JP4107138B2 - 特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法 - Google Patents
特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【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、ノンリニア編集が可能な編集システムに用いられるような特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放送局やポストプロダクションのような映像コンテンツの制作部門では、素材である映像データや音声データを、ノンリニア編集装置で編集してテレビ番組、コマーシャル、または映画等のようなコンテンツを制作することが一般的に行われている。
【０００３】
ノンリニア編集装置としては、編集用のアプリケーションソフトウェアをインストールしたコンピュータ（ワークステーションやパーソナルコンピュータ）が従来から用いられている。
【０００４】
そうしたノンリニア編集装置では、素材を収録したＶＴＲやビデオカメラ等から、所望のシーン等の素材が、コンピュータに接続されたストレージデバイスまたはコンピュータの内蔵ハードディスクにキャプチャー（取り込み）される。
【０００５】
そして、キャプチャーした素材に画像特殊効果（以下、特殊効果と呼ぶ。）を施したり、キャプチャーしたワークステーション１つの素材を別の素材と合成したり、繋ぎ合わせる等の編集処理が上記編集用のアプリケーションソフトウェアを有したコンピュータで行われることにより、映像コンテンツが制作される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−３７８０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなノンリニア編集装置で施す特殊効果に、画像に縁取りをするようなボーダーエフェクトという特殊効果がある。ボーダーエフェクトは、縁取りした箇所にソフトネスと呼ばれる画像のコントラストを抑制する特殊効果を伴って実施されることが多い。このボーダーと、ソフトネスとを同時に施すことで、効果的な縁取りをした画像を得ることができる。
【０００８】
本出願人は、このボーダーエフェクト処理において、全く新しい効果を生み出す特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、キー信号に基づいて映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、上記映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段と、上記キー信号に基づいて、上記映像信号を変化させる映像信号処理手段とを備え、上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係るキー信号制御装置は、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段を備え、上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明に係るキー信号制御方法は、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御工程を備え、上記キー信号制御工程では、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。図１を用いて、本発明の実施の形態として示す編集システムについて説明をする。
【００１３】
編集システムは、ワークステーション１と、ストレージデバイス２と、キーボード３と、マウス４と、ＶＧＡ（Video Graphic Array）モニタ５，６と、ＶＴＲ７とを備えている。
【００１４】
ワークステーション１は、素材のキャプチャーや編集を行うための編集用アプリケーションソフトウェアがインストールされており、ノンリニア編集装置として用いられる。
【００１５】
ストレージデバイス２は、例えば大容量のソリッドステートディスクであり、ワークステーション１で素材をキャプチャーする際の周辺記憶装置として用いられる。
【００１６】
キーボード３，マウス４，ＶＧＡモニタ５及び６は、ワークステーション１の入出力装置であり、ワークステーション１を操作して編集作業を行ったり、編集結果を確認するために用いられる。
【００１７】
ＶＴＲ７は、ＨＤＣＡＭフォーマット（「ＨＤＣＡＭ」は登録商標）に対応した機種のＶＴＲであり、取材現場のＨＤＴＶカメラ等から供給される非圧縮のＨＤＴＶデータ（素材）をこのフォーマットで収録するために用いられる。
【００１８】
ＨＤＣＡＭフォーマットでは、ＨＤＴＶ信号が、帯域制限技術及びビットリダクション技術によって約１／７に圧縮される。したがって、コンピュータからは、このフォーマットで圧縮された２つのＨＤＴＶ映像データを並行してＰＣＩバスを介してＰＣＩカードに転送することが可能である。
【００１９】
ＶＴＲ７からは、ワークステーション１でのキャプチャー操作により、収録されたＨＤＣＡＭフォーマットのＨＤＴＶデータのうちの所望のＨＤＴＶデータがストレージデバイス２にキャプチャーされる。
【００２０】
ワークステーション１のＰＣＩスロットには、３つのＰＣＩカードが装着されている。図２は、これらの３つのＰＣＩカード８，１４及び１６の外観構成を略示す図である。
【００２１】
ＰＣＩカード８は、ＨＤＴＶデータの入出力や、ＨＤＣＡＭフォーマットのＨＤＴＶ映像データ（以下‘ＨＤ圧縮データ’と呼ぶ）のデコードを行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード８は、コンピュータ内においてＰＣＩスロットを装備した基板（以下‘マザーボード’と呼ぶ）に勘合するためのＰＣＩコネクタ１３と、コンピュータにねじ止めして固定するための機構部品１２を有している。
【００２２】
また、ＰＣＩカード８は、コンピュータを介さずに直接外部との間で信号の入出力を行うためのコネクタとして、基準信号の入力コネクタ９と、非圧縮のＨＤＴＶデータの入力コネクタ１０と、非圧縮のＨＤＴＶデータの出力コネクタ１１とを有している。
【００２３】
ＰＣＩカード１４は、主に、ＨＤＴＶデータの入出力や、ＨＤ圧縮データのデコードや、ＨＤＴＶデータに対する編集処理を行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード１４も、ＰＣＩカード８と全く同様のＰＣＩコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のＰＣＩコネクタ２５）及び固定用機構部品を有している。
【００２４】
ＰＣＩカード１６は、ＳＤＴＶデータの入出力を行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード１６も、ＰＣＩカード８と全く同様のＰＣＩコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のＰＣＩコネクタ４０）及び固定用機構部品を有している。
【００２５】
また、ＰＣＩカード１６は、コンピュータを介さずに直接外部との間で信号の入出力を行うためのコネクタとして、基準信号の入力コネクタ１８と、非圧縮のＳＤＴＶデータの入力コネクタ１９と、非圧縮のＳＤＴＶデータの出力コネクタ２０とを有している。
【００２６】
また、ＰＣＩカード８，ＰＣＩカード１４は、互いの間でＨＤＴＶデータを授受するためのコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のコネクタ２４，２９）をそれぞれ有しており、それらのコネクタはケーブル１５でつながれている。
【００２７】
また、ＰＣＩカード８，ＰＣＩカード１６は、互いの間でＳＤＴＶデータを授受するためのポート（図２では省略しているが、後述する図３のポート３３，３８）をそれぞれ有しており、それらのポートはケーブル１７でつながれている。
【００２８】
図３は、これらのＰＣＩカード８，１４及び１６の回路構成を示すブロック図である。
【００２９】
ＰＣＩカード８は、圧縮データコントローラ２１と、デコーダ２２と、非圧縮データコントローラ２３と、クロック生成回路３０と、エンコーダ３１と、ＰＣＩカード８の各部を制御するＣＰＵ３２とを搭載している。
【００３０】
圧縮データコントローラ２１は、図２にも示したＰＣＩコネクタ１３を介して、ワークステーション１内のＰＣＩバスの制御や、ＨＤ圧縮データの入出力制御を行う回路である。圧縮データコントローラ２１に入力したＨＤ圧縮データは、デコーダ２２に送られる。
【００３１】
デコーダ２２は、ＨＤ圧縮データをデコード（伸長）して非圧縮のＨＤＴＶ映像データに戻す回路である。デコーダ２２でデコードされたＨＤＴＶ映像データは、非圧縮データコントローラ２３に送られる。
【００３２】
非圧縮データコントローラ２３は、図２にも示した入力コネクタ１０，出力コネクタ１１やコネクタ２４（ＰＣＩカード１４との間でのＨＤＴＶデータ授受用のコネクタ）を介したＨＤＴＶデータの入出力制御や、ポート３３（ＰＣＩカード１６との間でのＳＤＴＶデータ授受用のポート）を介したＳＤＴＶデータの入出力制御を行う回路である。また、非圧縮データコントローラ２３内には、ＨＤＴＶとＳＤＴＶとの間での信号方式の変換を行う図示しないコンバータが設けられている。
【００３３】
クロック生成回路３０は、図２にも示した入力コネクタ９から入力した基準信号から、クロック信号を生成してＰＣＩカード８の各部に供給する回路である。
【００３４】
エンコーダ３１は、非圧縮データコントローラ２３から送られた非圧縮のＨＤＴＶ映像データを、ＨＤＣＡＭフォーマットでエンコード（圧縮）する回路である。エンコーダ３１からは、エンコードしたＨＤＴＶ映像データ（ＨＤ圧縮データ）が圧縮データコントローラ２１に送られる。
【００３５】
ＰＣＩカード１４は、デコーダ２６と、エフェクタ２７と、コントローラ２８と、ＰＣＩカード１４の各部を制御するＣＰＵ３４と、クロック生成回路１００とを搭載している。
【００３６】
デコーダ２６は、ＰＣＩカード８のデコーダ２２と同じく、ＨＤ圧縮データをデコードして非圧縮のＨＤＴＶ映像データに戻す回路である。尚、図示しないが、デコーダ２６とデコーダ２２は、同じ基盤上にあっても構わない。
【００３７】
エフェクタ２７は、非圧縮のＨＤＴＶ映像データに対して特殊効果を施すための回路である。
【００３８】
コントローラ２８は、ＰＣＩコネクタ２５を介したＨＤ圧縮データの入出力制御や、デコーダ２６，エフェクタ２７，コネクタ２９との間でのＨＤＴＶ映像データの授受を行う回路である。
【００３９】
ＰＣＩカード１６は、ビデオプロセッシングコントローラ３９を搭載している。ビデオプロセッシングコントローラ３９は、ＰＣＩコネクタ４０，入力コネクタ１９，出力コネクタ２０，ポート３８（ＰＣＩカード８との間での非圧縮のＳＤＴＶデータ授受用のポート）を介した非圧縮のＳＤＴＶデータの入出力制御等を行う回路である。
【００４０】
この編集システムでは、ＰＣＩカード１４で合成された結果をＰＣＩカード８の非圧縮データコントローラ２３でＳＤデータに画角変更されたデータが、ＰＣＩカード８のポート３３を介して、ポート３８に送信される。
【００４１】
ビデオプロセッシングコントローラ３９の制御によってポート、出力コネクタ２０に接続されたモニタで確認することも可能であるし、ビデオプロセッシングコントローラ３９、ＰＣＩコネクタ４０を経由し、ストレージデバイス２などへ映像データ、音声データを送信することもできる。
【００４２】
スイッチ１０１は、ビデオプロセッシングコントローラ３９から送信されたデータを、出力コネクタ２０を介してＳＤＩケーブルで外部に出力するか、ポート３８を経由してＰＣＩカード８へ出力するかを切り替えるスイッチである。
【００４３】
スイッチ１０２は、入力コネクタ１９から送信された信号か、又は、ポート３８を経由して送信された信号のどちらかを選択してビデオプロセッシングコントローラ３９に出力するスイッチである。
【００４４】
図４は、ＰＣＩカード１４のコントローラ２８の回路構成を示すブロック図である。コントローラ２８には、ＨＤＴＶ映像データを一時記憶するための数百メガバイトの容量のメモリ（例えばＳＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）４１が接続されている。コントローラ２８は、このメモリ４１を制御するメモリコントローラ４２と、入出力ポート４３，４４，４８と、ＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）コントローラ４６と、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）回路４７と、色補正・キー生成回路４９と、図３にも示されている合成回路５０と、インターフェース５２と、デュアルポートＲＡＭ５３とを含んでいる。
【００４５】
入出力ポート４３は、コネクタ２９とメモリコントローラ４２との間で非圧縮のＨＤＴＶ映像データを授受するためのポートである。
【００４６】
入出力ポート４４は、メモリコントローラ４２からデコーダ２６にＨＤ圧縮データを送ったり、デコーダ２６からの非圧縮のＨＤＴＶ映像データをメモリコントローラ４２に送るためのポートである。
【００４７】
入出力ポート４８は、色補正・キー生成回路４９からエフェクタ２７に非圧縮のＨＤＴＶ映像データを送ったり、エフェクタ２７からのＨＤＴＶ映像データをメモリコントローラ４２に送るためのポートである。
【００４８】
インターフェース５２は、ＣＰＵ３４とコントローラ２８内の各部との間のインターフェースである（図では、メモリコントローラ４２，ＦＩＦＯ回路４７，デュアルポートＲＡＭ５３以外の各部とインターフェース５２とを結ぶ接続線は図示を省略している）。
【００４９】
ＤＭＡコントローラ４６は、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したＨＤ圧縮データをメモリコントローラ４２に送ったり、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したエフェクトパラメータをデュアルポートＲＡＭ５３に書き込む役割を果たす。
【００５０】
ＦＩＦＯ回路４７は、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したコマンドをＣＰＵ３４に送ったり、ＣＰＵ３４からのステータスをＰＣＩコネクタ２５を介して出力するためのバッファである。
【００５１】
色補正・キー生成回路４９は、メモリコントローラ４２から送られた非圧縮のＨＤＴＶ映像データに対して、色補正処理や、輝度信号からキー信号（透明度を示す信号）を生成するルミナンスキー生成処理や、特定のクロミナンス成分からキー信号を生成するクロマキー生成処理を施す回路である。
【００５２】
色補正・キー生成回路４９で生成されたキー信号は、入出力ポート４８を介して、エフェクタ２７に送信される。エフェクタ２７は、送信されるキー信号に基づいて、所定のエフェクト処理を実行する。後述するソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実行する場合も、この色補正・キー生成回路４９で生成されたキー信号に基づいて、エフェクタ２７でエフェクト処理されることになる。
【００５３】
合成回路５０は、メモリコントローラ４２から送られた２つの非圧縮のＨＤＴＶ映像データをキー信号に基づいて合成する回路である。合成回路５０で合成されたＨＤＴＶ映像データは、メモリコントローラ４２に戻される。
【００５４】
合成回路５０の前段には、合成前に各層に色補正やキー信号生成を行えるブロック５１が備えられている。
【００５５】
デュアルポートＲＡＭ５３は、エフェクタ２７内のＣＰＵ３７が、ＤＭＡコントローラ４６によって書き込まれたエフェクトパラメータを読み出したり、ＣＰＵ３４やＣＰＵ３７が、互い間で授受すべき各種情報の書込み・読出しを行うために用いられる。
【００５６】
図５は、ＰＣＩカード１４のエフェクタ２７の回路構成を示すブロック図である。エフェクタ２７は、図３にも示されているように、メモリ制御ブロック３５と、読出しアドレス生成ブロック３６と、これらを制御するＣＰＵ３７とを含んでいる。
【００５７】
メモリ制御ブロック３５には、外部フレームメモリ５５が接続されている。メモリ制御ブロック３５は、メモリ制御・フィルター処理回路５４と、アドレス・キー信号発生回路５６とを含んでいる。
【００５８】
メモリ制御・フィルター処理回路５４は、外部フレームメモリ５５の制御や、フィルター処理によるアンチエイリアジングを行う回路である。
【００５９】
アドレス・キー信号発生回路５６は、１画素のデータ毎の書込みアドレス，読出しアドレスをメモリ制御・フィルター処理回路５４に与えたり、シーンチェンジ時の境界（例えば前のシーンの中から、後のシーンを表示した丸い枠が次第に拡大していくようなシーンチェンジにおける、丸い枠）を示すキー信号を発生してメモリ制御・フィルター処理回路５４に与える回路である。
【００６０】
読出しアドレス生成ブロック３６には、外部メモリ５７が接続されている。読出しアドレス生成ブロック３６は、ワークステーション１にインストールされている編集用アプリケーションソフトウェアによる特殊効果選択釦で選択・設定された特殊効果の種類・エフェクトパラメータに基づき、外部メモリ５７との間で１００ＭＨｚ以上の速度でデータをやりとりしつつ加算，乗算，直交座標の極座標への変換等の演算を行うことにより、１画素のデータ毎の読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）を生成するブロックである。
【００６１】
コントローラ２８から入出力ポート４８（図４）を介してエフェクタ２７に１フレーム分の非圧縮のＨＤＴＶ映像データ又は、ＳＤＴＶ映像データが送られると、その映像データが、アドレス・キー信号発生回路５６からの書込みアドレス（Ｘ，Ｙ）に従い、メモリ制御・フィルター処理回路５４を経て外部フレームメモリ５５にシーケンシャルに書き込まれる。
【００６２】
そして、読出しアドレス生成ブロック３６で生成された読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）がメモリ制御ブロック３５内のアドレス・キー信号発生回路５６に伝えられ、この読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）に従ってメモリ制御・フィルター処理回路５４を経て外部フレームメモリ５５からＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データがシーケンシャルに読み出されることにより、ＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに対して画像の変形処理が施される。
【００６３】
フレームメモリ５５から読み出されたＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データは、メモリ制御・フィルター処理回路５４からコントローラ２８内の入出力ポート４８に送られる。
【００６４】
コントローラ２８から送られる各フレームのＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに対してエフェクタ２７でこうした処理が行われることにより、例えばページをめくるようにしてシーンを消すといった特殊効果や、上述したソフトネスを伴ったボーダーエフェクト等の特殊効果がＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに施される。
【００６５】
エフェクタ２７によって、エフェクト処理された映像データは、コントローラ２８の合成回路５０に供給され、ＰＣＩカード８から供給される非圧縮データと合成される。エフェクト処理され、さらに合成された映像データは、ＰＣＩカード８に送信され出力コネクタ１１に接続されたモニタでリアルタイムで処理された映像を確認することができる。
【００６６】
ここで、本発明の実施の形態として示す編集システムにおいて、本出願人が提唱する全く新しい効果を生み出す特殊効果について説明をする。本出願人が提唱する、この特殊効果をラウンドクロップ（Round Crop）と呼ぶことにする。
【００６７】
ラウンドクロップは、例えば、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実施する場合に行うことで、全く新しい特殊効果を画像に与える。また、ラウンドクロップは、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実施することで発生する、後述するマッハ効果を抑制することもできる。
【００６８】
まず、一般的な、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトについて説明をする。
【００６９】
映像データにソフトネスを施すには、ソフトネスを施す領域において、図６に示すように輝度が所定の勾配を持つように減少させればよい。したがって、エフェクタ２７によって、映像データにソフトネスを施すには、色補正・キー生成回路４９で輝度信号から生成するキー信号の出力レベルを、上記図６に示した所定の勾配にすればよいことが分かる。
【００７０】
したがって、ボーダーエフェクトにおいてソフトネスを施す場合は、図７に示す画面上の斜線部Ａの領域、つまりボーダーエフェクトを施すボーダー領域のキー信号の出力レベルに上述したような勾配を与える。
【００７１】
続いて、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を用いて、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際に用いられるキー信号の生成手順について、立体図形を用いたイメージにて説明をする。
【００７２】
（ａ） 画面の上下左右４方向において、任意の傾きのを持つ平面として表されるキー信号を生成する。
【００７３】
画面の上下左右４方向とは、図７に示すTop，Bottom，Left，Rightに対応しており、各方向において、図８に示すように所定の勾配を有するキー信号が生成される。各方向のキー信号は、画像の幅方向、高さ方向に生成されるため、あたかも平面であるかのように考えることができる。
【００７４】
（ｂ） 平面として表されるキー信号を、左右（Left，Right）、及び、上下（Top，Bottom）で分類し、組み合わせる。このとき、キー信号レベルの最大値を、キー信号レベルが小さい方に合わせて組み合わせる。この処理により、キー信号による、上述した平面によって三角柱が形成されるイメージとなる。
【００７５】
（ｃ） 上述した（ｂ）の処理によって生成された２つの三角柱同士を、組み合わせる。このとき、キー信号レベルの最大値を、キー信号レベルが小さい方に合わせて組み合わせる。この処理により、キー信号による上述した平面によって四角錐が形成されるイメージとなる。
【００７６】
（ｄ） 必要に応じて、キー信号にリミット処理を施す。リミット処理をすると、上述した（ｃ）の処理によって生成された四角錐が台形になるイメージである。
【００７７】
このようにして、キー信号の平面によって生成された四角錐を真上から見ると、キー信号の出力は、図９に示すようなイメージとなり、網掛けして示した領域Ｂがソフトネスを伴ったボーダーエフェクトが施される領域となる。
【００７８】
ところで、図９に示すキー信号の出力イメージ画面における領域Ｂにおいて、４つの角から画面の中央に向かって線が出力されている。これは、マッハ効果によって視覚的に認識される線状の出力をイメージしたものである。
【００７９】
マッハ効果とは、ステップ状の輝度分布をした物体を見たときに、ステップの境界部において、輝度の高い部分は、実際よりも輝度が高いように知覚され、輝度の低い部分は、実際より輝度が低いように知覚される現象であり、輪郭の強調という作用がある。
【００８０】
例えば、白地に黒の領域があるとすると、白地も黒部分も、それぞれ均一な輝度であっても、人間の視覚には、その境界付近で他の部分に較べてコントラストが強く感じられてしまう。
【００８１】
図１０に、図９に示す領域Ｃにおいて、キー信号の出力を立体的なイメージで示す。なお、図１０に示す図では、（ｄ）のリミット処理における出力レベルのリミットであるKeyMaxを、KeyMax＝５１２としている。また、図１０では、図１１に示すような、上記KeyMaxの位置を原点とするような直交座標系（Ｘ，Ｙ）を想定している。KeyMax＝５１２となるのは、図１１において、太線で示したボーダーエフェクトを施す領域の内縁となる位置である。
【００８２】
図１０に示すように、キー信号の出力は、四角錐の稜線がはっきりと認識されるのが分かる。これが、マッハ効果による影響を示している。
【００８３】
ところで、このようなマッハ効果は、図１１に示した直交座標系の原点をKeyMax＝５１２となる位置全てに想定し、ボーダーエフェクトを施す領域内の各位置を、最も近くにある原点で定義される直交座標系で特定した場合に、以下の（１）式を実行することで、回避することが可能である。
【００８４】
【数３】
【００８５】
なお、図１１に示した直交座標系では、KeyMax＝５１２としており、座標Ｘ，Ｙ、それぞれの最大値も５１２としている。
【００８６】
（１）式において、KeyMaxから減算する値は、ボーダーエフェクトを施す領域内の直交座標系における位置（Ｘ，Ｙ）の原点からの距離を２の平方根で正規化したものである。したがって、（１）式は、直交座標系における原点からの距離に応じてキー信号の出力レベルを変化させる、言い換えると、原点から同じ距離にあるキー信号を同一のキー信号レベルにするような変換を行っていることになる。
【００８７】
図１２に、（１）を用いたキー信号の出力値（BorderKey）をプロットした図を示す。これによると、図１０で示した四角錐の稜線が消滅し、なだらかな曲面が出現しているのが分かる。
【００８８】
また、図１３に、（１）式を、四角錐の全ての稜線で実行し、この四角錐を真上から見た様子を示す。図１３によると、キー信号において、マッハ効果による影響が完全に除去されており、且つ、単純に、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施した場合とは異なるキー信号が得られることが分かる。
【００８９】
また、（１）式を、以下に示す（２）式のようにしてもよい。
【００９０】
【数４】
【００９１】
（２）式では、（１）式を変数ｚとする関数ｆｘ（ｚ）が用いられている。関数ｆｘ（ｚ）は、一般的に知られる方程式であり、例えば、簡単なものだとｆｘ（ｚ）＝ｚや、ｆｘ（ｚ）＝ａ×ｚ（ａは、所定の定数とする。）、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚ（ａは、所定の定数とする。）などである。関数ｆｘ（ｚ）を任意に変更することで、キー信号の出力値が様々な傾きを持ったボーダー領域を生成することができる。
【００９２】
図１４に（２）式による、キー信号の出力値（BorderKey）をプロットした図を示す。図１４では、図１２で示したキー信号の出力プロットと同様に、マッハ効果による影響が除去されている。また図１４では、図１２に較べ、キー信号の出力値による立体の曲面がより丸みを帯びているのが分かる。
【００９３】
また、ｆｘ（ｚ）＝ａ×ｚ、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚのａは、KeyMaxであってもよく、例えば、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚにおいてａ＝KeyMaxとすると、ｆｘ（ｚ）は、KeyMax以上の出力レベルになることはないので、距離によらず一定レベルのキー信号を出力することができる。この場合、図１４に示した（２）式によるキー信号の出力値のプロットは、丸みを帯びた曲面ではなく平面となる。
【００９４】
このように、（２）式を用いることで、さらなる特殊効果が得られることが分かる。この（１）式、又は（２）式によって生成されるキー信号に基づいて施す特殊効果が、本出願人が提唱するラウンドクロップの一例である。
【００９５】
本出願人が提唱するラウンドクロップは、上述したようにキー信号の出力レベルが、画像の外周に沿った枠領域の内縁を基準として、上記枠領域内を単調減少する場合だけではなく、例えば、図１５に示すように単調増加したり、図１６に示すように様々な、関数で定義される曲線（例えば、３次曲線など）によって変化したりする場合にも適用することができる。
【００９６】
また、ラウンドクロップは、上述したように、キー信号の出力レベルが減少、増加する場合にだけではなく、キー信号の出力レベルが全く変化しない一定の値となっている場合にも適用することができる。
【００９７】
上述したように、キー信号の出力レベルが増加する場合、ラウンドクロップを実行するには、（１）式の出力、（２）式中の変数ｚの値に、例えば、絶対値をとったりすることで対応することができる。このとき、（１）、（２）式中のKeyMaxは、キー信号の出力レベルの基準となる、上記画像の外周に沿った枠領域の内縁におけるキー信号の出力レベルである。
【００９８】
続いて、（１）、（２）式に基づく演算を実行する色補正・キー生成回路４９のハードウェア構成について説明をする。（１）、（２）式を実行するにあたり、色補正・キー生成回路４９は、図１７に示すハードウェア構成となっている。
【００９９】
図１７に示すように、色補正・キー生成回路４９は、乗算器２０１，２０２と、加算器２０３と、リミット回路２０４と、ＳＱＲＴ回路２０５と、ＬＵＴ（Look Up Table）２０６とを備えている。
【０１００】
乗算器２０１，２０２には、ぞれぞれ、上述した図１１に示した直交座標における位置（Ｘ，Ｙ）が入力され乗算される。加算器２０３は、乗算器２０１，２０２からの出力を加算する。リミット回路２０４は、加算器２０３からの出力に所定のリミット処理をする。ＳＱＲＴ回路２０５は、リミット回路２０４からの出力を２で除算して平方根をとる。ＳＱＲＴ回路２０５の出力は、図示しないが、色補正・キー生成回路４９で求められたKeyMaxから減算され、ＬＵＴ２０６に供給される。ＬＵＴ２０６は、上述した（２）式で用いられる関数ｆｘ（ｚ）が格納されているメモリであり、ＣＰＵ３４によって指定された関数ｆｘ（ｚ）が読み出され、読み出された関数ｆｘ（ｚ）にＳＱＲＴ回路２０５からの出力が入力される。
【０１０１】
このようにして、ラウンドクロップ回路２００は、（１）式、又は（２）式で示した演算を実行し、ラウンドクロップを実現するようにキー信号の出力レベルを制御する。
【０１０２】
なお、ＬＵＴ２０６は、あらかじめ関数ｆｘ（ｚ）が格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）であってもよいし、ＣＰＵ３４によって、関数ｆｘ（ｚ）を設定することができるＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）や、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などであってもよい。
【０１０３】
色・補正キー生成回路４９の備えられたラウンドクロップ回路２００によって、出力レベルが制御されたキー信号は、入出力ポート４８を介して、エフェクタ２７に出力される。エフェクタ２７は、色・補正キー生成回路４９のラウンドクロップ回路２００で出力レベルが制御されたキー信号に基づいて、映像データの輝度信号、色信号などを変化させてリアルタイムでエフェクト処理をする。
【０１０４】
このようにして、編集システムは、ワークステーション１に備えられた、ＰＣＩカード１４において、色・補正キー生成回路４９のラウンドクロップ回路２００で出力レベルが制御されるキー信号に基づいて、エフェクタ２７でエフェクト処理をすることで、映像データに対して、全く新しい画像特殊効果であるラウンドクロップを施すことができる。
【０１０５】
なお、ラウンドクロップ回路２００は、上述したように、色・補正キー生成回路４９で生成されたキー信号に対して出力レベルを制御する他にも、既に生成されているキー信号の出力レベルを制御することも可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、キー信号制御手段によって、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御し、制御されたキー信号に基づいて、映像信号を変化させることで、リアルタイムな処理によって、映像信号に全く新しい画像特殊効果を与えることができる。
【０１０７】
また、本発明は、映像信号に施される特殊効果において発生するマッハ効果による影響を抑制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編集システムの構成について説明するための図である。
【図２】ワークステーションに搭載されるＰＣＩカードの外観構成について説明するための図である。
【図３】ワークステーションに搭載されたＰＣＩカードの構成について説明するためのブロック図である。
【図４】ＰＣＩカードに備えられたコントローラの構成について説明するためのブロック図である。
【図５】ＰＣＩカードに備えられたエフェクタの構成について説明するためのブロック図である。
【図６】ソフトネス施す際の輝度信号について説明するための図である。
【図７】ボーダーエフェクトを施す領域について説明するための図である。
【図８】ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際のキー信号の生成手順について説明するための図である。
【図９】ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際のキー信号の出力イメージを示した図である。
【図１０】キー信号の出力を立体的にプロットした図である。
【図１１】 KeyMaxとなる位置を原点とする直交座標系について説明するための図である。
【図１２】（１）式によって生成されるキー信号を立体的にプロットした図である。
【図１３】（１）式によって生成されるキー信号の様子を示した図である。
【図１４】（２）式によって生成されるキー信号を立体的にプロットした図である。
【図１５】枠領域内において、単調増加するキー信号の出力レベルを示した図である。
【図１６】枠領域内において、所定の関数で表されるキー信号の出力レベルを示した図である。
【図１７】（１）、（２）式を実行するハードウェア構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ ワークステーション、８，１４，１６ ＰＣＩカード、２７ エフェクタ、２８ コントローラ、３５ メモリ制御ブロック、３６ 読み出しアドレス生成ブロック、３７ ＣＰＵ、４２ メモリコントローラ、４８ 入出力ポート、４９ 色補正・キー生成回路、２０１，２０２ 乗算器、２０３ 加算器、２０４ リミット回路、２０５ ＳＱＲＴ回路、２０６ ＬＵＴ
【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、ノンリニア編集が可能な編集システムに用いられるような特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放送局やポストプロダクションのような映像コンテンツの制作部門では、素材である映像データや音声データを、ノンリニア編集装置で編集してテレビ番組、コマーシャル、または映画等のようなコンテンツを制作することが一般的に行われている。
【０００３】
ノンリニア編集装置としては、編集用のアプリケーションソフトウェアをインストールしたコンピュータ（ワークステーションやパーソナルコンピュータ）が従来から用いられている。
【０００４】
そうしたノンリニア編集装置では、素材を収録したＶＴＲやビデオカメラ等から、所望のシーン等の素材が、コンピュータに接続されたストレージデバイスまたはコンピュータの内蔵ハードディスクにキャプチャー（取り込み）される。
【０００５】
そして、キャプチャーした素材に画像特殊効果（以下、特殊効果と呼ぶ。）を施したり、キャプチャーしたワークステーション１つの素材を別の素材と合成したり、繋ぎ合わせる等の編集処理が上記編集用のアプリケーションソフトウェアを有したコンピュータで行われることにより、映像コンテンツが制作される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−３７８０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなノンリニア編集装置で施す特殊効果に、画像に縁取りをするようなボーダーエフェクトという特殊効果がある。ボーダーエフェクトは、縁取りした箇所にソフトネスと呼ばれる画像のコントラストを抑制する特殊効果を伴って実施されることが多い。このボーダーと、ソフトネスとを同時に施すことで、効果的な縁取りをした画像を得ることができる。
【０００８】
本出願人は、このボーダーエフェクト処理において、全く新しい効果を生み出す特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、キー信号に基づいて映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、上記映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段と、上記キー信号に基づいて、上記映像信号を変化させる映像信号処理手段とを備え、上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係るキー信号制御装置は、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段を備え、上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明に係るキー信号制御方法は、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御工程を備え、上記キー信号制御工程では、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る特殊効果装置、キー信号制御装置及びキー信号制御方法の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。図１を用いて、本発明の実施の形態として示す編集システムについて説明をする。
【００１３】
編集システムは、ワークステーション１と、ストレージデバイス２と、キーボード３と、マウス４と、ＶＧＡ（Video Graphic Array）モニタ５，６と、ＶＴＲ７とを備えている。
【００１４】
ワークステーション１は、素材のキャプチャーや編集を行うための編集用アプリケーションソフトウェアがインストールされており、ノンリニア編集装置として用いられる。
【００１５】
ストレージデバイス２は、例えば大容量のソリッドステートディスクであり、ワークステーション１で素材をキャプチャーする際の周辺記憶装置として用いられる。
【００１６】
キーボード３，マウス４，ＶＧＡモニタ５及び６は、ワークステーション１の入出力装置であり、ワークステーション１を操作して編集作業を行ったり、編集結果を確認するために用いられる。
【００１７】
ＶＴＲ７は、ＨＤＣＡＭフォーマット（「ＨＤＣＡＭ」は登録商標）に対応した機種のＶＴＲであり、取材現場のＨＤＴＶカメラ等から供給される非圧縮のＨＤＴＶデータ（素材）をこのフォーマットで収録するために用いられる。
【００１８】
ＨＤＣＡＭフォーマットでは、ＨＤＴＶ信号が、帯域制限技術及びビットリダクション技術によって約１／７に圧縮される。したがって、コンピュータからは、このフォーマットで圧縮された２つのＨＤＴＶ映像データを並行してＰＣＩバスを介してＰＣＩカードに転送することが可能である。
【００１９】
ＶＴＲ７からは、ワークステーション１でのキャプチャー操作により、収録されたＨＤＣＡＭフォーマットのＨＤＴＶデータのうちの所望のＨＤＴＶデータがストレージデバイス２にキャプチャーされる。
【００２０】
ワークステーション１のＰＣＩスロットには、３つのＰＣＩカードが装着されている。図２は、これらの３つのＰＣＩカード８，１４及び１６の外観構成を略示す図である。
【００２１】
ＰＣＩカード８は、ＨＤＴＶデータの入出力や、ＨＤＣＡＭフォーマットのＨＤＴＶ映像データ（以下‘ＨＤ圧縮データ’と呼ぶ）のデコードを行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード８は、コンピュータ内においてＰＣＩスロットを装備した基板（以下‘マザーボード’と呼ぶ）に勘合するためのＰＣＩコネクタ１３と、コンピュータにねじ止めして固定するための機構部品１２を有している。
【００２２】
また、ＰＣＩカード８は、コンピュータを介さずに直接外部との間で信号の入出力を行うためのコネクタとして、基準信号の入力コネクタ９と、非圧縮のＨＤＴＶデータの入力コネクタ１０と、非圧縮のＨＤＴＶデータの出力コネクタ１１とを有している。
【００２３】
ＰＣＩカード１４は、主に、ＨＤＴＶデータの入出力や、ＨＤ圧縮データのデコードや、ＨＤＴＶデータに対する編集処理を行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード１４も、ＰＣＩカード８と全く同様のＰＣＩコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のＰＣＩコネクタ２５）及び固定用機構部品を有している。
【００２４】
ＰＣＩカード１６は、ＳＤＴＶデータの入出力を行うためのＰＣＩカードである。ＰＣＩカード１６も、ＰＣＩカード８と全く同様のＰＣＩコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のＰＣＩコネクタ４０）及び固定用機構部品を有している。
【００２５】
また、ＰＣＩカード１６は、コンピュータを介さずに直接外部との間で信号の入出力を行うためのコネクタとして、基準信号の入力コネクタ１８と、非圧縮のＳＤＴＶデータの入力コネクタ１９と、非圧縮のＳＤＴＶデータの出力コネクタ２０とを有している。
【００２６】
また、ＰＣＩカード８，ＰＣＩカード１４は、互いの間でＨＤＴＶデータを授受するためのコネクタ（図２では省略しているが、後述する図３のコネクタ２４，２９）をそれぞれ有しており、それらのコネクタはケーブル１５でつながれている。
【００２７】
また、ＰＣＩカード８，ＰＣＩカード１６は、互いの間でＳＤＴＶデータを授受するためのポート（図２では省略しているが、後述する図３のポート３３，３８）をそれぞれ有しており、それらのポートはケーブル１７でつながれている。
【００２８】
図３は、これらのＰＣＩカード８，１４及び１６の回路構成を示すブロック図である。
【００２９】
ＰＣＩカード８は、圧縮データコントローラ２１と、デコーダ２２と、非圧縮データコントローラ２３と、クロック生成回路３０と、エンコーダ３１と、ＰＣＩカード８の各部を制御するＣＰＵ３２とを搭載している。
【００３０】
圧縮データコントローラ２１は、図２にも示したＰＣＩコネクタ１３を介して、ワークステーション１内のＰＣＩバスの制御や、ＨＤ圧縮データの入出力制御を行う回路である。圧縮データコントローラ２１に入力したＨＤ圧縮データは、デコーダ２２に送られる。
【００３１】
デコーダ２２は、ＨＤ圧縮データをデコード（伸長）して非圧縮のＨＤＴＶ映像データに戻す回路である。デコーダ２２でデコードされたＨＤＴＶ映像データは、非圧縮データコントローラ２３に送られる。
【００３２】
非圧縮データコントローラ２３は、図２にも示した入力コネクタ１０，出力コネクタ１１やコネクタ２４（ＰＣＩカード１４との間でのＨＤＴＶデータ授受用のコネクタ）を介したＨＤＴＶデータの入出力制御や、ポート３３（ＰＣＩカード１６との間でのＳＤＴＶデータ授受用のポート）を介したＳＤＴＶデータの入出力制御を行う回路である。また、非圧縮データコントローラ２３内には、ＨＤＴＶとＳＤＴＶとの間での信号方式の変換を行う図示しないコンバータが設けられている。
【００３３】
クロック生成回路３０は、図２にも示した入力コネクタ９から入力した基準信号から、クロック信号を生成してＰＣＩカード８の各部に供給する回路である。
【００３４】
エンコーダ３１は、非圧縮データコントローラ２３から送られた非圧縮のＨＤＴＶ映像データを、ＨＤＣＡＭフォーマットでエンコード（圧縮）する回路である。エンコーダ３１からは、エンコードしたＨＤＴＶ映像データ（ＨＤ圧縮データ）が圧縮データコントローラ２１に送られる。
【００３５】
ＰＣＩカード１４は、デコーダ２６と、エフェクタ２７と、コントローラ２８と、ＰＣＩカード１４の各部を制御するＣＰＵ３４と、クロック生成回路１００とを搭載している。
【００３６】
デコーダ２６は、ＰＣＩカード８のデコーダ２２と同じく、ＨＤ圧縮データをデコードして非圧縮のＨＤＴＶ映像データに戻す回路である。尚、図示しないが、デコーダ２６とデコーダ２２は、同じ基盤上にあっても構わない。
【００３７】
エフェクタ２７は、非圧縮のＨＤＴＶ映像データに対して特殊効果を施すための回路である。
【００３８】
コントローラ２８は、ＰＣＩコネクタ２５を介したＨＤ圧縮データの入出力制御や、デコーダ２６，エフェクタ２７，コネクタ２９との間でのＨＤＴＶ映像データの授受を行う回路である。
【００３９】
ＰＣＩカード１６は、ビデオプロセッシングコントローラ３９を搭載している。ビデオプロセッシングコントローラ３９は、ＰＣＩコネクタ４０，入力コネクタ１９，出力コネクタ２０，ポート３８（ＰＣＩカード８との間での非圧縮のＳＤＴＶデータ授受用のポート）を介した非圧縮のＳＤＴＶデータの入出力制御等を行う回路である。
【００４０】
この編集システムでは、ＰＣＩカード１４で合成された結果をＰＣＩカード８の非圧縮データコントローラ２３でＳＤデータに画角変更されたデータが、ＰＣＩカード８のポート３３を介して、ポート３８に送信される。
【００４１】
ビデオプロセッシングコントローラ３９の制御によってポート、出力コネクタ２０に接続されたモニタで確認することも可能であるし、ビデオプロセッシングコントローラ３９、ＰＣＩコネクタ４０を経由し、ストレージデバイス２などへ映像データ、音声データを送信することもできる。
【００４２】
スイッチ１０１は、ビデオプロセッシングコントローラ３９から送信されたデータを、出力コネクタ２０を介してＳＤＩケーブルで外部に出力するか、ポート３８を経由してＰＣＩカード８へ出力するかを切り替えるスイッチである。
【００４３】
スイッチ１０２は、入力コネクタ１９から送信された信号か、又は、ポート３８を経由して送信された信号のどちらかを選択してビデオプロセッシングコントローラ３９に出力するスイッチである。
【００４４】
図４は、ＰＣＩカード１４のコントローラ２８の回路構成を示すブロック図である。コントローラ２８には、ＨＤＴＶ映像データを一時記憶するための数百メガバイトの容量のメモリ（例えばＳＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）４１が接続されている。コントローラ２８は、このメモリ４１を制御するメモリコントローラ４２と、入出力ポート４３，４４，４８と、ＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）コントローラ４６と、ＦＩＦＯ（先入れ先出し）回路４７と、色補正・キー生成回路４９と、図３にも示されている合成回路５０と、インターフェース５２と、デュアルポートＲＡＭ５３とを含んでいる。
【００４５】
入出力ポート４３は、コネクタ２９とメモリコントローラ４２との間で非圧縮のＨＤＴＶ映像データを授受するためのポートである。
【００４６】
入出力ポート４４は、メモリコントローラ４２からデコーダ２６にＨＤ圧縮データを送ったり、デコーダ２６からの非圧縮のＨＤＴＶ映像データをメモリコントローラ４２に送るためのポートである。
【００４７】
入出力ポート４８は、色補正・キー生成回路４９からエフェクタ２７に非圧縮のＨＤＴＶ映像データを送ったり、エフェクタ２７からのＨＤＴＶ映像データをメモリコントローラ４２に送るためのポートである。
【００４８】
インターフェース５２は、ＣＰＵ３４とコントローラ２８内の各部との間のインターフェースである（図では、メモリコントローラ４２，ＦＩＦＯ回路４７，デュアルポートＲＡＭ５３以外の各部とインターフェース５２とを結ぶ接続線は図示を省略している）。
【００４９】
ＤＭＡコントローラ４６は、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したＨＤ圧縮データをメモリコントローラ４２に送ったり、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したエフェクトパラメータをデュアルポートＲＡＭ５３に書き込む役割を果たす。
【００５０】
ＦＩＦＯ回路４７は、ＰＣＩコネクタ２５を介して入力したコマンドをＣＰＵ３４に送ったり、ＣＰＵ３４からのステータスをＰＣＩコネクタ２５を介して出力するためのバッファである。
【００５１】
色補正・キー生成回路４９は、メモリコントローラ４２から送られた非圧縮のＨＤＴＶ映像データに対して、色補正処理や、輝度信号からキー信号（透明度を示す信号）を生成するルミナンスキー生成処理や、特定のクロミナンス成分からキー信号を生成するクロマキー生成処理を施す回路である。
【００５２】
色補正・キー生成回路４９で生成されたキー信号は、入出力ポート４８を介して、エフェクタ２７に送信される。エフェクタ２７は、送信されるキー信号に基づいて、所定のエフェクト処理を実行する。後述するソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実行する場合も、この色補正・キー生成回路４９で生成されたキー信号に基づいて、エフェクタ２７でエフェクト処理されることになる。
【００５３】
合成回路５０は、メモリコントローラ４２から送られた２つの非圧縮のＨＤＴＶ映像データをキー信号に基づいて合成する回路である。合成回路５０で合成されたＨＤＴＶ映像データは、メモリコントローラ４２に戻される。
【００５４】
合成回路５０の前段には、合成前に各層に色補正やキー信号生成を行えるブロック５１が備えられている。
【００５５】
デュアルポートＲＡＭ５３は、エフェクタ２７内のＣＰＵ３７が、ＤＭＡコントローラ４６によって書き込まれたエフェクトパラメータを読み出したり、ＣＰＵ３４やＣＰＵ３７が、互い間で授受すべき各種情報の書込み・読出しを行うために用いられる。
【００５６】
図５は、ＰＣＩカード１４のエフェクタ２７の回路構成を示すブロック図である。エフェクタ２７は、図３にも示されているように、メモリ制御ブロック３５と、読出しアドレス生成ブロック３６と、これらを制御するＣＰＵ３７とを含んでいる。
【００５７】
メモリ制御ブロック３５には、外部フレームメモリ５５が接続されている。メモリ制御ブロック３５は、メモリ制御・フィルター処理回路５４と、アドレス・キー信号発生回路５６とを含んでいる。
【００５８】
メモリ制御・フィルター処理回路５４は、外部フレームメモリ５５の制御や、フィルター処理によるアンチエイリアジングを行う回路である。
【００５９】
アドレス・キー信号発生回路５６は、１画素のデータ毎の書込みアドレス，読出しアドレスをメモリ制御・フィルター処理回路５４に与えたり、シーンチェンジ時の境界（例えば前のシーンの中から、後のシーンを表示した丸い枠が次第に拡大していくようなシーンチェンジにおける、丸い枠）を示すキー信号を発生してメモリ制御・フィルター処理回路５４に与える回路である。
【００６０】
読出しアドレス生成ブロック３６には、外部メモリ５７が接続されている。読出しアドレス生成ブロック３６は、ワークステーション１にインストールされている編集用アプリケーションソフトウェアによる特殊効果選択釦で選択・設定された特殊効果の種類・エフェクトパラメータに基づき、外部メモリ５７との間で１００ＭＨｚ以上の速度でデータをやりとりしつつ加算，乗算，直交座標の極座標への変換等の演算を行うことにより、１画素のデータ毎の読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）を生成するブロックである。
【００６１】
コントローラ２８から入出力ポート４８（図４）を介してエフェクタ２７に１フレーム分の非圧縮のＨＤＴＶ映像データ又は、ＳＤＴＶ映像データが送られると、その映像データが、アドレス・キー信号発生回路５６からの書込みアドレス（Ｘ，Ｙ）に従い、メモリ制御・フィルター処理回路５４を経て外部フレームメモリ５５にシーケンシャルに書き込まれる。
【００６２】
そして、読出しアドレス生成ブロック３６で生成された読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）がメモリ制御ブロック３５内のアドレス・キー信号発生回路５６に伝えられ、この読出しアドレス（Ｘ’，Ｙ’）に従ってメモリ制御・フィルター処理回路５４を経て外部フレームメモリ５５からＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データがシーケンシャルに読み出されることにより、ＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに対して画像の変形処理が施される。
【００６３】
フレームメモリ５５から読み出されたＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データは、メモリ制御・フィルター処理回路５４からコントローラ２８内の入出力ポート４８に送られる。
【００６４】
コントローラ２８から送られる各フレームのＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに対してエフェクタ２７でこうした処理が行われることにより、例えばページをめくるようにしてシーンを消すといった特殊効果や、上述したソフトネスを伴ったボーダーエフェクト等の特殊効果がＨＤＴＶ映像データ又はＳＤＴＶ映像データに施される。
【００６５】
エフェクタ２７によって、エフェクト処理された映像データは、コントローラ２８の合成回路５０に供給され、ＰＣＩカード８から供給される非圧縮データと合成される。エフェクト処理され、さらに合成された映像データは、ＰＣＩカード８に送信され出力コネクタ１１に接続されたモニタでリアルタイムで処理された映像を確認することができる。
【００６６】
ここで、本発明の実施の形態として示す編集システムにおいて、本出願人が提唱する全く新しい効果を生み出す特殊効果について説明をする。本出願人が提唱する、この特殊効果をラウンドクロップ（Round Crop）と呼ぶことにする。
【００６７】
ラウンドクロップは、例えば、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実施する場合に行うことで、全く新しい特殊効果を画像に与える。また、ラウンドクロップは、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを実施することで発生する、後述するマッハ効果を抑制することもできる。
【００６８】
まず、一般的な、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトについて説明をする。
【００６９】
映像データにソフトネスを施すには、ソフトネスを施す領域において、図６に示すように輝度が所定の勾配を持つように減少させればよい。したがって、エフェクタ２７によって、映像データにソフトネスを施すには、色補正・キー生成回路４９で輝度信号から生成するキー信号の出力レベルを、上記図６に示した所定の勾配にすればよいことが分かる。
【００７０】
したがって、ボーダーエフェクトにおいてソフトネスを施す場合は、図７に示す画面上の斜線部Ａの領域、つまりボーダーエフェクトを施すボーダー領域のキー信号の出力レベルに上述したような勾配を与える。
【００７１】
続いて、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を用いて、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際に用いられるキー信号の生成手順について、立体図形を用いたイメージにて説明をする。
【００７２】
（ａ） 画面の上下左右４方向において、任意の傾きのを持つ平面として表されるキー信号を生成する。
【００７３】
画面の上下左右４方向とは、図７に示すTop，Bottom，Left，Rightに対応しており、各方向において、図８に示すように所定の勾配を有するキー信号が生成される。各方向のキー信号は、画像の幅方向、高さ方向に生成されるため、あたかも平面であるかのように考えることができる。
【００７４】
（ｂ） 平面として表されるキー信号を、左右（Left，Right）、及び、上下（Top，Bottom）で分類し、組み合わせる。このとき、キー信号レベルの最大値を、キー信号レベルが小さい方に合わせて組み合わせる。この処理により、キー信号による、上述した平面によって三角柱が形成されるイメージとなる。
【００７５】
（ｃ） 上述した（ｂ）の処理によって生成された２つの三角柱同士を、組み合わせる。このとき、キー信号レベルの最大値を、キー信号レベルが小さい方に合わせて組み合わせる。この処理により、キー信号による上述した平面によって四角錐が形成されるイメージとなる。
【００７６】
（ｄ） 必要に応じて、キー信号にリミット処理を施す。リミット処理をすると、上述した（ｃ）の処理によって生成された四角錐が台形になるイメージである。
【００７７】
このようにして、キー信号の平面によって生成された四角錐を真上から見ると、キー信号の出力は、図９に示すようなイメージとなり、網掛けして示した領域Ｂがソフトネスを伴ったボーダーエフェクトが施される領域となる。
【００７８】
ところで、図９に示すキー信号の出力イメージ画面における領域Ｂにおいて、４つの角から画面の中央に向かって線が出力されている。これは、マッハ効果によって視覚的に認識される線状の出力をイメージしたものである。
【００７９】
マッハ効果とは、ステップ状の輝度分布をした物体を見たときに、ステップの境界部において、輝度の高い部分は、実際よりも輝度が高いように知覚され、輝度の低い部分は、実際より輝度が低いように知覚される現象であり、輪郭の強調という作用がある。
【００８０】
例えば、白地に黒の領域があるとすると、白地も黒部分も、それぞれ均一な輝度であっても、人間の視覚には、その境界付近で他の部分に較べてコントラストが強く感じられてしまう。
【００８１】
図１０に、図９に示す領域Ｃにおいて、キー信号の出力を立体的なイメージで示す。なお、図１０に示す図では、（ｄ）のリミット処理における出力レベルのリミットであるKeyMaxを、KeyMax＝５１２としている。また、図１０では、図１１に示すような、上記KeyMaxの位置を原点とするような直交座標系（Ｘ，Ｙ）を想定している。KeyMax＝５１２となるのは、図１１において、太線で示したボーダーエフェクトを施す領域の内縁となる位置である。
【００８２】
図１０に示すように、キー信号の出力は、四角錐の稜線がはっきりと認識されるのが分かる。これが、マッハ効果による影響を示している。
【００８３】
ところで、このようなマッハ効果は、図１１に示した直交座標系の原点をKeyMax＝５１２となる位置全てに想定し、ボーダーエフェクトを施す領域内の各位置を、最も近くにある原点で定義される直交座標系で特定した場合に、以下の（１）式を実行することで、回避することが可能である。
【００８４】
【数３】
なお、図１１に示した直交座標系では、KeyMax＝５１２としており、座標Ｘ，Ｙ、それぞれの最大値も５１２としている。
【００８６】
（１）式において、KeyMaxから減算する値は、ボーダーエフェクトを施す領域内の直交座標系における位置（Ｘ，Ｙ）の原点からの距離を２の平方根で正規化したものである。したがって、（１）式は、直交座標系における原点からの距離に応じてキー信号の出力レベルを変化させる、言い換えると、原点から同じ距離にあるキー信号を同一のキー信号レベルにするような変換を行っていることになる。
【００８７】
図１２に、（１）を用いたキー信号の出力値（BorderKey）をプロットした図を示す。これによると、図１０で示した四角錐の稜線が消滅し、なだらかな曲面が出現しているのが分かる。
【００８８】
また、図１３に、（１）式を、四角錐の全ての稜線で実行し、この四角錐を真上から見た様子を示す。図１３によると、キー信号において、マッハ効果による影響が完全に除去されており、且つ、単純に、ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施した場合とは異なるキー信号が得られることが分かる。
【００８９】
また、（１）式を、以下に示す（２）式のようにしてもよい。
【００９０】
【数４】
（２）式では、（１）式を変数ｚとする関数ｆｘ（ｚ）が用いられている。関数ｆｘ（ｚ）は、一般的に知られる方程式であり、例えば、簡単なものだとｆｘ（ｚ）＝ｚや、ｆｘ（ｚ）＝ａ×ｚ（ａは、所定の定数とする。）、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚ（ａは、所定の定数とする。）などである。関数ｆｘ（ｚ）を任意に変更することで、キー信号の出力値が様々な傾きを持ったボーダー領域を生成することができる。
【００９２】
図１４に（２）式による、キー信号の出力値（BorderKey）をプロットした図を示す。図１４では、図１２で示したキー信号の出力プロットと同様に、マッハ効果による影響が除去されている。また図１４では、図１２に較べ、キー信号の出力値による立体の曲面がより丸みを帯びているのが分かる。
【００９３】
また、ｆｘ（ｚ）＝ａ×ｚ、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚのａは、KeyMaxであってもよく、例えば、ｆｘ（ｚ）＝ａ＋ｚにおいてａ＝KeyMaxとすると、ｆｘ（ｚ）は、KeyMax以上の出力レベルになることはないので、距離によらず一定レベルのキー信号を出力することができる。この場合、図１４に示した（２）式によるキー信号の出力値のプロットは、丸みを帯びた曲面ではなく平面となる。
【００９４】
このように、（２）式を用いることで、さらなる特殊効果が得られることが分かる。この（１）式、又は（２）式によって生成されるキー信号に基づいて施す特殊効果が、本出願人が提唱するラウンドクロップの一例である。
【００９５】
本出願人が提唱するラウンドクロップは、上述したようにキー信号の出力レベルが、画像の外周に沿った枠領域の内縁を基準として、上記枠領域内を単調減少する場合だけではなく、例えば、図１５に示すように単調増加したり、図１６に示すように様々な、関数で定義される曲線（例えば、３次曲線など）によって変化したりする場合にも適用することができる。
【００９６】
また、ラウンドクロップは、上述したように、キー信号の出力レベルが減少、増加する場合にだけではなく、キー信号の出力レベルが全く変化しない一定の値となっている場合にも適用することができる。
【００９７】
上述したように、キー信号の出力レベルが増加する場合、ラウンドクロップを実行するには、（１）式の出力、（２）式中の変数ｚの値に、例えば、絶対値をとったりすることで対応することができる。このとき、（１）、（２）式中のKeyMaxは、キー信号の出力レベルの基準となる、上記画像の外周に沿った枠領域の内縁におけるキー信号の出力レベルである。
【００９８】
続いて、（１）、（２）式に基づく演算を実行する色補正・キー生成回路４９のハードウェア構成について説明をする。（１）、（２）式を実行するにあたり、色補正・キー生成回路４９は、図１７に示すハードウェア構成となっている。
【００９９】
図１７に示すように、色補正・キー生成回路４９は、乗算器２０１，２０２と、加算器２０３と、リミット回路２０４と、ＳＱＲＴ回路２０５と、ＬＵＴ（Look Up Table）２０６とを備えている。
【０１００】
乗算器２０１，２０２には、ぞれぞれ、上述した図１１に示した直交座標における位置（Ｘ，Ｙ）が入力され乗算される。加算器２０３は、乗算器２０１，２０２からの出力を加算する。リミット回路２０４は、加算器２０３からの出力に所定のリミット処理をする。ＳＱＲＴ回路２０５は、リミット回路２０４からの出力を２で除算して平方根をとる。ＳＱＲＴ回路２０５の出力は、図示しないが、色補正・キー生成回路４９で求められたKeyMaxから減算され、ＬＵＴ２０６に供給される。ＬＵＴ２０６は、上述した（２）式で用いられる関数ｆｘ（ｚ）が格納されているメモリであり、ＣＰＵ３４によって指定された関数ｆｘ（ｚ）が読み出され、読み出された関数ｆｘ（ｚ）にＳＱＲＴ回路２０５からの出力が入力される。
【０１０１】
このようにして、ラウンドクロップ回路２００は、（１）式、又は（２）式で示した演算を実行し、ラウンドクロップを実現するようにキー信号の出力レベルを制御する。
【０１０２】
なお、ＬＵＴ２０６は、あらかじめ関数ｆｘ（ｚ）が格納されているＲＯＭ（Read Only Memory）であってもよいし、ＣＰＵ３４によって、関数ｆｘ（ｚ）を設定することができるＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）や、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などであってもよい。
【０１０３】
色・補正キー生成回路４９の備えられたラウンドクロップ回路２００によって、出力レベルが制御されたキー信号は、入出力ポート４８を介して、エフェクタ２７に出力される。エフェクタ２７は、色・補正キー生成回路４９のラウンドクロップ回路２００で出力レベルが制御されたキー信号に基づいて、映像データの輝度信号、色信号などを変化させてリアルタイムでエフェクト処理をする。
【０１０４】
このようにして、編集システムは、ワークステーション１に備えられた、ＰＣＩカード１４において、色・補正キー生成回路４９のラウンドクロップ回路２００で出力レベルが制御されるキー信号に基づいて、エフェクタ２７でエフェクト処理をすることで、映像データに対して、全く新しい画像特殊効果であるラウンドクロップを施すことができる。
【０１０５】
なお、ラウンドクロップ回路２００は、上述したように、色・補正キー生成回路４９で生成されたキー信号に対して出力レベルを制御する他にも、既に生成されているキー信号の出力レベルを制御することも可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、キー信号制御手段によって、映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御し、制御されたキー信号に基づいて、映像信号を変化させることで、リアルタイムな処理によって、映像信号に全く新しい画像特殊効果を与えることができる。
【０１０７】
また、本発明は、映像信号に施される特殊効果において発生するマッハ効果による影響を抑制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編集システムの構成について説明するための図である。
【図２】ワークステーションに搭載されるＰＣＩカードの外観構成について説明するための図である。
【図３】ワークステーションに搭載されたＰＣＩカードの構成について説明するためのブロック図である。
【図４】ＰＣＩカードに備えられたコントローラの構成について説明するためのブロック図である。
【図５】ＰＣＩカードに備えられたエフェクタの構成について説明するためのブロック図である。
【図６】ソフトネス施す際の輝度信号について説明するための図である。
【図７】ボーダーエフェクトを施す領域について説明するための図である。
【図８】ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際のキー信号の生成手順について説明するための図である。
【図９】ソフトネスを伴ったボーダーエフェクトを施す際のキー信号の出力イメージを示した図である。
【図１０】キー信号の出力を立体的にプロットした図である。
【図１１】 KeyMaxとなる位置を原点とする直交座標系について説明するための図である。
【図１２】（１）式によって生成されるキー信号を立体的にプロットした図である。
【図１３】（１）式によって生成されるキー信号の様子を示した図である。
【図１４】（２）式によって生成されるキー信号を立体的にプロットした図である。
【図１５】枠領域内において、単調増加するキー信号の出力レベルを示した図である。
【図１６】枠領域内において、所定の関数で表されるキー信号の出力レベルを示した図である。
【図１７】（１）、（２）式を実行するハードウェア構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ ワークステーション、８，１４，１６ ＰＣＩカード、２７ エフェクタ、２８ コントローラ、３５ メモリ制御ブロック、３６ 読み出しアドレス生成ブロック、３７ ＣＰＵ、４２ メモリコントローラ、４８ 入出力ポート、４９ 色補正・キー生成回路、２０１，２０２ 乗算器、２０３ 加算器、２０４ リミット回路、２０５ ＳＱＲＴ回路、２０６ ＬＵＴ
Claims (5)
- キー信号に基づいて映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、
上記映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段と、
上記キー信号に基づいて、上記映像信号を変化させる映像信号処理手段とを備え、
上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御すること
を特徴とする特殊効果装置。 - 上記キー信号制御手段は、上記基準値としての最大レベルをＫｅｙＭａｘ、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記最大レベルを与える内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置（Ｘ，Ｙ）とした場合、
以下に示す（１）式によって、
を特徴とする請求項１記載の特殊効果装置。 - 上記キー信号制御手段は、上記基準値としての最大レベルをＫｅｙＭａｘ、任意の関数をｆｘ、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記最大レベルを与える内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置（Ｘ，Ｙ）とした場合、
以下に示す（２）式によって、
を特徴とする請求項１記載の特殊効果装置。 - 映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御手段を備え、
上記キー信号制御手段は、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御すること
を特徴とするキー信号制御装置。 - 映像信号に対応した画像の外周に沿って枠領域が現れるように、当該枠領域内の任意の位置に対応するキー信号のレベルを、当該枠領域の内縁上のキー信号のレベルを基準値として、当該枠領域の内縁からの最短距離に応じたレベルに制御するキー信号制御工程を備え、
上記キー信号制御工程では、上記枠領域内の上記任意の位置を、上記内縁上の位置の中で上記任意の位置から最も近くの位置を原点とする直交座標系で定義される位置とし、上記任意の位置の上記原点からの距離に応じたレベルに上記キー信号を制御すること
を特徴とするキー信号制御方法。
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