JP3996955B2 - グラフィックス信号とビデオ信号との混合 - Google Patents

Description

本発明は、グラフィックス信号とビデオ信号とを混合する方法及び装置と、斯種の装置を具えているマルチメディア装置に関するものである。
本発明の目的は特に、ハードウエア要素の効率を最適にするグラフィックス／ビデオ信号の混合法を提供することにある。このために、本発明の第１要点は、請求の範囲第１項に規定したような方法にある。本発明の第２の要点は請求の範囲第２項に規定したような方法にある。本発明の第３の要点は請求の範囲第３項に規定したような装置にある。本発明の第４の要点は請求の範囲第７項に記載したようなマルチメディア装置にある。他の有利な例は従属請求項に記載したような通りである。
本発明の主たる要点は、グラフィックス信号とビデオ信号とを或る比率のアルファ、即ち、（１−アルファ）で混合する方法にあり、この場合のグラフィックス信号はカラー値を記憶してあるカラールックアップテーブルをアドレス指定することによって得るのであり、各混合比に対して記憶させるカラー値の数は、カラールックアップテーブルを最適に満たすべく混合比に依存するようにする。請求の範囲にて云う「カラー値」は、赤、緑及び青のカラー値をカバーするだけでなく、輝度値及びクロミナンス値によって色を表わす値もカバーする値である。
本発明のこうした要点及他の要点を以下実施例を参照して説明することにより明らかにする。
図面は本発明による表示装置を示す。
この図面におけるフレームバッファＦＢは８ビットのアドレス信号をカラールックアップテーブルＣＬＵＴに供給する。カラールックアップテーブルＣＬＵＴはカラー値Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）又は輝度信号Ｙ及びクロミナンス信号Ｕ，Ｖ並びに混合係数アルファ（α）を混合器ＭＩＸの第１入力端子に供給する。混合器ＭＩＸの第２入力端子は、カラー信号Ｒ′，Ｇ′及びＢ′の形態又は輝度信号Ｙ′及びクロミナンス信号Ｕ′，Ｖ′の形態のビデオ信号を受信する。混合器ＭＩＸはカラー信号Ｒ″，Ｇ″及びＢ″の形態又は輝度信号Ｙ″およびクロミナス信号Ｕ″，Ｖ″の形態の出力信号を供給する。この混合器の出力信号は後処理ユニットＰＰを経てディスプレイＤに供給される。混合器の出力信号が輝度信号Ｙ″とクロミナンス信号Ｕ″，Ｖ″とによって構成される場合には、後処理ユニットＰＰがＲＧＢ信号への必要な変換を行なう。図示の表示装置は、テレテキスト機能を装備したテレビジョン受信機とすることができるが、それ以外にも適用でき、本発明はグラフィックス情報及びビデオ信号を表示する前にこれらを混合させる任意のマルチメディア装置に広く適用することができる。予め定めた内容を有するカラールックテーブルＣＬＵＴ（標準テーブル）を具えている端末装置（例えば、ＴＶ受信機の上のセットトップボックス）は、ビットマップを有する標準テーブルを伝送する必要なく、しかも端末装置内で複雑な色変換を行なう必要もなく、標準テーブルに従って符号化されたビットマップを受取って、表示することができる。
本発明はフレームバッファＦＢ，カラールックアップテーブルＣＬＵＴ及びビデ混合器ＭＩＸを内蔵する表示システムに関するものである。画像をフレームバッファＦＢに記憶しておき、この画像を、ビデオ信号と混合する表示システムによって、幾つかの透明度のレベルで表示させることができる。本発明の主たる着想は、ｃｌｕｔ（カラールックアップテーブル）における利用可能な空間を如何にして有効に満たし、且つｃｌｕｔのこの用法を、ディザーリング及び色空間の変換の如き画像処理技法と如何にして組み合わせるかにある。
表示プロセス中にフレームバッファＦＢによって発生されるような各画素データは、３つのカラー値及び１つの透明度の値を記憶しているテーブルにおける各アドレスとしてｃｌｕｔにて用いられる。色成分に対する有効な選択は赤、緑及び青のトリプレット又はＹＵＶのトリプレットに対して行なう。透明度の値は通常アルファによって示される。混合器はｃｌｕｔによって発生されるグラフックスのカラー値を取り込み、これらのカラー値をアルファで逓倍し、ビデオカラー値を取り入れ、これらを（１−アルファ）で逓倍し、且つ２つの積を加えて、グラフィック入力とビデオ入力との平均をアルファによって決められる重みで加重する。従って、各画素の重みは相違させることができる。（全透明：アルファ＝０，非透明：アルファ＝１）
コンシューマシステムでは、フレームバッファに記憶する画素当りのビット数及びｃｌｕｔにおけるエントリの数が共に通常極めて少ない。一般に、フレームバッファＦＢは画素当り８ビットを記憶し、ｃｌｕｔのエントリ数は約２５６である。このことは、ｃｌｕｔにおける有効エントリの用法に極めて注意しなければならないことを意味している。ｃｌｕｔを充填する方法には幾つかの優れた方法があるが、これらは、カラー値を発生するだけのｃｌｕｔに過ぎない。ここで述べたようなｃｌｕｔはアルファ値も発生し、従ってｃｌｕｔを充填する新規の方法が必要である。
最も簡単なやり方は、カラー透明画の空間における規則的な格子をｃｌｕｔに割当てることにある。このことは、３つの色成分及びアルファチャネルに対するレベル数を選定し、且つｃｌｕｔをこれらのレベルのカルテシアン積（即ち、全組み合わせ）で満たすことを意味する。例えば、各チャネルに４つのレベルを割当て、４×４×４×４＝２５６個のエントリとして、ｃｌｕｔを正確に充填することができる。ＲＧＢの色成分で細工する場合における多少賢い選択レベルは（ＲＧＢアルファ）４×５×３×４＝２４０レベルである。ｃｌｕｔは完全には充填されないけれども、緑チャネルは画像品質を決定するのに最も有力であることからして、実際に得られる画像は良好なものとなる。
ｃｌｕｔをカルテシアン積で充填することは、フレームバッファに記憶すべき画像をディザ処理する必用がある場合に役立つ。画像をディザ処理することは、画像品質を多少とも許容可能な品質に保ちつつ単一画像における色の数を減らす技法の集大成である。これよりもさらに精巧なディザアルゴリズムは、かなりの品質を維持するも、実行するのに多量の処理能力を要する。アルゴリズムの複雑性を軽減する１つのやり方は各色成分を別々にディザ処理するやり方であり、これにはｃｌｕｔをカルテシアン積で充填する必用がある。色の低減パレットでのディザ法を用いる好適な画像表現法についてはＥＰ−Ａ−０６３９，９２０（代理人の整理番号ＰＨＮ１４．５５２）に開示されている。
しかし、透明度の全レベル数をｃｌｕｔのエントリの数と同じとすることは、ｃｌｕｔスペースの良好な使用法とは云えない。これは完全な透明レベル（アルファ＝０）に注目すれば明らかである、この場合には僅か１つのエントリで十分である。一般的には、アルファ値を下げると、同じ出力のカラー解像度を達成するのに必要な入力カラーレベルの数が少なくなる。アルファ値は各グラフックスのカラーチャネルにおける一次係数として用いられるので、グラフックスカラーチャネルの各々におけるカラーの一次係数の数、つまりカラーレベルの数はアルファ値でほぼ直線的に増えるようになる。
このことは、透明度のレベル当りの色の総数がｃｌｕｔのアルファ値で近似的に増えることを意味する。０＜＝ａ＜＝Ａ、即ちＡ＋１個の透明なレベルがあると想定する。ａ＝１に対する色の数がＣであるとすると、全てのアルファレベルを総計する場合に、色の総数は約Ａ^2*（Ａ＋１）^2*Ｃ／４となる。ｃｌｕｔにおける色の総数を２５６とすると、次表のようになる。

次のステップは透明度レベル毎に色の適当な位置を見つけることである。ここで注目することは、このシステムに簡単なディザ法を適用することである。この場合、各透明度レベルにはｃｌｕｔのカルテシアン積を持たせるのが有利である。このことが意味することは、各透明度レベルにて、ｃｌｕｔに確保する色の数を各カラーチャネルに対する色レベルの数である３つの数の積とすべきであると云うことにある。
例えば、ＲＧＢのカラーチャネルがあるものとする。青チャネルが最少量の解像度を必要とし、赤チャネルが多少多めの解像度を必要とし、緑チャネルがさらに高い解像度を必要とすることは周知である。透明度レベルは３つの全てのカラーチャネルに影響を及ぼすので、これはアルファレベルが最高のカラーチャネルの解像度に比べて最高の解像度を必要とする。それぞれのレベルの合理的な割当ては（Ｒ，Ｇ，Ｂ，ａ）＝（５，６，４，７）とすることである。これはＡ＝６以上の数に最も近いものに相当することがわかる。
オプションのＡ＝６又はＡ＝７から出発して、他のレベルのカルテシアン積でのｃｌｕｔの首尾良い充填を見つけるようにすることができる。この際考慮することは、低解像度のレベルでは、レベル数を或る程度増やすべきであると云うことであり、これは計算が切捨てて丸められ、これらの丸め処理による誤差が特に低解像度では目立つからである。例えば、ａ＝１の場合、即ち依然或るグラフィックスを示す最低の透明度レベルでは、各カラーチャネルに対する最小レベル数が２であり、ｃｌｕｔでの最小使用レベル数は８となる。これは次のように分けられる。

透明度の値ごとにｃｌｕｔのエントリ数が可変のカラールックアップテーブルは次のように実現する。透明度の数：５（１００％，７５％，５０％，２５％，０％）。例：ｃｌｕｔ[14]＝[０，１２７，２５５]、ここに１４はｃｌｕｔの指標であり、０は赤色信号Ｒの値であり、１２７は緑色信号Ｇの値であり、２５５は青色信号Ｂの値である。
透明度＝０％に対するｃｌｕｔのエントリ

透明度＝２５％に対するｃｌｕｔのエントリ

透明度＝５０％に対するｃｌｕｔのエントリ

透明度＝７５％に対するｃｌｕｔのエントリ

透明度＝１００％に対するｃｌｕｔのエントリ

ＲＧＢに対するこれらの値は気にしない。
本発明の要点は次のように要約することができる。本発明はカラールックアップテーブル（ｃｌｕｔ）のディスプレイへの用法に関するものであり、フレームバッファの内容をビデオ画像に複数の透明度のレベルのうちの或る１つのレベルで重畳するものである。特に、ｃｌｕｔを充填する最適な方法について説明した。或る所定の透明度のレベルに対する可能な色数は混合比のアルファに依存し、即ち、１００％の透明度では単一値で十分であるのに対し、０％の透明度では最大数の色が必要である。３乗の関係式を用いるのが有利であり、色の数は赤値の数ＲＲと、緑値の数ＧＧと、青値の数ＢＢとを掛けた積であり、ここに、ＧＧ＞＝ＲＲ＞＝ＢＢとするのが好適である。
本発明は上述した例のみに限定されるものでなく、請求の範囲を逸脱することなく、幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかであり、請求の範囲における括弧内の参照符号は請求の範囲を限定するものとして理解されるべきものではない。本発明は幾つかの個別の要素を具えているハードウエアによるか、適当にプログラムしたコンピュータによって実現することができる。

Claims (6)

1. カラー値及び混合係数（α）をカラールックアップテーブルに記憶する方法であって、各混合係数（α）に対して記憶させるカラー値の数が、該混合係数（α）に依存するような方法において、
   各混合係数（α）に対して記憶させるカラー値の数が、混合演算において前記カラー値を乗算するのに用いる該混合係数（α）の３乗に依存することを特徴とする方法。
2. カラー値を記憶してあるカラールックアップテーブルをアドレス指定することによって得られるグラフィック信号と、ビデオ信号とを、混合係数（α）に依存する混合比率（α：（１−α））で混合する方法であって、各混合比率に対して記憶させるカラー値の数が該混合比率に依存するような方法において、
   各混合比率（α）に対して記憶させるカラー値の数が、混合演算において前記カラー値を乗算するのに用いる該混合係数（α）の３乗に依存することを特徴とする方法。
3. カラー値を記憶してあるカラールックアップテーブルをアドレス指定することによって得られるグラフィックス信号と、ビデオ信号とを、混合係数（α）に依存する混合比率（α：（１−α））で混合する装置であって、各混合比率に対して記憶させるカラー値の数が該混合比率に依存する装置において、
   各混合比率（α）に対して記憶させるカラー値の数が、混合演算において前記カラー値を乗算するのに用いる該混合係数（α）の３乗に依存することを特徴とする装置。
4. 異なる緑のカラー値の数が、異なる赤のカラー値の数よりも多く、異なる赤のカラー値の数が、異なる青のカラー値の数より多いことを特徴する請求の範囲３に記載の装置。
5. 異なる混合比率の数が、異なる緑のカラー値の数よりも多いことを特徴とする請求の範囲４に記載の装置。
6. 請求の範囲３に記載したようなグラフィックス及びビデオ信号混合装置と；前記混合装置の出力端子に結合させたデイスプレイと；を具えているマルチメディア装置。

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