JPH05143709A - ビデオ効果装置 - Google Patents

ビデオ効果装置

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JPH05143709A
JPH05143709A JP3265261A JP26526191A JPH05143709A JP H05143709 A JPH05143709 A JP H05143709A JP 3265261 A JP3265261 A JP 3265261A JP 26526191 A JP26526191 A JP 26526191A JP H05143709 A JPH05143709 A JP H05143709A
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JP
Japan
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image
real time
picture
dimensional
video signal
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JP3265261A
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English (en)
Inventor
Robert J Dubner
ロバート・ジエイ・ダブナー
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DABUNAA COMPUTER SYST Inc
DUBNER COMPUTER SYST Inc
DUBNER COMPUTER SYSTEMS
Original Assignee
DABUNAA COMPUTER SYST Inc
DUBNER COMPUTER SYST Inc
DUBNER COMPUTER SYSTEMS
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/222Studio circuitry; Studio devices; Studio equipment
    • H04N5/262Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
    • H04N5/2628Alteration of picture size, shape, position or orientation, e.g. zooming, rotation, rolling, perspective, translation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N5/272Means for inserting a foreground image in a background image, i.e. inlay, outlay

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Studio Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 3次元画像及び変形した2次元画像が交差し
た出力画像を実時間で発生する。 【構成】 グラフィック発生器18は、3次元画像を発
生する。ビデオ信号源2は第2画像を実時間で発生し、
変形部14がこの第2画像を実時間で変形する。深度結
合器16は、3次元画像を変形画像と結合して、これら
画像が交差した出力画像を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオ効果装置、特
に、3次元(3D)画像を2次元(2D)画像と交差で
きるビデオ効果装置に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル・ビデオ効果(DVE)装置に
は、アメリカ合衆国カリフォルニア州パルアルトのアン
ペックス・コーポレイション製ADOや、アメリカ合衆
国カリフォルニア州グラス・バレーのザ・グラス・バレ
ー・グループ・インコーポレイテッド製カレイドスコー
プ等があり、これら装置は、テレビジョン画像を変形で
きる。このような効果を行う基本的技術は、1989年
10月17日に発行され、リチャード・エイ・ジャクソ
ンの発明によるアメリカ合衆国特許第4875097号
「ビデオ信号の遠近処理」(特開昭63−122371
号に対応)に開示されている。この発明では、各2次元
画像を取込み、各ピクセルを3座標軸(X、Y、Z)に
割り当てている。X及びY座標は、平面上のピクセル位
置で決まり、Z座標は、観察者の目を含む面からの距離
で決まる。観察者は、平らな画像をまっすぐに見るの
で、このZ座標は、初め、ある定数に設定する。
【0003】DVE装置は、各ピクセルの座標上での3
次元変形を行う。この点に関しては、1989年1月1
0日に発行され、フランシス・エイ・ウイテックの発明
によるアメリカ合衆国特許第4797836号「クオタ
ーニオンを用いた画像配向及びアニメーション」(特開
昭63−155365号に対応)に開示されている。か
かる変形は、平らな2次元画像を取込み、それを3座標
軸の1個以上の軸の周囲で回転させ、それを空間に配置
するのと数学的に等価である。この変形処理は、元の
X、Y及びZ座標を取込み、これらを新たな座標X’、
Y’及びZ’に置き換える。次に、変形した画像をX−
Y平面に投影する。現在のDVE装置は、ハードウエア
を用いた変形アルゴリズムを実現し、実時間の動作が可
能である。また、ビデオ効果を表す特定の変形は、操作
者の制御、典型的には、ジョイステックにより決まる。
よって、ジョイステックを移動するに従い、この変形が
変わり、画像が回転して、変換される。
【0004】図3は、2次元画像を変形し、結合するデ
ジタル・ビデオ効果装置の簡略化したブロック図であ
る。この図3の装置は、第1及び第2アナログ・ビデオ
信号の信号源2A、2Bを具えている。各ビデオ信号
は、2次元画像を表し、この画像は、2次元表示面にわ
たる色情報の配分により特徴付けられる。これらビデオ
信号には、キー信号A及びBが夫々付随している。な
お、これらキー信号は、キー信号源8A、8Bから導出
され、対応する画像の不透明さを、表示面にわたる位置
の関数として表す。これらビデオ信号及び付随するキー
信号を変換器12A、12Bに供給する。変換器12
A、12Bは、入力ビデオ信号及びキー信号をデジタル
形式に変換する。各変換器12(12A及び12Bを総
称する)は、その入力ビデオ信号を、CCIR.601
フォーマットの如き標準デジタルAテレビジョン・フォ
ーマットに適合するデジタル信号に変換してもよい。
【0005】CCIR.601標準におけるデジタル・
ビデオ信号は、4ワードのパケットから構成されてい
る。各パケットは、2個のルミナンス・スロットYと、
2個のクロミナンス・スロットC1、C2を含んでお
り、C1、Y、C2、Yの順序でマルチプレクスされ
る。これらワードは、夫々10ビット以上であり、デー
タ・レートは、1秒当たり2700万ワードである。よ
って、ビデオ信号のルミナンス成分は、13.5MHz
でデジタル化され、各クロミナンス成分は、その半分の
レートでデジタル化される。CCIR.601に応じた
信号は、非公式に4:2:2信号と呼ばれる。
【0006】各変換器12は、4個の出力チャンネル、
即ち、1個のルミナンス・チャンネル、2個のクロマ
(クロミナンス)チャンネル及び1個のキー・チャンネ
ルを有する。ルミナンス・チャンネルは、13.5MH
zで10ビット・ワードのルミナンス情報を搬送し、第
1クロマ・チャンネルは、6.75MHzで10ビット
・ワードである一方のクロマ成分を含む情報を搬送す
る。また、第2クロマ・チャンネルは、6.75MHz
で10ビット・ワードである他方のクロマ成分を含む情
報を搬送し、キー・チャンネルは、13.5MHzで1
0ビット・ワードのキー情報を搬送する。必要に応じ
て、3個のビデオ・チャンネルをマルチプレクスして、
4:2:2信号を供給できる。
【0007】変換器12のこれら4個の出力チャンネル
を変形部14に結合する。この変形部14(14A及び
14Bを総称する)では、表示面の位置の関数として色
を表す入力ビデオ信号を3次元で処理して、3次元空間
内の画像の変形(2次元画像の変形及び/又は回転)、
及び変形された2次元画像の表示面への投影をシミュレ
ーションする。この変形を行うには、入力ビデオ信号の
同期信号に対する時間に応じたアドレスにより、Y、C
1及びC2の値をフレーム・バッファにロードし、出力
ビデオ信号の同期信号に対する差の時間でこれら値を読
出す。よって、4組の値C1、Y、C2、Yをラスタの
異なる位置にシフトする。同様な方法で、キー信号を変
形する。変形の特性は、ジョイステック15を用いるこ
とにより、実時間で選択的に変更できる。
【0008】この変形動作において、表示面に対する深
度(Z)の値を20ビットに計算できる。
【0009】各変形部は、6個のデジタル出力チャンネ
ルを有する。3個の出力チャンネルは、デジタル・ビデ
オ信号A’又はB’を搬送する。これらデジタル・ビデ
オ信号は、デジタル入力ビデオ信号と同じ形式の変形2
次元画像の表示面への投影を表す。第4チャンネルは、
入力キー信号と同じ形式で、変形キー信号A’又はB’
を搬送する。20ビットの深度ワードを夫々2個の10
ビット成分Z1及びZ2に分割する。第5及び第6チャ
ンネルは、これら成分を6.75MHzで夫々搬送す
る。必要ならば、キー・チャンネル及び深度チャンネル
をマルチプレクスして、4:2:2ビデオ信号と類似の
信号としてもよい。
【0010】2個の変形部14A、14Bの出力信号
は、深度結合器16に入力する。この結合器16は、各
キー信号及び深度信号を基にして、変形されたビデオ信
号A’及びB’を結合し、結合された出力ビデオ信号C
を発生する。また、結合器16は、周知の規則により変
形キー信号A’及びB’を結合してキー信号Cを発生す
ると共に、値がZA’及びZB’の小さい方に等しい深
度信号ZCも発生する。結合器16は、マルチプレクサ
を含んでおり、このマルチプレクサは、ビデオ信号Cの
ルミナンス情報及びクロマ情報をマルチプレクスして、
出力ビデオ信号がCCIR.601に適合するようにす
る。さらに、係合キー16は、別のマルチプレクサを含
んでおり、このマルチプレクサがキー信号及び深度信号
をマルチプレクスして、CCIR.601と類似の形式
の信号を発生する。ここでは、各パケットは、2個のキ
ーの10ビット・ワードと、各々10ビットの2個の部
分から成る1個の20ビット・ワードとを含んでいる。
【0011】2個のビデオ画像に対して実行する変形を
選択することにより、各変形画像は、同じX’及びY’
座標にマップされたピクセルを有することができるの
で、2個の画像が交差する。
【0012】図4は、アメリカ合衆国ニュージャージ州
パラマスのダブナー・コンピュータ・システム・インコ
ーポレイション製グラフィック・ファクトリの如きグラ
フィック発生器が実行する動作を簡単に示したものであ
る。このグラフィック発生器は、例えば、結合すべき空
間内の1組の点を特定することにより、3次元画像デー
タを先ず発生する。これら点を線により結合して、多角
形を定義する。各多角形が所定誤差内で平坦である表面
パッチを定義するように1組の多角形が得られるまで、
これら多角形をより小さな多角形に分解する。この方法
において、多角形の表面パッチの頂点の3次元空間での
場所(X、Y、Z)を含むように、データ・ベースを生
成する。
【0013】また、操作者にとっては、画像をどの方向
から観察するかを定める必要がある。画像が例えば楕円
の場合、その楕円の対称軸の一方に沿って、視角を定め
る。この視角を画像に対して固定する。そして、画像を
配置し、方向付けるように、その画像に対して、3次元
変形を実行するので、視角がZ軸上になる。これは、変
形アルゴリズムを実現したソフトウェアを用いて行う。
なお、このアルゴリズムは、DVE装置が用いるアルゴ
リズムに類似しており、3次元空間で、オブジェクト
(対象物)を回転し、移動する。光モデルを変形画像に
適用して、各面パッチに対して、光源、視角、面の色及
びその他の要素を考慮した感覚的な色を発生する。色の
値をロードすることにより、画像データをX−Y面に投
影する。これは、フレーム・バッファをアドレス指定す
るX及びY値のみを用いて、1個のルミナンス値及び2
個のクロマ値によりフレーム・バッファに定義する。こ
のフレーム・バッファの内容を繰り返し読出すことによ
り、選択した視角に沿って観察したときの画像を表すデ
ジタル・ビデオ信号を発生する。また、画像が異なる位
置及び/又はZ軸に対する方向にあるように連続したフ
レームを発生することにより、画像の移動をシミュレー
ションできる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在のグラフ
ィック発生器は、実時間で動作できない。ところで、上
述のグラフィック・ファクトリは、2個のデジタル出力
チャンネルを具えている。一方のチャンネルが、CCI
R.601形式でデジタル・ビデオ信号を搬送し、他方
のチャンネルが、13.5MHzで10ビット・ワード
のキー信号を搬送する。
【0015】上述は非常に簡略化した説明であるが、デ
ジタル・ビデオ効果装置及びグラフィック発生器は、当
業者に既知であるので、これ以上の説明を省略する。
【0016】したがって、本発明の目的は、3次元画像
と変形2次元画像との交差を表す出力画像を発生するの
に、高速動作により実時間処理するビデオ効果装置の提
供にある。
【0017】
【課題を解決するための手段及び作用】グラフィック発
生器は、例えば、陰面除去に対して、変形画像用のZ値
を計算するが、そのグラフィック発生器の出力信号は、
明確な深度情報を含んでいない。
【0018】本発明によれば、ビデオ効果装置は、実時
間で3次元画像を発生する手段と、第2画像を発生する
手段と、実時間で第2画像を変形する変形手段と、3次
元画像を変形第2画像と結合して、これら3次元画像及
び変形第2画像が交差した出力画像を発生する結合手段
とを具えている。
【0019】また、本発明によれば、ビデオ効果装置
は、実時間で3次元画像を発生する手段と、実時間で第
2画像を発生する手段と、実時間で第2画像を変形し、
この変形した第2画像に関連した深度情報を発生する変
形手段と、この深度情報に基づいて、3次元画像を変形
第2画像と結合し、3次元画像及び変形第2画像が交差
した出力画像を発生する結合手段とを具えている。
【0020】さらに、本発明によるビデオ効果を実行す
る方法によれば、3次元画像を表す第1ビデオ信号及び
これに関連した第1深度信号を実時間で発生し、2次元
画像を表す第2ビデオ信号を実時間で発生し、第2ビデ
オ信号を実時間で変形すると共に第2深度信号を発生
し、第1及び第2深度信号に基づいて第1ビデオ信号を
変形第2ビデオ信号と結合する。
【0021】
【実施例】以下、添付図を参照して、本発明の好適な実
施例を説明する。図1は、本発明を用いたビデオ効果装
置のブロック図である。図1は、図3と類似しており、
同じ参照番号のブロックは同じ作用をする。しかし、図
1では、1個のビデオ信号源及び関連した要素をグラフ
ィック発生器18と共に示している。このグラフィック
発生器18は、図4を参照して説明したのと同様な動作
を行う。グラフィック発生器18は、2次元領域にわた
る色情報の配分を表すビデオ信号を出力する。上述と同
様に、3次元オブジェクトの面パッチの3次元空間内の
位置に関する情報を操作して、ビデオ信号を発生し、第
1出力チャンネルを介してCCIR.601形式でこの
ビデオ信号を出力する。グラフィック発生器18からの
4:2:2ビデオ信号をデマルチプレクサ20に供給す
る。このデマルチプレクサは、このビデオ信号をルミナ
ンス・チャンネル及び2個のクロマ・チャンネルにデマ
ルチプレクスする。また、グラフィック発生器18は、
キー信号を搬送する第2出力チャンネルも具えている。
さらに、グラフィック発生器が計算したZ値を用いて、
20ビットの深度信号を発生する。一般に、面パは1ピ
クセル以上をカバーするので、このパッチの境界内のピ
クセル用のZ値を、このパッチの頂点用のZ値から計算
する。これら計算は、各パッチを平坦と仮定することに
より、簡略化される。各20ビットZワードを2個の部
分に分割し、別の2個の出力チャンネルにより夫々搬送
する。よって、グラフィック発生器が発生したキー/深
度信号は、変形部14が発生したキー/深度信号(キー
及び深度信号)と同じフォーマットである。深度結合器
16を用いることにより、図3を参照して説明したのと
同様な方法で、デマルチプレクサ20からのデマルチプ
レクスしたビデオ信号と、グラフィック発生器18から
のキー及び信号信号とを、変形部14からの出力信号と
結合する。結合器16は、図2に示す如き出力画像22
を表す出力ビデオ信号を発生する。この出力画像22
は、2次元画像24と3次元画像26との交差の2次元
表現である。
【0022】変形部14に関連したジョイステック15
を用いることにより、3次元画像が占める3次元空間内
で、2次元画像を実時間で配置し、回転できる。また、
2個の画像が交差するとき、常に、3次元画像を正確に
スライスできる。
【0023】よって、図1に示す装置は、グラフィック
発生器が低速で3次元画像を発生し、実時間で、3次元
画像及び関連深度情報をデジタル・ビデオ効果装置に出
力し、他の画像と結合して、他の画像と立体オブジェク
トの交差を発生することにより、結合した3次元及び2
次元ビデオ効果が得られる。
【0024】グラフィック発生器18が発生した3次元
画像は、依然、画像であるか、実時間で一連の画像を読
出すことにより動きをシミュレーションした画像であ
る。
【0025】本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形及び
変更が可能である。例えば、結合器への2個の入力信号
がグラフィック発生器で発生されたならば、その結果の
出力画像は、2個の3次元画像の交差を表す。
【0026】
【発明の効果】上述の如く、本発明のビデオ効果装置に
よれば、実時間で3次元画像を発生し、第2画像を発生
し、実時間で第2画像を変形し、3次元画像を変形第2
画像と結合して、これら3次元画像及び変形第2画像が
交差した出力画像を実時間で発生できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を用いたビデオ効果装置のブロック図で
ある。
【図2】図1に示すビデオ効果装置を用いて発生した画
像を表す図である。
【図3】2個のビデオ画像を結合する従来のデジタル・
ビデオ効果装置のブロック図である。
【図4】グラフィック発生器の動作を示す高レベルの流
れ図である。
【符号の説明】
2 ビデオ信号源(第2画像発生手段) 8 キー信号源 12 変換器 14 変形部(変形手段) 16 結合器(結合手段) 18 グラフィック発生器(3次元画像発生手段) 20 デマルチプレクサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3次元画像を実時間で発生する手段と、 第2画像を発生する手段と、 上記第2画像を実時間で変形する変形手段と、 上記3次元画像を上記変形第2画像と結合して、上記3
    次元画像及び上記変形第2画像が交差した出力画像を発
    生する結合手段とを具えたビデオ効果装置。
  2. 【請求項2】 3次元画像を実時間で発生する手段と、 第2画像を実時間で発生する手段と、 第2画像を実時間で変形し、この変形した第2画像に関
    連した深度情報を発生する変形手段と、 上記深度情報に基づいて、上記3次元画像を上記変形第
    2画像と結合し、上記3次元画像及び上記変形第2画像
    が交差した出力画像を発生する結合手段とを具えたビデ
    オ効果装置。
JP3265261A 1990-09-19 1991-09-17 ビデオ効果装置 Pending JPH05143709A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/584,687 US5077608A (en) 1990-09-19 1990-09-19 Video effects system able to intersect a 3-D image with a 2-D image
US07/584687 1990-09-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05143709A true JPH05143709A (ja) 1993-06-11

Family

ID=24338410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3265261A Pending JPH05143709A (ja) 1990-09-19 1991-09-17 ビデオ効果装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5077608A (ja)
EP (1) EP0476993A3 (ja)
JP (1) JPH05143709A (ja)

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