JP4626114B2 - 画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リカーシブエフェクトの代表であるトレール効果は、残像と現在の画像(以下、現画像と呼ぶ)を合成することによってその効果が得られる。残像はこの合成後の画像フレームメモリに記録し、そのキー信号のレベルを低下させることによって生成している。
【０００３】
従来の画像特殊効果装置(DME: Didtal Multi Elcts)において、現画像と残像を合成するには、原画像のキーをそのまま合成係数として使用する方法や、さらにこれを応用し、残像部にキーの存在しない部分は原画像がそのまま出力されるように合成係数を補正する方法などが採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像特殊効果装置では、問題点１〜３があった。
【０００５】
問題点１：エッジの急峻化
残像に対し原画像を重ねる場合の合成係数に原画像キーを用いる場合、最終的にトレール付加を行うときに再び原画像キーのエッジが使用され、キーのエッジが二重に使用されるので、本来の画像エッジと比較して急峻となり、リンギングやエリアシングの原因となり、画像品位を損なう。
【０００６】
問題点２：画像エッジへのカラーマットの滲み込み
トレール部に任意の色を付加する効果を実現する場合は残像部に対しカラーマットを適用するが、この場合、物体が静止しているときも物体のエッジ部にカラーマットが現れてしまい品位が悪い。これは、合成係数にキーエッジの傾斜部が使用されるためである。
【０００７】
問題点３：回路の複雑さとパラメータに対する効果の連続性の問題
従来機種においてはキーエッジに対し特別な処理を施すことによって、これらの問題を軽減しているが完全ではなく、回路が複雑難解になるばかりでなく、回路規模が増大するという問題を伴う。さらに、また効果のバリエーションとして現画像を残像の上にかぶせる又はその逆を選択可能とし、さらにその合成比率を変えて原画像と残像との重なり具合を自由に調整することも可能であるが、原画像と残像との重なり具合やトレールにカラーマットを採用する場合等に応じて回路構成や処理アルゴリズムの切替えが必要となり、重なり具合パラメータと完全に原画像が上に重なる状態が連続しておらず、効果の連続的変化を表す場合に不都合を生じていた。
【０００８】
そこで、本発明は、画面内を移動する物体にトレールを付加する効果を実現するに当たり、これらの問題点を解決して構成及び動作の理解が容易な画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供するものである。
【０００９】
本発明の目的は、トレール部に残像以外の画像を選択可能にするとともに、カラーマット等の残像以外のビデオを付加する機能を有する画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、トレール付加タイプとしてＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を選択可能にした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、上記機能において、残像部が現画像に重なる度合いを調整できるようにした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
通常、トレールは現画像に残像を引きずる効果であるため、残像の上に現画像を重ねる。しかし、現画像があたかも奥に移動する状態を表現するために、残像が上になる重ね合わせを実現する。ここで、図１に示すように、現画像ＶＬＩＶＥが上の状態をＯｖｅｒ、逆に残像ＶＡｆｔｅｒが上となる状態をＵｎｄｅｒと定義するまた、残像部が上に重なる度合いを自由に調整可能であれば、奥へ移動するスピードが速い場合に残像部が濃く、遅い場合は重なり方が薄くなるといった効果を表現できる。図１に示すように、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の中間状態をＭｉｘ状態であると定義する。
【００１３】
本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、上記キー生成手段は、出力画像キー信号ＫＯＵＴ及び画像合成信号ＫＭＩＸを以下の式に基づき生成することを特徴とする。
【００１４】
【数５】
【００１５】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００１６】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００１７】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００１８】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
【数６】
【００２０】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００２１】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００２２】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００２３】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、上記キー生成手段は、下式に基づき画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成することを特徴とする。
【００２４】
【数７】
【００２５】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００２６】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号（ＫＯＵＴ）に所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００２７】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００２８】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成することを特徴とする。
【００２９】
【数８】
【００３０】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００３１】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００３２】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
先ず、トレール効果の基本原理について図２及び図３を参照して説明する。
【００３５】
図２は、方形の物体が動いている場合のトレール効果のかかり方を表している。物体に記されている数値は夫々何フレーム前の物体であるかを表している。３で示される画像は３フレーム前に画像がその場所にあったことを意味する。画像は時間とともに消えていき、バックグランドに溶け込む様子がわかる。また、この図２のうち１〜４の部分が残像であり、０が現画像である。次のフレームにおいては０〜４の画像が合成され、さらにレベルが下がったものが残像となる。
【００３６】
この効果を作り出す画像特殊効果装置１０は、その原理的な構成を図３に示すように、画像合成部(Video Mix.)１、キー生成部(Key Proc.)２、フレームメモリ(Frame Mem.)３，４、乗算器５や選択回路６などからなる。
【００３７】
上記画像合成部１は、外部からのビデオ入力(Video Input)として現画像部の動画像信号（以下、現画像信号と呼ぶ）ＶＬＩＶＥが供給され、また、当該画像合成部１から出力される画像信号ＶＯＵＴがフレームメモリ３を介して残像画像信号ＶＡＦＴＥＲとして供給され、さらに、上記キー生成部２から画像合成信号ＫＭＩＸが供給されるようになっている。なお、上記画像合成部１には、フレームメモリ３を介して供給される残像画像信号ＶＡＦＴＥＲに代えて、残像部の画像信号としてカラーマット信号Ｍａｔｔが選択回路６を介して供給される場合もある。
【００３８】
そして、この画像合成部１は、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、次の式（１）に示す直線補間式に従った処理を行うことにより、
【００３９】
【数９】
【００４０】
上記残像画像信号ＶＡＦＴＥＲと現画像信号ＶＬＩＶＥとを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号ＶＯＵＴを生成し、生成した動画像信号ＶＯＵＴを上記フレームメモリ３に供給するとともに、上記動画像信号ＶＯＵＴをビデオ出力(Video Output)として外部に出力する。
【００４１】
また、上記キー生成部２は、外部からのキー入力(Key Input)として現画像信号ＶＬＩＶＥに対するキー信号（以下、現画像キー信号と呼ぶ）ＫＬＩＶＥが供給され、また、当該キー生成部２から出力される出力画像キー信号ＫＯＵＴがフレームメモリ４を介し、さらに、乗算器５により調整パラメータＤｅｃａｙが乗算されて残像に対するキー信号（残像画像キー信号と呼ぶ）ＫＡＦＴＥＲとして供給されるようになっている。
【００４２】
そして、このキー生成部２は、上記現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから、残像画像信号ＶＡＦＴＥＲと現画像信号ＶＬＩＶＥとの画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成し、生成した画像合成信号ＫＭＩＸを上記画像合成部１に供給し、また、生成した出力画像キー信号ＫＯＵＴを上記フレームメモリ４に供給するとともに、上記出力画像キー信号ＫＯＵＴをキー出力(Key Output)として外部に出力する。
【００４３】
このような構成の画像特殊効果装置１０の動作原理を解説する。
【００４４】
残像とは過去の画像が残っている状態のものであり、元画像の信号レベルが時間とともにバックグランドレベルに近づいている状態にある画像全てを表すと考えられる。これを実現するにはキー信号レベルが時間とともに減少し、最終的には０となる処理を行うとよい。このレベルの下がり方の度合い、すなわち、残像部の消え具合を決定するのが、上記フレームメモリ４の出力に上記乗算器５により乗算される調整パラメータＤｅｃａｙである。上記調整パラメータＤｅｃａｙは、１以下の値を持ち、上記フレームメモリ４から出力される１フレーム前のキー出力に乗算される。フレームメモリ４には現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲとが合成されたものが入力されており、キー信号のレベルは時間とともに下がる。残像部分の画像出力はフリーズされた画像となっており、そのレベルは時間とともに変化しない。しかし、キー信号のレベルが下がることによってバックグランドとミックスされた画像では徐々に残像部分が消えていく効果を観測できる。
【００４５】
また、任意の色のトレールを付加する効果は、上記画像合成部１に供給する残像画像信号ＶＡＦＴＥＲにとして選択回路６を介して任意のマット信号Ｍａｔｔを供給することによって実現される。
【００４６】
そして、この画像特殊効果装置１０では、残像と現画像との合成を２チャンネルのビデオコンバイン原理に基づいて行い、上記キー生成部２において、画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを次の式（２），（３）により求める。
【００４７】
【数１０】
【００４８】
ここで、Ｇｚは残像の重なり度合いを示す変数である。この変数Ｇｚの値が１の時残像が最も上に重なっているＵｎｄｅｒ状態、同変数Ｇｚの値が０の場合を現画像が最も上に重なっているＯｖｅｒ状態と考える。なお、残像と現画像入力をコンバイン原理式に対して逆のチャンネルに適用すると変数Ｇｚに対するＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の意味合いが反対となる。
【００４９】
上記キー生成部２では、例えば図４に示す構成の演算回路２０により、上記式（２），式（３）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算する。
【００５０】
すなわち、図４に示す構成の演算回路２０において、減算器２１は、定数１．０から現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算し、その減算出力（１−ＫＬＩＶＥ）を乗算器２２に供給する。
【００５１】
上記乗算器２２は、上記減算器２１の減算出力（１−ＫＬＩＶＥ）に残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと乗算し、その乗算出力（ＫＡＦＴＥＲ×（１−ＫＬＩＶＥ））を加算器２３と合成器２４に供給する。
【００５２】
そして、上記加算器２３は、上記乗算器２２の乗算出力（ＫＡＦＴＥＲ×（１−ＫＬＩＶＥ））と現画像キー信号ＫＬＩＶＥを加算することにより、その加算出力として上記式（３）にて示される出力画像キー信号ＫＯＵＴを出力するとともに、除算器２５に供給する。
【００５３】
また、上記合成器２４は、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚが供給されており、
ａ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｂ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｋ＝Ｇｚとして、
ｘ＝（ａ−ｂ）ｋ＋ｂ
なる合成処理を行い、その合成出力ｘを上記除算器２５に供給する。
【００５４】
そして、上記除算器２５は、上記加算器２３の加算出力すなわち出力画像キー信号ＫＯＵＴをｙとし、上記合成器２４の合成出力ｘを上記出力画像キー信号ＫＯＵＴすなわちｙで除算することにより、その除算出力として上記式（２）で示される画像合成信号ＫＭＩＸを出力する。
【００５５】
上記キー生成部２において上記式（２），式（３）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算することにより、次のような優位性を得ることができる。
【００５６】
すなわち、コンバイン原理に基づいており、入力チャンネルのキーの傾斜が合成後も保証される。したがって、二重キーによるエッジの急峻化が発生しない。
【００５７】
また、重ね合わせの度合いを自由に調整でき、０ｖｅｒ・Ｕｎｄｅｒの状態はＭｉｘ状態において係数を最大又は最小とした場合と同一となる。さらに、この性質を利用し、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに奥行き情報を反映し、より効果的なトレールを実現することができる。また、トレール以外のリカーシブエフェクトの合成法としては理論に忠実である。リカーシブ回路はトレール以外にMotion Decay、Key Frame Strobe、Multi Freeze及びRecursive Shadow等のエフェクトも実現する。
【００５８】
ここで、上記キー生成部２では、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を個別に演算し、その結果をＭｉｘして画像合成信号ＫＭＩＸを求めるようにすることもできる。
【００５９】
すなわち、この場合、Ｏｖｅｒトレール及びＵｎｄｅｒトレールの画像信号の状態式を定義し、Ｍｉｘトレールはこの２状態を合成したものと考える。ただし、各状態の画像信号のＭｉｘを行う場合、回路規模が大となるため、ビデオの最終演算結果が求める式と同等となる画像合成信号ＫＭＩＸを導き出す。
【００６０】
Ｏｖｅｒ状態は次の条件Ａ１）〜Ａ３）を満たすように定義される。
【００６１】
条件Ａ１） キー信号の合成結果は残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとの最大値、すなわちＰｏｓｉｔｉｖｅ ＮＡＭ出力とする。これによって、静止状態でキーレベルが上昇する問題はなくなる。
【００６２】
条件Ａ２）画像エッジの本来の傾斜を有効にするため、バックグランド等と合成した場合の整合性を考え、状態定義はキー処理された状態で行う。
【００６３】
条件Ａ３）トレールは残像キー信号ＫＡＦＴＥＲが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベルより大のとき付加されると考える。これにより静止状態における残像の滲み込みが生じない。
【００６４】
条件Ａ１）を満足するために、出力画像キー信号ＫＯＵＴを次の式（４）のように定義する。
【００６５】
【数１１】
【００６６】
また、条件Ａ２）より画像出力を次の式（５）のように定義する。
【００６７】
【数１２】
【００６８】
これは、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルが現画像キー信号ＫＬＩＶＥより大のときのみ残像が付加されることを表しており、３）の条件を満足する。この式（５）を、Ｏｖｅｒ状態での画像合成出力である動画像信号ＶＯＶＥＲは、次の式（６）により求めることができる。
【００６９】
【数１３】
【００７０】
この定義式（６）は残像と現画像とのキーレベルがら以下の様に場合わけされる。
【００７１】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００７２】
【数１４】
【００７３】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【００７４】
【数１５】
【００７５】
これから条件Ａ３）が満たされていることがわかる。
【００７６】
また、Ｏｖｅｒ状態は次の条件Ｂ１）〜Ｂ３）を満たすように定義される。
【００７７】
Ｂ１）キー信号の合成結果は残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとの最大値、すなわちＰｏｓｉｔｉｖｅ ＮＡＭ出力とする。これによって、静止状態でキーレベルが上昇する問題はなくなる。
【００７８】
Ｂ２）画像エッジの本来の傾斜を有効にするため、バックグランド等と合成した場合の整合性を考え、状態定義はキー処理された状態で行う。
【００７９】
Ｂ３）Ｕｎｄｅｒ状態では残像が優先であるがら、残像は全て出力に反映される。現画像はそのキー信号ＫＬＩＶＥが残像のキー信号ＫＡＦＴＥＲより大のときのみ出力されるものとする。
【００８０】
このうちＢ３）以外はＯｖｅｒと同条件である。出力画像キー信号ＫＯＵＴは同一式、すなわち、式（４）で定義し、画像出力を次の式（９）のように定義する。
【００８１】
【数１６】
【００８２】
したがって、Ｕｎｄｅｒ状態での画像合成出力である動画像信号ＶＵＮＤＥＲは、次の式（１０）により求めることができる。
【００８３】
【数１７】
【００８４】
Ｏｖｅｒと同様に各々のキーレベルを比較して、ビデオ出力は以下の様になる。
【００８５】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００８６】
【数１８】
【００８７】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【００８８】
【数１９】
【００８９】
これから条件Ｂ３）を満たすことがわかる。
【００９０】
また、Ｍｉｘ状態式は、次のようにして導出される。
【００９１】
すなわち、Ｍｉｘ状態はＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態をあるミックス比により合成したものと考える。出力画像キー信号ＫＯＵＴの定義はＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態とで同一であるため、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、合成後のキー信号レベルを考慮することなく単純にＶＯＶＥＲとＶＵＮＤＥＲとを次の式（１３）に示すように合成するすればよい。
【００９２】
【数２０】
【００９３】
この式（１３）で示される動画像信号ＶＯＵＴは、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに最大値１．０を持つときがＵｎｄｅｒ状態となり、０．０のときＯｖｅｒ状態となる。
【００９４】
ここで、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとのレベル比較で場合わけすると、以下のように残像と現画像によって表現される。
【００９５】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００９６】
【数２１】
【００９７】
この式（１４）は次の式（１５）のように変形される。
【００９８】
【数２２】
【００９９】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【０１００】
【数２３】
【０１０１】
この式（１６）は次の式（１７）のように変形される。
【０１０２】
【数２４】
【０１０３】
ここで、両条件における演算式の相違点に注目すると、上記ａ．の場合における式（１５）の残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算する部分が、ｂ．の場合において０となっていることが分かる。すなわち、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベル以下の場合に０となることから、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、減算結果に対し出力が０以上となるリミッタをかける以下の式（１８）として表現される。
【０１０４】
【数２５】
【０１０５】
この式（１８）は、上述のトレール効果の基本原理において説明した残像と現画像との直線補間式に他ならない。そのときの係数ＫＭＩＸは、右辺先頭に記述された分数部全体である。また、この係数ＫＭＩＸの分母は、現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲの最大値となるため、出力画像キー信号ＫＯＵＴそのものである。したがって、最終的に画像合成比率を表す画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴは、次の式（１９）及び式（２０）により示される。
【０１０６】
【数２６】
【０１０７】
したがって、上記キー生成部２では、例えば図５に示す構成の演算回路３０により、上記式（１９），式（２０）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算する。
【０１０８】
すなわち、図５に示す構成の演算回路３０において、減算器３１は、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算し、その減算出力（ＫＡ ＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）をリミッタ回路３２に供給する。
【０１０９】
上記リミッタ回路３２は、上記減算器３１の減算出力（ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）に０以上とするリミッタをかけ、そのリミッタ出力（０，ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）を加算器３３と合成器３４に供給する。
【０１１０】
そして、上記加算器３３は、上記リミッタ回路３２のリミッタ出力（０，ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）と現画像キー信号ＫＬＩＶＥを加算することにより、その加算出力として上記式（２０）にて示される出力画像キー信号ＫＯＵＴを出力するとともに、除算器３５に供給する。
【０１１１】
また、上記合成器３４は、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚが供給されており、
ａ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｂ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｋ＝Ｇｚとして、
ｘ＝（ａ−ｂ）ｋ＋ｂ
なる合成処理を行い、その合成出力ｘを上記除算器３５に供給する。
【０１１２】
そして、上記除算器３５は、上記加算器３３の加算出力すなわち出力画像キー信号ＫＯＵＴをｙとし、上記合成器２４の合成出力ｘを上記出力画像キー信号ＫＯＵＴすなわちｙで除算することにより、その除算出力として上記式（１９）で示される画像合成信号ＫＭＩＸを出力する。
【０１１３】
上記キー生成部２において上記式（１９），式（２０）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算することにより、次のような優位性を得ることができる。
【０１１４】
すなわち、ＯｖｅｒとＵｎｄｅｒの状態定義式は残像及び現画像のエッジをそのまま採用しているので、二重キーによる問題は生じない。これはＯｖｅｒ・Ｕｎｄｅｒ 両状態を合成して得られるＭｉｘ状態においても保証されている。
【０１１５】
また、原理的にはＯｖｅｒとＵｎｄｅｒの両状態を先に演算した後に残像の重なり度合いを示す変数ＧｚによってＭｉｘを行う思想であるが、図５に示した演算回路３０では、先に画像合成信号ＫＭＩＸに対して残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚを反映することによって、ハードウェアを最小限に留めている。すなわち、原理手順どおりのハードウェア構成に対し、図５に示した演算回路３０では、除算器や加算器が半分程度となる。
【０１１６】
また、０ｖｅｒ状態は、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベル以下である場合にはトレールが付加されない演算式となっている。静止画状態においては残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルは現画像キー信号ＫＬＩＶＥ以下となるため、現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベルが１以下の場合においても残像部の画像が表に現れてこない。すなわち、カラーマット信号等の滲み込み問題を完全に解決している。
【０１１７】
さらに、重ね合わせの度合いを係数Ｇｚによって自由に調整でき、０ｖｅｍ・Ｕｎｄｅｒの状態はＭｉｘ状態において係数Ｇｚを最大又は最小とした場合と同一となる。したがって、コンバイン方法と同様に残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに奥行き情報を反映し、より効果的なトレールを実現することが可能である。
【０１１８】
ここで、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比である変数Ｇｚの極性を逆にした場合を考える。この場合、前述式に対して、次の式（２１）で表されるパラメータＧ'ｚが合成比となる。
【０１１９】
【数２７】
【０１２０】
パラメータＧ'ｚは最大値を持つときＯｖｅｒ状態となるパラメータであり、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、次の式（２２）にて示される。
【０１２１】
【数２８】
【０１２２】
このとき、同様の演算によって、動画像信号ＶＯＵＴ、画像合成比率を表す画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴは、次の式（２３）、式（２４）及び式（２５）により示される。
【０１２３】
【数２９】
【０１２４】
これは、元の式と比較して、残像と現画像を入れ替え、さらに残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとを交換した式となっていることがわかる。すなわち、回路構成を全く変更することなく、残像入力と現画像入力を入れ替えることで対応できる。
【０１２５】
上述の図４に示した演算回路２０と図５に示した演算回路３０は、類似する構成要素を多く含んでおり、図６に示す演算回路４０ように、上記演算回路２０に選択回路４１とリミッタ回路４２を追加することによって、両方の演算機能を有する演算回路４０を実現することができる。
【０１２６】
ここで、トレール以外のリカーシブエフェクトを実現する場合においてはビデオ合成原理を考えた場合は上記演算回路２０による演算手法を採用するのがより適切で画質面において優位である。また、コントロールが複雑ではあるが、動きのある場合のみリカーシブを０Ｎにすることによってトレール時に上記演算回路２０による演算手法を採用することも可能である。
【０１２７】
さらに、奥行き情報を持つシステムに本発明を適用し、図７に示す画像特殊効果装置５０のように、上述の図３に原理的な構成を示した画像特殊効果装置１０における上記キー生成部２にＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比である変数Ｇｚを与える奥行き情報生成部８を設けることにより、奥行き情報をトレール処理に反映させることができる。
【０１２８】
図７に示す画像特殊効果装置５０おいて、上記奥行き情報生成部８は、外部からの奥行き情報入力(Z Input)として現画像信号ＶＬＩＶＥに対する奥行き情報（以下、現画像奥行き情報と呼ぶ）ＺＬＩＶＥが供給され、また、当該奥行き情報生成部８から出力される出力奥行き情報ＺＯＵＴがフレームメモリ９を介して残像に対する奥行き情報（以下、残像奥行き情報と呼ぶ）ＺＡＦＴＥＲとして供給されるようになっている。
【０１２９】
そして、この奥行き情報生成部８は、上記現画像奥行き情報ＺＬＩＶＥと残像奥行き情報ＺＡＦＴＥＲから、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比を指定する変数Ｇｚと出力画像の奥行き情報（出力画像奥行き情報と呼ぶ）ＺＯＵＴを生成し、生成した変数Ｇｚをキー生成部２に供給し、また、生成した出力画像画像奥行き情報ＺＯＵＴを奥行き情報出力(Key Output)として外部に出力する。
【０１３０】
上記キー生成部２は、上記奥行き情報生成部８から供給される上記変数Ｇｚに応じた画像合成信号ＫＭＩＸを画像合成部１に供給する。
【０１３１】
そして、上記画像合成部１は、現画像信号ＶＬＩＶＥと残像画像信号ＶＡＦＴＥＲとを
上記キー生成部２から供給される画像合成信号ＫＭＩＸに応じた合成比率で合成することにより動画像信号ＶＯＵＴを生成する。
【０１３２】
このように奥行き情報をトレール処理に反映させることによって、特別なコントロールをすることなく手前又は奥へ移動していく状態をトレールで表現することができる。さらに４攻画像がトレール部を突き抜ける効果を得ることも可能である。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、トレール効果におけるエッジの急峻化問題すなわち二重キーによるエッジの急峻化を伴うことなくトレール処理を行うことができる。また、トレールのＭｉｘ状態における残像と現画像が重なる度合いを調整することができる。また、画像エッジへのカラーマットの滲み込みを伴うことなくトレール処理を行うことができる。
【０１３４】
すなわち、本発明によれば、トレール部に残像以外の画像を選択可能にするとともに、カラーマット等の残像以外のビデオを付加する機能を有する画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することができる。
【０１３５】
また、本発明によれば、トレール付加タイプとしてＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を選択可能にした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することがきる。
【０１３６】
さらに、本発明によれば、残像部が現画像に重なる度合いを調整でき、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態との連続性を確保することができる画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のトレール処理における現画像と残像の重なり状態を示すＵｎｄｅｒ状態、Ｏｖｅｒ状態及びＭｉｘ状態の概念図である。
【図２】方形の物体が動いている場合のトレール効果のかかり方を表す図である。
【図３】上記トレール効果を作り出す画像特殊効果装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図４】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明を奥行き情報を持つシステムに適用した画像特殊効果装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，５０ 画像特殊効果装置、１ 画像合成部(Video Mix.)、２ キー生成部(Key Proc.)、３，４，９ フレームメモリ(Frame Mem.)、５ 乗算器、６ 選択回路、８ 奥行き情報生成部、２０，３０，４０ 演算回路、２１，３１ 減算器、２２ 乗算器、２３，３３ 加算器、２４，３４ 合成器、２５，３５除算器、３２，４２ リミッタ回路、５０ 画像特殊効果装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リカーシブエフェクトの代表であるトレール効果は、残像と現在の画像(以下、現画像と呼ぶ)を合成することによってその効果が得られる。残像はこの合成後の画像フレームメモリに記録し、そのキー信号のレベルを低下させることによって生成している。
【０００３】
従来の画像特殊効果装置(DME: Didtal Multi Elcts)において、現画像と残像を合成するには、原画像のキーをそのまま合成係数として使用する方法や、さらにこれを応用し、残像部にキーの存在しない部分は原画像がそのまま出力されるように合成係数を補正する方法などが採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像特殊効果装置では、問題点１〜３があった。
【０００５】
問題点１：エッジの急峻化
残像に対し原画像を重ねる場合の合成係数に原画像キーを用いる場合、最終的にトレール付加を行うときに再び原画像キーのエッジが使用され、キーのエッジが二重に使用されるので、本来の画像エッジと比較して急峻となり、リンギングやエリアシングの原因となり、画像品位を損なう。
【０００６】
問題点２：画像エッジへのカラーマットの滲み込み
トレール部に任意の色を付加する効果を実現する場合は残像部に対しカラーマットを適用するが、この場合、物体が静止しているときも物体のエッジ部にカラーマットが現れてしまい品位が悪い。これは、合成係数にキーエッジの傾斜部が使用されるためである。
【０００７】
問題点３：回路の複雑さとパラメータに対する効果の連続性の問題
従来機種においてはキーエッジに対し特別な処理を施すことによって、これらの問題を軽減しているが完全ではなく、回路が複雑難解になるばかりでなく、回路規模が増大するという問題を伴う。さらに、また効果のバリエーションとして現画像を残像の上にかぶせる又はその逆を選択可能とし、さらにその合成比率を変えて原画像と残像との重なり具合を自由に調整することも可能であるが、原画像と残像との重なり具合やトレールにカラーマットを採用する場合等に応じて回路構成や処理アルゴリズムの切替えが必要となり、重なり具合パラメータと完全に原画像が上に重なる状態が連続しておらず、効果の連続的変化を表す場合に不都合を生じていた。
【０００８】
そこで、本発明は、画面内を移動する物体にトレールを付加する効果を実現するに当たり、これらの問題点を解決して構成及び動作の理解が容易な画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供するものである。
【０００９】
本発明の目的は、トレール部に残像以外の画像を選択可能にするとともに、カラーマット等の残像以外のビデオを付加する機能を有する画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、トレール付加タイプとしてＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を選択可能にした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、上記機能において、残像部が現画像に重なる度合いを調整できるようにした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
通常、トレールは現画像に残像を引きずる効果であるため、残像の上に現画像を重ねる。しかし、現画像があたかも奥に移動する状態を表現するために、残像が上になる重ね合わせを実現する。ここで、図１に示すように、現画像ＶＬＩＶＥが上の状態をＯｖｅｒ、逆に残像ＶＡｆｔｅｒが上となる状態をＵｎｄｅｒと定義するまた、残像部が上に重なる度合いを自由に調整可能であれば、奥へ移動するスピードが速い場合に残像部が濃く、遅い場合は重なり方が薄くなるといった効果を表現できる。図１に示すように、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の中間状態をＭｉｘ状態であると定義する。
【００１３】
本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、上記キー生成手段は、出力画像キー信号ＫＯＵＴ及び画像合成信号ＫＭＩＸを以下の式に基づき生成することを特徴とする。
【００１４】
【数５】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００１６】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００１７】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００１８】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成することを特徴とする。
【００１９】
【数６】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００２１】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００２２】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００２３】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、上記キー生成手段は、下式に基づき画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成することを特徴とする。
【００２４】
【数７】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００２６】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号（ＫＯＵＴ）に所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００２７】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００２８】
また、本発明は、入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成することを特徴とする。
【００２９】
【数８】
ここで、ＫＬＩＶＥは、入力された上記動画像信号に表示されているリカーシブ効果処理対象となる物体を示すキー信号である現画像キー信号である。
【００３１】
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
【００３２】
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
先ず、トレール効果の基本原理について図２及び図３を参照して説明する。
【００３５】
図２は、方形の物体が動いている場合のトレール効果のかかり方を表している。物体に記されている数値は夫々何フレーム前の物体であるかを表している。３で示される画像は３フレーム前に画像がその場所にあったことを意味する。画像は時間とともに消えていき、バックグランドに溶け込む様子がわかる。また、この図２のうち１〜４の部分が残像であり、０が現画像である。次のフレームにおいては０〜４の画像が合成され、さらにレベルが下がったものが残像となる。
【００３６】
この効果を作り出す画像特殊効果装置１０は、その原理的な構成を図３に示すように、画像合成部(Video Mix.)１、キー生成部(Key Proc.)２、フレームメモリ(Frame Mem.)３，４、乗算器５や選択回路６などからなる。
【００３７】
上記画像合成部１は、外部からのビデオ入力(Video Input)として現画像部の動画像信号（以下、現画像信号と呼ぶ）ＶＬＩＶＥが供給され、また、当該画像合成部１から出力される画像信号ＶＯＵＴがフレームメモリ３を介して残像画像信号ＶＡＦＴＥＲとして供給され、さらに、上記キー生成部２から画像合成信号ＫＭＩＸが供給されるようになっている。なお、上記画像合成部１には、フレームメモリ３を介して供給される残像画像信号ＶＡＦＴＥＲに代えて、残像部の画像信号としてカラーマット信号Ｍａｔｔが選択回路６を介して供給される場合もある。
【００３８】
そして、この画像合成部１は、上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、次の式（１）に示す直線補間式に従った処理を行うことにより、
【００３９】
【数９】
上記残像画像信号ＶＡＦＴＥＲと現画像信号ＶＬＩＶＥとを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号ＶＯＵＴを生成し、生成した動画像信号ＶＯＵＴを上記フレームメモリ３に供給するとともに、上記動画像信号ＶＯＵＴをビデオ出力(Video Output)として外部に出力する。
【００４１】
また、上記キー生成部２は、外部からのキー入力(Key Input)として現画像信号ＶＬＩＶＥに対するキー信号（以下、現画像キー信号と呼ぶ）ＫＬＩＶＥが供給され、また、当該キー生成部２から出力される出力画像キー信号ＫＯＵＴがフレームメモリ４を介し、さらに、乗算器５により調整パラメータＤｅｃａｙが乗算されて残像に対するキー信号（残像画像キー信号と呼ぶ）ＫＡＦＴＥＲとして供給されるようになっている。
【００４２】
そして、このキー生成部２は、上記現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから、残像画像信号ＶＡＦＴＥＲと現画像信号ＶＬＩＶＥとの画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成し、生成した画像合成信号ＫＭＩＸを上記画像合成部１に供給し、また、生成した出力画像キー信号ＫＯＵＴを上記フレームメモリ４に供給するとともに、上記出力画像キー信号ＫＯＵＴをキー出力(Key Output)として外部に出力する。
【００４３】
このような構成の画像特殊効果装置１０の動作原理を解説する。
【００４４】
残像とは過去の画像が残っている状態のものであり、元画像の信号レベルが時間とともにバックグランドレベルに近づいている状態にある画像全てを表すと考えられる。これを実現するにはキー信号レベルが時間とともに減少し、最終的には０となる処理を行うとよい。このレベルの下がり方の度合い、すなわち、残像部の消え具合を決定するのが、上記フレームメモリ４の出力に上記乗算器５により乗算される調整パラメータＤｅｃａｙである。上記調整パラメータＤｅｃａｙは、１以下の値を持ち、上記フレームメモリ４から出力される１フレーム前のキー出力に乗算される。フレームメモリ４には現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲとが合成されたものが入力されており、キー信号のレベルは時間とともに下がる。残像部分の画像出力はフリーズされた画像となっており、そのレベルは時間とともに変化しない。しかし、キー信号のレベルが下がることによってバックグランドとミックスされた画像では徐々に残像部分が消えていく効果を観測できる。
【００４５】
また、任意の色のトレールを付加する効果は、上記画像合成部１に供給する残像画像信号ＶＡＦＴＥＲにとして選択回路６を介して任意のマット信号Ｍａｔｔを供給することによって実現される。
【００４６】
そして、この画像特殊効果装置１０では、残像と現画像との合成を２チャンネルのビデオコンバイン原理に基づいて行い、上記キー生成部２において、画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを次の式（２），（３）により求める。
【００４７】
【数１０】
ここで、Ｇｚは残像の重なり度合いを示す変数である。この変数Ｇｚの値が１の時残像が最も上に重なっているＵｎｄｅｒ状態、同変数Ｇｚの値が０の場合を現画像が最も上に重なっているＯｖｅｒ状態と考える。なお、残像と現画像入力をコンバイン原理式に対して逆のチャンネルに適用すると変数Ｇｚに対するＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の意味合いが反対となる。
【００４９】
上記キー生成部２では、例えば図４に示す構成の演算回路２０により、上記式（２），式（３）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算する。
【００５０】
すなわち、図４に示す構成の演算回路２０において、減算器２１は、定数１．０から現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算し、その減算出力（１−ＫＬＩＶＥ）を乗算器２２に供給する。
【００５１】
上記乗算器２２は、上記減算器２１の減算出力（１−ＫＬＩＶＥ）に残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと乗算し、その乗算出力（ＫＡＦＴＥＲ×（１−ＫＬＩＶＥ））を加算器２３と合成器２４に供給する。
【００５２】
そして、上記加算器２３は、上記乗算器２２の乗算出力（ＫＡＦＴＥＲ×（１−ＫＬＩＶＥ））と現画像キー信号ＫＬＩＶＥを加算することにより、その加算出力として上記式（３）にて示される出力画像キー信号ＫＯＵＴを出力するとともに、除算器２５に供給する。
【００５３】
また、上記合成器２４は、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚが供給されており、
ａ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｂ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｋ＝Ｇｚとして、
ｘ＝（ａ−ｂ）ｋ＋ｂ
なる合成処理を行い、その合成出力ｘを上記除算器２５に供給する。
【００５４】
そして、上記除算器２５は、上記加算器２３の加算出力すなわち出力画像キー信号ＫＯＵＴをｙとし、上記合成器２４の合成出力ｘを上記出力画像キー信号ＫＯＵＴすなわちｙで除算することにより、その除算出力として上記式（２）で示される画像合成信号ＫＭＩＸを出力する。
【００５５】
上記キー生成部２において上記式（２），式（３）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算することにより、次のような優位性を得ることができる。
【００５６】
すなわち、コンバイン原理に基づいており、入力チャンネルのキーの傾斜が合成後も保証される。したがって、二重キーによるエッジの急峻化が発生しない。
【００５７】
また、重ね合わせの度合いを自由に調整でき、０ｖｅｒ・Ｕｎｄｅｒの状態はＭｉｘ状態において係数を最大又は最小とした場合と同一となる。さらに、この性質を利用し、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに奥行き情報を反映し、より効果的なトレールを実現することができる。また、トレール以外のリカーシブエフェクトの合成法としては理論に忠実である。リカーシブ回路はトレール以外にMotion Decay、Key Frame Strobe、Multi Freeze及びRecursive Shadow等のエフェクトも実現する。
【００５８】
ここで、上記キー生成部２では、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を個別に演算し、その結果をＭｉｘして画像合成信号ＫＭＩＸを求めるようにすることもできる。
【００５９】
すなわち、この場合、Ｏｖｅｒトレール及びＵｎｄｅｒトレールの画像信号の状態式を定義し、Ｍｉｘトレールはこの２状態を合成したものと考える。ただし、各状態の画像信号のＭｉｘを行う場合、回路規模が大となるため、ビデオの最終演算結果が求める式と同等となる画像合成信号ＫＭＩＸを導き出す。
【００６０】
Ｏｖｅｒ状態は次の条件Ａ１）〜Ａ３）を満たすように定義される。
【００６１】
条件Ａ１） キー信号の合成結果は残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとの最大値、すなわちＰｏｓｉｔｉｖｅ ＮＡＭ出力とする。これによって、静止状態でキーレベルが上昇する問題はなくなる。
【００６２】
条件Ａ２）画像エッジの本来の傾斜を有効にするため、バックグランド等と合成した場合の整合性を考え、状態定義はキー処理された状態で行う。
【００６３】
条件Ａ３）トレールは残像キー信号ＫＡＦＴＥＲが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベルより大のとき付加されると考える。これにより静止状態における残像の滲み込みが生じない。
【００６４】
条件Ａ１）を満足するために、出力画像キー信号ＫＯＵＴを次の式（４）のように定義する。
【００６５】
【数１１】
また、条件Ａ２）より画像出力を次の式（５）のように定義する。
【００６７】
【数１２】
これは、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルが現画像キー信号ＫＬＩＶＥより大のときのみ残像が付加されることを表しており、３）の条件を満足する。この式（５）を、Ｏｖｅｒ状態での画像合成出力である動画像信号ＶＯＶＥＲは、次の式（６）により求めることができる。
【００６９】
【数１３】
この定義式（６）は残像と現画像とのキーレベルがら以下の様に場合わけされる。
【００７１】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００７２】
【数１４】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【００７４】
【数１５】
これから条件Ａ３）が満たされていることがわかる。
【００７６】
また、Ｏｖｅｒ状態は次の条件Ｂ１）〜Ｂ３）を満たすように定義される。
【００７７】
Ｂ１）キー信号の合成結果は残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとの最大値、すなわちＰｏｓｉｔｉｖｅ ＮＡＭ出力とする。これによって、静止状態でキーレベルが上昇する問題はなくなる。
【００７８】
Ｂ２）画像エッジの本来の傾斜を有効にするため、バックグランド等と合成した場合の整合性を考え、状態定義はキー処理された状態で行う。
【００７９】
Ｂ３）Ｕｎｄｅｒ状態では残像が優先であるがら、残像は全て出力に反映される。現画像はそのキー信号ＫＬＩＶＥが残像のキー信号ＫＡＦＴＥＲより大のときのみ出力されるものとする。
【００８０】
このうちＢ３）以外はＯｖｅｒと同条件である。出力画像キー信号ＫＯＵＴは同一式、すなわち、式（４）で定義し、画像出力を次の式（９）のように定義する。
【００８１】
【数１６】
したがって、Ｕｎｄｅｒ状態での画像合成出力である動画像信号ＶＵＮＤＥＲは、次の式（１０）により求めることができる。
【００８３】
【数１７】
Ｏｖｅｒと同様に各々のキーレベルを比較して、ビデオ出力は以下の様になる。
【００８５】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００８６】
【数１８】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【００８８】
【数１９】
これから条件Ｂ３）を満たすことがわかる。
【００９０】
また、Ｍｉｘ状態式は、次のようにして導出される。
【００９１】
すなわち、Ｍｉｘ状態はＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態をあるミックス比により合成したものと考える。出力画像キー信号ＫＯＵＴの定義はＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態とで同一であるため、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、合成後のキー信号レベルを考慮することなく単純にＶＯＶＥＲとＶＵＮＤＥＲとを次の式（１３）に示すように合成するすればよい。
【００９２】
【数２０】
この式（１３）で示される動画像信号ＶＯＵＴは、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに最大値１．０を持つときがＵｎｄｅｒ状態となり、０．０のときＯｖｅｒ状態となる。
【００９４】
ここで、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとのレベル比較で場合わけすると、以下のように残像と現画像によって表現される。
【００９５】
ａ．ＫＡＦＴＥＲ≧ＫＬＩＶＥの場合
【００９６】
【数２１】
この式（１４）は次の式（１５）のように変形される。
【００９８】
【数２２】
ｂ．ＫＡＦＴＥＲ≦ＫＬＩＶＥの場合
【０１００】
【数２３】
この式（１６）は次の式（１７）のように変形される。
【０１０２】
【数２４】
ここで、両条件における演算式の相違点に注目すると、上記ａ．の場合における式（１５）の残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算する部分が、ｂ．の場合において０となっていることが分かる。すなわち、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベル以下の場合に０となることから、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、減算結果に対し出力が０以上となるリミッタをかける以下の式（１８）として表現される。
【０１０４】
【数２５】
この式（１８）は、上述のトレール効果の基本原理において説明した残像と現画像との直線補間式に他ならない。そのときの係数ＫＭＩＸは、右辺先頭に記述された分数部全体である。また、この係数ＫＭＩＸの分母は、現画像キー信号ＫＬＩＶＥと残像キー信号ＫＡＦＴＥＲの最大値となるため、出力画像キー信号ＫＯＵＴそのものである。したがって、最終的に画像合成比率を表す画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴは、次の式（１９）及び式（２０）により示される。
【０１０６】
【数２６】
したがって、上記キー生成部２では、例えば図５に示す構成の演算回路３０により、上記式（１９），式（２０）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算する。
【０１０８】
すなわち、図５に示す構成の演算回路３０において、減算器３１は、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲから現画像キー信号ＫＬＩＶＥを減算し、その減算出力（ＫＡ ＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）をリミッタ回路３２に供給する。
【０１０９】
上記リミッタ回路３２は、上記減算器３１の減算出力（ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）に０以上とするリミッタをかけ、そのリミッタ出力（０，ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）を加算器３３と合成器３４に供給する。
【０１１０】
そして、上記加算器３３は、上記リミッタ回路３２のリミッタ出力（０，ＫＡＦＴＥＲ−ＫＬＩＶＥ）と現画像キー信号ＫＬＩＶＥを加算することにより、その加算出力として上記式（２０）にて示される出力画像キー信号ＫＯＵＴを出力するとともに、除算器３５に供給する。
【０１１１】
また、上記合成器３４は、残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚが供給されており、
ａ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｂ＝ＫＡＦＴＥＲ，ｋ＝Ｇｚとして、
ｘ＝（ａ−ｂ）ｋ＋ｂ
なる合成処理を行い、その合成出力ｘを上記除算器３５に供給する。
【０１１２】
そして、上記除算器３５は、上記加算器３３の加算出力すなわち出力画像キー信号ＫＯＵＴをｙとし、上記合成器２４の合成出力ｘを上記出力画像キー信号ＫＯＵＴすなわちｙで除算することにより、その除算出力として上記式（１９）で示される画像合成信号ＫＭＩＸを出力する。
【０１１３】
上記キー生成部２において上記式（１９），式（２０）にしたがって画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを演算することにより、次のような優位性を得ることができる。
【０１１４】
すなわち、ＯｖｅｒとＵｎｄｅｒの状態定義式は残像及び現画像のエッジをそのまま採用しているので、二重キーによる問題は生じない。これはＯｖｅｒ・Ｕｎｄｅｒ 両状態を合成して得られるＭｉｘ状態においても保証されている。
【０１１５】
また、原理的にはＯｖｅｒとＵｎｄｅｒの両状態を先に演算した後に残像の重なり度合いを示す変数ＧｚによってＭｉｘを行う思想であるが、図５に示した演算回路３０では、先に画像合成信号ＫＭＩＸに対して残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚを反映することによって、ハードウェアを最小限に留めている。すなわち、原理手順どおりのハードウェア構成に対し、図５に示した演算回路３０では、除算器や加算器が半分程度となる。
【０１１６】
また、０ｖｅｒ状態は、残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルが現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベル以下である場合にはトレールが付加されない演算式となっている。静止画状態においては残像キー信号ＫＡＦＴＥＲのレベルは現画像キー信号ＫＬＩＶＥ以下となるため、現画像キー信号ＫＬＩＶＥのレベルが１以下の場合においても残像部の画像が表に現れてこない。すなわち、カラーマット信号等の滲み込み問題を完全に解決している。
【０１１７】
さらに、重ね合わせの度合いを係数Ｇｚによって自由に調整でき、０ｖｅｍ・Ｕｎｄｅｒの状態はＭｉｘ状態において係数Ｇｚを最大又は最小とした場合と同一となる。したがって、コンバイン方法と同様に残像の重なり度合いを示す変数Ｇｚに奥行き情報を反映し、より効果的なトレールを実現することが可能である。
【０１１８】
ここで、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比である変数Ｇｚの極性を逆にした場合を考える。この場合、前述式に対して、次の式（２１）で表されるパラメータＧ'ｚが合成比となる。
【０１１９】
【数２７】
パラメータＧ'ｚは最大値を持つときＯｖｅｒ状態となるパラメータであり、合成後の画像出力である動画像信号ＶＯＵＴは、次の式（２２）にて示される。
【０１２１】
【数２８】
このとき、同様の演算によって、動画像信号ＶＯＵＴ、画像合成比率を表す画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴは、次の式（２３）、式（２４）及び式（２５）により示される。
【０１２３】
【数２９】
これは、元の式と比較して、残像と現画像を入れ替え、さらに残像キー信号ＫＡＦＴＥＲと現画像キー信号ＫＬＩＶＥとを交換した式となっていることがわかる。すなわち、回路構成を全く変更することなく、残像入力と現画像入力を入れ替えることで対応できる。
【０１２５】
上述の図４に示した演算回路２０と図５に示した演算回路３０は、類似する構成要素を多く含んでおり、図６に示す演算回路４０ように、上記演算回路２０に選択回路４１とリミッタ回路４２を追加することによって、両方の演算機能を有する演算回路４０を実現することができる。
【０１２６】
ここで、トレール以外のリカーシブエフェクトを実現する場合においてはビデオ合成原理を考えた場合は上記演算回路２０による演算手法を採用するのがより適切で画質面において優位である。また、コントロールが複雑ではあるが、動きのある場合のみリカーシブを０Ｎにすることによってトレール時に上記演算回路２０による演算手法を採用することも可能である。
【０１２７】
さらに、奥行き情報を持つシステムに本発明を適用し、図７に示す画像特殊効果装置５０のように、上述の図３に原理的な構成を示した画像特殊効果装置１０における上記キー生成部２にＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比である変数Ｇｚを与える奥行き情報生成部８を設けることにより、奥行き情報をトレール処理に反映させることができる。
【０１２８】
図７に示す画像特殊効果装置５０おいて、上記奥行き情報生成部８は、外部からの奥行き情報入力(Z Input)として現画像信号ＶＬＩＶＥに対する奥行き情報（以下、現画像奥行き情報と呼ぶ）ＺＬＩＶＥが供給され、また、当該奥行き情報生成部８から出力される出力奥行き情報ＺＯＵＴがフレームメモリ９を介して残像に対する奥行き情報（以下、残像奥行き情報と呼ぶ）ＺＡＦＴＥＲとして供給されるようになっている。
【０１２９】
そして、この奥行き情報生成部８は、上記現画像奥行き情報ＺＬＩＶＥと残像奥行き情報ＺＡＦＴＥＲから、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態の合成比を指定する変数Ｇｚと出力画像の奥行き情報（出力画像奥行き情報と呼ぶ）ＺＯＵＴを生成し、生成した変数Ｇｚをキー生成部２に供給し、また、生成した出力画像画像奥行き情報ＺＯＵＴを奥行き情報出力(Key Output)として外部に出力する。
【０１３０】
上記キー生成部２は、上記奥行き情報生成部８から供給される上記変数Ｇｚに応じた画像合成信号ＫＭＩＸを画像合成部１に供給する。
【０１３１】
そして、上記画像合成部１は、現画像信号ＶＬＩＶＥと残像画像信号ＶＡＦＴＥＲとを
上記キー生成部２から供給される画像合成信号ＫＭＩＸに応じた合成比率で合成することにより動画像信号ＶＯＵＴを生成する。
【０１３２】
このように奥行き情報をトレール処理に反映させることによって、特別なコントロールをすることなく手前又は奥へ移動していく状態をトレールで表現することができる。さらに４攻画像がトレール部を突き抜ける効果を得ることも可能である。
【０１３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、トレール効果におけるエッジの急峻化問題すなわち二重キーによるエッジの急峻化を伴うことなくトレール処理を行うことができる。また、トレールのＭｉｘ状態における残像と現画像が重なる度合いを調整することができる。また、画像エッジへのカラーマットの滲み込みを伴うことなくトレール処理を行うことができる。
【０１３４】
すなわち、本発明によれば、トレール部に残像以外の画像を選択可能にするとともに、カラーマット等の残像以外のビデオを付加する機能を有する画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することができる。
【０１３５】
また、本発明によれば、トレール付加タイプとしてＯｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態を選択可能にした画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することがきる。
【０１３６】
さらに、本発明によれば、残像部が現画像に重なる度合いを調整でき、Ｏｖｅｒ状態とＵｎｄｅｒ状態との連続性を確保することができる画像特殊効果装置及び画像特殊効果方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明のトレール処理における現画像と残像の重なり状態を示すＵｎｄｅｒ状態、Ｏｖｅｒ状態及びＭｉｘ状態の概念図である。
【図２】方形の物体が動いている場合のトレール効果のかかり方を表す図である。
【図３】上記トレール効果を作り出す画像特殊効果装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図４】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路の構成例を示すブロック図である。
【図５】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】上記画像特殊効果装置におけるキー生成部に備えられる演算回路のさらに他の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明を奥行き情報を持つシステムに適用した画像特殊効果装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０，５０ 画像特殊効果装置、１ 画像合成部(Video Mix.)、２ キー生成部(Key Proc.)、３，４，９ フレームメモリ(Frame Mem.)、５ 乗算器、６ 選択回路、８ 奥行き情報生成部、２０，３０，４０ 演算回路、２１，３１ 減算器、２２ 乗算器、２３，３３ 加算器、２４，３４ 合成器、２５，３５除算器、３２，４２ リミッタ回路、５０ 画像特殊効果装置
Claims (12)
- 入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、
残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、
上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、
上記キー生成手段は、出力画像キー信号ＫＯＵＴ及び画像合成信号ＫＭＩＸを以下の式に基づき生成することを特徴とする画像特殊効果装置。
- 上記残像画像は、１フレーム前の出力画像であること
を特徴とする請求項１記載の画像特殊効果装置。 - 上記残像画像は、カラーマット信号であること
を特徴とする請求項１記載の画像特殊効果装置。 - 入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、
残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、
上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成すること
を特徴とする画像特殊効果方法。
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。 - 上記残像画像は、１フレーム前の出力画像であること
を特徴とする請求項４記載の画像特殊効果方法。 - 上記残像画像は、カラーマット信号であること
を特徴とする請求項４記載の画像特殊効果方法。 - 入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果装置において、
残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号（ＫＭＩＸ）、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成するキー生成手段と、
上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成する画像合成手段とを備え、
上記キー生成手段は、下式に基づき画像合成信号ＫＭＩＸ及び出力画像キー信号ＫＯＵＴを生成することを特徴とする画像特殊効果装置。
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。 - 上記残像画像は、１フレーム前の出力画像であること
を特徴とする請求項７記載の画像特殊効果装置。 - 上記残像画像は、カラーマット信号であること
を特徴とする請求項７記載の画像特殊効果装置。 - 入力された動画像信号内に表示されている物体に対してリカーシブ効果処理を施す画像特殊効果方法において、
残像画像と入力された動画像信号の現画像との画像合成比率を示す画像合成信号ＫＭＩＸ、及び、リカーシブ効果処理が施された上記物体を示すキー信号である出力画像キー信号ＫＯＵＴを、下式に基づき生成し、
上記画像合成信号ＫＭＩＸに基づき、残像画像と入力された動画像信号の現画像とを合成して、上記物体にリカーシブ効果処理が施された動画像信号を生成すること
を特徴とする画像特殊効果方法。
ＫＡＦＴＥＲは、１フレーム前の出力画像キー信号ＫＯＵＴに所定の減衰量を乗算した残像画像キー信号である。
ＧＺは、０〜１の値をもつパラメータである。 - 上記残像画像は、１フレーム前の出力画像であること
を特徴とする請求項１０記載の画像特殊効果方法。 - 上記残像画像は、カラーマット信号であること
を特徴とする請求項１０記載の画像特殊効果方法。
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