合画像継目なしビデオスクリーン投影システムは、少なくとも２つの個別信号を組み合わせ、そしてそれらを全て単一スクリーン上に投影する。任意の数のビデオ画像を水平、垂直または斜めの方向に組み合わせて、所望の大きさの画像を作ることができる。標準様式の一つは、３つの画像を並べて組み合わせ、標準の倍以上ある幅で標準高さの画像を得ることである。そのようなシステムは、同期装置１２によって調節される３つのビデオ信号発生器１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃを使用する（図１参照）。この信号発生器は、カメラ、受像器またはある種の再生装置、例えば、ビデオデッキ、レーザーディスクプレーヤーまたはコンピュータであればよい。発生したビデオ信号はすべて、平滑装置、即ち、ランプ波発生器１４に送られ、これが信号輝度をランプ処理し、それらの信号をさらに３つの個別ビデオ投影機１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに送る。この投影機がランプ処理したビデオ信号に対応する画像を表示装置である単一のスクリーン１８上に投影する。この投影機は、蛍光スクリーンに画像を投影する電子銃、反射スクリーンもしくは透明スクリーンに投光するブラウン管もしくは液晶制御投影機、または任意のビデオ投影機およびスクリーンシステムあればよい。ビデオ信号発生器、同期装置、投影機および標準的な複合画像継目なしビデオ表示のためのスクリーンは、すべて一般市場で入手可能な既製の標準部品で十分である。最適解像力および耐久性のため、本実施例にあっては信号発生器はレーザーディスクプレーヤーを使用し、好ましくは各投影機には走査２倍器がスクリーン上に投影した画像の解像力を高めるのに使用される。ランプ波発生器もまた、一般市場で入手できる特殊効果発生器を使用することができる。しかしながら、本発明では、マイクロコンピュータ２０によって制御される特殊設定の同調可能なランプ発生器を使用するのが好ましい。このマイクロコンピュータは、モニタ２０Ａと、キーボード２０Ｂを含む。このキーボードによって、使用者側からコンピュータに命令を与えることができる。キーボードは、マウス、トラックボール、ペンまたは他の入力装置を含むことができ、またはそれらによって代用することができる。特殊効果発生器を使用する複合画像ビデオ投影システムは、１９８６年１月１４日に出願され、本出願の譲受人に譲渡された米国特許出願第０７／１４３，８７０号に記載されており、この参照によって、その開示を全て本願に取り入れる。
【０００７】
別の構成では、ビデオショーの製作中に、ビデオ信号に平滑カーブを適用し、それからビデオレーザディスクまたはテープ上にランプ処理信号を記憶する。したがって、この投影システムは、信号が既にランプ処理されているから、投影中は平滑装置を必要としない。また別の方法では、信号を平滑装置から送信機に送信する。したがって、これらの信号は、平滑装置のない遠隔位置で受信され、そして直接スクリーン上に投影される。
【０００８】
図１に示したように作られた見掛けの表示画像は、３つの個別ビデオ画像２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃから構成されており、各々が個々に同期してスクリーン１８上に投影される（図２参照）。これによって、単一画像の解像力のほぼ３倍の解像力を有する、従来の画像の大きさのほぼ３倍の大きさの画像を得ることができる。３つの画像間の移行を滑らかにするために、画像はオーバーラップ領域２４Ａ，２４Ｂを有している。同じ画像がスクリーンの同じ部分に二重に投影されるので、これらのオーバーラップ領域または継目は、隣接する領域の見掛け画像よりもかなり明るく見える。平滑装置の重要な機能は、この継目内の画像の輝度をランプ処理することによってこの効果を減殺することである。これを行うため、ランプ処理機能または平滑カーブ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ（輝度振幅とスクリーンまたは画像位置との関数として、図２に示されている）は、ビデオ信号が対応する投影機により受信される前に、各ビデオ信号に適用される。標準的な国内テレビ規格ビデオ信号は、スクリーンを横切って水平に画像を掃引する一連の走査線２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃにより構成されている。スクリーン底部に達し、全ビデオ画像の掃引を終わるまで、数百の走査線が上から下に掃引される。代表的な３つの画像継目なし表示では、平滑カーブは単に各走査ラインの輝度成分信号に適用されて、画像のオーバーラップ部分の輝度を比較的均等に水平方向に減少する。図２の平滑カーブは、それらが作用する走査ライン部分の下に例示されている。
【０００９】
図３を参照すると、３画像拡大投影に特に適している同調可能な複合画像表示の平滑装置１４における好ましい実施態様は、コントローラーカード２９と、各画像チャンネルに１つずつあって、左３０Ａ、中央３０Ｂ、右３０Ｃの３つの個別の輝度調整カードを含む。ビデオ信号発生器からのビデオ信号は、入力ポート３２により各カード内で受信される。この入力ポートがビデオ信号を信号調整用入力バッファ３４に送り、入力ビデオラインを分離して必要なバッファリングを行う。次にその信号は、入力バッファ３４から同期分離器３６および乗算器３８に送られる。同期分離器ではビデオ信号内の同期信号を検出し、そして各同期信号に対するパルスを発生する。標準国内テレビ規格ビデオ信号では、各走査ラインは、水平同期信号によって先行されている。そこで、水平同期信号を検出することにより、同期分離器は各走査ラインの始まりを決定することができる。同期分離器はまた、各走査線領域の始まりを示す垂直同期信号を検出できる。標準的には、１画像当たり２つの領域がある。この同期分離器は、各垂直同期信号に対して異なるパルスを発生する。同期分離器が水平同期信号を検出すると、同期分離器はパルスをフェイズロックループ４０に送る。フェイズロックループはクロックとして機能し、各水平同期信号に続いて５１２個のパルスを発生する。ビデオ信号は、走査ライン１本当たり５１２個の細部要素または画素（ピクセル）を有すると考えることができるので、同期分離器はフェイズロックループと共に、１画素当たり１パルスを発生する。フェイズロックループにより送られたパルスは、各走査ラインに対する各画素を識別する。この画素識別信号がシーケンサ４２に送られる。
【００１０】
シーケンサはデュアルポート５１２ｘ８ビットランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４の一方のポートにアクセスするのに使用される。各走査ラインの始めに、シーケンサはアドレス０にリセットされる。シーケンサがフェイズロックループからパルスとして画素識別信号を受け取ると、ＲＡＭアドレスをパルス当たり１つずつ０から５１１に序列化し、デュアルポートＲＡＭ４４内にある５１２のメモリレジスタの各々をアドレス指定する。デュアルポートＲＡＭ内にある５１２のレジスタの各々は平滑ファクタを含んでいる。各平滑ファクタは、走査ラインの特定の画素に関連づけられる。シーケンサがアドレス０から５１１まですべてをカウントするので、各画素が乗算器３８に送られるに際して１から５１２まで走査ラインを水平に横切って、シーケンサが各画素に関連づけられている平滑ファクタをアクセスすることになる。この平滑ファクタは好ましくはディジタル数であり、その振幅が、画素に加えられる特定の輝度調整率または換算係数を示す。平滑ファクタは、対応する画素の輝度成分を減衰または増幅するのに適用することができる。ここでは、各平滑ファクタは８ビットであって、完全暗から全輝度まで２５５の輝度レベルに対応することができるのが好ましい。第２５６番目のレベルは以下に説明するようにカーソル信号である。８ビットの平滑ファクタワードがディジタル／アナログ変換器４６に送られ、これがディジタル輝度調整ワードをアナログ信号に変換する。それからアナログ信号は適切な画素を乗算する乗算器３８に送られる。この技術で知られている種々のディジタル／アナログ変換器のいかなるものでも、平滑ファクタワードをアナログファクタに変換するのに使用することができる。しかしながら、あるワードから乗算器に送信されるアナログ信号における別のワードへの変換を滑らかに行うために、ディジタル／アナログ変換器は何らかのオーバーサンプリングを含むのが好ましい。
【００１１】
平滑ファクタが乗算器に加えられた後、調整したビデオ信号はさらに出力ドライバ４８に送信される。出力ドライバは出力信号をバッファし、そのインピーダンスを整合し、インピーダンスを整合した出力信号を出力ポート５０、そして対応する投影機に送る。各輝度調整カードは、実質的にいかなる信号源からのビデオ信号をも受信して、それらの信号を任意の受信機に送信することができる。ここでは、カードを図１に示した投影装置の平滑装置として使用するのが好ましいが、このカードは、撮影、プロダクション、ポストプロダクション、放送またはビデオ画像表示を作る任意の他のステップ中に使用できる。
【００１２】
５１２ｘ８ビットのＲＡＭのみを使用しているのに、輝度調整カードは各走査ラインにおける個々の画像の輝度を非常に正確に（２５５階調）制御することを可能にする。従来のディジタル回路は、十分に速く、すべての輝度ランプ処理は、投影機へのビデオ信号の径路内でリアルタイムに行うことができる。輝度調整は、画像の継目に限定されず、画像のいかなる部分でも行うことができる。
【００１３】
各垂直同期信号に応答して同期分離器により発生されたパルスは、抑制器５１に送られる。国内テレビ規格信号では、垂直同期信号が送信されるとき、走査ライン間に時間遅延がある。この抑制器は、乗算器への平滑ファクタの送信を抑止することにより、ディジタル／アナログ変換器からの平滑ファクタが垂直同期信号に加えられるのを防止する。次の水平同期信号が受信された後、抑制器は閉じられて、平滑ファクタは、上記のようにビデオ信号への付加のために乗算器に送られる。
【００１４】
輝度調整カードは、異なる目的達成のため種々の方法で変更可能である。上記の好ましい実施態様は、国内テレビ規格信号への適用に特に適している。ランプ処理機能の細かいまたは粗い制御が望まれるときは、フェイズロックループの周波数は変化させることができる。５１２の平滑ファクタワードが、スクリーン上の各ラインについてアクセスされる必要はない。乗算器に加えられる輝度ランプ処理カーブはアナログカーブであるから、カーブを作るのには過不足のワード数を使用することができる。代わりに、異なる大きさの細部要素が選ばれることもある。例えば、ある適用例では、１走査ライン当たり２５６ワード未満のワード数で十分である。一方、他の適用例では、１走査ライン当たり１０２４ワードまたはそれ以上の平滑ファクタを発生するのが好ましいこともある。１同期信号当たりフェイズロックループにより発生されるパルス数およびＲＡＭのレジスタ数は、特定の要請に合わせて容易に調整することができる。オーバーサンプリングにより中間画素に付加するために中間ワードを発生させることもできる。
【００１５】
さらに、デュアルポートＲＡＭは、各水平走査ラインにつき平滑ファクタの単一のセットを含むように拡張できる。その場合に、同期分離器およびフェイズロックループは、本質的に同じ方法で作用するはずである。しかしながら、シーケンサは画像の第１の画素から画像の最後の画素まで連続したアドレスを発生し、毎回異なるメモリレジスタにアクセスするようになる。国内テレビ規格信号では、これは、垂直同期信号の検出して、各画像のスタート時にリセットパルスをシーケンサに送るのに、同期分離器を適用することによって容易になされる。このようにして、水平および垂直のランプ処理は双方ともに行うことができる。
【００１６】
ランプ発生器はまた、ディジタルビデオに適用できる。そのような場合には、同期分離器およびフェイズロックループが、ディジタル画素ワードのための識別見出を検出し、そしてＲＡＭ中の適切なレジスタをアドレスする。このＲＡＭが、平滑ファクタを直接乗算器に送信し、この乗算器がディジタル平滑ファクタをディジタル輝度成分に乗算し、そして次に合成ワードが出力ポートを経て送信される。補間装置が中間平滑ファクタワードを発生するのに望ましい場合があるが、勿論この時は、ディジタル／アナログ変換器は不要である。
【００１７】
以下により詳細に説明するように、カーソルをスクリーン上に投影するのが望ましいことがある。したがって、各輝度調整カード３０Ａは、カーソル検出機能を含む。そのために、デュアルポートＲＡＭにおける８ビットワードによって可能となる２５６レベルを全て輝度調整用に使用する代わりに、２５５段階のみが使用されている。第２５６番目のレベルは、カーソル発生器ワードである。ワード２５６がデュアルポートＲＡＭの出力に現れたとき、ＲＡＭ出力を受け取るカーソル検出器５２がカーソル信号ワードを検出してこの信号をスイッチ５４に送る。このスイッチがカーソル信号ワードに関連する画素を媒体白画素（medium white pixel）に置き換える。同じカーソル発生器ワードが走査ライン毎にアドレスされるので、デュアルポートＲＡＭの単一発生器ワードは、投影された表示器上の見掛け画像の高さ全体に延びる垂直カーソルラインを生ずる。ＲＡＭに沢山のカーソル信号ワードを記憶すればより多くのカーソルを投影することができる。
【００１８】
画像における各細部要素の輝度調整のために平滑ファクタを記憶することにより、デュアルポートＲＡＭは、画像輝度の非常に正確な制御を可能にする。ＲＡＭは、異なる用途に適合するため、平滑ファクタを他の平滑ファクタで置換することも容易にしている。デュアルポートＲＡＭの他のポートは、ＲＡＭをマイクロコントローラ５５に接続しているアドレスおよびデータバス５６を経てコントローラカード２９に接続される。マイクロコントローラはさらに、不揮発性メモリ５７と、インターフェース５８を経てマイクロコンピュータ２０に結合される。
【００１９】
使用にあたり、マイクロコンピュータ２０が平滑ファクタを発生する。マイクロコンピュータが、インターフェースを介して、各輝度調整カードのための平滑ファクタをマイクロコントローラに移送する。次いで、このマイクロコントローラがこれらの平滑ファクタをその不揮発性メモリに記憶する。ランプ波発生器がオンになったとき、マイクロコントローラは平滑ファクタ値をその不揮発性メモリにアクセスし、各輝度調整カード３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃについて平滑ファクタ値を対応するＲＡＭの適切なレジスタ内に記憶する。システムが動作するに際し、各カードについてＲＡＭ上に記憶された平滑ファクタは、上述のように、受信した画像の輝度を調整するのに使用される。しかしながら、装置使用中のいかなる時でも、マイクロコンピュータは新しい平滑ファクタまたは新しいセットの平滑ファクタをマイクロコントローラに送信することができ、このマイクロコントローラは新しい平滑ファクタをその揮発性記憶装置および適切な輝度調整カード用のデュアルポートＲＡＭ内に記憶する。このようにして、マイクロコンピュータは、正確にランプ処理を制御し、殆ど同時にカーソル位置の制御も行う。
【００２０】
平滑ファクタを計算するのに使用されるマイクロコンピュータとしては、種々の一般的目的または特殊設計ハードウェアを代りに使用することができるが、キーボード、出力ポートおよび表示モニタを有している従来の一般用ディジタルマイクロコンピュータまたはパーソナルコンピュータが好適である。全ての平滑ファクタは、そのタスクのために特別に書かれたソフトウェアを使用するマイクロコンピュータによって計算するのが好ましい。このソフトウェアについては以下により詳細に説明する。マイクロコンピュータは、従来のシリアルＲＳ２３２ポートおよび従来のインターフェースを介してマイクロコントローラに平滑ファクタを伝達する。ジーログ（Zilog）Ｚ１８０（商品名）も好適であるが、本実施例ではモトロラ（Motorola）６８０９（商品名）マイクロコントローラを使用している。不揮発性記憶装置には、電池使用ＲＡＭまたは他の不揮発性記憶装置も使用できるが、公知のＥＥＰＲＯＭが好適である。
【００２１】
本発明を用いて、特定の投影機機構について、ランプ処理カーブ、そして平滑ファクタを発生するには、先ず、複数の投影機、ビデオ信号源、同調可能平滑装置、同期装置およびスクリーンが結合される。複数の投影機は、その各々が別個の画像を、画像の間に適切な量のオーバーラップを設けてスクリーン上に投影するように整合される。マイクロコンピュータが平滑装置に結合され、そして最初に、番号２５４の平滑ファクタワードを輝度調整カード３０のすべてのレジスタに送る。図１に示したような、３台の投影機機構に対しては、３セットのデータがマイクロプロセッサに送られ、そしてマイクロコンピュータが各投影機用のそれぞれのカード内にデータを移送する。各レジスタ内に記憶された番号２５４のワードは、任意のビデオ信号のいかなる細部要素の輝度成分に対しても振幅調整が行われないこと、即ち、単位利得がビデオ信号に付加されることを示す。
【００２２】
次に、ラスタエッジが各投影機に対して規定される。投影システムの中には、それらの投影した画像の縁に無関係信号成分（artifacts）を発生するものがある。この効果はよく知られており、部分的には投影機やビデオ信号成分の非線形性によって生ずる。本発明では、実際に、スクリーンの縁にマスクをかけることができる。スクリーン上に単一の画像を投影することにより、その画像に対する無関係信号成分を容易に見ることができる。マイクロコンピュータは、キーボードを介して、無関係信号成分その他の異常によって歪曲された各画素に対し、ゼロ平滑ファクタをメモリ内にロードするように命令される。標準的な５１２画素スクリーンでは、画像の両端の５〜１０画素はこの操作でカットオフされる。ゼロ平滑ファクタは、輝度調整ファクタとして記憶される。ゼロ平滑ファクタが対応する画素に付加されると、その画素内のビデオ信号の輝度成分をほぼゼロにして、画像の欠陥部分をマスクする。
【００２３】
この操作は、ランプ波発生器のカーソル発生機能によってより容易に行なうことができる。マイクロコンピュータのキーボード上にあるカーソル移動キーにより、使用者は、画像の上に表示されたカーソルを画像の欠陥部分に沿って動かす。ソフトウェアは、カーソル発生ワードを記憶しているＲＡＭレジスタを変えることによりカーソルを動かす。カーソルが欠陥画素を示したとき、使用者はキーボードよりマイクロコンピュータに、その画素に対するゼロ平滑ファクタを発生するように命じる。欠陥がマスクされたかどうかを使用者が速やかに決定することができるように、ゼロ平滑ファクタが直ちに対応する輝度調整カードに移送される。もし欠陥画素でなければ、カーソルを動かして次の画素の輝度をゼロにして行き欠陥を完全にマスクする。このプロセスの間、平滑ファクタおよびカーソルは、下記のように図９の様式で、マイクロコンピュータのモニタ上に表示することもできる。
【００２４】
次に、オーバーラップに対する対称ラインが規定される。各オーバーラップ領域の中心または対称ラインを識別することによって、各オーバーラップに対する平滑カーブのいくつかのパラメータが規定される。これは種々の方法で行うことができる。本実施例では、ラスタエッジを整備した後、マイクロコンピュータが各画像の中心を計算し、そしてランプ波発生器に、各画像の中心にカーソルを投影するように命じるのが好ましい。次いで、使用者は、キーボード上のカーソル移動キーを用いて、隣接するスクリーンのカーソルをそれらが一致するまで相互に動かす。カーソルがスクリーン上でオーバーラップするとき、対称ラインが定められる。そして、コンピュータは、対称ラインがオーバーラップ領域に対して見出されたことを通知され、そして、対称ラインとその各走査ラインの整備端との関係に基づいて、画像オーバーラップ領域に対する平滑カーブを計算する。
【００２５】
標準平滑カーブの好ましい形状が図４に示されている。毎回カーブを数理的に発生可能にするため、そのようなカーブに対する式をマイクロコンピュータのソフトウェアに入れるか、あるいは異なるパラメータを有する一連のカーブを参照データマトリックスのソフトウェアに記憶させることができる。図４に示したカーブは、好ましくは下式を用いてマイクロコンピュータによって発生される。
【００２６】
【数１】

【００２７】
ここで、ｘはスクリーンまたは画像位置を横切る水平距離であり、ｆ(ｘ)は平滑ファクタワード値または輝度であり、ｍは最大平滑ファクタワード値、この場合２５４であり、ｖはラスタエッジ整備後のオーバーラップ領域における画素数、そしてｋはオーバーラップ領域の水平中央点におけるｆ(ｘ)の値である。ｖおよびｋは、以下に説明するように特定の用途に適するように調整しておくことができる。しかしながら、ｋ／ｍが約０．３より小さいか、または約０．７より大きければ、上記の式はカーブに不連続性を生ずる。オーバーラップ領域の外側のカーブ部分は平らである。即ち、ｆ(ｘ)＝ｍである。
【００２８】
平滑カーブの細密調整を開始するため、標準平滑またはランプ処理カーブは、マイクロコンピュータによって平滑装置および各カードに対するＲＡＭレジスタに移送される。平滑カーブは、予め整備したラスタエッジに付加されない。次いで、画像を、ランプ処理ビデオ信号からスクリーン上に投影することができる。同時に、マイクロコンピュータは、図４に示すような図をそれ自身のモニタ上に表示する。図４は、２つの画像、即ち、左の画像カーブ２６Ａと中心画像カーブ２６Ｂとの交差部分に対する２つの平滑カーブの一部分を示す。図２と同様に、図４は、輝度または平滑ファクタ値を垂直軸上にとり、スクリーン位置または画像位置を水平軸上にとって、プロットして得られた平滑カーブを示している。
【００２９】
左の画像の輝度は、スクリーン上で、画像の右の境界に近づくにつれて減衰され、そして中心画像の輝度は、スクリーン上で、画像の左の境界または縁に近づくにつれて減衰される。左の画像の平滑カーブ２６Ａは図４の左側に平たい部分７０を有し、その部分は投影機の輝度が変わらない単位利得領域である。この平らな部分は、画像のオーバーラップが始まる開始点７２に延びている。この開始点は、ある場合には変曲点となるが、図示のカーブでは、カーブが水平状態から逸脱する点である。この逸脱点から、平滑ファクタは減少（減少利得）して行き、ランプ処理カーブがオーバーラップの反対端におけるゼロ切片７４に達するまで、左の画像の輝度は減少される。同様に右の画像は、平滑ファクタが最大振幅を有する場合、平らな部分７６を有し、そして投影した輝度は、オーバーラップ領域の始まりに一致する開始点７８まで最大である。それから平滑ファクタ振幅は、その左の最端部におけるゼロ切片８０まで減少する。この２つのカーブは、交差点８２を有し、ここで左および中心の画像のオーバーラップ画素に対応する平滑ファクタは同じ振幅を有している。理想的には、２つの投影機が単位利得領域７０，７６で発生した輝度の正確に半分の輝度を発生するように、この振幅がビデオ信号輝度を調整する。マイクロコンピュータのソフトウェアによって、図４ないし図１１に示したのと類似の様式で、そのモニタ上に、全ランプ処理機能を全体および部分表示できるようになっていると好ましい。
【００３０】
標準カーブが適用された場合には、投影画像を観察することによって、使用者は全体画像を平滑にするために多くの粗調整を行うことができる。例えば、平滑カーブは、左右に移動することができる。各オーバーラップまたは継目の中心がその縁よりも明るければ、２つのカーブの交差点８２の振幅を減少することができる。図５では、パラメータｋが双方のカーブで減少され、交差点が下がっている。一方、オーバーラップのいずれかの側の縁がオーバーラップよりも明るければ、開始点７２，７８はさらに互いに離れる方向に移動させることができる。図６では、パラメータｖが双方のカーブで増加されて、開始点がさらに離れる方向に移動している。１つの投影機またはビデオ信号の輝度に対する減少特性が他のものと異なっているようであれば、これらのカーブは独立に調整することもできる。例えば、もし、中心画像投影機が、左の画像投影機と同じように平滑ファクタに応答しなければ、中心画像２６Ｂの全オーバーラップ部分に対する平滑ファクタ振幅を引き下げることによって補償することができる。図７では、中心カーブ２６Ｂについてのみパラメータｋを減少した。
【００３１】
関連する特定の表示部分に対して最良の平滑効果を達成するように各カーブを調整するため、振幅の上下およびスクリーン上の位置において左右への移動ができる特定のセットのカーブパラメータがあるとよい。好ましい調整可能なパラメータの例が、図８の四角形のプロットによって示されている。調整可能なパラメータとしては、好ましくは、開始点７２，７８と、交差点８２と、ゼロ切片７４，８０と、下方アームの中央の点８４と上方アームの中央の点８６とを挙げることができる。使用者がキーボードを用いてこれらのパラメータの任意のものを上下左右に移動するように、マイクロコンピュータにプログラムすることができる。任意のカーブの傾斜は、これらのパラメータを移動することによって影響を受ける。カーブが再規定されたカーブパラメータを滑らかに結んで、カーブの連続性が維持されるように、コンピュータは平滑ファクタを調整することによって標準カーブを再プロットする。再プロットしたカーブは、コンピュータによって計算され、かつ平滑装置に送信された新しいセットの平滑ファクタとなる。この平滑装置によると、粗調整の結果を直ちにスクリーン上で見ることができる。マイクロコンピュータは、そのモニタ上に再プロットしたカーブの図形を表示するようにプログラムされていることが好ましい。
【００３２】
勿論、レベル粗調整はオーバーラップ領域に限定されない。ランプ波発生器がスクリーンの全幅を横切るすべての画素に対する平滑ファクタを記憶するから、平滑ファクタも同様に画像の他の部分に加えることができる。例えば、画像を作るため光学レンズに依存している殆どの表示は、画像の中心の方が画像の端方向よりも明るい。普通に見ているときには、人間の目は、画像の縁の方に向かって減少して行く輝度を容易に受け入れるので問題はない。しかし、いくつか画像が並んで投影されているとき、目は、３つの画像の中心の方に向かう輝度の漸次増加を見ると共にオーバーラップ領域の方へ輝度減少を見る。スクリーンを横切るすべての範囲で輝度を変えないようにするには、スクリーン中心近くでカーブパラメータを規定し、各画像の中心の明るさがオーバーラップ領域の明るさを越えなくなるまで、開始点間でこのパラメータを引き下げることによって達成することができる。中心部のカーブパラメータを引き下げると、コンピュータは画像の中心において局部的に最小となり、オーバーラップ領域においては開始点に向けて徐々に増加し、それから再び減少するように平滑ファクタを調整してカーブを再プロットしてしまう。
【００３３】
粗調整が終った後、カーブに沿う個々の点はそれぞれ調整することが可能である。粗調整操作は、画像輝度における平滑さと漸進的変化の問題を解決するのに有効である。しかしながら、多くの投影システムでは、個々の点の収差特性を表示するにすぎない。結果として、ある部分の画像が、他の部分の画像よりも明確に明るいかまたは暗いということが起こり得る。本発明では画像全体を横切って調整を行うことが可能であるが、前記問題は、オーバーラップ領域に重なる画像の縁に向かうにつれて、特に共通して見られるようになるものである。画素や画素の特定のグループなどの個々の細部要素に対する個々の平滑ファクタを微調整するために、マイクロコンピュータによってスクリーン上にカーソルが表示される。好ましくは、粗調整と同様に、マイクロコンピュータは、図９に示されたのと類似の様式で、その時点で操作されている平滑カーブの図とカーソル８８をモニタ上に表示する。平滑カーブの種々の部分はカーソルを動かすことによって見ることができる。マイクロコンピュータのキーボード上のカーソル移動キーを使用して、画像の問題領域の画素を指し示すまでカーソルを移動することができる。カーソルによって指される画素に関連する平滑ファクタは、キーボードによって上下に調整することができ、これによって問題を補償する。近接する画素は、近接する画素を指すようにカーソルを動かし、これら近接する画素に対応する平滑ファクタを調整することによって、調整することができる。この操作は、全ての可視無関係信号成分が効果的に除かれるかまたはマスクされるまで続けることができる。この操作は、１つの投影機のみを用いて１つの特定の画像に対して行うことも、すべての投影機を同時に作動させて行うことも可能である。１つの投影機だけ使用すると、オーバーラップ領域に１つの投影機によって作られた無関係信号成分は、隣りの投影機からのオーバーラップ画像に影響されることなく、孤立させて修正することができる。
【００３４】
粗調整は、カーソルを用い、いくつかの平滑ファクタを一緒に調整して行うことも可能である。モニタを使用すると、個々の平滑ファクタに対する調整は、スクリーン上の見掛け画像の映像変化としてのみならず、マイクロコンピュータのモニタ上に表示されたカーブ変化として（図９）示される。粗調整および微調整操作が終わった後には、最終カーブは、スタートカーブとして使用された標準カーブとは全く異なっている（例えば、図１０参照）。
【００３５】
図４ないし図８に示されたカーブは、すべての適用に対して好ましいが、ある場合には、別のカーブを適用する方が好ましいこともある。このカーブを概略的に図１１に示す。カーブが投影画像に適用されている最中に、その選択を試行錯誤によって行うことができるように、マイクロコンピュータが双方のカーブを発生するようにプログラムされていることが好ましい。ここで説明されているカーブは、図１に示されたような投影装置においてうまく機能する。他の目的に対してはまた別のカーブがよりよく機能する場合もある。図１１のカーブは下式によって発生することができる。
ｆ（ｘ）＝ｍ（ｘ／ｖ）^１／ｇ
この場合、ｆ（ｘ），ｍ，ｘおよびｖは図４ないし図８についてのものと同じように規定されており、ｇはカーブの曲率を決定するパラメータである。ｖおよびｇは、カーブを粗調整するために調整することができる。式
ｆ（ｘ）＝（１／２）ｆ（ｘ＋１）、但し０≦ｘ≦ｎ
で表される変化を重畳することにより、ｘがゼロに近づくに従って、カーブをその終点で変更する。ｎは標準的には、最後の８画素に対する平滑ファクタを下方に調整するように約８が選ばれる。この調整効果は、図１１に明らかに示されている。図４のカーブと同様に、オーバーラップ領域を超える部分は平らである、即ち、ｆ（ｘ）＝ｍである。
【００３６】
最終的に調整されたカーブは、マイクロコントローラの不揮発性記憶装置内に記憶され、そしてそこに今後の使用のために貯えられる。これらのカーブはマイクロコンピュータ内に記憶することもできる。マイクロコンピュータはランプ波発生器から接続を外して他のランプ波発生器を較正するのに使用することができる。投影装置の電源を入れると、マイクロコントローラはその不揮発性メモリ内の記憶された微調整カーブにアクセスし、これらを各画像チャンネルに対応するカード内に移送して投影を開始することができる。従来の陰極線管に基づくビデオ投影機では、投影機の特性が経時的に変化する。したがって、平滑ファクタは定期的に再較正することが好ましい。これは、マイクロコンピュータを再接続し、前述のように粗調整および微調整をすることにより容易に行うことができる。
【００３７】
平滑ファクタは個々の投影装置に対して正確に較正されるのが好ましいが、平滑性が低質であっても差し支えないのであれば、正確な較正は必要ない。その代わり、単一セットの固定平滑カーブを不揮発性メモリ内に記憶することができる。大きな制御に対しては、種々の投影機、ビデオプレーヤ、およびスクリーンの組合せに対し標準化したセットの平滑カーブを作成して、コントローラーカードの不揮発性メモリ内の記憶することができる。使用される投影装置に対応する平滑カーブを選択するために、スイッチを平滑装置のハウジング上に設けることができる。したがって、使用者は投影機機構に対して簡単にスイッチをセットし、そして装置を接続する。すると、適切ではあるが最適ではないランプ処理機能がビデオ信号に付加される。あるいは、また、平滑ファクタを焼き込むかまたは何らかの他の方法で永久的に記憶させた不揮発性メモリを単一の別のチップ上に設けてもよい。この場合、ランプ処理機能はメモリチップを取り替えることにより変更することができる。
【００３８】
多くのビデオ信号は各カラーに対して別々の輝度部分を有している。標準的な国内テレビ規格ビデオ投影装置は、赤、緑、青に対し特有の輝度信号を有することになる。標準的投影機は、各カラーに対し種々様々に動作する。複合画像スクリーンを横切る平滑性が、主に青または白である画像で最適化されているとき、主に赤である画像が現れると、その見掛け画像はもはや平滑のように見えない。標準的投影機では、画像の赤、緑および青の部分は、投影機の異なる部分よって発生されるので、各カラーは異なる無関係信号成分および非線形性を有している。本発明の平滑装置は、ビデオ信号の各カラー成分に対して別々の輝度調整カードを備えることもでき、入力バッファーに対する僅かな変更で信号のカラー成分を多重分解する。この態様では、図３に示された形式の９つのカードが、１台の３投影機システムに必要である。各カードは特定のカラーおよび特定の画像に対して割り当てられる。上述したのと同じ調整操作が各カラーに適用され、対応する単一のカラーを主体とする画像またはそのカラーのみから成る画像を投影して平滑ファクタが調整される。
【００３９】
図３に示した特定のハードウェア構成は、本発明を実施するのに必要なものではなく、実施例としてのみ示されている。３あるいは９またはそれ以上の輝度調整カードは、単一のプリント回路板または単一の集積回路チップに組み入れることができる。コントローラーカードもまた１またはそれ以上の輝度調整カードに組み込むことができる。上記の実施態様は、対応の柔軟性に優れている上、既製の構成要素を使用しているので、好適である。１つのコントローラーカードを有する装置１４は、単一の画像に作用する１つの輝度調整カードと共に使用することができ、また、多数の画像に作用する多数のカードと共に使用することもできる。請求の範囲において、用語「細部要素（detail element）」は、ビデオ画像の一部分を表すのに使用されている。この細部要素は一画素であってもよく、また、ビデオ画像の任意の他の大きさの部分であってもよい。本発明の範囲内で種々の他の変更および応用が可能である。上述のこれらの実施態様に本発明の範囲を限定する意図はなく、請求の範囲によってのみ限定される意図を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込んだ投影システムのブロック図である。
【図２】本発明に使用するためのスクリーン上の投影画像に対する個々の平滑カーブの空間的関係を例示しているスクリーンの線図である。
【図３】本発明に係る平滑装置のブロック図である。
【図４】２つの個別ビデオ画像のオーバーラップ部分に対する２つの平滑カーブの、輝度振幅対画像位置の関数としてのグラフ図である。
【図５】図４に示した平滑カーブのグラフ図から交差点が移動した平滑カーブのグラフ図である。
【図６】図４に示した平滑カーブのグラフ図から開始点が移動した平滑カーブのグラフ図である。
【図７】図４に示した平滑カーブのグラフ図から右側のカーブの傾斜が増加した平滑カーブのグラフ図である。
【図８】図４に示した平滑カーブにおける、好ましい調整可能なカーブパラメータの位置を示すグラフ図である。
【図９】細部要素の位置を示すために、スーパーインポーズされたカーソルを有する、１つのビデオ画像の縁に対する平滑カーブのグラフ図である。
【図１０】微調整操作後の２つの画像のオーバーラップ部分に対する２つの平滑カーブのグラフ図である。
【図１１】輝度振幅対画像位置の関数としての２つの別の平滑カーブのグラフ図である。
【符号の説明】
１０Ａ ビデオ信号発生器
１０Ｂ ビデオ信号発生器
１０Ｃ ビデオ信号発生器
１２ 同期装置
１４ ランプ波発生器（平滑装置）
１６Ａ 投影機
１６Ｂ 投影機
１６Ｃ 投影機
１８ スクリーン
２０ マイクロコンピュータ
２２Ａ ビデオ画像
２２Ｂ ビデオ画像
２２Ｃ ビデオ画像
２４Ａ オーバーラップ領域
２４Ｂ オーバーラップ領域
２６Ａ 平滑カーブ
２６Ｂ 平滑カーブ
２８Ａ 走査線
２８Ｂ 走査線
２８Ｃ 走査線
２９ コントローラーカード
３０Ａ 輝度調整カード
３０Ｂ 輝度調整カード
３０Ｃ 輝度調整カード
３２ 入力ポート
３４ 入力バッファ
３６ 同期分離器
３８ 乗算器
４０ フェイズロックループ
４２ シーケンサ
４４ デュアルポートＲＡＭ
４６ ディジタル／アナログ変換器
４８ 出力ドライバ
５０ 出力ポート
５１ 制御器
５２ カーソル検出器
５４ スイッチ
５５ マイクロコントローラ
５６ データバス
５７ 不揮発性メモリ
５８ インターフェース

Claims (7)

1. 複数の細部要素を具備し、各細部要素が輝度部分を有している１のビデオ信号から作られるビデオ画像の輝度を平滑にする方法において、
   ａ） 各々の平滑ファクタが、それが付加される細部要素に関連しており、平滑ファクタの所定のセットをビデオ信号の輝度部分に付加すること、
   ｂ） 平滑ファクタにより修正した画像を、表示器上に投影すること、
   ｃ） 平滑ファクタが関連する細部要素の画像上の位置に対する平滑ファクタ強度の連続カーブとして、平滑ファクタの前記セットの少なくとも１部分の図をプロットすること、
   ｄ） 前記連続カーブのパラメータを変化すること、
   ｅ） 前記カーブの連続性を維持するため平滑ファクタ強度を調整することによってカーブを再プロットすること、
   ｆ） 前記調整後に平滑ファクタにより修正した画像を表示器上に投影すること、
   ｇ） 前記カーブを表示すること、
   ｈ） 前記連続カーブのある部分と、連続カーブのパラメータの変化によって影響を受ける画像の部分との対応を示すためにカーソルを表示すること
   を含むビデオ画像表示の輝度平滑方法。
2. 各々の細部要素が輝度部分を有し、複数の細部要素を有する１のビデオ信号からビデオ画像が作られるビデオ画像表示システムにおいて、画像の輝度を平滑にする方法が、
   ａ） ビデオ信号を受信すること、
   ｂ） 受信したビデオ信号の細部要素を検出し、そして特定の細部要素に応答して細部要素識別を発生すること、
   ｃ） 各平滑ファクタが、関連する細部要素に付加するための特定の輝度調整を有し、細部要素識別が発生された各細部要素に関連する平滑ファクタを検索すること、
   ｄ） 検索して得られた平滑ファクタを、それが関連している細部要素に付加し、それによって関連する細部要素の輝度部分を調整すること、
   ｅ） その結果得たビデオ信号からビデオ画像を作成すること、
   ｆ） 作成されたビデオ画像を表示器に投影すること、および
   ｇ） 投影されたビデオ画像の外観に応答して、検索して得られた平滑ファクタを修正することを含み、
   前記ステップｄ）でなされた、検索して得られた平滑ファクタによる輝度調整がカーソル指示に対応し、この方法が、さらに
   該カーソル指示を検出し、
   検出されたカーソル指示に応答するカーソル細部要素を発生し、
   該カーソル指示が関連する細部要素に発生したカーソル細部要素を重畳し、
   ここにおいて、前記ビデオ信号が各細部要素について複数のカラー部分を有し、各カラー部分が輝度部分を有し、さらに、各平滑ファクタが特定のカラー部分に関連していること
   を特徴とするビデオ画像表示の輝度平滑方法。
3. 前記ビデオ信号が同期化信号を含み、そして前記ステップｂ）におけるビデオ信号の細部要素を検出することが、同期信号の検出を含む請求項２に記載の方法。
4. 前記細部要素がビデオ信号に連続的に生じ、そして前記ステップｃ）が、平滑ファクタの表現を含んでいるメモリのシーケンシャルレジスタに連続的にアドレスすることを含む請求項２に記載の方法。
5. ビデオ画像が複数の細部要素を有している１のビデオ信号から作られ、各細部要素が輝度部分を有しているビデオ画像表示システムにおいて、ビデオ画像の輝度を平滑にする装置が、
   ａ） ビデオ信号を受信する入力ポートと、
   ｂ） 受信したビデオ信号の細部要素を検出し、かつ特定の細部要素に応答して細部要素識別信号を発生する検出器と、
   ｃ） その各々が特定の細部要素に関連しており、該関連する細部要素に適用される特定の輝度調整を指示する平滑ファクタを１つ１つが記憶する複数のレジスタを有しているメモリと、
   ｄ） 細部要素識別信号に応答して、メモリに記憶されている、識別された細部要素に関連する平滑ファクタにアクセスするアドレッサと、
   ｅ） アクセスされた平滑ファクタの特定の輝度調整を、それが関連している細部要素に付加する乗算器と、
   ｆ） 結果として得られるビデオ信号を送信する出力ポートと、
   ｇ） アクセスされた平滑ファクタを修正し、メモリに記憶されている平滑ファクタを対応する修正されたファクタで置き換える手段と、
   ｈ） 前記平滑ファクタによって示される予め定められた輝度調整を検出するカーソル検出器を有し、前記予め定められた輝度調整に応答するカーソル細部要素を発生すると共に前記平滑ファクタが関連する細部要素に該カーソル細部要素を重畳するカーソル発生器と
   を具備し、
   前記ビデオ信号が各細部要素について複数のカラー部分を有し、各カラー部分が輝度部分を有し、さらに、各平滑ファクタが特定のカラー部分に関連していることを特徴とする装置。
6. 前記ビデオ信号が同期信号を具備し、そして検出器が同期信号を検出することにより細部要素を識別する請求項５に記載の装置。
7. 前記検出器が、各同期信号に続いて所定数の識別信号を発生するカウンタを具備している請求項６に記載の装置。

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