JPH06168313A - リアルタイム対話型画像処理装置 - Google Patents
リアルタイム対話型画像処理装置Info
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- JPH06168313A JPH06168313A JP5103232A JP10323293A JPH06168313A JP H06168313 A JPH06168313 A JP H06168313A JP 5103232 A JP5103232 A JP 5103232A JP 10323293 A JP10323293 A JP 10323293A JP H06168313 A JPH06168313 A JP H06168313A
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Abstract
メーションを組込む画像表示装置を提案する。 【構成】 リアルタイム対話型画像処理装置(1)のオ
ペレーションを制御するためのホストプロセッサ
(8)、オブジェクトベースの画像データを受信するた
めの通信手段(3、4)、前記受信オブジェクトベース
の画像データ及び(若しくは)前記装置(1)に格納さ
れたデータ(10)に基づき、可変アニメーション画像
データを生成するための、前記通信手段(3、4)に接
続したリアルタイムオブジェクト(RTO)プロセッサ
(12)、HDTVシステムの表示装置(2)に適した
速度で前記アニメーション画像データを生成する前記R
TOプロセッサ(12)、及び前記RTOプロセッサ
(12)に接続され、前記アニメ画像データからHDT
V信号を生成するための変換手段(14、6)とを含む
リアルタイム対話型画像処理装置(1)が開示される。
Description
関し、特に、リアルタイムHDTVアニメーションシス
テムを開示する。
たリアルタイムオブジェクト技術の特定の応用に関する
ものであり、これらの明細書の各々の開示は相互参照に
よって本明細書に記載されるものとする。 (i)「リアルタイムオブジェクトベースグラフィック
スシステム」(1992年4月29日付けオーストラリ
ア特許出願番号PL2147に基づき優先権を主張)、 (ii)「オブジェクトベースラスター画像をフィルする
方法および装置」(1992年4月29日付けオースト
ラリア特許出願番号PL2148に基づき優先権を主
張)、 (iii)「オブジェクトベースラスター画像の透明度を
与える方法および装置」(1992年4月29日付けオ
ーストラリア特許出願番号PL2153に基づき優先権
を主張) (iv)「グラフィックスシステムのためのオブジェクト
ソーティングおよびエッジ計算」(1992年4月29
日付けオーストラリア特許出願番号PL2156及びP
L2145に基づき優先権を主張)、 (v)「RTOグラフィックスシステムのための前処理
用パイプライン」(1992年4月29日付けオースト
ラリア特許出願番号PL2142に基づき優先権を主
張)、 (vi)「2次多項式フラグメントを用いる、オブジェク
トベースグラフィックス」(1992年4月29日付け
オーストラリア特許出願番号PL2150に基づき優先
権を主張)、及び (vii)「2次多項式フラグメント変換へのBezie
rスプライン」(1992年4月29日付けオーストラ
リア特許出願番号PL2149に基づき優先権を主
張)。
及びその他の市場向けに高精細度TV(HDTV)シス
テムを製造する動きがある。現在、高精細度TVに対し
ていくつかの異なる規格が存在し、これら規格の全ては
改良画質を産みだすために、高表示解像度に依存してい
る。
品中へのリアルタイム対話型アニメーションを組込むこ
とのできる画像表示装置を提供する。本発明の1つの態
様によると、以下のものを含むリアルタイム対話型画像
処理装置が開示される。即ち、オペレーションを制御す
るためのホストプロセッサと、オブジェクトベースの画
像データを受信するための通信手段と、前記受信オブジ
ェクトベースの画像データ及び/若しくは前記装置内に
格納されたデータに基づき、可変アニメーション画像デ
ータを生成するための前記通信手段に接続されたリアル
タイムオブジェクト(RTO)プロセッサであって、H
DTVシステムの表示装置に適した速度で前記アニメー
ション画像データを生成する前記RTOプロセッサと、
前記アニメーション画像データからHDTV信号を生成
するための前記RTOプロセッサに接続された変換手
段。
DTV装置も開示される。
下説明する。図1に見られるように、HDTV受信機す
なわちセット1(消費者向け市場で一般に使用されるよ
うに意図されたもの)は、ディスプレイ2のような標準
的HDTV構成装置類、およびRF受信機及び(若しく
は)ISDN接続のような入力部3の配置を含む。キー
ボードあるいはリモートコントロール機能のような一連
の制御部4も通常に設置されている。入力部3および制
御部4は各々信号処理装置5に接続され、この信号処理
装置5が、例えばCCIR601規格に基づきRGB形
式で出力されるビデオ信号16の復調および形成を可能
にする。RGB信号16はアナログ・スイッチ装置6へ
入力され、アナログ・スイッチ装置6は、リアルタイム
アニメキー信号18の制御の下で、HDTVRGB画像
17とリアルタイムアニメーション画像15との間の選
択を行なう。
づきリアルタイム画像生成を可能にする対話型アニメー
ションシステム7もまた図1に示されている。システム
7はホストプロセッサ8を中に持ち、このホストプロセ
ッサ8は、一般に、16ビットのバス9を備えた低価格
32ビットプロセッサである。プロセッサ8は約5MI
Pで作動することが要求され、好適な装置としてはイン
テル社製i960SAがある。尚、32ビットフルのバ
スを備えたより高性能のプロセッサのような他の類似プ
ロセッサや他の汎用マイクロ・プロセッサを利用するこ
ともできる。バス9は信号処理装置5に接続され、この
処理装置5によって標準的HDTV復号化機能を制御す
るためにシステム7の利用が可能になる。またバス9に
は、システム7のオペレーションを制御するために使用
されるアニメーション言語を解釈するための言語解釈プ
ログラムを持つROM装置10が接続されている。さら
に、ROM10内には、システム7において使用される
適切にフォーマットされた一連のアウトライン・フォン
トを含んでももよい。
の汎用メモリとして機能し、また、システム7が変換す
るグラフィックスオブジェクトの表示リストの生成にも
使用される1ブロックのRAM11も接続される。ホス
トプロセッサ8は、RTOプロセッサ12(バス9にも
接続)が読取り解釈する表示リスト情報を生成する機能
を果たす。このRTOプロセッサ12は、上記オースト
ラリア特許出願(1992年4月29日付けオーストラ
リア特許出願番号PL2147に基づき優先権主張)で
特定開示された装置の高速バージョンであり、このRT
Oプロセッサ12によってHDTV速度でビデオアニメ
ーションのリアルタイム変換が可能になる。このRTO
プロセッサ12に接続され、この目的に使用されるもの
として、OF(オブジェクトフラグメント)RAM13
がある。このRAM13は2次多項式フラグメント(Q
PF)の記憶装置用として一般に用いられる。この2次
多項式フラグメントを利用するためにRTOプロセッサ
12は配置されている。オブジェクトフラグメントは、
グラフィックオブジェクトのアウトライン曲線部を表わ
し、高速画像計算および変換(rendering)を可能にす
る。高速オペレーションを達成するために、RTOプロ
セッサ12は、約300,000個のトランジスタを利
用するカスタムIC装置として配置され、1秒当たり約
1億画素の速度でアニメーションを生成することができ
る。尚、ほぼ同スピードで作動しかつ4つの並行処理段
階を利用する各処理ステップを持つ、上記開示明細書に
記載のRTOプロセッサに基づいて本RTOプロセッサ
12を製作してもよいし、RTOプロセッサ12の最終
段階において以下に説明するようなRTOプロセッサに
基づいて本RTOプロセッサ12を製作してもよい。
をRAMDAC14へ出力するが、このRAMDAC1
4はカラールックアップテーブルを表わす。カラールッ
クアップテーブルは、4ウェイ非多重入力36をとるこ
とができ、RTOプロセッサ12からのアニメーション
オブジェクト出力に対して約1600万色の中から任意
の色を割当てることができる。前記RAMDAC14は
色をアナログRGB信号15に変換する。4対1多重入
力を含む好適なRAMDAC14としては、たとえば、
Inmos社製のG300やBrooktree社製の
BT458がある。
成されている場合、RAMDAC14のみが必要とされ
る。ディジタル信号を表示することができる場合、RA
MDAC14は必要とされず、カラールックアップテー
ブル(CLUT)が使用される。この場合、アナログ・
スイッチ6をディジタルのマルチプレクサと置き換え
る。
Vセット1中へ備えることによって、一般には得られな
いいくつかのメリットが得られる。この中には、対話型
コンピュータゲームをISDN回線からロードし、HD
TVセット1でプレイできる対話型アニメーション能力
が含まれる。更に、例えば、雑誌のような定期刊行物を
電子的に製作し、ISDNサービスとして使用すること
も可能になる。標準的64キロビットISDN回線を用
いると、1冊の雑誌全体をおよそ1分で転送し表示する
ことができる。更にシステム7を利用して、アニメーシ
ョン目的用グラフィックオブジェクト入力を提供するこ
とができるCDROMへの接続も可能になる。リアルタ
イムアニメーションを生成するために、ホストプロセッ
サ8が専用プロセッサとして必ずしも必要とされるわけ
ではないので、テレテキスト(TELETEXT)(登
録商標)サービスへ接続することもまた可能である。
ト、及び、円滑な動き、滑らかな曲線と滑らかな色遷移
を含むグラフィックスが供給される。アニメーションは
すべて、HDTVシステムのフィールド速度(日本の標
準的アナログHDTV用1秒当たり60画像)で計算さ
れ表示される。これは映画アニメーションの標準アニメ
ーション速度(1秒当たり24フレーム)を越える重要
な改良であり、動きにより大きな流動性がもたらされる
ため、フリッカー及びストローブ効果が減少する。
が、1秒当たり100メガピクセル以上の画素速度で、
画像は完全なHDTV解像度に生成される。RTOプロ
セッサ12が作動して、リアルタイムで8,000本ま
での曲線の複雑なアニメーションを提供する。これはお
よそ300のテキスト文字、あるいは、典型的な1つの
アニメ漫画のキャラクタの複雑さを有するおよそ20個
のオブジェクトをアニメ化するのに十分である。アニメ
ーションはすべてオブジェクトベース化されているの
で、画質の重大な損失を何ら伴なうことなく、各画像サ
イズの拡大や縮小による変更が可能である。
を持ち、連続階調のカラーウォッシュ(color wash)と微
妙な色の変化を可能にする。一般的に、ディスプレイ2
のどの1行にも、一度に256色すなわちカラーウォッ
シュという限界がある。オブジェクトの外観を透明にす
ることも可能である。これは、影(透明な黒)をアニメ
化するのに特に有用であり、また、幽霊、雨、反射光、
フィルタのような他の透明効果を出すためにも使用する
ことができる。透明効果はまた非常に速い移動物体の動
きのぶれを作り出すために用いることもできる。
い。システム7に格納できるアニメーションの量、およ
びオンラインアニメーションに必要とされるデータ転送
速度は、アニメ変化の複雑さ、およびアニメーション中
に導入される新しいグラフィック要素の数に左右され
る。図1の配置を用いて得られる明白な利点として、R
TOプロセッサ12を使用することによりアニメーショ
ンに通常必要とされる2つのビデオフレームメモリーを
取り除くことができるという点がある。RTOプロセッ
サ12は、オブジェクトレベルのデータから1秒当たり
1億以上の画素を生成することができ、1秒当たり48
0,000本の曲線をアニメ化し、HDTV解像度に変
換することができる。これにより、1画像当たり約8,
000本の曲線から成る複雑なリアルタイムアニメーシ
ョンが可能となり、1秒当たり60枚の画像が生成され
る。
するためのデータ・フロー20を示す。リアルタイムア
ニメーションを製作するために、ホストプロセッサ8
が、QPFオブジェクトに対する所望のサイズ、位置、
色および特殊効果と共に、そのオブジェクトへのポイン
タリストを作成する。典型的なQPFオブジェクトとし
てはアウトラインフォーマットで表されたテキスト文
字、そして口、体等のアニメキャラクタの部分あるいは
背景オブジェクトがある。実際のQPFオブジェクト
は、ROM10中のオブジェクトから選択でき、RAM
11中にディスプレイリスト22として形成される。
第1オペレーションは、ディスプレイリスト23を読取
ることである。このディスプレイ23で、RTOプロセ
ッサ12はRAM11中のディスプレイリスト22をア
クセスする。この読み取りはダイレクト・メモリ・アク
セスを用いて行われる。読取り後、QPFオブジェクト
はスケーリング(拡大縮小)され(24)、変換される
(25)。QPFオブジェクトは、各々xおよびy方向
に独立にスケーリング(拡大縮小)され、押し潰しや引
き伸ばし効果が可能になるとともに、異なるTVシステ
ム中で用いられる異なる画素縦横比に対して補正を行な
うことも可能になる。このオブジェクトはまた、x,y
軸に変換され、視覚領域に再配置される。データ・パス
20の次の部分はインタレース補正(26)であり、こ
こで、曲線計算が奇数フィールドおよび偶数フィールド
に対して異なるので、QPFオブジェクトはインターレ
ース表示用に補正される。
や削除が必要となる。もはや画像の一部を成さないQP
Fは画面から選り分けられる(27)。また、あまりに
小さくスケーリングされたQPFは削除される(2
8)。画面の境界を交差するQPFはクリップ(29)
され、その結果、画面上に特に表示されたQPF部分だ
けが処理される。すべてのQPFは、ライン順に最初に
ソートされ(30)、次に各ライン内の画素順にソート
される(32)。これらの機能を実行するために、QP
Fは、(周辺機器に専用化されたものが望ましいが、R
TOプロセッサ12に専用化された)オブジェクトフラ
グメントRAM13内に格納される。その後、QPFの
共通部分33の計算が確定される。
において、視界順(view order)が確定され、そして色の
フィル(color fill)と透明度(transparency)計算(3
5)が行われる。画像中のどのオブジェクトが互いに重
なるかが決定され、それによって、隠面が削除される。
前に言及したように、規格HDTV速度を維持するため
には、1秒当たりおよそ100メガピクセルの画素速度
を必要とする。インプリメンテーション技術のコストを
過度に増やさず、必要とするこの高速度を達成するに
は、同時に作動する4つの類似システムを用いることが
可能であり、そうすることによって必要な画素生成速度
をほぼ1秒当たり25メガピクセルまで減少できる。隠
面の削除後に、色フィルを行なうオブジェクトの見る順
が決定される。
の結果、フレームメモリーを必要としない。処理能力を
上げかつ標準的ビデオRTOプロセッサに対応するビデ
オ速度で、画像およびアニメーション生成能力を維持す
るためには、同時作動する前記の4つの類似システムを
用いる必要がある。尚、標準的ビデオRTOプロセッサ
についてはオーストラリア特許出願(1992年4月2
9日付けオーストラリア特許出願番号PL2147に基
づき優先権主張出願)を参照。
び色フィルと透明度の計算を行なうために使用される装
置35がより詳細に示されている。これは1本のライン
上に在る画素を4つのグループにグループ化することに
よって行われ、それによって、クロック・レートを4分
の1に減少することができる。これは、一本の現ライン
上の画素位置の低位2ビットを捨てることにより行わ
れ、それによって、グループ位置の値38が形成され
る。エッジの画素位置34は一連のフィル&エフェクト
(Fill & Effect)装置70,71,72,73へ転送さ
れる。フィル&エフェクト装置は、対応する画素レベル
の出力値74を計算し、この出力値はRAMDAC14
へ転送され、最終出力色値を決定するために適切なカラ
ーテーブルにインデックスを付けるために使用される。
スは、元のグループ位置38をとることによって、そし
てハード結線の入力(たとえば75)によって低位2ビ
ットを再現することによって形成される。図4を参照す
ると、フィル&エフェクト装置40の推奨実施例の一般
的な例が示されている。この装置は、オーストラリア特
許出願(1992年4月29日付けオーストラリア特許
出願番号PL2153に基づいた優先権主張出願)に記
載されているものとほぼ同じように作動する。この特許
の開示は、すでに相互参照によって本明細書に記載され
ている。図3のグループ位置の値38とハード結線の入
力値34は、共に、現在の画素位置の入力55を形成す
る。
どのオブジェクトが互いに重なるかを決定する役目を負
い、それによって、隠面が除去される。隠面の除去後、
色フィルを行なうオブジェクトの見る順が決定される。
最終的に、オブジェクト透明度およびビデオ効果が決定
される。図2および図3に戻って、このデータはRTO
プロセッサ12からRAMDAC14へ、各々25MH
zの4本のインターリーブされた画素ストリームとして
出力される。RAMDAC14はこれらを多重化し、H
DTVオペレーション用に単一の100MHz画素スト
リームに変える。
が低く(約25mHz)保たれているので、高速出力は
必要とされず、標準的PCB構造技術を用いることがで
きる。また、もし必要であれば、より速いオペレーショ
ンも容易に得ることができる。上記の説明は、本発明の
ほんの1つの実施例にすぎず、これに対する諸変更を本
発明の範囲を逸脱せずに行いうることは当業者には明ら
かなことである。
の概略図である。
ある。
ク図である。
る。
Claims (16)
- 【請求項1】 リアルタイム対話型画像処理装置におい
て前記装置のオペレーションを制御するためのホストプ
ロセッサと、 オブジェクトベースの画像データを受信するための通信
手段と、 受信されたオブジェクトベースの画像データ及び(若し
くは)前記装置内に格納されたデータに基づき、可変ア
ニメーション画像データを生成するための、前記通信手
段に接続されたリアルタイムオブジェクト(RTO)プ
ロセッサであって、HDTVシステムの表示装置に適し
た速度で前記アニメーション画像データを生成する前記
RTOプロセッサと、 前記アニメ画像データからHDTV信号を生成するため
の、前記RTOプロセッサに接続した変換手段;とを含
むことを特徴とするリアルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のリアルタイム対話型画
像処理装置において、 前記RTOプロセッサ手段が画素レベルで画像データを
生成し、かつ、多数の画素が同時に生成されることを特
徴とするリアルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載のリアルタイム対話型画
像処理装置において、前記の多数の画素に対応する前記
オブジェクトベースの画像データの視順オーダが同時に
生成されることを特徴とするリアルタイム対話型画像処
理装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載のリアルタイム対話型画
像処理装置において、前記の多数の画素に対応する前記
オブジェクトベースの画像データの色充填が同時に生成
されることを特徴とするリアルタイム対話型画像処理装
置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4に記載のリアルタイム対
話型画像処理装置において、前記の多数の画素に対応す
る前記オブジェクトベースの画像データの透明度が同時
に生成されることを特徴とするリアルタイム対話型画像
処理装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至5に記載のリアルタイム対
話型画像処理装置において、オブジェクトベースの画像
データが2次多項式フラグメントを含むことを特徴とす
るリアルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至6に記載のリアルタイム対
話型画像処理装置において、前記オブジェクトベースの
画像データをスケーリング(拡大縮小)するためのスケ
ーリング手段が、RTOプロセッサ中に含まれることを
特徴とする前記手段。 - 【請求項8】 請求項1乃至7に記載のリアルタイム対
話型画像処理装置において、前記オブジェクトベースの
画像データを変換するための変換手段が、RTOプロセ
ッサ中に含まれることを特徴とする前記手段。 - 【請求項9】 請求項1乃至8に記載のリアルタイム対
話型画像処理装置において、インターレース表示用の前
記オブジェクトベースの画像データを補正するためのイ
ンターレース補正手段が、RTOプロセッサ中に含まれ
ることを特徴とする前記手段。 - 【請求項10】 請求項1乃至9に記載のリアルタイム
対話型画像処理装置において、表示の一部を形成しない
前記オブジェクトベースの画像データ部分を削除するの
に適した画像選り分け手段がRTOプロセッサに含まれ
ることを特徴とするリアルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項11】 請求項1乃至10に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置において、前記表示の一部のみを
形成する前記オブジェクトベースの画像データ部分を再
計算するのに適した画像切取り手段がRTOプロセッサ
に含まれることを特徴とするリアルタイム対話型画像処
理装置。 - 【請求項12】 請求項1乃至11に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置において、前記オブジェクトベー
スの画像データ部分を開始ラインによってソートするの
に適したオブジェクトフラグメントラインソーティング
手段がRTOプロセッサに含まれることを特徴とするリ
アルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項13】 請求項1乃至12に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置において、前記オブジェクトベー
スの画像データ部分を開始画素によってソートするのに
適したオブジェクトフラグメント画素ソーティング手段
がRTOプロセッサに含まれることを特徴とするリアル
タイム対話型画像処理装置。 - 【請求項14】 請求項1乃至13に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置において、前記変換手段が、前記
アニメーション画像データを受信し、表示装置へ画素デ
ータを出力するために接続したRAMDAC装置を含む
ことを特徴とするリアルタイム対話型画像処理装置。 - 【請求項15】 請求項1乃至14に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置において、前記通信手段中にIS
DN通信手段が含まれることを特徴とするリアルタイム
対話型画像処理装置。 - 【請求項16】 請求項1乃至15に記載のリアルタイ
ム対話型画像処理装置を含むHDTV装置。
Applications Claiming Priority (2)
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