JPH05143709A

JPH05143709A - ビデオ効果装置

Info

Publication number: JPH05143709A
Application number: JP3265261A
Authority: JP
Inventors: Robert J Dubner; ロバート・ジエイ・ダブナー
Original assignee: DABUNAA COMPUTER SYST Inc; DUBNER COMPUTER SYST Inc; DUBNER COMPUTER SYSTEMS
Current assignee: DABUNAA COMPUTER SYST Inc; DUBNER COMPUTER SYST Inc; DUBNER COMPUTER SYSTEMS
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-06-11
Also published as: EP0476993A3; US5077608A; EP0476993A2

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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。