JPH0347630B2

JPH0347630B2 -

Info

Publication number: JPH0347630B2
Application number: JP56107422A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Yamamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-07-09
Filing date: 1981-07-09
Publication date: 1991-07-19
Also published as: JPS589491A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、デジタルクロマキー装置に関す
る。

第１図は、周知のクロマキー装置の概略を示す
もので、１，２は前景及び背景の夫々を撮影する
カラーテレビジヨンカメラ、３，４は前景カラー
ビデオ信号及び背景カラービデオ信号が供給され
るゲート回路、５はこのゲート回路３，４に対す
るキー信号を発生するキー信号発生回路、６はゲ
ート回路３，４の出力を混合して出力端子７に導
くミキサーである。第２図Ａに例示するように、
バツクカラー例えば青の塗料がぬられたバツクス
クリーン８の前に被写体９（例えば人物）が位置
する前景１０がカラーテレビカメラ１で撮影さ
れ、キー信号発生回路５において、この前景カラ
ービデオ信号中の３原色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを演算
し、色相差を振幅差に変換することによりキー信
号が形成される。つまり、第２図Ｃに示すよう
に、被写体９の部分のみでゲートオンとするキー
信号が形成され、これがゲート回路３に供給さ
れ、他方、第２図Ｄに示すように、被写体９以外
の部分のみでゲートオンとするキー信号が形成さ
れ、これがゲート回路４に供給される。したがつ
てテレビジヨンカメラ２で撮影される第２図Ｂに
示す背景１１のうちで、被写体９の部分が除かれ
た第２図Ｅに示す画像の信号がゲート回路４から
発生し、ゲート回路３からの被写体９と対応する
信号とミキサー６で混合されることにより、出力
端子７には、第２図Ｆに示すように被写体９が背
景１１にはめ込まれた画像の信号を得ることがで
きる。

かかるクロマキー装置をデジタル処理で行なう
ときには、前景カラービデオデータからバツクス
クリーン８の色相と対応する基準データ例えば青
のデータを減算することによつて被写体９のみの
カラービデオデータを得るようになされる。とこ
ろが、実際のバツクスクリーン８が塗りムラを持
つていたり、照明が不均一であると、前景カラー
ビデオデータに含まれるバツクスクリーン８のデ
ータは、必ずしも基準データと一致せず、バツク
カラーのキヤンセルが充分に行なわれず、その結
果、被写体９の輪郭にバツクカラーの縁取り（カ
ラーフリンジ）が生じる欠点がある。

このような問題点を解決するひとつの方法とし
て、予めバツクスクリーン８のみを撮影し、その
ときのバツクカラーデータをメモリーに記憶して
おき、次に被写体９を含む前景１０を撮影し、予
め記憶されたバツクカラーデータを用いてカラー
キヤンセルを行なうことが考えられる。この方法
によると、実際に用いるバツクスクリーン８と全
く対応したバツクカラーデータを用いることがで
き、バツクスクリーン８の塗りむら、照明の不均
一さに対して有効に対処できるように思われる。
しかしながら、バツクカラーデータの記憶のため
にだけ、フレームメモリーを用いるという無駄が
あり、また、前景１０を撮影する際に、ズームイ
ン、ズームアウト、パンイン、パンアウト等のカ
メラ操作を行なつたときに、記憶してあつたバツ
クカラーデータが全く無意味なものとなる欠点が
ある。

この発明の目的のひとつは、使用するバツクス
クリーン８と良く対応のとれたバツクカラーデー
タを発生することである。また、この発明は、バ
ツクカラーデータの発生のために、フレームメモ
リーを必要とせず、また、前景１０を撮影する際
に種々のカメラ操作を行なつても、正しいバツク
カラーデータを発生できるようにしたものであ
る。この発明に依り形成されたバツクカラーデー
タによつてバツクカラーのキヤンセルを行なうこ
とによつて、カラーフリンジを防止することがで
きる。

以下、この発明をＹ、Ｕ、Ｖ信号系のデジタル
カラービデオ信号を対象とするデジタルクロマキ
ー装置に対して適用した一実施例について図面を
参照して説明する。

デジタルクロマキー装置の全体の構成を示す第
３図において、１２は、前景カラービデオデータ
FGVIDと背景カラービデオデータBG.VIPとが
夫々のタイミング基準信号TRSと共に供給され
るインターフエースである。このカラービデオデ
ータは、カラーテレビジヨンカメラの出力Ｒ，
Ｇ，Ｂ、をマトリツクス演算することで形成され
た輝度信号Ｙ、色差信号Ｕ，Ｖを例えば（14：
７：７）の比のサンプリング周波数でサンプリン
グしてなる各成分からなるものである。インター
フエース１２は、各々のタイミング基準信号
TRSからデコードされたタイミング信号（水平
同期信号、垂直同期信号等）をみて、２つのカラ
ービデオデータFG.VID及びBG.VIDの位相を適
切なものとし、後段に出力する。

１３は、バツクカラーデータ形成回路である。
前景カラービデオデータFG.VIDから後に詳述す
るようにバツクカラーデータが形成され、このバ
ツクカラーデータがキー信号形成回路１４及びカ
ラーキヤンセラー１６に供給される。

キー信号形成回路１４は、色差信号をベースと
してキー信号を形成するもので、第４図に示すよ
うに、色度座標系を形成する２つの色差信号Ｕ，
Ｖを用い、バツクカラーと対応する基準値又はバ
ツクカラーデータの平均値を基準データ（Uo、
Vo）とし、前景カラービデオデータFG.VIDの
各サンプルデータ（Ｕ，Ｖ）とを比較演算し、そ
の差に応じたキー信号を発生するように構成され
る。例えば（Uo，Vo）を原点とする新たな座標
系に対するサンプルデータの射影成分ｘ、ｙの一
次結合（Ｋ＝｜ｘ｜＋｜ｙ｜）で表わされるレベ
ルのキー信号が形成される。このように発生した
キー信号そのものは、外乱を多く含んでいて、そ
のままでは使用できないので、キープロセツサ１
５において、上述のキー信号によるクリツプ、こ
のクリツプ出力のエツジタイミングの調整、ゲイ
ンの調整等の波形整形処理が行なわれ、キー信号
KEYが得られる。

カラーキヤンセラー１６は、このキー信号
KEYをもとに、前景カラービデオデータFG.VID
中からバツクカラーを取り除く。例えば被写体９
が透明な場合に、透けて見えるバツクカラーが除
去される。具体的には、バツクカラー信号をキー
信号KEYで振幅変調し、この変調出力を前景カ
ラービデオデータFG.VIDから減算するようにな
される。このバツクカラーの除去は、Ｕ及びＶの
信号だけについてなされ、輝度信号Ｙは、単に通
過するだけである。

このカラーキヤンセラー１６には、遅延回路１
７を介して前景カラービデオデータFG.VIDが供
給される。キープロセツサ１５における前述の波
形処理に要する時間に相当する遅延量を遅延回路
１７が有している。

そして、カラーキヤンセラー１６の出力CAN.
VIDと背景カラービデオデータBG.VIDとがミキ
サー１８に供給され、キー信号KEYをもとにし
て両者のミキシングが行なわれる。このミキシン
グは、２つのカラービデオデータCAN.VIDと
BG.VIDとを単にスイツチングして出力する方法
の他に、両者の境界において、一方のレベルを
徐々に減少させると共に、他方のレベルを徐々に
増大させるクロスフエードの方法を用いることが
できる。このミキサー１８の出力は、デジタルフ
イルタ１９を介してインターフエース２０に供給
される。デジタルフイルタ１９は、ミキサー１８
の出力の波形を整えながら、クロスフエードの結
果拡がつた帯域を14：７：７信号系の仕様を満た
す範囲に制限するためのものである。

インターフエース２０は、カラーキヤンセラー
１６から色消しがされたCAN.VIDとデジタルフ
イルタ１９からの合成カラービデオデータKYD.
VIDと、夫々のタイミング基準信号と、キー信号
KEYとを外部に出力するためのものである。

更に、マイクロプロセツサ２１、CRTモニタ
ー２２及びコンソール２３が設けられており、コ
ンソール２３からのユーザーのキー入力を翻訳し
てシステム内部に伝達したり、各回路ブロツクに
おいて必要とされる演算処理を行なつたりできる
ようにされている。

上述のカラーキヤンセラー１６及びミキサー１
８は、基本的には、第５図に示す構成のものであ
る。同図において、２４，２５，２６の夫々は乗
算器、２７は減算器、２８は加算器、２９は反転
回路である。前景１０の一例として透明な椀形の
器が被写体９であつて、その中央部にバツクスク
リーン８が透けてみえる場合には、キー信号形成
回路１４において、第６図Ａに示すようなキー信
号が発生し、キープロセツサ１５において、一点
鎖線で示すベースレベル及びピークレベルによつ
てクリツプされ、同図Ｂに示すようなキー信号
KEYが形成される。このキー信号KEYのレベル
をＫとし、その最大レベルの相対値を１とする
と、反転回路２９から（１−Ｋ）のレベルとされ
た第６図Ｃに示すキー信号が発生する。キー信号
は、例えば８ビツトのサンプルが順次含まれるデ
ジタルキー信号であるが、第６図では、理解の容
易のため、アナログ波形でもつてキー信号を表わ
している。

そして、乗算器２４によりバツクカラーデータ
BCDTと（１−Ｋ）のレベルとされたキー信号
とが乗算され、減算器２７において前景カラービ
デオデータFG.VIDから減算される。したがつ
て、減算器２７の出力には、前景カラービデオデ
ータFG.VID中の透けて見えるものも含めてバツ
クカラーがキヤンセルされた、カラービデオデー
タCAN.VIDが得られる。

また、ミキサー１８の乗算器２５においてこの
カラービデオデータCAN.VIDとキー信号KEYと
が乗算されると共に、乗算器２６において、背景
カラービデオデータBG.VIDと（１−Ｋ）のキー
信号とが乗算され、これらの乗算器２５，２６の
出力が加算器２８に供給される。したがつて加算
器２８の出力には、背景１１に被写体９がはめ込
まれると共に、被写体９が透明な器のときには、
背景１１が透けて見えるようなカラービデオデー
タKYD.VIDが得られることになる。

上述のバツクカラーデータ形成回路１３の構成
は、第７図に示すものとされている。第７図にお
いて、３０及び３１の夫々は、例えば読出し及び
書込アクセスが同時に可能なバツフアメモリーを
示しており、このバツフアメモリー３０，３１
は、コントロール回路３２によつて書込み及び読
出し動作が制御される。インターフエース１２か
らの前景カラービデオデータFG.VID中の例えば
１サンプル８ビツトの一方の色差データUiが遅
延回路３３を介してバツフアメモリー３０に供給
され、その他方の色差データViが遅延回路３４
を介してバツフアメモリー３１に供給される。こ
の遅延回路３３，３４の遅延量は共に等しく、α
とされており、この遅延量αは、後述するライン
相関検出のために必要な時間と等しいものとされ
ている。そして、バツフアメモリー３０，３１
は、（1H−α）分（1Hは１ライン）の色差デー
タを記憶できる容量とされている。したがつて、
遅延回路３３，３４に入力される色差データUi，
Viと、バツフアメモリー３０，３１の各出力に
現れる色差データUi_-1、Vi_-1とは、丁度１ライ
ン分の差を有する関係となる。

また、減算器３５，３６、ラツチ３７，３８、
ROM３９，４０、ラツチ４１，４２、加算器４
３、ラツチ４４、比較器４５からなるライン相関
検出回路が設けられている。減算器３５において
（Ui−Ui−１＝△Ｕ）の演算がなされ、その出力
△Ｕがラツチ３７に保持され、ROM３９におい
てその絶対値｜△Ｕ｜が形成され、ラツチ４１に
保持される。同様に減算器３６、ROM４０、ラ
ツチ３８，４２によつてライン間での色差データ
の差の絶対値｜△Ｖ｜が形成される。これらが加
算器４３で加算されラツチ４４に保持される。そ
して、比較器４５では、所定のレベルの基準デー
タVTHと｜△Ｖ｜＋｜△Ｕ｜との比較がなさ
れ、（VTH＞｜△Ｖ｜＋｜△Ｕ｜）のときには、
“０”の比較出力が発生し、（VTH＜｜△Ｖ｜＋
｜△Ｕ｜）のときには、“１”の比較出力が発生
する。この比較出力がシフトレジスタ４６及びオ
アゲート４７によつて適当な幅の判定信号Soと
なされる。（So＝“０”）は、ライン相関があるこ
とを意味し、（So＝“１”）は、ライン相関がない
ことを意味する。

このオアゲート４７からの判定信号Soは、セ
レクタ５０，５１の状態を制御すると共に、バツ
フアメモリーのコントロール回路３２に供給さ
れ、バツフアメモリー３０，３１の書込動作を禁
止する。セレクタ５０には、遅延回路３３を介さ
れたデータUiと、遅延回路４８を介されたデー
タUi−１とが供給され、同様に、セレクタ５１
には、遅延回路３４，３９を介されたデータVi
及びVi−１が供給されている。この遅延回路４
８，４９の遅延量は、遅延回路３３，３４と等し
くαとされている。セレクタ５０，５１の夫々
は、（So＝“０”）の状態で遅延回路３３，３４の
出力Ui、Viを選択し、（So＝“１”）の状態で遅延
回路４８，４９の出力Ui−１、Vi−１を選択し、
このセレクタ５０，５１からバツクカラーデータ
BCDTの１サンプルＵ、Ｖが発生する。

一例として第８図に示すように、バツクスクリ
ーン８の前に被写体９が位置する前景１０を考え
ることにする。簡単のため、１フレームのライン
数をl₁〜l₉としている。まず、最初の第１ライン
l₁のデータは、初期値として用いられ、バツフア
メモリー３０，３１にロードされると共に、出力
として取り出される。次の第２ラインl₂のデータ
は、その前半及び後半の部分は、バツクスクリー
ン８の色差データであり、中間の部分に被写体９
である人物の頭部のデータである。したがつて、
第２ラインl₂の前半及び後半では、第１ラインl₁
とライン相関があるため、（So＝“０”）の判定信
号が発生し、色差データがバツフアメモリー３
０，３１に書込まれると共に、遅延回路３３，３
４の出力がセレクタ５０，５１で取り出されてバ
ツクカラーデータBCDTとして出力される。ま
た、第２ラインl₂の中間の部分で被写体９のデー
タが発生すると、これは、ライン相関がないた
め、（So＝“１”）となり、バツフアメモリー３
０，３１に貯えられていた第１ラインl₁の対応す
る部分の色差データが選択されて出力される。こ
れと共に、バツフアメモリー３０，３１の書込動
作が禁止されるので、バツフアメモリー３０，３
１に貯えられるデータの最新のものへの更新が中
止され、以前の第１ラインl₁のデータが保存され
ることになる。

上述の動作は、第３ラインl₃以後も繰り返して
行なわれるので、セレクタ５０，５１から現れる
バツクカラーデータBCDTは、被写体９の領域
を除いては、現に撮影しているバツクスクリーン
８と完全に対応したものとなり、また、被写体９
の領域内でも、略々対応がとれたものとなる。

このようにして得られたバツクカラーデータ
BCDTは、前景カラービデオデータFG.VIDと同
期してカラーキヤンセラー１６に供給され、前述
のように、前景カラービデオデータFG.VID中の
バツクカラーをキヤンセルするのに用いられる。
また、このバツクカラーデータの平均値を形成
し、これをキー信号形成回路１４に対して基準デ
ータとして供給するようにしても良い。

上述の一実施例の説明から理解されるように、
この発明においては、前景カラービデオデータか
ら相関の有無によつてバツクスクリーンか、被写
体かの判別を行ない、相関があるときは、バツク
スクリーンと判断し、相関がないときは被写体と
判断するので、現に撮影中の前景に含まれるもの
と対応が良くとれたバツクカラーデータを発生す
ることができる。したがつてバツクスクリーンの
塗りムラ、照明の不均一などがあつても、これと
対応するバツクカラーデータを得ることができ
る。

一例として、前景カラービデオデータFG.VID
が青のバツクスクリーン８の前に赤に近い色相の
被写体９が位置している場合を考えると、バツク
スクリーン８から被写体９に移行する境界部で
は、Ｕ、Ｖ座標系において色差データがバツクカ
ラー（青）から被写体９の輪郭部のデータ（Ui、
Vi）へ変化し、第９図Ａに示すような軌跡が描
かれる。第９図Ａにおいて、点線枠内のランダム
な軌跡は、使用したバツクスクリーン８が持つ塗
りムラ、照明の不均一さのために生じたものであ
る。

冒頭に説明したように、カラーキヤンセル時
に、基準のバツクカラーデータ（Uo、Vo）を用
いる方法によれば、キヤンセル後のカラービデオ
データCAN.VIDは、第９図Ｂに示すように、境
界部にバツクカラーデータが残留したものとな
る。したがつて、この残留成分のうち、第１象
現、第３象現、第４象現に含まれる残留成分が被
写体９の色相と大きく異なるため、カラーフリン
ジとして目立つ問題点がある。

しかるに、この発明に依れば、実際に用いるバ
ツクスクリーン８と対応の良くとれたバツクカラ
ーデータによつてカラーキヤンセルを行なうの
で、前景カラービデオデータFG.VID中のバツク
カラーデータを充分にキヤンセルでき、カラービ
デオデータCAN.VIDの境界部には、第９図Ｃに
示すように、バツクカラーデータが殆ど残留しな
い。したがつて、この発明によれば、カラーフリ
ンジの発生を防止することができる。

更に、この発明により形成されたバツクカラー
データをキー信号形成に用いると、キー信号のエ
ツジ部にノイズが重畳され、デイザー効果によつ
て合成画像のバツクスクリーンと被写体との境界
がなめらかになる効果も生じる。

なお、このデイザリング用のノイズ源として用
いない場合は、キー信号形成回路１４で発生した
キー信号を判定信号Soとして用いるようにして
も良い。この場合には、レベル比較器４５に供給
される基準データV_THは、キープロセツサ１５で
用いられるベースクリツプレベルに等しく選ばれ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のクロマキー装置の概
略の構成図及びその動作説明に用いる略線図、第
３図はこの発明が適用されたデジタルクロマキー
装置の一実施例の全体の構成を示すブロツク図、
第４図はキー信号発生の説明に用いる略線図、第
５図及び第６図はこの発明の一実施例におけるカ
ラーキヤンセラー及びミキサーの説明に用いるブ
ロツク図及び波形図、第７図はこの発明の一実施
例におけるバツクカラーデータ形成回路のブロツ
ク図、第８図及び第９図はバツクカラーデータ形
成回路の動作説明に用いる略線図である。８はバツクスクリーン、９は被写体、１１は背
景、１３はバツクカラーデータ形成回路、１４は
キー信号形成回路、１６はカラーキヤンセラー、
１８はミキサー、３０，３１はバツフアメモリ
ー、３２はバツフアメモリーのコントロール回
路、５０，５１はセレクタである。

Claims

【特許請求の範囲】１前景カラービデオデータと背景カラービデオ
データを上記前景カラービデオデータに応じて形
成されたキー信号に基づいて合成するようになさ
れたデジタルクロマキー装置において、上記前景カラービデオデータが供給される記憶
手段と、上記前景カラービデオデータと上記記憶
手段の出力信号が供給され、上記前景カラービデ
オデータの垂直相関の有無を検出する垂直相関検
出手段と、上記前景カラービデオデータと上記記
憶手段の出力信号が供給され、上記垂直相関検出
手段の検出結果に基づいて上記前景カラービデオ
データと上記記憶手段の出力信号のうちの一方を
出力する選択手段と、上記垂直相関検出手段の検
出結果に基づいて、垂直相関がない時に上記前景
カラービデオデータの上記記憶手段に対する書き
込みを禁止する制御手段と、上記選択手段から出
力されるデータを上記キー信号で変調する変調手
段と、上記前景カラービデオデータ及び上記変調
手段の出力信号が供給され、上記前景カラービデ
オデータから上記変調手段の出力信号を減算する
カラーキヤンセラと、該カラーキヤンセラの出力
信号と、上記背景カラービデオデータとを上記キ
ー信号に基づいて合成する合成手段とを備え、上
記選択手段は垂直相関がある時に上記前景カラー
ビデオデータを出力し、垂直相関がない時に上記
記憶手段の出力信号を出力するようになされてい
ることを特徴とするデジタルクロマキー装置。