JPH0581112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の分野＞ この発明は、表示装置内において、１つのビデ
オ映像の部分を他の映像中にスーパーインポーズ
する（挿入する）装置並びに方法に関するもので
あり、特にコンピユータ制御ビデオ表示装置用の
スーパーインポーズに関するものである。

＜発明の背景＞ 前面に各種の前景となる対象物が現われる背景
場面を表わす単一のイメージをメモリ中に蓄積す
ることにより、コン ピユータによつてゲームや
グラフイツク表示のようなビデオ・イメージを発
生させることがしばしばある。例えば、背景は星
や惑星のある宇宙空間であり、前景は宇宙船や宇
宙船を横切つて動く流星であることもある。複雑
なコンピユータ表示には、背景場面と前景対象物
を別々に表わす２つのビデオ信号を使用してい
る。背景のビデオは、例えばコンピユータ・メモ
リの一部に蓄積されたイメージから取出されたビ
デオのようにコンピユータによつて発生されるこ
ともあれば、ビデオ・デイスク上に記録された場
面の再生によつて生成されることもあり、またデ
ータ源から発生されることもある。前景対象物あ
るいは“スプライト”は、一般にはコンピユータ
によつて独立して発生され、メモリ中の他の部分
に記憶される。前景対象物のスーパーインポーズ
すなわち挿入は、背景映像の部分を前景対象物と
置換するように２つのビデオ源間を切換えること
によつて行なわれる。これに類似した技術は画像
中にキーあるいはタイトルを挿入するテレビジヨ
ン放送で使用されている。しかしながら、この処
理によると前景対象物と背景との間に鋭い端縁部
の変移が生ずる傾向があり、しばしば不自然な合
成映像が表われ、前景対象物が背景と渾然一体と
なるのではなく背景から遊離して見える。

この不自然な状態は、コンピユータで発生され
た前景映像中の対象物を形成するために使用され
る画素（ピクセル）が有限の大きさをもつている
ことによつてさらに悪化する。この有限の大きさ
のピクセルにより、対象物の湾曲したあるいは傾
め方向の端縁部がジグザグになり、この効果は通
常エイリアシングと称されている。このジグザグ
の端縁部はまた背景から遊離した前景対象物を表
わすようにも作用し、最終的に生成される合成映
像をより不自然に見えるものにする。

＜発明の概要＞ 第１および第２のビデオ信号を処理するための
ビデオ信号装置は、第２のビデオ信号によつて表
わされる映像中に第１のビデオ信号で表わされる
対象物を挿入するための手段を含んでいる。この
発明によれば、この装置は２つのビデオ信号を対
象物の少なくとも１つの端縁部において混合（ブ
レンド）する手段を有している。

＜好ましい実施例の詳細な説明＞ 以下、図示の実施例によつてこの発明を詳細に
説明する。

第１図には背景ビデオ信号上に前景ビデオ信号
の部分を挿入するための装置１０が示されてい
る。この装置は一般にビデオ・ゲームあるいはグ
ラフイツクを表示させるためのコンピユータのみ
ならず放送テレビジヨンを含むアナログ・ビデオ
信号装置においても使用することができる。背景
信号はゲームあるいはグラフイツク表示の背景映
像を表わす。前景ビデオは、合成映像を形成する
ために背景ビデオ映像中に挿入される各種の対象
物あるいはパターンの映像を含んでいる。

こゝで言う“対象物”という用語は挿入される
べきパターンを表わす前景ビデオ信号の部分を指
す。また“対象物端縁部”および“対象物の端縁
部”という用語は、対象物内の細部の端縁部に対
するものとして対象物の外側端縁部を表わす前景
ビデオ信号の部分を意味する。本願明細書および
特許請求の範囲を通じて使用されている“ビデ
オ”という用語は、例えば通常のビデオ信号、あ
るいは基準成分（例えば、水平およビ垂直同期パ
ルス、カラー・バースト等）を含まない通常の信
号等の任意の映像信号を意味する。後者の例で
は、基準成分信号は重畳装置１０の処理の後に映
像信号に加えられる。

第４図に示すように、前景ビデオ信号は犬のよ
うな対象物２００と周囲領域２０２とを含んでい
る。合成出力映像では、周囲領域２０２は背景ビ
デオに置換される。合成映像について別の見方を
すれば前景ビデオが背景ビデオ映像中に挿入され
るとき周囲領域２０２は透明であるということで
ある。犬２００は口、目、黒点２０４のような各
種の細部をもつている。周囲領域２０２と対象物
２００との間の端縁部を黒点２０４のような対象
物細部の内部端縁部と区別することが出来るよう
にするため、周囲領域２０２は黒よりも黒ビデオ
信号レベルによつて表わされる。例えば、基準の
黒が０ボルト、白が１ボルトによつて表わされる
とすれば、対象物の周囲領域２０２は−0.5ボル
トの信号レベルをもつている。各種の他のルミナ
ンス・レベルあるいは色は０ボルトと１ボルトと
の間の電圧によつて表わされる。

上述の前景ビデオ信号構成はこの明細書全体を
通じて使用されるが、この発明はそれ程複雑でな
い前景ビデオ形態と使用することができる。対象
物２００が全く細部を含まない場合は、単純な２
つの状態のビデオ前景信号を使用することができ
る。このような例では、対象物は１つのビデオの
状態であり、周囲領域は他の状態である。

対象物の端縁部は２つの状態間の変化を捜すこ
とによつて検出される。

装置１０は背景ビデオ信号が線路１４上に供給
される第１の遅延回路１２を有している。第１の
遅延回路１２は背景ビデオ信号を例えば画素（ピ
クセル）期間の1/2だけ遅延させ、この第１の遅
延回路の出力は線路１５を経てビデオ・ミキサ１
６の１つのビデオ入力に供給される。背景ビデオ
信号に関して同期した線路１８上の前景映像ビデ
オ信号は第２の遅延回路２０の入力に供給され、
この遅延回路２０は前景ビデオ信号に対して背景
ビデオ信号の遅延と等しい大きさの遅延、すなわ
ち１ピクセルの期間の1/2の遅延を与える。遅延
を受けた前景映像ビデオ信号は第２の遅延回路２
０より線路２１を経てビデオ・ミキサ１６の他の
入力、アンド・ゲート３０、および第１の単安定
マルチバイブレータすなわちワン−シヨツト２２
に供給される。第１のワン−シヨツト２２は、黒
より黒から黒（または黒よりも明るい）レベルへ
の入力ビデオの正方向変化を検出したときに長さ
T₁のパルスを発生する。第１のワン−シヨツト
２２からの出力パルスはオア・ゲート２４の第１
の入力に供給される。

前景映像信号はインバータ２６よつて反転され
て第２のワン−シヨツト２８にも供給される。第
２のワン−シヨツト２８は、黒（または黒よりも
明るい）レベルから黒よりも黒への変化に相当す
る反転された前景ビデオ信号の正方向端縁部の検
出時に長さT₂のパルスを発生する。第２のワン
−シヨツト２８のパルスの長さT₂は第１のワン
−シヨツト２２のパルスの長さT₁よりも例えば
ピクセル期間の1/2だけ僅かに長い。すなわち、
T₂＝Ｔ＋T₁に設定されている。第２のワン−シ
ヨツト２８の出力はオア・ゲート２４の他の入力
に供給される。オア・ゲート２４の出力はアン
ド・ゲート３０の他の入力に接続されており、ア
ンド・ゲート３０の出力はミキサ１６のモード制
御入力３２に結合されている。

第１図の挿入装置１０はコンピユータによつて
生成されたビデオ・ゲームあるいはグラフイツク
表示の部分でよく、その背景ビデオ映像信号は線
路１４上に供給され、前景ビデオ対象物は線路１
８上のビデオ映像信号中に供給される。装置１０
は２つのビデオ映像信号を出力線路３４上で１つ
の映像信号に合成し、この出力映像信号中では前
景ビデオ映像は背景映像上に配置されて渾然一体
化となるように混合（ブレンド）される。

挿入装置１０の動作は第２ａ図および第２ｂ図
の電圧波形を参照することによつてより明確に理
解することができる。第２ａ図および第２ｂ図中
の各種の波形に対するＡ、Ｂ、……Ｇの文字はそ
の波形が現われる第１図中の接続点を表わしてい
る。

第２ａ図は対象物の先行端を表わす信号の変化
が前景ビデオ信号中で検出されたときに発生され
る波形を示している。時間０までは前景ビデオ信
号は低レベルで、例えば黒より黒レベルであり、
背景ビデオ映像信号のみがミキサ１６によつて線
路３４上に伝送される。

時間０では、少なくとも基準黒レベルにまで上
昇する変化によつて表わされる対象物の端縁部が
波形Ａに示すように線路１８上の前景ビデオ信号
中に存在する。この信号はインバータ２６によつ
て反転され（波形Ｂ）、この反転された端縁部は
負方向信号になり、従つて第２のワン−シヨツト
２８は波形Ｅに示すようにトリガされない。

前景映像信号は波形Ｃに示すように第２の遅延
回路２０によつて期間Ｔ、すなわち１ピクセル期
間の1/2の期間だけ遅延される。時間Ｔでは、遅
延信号中の対象物の端縁部の正方向信号は第１の
ワン−シヨツト２２をトリガして時間ＴからＴ＋
T₁までのパルス（波形Ｄ）を発生する。第２の
ワン−シヨツト２８の出力が低レベルのとき、第
１のワン−シヨツト２２からの出力パルスはオ
ア・ゲート２４を経てアンド・ゲート３０に伝送
される。

第１のワン−シヨツト２２からのパルスおよび
前景映像中の対象物を表わす信号が共にアンド・
ゲート３０の入力に存在する間、アンド・ゲート
３０はミキサ１６のモード制御入力３２に高論理
レベル（波形Ｇ）を発生する。ビデオ入力用のア
ンド・ゲート３０の閾値レベルは基準黒レベルよ
りも僅かに低く設定されている。この入力３２に
おける高レベル信号はミキサ１６に対して線路３
４上に第１および第２の遅延回路１２および２０
によつて等しく遅延を受けた背景映像と前景映像
のミツクスすなわち混合である出力を発生するよ
うに命令する。

時間Ｔ＋T₁で第１のワン−シヨツト２２から
のパルスは終了し（波形Ｄ）、また対象物はなお
前景ビデオ中に存在するが、アンド・ゲート３０
はミキサ１６のモード制御入力３２に低論理レベ
ルの信号（波形Ｇ）を供給する。これによつて２
つのビデオ信号の混合は終了し、後程詳細に説明
するように前景ビデオのみがミキサ１６に送られ
る。この前景対象物の後行端が第２ｂ図に示すよ
うに検出されるまで上記前景対象物のビデオのみ
が伝送され続ける。第２ｂ図の時間０において対
象物の後行端が線路１８上の前景ビデオ信号中に
現われる。インバータ２６によつて反転されたこ
の端縁部は正方向の変化（第２ｂ図の波形Ｂ）
で、第２のワン−シヨツト２８をトリガする（同
波形Ｅ）。これによつて第２のワン−シヨツト２
８の出力に時間０から時間T₂までのパルスが発
生し、このパルスはオア・ゲート２４を経てアン
ド・ゲート３０に供給される。

対象物のビデオ信号は第２の遅延回路２０によ
つて時間Ｔの遅延を受けるので、アンド・ゲート
３０の他方の入力に供給される前景ビデオもまた
T₂直前の時間Ｔまで高レベルにある。従つて、
高レベル・モード制御信号（波形Ｇ）はミキサ１
６のモード制御入力３２に供給され、０乃至Ｔの
間背景映像と前景映像の混合物である出力を発生
する。時間Ｔの後は背景映像のみがミキサ１６に
よつて転送される。

前景対象物の端縁部において前景ビデオ映像と
背景ビデオ映像とが混合されることにより、背景
場面中に対象物が混合または鋭い端縁が生じない
ようにかぶせられる。この混合により鋭いコント
ラストをもつた端縁部やエイリアシングの効果は
小さくなり、対象物はより現実的な単一場面の一
部のように見える。前景ビデオ信号による対象物
の前端縁部が背景映像と混合して表示される時間
（重なり量）を設定するワンシヨツト２２の出力
パルス（波形Ｄ）のパルス幅T₁、上記対象物の
後端縁部が背景映像と混合して表示される時間
（重なり量）を設定する遅延回路２０の遅延時間
Ｔ（実施例では1/2ピクセル期間）は、共に最良の
重なり量が得られるように調整される。

上述のように、前景ビデオ映像および背景ビデ
オ映像は共に一般にはピクセル期間の1/2と同じ
期間だけ遅延される。背景遅延回路１２を省略す
ることにより挿入装置１０の構造は簡単になり、
またコストも低下する。この場合は２つのビデオ
映像を互いに僅かシフトさせる。しかしながら、
遅延が比較的短かい場合（例えばピクセル期間の
１／２）は、シフトはとるに足らないもので、２つ
の非同期信号の混合の結果として出力中に不連続
性を導入することはない。

上に述べた挿入装置１０の動作から明らかなよ
うに、ミキサ１６は前景ビデオ映像中に対象物が
存在するときを除いて背景ビデオ信号を通過させ
る。回路１０によつてこのような対象物が検出さ
れると、ミキサ１６は背景映像中に対象物を挿入
し、対象物の端縁部で２つの映像を混合する。対
象物の垂直端部を混合するためのミキサ回路は第
３図に詳細に示されている。

第１の遅延回路１２からの背景ビデオは線路１
５よりミキサ１６に供給され、抵抗１００を経て
第１のバツフア増幅器１０２の非反転入力に供給
される。第１の増幅器１０２の出力は帰還抵抗１
０４によつてその反転入力に接続されている。２
個の直列接続された抵抗１０６と１０８は第１の
増幅器の出力を出力増幅器１１０の反転入力に結
合している。第１のｎチヤンネル電界効果トラン
ジスタ（FET）１１２は、２個の直列接続され
た抵抗１０６と１０８との接続点Ｘをそのソース
−ドレン導通路を経てアースに接続している。

出力増幅器１１０の非反転入力は図示のように
直接アースに接続されるか、あるいはオフセツ
ト・バイアス抵抗を経てアースに接続されてい
る。出力増幅器１１０の反転入力と出力との間に
は第１の帰還抵抗R₁が接続されており、またこ
の第１の帰還抵抗R₁と並列に直列接続された１
対の帰還抵抗R₂およびR₃が接続されている。各
抵抗R₂、R₃はR₁の抵抗値の1/2の値をもつてい
る。帰還抵抗R₂とR₃との接続点Ｚは帰還用のｎ
チヤンネルFET１３２のソース−ドレン電路を
経てアースに結合されている。

線路２１上の前景ビデオ映像信号は抵抗１１４
を経て第２の増幅器１１６の非反転入力に供給さ
れる。第２の増幅器の出力は帰還抵抗１１８を経
てその反転入力に結合されている。第２の増幅器
１１６からの出力はまた直列接続された２個の抵
抗１２０および１２２を経て出力増幅器１１０の
反転入力に接続されている。これらの直列接続さ
れた抵抗１２０と１２２との間の接続点Ｙは第２
のｎチヤンネルFET１２４のソース−ドレン電
路を経てアースに結合されている。

第２の増幅器１１６の出力はまた増幅−クリツ
パ回路１２４に供給され、該増幅−クリツパ回路
１２４は、ミキサ１６中のデジタル制御回路を駆
動するのに使用するために前景映像信号を変換
し、調整する。この増幅−クリツパ回路１２４の
入力閾値は基準黒レベルよりも低く設定されてい
る。増幅−クリツパ回路１２４の出力はインバー
タ１２６を経て第１のノア・ゲート１２８の一方
の入力に結合され、また第２のノア・ゲート１３
０の一方の入力に直接結合されている。２個のノ
ア・ゲート１２８，１３０の他の入力はミキサ１
６のモード制御入力３２に接続されている。第１
のノア・ゲート１２８の出力は第１のFET１１
２のゲートに接続されており、第２のノア・ゲー
ト１３０の出力は第２のFET１２４のゲートに
接続されている。モード制御入力はインバータ１
３４を経て帰還FET１３２のゲートに接続され
ている。

ミキサ１６の動作は線路２１上の前景ビデオ映
像中に対象物が存在するか否かによつて制御され
る。前景対象物が存在しない（第２ａ図の時間０
より前）と仮定すると、第２の増幅器１１６およ
び増幅−クリツパ回路１２４の出力には基準黒レ
ベル以下のレベルの信号が存在する。従つて、第
２のノア・ゲート１３０の一方の入力は低レベル
（０）になり、インバータ１２６は第１のノア・
ゲート１２８の対応する入力に高レベル(1)を供給
する。前景対象物の存在しないときは、線路３２
（第１図）上のアンド・ゲート３０からのモード
制御入力は低くなる。従つて、対象物が存在しな
いときは、第１のノア・ゲート１２８の出力は低
くなつて第１のFET１１２を遮断し、第２のノ
ア・ゲート１３０の出力は高レベルになつて第２
のFET１２４を導通させ、前景ビデオ信号をア
ースに短絡する。この状態では背景映像信号のみ
が出力増幅器１１０に供給される。

モード制御入力３２が低レベルのときはインバ
ータ１３４によつて反転されて、帰還FET１３
２を導通させる。帰還FET１３２が導通すると、
抵抗R₂とR₃は帰還路から取除かれ、有効帰還抵
抗はR₁のみになる。

前景対象物の先行端が存在すると（第２ａ図の
時間０）、前述のようにその先行端は第１図の回
路によつて検出されて、モード制御入力３２上の
レベルを高レベルにする。この高レベルのモード
制御入力が第１および第２のノア・ゲート１２
８，１３０の入力に供給されると、これらのノ
ア・ゲートの他方の入力の信号レベルには関係な
く第１および第２のFET１１２および１１４を
共に遮断状態にする。これによつて背景ビデオ信
号および前景ビデオ信号は共に出力増幅器１１０
の入力に供給される。

両方のビデオ信号が供給されることによつて出
力増幅器１１０への入力レベルは高くなるので、
その増幅器の利得はその出力レベルを等しくする
ために低下しなければならない。高レベルのモー
ド制御信号はインバータ１３４によつて反転され
ると、帰還FET１３２を遮断する。抵抗R₂とR₃
との接続点Ｚはもはやアース・レベルではないの
で、回路中には３個の帰還抵抗が存在し、実効抵
抗値は次式によつて表わされる。

R_eff＝R₁×（R₂＋R₃）／R₁＋（R₂＋R₃） 上記の式で、R₁＝R₂＋R₃であり、R₂およびR₃
は共にＲの1/2に等しいので、実効抵抗R_effは、 R_eff＝R₁×R₁／R₁＋R₁＝１／２R₁ となる。従つて、FET１３２が遮断すると実効
抵抗値は小さくなり、負帰還量を大きくして、出
力増幅器の利得を1/2に減少させる。

時間Ｔ＋T₁（第２ａ図）に達すると、モード制
御入力は低レベルに戻る。しかしながら、前景対
象物はまだ存在するので、増幅−クリツパ回路１
２４からの出力は高レベルにある。第２のノア・
ゲート１３０に供給されたこの高レベル信号は第
２のFET１２４を遮断状態に維持し、またイン
バータ１２６は低レベル信号を第１のノア・ゲー
ト１２８に供給するので、第１のFET１１２は
導通し、背景信号をアースに短絡して流す。従つ
て、この状態では前景映像信号のみが出力増幅器
１１０に供給される。インバータ１３４を経て
FET１３２に供給される低モードの制御レベル
は、出力増幅器１１０の帰還抵抗を、時間０以前
の状態に関して前に説明したように、R₁のレベ
ルに復帰させる。

対象物の後行端が検出されると、先行端が検出
された場合に行なわれたように前景信号と背景信
号の場合が再び行なわれる。混合時間Ｔが一旦経
過すると（第２ｂ図）、前述のようにミキサ１６
は第１の状態に戻つて背景ビデオ映像のみがミキ
サ１６の出力３４に伝送される。

第３図のミキサ回路は前景対象物の垂直端のみ
の混合を行なうものであるが、信号を全水平線時
間だけ遅延させ、水平端の検出時に信号の混合を
行なうことにより、水平端を混合するための追加
の回路を設けることもできる。

上述の説明では、ミキサ１６は３つの状態の出
力、すなわち背景ビデオのみ、前景ビデオのみ、
あるいは前景ビデオ信号と背景ビデオ信号の等し
い混合状態を発生した。しかし、対象物の端縁部
において２つのビデオ信号の単一の固定された混
合を行なう代りに、ミキサ１６は一方のビデオか
ら他方のビデオへ交互にフエージングすることも
できる。例えば、対象物の先行端の検出時に、背
景ビデオは何個かのピクセルにわたつてフエー
ド・アウトされ、同じ時間内に前景ビデオがフエ
ード・インされる。このような相互フエージング
を行なう装置はテレビジヨン製作装置、特にビデ
オ・スイツチング装置においてよく知られてい
る。ミキサ１６中において前景ビデオ信号と背景
ビデオ信号の各大きさを制御するために上昇およ
び降下（アツプ・アンド・ダウン）傾斜信号（ラ
ンプ信号）発生器が設けられる。この相互フエー
ジング装置によれば、対象物を背景場面中に鋭い
端縁部が生じないようにかぶせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるビデオ映像挿入装置の
一実施例の概略回路図、第２ａ図および第２ｂ図
は第１図の回路における選択されたモードにおけ
る信号の波形の組を示す概略図、第３図は第１図
におけるミキサの概略回路図、第４図は背景上に
挿入される前景対象物の一例を示す図である。 １０……挿入装置、１６……ミキサ、Ａ……第
１のビデオ信号（前景信号）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１のビデオ信号で表わされる対象物を第２
   のビデオ信号で表わされる映像中に挿入する方法
   であつて、 遅延された第１のビデオ信号および遅延された
   第２のビデオ信号を供給する段階と、 上記遅延された第１のビデオ信号中の対象物の
   前縁端が検出されたときは第１の所定期間をもつ
   たパルス信号を発生する段階と、 上記第１のビデオ信号中の上記対象物の後縁端
   が検出されたときは第２の所定期間をもつたパル
   ス信号を発生する段階と、 上記遅延された第１のビデオ信号中の対象物を
   上記遅延された第２のビデオ信号の映像中に挿入
   し、上記第１の所定期間と第２の所定期間中は上
   記遅延された第１のビデオ信号と上記遅延された
   第２のビデオ信号とを混合する段階とを含む、 ビデオ映像を挿入する方法。 ２ 第１のビデオ信号が含む対象物を、映像を表
   わす第２のビデオ信号中に挿入するための装置で
   あつて、 第１のビデオ信号が供給される第１の端子およ
   び第２のビデオ信号が供給される第２の端子と、 上記第１の端子に接続された入力端子と、上記
   第１の端子に供給された第１のビデオ信号に応答
   して遅延された第１のビデオ信号を発生する出力
   端子とを有するビデオ信号遅延用の第１の遅延手
   段と、 上記第２の端子に接続された入力端子と、上記
   第２の端子に供給された第２のビデオ信号に応答
   して遅延された第２のビデオ信号を発生する出力
   端子とを有するビデオ信号遅延用の第２の遅延手
   段と、 上記第１の遅延手段の出力端子に発生する遅延
   された第１のビデオ信号に応答して上記対象物の
   前縁端を検出し、該前縁端が検出されると第１の
   所定期間中出力信号を発生する手段と、 上記第１の端子に供給された非遅延の第１のビ
   デオ信号に応答して上記対象物の後縁端を検出
   し、該後縁端が検出されると第２の所定期間中出
   力信号を発生する手段と、 上記第１の遅延手段の出力端子と上記第２の遅
   延手段の出力端子とに結合されていて、上記第１
   のビデオ信号中の対象物を上記第２のビデオ信号
   の映像中に挿入するための手段であつて、上記前
   縁端を検出するための手段からの出力信号および
   上記後縁端を検出するための手段からの出力信号
   に応答して、上記各出力信号の上記第１と第２の
   所定期間中上記対象物を表わす第１のビデオ信号
   を上記第２のビデオ信号と混合して合成ビデオ信
   号を生成する手段を含むものと、 からなるビデオ映像挿入装置。