JPH0636040A - ビデオ映像フレームの電気信号を形成する方法 - Google Patents
ビデオ映像フレームの電気信号を形成する方法Info
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- JPH0636040A JPH0636040A JP4100746A JP10074692A JPH0636040A JP H0636040 A JPH0636040 A JP H0636040A JP 4100746 A JP4100746 A JP 4100746A JP 10074692 A JP10074692 A JP 10074692A JP H0636040 A JPH0636040 A JP H0636040A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンピュータグラフィックにおいてジャギー
を排除し、よりリアリスチックに表現する。 【構成】 ピクセルの色、輝度などの特性情報を決定す
るに当たって、その情報をコンピュータのデータベース
から取り出すためのピクセル内の標本点を不規則に配置
し、それらを演算することによってピクセルの特性情報
を決定する。
を排除し、よりリアリスチックに表現する。 【構成】 ピクセルの色、輝度などの特性情報を決定す
るに当たって、その情報をコンピュータのデータベース
から取り出すためのピクセル内の標本点を不規則に配置
し、それらを演算することによってピクセルの特性情報
を決定する。
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕本発明は全体としてコンピユータ
・グラフイツクス技術に関するものであり、更に詳しく
いえば光景の映像を再構成する目的で光景情報を点標本
化する分野に関するものである。
・グラフイツクス技術に関するものであり、更に詳しく
いえば光景の映像を再構成する目的で光景情報を点標本
化する分野に関するものである。
〔発明の背景〕広く実施されるようになつてきているコ
ンピユータ・グラフイツクス１つの態様は、コンピユー
タ・メモリに格納されている動く光景の情報から、その
光景の一連のビデオ映像フレームを発生することであ
る。光景のデータベースは光景の色のような視覚的特徴
の情報と、動きの情報とを含む。それから、ビデオフレ
ームの作製者がコンピユータを用いて、作製者が表示す
ることを希望する光景の図と動きを与えるようにして、
データベースから各ビデオフレームの信号を電子的に組
立てる。各ビデオフレームのための電気信号は対象物の
光景のデータベースを電子的に標本化することにより発
生されるのが普通である。発生される各ビデオフレーム
ごとに、標準のラスタ走査されるビデオモニタの各ピク
セルの色と輝度の少くとも一方を表すために、別々の組
のデジタル信号が発生される。したがつて、各ピクセル
はビデオ表示の分解能の最小要素である。与えられたピ
クセルの場所における光景の特徴を決定するために、デ
ータベース情報を標本化することにより各ピクセルの色
と輝度の少くとも一方が決定される。その標本化は、ピ
クセルの領域のある部分にわたつて光景情報を平均する
ことにより、またはより一般的には、ピクセル内の１つ
またはそれ以上の点における情報を、通常は周期的にく
り返えすパターンのある形態で標本化することにより一
般に行われる。コンピユータ・グラフイツクスの分野に
おける最近の研究は、得られる映像の迫真性を高めるこ
とに向けられている。対象物の構成、陰影、反射におけ
る透明さなどを忠実に再現するという面で進歩が見られ
ている。また、エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）
の問題にも研究努力が注がれている。従来の標本化技術
は「エイリアス」映像、すなわち、実物のように見える
が、コンピユータ・データベース中で指定されていない
映像、を有するビデオ映像フレームを発生する傾向があ
る。これは、種々用いられている点標本化技術により形
成される映像の特徴として一般に認識されている。
ンピユータ・グラフイツクス１つの態様は、コンピユー
タ・メモリに格納されている動く光景の情報から、その
光景の一連のビデオ映像フレームを発生することであ
る。光景のデータベースは光景の色のような視覚的特徴
の情報と、動きの情報とを含む。それから、ビデオフレ
ームの作製者がコンピユータを用いて、作製者が表示す
ることを希望する光景の図と動きを与えるようにして、
データベースから各ビデオフレームの信号を電子的に組
立てる。各ビデオフレームのための電気信号は対象物の
光景のデータベースを電子的に標本化することにより発
生されるのが普通である。発生される各ビデオフレーム
ごとに、標準のラスタ走査されるビデオモニタの各ピク
セルの色と輝度の少くとも一方を表すために、別々の組
のデジタル信号が発生される。したがつて、各ピクセル
はビデオ表示の分解能の最小要素である。与えられたピ
クセルの場所における光景の特徴を決定するために、デ
ータベース情報を標本化することにより各ピクセルの色
と輝度の少くとも一方が決定される。その標本化は、ピ
クセルの領域のある部分にわたつて光景情報を平均する
ことにより、またはより一般的には、ピクセル内の１つ
またはそれ以上の点における情報を、通常は周期的にく
り返えすパターンのある形態で標本化することにより一
般に行われる。コンピユータ・グラフイツクスの分野に
おける最近の研究は、得られる映像の迫真性を高めるこ
とに向けられている。対象物の構成、陰影、反射におけ
る透明さなどを忠実に再現するという面で進歩が見られ
ている。また、エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）
の問題にも研究努力が注がれている。従来の標本化技術
は「エイリアス」映像、すなわち、実物のように見える
が、コンピユータ・データベース中で指定されていない
映像、を有するビデオ映像フレームを発生する傾向があ
る。これは、種々用いられている点標本化技術により形
成される映像の特徴として一般に認識されている。
〔発明の概要〕したがつて、本発明の全体的な目的は、
得られるビデオ映像フレームの迫真性を高め、対象とす
る光景のコンピユータ・データベース表現から発生され
るビデオ再生の完全性を高めることである。この目的お
よびその他の目的は、コンピユータ・データベース内の
対象とする光景の情報が、１つまたはそれ以上の関数ま
たは次元内に擬似ランダムに分布されている点により標
本化されるようにする本発明により達成される。本発明
の１つの面に従つて、点標本が、構成されるビデオ映像
平面を横切つて特定のやり方で擬似ランダムに分布され
る。本発明の別の面に従つて、構成されるビデオ映像フ
レームにより占められる時間にわたつて、点標本の擬似
ランダム分布がとられる。これにより空間的および時間
的な望ましくないエイリアシングが十分に減少させら
れ、またはなくされる。標本の時間的な分布も、対象で
ある光景が通常の技術に従つて写真撮影されたとする
と、映像の不鮮明を付加することによりビデオ映像迫真
性も高める。本発明の別の面に従つて、データにより表
されている光景が、その光景の限られた深さでのみピン
トが合つて見える限られた開口のレンズを通じて見られ
ているかのように、データベースの標本化により視野の
深さを有するようにビデオフレームが構成される。デー
タベースの情報を標本化する時に、点標本が定められて
いるレンズ開口にわたつて擬似ランダムに向けられる。
本発明の別の特定の面に従つて、各標本点において起る
拡散の程度を認識することにより、対象物の反射特性と
透過特性が考慮に入れられる。特定の反射角度または屈
折角度が、対象物の特性に応じて、可能な角度範囲から
各標本点に対して擬似ランダムに選択される。これによ
り、拡散と、ほとんどの実在の物体が有する反射および
半透明の不鮮明な性質を認識することによつて、得られ
る映像の迫真性が高められる。本発明の更に別の面に従
つて、光景を照明する光源に対して輝度分布が指定され
る。各標本点に対して、単一光源の光線が指定された光
源分布から擬似ランダム的に選択される。この技術は、
従来の技術から生ずる目障りな陰をなくすという利点も
有する。また、この技術により、光源が一部だけ暗くさ
れた時に映像の迫真性が高まるという利点も得られる。
得られるビデオ映像フレームの迫真性を高め、対象とす
る光景のコンピユータ・データベース表現から発生され
るビデオ再生の完全性を高めることである。この目的お
よびその他の目的は、コンピユータ・データベース内の
対象とする光景の情報が、１つまたはそれ以上の関数ま
たは次元内に擬似ランダムに分布されている点により標
本化されるようにする本発明により達成される。本発明
の１つの面に従つて、点標本が、構成されるビデオ映像
平面を横切つて特定のやり方で擬似ランダムに分布され
る。本発明の別の面に従つて、構成されるビデオ映像フ
レームにより占められる時間にわたつて、点標本の擬似
ランダム分布がとられる。これにより空間的および時間
的な望ましくないエイリアシングが十分に減少させら
れ、またはなくされる。標本の時間的な分布も、対象で
ある光景が通常の技術に従つて写真撮影されたとする
と、映像の不鮮明を付加することによりビデオ映像迫真
性も高める。本発明の別の面に従つて、データにより表
されている光景が、その光景の限られた深さでのみピン
トが合つて見える限られた開口のレンズを通じて見られ
ているかのように、データベースの標本化により視野の
深さを有するようにビデオフレームが構成される。デー
タベースの情報を標本化する時に、点標本が定められて
いるレンズ開口にわたつて擬似ランダムに向けられる。
本発明の別の特定の面に従つて、各標本点において起る
拡散の程度を認識することにより、対象物の反射特性と
透過特性が考慮に入れられる。特定の反射角度または屈
折角度が、対象物の特性に応じて、可能な角度範囲から
各標本点に対して擬似ランダムに選択される。これによ
り、拡散と、ほとんどの実在の物体が有する反射および
半透明の不鮮明な性質を認識することによつて、得られ
る映像の迫真性が高められる。本発明の更に別の面に従
つて、光景を照明する光源に対して輝度分布が指定され
る。各標本点に対して、単一光源の光線が指定された光
源分布から擬似ランダム的に選択される。この技術は、
従来の技術から生ずる目障りな陰をなくすという利点も
有する。また、この技術により、光源が一部だけ暗くさ
れた時に映像の迫真性が高まるという利点も得られる。
〔実施例〕以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。まず、本発明の種々の面を実行するために適当な汎
用コンピユータ装置が示されている第１図を参照する。
共通バス１１が中央処理装置（ＣＰＵ）１３と主メモリ
１５に接続される。バス１１にはキーボード１７と大容
量デイスクメモリ１９も接続される。コンピユータ装置
としては市販されているＶＡＸ−１１／７８０コンピユ
ータ装置またはクレイ（Ｃｒａｙ） 大型コンピユータ
装置が適当である。フレーム・バツフア２１がバス１１
から出力情報を受け、その出力情報を別のバス２３を介
して標準カラーテレビジヨン・モニタ２５、または発生
された映像フレームをフイルムに直接書込む別の周辺装
置２７へ与える。また、出力装置は標準型のビデオテー
プレコーダとすることもできる。第２図は、第１図に示
すコンピユータ装置のメモリに格納されている光景の情
報の構成を示す。そのような情報を格納するために多く
のやり方がある。そのうちの１つが本発明に関連して示
すために選択されている。この技術は対象とする光景を
いくつかの構成要素に分解することを含む。それらの要
素のことをここでは幾何学的基本要素と呼ぶことにす
る。そのような幾何学的基本要素の一例が、たとえば、
第２図に示されている破線格子３３の中に示されている
多角形３１である。その破線格子３３は形成された表示
のいくつかの隣接するピクセルを示す。形成された表示
は、一様であるべき各ピクセル内の光景の色と輝度をも
ちろん示し、ピクセルの寸法は表示の解像力素子寸法で
ある。多角形はビデオフレームで表すべき光景の部分を
表す。各対象となる多角形についてコンピユータ・メモ
リに格納されている情報は、特定の画質のビデオ映像フ
レームを発生するために必要な膨大なものである。それ
の位置は確かにその情報の一部でなければならず、ｘ，
ｙおよびｚ座標で表すと便利である。多角形の各頂点の
ｘ，ｙおよびｚ座標は、多角形３１に関して第２図に示
すように、構成すべきビデオフレームごとに格納され
る。「ｘ」の数と「ｙ」の数は点の水平位置と垂直位置
をそれぞれ表し、「ｚ」の数は構成されるビデオ・フレ
ーム（映像平面）のそれのうしろの距離を指定すること
はもちろんである。１つの映像フレームの時間中に起る
対象光景の動きを標本化できるようにするためには、そ
のような時間中のそれの動きの各多角形についての情報
も格納される。第２図には、同じ多角形の第２の位置３
１′も示され、その多角形の頂点の座標がその多角形の
最初の位置の座標に対する増分変化として格納される。
多角形３１に対して示されている位置はなるべく、たと
えば、ビデオ・フレームの初めにおける位置とし、位置
３１′はビデオ・フレームの終りの位置にする。その時
間内に多角形は形を変えることもできる。各対象物の表
面多角形の位置がデータベースに格納されるのに加え
て、各対象物のある視覚的特徴も格納される。それらの
視覚的特徴には赤色、緑色および青色の反射信号および
透過信号と、反射による光拡散の範囲と、表面透過によ
る光分散の範囲と、それらに類似の特徴とが含まれる。
それらの特徴およびその他の特徴の使用については、本
発明の技術に関連して以下に説明する。次に第３図を参
照して、映像フレームの各ピクセルの色と輝度の少くと
も一方を決定するために一般に用いられている技術につ
いて説明する。コンピユータのデータベースに格納され
ている情報、この例では第２図に示されている多角形の
情報であつて、ある特定のピクセルにより占められてい
る空間に存在する情報、がピクセル内の複数の点につい
て決定される。第３図には２つの座標に周期的に分布さ
れている多数の点が示されているが、ピクセル当り１個
の標本点または非常に少数の標本点を使用するいくつか
の技術もある。そのような各標本点における対象光景の
性質が決定され、映像フレームのそのピクセルの色と輝
度を決定するために、重みづけ平均化または重みづけの
ない平均化のような何らかのやり方でそれらの決定の結
果が組合わされる。第４図は同様な周期的点標本化技術
を示すが、この場合には各場合に必ずしも全ての点標本
がとられるわけではない。すなわち、第４図に示す技術
においては、線３５で表されているように、対象光景の
変化が起るピクセル領域においてのみ周期的標本化パタ
ーンの全密度が採用される。したがつて、この映像依存
技術は必要とする標本の数と処理時間を少くする。しか
しそれらの周期的標本化技術およびその他の周期的標本
化技術で得られる再構成された映像には、表示すべき実
際の映像の「エイリアス」が含まれる。そのエイリアス
をなくす技術を得るために多くの努力が注がれており、
それの１つは、技術のエイリアス効果を無くすために、
周期的なパターン点標本技術から得たビデオ信号を処理
することである。他の技術は、いくつかの特殊な標本化
応用に対して、非周期的な、震動させられるやり方で標
本化することを示唆している。本発明の技術はそのよう
な先行技術の改良および新規な応用を含むものである。
第５図，第６図および第７図に３種類の擬似ランダム標
本化技術が示されている。それらの図には１つのピクセ
ルが示されており、図示を簡単にするために、ピクセル
当りたつた４個の点標本が示されている。しかし、実際
には、本発明の全ての面が利用されるものとすると、ピ
クセル当り１６個、あるいは６４個もの点標本を使用す
る。他の場合にはより少い数、たとえばピクセル当り１
個というような数も使用できる。しかし、いずれにして
も、各ピクセル内および映像フレームの面を横切る点標
本のパターンは周期的でなく、非長方形で、まつすぐで
ない格子パターンを形成する。更に、選択された各標本
化パターンは多数のピクセルの領域または１個のピクセ
ルの部分のみにわたつて拡がることができる。しかし、
ここで説明する例は、説明を簡単にするために、１個の
ピクセルの領域に一致する標本化領域を用いる。第５
図，第６図および第７図に示す各実施例は、標本点の
数、この場合には４個、に等しい数の重なり合わない領
域にピクセルをまず分けることにより、ピクセル内の標
本点の場所を決定する。各標本点はそのような各領域内
に限られ、それにより標本点が拡がらないようにする。
ピクセルの４つの領域に番号４１，４３，４５，４７が
つけられる。それらの領域は長方形として示されている
が、他の形にすることもできる。第５図に示す実施例に
おいては、それら４つの各領域に対する標本点の場所が
擬似ランダムに決定される。理想としては、それらの領
域の場所を決定するために用いる「ランダム」な数は全
くランダムである方がよいが、それらの数はコンピユー
タにより決定されるから、定められた領域内の標本位置
にはある程度の反復性がある。しかし、多数の標本場所
の分布はランダム分布に一致する。各標本点のｘ，ｙ座
標をコンピユータが発生する最も一般的なやり方は、乱
数の分布に対応する分布の数のリストを有するメモリに
格納されているルツクアツプ表を使用することである。
しかし、通常の技術はコンピユータが数表を順次歩進す
ることであり、数表の長さは有限であるからある程度の
反復は存在する。しかし、数表の長さは非常に長くでき
るから、多数の標本点に対しても反復が起ることはな
い。しかし、標本場所の完全にランダムな選択と、その
ようなコンピユータ・ルツクアツプ表により制御される
標本場所の選択を適切に説明するために、ここでは標本
場所を擬似ランダムと呼ぶことにする。第５図に示す技
術の実現においては、与えられた映像フレーム内のあら
ゆるピクセルについて同じ標本パターンが用いられる。
しかし、隣り合う２つのピクセルが同じ標本パターンを
持たないようにすることを含めて、標本パターンの全て
の周期性をなくすことが好ましい。これは、乱数の十分
に長いルツクアツプ表を用いることにより行うことがで
きる。同じパターンを有する２つのピクセルが隣接しな
い（対角線方向の隣接も含む）ような標本パターンを発
生することが好ましい。これは第６図および第７図に示
す技術の結果である。次に第６図を参照する。図示のピ
クセルの４つの重なり合つていない各領域は一定場所、
たとえば中心、に基準点を有する。実際の各標本点場所
は、コンピユータにより、各基準点のｘ座標とｙ座標に
正または負の乱数を加えることにより決定される。それ
らのオフセツト数は、たとえばコンピユータの乱数ルツ
クアツプ表からランダムに決定されるから、ある非常に
多数のピクセルに対してパターンの反復が起ることはな
い。同じオフセツト技術の別の応用は、第７図に示すよ
うに、第５図と第６図に示す技術を組合わせることであ
る。この技術は、基準点が隣接するピクセル領域の中間
に固定されるのではなくて分布しているから、第５図の
技術に類似しており、第６図に示す技術とは異なる。第
７図に示す実施例の基準点パターンは各ピクセルごとに
同じにできるが、実際の点標本場所は、各基準点の座標
に正または負のｘ，ｙ座標オフセツト増分を加えること
により決定される。便宜上、第７図の各基準点の周囲の
破線輪郭により示されているように、最大のオフセツト
に制限が加えられる。しかし、第６図の実施例における
標本点は、ピクセルの領域のそれぞれの部分のどこにも
配置できる。１つの標本点が含まれる重なり合わない領
域を最初に定めることにより、標本点の集合化が避けら
れる。４個の各標本点を全ピクセルの中のどこにでも位
置させることができるものとすると、それらの特定の場
所のランダムな選択により、２個またはそれ以上の標本
点が一緒になる機会がある。ある範囲の潜在的な点標本
場所を重なり合わない領域内にするように定めることで
これを行えるが、領域をわずかに重なることを認めると
いうようにこの特定の技術をいくらか変更するか、その
他の変更も明らかに存在し得る。標本点のくつつき合い
がたまには起るようにして標本点が選択されるものとす
ると、特定の用途においては問題は起らないこともあ
る。第５図〜第７図を参照して説明した各技術により、
周期的な点標本分布が利用される場合に生ずるよりも少
いエイリアスされた映像を有する、コンピユータのデー
タベースから標本化された映像が得られる。映像フレー
ムの各ピクセルに対して同じパターンが反復されるよう
な第５図に示す技術はある程度の改良を示すものである
が、第６図，第７図に示す技術はエイリアスを減少させ
ることでは更に大きい改良である。第７図に示す技術
は、ノイズが少いという利点も有するから、３つの技術
のうちで最も良いものであることが観察されている。次
に、エイリアスされた映像をどのようにして得て、表示
できるかの例を示す第８図を参照する。第８図（Ａ）は
「小割板」５１，５３，５５，５７，５９の「柵」状の
映像である。この映像は、簡単のために一次元でのみ示
されている点６１，６３，６５，６７，６９の周期的な
分布により標本化される。標本点の周期は映像の周期的
な輝度変化の周期より長いから、それらの変化の全てが
忠実に再現されるものではない。第８図（Ｂ）は第８図
（Ａ）標本から発生されるビデオ表示の映像を示すもの
で、領域７１はある輝度にあり、領域７３は別の輝度に
ある。もちろん、第８図（Ｂ）の映像は第８図（Ａ）の
映像の忠実な再生ではない。しかし、３つの標本点は１
つの輝度を有する映像の一部を表し、他の２つは他の輝
度を有する映像部分を表すから、他の変化を表す詳細は
忠実に再生できない。第８図（Ｃ）のカーブは第８図
（Ｄ）の映像の輝度変化を表し、第８図（Ｄ）のカーブ
は標本化関数であり、第８図（Ｅ）のカーブは第８図
（Ｂ）の得られた映像のカーブを示す。そのようなエイ
リアス映像を形成することを避けるために提案された１
つの方法は、細部を捕えることができるように、標本点
の数を増加することである。すなわち、周知のナイキス
ト限界（Ｎｙｑｕｉｓｔ ｌｉｍｉｔｓ） を拡げるた
めに標本の数を増加する。しかし、そのために余分の標
本点を使用するとコンピユータによる処理が複雑とな
り、問題を実際に解決することができず、それの外観を
多少減ずるだけである。しかし、どれほど多くの標本が
用いられたとしても、エイリアスを生ずるある程度の状
況が常に存在し、とくに光景が変化する場合にはそうで
ある。この場合には、第８図（Ａ）に示す柵は広い領域
にわたつて明滅する白黒映像として示されることになる
が、これは非常に望ましくない結果である。次に第９図
を参照する。この図には標本点のランダムに分布されて
いるパターンの効果が示されている。第９図（Ａ）は、
第８図（Ａ）と同様に、コンピユータのデータベース内
の同じ「柵」映像をとる。しかし、第９図（Ｂ）に示す
得られた映像が、全部白または黒である広い領域ではな
くて灰色として見えるように、第９図（Ａ）の標本点は
非周期的に分布される。第９図（Ｂ）の映像は、第８図
（Ｂ）に示すような広い白と黒の領域を有するのとは異
つて、白と黒の部分が交互に現われるから灰色に見え
る。更に、第９図（Ａ）の点標本は「柵」映像に対して
走査されるから、フイルムの粒子ノイズに類似するいく
らかのノイズを含む視覚効果が生ずるが、広い面積の白
または黒の明滅よりも見苦しさはかなり減少する。ノイ
ズレベルは単位面積当りの標本の数により制御される。
第１０図および第１１図はそれぞれ周期的な点標本化と
推計学的な点標本化の効果を周波数領域で示すものであ
る。第１０図と第１１図においてはカーブ（Ａ）は同じ
であり、空間領域において正弦波であるように選択され
た元の信号である。しかし、第１０図（Ｂ）が空間的に
周期的な標本化パターンの周波数分布を示し、第１１図
（Ｂ）は理想的な推計学的標本化パターンの周波数分布
を示すから、カーブ（Ｂ）は互いに異なる。両方の場合
に、標本化周波数は元の信号のナイキスト限界より低く
とられるから、元の信号を忠実に再生できない。しか
し、第１０図と第１１図のカーブを比較することによ
り、ランダムな分布の非エイリアス効果が示されている
ことがわかる。空間的な標本化分布の無限平面にわたる
フーリエ変換が第１１図に示すようなポアツソンデイス
ク分布を近似するように、映像を横切る空間的な標本化
分布をなるべく選択する。そのような分布の主な特徴に
は零周波数における非常に高いレベルと、ある周波数ま
で（正と負）ほぼ零の大きさと、高い周波数におけるほ
ぼ一定の大きさとが含まれる。零周波数を除き、周波数
領域における標本化関数（第１１図（Ｂ））はほぼ連続
である。周波数領域におけるそのような分布により空間
位置の希望のランダム性が得られ、標本点がかたまるこ
とが避けられる。第５図〜第７図に関して説明した技術
はそのような分布を近似するものである。第１０図およ
び第１１図に示す分布（Ｃ）はそれらの各例における標
本化された信号、すなわち、カーブ（Ａ）の信号とカー
ブ（Ｂ）の標本化分布とをコンボルブした結果である。
第１０図に示す周期的な空間的標本化の例においては、
第１０図（Ｂ）の各標本化スパイクが第１０図（Ａ）の
信号の各スパイクと個々にコンボルブされるから、いく
つかの余分のスパイクが得られる。第１０図（Ａ）に示
す信号の周波数は第１０図（Ｂ）の標本化関数の周波数
より高いから、第１０図（Ｃ）に示す標本化された信号
は元の信号の忠実な再現ではない。第１０図（Ｃ）に示
す標本化された信号が表示される時には実際に、第１０
図（Ｄ）に示す高域除去特性に類似する特性を有する低
域フイルタを通される。このようにして得られた標本化
された信号を第１０図（Ｅ）に示す。これは第１０図
（Ｃ）の信号のうち、第１０図（Ｄ）に示すフイルタ関
数の通過帯域内の部分である。第１０図（Ｅ）に示され
ている信号は、標本化された元の信号のエイリアス映像
にほとんど、または全く類似しないエイリアス映像を再
構成できる。第１１図（Ｃ）に示す標本化された信号は
第１１図（Ｅ）に示す元の信号にも一致しないが、第１
１図（Ｄ）に示すフイルタ特性を乗じて得られた標本化
された信号は、フィルタの周波数範囲にわたつて一様で
ある。これにより映像中に白色ノイズが生ずる。これは
存在しない明らかな真正な映像を再構成するためにはる
かに好ましい。第５図〜第７図を参照して説明した技術
は、標本化されている映像情報の内容に応答して標本化
パターンを修正する、いわゆる適応標本化を行う標本化
装置においても利用できる。たとえば、映像が変化する
か、それを要求している標本化領域のある部分内の細部
が変化すると、標本点のパターンをそのような領域部分
において縮少して繰り返えすことができる。本発明の別
の面に従つて、ビデオ技術またはフイルム技術において
存在するような迫真的な動きのぼけを付加するために、
時間による類似の標本化技術が採用される。まず、第５
図〜第７図のピクセル例が、点標本を空間的に位置させ
るために用いられる特定の技術とは無関係に、４つの異
なる時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ においてとられる４
つの各標本を有することが示されている第１２図を参照
する。それらの時刻は、それらの技術がシミユレートし
ようとしている、ビデオフレーム獲得のための典型的な
シヤツタ開放に一致する時間内に含まれるように選択さ
れる。したがつて、コンピユータのデータベース内に示
されている１つのフレームの持続時間中に対象物が動く
ものとすると、データベースの情報から得られる標本か
ら再構成されたフレームの結果映像が同様に動きのぶれ
を示す。一時的なエイリアシングを小さくするか、ほと
んどなくすために、フレーム期間中の標本の時間的な分
布が擬似ランダム的に決定される。４つの各標本点のた
めの境界として重なり合わない４つの時間が与えられて
いる時間線を示す第１３図を参照する。それらの各期間
中の各標本に対する時間の擬似ランダム選択は、第１３
図に示されているようなものである。第１３図に示す時
間分布と同じ時間分布を、構成されている映像フレーム
の各ピクセルに対して使用できるが、望ましい反エイリ
アシングを最大にするためには、少くとも隣接する各ピ
クセルについては標本化時刻は異ることが好ましい。フ
ラツシユ光のように、標本化速度より速く光景が変化す
る場合には、一時的なエイリアシングが起ることがあ
る。第１３図に示す時間分布は、第５図を参照して説明
した空間的な分布と同じ考慮を含むことがわかるであろ
う。同様に、第１４図および第１５図は、第６図および
第７図を参照して説明した空間的標本化と同様にして行
われる、擬似ランダムな一時的標本化を示す。第１４図
において、各標本化を行うために指定された時間の中心
からずれて擬似ランダム的に各標本化時刻は決定され
る。第１５図において、各標本の時間内に、各標本に対
して基準時刻が擬似ランダムに決定され、それから、そ
の基準時刻からある限度内で擬似ランダムに決定される
値だけずれて、各標本に対する実際の時刻が決定され
る。各場合に、標本の時間的な分布は、標本の空間的な
分布に対して第１１図（Ｂ）を参照して先に述べたやり
方と同じやり方で、前記時間的な分布のフーリエ変換が
ポアソン・デイスク分布をなるべく近似するようなもの
である。各標本のために取りのけておかれる時間間隔
は、常に重なり合わないようにする必要はない。重なり
合う時間間隔の例を第１６図に示す。正確な時刻は第１
４図または第１５図に示す技術を用いて選択される。し
かし、第１６図に示すものとの違いは、映像フレームの
時間間隔の中間部において標本が重みづけられる確率が
高くなることである。これは、シヤツタの開放運動の中
間時期における被写体の動きが、シヤツタの完全開放ま
たは完全閉鎖の近くで起こる動きよりも、不鮮明な映像
の輝度に一層寄与するように、比較的ゆつくり開閉する
フイルム・シヤツタに類似する。特定のピクセルの標本
の時間分布を決定するためにどの技術を使用するかとい
うこととは無関係に、与えられた映像フレームの全ての
ピクセルの全ての標本がとられる全時間は、第１３図〜
第１６図において時間線の長さにより表されている同じ
指定された時間である。次に、コンピユータのデータベ
ース内の対象である光景の多角形を、前記空間的標本化
技術および時間的標本化技術により標本化する方法が示
されている第１７図を参照する。一例として、ビデオ平
面（映像平面）上に映像を形成するために一緒に組合わ
される多数のピクセルの１つとして、ピクセル８１が示
されている。光線８３と８５が、ピクセル８１内の２個
の各標本点から映像平面の背後へ投写される。それらの
標本点の空間内の場所が前記技術の１つにより決定され
ている。それらの標本点の個々の光線は、通常は映像平
面に対して垂直に、投写されて、選択された標本化時刻
に光線が交差する最も近い多角形を決定する。そのよう
な光線追跡技術について多くの研究が行われており、そ
れらの技術には標本点のｘ，ｙ座標のコンピユータによ
る多数の分類と、各標本をとるために指定された時刻
に、コンピユータ・ベース内の多角形の点のｘ，ｙ座標
と前記標本点のｘ，ｙ座標の一致とが含まれる。通常
は、各ｘ，ｙ標本場所には２個以上の多角形が存在する
から、コンピユータは多角形の「ｚ」情報から、どれが
映像平面に最も近いかを決定する。そして、それがその
点における光景の視覚情報（色など）を与えるものであ
る。それから、与えられたピクセルの各標本に対して決
定された全ての視覚特徴が何らかのやり方で平均化され
て、そのフレーム中に表示するためにそのピクセルに対
する１つの視覚特徴を形成する。ほとんどのコンピユー
タ・グラフイツクス技術は、あたかもピンホールカメラ
を通じて見るかのように、各フレームに対するピントの
合つた全光景を示す。もちろん、これはカメラと、視野
の深さが限られているレンズとの実在の世界を正確に表
すものではない。視野の深さは、第１８図に示されてい
る光線追跡技術により考慮に入れることができる。１つ
のピクセル８７は２個の標本点を有し、それらの標本点
からの光線８９，９１が映像平面の背後へ延びる。第１
８図に示す視野の深さ技術は前記した空間的標本化技術
および時間的標本化技術とは独立しているが、得られる
映像フレームの迫真性を最高にするためには、視野の深
さ技術にそれら２つの標本化技術を組合わせて使用する
ことが好ましい。第１８図に例として示す光線８９，９
１は、第１７図に示す光線とは異り、映像表面の背後か
ら直接延びず、模擬されたレンズ９３の位置９５，９７
でレンズ９３と交差する。レンズを出た光線は再び一点
に向つて進む。すなわち、それらの光線は、模擬された
光学装置を構成する結果として、その光学装置の焦点面
９９を、映像平面上に存在するパターンと同じパターン
で透過する。それから標本点光線８９，９１が多角形１
０１，１０３ とそれぞれ交わる。破線で描かれている
円錐１０５内に含まれる多角形のみが、光学装置の特性
により決定されるピクセル８７の標本点からの光線と交
わる。焦点面９９に近い多角形が、集束されて再構成さ
れた映像に寄与し、焦点面から離れている多角形が集束
されずに再構成された映像に寄与する。この技術のコン
ピユータ・ソフトウエアによる実現においては、多角形
のｘ，ｙ座標を、焦点面９９からのｚ座標の距離と、前
記光学装置の特性とに依存する量だけずらし、第１７図
に示すのと類似のやり方で標本化を続行することが好ま
しいことが見出されている。しかし、どのようなやり方
が実行されようとも、データベースに格納されているデ
ータを標本化することにより映像が最初に形成された時
に、形成された映像にかなりの迫真性をこの技術は付加
するという利点が得られる。標本の光線と模擬されてい
るレンズ９３との交差は、そのレンズの定められている
全開口面にわたつて行われる。エイリアシングを更に減
少させるために、光線とレンズの交差点９５，９７など
の位置は、各標本点の空間的な場所と時間的な位置の前
記擬似ランダム決定と同様にして行われる。従来のコン
ピユータ・グラフイツクス技術を使用することから得ら
れる他の非現実的な効果は鋭い陰影、光沢のある反射で
あり、被写体の不透明さを全面的に考慮に入れるものと
すると、不透明な物を示す鮮明な映像が生ずる。もちろ
ん、それは物体が拡がり、光源が点光源ではない実在の
世界のことではないが、計算が複雑になるという理由
で、以前のアルゴリズムの下で簡単にした仮定が求めら
れる。しかし、それらの現実的な考慮を付加するため
に、前記したやり方に類似するやり方で本発明の分布技
術をそれらの作業に適用することもできる。次に第１９
図を参照して、１本の光線１１１ が映像平面（図示せ
ず）上の１つの標本から引かれ、光源の特性と、データ
ベースにおいて指定されている物体表面の特徴とにより
指定されるやり方で光景と交差する。第１９図を参照し
て説明した技術は前記技術とは独立しているが、それら
の技術の全てを一緒に組合わせることによつて迫真性が
最高となることはもちろんである。第１９図を参照して
述べるべきことが、特定の映像フレームの各標本点に起
る。光線１１１ は、諸特徴がコンピユータのデータベ
ースに格納されているような多角形の１つにより指定さ
れるように、光景の表面１１３ に交差することがまず
決定される。光景の表面のこの部分が反射性であるとす
ると、反射光線１１５ が光景の別の表面１１７ に交
差するまでその反射光線１１５ は進む。その表面１１
７ は、完成された映像フレームにおいては、光景の表
面１１３ 内の反射として観察できる。しかし、コンピ
ユータのデータベースに格納されているのは、破線輪郭
１１９ により示され、第２０図に別々に示されてい
る、表面１１３ の拡散光である。表面１１３ の特徴
が鏡のような反射性であるとすると、起り得る光線反射
角の拡がりはほぼ１に限られる。しかし、ほとんどの物
体はある程度の拡がりを有し、それらに入射する光を散
乱させる。したがつて、各標本点の光線は、１つの可能
な反射角を選択するようにして進ませられ、それによ
り、後続の光線が第２０図に示されている他の可能な角
度の１つにおいて表面１１３ から反射されるから、拡
散反射面から真に迫つたぼけた反射となる。実際の拡散
反射面の場合のように、第１９図および第２０図に示す
ようにして可能な光線反射角が１つの向きに重みづけら
れる。また、前と同様に、任意に与えられた光線１１５
によりとられる特定の向きが可能な反射角から擬似ラ
ンダム的に選択される。また、表面１１３ の部分が全
く半透明であるとすると、その表面部分を光線１２１
が透過する角度の決定に上記と同じ考慮が払われる。そ
の特定の角度に対して可能な屈折角度がコンピユータの
データベースに格納されていると仮定すると、それらの
角度の分布が第１９図に参照符号１２３ で示されると
ともに、第２１図にも示されている、可能な屈折角の拡
がりは、半透明がどのように拡散するかに依存すること
はもちろんである。たとえば、平面ガラスは、単一の角
度ではないまでも、非常に狭い屈折角範囲を有する。与
えられた標本点に対して、可能な屈折角から光線１２１
が擬似ランダム的に選択されると、光景のうち、光線
１２１ が交差し、かつ表面１１３ の部分を通じて部
分的に見ることができる別の部分を決定できる。鋭い陰
影を避けるために、光景を照明する光源１２７ の迫真
性特徴が考慮に入れられる。第１９図および第２２図に
示すように、光源１２７ は有限の拡がり寸法を有し、
したがつて、本発明のコンピユータ・グラフイツクス技
術でしばしば仮定しているような点光源ではない。光景
に、表面１３１ の部分のように、陰を表面１３１ に
つける他の部分があるかどうかを調べるために、光線１
２９ が表面１１３ から光源１２７ へ反射される。
第１９図に示すように、光線１２９ はそのような陰を
検出しないが、第２２図に示すような他の可能な光線の
向きは表面１３１ の光路中にあるから、表面１３１
が光源１２７ により照明されることを示す。光線１２
９ の特定の向きは、第２２図に破線で示されているよ
うに、光源１２７ に対して指定されているそれらの可
能な方向から擬似ランダムに選択される。第１９図に示
す例においては、光線のいくらかが表面１３１ に交わ
り、ある光線は交差しないから、得られた映像フレーム
にはソフトで迫真的な陰影がつく結果となる。第１９図
の表面１１７，１２５ のような光線が交差する第２の
表面も反射性と透過性を有することができる。それらの
反射された映像または透明な映像が、構成されて得られ
た映像に何らの差異も生じないほど輝度が低くなるま
で、この作業を続ける。次に、第２３図を参照して、本
発明の一部である前記技術の広い範囲の例について説明
する。その技術は物体の重心を決定するために使用でき
る。これは、コンピユータ支援設計（ＣＡＤ）の途中で
決定すべきことが望ましい何かの例である。第２３図に
示す物体１４１ の表面は、破線輪郭で物体中を延びて
いることが示されている標本点の擬似ランダムな分布に
より決定される。この標本化の擬似ランダムな性質によ
り、測定は実際の物体１４１ に対して行われるのであ
つて、それのエイリアスな映像に対して行われないもの
であることが確保される。本発明の種々の紹介が本願の
発明者により、雑誌「コンピユータ・グラフイツクス
（Ｃｏｍｐｕｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）」、１９８４
年７月号、第１８巻第３号、１３７〜１４５ページ所載
の「デイストリビユーテツド・レイ・トレーシング（Ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ）」
と題する論文に行われている。その論文には、本発明の
種々の面を用いて発生された映像の写真も含まれてい
る。第１２図〜第１６図を参照して説明したように、動
きの不鮮明な結果がその論文の第３図，第６図および第
８図に示されている。本発明の第１８図を参照して説明
した技術により、コンピユータを用いて発生されたある
深さの視野を有する映像がその論文の第４図および第５
図に示されている。その論文の第７図は、第１９図〜第
２２図を参照して説明した本発明の陰影技術と反射技術
を示す。
る。まず、本発明の種々の面を実行するために適当な汎
用コンピユータ装置が示されている第１図を参照する。
共通バス１１が中央処理装置（ＣＰＵ）１３と主メモリ
１５に接続される。バス１１にはキーボード１７と大容
量デイスクメモリ１９も接続される。コンピユータ装置
としては市販されているＶＡＸ−１１／７８０コンピユ
ータ装置またはクレイ（Ｃｒａｙ） 大型コンピユータ
装置が適当である。フレーム・バツフア２１がバス１１
から出力情報を受け、その出力情報を別のバス２３を介
して標準カラーテレビジヨン・モニタ２５、または発生
された映像フレームをフイルムに直接書込む別の周辺装
置２７へ与える。また、出力装置は標準型のビデオテー
プレコーダとすることもできる。第２図は、第１図に示
すコンピユータ装置のメモリに格納されている光景の情
報の構成を示す。そのような情報を格納するために多く
のやり方がある。そのうちの１つが本発明に関連して示
すために選択されている。この技術は対象とする光景を
いくつかの構成要素に分解することを含む。それらの要
素のことをここでは幾何学的基本要素と呼ぶことにす
る。そのような幾何学的基本要素の一例が、たとえば、
第２図に示されている破線格子３３の中に示されている
多角形３１である。その破線格子３３は形成された表示
のいくつかの隣接するピクセルを示す。形成された表示
は、一様であるべき各ピクセル内の光景の色と輝度をも
ちろん示し、ピクセルの寸法は表示の解像力素子寸法で
ある。多角形はビデオフレームで表すべき光景の部分を
表す。各対象となる多角形についてコンピユータ・メモ
リに格納されている情報は、特定の画質のビデオ映像フ
レームを発生するために必要な膨大なものである。それ
の位置は確かにその情報の一部でなければならず、ｘ，
ｙおよびｚ座標で表すと便利である。多角形の各頂点の
ｘ，ｙおよびｚ座標は、多角形３１に関して第２図に示
すように、構成すべきビデオフレームごとに格納され
る。「ｘ」の数と「ｙ」の数は点の水平位置と垂直位置
をそれぞれ表し、「ｚ」の数は構成されるビデオ・フレ
ーム（映像平面）のそれのうしろの距離を指定すること
はもちろんである。１つの映像フレームの時間中に起る
対象光景の動きを標本化できるようにするためには、そ
のような時間中のそれの動きの各多角形についての情報
も格納される。第２図には、同じ多角形の第２の位置３
１′も示され、その多角形の頂点の座標がその多角形の
最初の位置の座標に対する増分変化として格納される。
多角形３１に対して示されている位置はなるべく、たと
えば、ビデオ・フレームの初めにおける位置とし、位置
３１′はビデオ・フレームの終りの位置にする。その時
間内に多角形は形を変えることもできる。各対象物の表
面多角形の位置がデータベースに格納されるのに加え
て、各対象物のある視覚的特徴も格納される。それらの
視覚的特徴には赤色、緑色および青色の反射信号および
透過信号と、反射による光拡散の範囲と、表面透過によ
る光分散の範囲と、それらに類似の特徴とが含まれる。
それらの特徴およびその他の特徴の使用については、本
発明の技術に関連して以下に説明する。次に第３図を参
照して、映像フレームの各ピクセルの色と輝度の少くと
も一方を決定するために一般に用いられている技術につ
いて説明する。コンピユータのデータベースに格納され
ている情報、この例では第２図に示されている多角形の
情報であつて、ある特定のピクセルにより占められてい
る空間に存在する情報、がピクセル内の複数の点につい
て決定される。第３図には２つの座標に周期的に分布さ
れている多数の点が示されているが、ピクセル当り１個
の標本点または非常に少数の標本点を使用するいくつか
の技術もある。そのような各標本点における対象光景の
性質が決定され、映像フレームのそのピクセルの色と輝
度を決定するために、重みづけ平均化または重みづけの
ない平均化のような何らかのやり方でそれらの決定の結
果が組合わされる。第４図は同様な周期的点標本化技術
を示すが、この場合には各場合に必ずしも全ての点標本
がとられるわけではない。すなわち、第４図に示す技術
においては、線３５で表されているように、対象光景の
変化が起るピクセル領域においてのみ周期的標本化パタ
ーンの全密度が採用される。したがつて、この映像依存
技術は必要とする標本の数と処理時間を少くする。しか
しそれらの周期的標本化技術およびその他の周期的標本
化技術で得られる再構成された映像には、表示すべき実
際の映像の「エイリアス」が含まれる。そのエイリアス
をなくす技術を得るために多くの努力が注がれており、
それの１つは、技術のエイリアス効果を無くすために、
周期的なパターン点標本技術から得たビデオ信号を処理
することである。他の技術は、いくつかの特殊な標本化
応用に対して、非周期的な、震動させられるやり方で標
本化することを示唆している。本発明の技術はそのよう
な先行技術の改良および新規な応用を含むものである。
第５図，第６図および第７図に３種類の擬似ランダム標
本化技術が示されている。それらの図には１つのピクセ
ルが示されており、図示を簡単にするために、ピクセル
当りたつた４個の点標本が示されている。しかし、実際
には、本発明の全ての面が利用されるものとすると、ピ
クセル当り１６個、あるいは６４個もの点標本を使用す
る。他の場合にはより少い数、たとえばピクセル当り１
個というような数も使用できる。しかし、いずれにして
も、各ピクセル内および映像フレームの面を横切る点標
本のパターンは周期的でなく、非長方形で、まつすぐで
ない格子パターンを形成する。更に、選択された各標本
化パターンは多数のピクセルの領域または１個のピクセ
ルの部分のみにわたつて拡がることができる。しかし、
ここで説明する例は、説明を簡単にするために、１個の
ピクセルの領域に一致する標本化領域を用いる。第５
図，第６図および第７図に示す各実施例は、標本点の
数、この場合には４個、に等しい数の重なり合わない領
域にピクセルをまず分けることにより、ピクセル内の標
本点の場所を決定する。各標本点はそのような各領域内
に限られ、それにより標本点が拡がらないようにする。
ピクセルの４つの領域に番号４１，４３，４５，４７が
つけられる。それらの領域は長方形として示されている
が、他の形にすることもできる。第５図に示す実施例に
おいては、それら４つの各領域に対する標本点の場所が
擬似ランダムに決定される。理想としては、それらの領
域の場所を決定するために用いる「ランダム」な数は全
くランダムである方がよいが、それらの数はコンピユー
タにより決定されるから、定められた領域内の標本位置
にはある程度の反復性がある。しかし、多数の標本場所
の分布はランダム分布に一致する。各標本点のｘ，ｙ座
標をコンピユータが発生する最も一般的なやり方は、乱
数の分布に対応する分布の数のリストを有するメモリに
格納されているルツクアツプ表を使用することである。
しかし、通常の技術はコンピユータが数表を順次歩進す
ることであり、数表の長さは有限であるからある程度の
反復は存在する。しかし、数表の長さは非常に長くでき
るから、多数の標本点に対しても反復が起ることはな
い。しかし、標本場所の完全にランダムな選択と、その
ようなコンピユータ・ルツクアツプ表により制御される
標本場所の選択を適切に説明するために、ここでは標本
場所を擬似ランダムと呼ぶことにする。第５図に示す技
術の実現においては、与えられた映像フレーム内のあら
ゆるピクセルについて同じ標本パターンが用いられる。
しかし、隣り合う２つのピクセルが同じ標本パターンを
持たないようにすることを含めて、標本パターンの全て
の周期性をなくすことが好ましい。これは、乱数の十分
に長いルツクアツプ表を用いることにより行うことがで
きる。同じパターンを有する２つのピクセルが隣接しな
い（対角線方向の隣接も含む）ような標本パターンを発
生することが好ましい。これは第６図および第７図に示
す技術の結果である。次に第６図を参照する。図示のピ
クセルの４つの重なり合つていない各領域は一定場所、
たとえば中心、に基準点を有する。実際の各標本点場所
は、コンピユータにより、各基準点のｘ座標とｙ座標に
正または負の乱数を加えることにより決定される。それ
らのオフセツト数は、たとえばコンピユータの乱数ルツ
クアツプ表からランダムに決定されるから、ある非常に
多数のピクセルに対してパターンの反復が起ることはな
い。同じオフセツト技術の別の応用は、第７図に示すよ
うに、第５図と第６図に示す技術を組合わせることであ
る。この技術は、基準点が隣接するピクセル領域の中間
に固定されるのではなくて分布しているから、第５図の
技術に類似しており、第６図に示す技術とは異なる。第
７図に示す実施例の基準点パターンは各ピクセルごとに
同じにできるが、実際の点標本場所は、各基準点の座標
に正または負のｘ，ｙ座標オフセツト増分を加えること
により決定される。便宜上、第７図の各基準点の周囲の
破線輪郭により示されているように、最大のオフセツト
に制限が加えられる。しかし、第６図の実施例における
標本点は、ピクセルの領域のそれぞれの部分のどこにも
配置できる。１つの標本点が含まれる重なり合わない領
域を最初に定めることにより、標本点の集合化が避けら
れる。４個の各標本点を全ピクセルの中のどこにでも位
置させることができるものとすると、それらの特定の場
所のランダムな選択により、２個またはそれ以上の標本
点が一緒になる機会がある。ある範囲の潜在的な点標本
場所を重なり合わない領域内にするように定めることで
これを行えるが、領域をわずかに重なることを認めると
いうようにこの特定の技術をいくらか変更するか、その
他の変更も明らかに存在し得る。標本点のくつつき合い
がたまには起るようにして標本点が選択されるものとす
ると、特定の用途においては問題は起らないこともあ
る。第５図〜第７図を参照して説明した各技術により、
周期的な点標本分布が利用される場合に生ずるよりも少
いエイリアスされた映像を有する、コンピユータのデー
タベースから標本化された映像が得られる。映像フレー
ムの各ピクセルに対して同じパターンが反復されるよう
な第５図に示す技術はある程度の改良を示すものである
が、第６図，第７図に示す技術はエイリアスを減少させ
ることでは更に大きい改良である。第７図に示す技術
は、ノイズが少いという利点も有するから、３つの技術
のうちで最も良いものであることが観察されている。次
に、エイリアスされた映像をどのようにして得て、表示
できるかの例を示す第８図を参照する。第８図（Ａ）は
「小割板」５１，５３，５５，５７，５９の「柵」状の
映像である。この映像は、簡単のために一次元でのみ示
されている点６１，６３，６５，６７，６９の周期的な
分布により標本化される。標本点の周期は映像の周期的
な輝度変化の周期より長いから、それらの変化の全てが
忠実に再現されるものではない。第８図（Ｂ）は第８図
（Ａ）標本から発生されるビデオ表示の映像を示すもの
で、領域７１はある輝度にあり、領域７３は別の輝度に
ある。もちろん、第８図（Ｂ）の映像は第８図（Ａ）の
映像の忠実な再生ではない。しかし、３つの標本点は１
つの輝度を有する映像の一部を表し、他の２つは他の輝
度を有する映像部分を表すから、他の変化を表す詳細は
忠実に再生できない。第８図（Ｃ）のカーブは第８図
（Ｄ）の映像の輝度変化を表し、第８図（Ｄ）のカーブ
は標本化関数であり、第８図（Ｅ）のカーブは第８図
（Ｂ）の得られた映像のカーブを示す。そのようなエイ
リアス映像を形成することを避けるために提案された１
つの方法は、細部を捕えることができるように、標本点
の数を増加することである。すなわち、周知のナイキス
ト限界（Ｎｙｑｕｉｓｔ ｌｉｍｉｔｓ） を拡げるた
めに標本の数を増加する。しかし、そのために余分の標
本点を使用するとコンピユータによる処理が複雑とな
り、問題を実際に解決することができず、それの外観を
多少減ずるだけである。しかし、どれほど多くの標本が
用いられたとしても、エイリアスを生ずるある程度の状
況が常に存在し、とくに光景が変化する場合にはそうで
ある。この場合には、第８図（Ａ）に示す柵は広い領域
にわたつて明滅する白黒映像として示されることになる
が、これは非常に望ましくない結果である。次に第９図
を参照する。この図には標本点のランダムに分布されて
いるパターンの効果が示されている。第９図（Ａ）は、
第８図（Ａ）と同様に、コンピユータのデータベース内
の同じ「柵」映像をとる。しかし、第９図（Ｂ）に示す
得られた映像が、全部白または黒である広い領域ではな
くて灰色として見えるように、第９図（Ａ）の標本点は
非周期的に分布される。第９図（Ｂ）の映像は、第８図
（Ｂ）に示すような広い白と黒の領域を有するのとは異
つて、白と黒の部分が交互に現われるから灰色に見え
る。更に、第９図（Ａ）の点標本は「柵」映像に対して
走査されるから、フイルムの粒子ノイズに類似するいく
らかのノイズを含む視覚効果が生ずるが、広い面積の白
または黒の明滅よりも見苦しさはかなり減少する。ノイ
ズレベルは単位面積当りの標本の数により制御される。
第１０図および第１１図はそれぞれ周期的な点標本化と
推計学的な点標本化の効果を周波数領域で示すものであ
る。第１０図と第１１図においてはカーブ（Ａ）は同じ
であり、空間領域において正弦波であるように選択され
た元の信号である。しかし、第１０図（Ｂ）が空間的に
周期的な標本化パターンの周波数分布を示し、第１１図
（Ｂ）は理想的な推計学的標本化パターンの周波数分布
を示すから、カーブ（Ｂ）は互いに異なる。両方の場合
に、標本化周波数は元の信号のナイキスト限界より低く
とられるから、元の信号を忠実に再生できない。しか
し、第１０図と第１１図のカーブを比較することによ
り、ランダムな分布の非エイリアス効果が示されている
ことがわかる。空間的な標本化分布の無限平面にわたる
フーリエ変換が第１１図に示すようなポアツソンデイス
ク分布を近似するように、映像を横切る空間的な標本化
分布をなるべく選択する。そのような分布の主な特徴に
は零周波数における非常に高いレベルと、ある周波数ま
で（正と負）ほぼ零の大きさと、高い周波数におけるほ
ぼ一定の大きさとが含まれる。零周波数を除き、周波数
領域における標本化関数（第１１図（Ｂ））はほぼ連続
である。周波数領域におけるそのような分布により空間
位置の希望のランダム性が得られ、標本点がかたまるこ
とが避けられる。第５図〜第７図に関して説明した技術
はそのような分布を近似するものである。第１０図およ
び第１１図に示す分布（Ｃ）はそれらの各例における標
本化された信号、すなわち、カーブ（Ａ）の信号とカー
ブ（Ｂ）の標本化分布とをコンボルブした結果である。
第１０図に示す周期的な空間的標本化の例においては、
第１０図（Ｂ）の各標本化スパイクが第１０図（Ａ）の
信号の各スパイクと個々にコンボルブされるから、いく
つかの余分のスパイクが得られる。第１０図（Ａ）に示
す信号の周波数は第１０図（Ｂ）の標本化関数の周波数
より高いから、第１０図（Ｃ）に示す標本化された信号
は元の信号の忠実な再現ではない。第１０図（Ｃ）に示
す標本化された信号が表示される時には実際に、第１０
図（Ｄ）に示す高域除去特性に類似する特性を有する低
域フイルタを通される。このようにして得られた標本化
された信号を第１０図（Ｅ）に示す。これは第１０図
（Ｃ）の信号のうち、第１０図（Ｄ）に示すフイルタ関
数の通過帯域内の部分である。第１０図（Ｅ）に示され
ている信号は、標本化された元の信号のエイリアス映像
にほとんど、または全く類似しないエイリアス映像を再
構成できる。第１１図（Ｃ）に示す標本化された信号は
第１１図（Ｅ）に示す元の信号にも一致しないが、第１
１図（Ｄ）に示すフイルタ特性を乗じて得られた標本化
された信号は、フィルタの周波数範囲にわたつて一様で
ある。これにより映像中に白色ノイズが生ずる。これは
存在しない明らかな真正な映像を再構成するためにはる
かに好ましい。第５図〜第７図を参照して説明した技術
は、標本化されている映像情報の内容に応答して標本化
パターンを修正する、いわゆる適応標本化を行う標本化
装置においても利用できる。たとえば、映像が変化する
か、それを要求している標本化領域のある部分内の細部
が変化すると、標本点のパターンをそのような領域部分
において縮少して繰り返えすことができる。本発明の別
の面に従つて、ビデオ技術またはフイルム技術において
存在するような迫真的な動きのぼけを付加するために、
時間による類似の標本化技術が採用される。まず、第５
図〜第７図のピクセル例が、点標本を空間的に位置させ
るために用いられる特定の技術とは無関係に、４つの異
なる時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４ においてとられる４
つの各標本を有することが示されている第１２図を参照
する。それらの時刻は、それらの技術がシミユレートし
ようとしている、ビデオフレーム獲得のための典型的な
シヤツタ開放に一致する時間内に含まれるように選択さ
れる。したがつて、コンピユータのデータベース内に示
されている１つのフレームの持続時間中に対象物が動く
ものとすると、データベースの情報から得られる標本か
ら再構成されたフレームの結果映像が同様に動きのぶれ
を示す。一時的なエイリアシングを小さくするか、ほと
んどなくすために、フレーム期間中の標本の時間的な分
布が擬似ランダム的に決定される。４つの各標本点のた
めの境界として重なり合わない４つの時間が与えられて
いる時間線を示す第１３図を参照する。それらの各期間
中の各標本に対する時間の擬似ランダム選択は、第１３
図に示されているようなものである。第１３図に示す時
間分布と同じ時間分布を、構成されている映像フレーム
の各ピクセルに対して使用できるが、望ましい反エイリ
アシングを最大にするためには、少くとも隣接する各ピ
クセルについては標本化時刻は異ることが好ましい。フ
ラツシユ光のように、標本化速度より速く光景が変化す
る場合には、一時的なエイリアシングが起ることがあ
る。第１３図に示す時間分布は、第５図を参照して説明
した空間的な分布と同じ考慮を含むことがわかるであろ
う。同様に、第１４図および第１５図は、第６図および
第７図を参照して説明した空間的標本化と同様にして行
われる、擬似ランダムな一時的標本化を示す。第１４図
において、各標本化を行うために指定された時間の中心
からずれて擬似ランダム的に各標本化時刻は決定され
る。第１５図において、各標本の時間内に、各標本に対
して基準時刻が擬似ランダムに決定され、それから、そ
の基準時刻からある限度内で擬似ランダムに決定される
値だけずれて、各標本に対する実際の時刻が決定され
る。各場合に、標本の時間的な分布は、標本の空間的な
分布に対して第１１図（Ｂ）を参照して先に述べたやり
方と同じやり方で、前記時間的な分布のフーリエ変換が
ポアソン・デイスク分布をなるべく近似するようなもの
である。各標本のために取りのけておかれる時間間隔
は、常に重なり合わないようにする必要はない。重なり
合う時間間隔の例を第１６図に示す。正確な時刻は第１
４図または第１５図に示す技術を用いて選択される。し
かし、第１６図に示すものとの違いは、映像フレームの
時間間隔の中間部において標本が重みづけられる確率が
高くなることである。これは、シヤツタの開放運動の中
間時期における被写体の動きが、シヤツタの完全開放ま
たは完全閉鎖の近くで起こる動きよりも、不鮮明な映像
の輝度に一層寄与するように、比較的ゆつくり開閉する
フイルム・シヤツタに類似する。特定のピクセルの標本
の時間分布を決定するためにどの技術を使用するかとい
うこととは無関係に、与えられた映像フレームの全ての
ピクセルの全ての標本がとられる全時間は、第１３図〜
第１６図において時間線の長さにより表されている同じ
指定された時間である。次に、コンピユータのデータベ
ース内の対象である光景の多角形を、前記空間的標本化
技術および時間的標本化技術により標本化する方法が示
されている第１７図を参照する。一例として、ビデオ平
面（映像平面）上に映像を形成するために一緒に組合わ
される多数のピクセルの１つとして、ピクセル８１が示
されている。光線８３と８５が、ピクセル８１内の２個
の各標本点から映像平面の背後へ投写される。それらの
標本点の空間内の場所が前記技術の１つにより決定され
ている。それらの標本点の個々の光線は、通常は映像平
面に対して垂直に、投写されて、選択された標本化時刻
に光線が交差する最も近い多角形を決定する。そのよう
な光線追跡技術について多くの研究が行われており、そ
れらの技術には標本点のｘ，ｙ座標のコンピユータによ
る多数の分類と、各標本をとるために指定された時刻
に、コンピユータ・ベース内の多角形の点のｘ，ｙ座標
と前記標本点のｘ，ｙ座標の一致とが含まれる。通常
は、各ｘ，ｙ標本場所には２個以上の多角形が存在する
から、コンピユータは多角形の「ｚ」情報から、どれが
映像平面に最も近いかを決定する。そして、それがその
点における光景の視覚情報（色など）を与えるものであ
る。それから、与えられたピクセルの各標本に対して決
定された全ての視覚特徴が何らかのやり方で平均化され
て、そのフレーム中に表示するためにそのピクセルに対
する１つの視覚特徴を形成する。ほとんどのコンピユー
タ・グラフイツクス技術は、あたかもピンホールカメラ
を通じて見るかのように、各フレームに対するピントの
合つた全光景を示す。もちろん、これはカメラと、視野
の深さが限られているレンズとの実在の世界を正確に表
すものではない。視野の深さは、第１８図に示されてい
る光線追跡技術により考慮に入れることができる。１つ
のピクセル８７は２個の標本点を有し、それらの標本点
からの光線８９，９１が映像平面の背後へ延びる。第１
８図に示す視野の深さ技術は前記した空間的標本化技術
および時間的標本化技術とは独立しているが、得られる
映像フレームの迫真性を最高にするためには、視野の深
さ技術にそれら２つの標本化技術を組合わせて使用する
ことが好ましい。第１８図に例として示す光線８９，９
１は、第１７図に示す光線とは異り、映像表面の背後か
ら直接延びず、模擬されたレンズ９３の位置９５，９７
でレンズ９３と交差する。レンズを出た光線は再び一点
に向つて進む。すなわち、それらの光線は、模擬された
光学装置を構成する結果として、その光学装置の焦点面
９９を、映像平面上に存在するパターンと同じパターン
で透過する。それから標本点光線８９，９１が多角形１
０１，１０３ とそれぞれ交わる。破線で描かれている
円錐１０５内に含まれる多角形のみが、光学装置の特性
により決定されるピクセル８７の標本点からの光線と交
わる。焦点面９９に近い多角形が、集束されて再構成さ
れた映像に寄与し、焦点面から離れている多角形が集束
されずに再構成された映像に寄与する。この技術のコン
ピユータ・ソフトウエアによる実現においては、多角形
のｘ，ｙ座標を、焦点面９９からのｚ座標の距離と、前
記光学装置の特性とに依存する量だけずらし、第１７図
に示すのと類似のやり方で標本化を続行することが好ま
しいことが見出されている。しかし、どのようなやり方
が実行されようとも、データベースに格納されているデ
ータを標本化することにより映像が最初に形成された時
に、形成された映像にかなりの迫真性をこの技術は付加
するという利点が得られる。標本の光線と模擬されてい
るレンズ９３との交差は、そのレンズの定められている
全開口面にわたつて行われる。エイリアシングを更に減
少させるために、光線とレンズの交差点９５，９７など
の位置は、各標本点の空間的な場所と時間的な位置の前
記擬似ランダム決定と同様にして行われる。従来のコン
ピユータ・グラフイツクス技術を使用することから得ら
れる他の非現実的な効果は鋭い陰影、光沢のある反射で
あり、被写体の不透明さを全面的に考慮に入れるものと
すると、不透明な物を示す鮮明な映像が生ずる。もちろ
ん、それは物体が拡がり、光源が点光源ではない実在の
世界のことではないが、計算が複雑になるという理由
で、以前のアルゴリズムの下で簡単にした仮定が求めら
れる。しかし、それらの現実的な考慮を付加するため
に、前記したやり方に類似するやり方で本発明の分布技
術をそれらの作業に適用することもできる。次に第１９
図を参照して、１本の光線１１１ が映像平面（図示せ
ず）上の１つの標本から引かれ、光源の特性と、データ
ベースにおいて指定されている物体表面の特徴とにより
指定されるやり方で光景と交差する。第１９図を参照し
て説明した技術は前記技術とは独立しているが、それら
の技術の全てを一緒に組合わせることによつて迫真性が
最高となることはもちろんである。第１９図を参照して
述べるべきことが、特定の映像フレームの各標本点に起
る。光線１１１ は、諸特徴がコンピユータのデータベ
ースに格納されているような多角形の１つにより指定さ
れるように、光景の表面１１３ に交差することがまず
決定される。光景の表面のこの部分が反射性であるとす
ると、反射光線１１５ が光景の別の表面１１７ に交
差するまでその反射光線１１５ は進む。その表面１１
７ は、完成された映像フレームにおいては、光景の表
面１１３ 内の反射として観察できる。しかし、コンピ
ユータのデータベースに格納されているのは、破線輪郭
１１９ により示され、第２０図に別々に示されてい
る、表面１１３ の拡散光である。表面１１３ の特徴
が鏡のような反射性であるとすると、起り得る光線反射
角の拡がりはほぼ１に限られる。しかし、ほとんどの物
体はある程度の拡がりを有し、それらに入射する光を散
乱させる。したがつて、各標本点の光線は、１つの可能
な反射角を選択するようにして進ませられ、それによ
り、後続の光線が第２０図に示されている他の可能な角
度の１つにおいて表面１１３ から反射されるから、拡
散反射面から真に迫つたぼけた反射となる。実際の拡散
反射面の場合のように、第１９図および第２０図に示す
ようにして可能な光線反射角が１つの向きに重みづけら
れる。また、前と同様に、任意に与えられた光線１１５
によりとられる特定の向きが可能な反射角から擬似ラ
ンダム的に選択される。また、表面１１３ の部分が全
く半透明であるとすると、その表面部分を光線１２１
が透過する角度の決定に上記と同じ考慮が払われる。そ
の特定の角度に対して可能な屈折角度がコンピユータの
データベースに格納されていると仮定すると、それらの
角度の分布が第１９図に参照符号１２３ で示されると
ともに、第２１図にも示されている、可能な屈折角の拡
がりは、半透明がどのように拡散するかに依存すること
はもちろんである。たとえば、平面ガラスは、単一の角
度ではないまでも、非常に狭い屈折角範囲を有する。与
えられた標本点に対して、可能な屈折角から光線１２１
が擬似ランダム的に選択されると、光景のうち、光線
１２１ が交差し、かつ表面１１３ の部分を通じて部
分的に見ることができる別の部分を決定できる。鋭い陰
影を避けるために、光景を照明する光源１２７ の迫真
性特徴が考慮に入れられる。第１９図および第２２図に
示すように、光源１２７ は有限の拡がり寸法を有し、
したがつて、本発明のコンピユータ・グラフイツクス技
術でしばしば仮定しているような点光源ではない。光景
に、表面１３１ の部分のように、陰を表面１３１ に
つける他の部分があるかどうかを調べるために、光線１
２９ が表面１１３ から光源１２７ へ反射される。
第１９図に示すように、光線１２９ はそのような陰を
検出しないが、第２２図に示すような他の可能な光線の
向きは表面１３１ の光路中にあるから、表面１３１
が光源１２７ により照明されることを示す。光線１２
９ の特定の向きは、第２２図に破線で示されているよ
うに、光源１２７ に対して指定されているそれらの可
能な方向から擬似ランダムに選択される。第１９図に示
す例においては、光線のいくらかが表面１３１ に交わ
り、ある光線は交差しないから、得られた映像フレーム
にはソフトで迫真的な陰影がつく結果となる。第１９図
の表面１１７，１２５ のような光線が交差する第２の
表面も反射性と透過性を有することができる。それらの
反射された映像または透明な映像が、構成されて得られ
た映像に何らの差異も生じないほど輝度が低くなるま
で、この作業を続ける。次に、第２３図を参照して、本
発明の一部である前記技術の広い範囲の例について説明
する。その技術は物体の重心を決定するために使用でき
る。これは、コンピユータ支援設計（ＣＡＤ）の途中で
決定すべきことが望ましい何かの例である。第２３図に
示す物体１４１ の表面は、破線輪郭で物体中を延びて
いることが示されている標本点の擬似ランダムな分布に
より決定される。この標本化の擬似ランダムな性質によ
り、測定は実際の物体１４１ に対して行われるのであ
つて、それのエイリアスな映像に対して行われないもの
であることが確保される。本発明の種々の紹介が本願の
発明者により、雑誌「コンピユータ・グラフイツクス
（Ｃｏｍｐｕｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）」、１９８４
年７月号、第１８巻第３号、１３７〜１４５ページ所載
の「デイストリビユーテツド・レイ・トレーシング（Ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ）」
と題する論文に行われている。その論文には、本発明の
種々の面を用いて発生された映像の写真も含まれてい
る。第１２図〜第１６図を参照して説明したように、動
きの不鮮明な結果がその論文の第３図，第６図および第
８図に示されている。本発明の第１８図を参照して説明
した技術により、コンピユータを用いて発生されたある
深さの視野を有する映像がその論文の第４図および第５
図に示されている。その論文の第７図は、第１９図〜第
２２図を参照して説明した本発明の陰影技術と反射技術
を示す。
第１図は本発明の種々の面を実施するのに適当なコンピ
ユータ装置の概略ブロツク図、第２図は第１図のコンピ
ユータ・メモリに格納される対象となる光景の１つの可
能な態様を示し、第３図および第４図は従来の２つの点
標本化技術を示し、第５図，第６図および第７図は本発
明の擬似ランダム空間的標本化技術の３つの実施例を示
し、第８図は第３図および第４図に示す先行技術の空間
エイリアシングを示し、第９図は本発明の擬似ランダム
点標本化技術により達成された改良を示し、第１０図は
周期的に標本化された信号のフーリエ変換を示し、第１
１図は擬似ランダム的に標本化された信号のフーリエ変
換を示し、第１２図は点標本の時間的分布を全体的に示
し、第１３図〜第１６図は本発明の擬似ランダムな時間
的標本化のいくつかの実施例を示し、第１７図は映像平
面上における標本点の与えられた分布によるコンピユー
タ・データベース標本化を全体として示し、第１８図は
ある視野の深さを有する映像を与える標本化技術を示
し、第１９図は反射の効果と、屈折の効果と、光源分布
の効果を含む１つの標本のための光線追跡の例を示し、
第２０図〜第２２図は第１９図に示す例の別の詳細を示
し、第２３図は本発明の全体的な面の更に別の応用を示
す。 １１・・・・共通バス、１３・・・・ＣＰＵ、１５・・
・・主メモリ、１７・・・・キーボード、１９・・・・
デイスクメモリ、２１・・・・フレームバツフア、２５
・・・・ＣＲＴ、２７・・・・フイルム書込み器。
ユータ装置の概略ブロツク図、第２図は第１図のコンピ
ユータ・メモリに格納される対象となる光景の１つの可
能な態様を示し、第３図および第４図は従来の２つの点
標本化技術を示し、第５図，第６図および第７図は本発
明の擬似ランダム空間的標本化技術の３つの実施例を示
し、第８図は第３図および第４図に示す先行技術の空間
エイリアシングを示し、第９図は本発明の擬似ランダム
点標本化技術により達成された改良を示し、第１０図は
周期的に標本化された信号のフーリエ変換を示し、第１
１図は擬似ランダム的に標本化された信号のフーリエ変
換を示し、第１２図は点標本の時間的分布を全体的に示
し、第１３図〜第１６図は本発明の擬似ランダムな時間
的標本化のいくつかの実施例を示し、第１７図は映像平
面上における標本点の与えられた分布によるコンピユー
タ・データベース標本化を全体として示し、第１８図は
ある視野の深さを有する映像を与える標本化技術を示
し、第１９図は反射の効果と、屈折の効果と、光源分布
の効果を含む１つの標本のための光線追跡の例を示し、
第２０図〜第２２図は第１９図に示す例の別の詳細を示
し、第２３図は本発明の全体的な面の更に別の応用を示
す。 １１・・・・共通バス、１３・・・・ＣＰＵ、１５・・
・・主メモリ、１７・・・・キーボード、１９・・・・
デイスクメモリ、２１・・・・フレームバツフア、２５
・・・・ＣＲＴ、２７・・・・フイルム書込み器。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ビデオ映像フレームの電気信号を形成
する方法
する方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は全体としてコンピュータ
・グラフィックス技術に関するものであり、更に詳しく
いえば光景の映像を再構成する目的で光景情報を点標本
化する分野に関するものである。
・グラフィックス技術に関するものであり、更に詳しく
いえば光景の映像を再構成する目的で光景情報を点標本
化する分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】広く実施されるようになってきているコ
ンピュータ・グラフィックスの１つの態様は、コンピュ
ータ・メモリに格納されている動く光景の情報から、そ
の光景の一連のビデオ映像フレームを発生することであ
る。光景のデータベースは光景の色のような視覚的特徴
の情報と、動きの情報とを含む。それから、ビデオフレ
ームの作製者がコンピュータを用いて、作製者が表示す
ることを希望する光景の図と動きを与えるようにして、
データベースから各ビデオフレームの信号を電子的に組
み立てる。
ンピュータ・グラフィックスの１つの態様は、コンピュ
ータ・メモリに格納されている動く光景の情報から、そ
の光景の一連のビデオ映像フレームを発生することであ
る。光景のデータベースは光景の色のような視覚的特徴
の情報と、動きの情報とを含む。それから、ビデオフレ
ームの作製者がコンピュータを用いて、作製者が表示す
ることを希望する光景の図と動きを与えるようにして、
データベースから各ビデオフレームの信号を電子的に組
み立てる。
【０００３】各ビデオフレームのための電気信号は対象
物の光景のデータベースを電子的に標本化することによ
り発生されるのが普通である。発生される各ビデオフレ
ームごとに、標準のラスタ走査されるビデオモニタの各
ピクセルの色と輝度の少なくとも一方を表すために、別
々の組のデジタル信号が発生される。したがって、各ピ
クセルはビデオ表示の分解能の最小要素である。与えら
れたピクセルの場所における光景の特徴を決定するため
に、データベース情報を標本化することにより各ピクセ
ルの色と輝度の少なくとも一方が決定される。その標本
化は、ピクセルの領域のある部分にわたって光景情報を
平均することにより、またはより一般的には、ピクセル
内の１つまたはそれ以上の点における情報を、通常は周
期的にくり返すパターンのある形態で標本化することに
より一般に行われる。
物の光景のデータベースを電子的に標本化することによ
り発生されるのが普通である。発生される各ビデオフレ
ームごとに、標準のラスタ走査されるビデオモニタの各
ピクセルの色と輝度の少なくとも一方を表すために、別
々の組のデジタル信号が発生される。したがって、各ピ
クセルはビデオ表示の分解能の最小要素である。与えら
れたピクセルの場所における光景の特徴を決定するため
に、データベース情報を標本化することにより各ピクセ
ルの色と輝度の少なくとも一方が決定される。その標本
化は、ピクセルの領域のある部分にわたって光景情報を
平均することにより、またはより一般的には、ピクセル
内の１つまたはそれ以上の点における情報を、通常は周
期的にくり返すパターンのある形態で標本化することに
より一般に行われる。
【０００４】コンピュータ・グラフィックスの分野にお
ける最近の研究は、得られる映像の迫真性を高めること
に向けられている。対象物の構成、陰影、反射における
透明さなどを忠実に再現するという面で進歩が見られて
いる。また、エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）の問
題にも研究努力が注がれている。従来の標本化技術は
「エイリアス」映像、すなわち、実物のように見える
が、コンピュータ・データベース中で指定されていない
映像、を有するビデオ映像フレームを発生する傾向があ
る。これは、種々用いられている点標本化技術により形
成される映像の特徴として一般に認識されている。
ける最近の研究は、得られる映像の迫真性を高めること
に向けられている。対象物の構成、陰影、反射における
透明さなどを忠実に再現するという面で進歩が見られて
いる。また、エイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）の問
題にも研究努力が注がれている。従来の標本化技術は
「エイリアス」映像、すなわち、実物のように見える
が、コンピュータ・データベース中で指定されていない
映像、を有するビデオ映像フレームを発生する傾向があ
る。これは、種々用いられている点標本化技術により形
成される映像の特徴として一般に認識されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
全体的な目的は、得られるビデオ映像フレームの迫真性
を高め、対象とする光景のコンピュータ・データベース
表現から発生されるビデオ再生の完全性を高めることで
ある。
全体的な目的は、得られるビデオ映像フレームの迫真性
を高め、対象とする光景のコンピュータ・データベース
表現から発生されるビデオ再生の完全性を高めることで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】目的物光景の静的な及び
時間的に変化する目的物光景の視覚的特性を指定するコ
ンピュータメモリデータベースと、前記データベースの
情報の標本化のためにコンピュータメモリに結合され、
目的物光景の全幅に渡って疑似ランダムに配置された複
数の点において目的物光景の視覚的特性を決定する手段
と、前記コンピュータメモリに結合され、前記複数の標
本点を時間的に疑似ランダムに分布させる手段とを有
し、空間的にかつ時間的にエイリアシングが減少した状
態でモニタに映像を表示することを特徴とする電気信号
を形成して目的物光景の映像を表示する装置。
時間的に変化する目的物光景の視覚的特性を指定するコ
ンピュータメモリデータベースと、前記データベースの
情報の標本化のためにコンピュータメモリに結合され、
目的物光景の全幅に渡って疑似ランダムに配置された複
数の点において目的物光景の視覚的特性を決定する手段
と、前記コンピュータメモリに結合され、前記複数の標
本点を時間的に疑似ランダムに分布させる手段とを有
し、空間的にかつ時間的にエイリアシングが減少した状
態でモニタに映像を表示することを特徴とする電気信号
を形成して目的物光景の映像を表示する装置。
【０００７】映像データを含むピクセルの特性情報を決
定するためのコンピュータシステムの前記映像データを
点標本化する方法において、ピクセルの少なくとも一つ
の位置を含む複数の標本領域を選択し、前記標本領域中
の最小の領域の標本点の分布が非周期的であるように前
記領域内に標本点を決め、各ピクセル内の標本点の特性
情報を結合して各ピクセルの特性情報を決定することを
特徴とする映像データを点標本化する方法。
定するためのコンピュータシステムの前記映像データを
点標本化する方法において、ピクセルの少なくとも一つ
の位置を含む複数の標本領域を選択し、前記標本領域中
の最小の領域の標本点の分布が非周期的であるように前
記領域内に標本点を決め、各ピクセル内の標本点の特性
情報を結合して各ピクセルの特性情報を決定することを
特徴とする映像データを点標本化する方法。
【０００８】映像フレームに含ませる目的物が、コンピ
ュータデータベースに記憶されたその空間的、視覚的特
性を指定するデータとして表されており、映像フレーム
を形成するピクセル・アレイの各ピクセルの特性情報を
独立に制御することによって映像フレームを形成し、各
ピクセルの特性情報を決定するためにコンピュータデー
タベースの情報にアクセスするビデオ映像フレームを形
成する方法において、重複しない複数の部分に前記ピク
セルを空間的に分割し、前記部分の中に各部分それぞれ
に標本化する基準点の位置を予め不規則に配置し、前記
映像フレーム内で各ピクセルの前記各部分のそれぞれの
基準点のオフセットを複数のオフセット点が不規則分布
であるように決め、前記フレームの各ピクセルの各オフ
セット点において特性情報を決め、各ピクセル内のオフ
セット点の特性情報を結合させて各ピクセルの唯一の特
性情報を決定することを特徴とするビデオ映像フレーム
を形成する方法。
ュータデータベースに記憶されたその空間的、視覚的特
性を指定するデータとして表されており、映像フレーム
を形成するピクセル・アレイの各ピクセルの特性情報を
独立に制御することによって映像フレームを形成し、各
ピクセルの特性情報を決定するためにコンピュータデー
タベースの情報にアクセスするビデオ映像フレームを形
成する方法において、重複しない複数の部分に前記ピク
セルを空間的に分割し、前記部分の中に各部分それぞれ
に標本化する基準点の位置を予め不規則に配置し、前記
映像フレーム内で各ピクセルの前記各部分のそれぞれの
基準点のオフセットを複数のオフセット点が不規則分布
であるように決め、前記フレームの各ピクセルの各オフ
セット点において特性情報を決め、各ピクセル内のオフ
セット点の特性情報を結合させて各ピクセルの唯一の特
性情報を決定することを特徴とするビデオ映像フレーム
を形成する方法。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。まず、本発明の種々の面を実行するために適当な汎
用コンピュータ装置が示されている図１を参照する。共
通バス１１が中央処理装置（ＣＰＵ）１３と主メモリ１
５に接続される。バス１１にはキーボード１７と大容量
ディスクメモリ１９も接続される。コンピュータ装置と
しては市販されているＶＡＸ−１１／７８０コンピュー
タ装置またはクレイ（Ｃｒａｙ）大型コンピュータ装置
が適当である。フレーム・バッファ２１がバス１１から
出力情報を受け、その出力情報を別のバス２３を介して
標準カラーテレビジョン・モニタ２５、または発生され
た映像フレームをフィルムに直接書き込む別の周辺装置
２７へ与える。また、出力装置は標準型のビデオテープ
レコーダとすることもできる。
る。まず、本発明の種々の面を実行するために適当な汎
用コンピュータ装置が示されている図１を参照する。共
通バス１１が中央処理装置（ＣＰＵ）１３と主メモリ１
５に接続される。バス１１にはキーボード１７と大容量
ディスクメモリ１９も接続される。コンピュータ装置と
しては市販されているＶＡＸ−１１／７８０コンピュー
タ装置またはクレイ（Ｃｒａｙ）大型コンピュータ装置
が適当である。フレーム・バッファ２１がバス１１から
出力情報を受け、その出力情報を別のバス２３を介して
標準カラーテレビジョン・モニタ２５、または発生され
た映像フレームをフィルムに直接書き込む別の周辺装置
２７へ与える。また、出力装置は標準型のビデオテープ
レコーダとすることもできる。
【００１０】図２は、図１に示すコンピュータ装置のメ
モリに格納されている光景の情報の構成を示す。そのよ
うな情報を格納するために多くのやり方がある。そのう
ちの１つが本発明に関連して示すために選択されてい
る。この技術は対象とする光景をいくつかの構成要素に
分解することを含む。それらの要素のことをここでは幾
何学的基本要素と呼ぶことにする。そのような幾何学的
基本要素の一例が、たとえば、図２に示されている破線
格子３３の中に示されている多角形３１である。その破
線格子３３は形成された表示のいくつかの隣接するピク
セルを示す。形成された表示は、一様であるべき各ピク
セル内の光景の色と輝度をもちろん示し、ピクセルの寸
法は表示の解像力素子寸法である。多角形はビデオフレ
ームで表すべき光景の部分を表す。
モリに格納されている光景の情報の構成を示す。そのよ
うな情報を格納するために多くのやり方がある。そのう
ちの１つが本発明に関連して示すために選択されてい
る。この技術は対象とする光景をいくつかの構成要素に
分解することを含む。それらの要素のことをここでは幾
何学的基本要素と呼ぶことにする。そのような幾何学的
基本要素の一例が、たとえば、図２に示されている破線
格子３３の中に示されている多角形３１である。その破
線格子３３は形成された表示のいくつかの隣接するピク
セルを示す。形成された表示は、一様であるべき各ピク
セル内の光景の色と輝度をもちろん示し、ピクセルの寸
法は表示の解像力素子寸法である。多角形はビデオフレ
ームで表すべき光景の部分を表す。
【００１１】各対象となる多角形についてコンピュータ
・メモリに格納されている情報は、特定の画質のビデオ
映像フレームを発生するために必要な膨大なものであ
る。それの位置は確かにその情報の一部でなければなら
ず、ｘ、ｙおよびｚ座標で表すと便利である。多角形の
各頂点のｘ、ｙおよびｚ座標は、多角形３１に関して図
２に示すように、構成すべきビデオフレームごとに格納
される。「ｘ」の数と「ｙ」の数は点の水平位置と垂直
位置をそれぞれ表し、「ｚ」の数は構成されるビデオ・
フレーム（映像平面）のそれのうしろへの距離を指定す
ることはもちろんである。
・メモリに格納されている情報は、特定の画質のビデオ
映像フレームを発生するために必要な膨大なものであ
る。それの位置は確かにその情報の一部でなければなら
ず、ｘ、ｙおよびｚ座標で表すと便利である。多角形の
各頂点のｘ、ｙおよびｚ座標は、多角形３１に関して図
２に示すように、構成すべきビデオフレームごとに格納
される。「ｘ」の数と「ｙ」の数は点の水平位置と垂直
位置をそれぞれ表し、「ｚ」の数は構成されるビデオ・
フレーム（映像平面）のそれのうしろへの距離を指定す
ることはもちろんである。
【００１２】１つの映像フレームの時間中に起こる対象
光景の動きを標本化できるようにするためには、そのよ
うな時間中のそれの動きの各多角形についての情報も格
納される。図２には、同じ多角形の第２の位置３１′も
示され、その多角形の頂点の座標がその多角形の最初の
位置の座標に対する増分変化として格納される。多角形
３１に対して示されている位置はなるべく、たとえば、
ビデオ・フレームの初めにおける位置とし、位置３１′
はビデオ・フレームの終わりの位置にする。その時間内
に多角形は形を変えることもできる。
光景の動きを標本化できるようにするためには、そのよ
うな時間中のそれの動きの各多角形についての情報も格
納される。図２には、同じ多角形の第２の位置３１′も
示され、その多角形の頂点の座標がその多角形の最初の
位置の座標に対する増分変化として格納される。多角形
３１に対して示されている位置はなるべく、たとえば、
ビデオ・フレームの初めにおける位置とし、位置３１′
はビデオ・フレームの終わりの位置にする。その時間内
に多角形は形を変えることもできる。
【００１３】各対象物の表面多角形の位置がデータベー
スに格納されるのに加えて、各対象物のある視覚的特徴
も格納される。それらの視覚的特徴には赤色、緑色およ
び青色の反射信号および透過信号と、反射による光拡散
の範囲と、表面透過による光分散の範囲と、それらに類
似の特徴とが含まれる。それらの特徴およびその他の特
徴の使用については、本発明の技術に関連して以下に説
明する。
スに格納されるのに加えて、各対象物のある視覚的特徴
も格納される。それらの視覚的特徴には赤色、緑色およ
び青色の反射信号および透過信号と、反射による光拡散
の範囲と、表面透過による光分散の範囲と、それらに類
似の特徴とが含まれる。それらの特徴およびその他の特
徴の使用については、本発明の技術に関連して以下に説
明する。
【００１４】次に図３を参照して、映像フレームの各ピ
クセルの色と輝度の少なくとも一方を決定するために一
般に用いられている技術について説明する。コンピュー
タのデータベースに格納されている情報、この例では図
２に示されている多角形の情報であって、ある特定のピ
クセルにより占められている空間に存在する情報、がピ
クセル内の複数の点について決定される。多くの点を含
むピクセルが図３に示されている。これらの点は一つの
ピクセル内の標本点であり、座標の両方向に周期的に配
置されている。しかし、ピクセル当たり１個の標本点ま
たは非常に少数の標本点を使用するいくつかの技術もあ
る。そのような各標本点における対象光景の性質が決定
され、映像フレームのそのピクセルの色と輝度を決定す
るために、重みづけ平均化または重みづけのない平均化
のような何らかのやり方でそれらの決定の結果が組み合
わされる。
クセルの色と輝度の少なくとも一方を決定するために一
般に用いられている技術について説明する。コンピュー
タのデータベースに格納されている情報、この例では図
２に示されている多角形の情報であって、ある特定のピ
クセルにより占められている空間に存在する情報、がピ
クセル内の複数の点について決定される。多くの点を含
むピクセルが図３に示されている。これらの点は一つの
ピクセル内の標本点であり、座標の両方向に周期的に配
置されている。しかし、ピクセル当たり１個の標本点ま
たは非常に少数の標本点を使用するいくつかの技術もあ
る。そのような各標本点における対象光景の性質が決定
され、映像フレームのそのピクセルの色と輝度を決定す
るために、重みづけ平均化または重みづけのない平均化
のような何らかのやり方でそれらの決定の結果が組み合
わされる。
【００１５】図４は同様な周期的点標本化技術を示す
が、この場合には各場合に必ずしも全ての点標本がとら
れるわけではない。すなわち、図４に示す技術において
は、線３５で表されているように、ピクセルの対象光景
の変化が起こる領域においてのみ周期的標本化パターン
の全密度が採用される。したがって、この映像依存技術
は必要とする標本の数と処理時間を少なくする。
が、この場合には各場合に必ずしも全ての点標本がとら
れるわけではない。すなわち、図４に示す技術において
は、線３５で表されているように、ピクセルの対象光景
の変化が起こる領域においてのみ周期的標本化パターン
の全密度が採用される。したがって、この映像依存技術
は必要とする標本の数と処理時間を少なくする。
【００１６】しかし、それらの周期的標本化技術および
その他の周期的標本化技術で得られる再構成された映像
には、表示すべき実際の映像の「エイリアス」が含まれ
る。そのエイリアスをなくす技術を得るために多くの努
力が注がれており、それの１つは、技術のエイリアス効
果を無くすために、周期的なパターン点標本技術から得
たビデオ信号を処理することである。他の技術は、いく
つかの特殊な標本化応用に対して、非周期的な、震動さ
せられるやり方で標本化することを示唆している。本発
明の技術はそのような先行技術の改良および新規な応用
を含むものである。
その他の周期的標本化技術で得られる再構成された映像
には、表示すべき実際の映像の「エイリアス」が含まれ
る。そのエイリアスをなくす技術を得るために多くの努
力が注がれており、それの１つは、技術のエイリアス効
果を無くすために、周期的なパターン点標本技術から得
たビデオ信号を処理することである。他の技術は、いく
つかの特殊な標本化応用に対して、非周期的な、震動さ
せられるやり方で標本化することを示唆している。本発
明の技術はそのような先行技術の改良および新規な応用
を含むものである。
【００１７】図５、図６および図７に３種類の疑似ラン
ダム標本化技術が示されている。それらの図には１つの
ピクセルが示されており、図示を簡単にするために、ピ
クセル当たりたった４個の点標本が示されている。しか
し、実際には、本発明の全ての面が利用されるものとす
ると、ピクセル当たり１６個、あるいは６４個もの点標
本を使用する。他の場合にはより少ない数、たとえばピ
クセル当たり１個というような数も使用できる。しか
し、いずれにしても、各ピクセル内においても及び映像
フレームの面全体にわたっても点標本のパターンは周期
的でなく、また長方形パターンや直線的な格子パターン
となることはない。さらに選択された各標本化パターン
は多数のピクセル領域にまたがることがあり、また１個
のピクセル内にのみ限定されることがある。しかし、こ
こで説明する例は、説明を簡単にするために、１個のピ
クセルの標本化領域を用いる。
ダム標本化技術が示されている。それらの図には１つの
ピクセルが示されており、図示を簡単にするために、ピ
クセル当たりたった４個の点標本が示されている。しか
し、実際には、本発明の全ての面が利用されるものとす
ると、ピクセル当たり１６個、あるいは６４個もの点標
本を使用する。他の場合にはより少ない数、たとえばピ
クセル当たり１個というような数も使用できる。しか
し、いずれにしても、各ピクセル内においても及び映像
フレームの面全体にわたっても点標本のパターンは周期
的でなく、また長方形パターンや直線的な格子パターン
となることはない。さらに選択された各標本化パターン
は多数のピクセル領域にまたがることがあり、また１個
のピクセル内にのみ限定されることがある。しかし、こ
こで説明する例は、説明を簡単にするために、１個のピ
クセルの標本化領域を用いる。
【００１８】図５、図６および図７に示す各実施例は、
標本点の数、この場合には４個、に等しい数の重なり合
わない領域にピクセルをまず分けることにより、ピクセ
ル内の標本点の場所を決定する。各標本点はそのような
各領域内に限られ、それにより標本点が拡がらないよう
にする。ピクセルの４つの領域に番号４１、４３、４
５、４７がつけられる。それらの領域は矩形として示さ
れているが、他の形にすることもできる。
標本点の数、この場合には４個、に等しい数の重なり合
わない領域にピクセルをまず分けることにより、ピクセ
ル内の標本点の場所を決定する。各標本点はそのような
各領域内に限られ、それにより標本点が拡がらないよう
にする。ピクセルの４つの領域に番号４１、４３、４
５、４７がつけられる。それらの領域は矩形として示さ
れているが、他の形にすることもできる。
【００１９】図５に示す実施例においては、それら４つ
の各領域に対する標本点の場所が疑似ランダムに決定さ
れる。理想としては、それらの領域の場所を決定するた
めに用いる「ランダム」な数は全くランダムである方が
よいが、それらの数はコンピュータにより決定されるか
ら、定められた領域内の標本位置にはある程度の反復性
がある。しかし、多数の標本場所の分布はランダム分布
に一致する。各標本点のｘ、ｙ座標をコンピュータが発
生する最も一般的なやり方は、乱数の分布に対応する分
布の数のリストを有するメモリに格納されているルック
アップ表を使用することである。しかし、通常の技術は
コンピュータが数表を順次歩進することであり、数表の
長さは有限であるからある程度の反復は存在する。しか
し、数表の長さは非常に長くできるから、多数の標本点
に対しても反復が起こることはない。しかし、標本場所
の完全にランダムな選択と、そのようなコンピュータ・
ルックアップ表により制御される標本場所の選択を適切
に説明するために、ここでは標本場所を疑似ランダムと
呼ぶことにする。
の各領域に対する標本点の場所が疑似ランダムに決定さ
れる。理想としては、それらの領域の場所を決定するた
めに用いる「ランダム」な数は全くランダムである方が
よいが、それらの数はコンピュータにより決定されるか
ら、定められた領域内の標本位置にはある程度の反復性
がある。しかし、多数の標本場所の分布はランダム分布
に一致する。各標本点のｘ、ｙ座標をコンピュータが発
生する最も一般的なやり方は、乱数の分布に対応する分
布の数のリストを有するメモリに格納されているルック
アップ表を使用することである。しかし、通常の技術は
コンピュータが数表を順次歩進することであり、数表の
長さは有限であるからある程度の反復は存在する。しか
し、数表の長さは非常に長くできるから、多数の標本点
に対しても反復が起こることはない。しかし、標本場所
の完全にランダムな選択と、そのようなコンピュータ・
ルックアップ表により制御される標本場所の選択を適切
に説明するために、ここでは標本場所を疑似ランダムと
呼ぶことにする。
【００２０】図５に示す技術の実現においては、与えら
れた映像フレーム内のあらゆるピクセルについて同じ標
本パターンが用いられる。しかし、隣合う２つのピクセ
ルが同じ標本パターンを持たないようにすることを含め
て、標本パターンの全ての周期性をなくすことが好まし
い。これは、乱数の十分に長いルックアップ表を用いる
ことにより行うことができる。同じパターンを有する２
つのピクセルが隣接しない（対角線方向の隣接も含む）
ような標本パターンを発生することが好ましい。これは
図６および図７に示す技術の結果である。
れた映像フレーム内のあらゆるピクセルについて同じ標
本パターンが用いられる。しかし、隣合う２つのピクセ
ルが同じ標本パターンを持たないようにすることを含め
て、標本パターンの全ての周期性をなくすことが好まし
い。これは、乱数の十分に長いルックアップ表を用いる
ことにより行うことができる。同じパターンを有する２
つのピクセルが隣接しない（対角線方向の隣接も含む）
ような標本パターンを発生することが好ましい。これは
図６および図７に示す技術の結果である。
【００２１】次に図６を参照する。図示のピクセルの４
つの重なり合っていない各領域は一定場所、たとえば中
心、に基準点を有する。実際の各標本点場所は、コンピ
ュータにより、各基準点のｘ座標とｙ座標に正または負
の乱数を加えることにより決定される。それらのオフセ
ット数は、たとえばコンピュータの乱数ルックアップ表
からランダムに決定されるから、ある非常に多数のピク
セルに対してパターンの反復が起こることはない。
つの重なり合っていない各領域は一定場所、たとえば中
心、に基準点を有する。実際の各標本点場所は、コンピ
ュータにより、各基準点のｘ座標とｙ座標に正または負
の乱数を加えることにより決定される。それらのオフセ
ット数は、たとえばコンピュータの乱数ルックアップ表
からランダムに決定されるから、ある非常に多数のピク
セルに対してパターンの反復が起こることはない。
【００２２】同じオフセット技術の別の応用は、図７に
示すように、図５と図６に示す技術を組み合わせること
である。この技術は、基準点が隣接するピクセル領域の
中間に固定されるのではなくて分布しているから、図５
の技術に類似しており、図６に示す技術とは異なる。図
７に示す実施例の基準点パターンは各ピクセルごとに同
じにできるが、実際の点標本場所は、各基準点の座標に
正または負のｘ、ｙ座標オフセット増分を加えることに
より決定される。便宜上、図７の各基準点の周囲の破線
輪郭により示されているように、最大のオフセットに制
限が加えられる。しかし、図６の実施例における標本点
は、ピクセルの領域のそれぞれの部分のどこにも配置で
きる。
示すように、図５と図６に示す技術を組み合わせること
である。この技術は、基準点が隣接するピクセル領域の
中間に固定されるのではなくて分布しているから、図５
の技術に類似しており、図６に示す技術とは異なる。図
７に示す実施例の基準点パターンは各ピクセルごとに同
じにできるが、実際の点標本場所は、各基準点の座標に
正または負のｘ、ｙ座標オフセット増分を加えることに
より決定される。便宜上、図７の各基準点の周囲の破線
輪郭により示されているように、最大のオフセットに制
限が加えられる。しかし、図６の実施例における標本点
は、ピクセルの領域のそれぞれの部分のどこにも配置で
きる。
【００２３】１つの標本点が含まれる重なり合わない領
域を最初に定めることにより、標本点の集合化が避けら
れる。４個の各標本点を全ピクセルの中のどこにでも位
置させることができるものとすると、それらの特定の場
所のランダムな選択により、２個またはそれ以上の標本
点が一緒になる機会がある。ある範囲の潜在的な点標本
場所を重なり合わない領域内にするように定めることで
これを行えるが、領域をわずかに重なることを認めると
いうようにこの特定の技術をいくらか変更するか、その
他の変更も明らかに存在し得る。標本点のくっつき合い
がたまには起こるようにして標本点が選択されるものと
すると、特定の用途においては問題は起こらないことも
ある。
域を最初に定めることにより、標本点の集合化が避けら
れる。４個の各標本点を全ピクセルの中のどこにでも位
置させることができるものとすると、それらの特定の場
所のランダムな選択により、２個またはそれ以上の標本
点が一緒になる機会がある。ある範囲の潜在的な点標本
場所を重なり合わない領域内にするように定めることで
これを行えるが、領域をわずかに重なることを認めると
いうようにこの特定の技術をいくらか変更するか、その
他の変更も明らかに存在し得る。標本点のくっつき合い
がたまには起こるようにして標本点が選択されるものと
すると、特定の用途においては問題は起こらないことも
ある。
【００２４】図５〜図７を参照して説明した各技術によ
り、従来の周期的な標本の分布で得る映像よりもエイリ
アスの少ない映像をコンピュータのデータベースから得
ることができる。映像フレームの各ピクセルに対して同
じパターンが反復されるような図５に示す技術はある程
度の改良を示すものであるが、図６、図７に示す技術は
エイリアスを減少させることでは更に大きい改良であ
る。図７に示す技術は、ノイズが少ないという利点も有
するから、３つの技術のうちで最も良いものであること
が観察されている。
り、従来の周期的な標本の分布で得る映像よりもエイリ
アスの少ない映像をコンピュータのデータベースから得
ることができる。映像フレームの各ピクセルに対して同
じパターンが反復されるような図５に示す技術はある程
度の改良を示すものであるが、図６、図７に示す技術は
エイリアスを減少させることでは更に大きい改良であ
る。図７に示す技術は、ノイズが少ないという利点も有
するから、３つの技術のうちで最も良いものであること
が観察されている。
【００２５】次に、エイリアスされた映像をどのように
して得て、表示できるかの例を示す図８を参照する。図
８（Ａ）は「小割板」５１、５３、５５、５７、５９の
「柵」状の映像である。この映像は、簡単のために一次
元でのみ示されている点６１、６３、６５、６７、６９
の周期的な分布により標本化される。標本点の周期は映
像の周期的な輝度変化の周期より長いから、それらの変
化の全てが忠実に再現されるものではない。図８（Ｂ）
は図８（Ａ）の標本から発生されるビデオ表示の映像を
示すもので、領域７１はある輝度にあり、領域７３は別
の輝度にある。もちろん、図８（Ｂ）の映像は図８
（Ａ）の映像の忠実な再生ではない。しかし、３つの標
本点が映像の同じ輝度を持つ位置に一致し、他の２つは
他の輝度を有する部分に一致するから、映像の変化の詳
細を忠実に再生することができない。図８（Ｃ）のカー
ブは図８（Ａ）の映像の輝度変化を表し、図８（Ｄ）の
カーブは標本化関数であり、図８（Ｅ）のカーブは図８
（Ｂ）の得られた映像のカーブを示す。
して得て、表示できるかの例を示す図８を参照する。図
８（Ａ）は「小割板」５１、５３、５５、５７、５９の
「柵」状の映像である。この映像は、簡単のために一次
元でのみ示されている点６１、６３、６５、６７、６９
の周期的な分布により標本化される。標本点の周期は映
像の周期的な輝度変化の周期より長いから、それらの変
化の全てが忠実に再現されるものではない。図８（Ｂ）
は図８（Ａ）の標本から発生されるビデオ表示の映像を
示すもので、領域７１はある輝度にあり、領域７３は別
の輝度にある。もちろん、図８（Ｂ）の映像は図８
（Ａ）の映像の忠実な再生ではない。しかし、３つの標
本点が映像の同じ輝度を持つ位置に一致し、他の２つは
他の輝度を有する部分に一致するから、映像の変化の詳
細を忠実に再生することができない。図８（Ｃ）のカー
ブは図８（Ａ）の映像の輝度変化を表し、図８（Ｄ）の
カーブは標本化関数であり、図８（Ｅ）のカーブは図８
（Ｂ）の得られた映像のカーブを示す。
【００２６】そのようなエイリアス映像を形成すること
を避けるために提案された１つの方法は、細部を捕らえ
ることができるように、標本点の数を増加することであ
る。すなわち、周知のナイキスト限界（Ｎｙｑｕｉｓｔ
ｌｉｍｉｔｓ）を拡げるために標本の数を増加する。
しかし、そのために余分の標本点を使用するとコンピュ
ータによる処理が複雑となり、問題を実際に解決するこ
とができず、それの外観を多少減ずるだけである。しか
し、どれほど多くの標本が用いられたとしても、エイリ
アスを生ずるある程度の状況が常に存在し、とくに光景
が変化する場合にはそうである。この場合には、図８
（Ａ）に示す柵は広い領域にわたって明滅する白黒映像
として示されることになるが、これは非常に望ましくな
い結果である。
を避けるために提案された１つの方法は、細部を捕らえ
ることができるように、標本点の数を増加することであ
る。すなわち、周知のナイキスト限界（Ｎｙｑｕｉｓｔ
ｌｉｍｉｔｓ）を拡げるために標本の数を増加する。
しかし、そのために余分の標本点を使用するとコンピュ
ータによる処理が複雑となり、問題を実際に解決するこ
とができず、それの外観を多少減ずるだけである。しか
し、どれほど多くの標本が用いられたとしても、エイリ
アスを生ずるある程度の状況が常に存在し、とくに光景
が変化する場合にはそうである。この場合には、図８
（Ａ）に示す柵は広い領域にわたって明滅する白黒映像
として示されることになるが、これは非常に望ましくな
い結果である。
【００２７】次に図９を参照する。この図には標本点の
ランダムに分布されているパターンの効果が示されてい
る。図９（Ａ）は、図８（Ａ）と同様に、コンピュータ
のデータベース内の同じ「柵」映像をとる。しかし、図
９（Ｂ）に示す得られた映像が、全部白または黒である
広い領域ではなくて灰色として見えるように、図９
（Ａ）の標本点は非周期的に分布される。図９（Ｂ）の
映像は、図８（Ｂ）に示すような広い白と黒の領域を有
するのとは異なって、白と黒の部分が交互に現れるから
灰色に見える。更に、図９（Ａ）の点標本は「柵」映像
に対して走査されるから、フイルムの粒子ノイズに類似
するいくらかのノイズを含む視覚効果が生ずるが、広い
面積の白または黒の明滅よりも見苦しさはかなり減少す
る。ノイズレベルは単位面積当たりの標本の数により制
御される。
ランダムに分布されているパターンの効果が示されてい
る。図９（Ａ）は、図８（Ａ）と同様に、コンピュータ
のデータベース内の同じ「柵」映像をとる。しかし、図
９（Ｂ）に示す得られた映像が、全部白または黒である
広い領域ではなくて灰色として見えるように、図９
（Ａ）の標本点は非周期的に分布される。図９（Ｂ）の
映像は、図８（Ｂ）に示すような広い白と黒の領域を有
するのとは異なって、白と黒の部分が交互に現れるから
灰色に見える。更に、図９（Ａ）の点標本は「柵」映像
に対して走査されるから、フイルムの粒子ノイズに類似
するいくらかのノイズを含む視覚効果が生ずるが、広い
面積の白または黒の明滅よりも見苦しさはかなり減少す
る。ノイズレベルは単位面積当たりの標本の数により制
御される。
【００２８】図１０および図１１はそれぞれ周期的な点
標本化と推計学的な点標本化の効果を周波数領域で示す
ものである。図１０と図１１においてはカーブ（Ａ）は
同じであり、空間領域において正弦波であるように選択
された元の信号である。しかし、図１０（Ｂ）が空間的
に周期的な標本化パターンの周波数分布を示し、図１１
（Ｂ）は理想的な推計学的標本化パターンの周波数分布
を示すから、カーブ（Ｂ）は互いに異なる。両方の場合
に、標本化周波数は元の信号のナイキスト限界より低く
とられるから、元の信号を忠実に再生できない。しか
し、図１０と図１１のカーブを比較することにより、ラ
ンダムな分布の非エイリアス効果が示されていることが
わかる。映像の空間的な標本化分布は、そのような分布
の無限平面にわたるフーリエ変換がポアツソンディスク
分布に近似するようになるべく選択する。そのような分
布の主な特徴には零周波数における非常に高いレべル
と、ある周波数まで（正と負）ほぼ零の大きさと、高い
周波数におけるほぼ一定の大きさとが含まれる。零周波
数を除き、周波数領域における標本化関数（図１１
（Ｂ））はほぼ連続である。周波数領域におけるそのよ
うな分布により空間位置の希望のランダム性が得られ、
標本点がかたまることが避けられる。図５〜図７に関し
て説明した技術はそのような分布を近似するものであ
る。
標本化と推計学的な点標本化の効果を周波数領域で示す
ものである。図１０と図１１においてはカーブ（Ａ）は
同じであり、空間領域において正弦波であるように選択
された元の信号である。しかし、図１０（Ｂ）が空間的
に周期的な標本化パターンの周波数分布を示し、図１１
（Ｂ）は理想的な推計学的標本化パターンの周波数分布
を示すから、カーブ（Ｂ）は互いに異なる。両方の場合
に、標本化周波数は元の信号のナイキスト限界より低く
とられるから、元の信号を忠実に再生できない。しか
し、図１０と図１１のカーブを比較することにより、ラ
ンダムな分布の非エイリアス効果が示されていることが
わかる。映像の空間的な標本化分布は、そのような分布
の無限平面にわたるフーリエ変換がポアツソンディスク
分布に近似するようになるべく選択する。そのような分
布の主な特徴には零周波数における非常に高いレべル
と、ある周波数まで（正と負）ほぼ零の大きさと、高い
周波数におけるほぼ一定の大きさとが含まれる。零周波
数を除き、周波数領域における標本化関数（図１１
（Ｂ））はほぼ連続である。周波数領域におけるそのよ
うな分布により空間位置の希望のランダム性が得られ、
標本点がかたまることが避けられる。図５〜図７に関し
て説明した技術はそのような分布を近似するものであ
る。
【００２９】図１０および図１１に示す分布（Ｃ）はそ
れらの各例における標本化された信号、すなわち、カー
ブ（Ａ）の信号にカーブ（Ｂ）の標本化分布を畳み込ん
だ結果である。図１０に示す周期的な空間的標本化の例
においては、図１０（Ｂ）の各標本化スパイクが図１０
（Ａ）の信号の各スパイクと個々に畳み込まれるから、
いくつかの余分なスパイクが得られる。図１０（Ａ）に
示す信号の周波数は図１０（Ｂ）の標本化関数の周波数
より高いから、図１０（Ｃ）に示す標本化された信号は
元の信号の忠実な再現ではない。図１０（Ｃ）に示す標
本化された信号が表示される時には実際に、図１０
（Ｄ）に示す高域除去特性に類似する特性を有する低域
フイルタを通される。このようにして得られた標本化さ
れた信号を図１０（Ｅ）に示す。これは図１０（Ｃ）の
信号のうち、図１０（Ｄ）に示すフイルタ関数の通過帯
域内の部分である。図１０（Ｅ）に示されている信号
は、標本化された元の信号のエイリアス映像にほとん
ど、または全く類似しないエイリアス映像を再構成しか
ねない。
れらの各例における標本化された信号、すなわち、カー
ブ（Ａ）の信号にカーブ（Ｂ）の標本化分布を畳み込ん
だ結果である。図１０に示す周期的な空間的標本化の例
においては、図１０（Ｂ）の各標本化スパイクが図１０
（Ａ）の信号の各スパイクと個々に畳み込まれるから、
いくつかの余分なスパイクが得られる。図１０（Ａ）に
示す信号の周波数は図１０（Ｂ）の標本化関数の周波数
より高いから、図１０（Ｃ）に示す標本化された信号は
元の信号の忠実な再現ではない。図１０（Ｃ）に示す標
本化された信号が表示される時には実際に、図１０
（Ｄ）に示す高域除去特性に類似する特性を有する低域
フイルタを通される。このようにして得られた標本化さ
れた信号を図１０（Ｅ）に示す。これは図１０（Ｃ）の
信号のうち、図１０（Ｄ）に示すフイルタ関数の通過帯
域内の部分である。図１０（Ｅ）に示されている信号
は、標本化された元の信号のエイリアス映像にほとん
ど、または全く類似しないエイリアス映像を再構成しか
ねない。
【００３０】図１１（Ｃ）に示す標本化された信号は図
１１（Ａ）に示す元の信号に一致していない。しかし、
図１１（Ｄ）に示すフイルタ特性を乗じて得られる図１
１（Ｅ）の標本化された信号はフイルタの周波数範囲内
で一定である。これは白色ノイズをもたらすが、存在し
ない映像を再生することよりはるかに好ましい。図５〜
図７を参照して説明した技術は、標本化されている映像
情報の内容に応答して標本化パターンを修正する、いわ
ゆる適応標本化を行う標本化装置においても利用でき
る。たとえば、映像が変化するか、それを要求している
標本化領域のある部分内の細部が変化すると、標本点の
パターンをそのような領域部分において縮小して繰り返
すことができる。
１１（Ａ）に示す元の信号に一致していない。しかし、
図１１（Ｄ）に示すフイルタ特性を乗じて得られる図１
１（Ｅ）の標本化された信号はフイルタの周波数範囲内
で一定である。これは白色ノイズをもたらすが、存在し
ない映像を再生することよりはるかに好ましい。図５〜
図７を参照して説明した技術は、標本化されている映像
情報の内容に応答して標本化パターンを修正する、いわ
ゆる適応標本化を行う標本化装置においても利用でき
る。たとえば、映像が変化するか、それを要求している
標本化領域のある部分内の細部が変化すると、標本点の
パターンをそのような領域部分において縮小して繰り返
すことができる。
【００３１】本発明の別の面に従って、ビデオ技術また
はフイルム技術において存在するような迫真的な動きの
ぼけを付加するために、時間による類似の標本化技術が
採用される。まず、図５〜図７のピクセル例が、点標本
を空間的に位置させるために用いられる特定の技術とは
無関係に、４つの異なる時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に
おいてとられる４つの各標本を有することが示されてい
る図１２を参照する。それらの時刻は、それらの技術が
シミュレートしようとしている、ビデオフレーム獲得の
ための典型的なシャッタ開放に一致する時間内に含まれ
るように選択される。したがって、コンピュータのデー
タベース内に示されている１つのフレームの持続時間中
に対象物が動くものとすると、データベースの情報から
得られる標本から再構成されたフレームの結果映像が同
様に動きのぶれを示す。
はフイルム技術において存在するような迫真的な動きの
ぼけを付加するために、時間による類似の標本化技術が
採用される。まず、図５〜図７のピクセル例が、点標本
を空間的に位置させるために用いられる特定の技術とは
無関係に、４つの異なる時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４に
おいてとられる４つの各標本を有することが示されてい
る図１２を参照する。それらの時刻は、それらの技術が
シミュレートしようとしている、ビデオフレーム獲得の
ための典型的なシャッタ開放に一致する時間内に含まれ
るように選択される。したがって、コンピュータのデー
タベース内に示されている１つのフレームの持続時間中
に対象物が動くものとすると、データベースの情報から
得られる標本から再構成されたフレームの結果映像が同
様に動きのぶれを示す。
【００３２】一時的なエイリアスを小さくするか、ほと
んどなくすために、フレーム期間中の標本の時間的な分
布が疑似ランダム的に決定される。４つの各標本点のた
めの境界として重なり合わない４つの時間が与えられて
いる時間線を示す図１３を参照する。それらの各期間中
の各標本に対する時間の疑似ランダム選択は、図１３に
示されているようなものである。図１３に示す時間分布
と同じ時間分布を、構成されている映像フレームの各ピ
クセルに対して使用できるが、望ましい反エイリアスを
最大にするためには、少なくとも隣接する各ピクセルに
ついては標本化時刻は異なることが望ましい。フラッシ
ュ光のように、標本化速度より速く光景が変化する場合
には、一時的なエイリアスが起こることがある。図１３
に示す時間分布は、図５を参照して説明した空間的な分
布と同じ考慮を含むことがわかるであろう。
んどなくすために、フレーム期間中の標本の時間的な分
布が疑似ランダム的に決定される。４つの各標本点のた
めの境界として重なり合わない４つの時間が与えられて
いる時間線を示す図１３を参照する。それらの各期間中
の各標本に対する時間の疑似ランダム選択は、図１３に
示されているようなものである。図１３に示す時間分布
と同じ時間分布を、構成されている映像フレームの各ピ
クセルに対して使用できるが、望ましい反エイリアスを
最大にするためには、少なくとも隣接する各ピクセルに
ついては標本化時刻は異なることが望ましい。フラッシ
ュ光のように、標本化速度より速く光景が変化する場合
には、一時的なエイリアスが起こることがある。図１３
に示す時間分布は、図５を参照して説明した空間的な分
布と同じ考慮を含むことがわかるであろう。
【００３３】同様に、図１４および図１５は、図６およ
び図７を参照して説明した空間的標本化と同様にして行
われる、疑似ランダムな一時的標本化を示す。図１４に
おいて、各標本化を行うために指定された時間の中心か
らずれて疑似ランダム的に各標本化時刻は決定される。
図１５において、各標本の時間内に、各標本に対して基
準時刻が疑似ランダムに決定され、それから、その基準
時刻からある限度内で疑似ランダムに決定される値だけ
ずれて、各標本に対する実際の時刻が決定される。各場
合に、標本の時間的な分布は、標本の空間的な分布に対
して図１１（Ｂ）を参照して先に述べたやり方と同じや
り方で、前記時間的な分布のフーリエ変換がボアソン・
ディスク分布をなるべく近似するようなものである。
び図７を参照して説明した空間的標本化と同様にして行
われる、疑似ランダムな一時的標本化を示す。図１４に
おいて、各標本化を行うために指定された時間の中心か
らずれて疑似ランダム的に各標本化時刻は決定される。
図１５において、各標本の時間内に、各標本に対して基
準時刻が疑似ランダムに決定され、それから、その基準
時刻からある限度内で疑似ランダムに決定される値だけ
ずれて、各標本に対する実際の時刻が決定される。各場
合に、標本の時間的な分布は、標本の空間的な分布に対
して図１１（Ｂ）を参照して先に述べたやり方と同じや
り方で、前記時間的な分布のフーリエ変換がボアソン・
ディスク分布をなるべく近似するようなものである。
【００３４】各標本のために用意された時間間隔は、常
に重なり合わないようにする必要はない。重なり合う時
間間隔の例を図１６に示す。正確な時刻は図１４または
図１５に示す技術を用いて選択される。しかし、図１６
に示すものとの違いは、映像フレームの時間間隔の中間
部において標本が重みづけられる確率が高くなることで
ある。これは、シャッタの完全開放中に起こる被写体の
動きが、開放時や閉鎖時の被写体の動きより映像のぶれ
に対する影響が強い比較的ゆっくり開閉する写真のシャ
ッタをシミュレート下ものである。特定のピクセルの標
本の時間分布を決定するためにどの技術を使用するかと
いうこととは無関係に、与えられた映像フレームの全て
のピクセルの全ての標本が必要とする時間間隔は、図１
３〜図１６の時間線により表されている同じ時間間隔で
ある。
に重なり合わないようにする必要はない。重なり合う時
間間隔の例を図１６に示す。正確な時刻は図１４または
図１５に示す技術を用いて選択される。しかし、図１６
に示すものとの違いは、映像フレームの時間間隔の中間
部において標本が重みづけられる確率が高くなることで
ある。これは、シャッタの完全開放中に起こる被写体の
動きが、開放時や閉鎖時の被写体の動きより映像のぶれ
に対する影響が強い比較的ゆっくり開閉する写真のシャ
ッタをシミュレート下ものである。特定のピクセルの標
本の時間分布を決定するためにどの技術を使用するかと
いうこととは無関係に、与えられた映像フレームの全て
のピクセルの全ての標本が必要とする時間間隔は、図１
３〜図１６の時間線により表されている同じ時間間隔で
ある。
【００３５】次に、コンピュータのデータベース内の対
象である光景の多角形を、前記空間的標本化技術および
時間的標本化技術により標本化する方法が示されている
図１７を参照する。一例として、ビデオ平面（映像平
面）上に映像を形成するために一緒に組み合わされる多
数のピクセルの１つとして、ピクセル８１が示されてい
る。光線８３と８５が、ピクセル８１内の２個の各標本
点から映像平面の背後へ投写される。それらの標本点の
空間内の場所が前記技術の１つにより決定されている。
それらの標本点の個々の光線は、通常は映像平面に対し
て垂直に、投写されて、選択された標本化時刻に光線が
交差する最も近い多角形を決定する。そのような光線追
跡技術について多くの研究が行われており、それらの技
術には標本点のｘ、ｙ座標のコンピュータによる多数の
分類と、各標本をとるために指定された時刻に、コンピ
ュータ・ベース内の多角形の点のｘ、ｙ座標と前記標本
点のｘ、ｙ座標の一致とが含まれる。通常は、各ｘ、ｙ
標本場所には２個以上の多角形が存在するから、コンピ
ュータは多角形の「ｚ」情報から、どれが映像平面に最
も近いかを決定する。そして、それがその点における光
景の視覚情報（色など）を与えるものである。それか
ら、与えられたピクセルの各標本に対して決定された全
ての視覚特徴が何らかのやり方で平均化されて、そのフ
レーム中に表示するためにそのピクセルに対する１つの
視覚特徴を形成する。
象である光景の多角形を、前記空間的標本化技術および
時間的標本化技術により標本化する方法が示されている
図１７を参照する。一例として、ビデオ平面（映像平
面）上に映像を形成するために一緒に組み合わされる多
数のピクセルの１つとして、ピクセル８１が示されてい
る。光線８３と８５が、ピクセル８１内の２個の各標本
点から映像平面の背後へ投写される。それらの標本点の
空間内の場所が前記技術の１つにより決定されている。
それらの標本点の個々の光線は、通常は映像平面に対し
て垂直に、投写されて、選択された標本化時刻に光線が
交差する最も近い多角形を決定する。そのような光線追
跡技術について多くの研究が行われており、それらの技
術には標本点のｘ、ｙ座標のコンピュータによる多数の
分類と、各標本をとるために指定された時刻に、コンピ
ュータ・ベース内の多角形の点のｘ、ｙ座標と前記標本
点のｘ、ｙ座標の一致とが含まれる。通常は、各ｘ、ｙ
標本場所には２個以上の多角形が存在するから、コンピ
ュータは多角形の「ｚ」情報から、どれが映像平面に最
も近いかを決定する。そして、それがその点における光
景の視覚情報（色など）を与えるものである。それか
ら、与えられたピクセルの各標本に対して決定された全
ての視覚特徴が何らかのやり方で平均化されて、そのフ
レーム中に表示するためにそのピクセルに対する１つの
視覚特徴を形成する。
【００３６】ほとんどのコンピュータ・グラフィックス
技術は、あたかもピンホールカメラを通じて見るかのよ
うに、各フレームに対するピントの合った全光景を示
す。もちろん、これはカメラと、視野の深さが限られて
いるレンズとの実在の世界を正確に表すものではない。
視野の深さは、図１８に示されている光線追跡技術によ
り考慮に入れることができる。１つのピクセル８７は２
個の標本点を有し、それらの標本点からの光線８９、９
１が映像平面の背後へ延びる。図１８に示す視野の深さ
技術は前記した空間的標本化技術および時間的標本化技
術とは独立しているが、得られる映像フレームの迫真性
を最高にするためには、視野の深さ技術にそれら２つの
標本化技術を組み合わせて使用することが好ましい。
技術は、あたかもピンホールカメラを通じて見るかのよ
うに、各フレームに対するピントの合った全光景を示
す。もちろん、これはカメラと、視野の深さが限られて
いるレンズとの実在の世界を正確に表すものではない。
視野の深さは、図１８に示されている光線追跡技術によ
り考慮に入れることができる。１つのピクセル８７は２
個の標本点を有し、それらの標本点からの光線８９、９
１が映像平面の背後へ延びる。図１８に示す視野の深さ
技術は前記した空間的標本化技術および時間的標本化技
術とは独立しているが、得られる映像フレームの迫真性
を最高にするためには、視野の深さ技術にそれら２つの
標本化技術を組み合わせて使用することが好ましい。
【００３７】図１８に例として示す光線８９、９１は、
図１７に示す光線とは異なり、映像表面の背後から直接
延びず、模擬されたレンズ９３の位置９５、９７でレン
ズ９３と交差する。レンズを出た光線は再び一点に向か
って進む。すなわち、それらの光線は、模擬された光学
装置を構成する結果として、その光学装置の焦点面９９
を、映像平面上に存在するパターンと同じパターンで透
過する。それから標本点光線８９、９１が多角形１０
１、１０３とそれぞれ交わる。破線で描かれている円錐
１０５内に含まれる多角形のみが、光学装置の特性によ
り決定されるピクセル８７の標本点からの光線と交わ
る。焦点面９９に近い多角形が、ピンとがあった像とな
り、焦点面から離れている多角形がぼけた像となる。こ
の技術のコンピュータ・ソフトウェアによる実現におい
ては、多角形のｘ、ｙ座標を、焦点面９９からのｚ座標
の距離と、前記光学装置の特性とに依存する量だけずら
し、図１７に示すのと類似のやり方で標本化を続行する
ことが好ましいことが見出されている。
図１７に示す光線とは異なり、映像表面の背後から直接
延びず、模擬されたレンズ９３の位置９５、９７でレン
ズ９３と交差する。レンズを出た光線は再び一点に向か
って進む。すなわち、それらの光線は、模擬された光学
装置を構成する結果として、その光学装置の焦点面９９
を、映像平面上に存在するパターンと同じパターンで透
過する。それから標本点光線８９、９１が多角形１０
１、１０３とそれぞれ交わる。破線で描かれている円錐
１０５内に含まれる多角形のみが、光学装置の特性によ
り決定されるピクセル８７の標本点からの光線と交わ
る。焦点面９９に近い多角形が、ピンとがあった像とな
り、焦点面から離れている多角形がぼけた像となる。こ
の技術のコンピュータ・ソフトウェアによる実現におい
ては、多角形のｘ、ｙ座標を、焦点面９９からのｚ座標
の距離と、前記光学装置の特性とに依存する量だけずら
し、図１７に示すのと類似のやり方で標本化を続行する
ことが好ましいことが見出されている。
【００３８】しかし、どのようなやり方が実行されよう
とも、データベースに格納されているデータを標本化す
ることにより映像が最初に形成された時に、形成された
映像にかなりの迫真性をこの技術は付加するという利点
が得られる。標本の光線と模擬されているレンズ９３と
の交差は、そのレンズの定められている全開口面にわた
って行われる。エイリアスを更に減少させるために、光
線とレンズの交差点９５、９７などの位置は、各標本点
の空間的な場所と時間的な位置の前記疑似ランダム決定
と同様にして行われる。
とも、データベースに格納されているデータを標本化す
ることにより映像が最初に形成された時に、形成された
映像にかなりの迫真性をこの技術は付加するという利点
が得られる。標本の光線と模擬されているレンズ９３と
の交差は、そのレンズの定められている全開口面にわた
って行われる。エイリアスを更に減少させるために、光
線とレンズの交差点９５、９７などの位置は、各標本点
の空間的な場所と時間的な位置の前記疑似ランダム決定
と同様にして行われる。
【００３９】従来のコンピュータ・グラフィックス技術
を使用することから得られる他の非現実的な効果は鋭い
陰影、光沢のある反射であり、もし、対象物が半透明で
あると、その半透明の対象物を鮮明な映像として表す。
もちろん、これは物体が光拡散性であり及び光源が点光
源ではない実在の世界ではありえないが、従来は計算が
複雑になるのを避けるため簡単な仮定によるアルゴリズ
ムを使用したからである。本発明分配技術は、これらの
実際の条件を加えるために前述した説明と同様のやり方
で、それらの現実的な映像を得るための作業を行うこと
ができる。次に図１９を参照する。１本の光線１１１が
映像平面（図示せず）上の１つの光線１１１が映像平面
（図示せず）上の１つの標本から引かれ、光源の特性
と、データベースにおいて指定されている物体表面の特
徴とにより指定されるやり方で光景と交差する。図１９
を参照して説明した技術は前記技術とは独立している
が、それらの技術の全てを一緒に組み合わせることによ
って迫真性が最高となることはもちろんである。図１９
を参照して述べるべきことが、特定の映像フレームの各
標本点に起こる。
を使用することから得られる他の非現実的な効果は鋭い
陰影、光沢のある反射であり、もし、対象物が半透明で
あると、その半透明の対象物を鮮明な映像として表す。
もちろん、これは物体が光拡散性であり及び光源が点光
源ではない実在の世界ではありえないが、従来は計算が
複雑になるのを避けるため簡単な仮定によるアルゴリズ
ムを使用したからである。本発明分配技術は、これらの
実際の条件を加えるために前述した説明と同様のやり方
で、それらの現実的な映像を得るための作業を行うこと
ができる。次に図１９を参照する。１本の光線１１１が
映像平面（図示せず）上の１つの光線１１１が映像平面
（図示せず）上の１つの標本から引かれ、光源の特性
と、データベースにおいて指定されている物体表面の特
徴とにより指定されるやり方で光景と交差する。図１９
を参照して説明した技術は前記技術とは独立している
が、それらの技術の全てを一緒に組み合わせることによ
って迫真性が最高となることはもちろんである。図１９
を参照して述べるべきことが、特定の映像フレームの各
標本点に起こる。
【００４０】光線１１１は、諸特徴がコンピュータのデ
ータベースに格納されているような多角形の１つにより
指定されるように、光景の表面１１３に交差することが
まず決定される。光景の表面のこの部分が反射性である
とすると、反射光線１１５が光景の別の表面１１７に交
差するまでその反射光線１１５は進む。その表面１１７
は、完成された映像フレームにおいては、光景の表面１
１３内の反射として観察できる。しかし、コンピュータ
のデータベースに格納されているのは、破線輪郭１１９
により示され、図２０に別々に示されている、表面１１
３の拡散光である。表面１１３の特徴が鏡のような反射
性であるとすると、起こり得る光線反射角の拡がりはほ
ぼ１に限られる。しかし、ほとんどの物体はある程度の
拡がりを有し、それらに入射する光を散乱させる。した
がって、各標本点の光線は、１つの可能な反射角を選択
するようにして進ませられ、それにより、後続の光線が
図２０に示されている他の可能な角度の１つにおいて表
面１１３から反射されるから、拡散反射面から真に迫っ
たぼけた反射となる。実際の拡散反射面の場合のよう
に、図１９および図２０に示すようにして可能な光線反
射角が１つの向きに重みづけられる。また、前と同様
に、任意に与えられた光線１１５によりとられる特定の
向きが可能な反射角から疑似ランダム的に選択される。
ータベースに格納されているような多角形の１つにより
指定されるように、光景の表面１１３に交差することが
まず決定される。光景の表面のこの部分が反射性である
とすると、反射光線１１５が光景の別の表面１１７に交
差するまでその反射光線１１５は進む。その表面１１７
は、完成された映像フレームにおいては、光景の表面１
１３内の反射として観察できる。しかし、コンピュータ
のデータベースに格納されているのは、破線輪郭１１９
により示され、図２０に別々に示されている、表面１１
３の拡散光である。表面１１３の特徴が鏡のような反射
性であるとすると、起こり得る光線反射角の拡がりはほ
ぼ１に限られる。しかし、ほとんどの物体はある程度の
拡がりを有し、それらに入射する光を散乱させる。した
がって、各標本点の光線は、１つの可能な反射角を選択
するようにして進ませられ、それにより、後続の光線が
図２０に示されている他の可能な角度の１つにおいて表
面１１３から反射されるから、拡散反射面から真に迫っ
たぼけた反射となる。実際の拡散反射面の場合のよう
に、図１９および図２０に示すようにして可能な光線反
射角が１つの向きに重みづけられる。また、前と同様
に、任意に与えられた光線１１５によりとられる特定の
向きが可能な反射角から疑似ランダム的に選択される。
【００４１】また、表面１１３の部分が半透明であると
すると、その表面部分を光線１２１が透過する角度の決
定に上記と同じ考慮が払われる。その特定の角度に対し
て可能な屈折角度がコンピュータのデータベースに格納
されていると仮定すると、それらの角度の分布が図１９
に参照符号１２３で示されるとともに、図２１にも示さ
れている可能な屈折角の拡がりは、半透明がどのように
拡散するかに依存することはもちろんである。たとえ
ば、平面ガラスは、単一の角度ではないまでも、非常に
狭い屈折角範囲を有する。与えられた標本点に対して、
可能な屈折角から光線１２１が疑似ランダム的に選択さ
れると、光景のうち、光線１２１が交差し、かつ表面１
１３の部分を通じて部分的に見ることができる別の部分
を決定できる。
すると、その表面部分を光線１２１が透過する角度の決
定に上記と同じ考慮が払われる。その特定の角度に対し
て可能な屈折角度がコンピュータのデータベースに格納
されていると仮定すると、それらの角度の分布が図１９
に参照符号１２３で示されるとともに、図２１にも示さ
れている可能な屈折角の拡がりは、半透明がどのように
拡散するかに依存することはもちろんである。たとえ
ば、平面ガラスは、単一の角度ではないまでも、非常に
狭い屈折角範囲を有する。与えられた標本点に対して、
可能な屈折角から光線１２１が疑似ランダム的に選択さ
れると、光景のうち、光線１２１が交差し、かつ表面１
１３の部分を通じて部分的に見ることができる別の部分
を決定できる。
【００４２】鋭い陰影を避けるために、光景を照明する
光源１２７の迫真性特徴が考慮に入れられる。図１９お
よび図２２に示すように、光源１２７は有限の拡がり寸
法を有し、したがって、本発明のコンピュータ・グラフ
ィックス技術でしばしば仮定しているような点光源では
ない。光景に、表面１３１の部分のように、陰を表面１
１３につける他の部分があるかどうかを調べるために、
光線１２９が表面１１３から光源１２７へ反射される。
図１９に示すように、光線１２９はそのような陰を検出
しないが、図２２に示すような他の可能な光線はその向
きが対象物１３１の方向のものもあり、その光線を選択
した場合には表面１１３は光源１２７によっては証明さ
れない。光線１２９の特定の向きは、図２２に破線で示
されているように、光源１２７に対して指定されている
それらの可能な方向から疑似ランダムに選択される。図
１９に示す例においては、光線のいくらかが表面１３１
に交わり、ある光線は交差しないから、得られた映像フ
レームにはソフトで迫真的な陰影がつく結果となる。
光源１２７の迫真性特徴が考慮に入れられる。図１９お
よび図２２に示すように、光源１２７は有限の拡がり寸
法を有し、したがって、本発明のコンピュータ・グラフ
ィックス技術でしばしば仮定しているような点光源では
ない。光景に、表面１３１の部分のように、陰を表面１
１３につける他の部分があるかどうかを調べるために、
光線１２９が表面１１３から光源１２７へ反射される。
図１９に示すように、光線１２９はそのような陰を検出
しないが、図２２に示すような他の可能な光線はその向
きが対象物１３１の方向のものもあり、その光線を選択
した場合には表面１１３は光源１２７によっては証明さ
れない。光線１２９の特定の向きは、図２２に破線で示
されているように、光源１２７に対して指定されている
それらの可能な方向から疑似ランダムに選択される。図
１９に示す例においては、光線のいくらかが表面１３１
に交わり、ある光線は交差しないから、得られた映像フ
レームにはソフトで迫真的な陰影がつく結果となる。
【００４３】図１９の表面１１７、１２５のような光線
が交差する第２の表面も反射性と透過性を有することが
できる。それらの反射された映像または透明な映像が、
構成されて得られた映像に何らの差異も生じないほど輝
度が低くなるまで、この作業を続ける。
が交差する第２の表面も反射性と透過性を有することが
できる。それらの反射された映像または透明な映像が、
構成されて得られた映像に何らの差異も生じないほど輝
度が低くなるまで、この作業を続ける。
【００４４】次に図２３を参照して、本発明の一部であ
る前記技術の広い範囲の例について説明する。その技術
は物体の重心を決定するために使用できる。これは、コ
ンピュータ支援設計（ＣＡＤ）の途中で決定すべきこと
が望ましい何かの例である。図２３に示す物体１４１の
表面は、破線輪郭で物体中を延びていることが示されて
いる標本点の疑似ランダムな分布により決定される。こ
の標本化の疑似ランダムな性質により、測定は実際の物
体１４１に対して行われるのであって、それのエイリア
スな映像に対して行われないものであることが確保され
る。
る前記技術の広い範囲の例について説明する。その技術
は物体の重心を決定するために使用できる。これは、コ
ンピュータ支援設計（ＣＡＤ）の途中で決定すべきこと
が望ましい何かの例である。図２３に示す物体１４１の
表面は、破線輪郭で物体中を延びていることが示されて
いる標本点の疑似ランダムな分布により決定される。こ
の標本化の疑似ランダムな性質により、測定は実際の物
体１４１に対して行われるのであって、それのエイリア
スな映像に対して行われないものであることが確保され
る。
【００４５】疑似ランダム標本化技術と関連させて用い
る方法の紹介が本願の発明者により、雑誌「コンピュー
タ・グラフィックス（Ｃｏｎｐｕｔｏｒ Ｇｒａｐｈｈ
ｉｃｓ）」、１９８４年７月号、第１８巻第３号、１３
７〜１４５ページ所載の「ディストリビューテッド・レ
イ・トレーシング（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＲａｙＴ
ｒａｃｉｎｇ）」と題する論文に行われている。その論
文には、本発明の種々の面を用いて発生された映像の写
真も含まれている。図１２〜図１６を参照して説明した
ように、動きの不鮮明な結果がその論文の図３、図６お
よび図８に示されている。本発明の図１８を参照して説
明した技術により、コンピュータを用いて発生されたあ
る深さの視野を有する映像がその論文の図４および図５
に示されている。その論文の図７は、図１９〜図２２を
参照して説明した本発明の陰影技術と反射技術を示す。
る方法の紹介が本願の発明者により、雑誌「コンピュー
タ・グラフィックス（Ｃｏｎｐｕｔｏｒ Ｇｒａｐｈｈ
ｉｃｓ）」、１９８４年７月号、第１８巻第３号、１３
７〜１４５ページ所載の「ディストリビューテッド・レ
イ・トレーシング（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＲａｙＴ
ｒａｃｉｎｇ）」と題する論文に行われている。その論
文には、本発明の種々の面を用いて発生された映像の写
真も含まれている。図１２〜図１６を参照して説明した
ように、動きの不鮮明な結果がその論文の図３、図６お
よび図８に示されている。本発明の図１８を参照して説
明した技術により、コンピュータを用いて発生されたあ
る深さの視野を有する映像がその論文の図４および図５
に示されている。その論文の図７は、図１９〜図２２を
参照して説明した本発明の陰影技術と反射技術を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の種々の面を実施するのに適当なコンピ
ュータ装置の概略ブロック図である。
ュータ装置の概略ブロック図である。
【図２】図１のコンピュータ・メモリに格納される対象
となる光景の１つの可能な態様を示す。
となる光景の１つの可能な態様を示す。
【図３】従来の点標本化技術を示す。
【図４】従来の他の点標本化技術を示す。
【図５】本発明の疑似ランダム空間的標本化技術の実施
例を示す。
例を示す。
【図６】本発明の疑似ランダム空間的標本化技術の他の
実施例を示す。
実施例を示す。
【図７】本発明の疑似ランダム空間的標本化技術のさら
に別の実施例を示す。
に別の実施例を示す。
【図８】図３および図４に示す先行技術の空間エイリア
スを示す。
スを示す。
【図９】本発明の疑似ランダム点標本化技術により達成
された改良を示す。
された改良を示す。
【図１０】周期的に標本化された信号のフーリエ変換を
示す。
示す。
【図１１】疑似ランダム的に標本化された信号のフーリ
エ変換を示す。
エ変換を示す。
【図１２】点標本の時間的分布を全体的に示す。
【図１３】本発明の疑似ランダムな時間的標本化の実施
例を示す。
例を示す。
【図１４】本発明の疑似ランダムな時間的標本化の他の
実施例を示す。
実施例を示す。
【図１５】本発明の疑似ランダムな時間的標本化のさら
に他の実施例を示す。
に他の実施例を示す。
【図１６】本発明の疑似ランダムな時間的標本化のさら
に他の実施例を示す。
に他の実施例を示す。
【図１７】映像平面上における標本点の与えられた分布
によるコンピュータ・データベース標本化を全体として
示す。
によるコンピュータ・データベース標本化を全体として
示す。
【図１８】ある視野の深さを有する映像を与える標本化
技術を示す。
技術を示す。
【図１９】反射の効果と、屈折の効果と、光源分布の効
果を含む１つの標本のための光線追跡の例を示す。
果を含む１つの標本のための光線追跡の例を示す。
【図２０】図１９に示す例の別の詳細を示す。
【図２１】図１９に示す例の別の詳細を示す。
【図２２】図１９に示す例の別の詳細を示す。
【図２３】本発明の全体的な面の更に別の応用を示す。
【符号の説明】 １１・・・・共通バス、１３・・・・ＣＰＵ、１５・・
・・主メモリ、１７・・・・キーボード、１９・・・・
ディスクメモリ、２１・・・・フレームバッファ、２５
・・・・ＣＲＴ、２７・・・・フイルム書込み器。
・・主メモリ、１７・・・・キーボード、１９・・・・
ディスクメモリ、２１・・・・フレームバッファ、２５
・・・・ＣＲＴ、２７・・・・フイルム書込み器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ケー・ポーター アメリカ合衆国 94930 カリフォルニア 州・フエアフアクス・ヒルサイド ドライ ブ・107 (72)発明者 ローレン・シー・カーペンター アメリカ合衆国 94947 カリフォルニア 州・ノヴアトクエヴア ヴイスタ・82
Claims (15)
- 【請求項１】 コンピュータのデータベースに記憶され
た映像フレームのための光景の目的物の空間的場所及び
視覚的特徴を指定するデータを、ピクセルの境界内の少
なくとも一つの点において標本化して各ピクセルの特性
情報を決定し、ビデオ映像フレームを形成する各ピクセ
ル・アレイの個々の特性情報を特定する電気信号を形成
する方法において、 前記フレームの幅に渡って前記標本点を、無限平面にお
けるフーリエ変換がある範囲でほぼ連続である空間的分
布にしたがって電子的に配列したことを特徴とするビデ
オ映像フレームの電気信号を形成する方法。 - 【請求項２】 コンピュータのデータベースに記憶され
た映像フレームのための目的物光景の空間的場所及び視
覚的特徴を指定するデータから、フレームを形成する隣
接する領域のアレイのそれぞれの領域の特性情報を個々
に特定する電気信号を形成する方法であって、前記領域
のそれぞれの特性情報は映像フレームの幅に渡る前記し
た領域のそれぞれの境界内のあるパターンの複数の標本
点によって決定されるようになっている方法において、 前記各領域内で前記複数の標本点を、無限平面における
フーリエ変換がある範囲でほぼ連続である空間的分布に
よって各上記領域内で電子的に配列したことを特徴とす
るビデオ映像フレームの電気信号を形成する方法。 - 【請求項３】 コンピュータのデータベースに記憶され
た映像フレームのための目的物光景の空間的場所及び視
覚的特徴を指定するデータから、フレームを形成する隣
接する領域のアレイの特性情報を個々に特定する電気信
号を形成する方法であって、前記領域のそれぞれの特性
情報は映像フレームの幅に渡る前記した領域のそれぞれ
の境界内の、あるパターンの複数の標本点によって決定
されるようになっている方法において、 前記領域内で重なり合わない複数の部分を電子的に決め
る過程と、個々の部分内に不規則分配方法で標本点を定
める過程とを有することを特徴とするビデオ映像フレー
ムの電気信号を形成する方法。 - 【請求項４】 目的物光景の静的な及び時間的に変化す
る目的物光景の視覚的特性を指定するコンピュータメモ
リデータベースと、 前記データベースの情報の標本化のためにコンピュータ
メモリに結合され、目的物光景の全幅に渡って疑似ラン
ダムに配置された複数の点において目的物光景の視覚的
特性を決定する手段と、 前記コンピュータメモリに結合され、前記複数の標本点
を時間的に疑似ランダムに分布させる手段とを有し、空
間的にかつ時間的にエイリアシングが減少した状態でモ
ニタに映像を表示することを特徴とする電気信号を形成
して目的物光景の映像を表示する装置。 - 【請求項５】コンピュータのデータベースに記憶された
目的物光景に関する各種パラメータを指定するデータ
を、ピクセルの境界内の少なくとも一つの点において標
本化して各ピクセルの特性情報を決定し、ビデオ映像フ
レームを形成する各ピクセル・アレイの個々のピクセル
の特性情報を特定する電気信号を形成する方法におい
て、前記記憶されたパラメータの映像フレームに関する
光景の対象物の位置を含む少なくとも一つのパラメータ
を、無限範囲のフーリエ変換がほぼ連続領域を含むよう
な疑似ランダム分布にしたがって電子的に標本化を行う
ことを特徴とするビデオ映像フレームの電気信号を形成
する方法。 - 【請求項６】コンピュータのデータベースに記憶された
映像フレームのための目的物光景の空間的場所及び視覚
的特徴を指定するデータから、フレームを形成する隣接
する領域のアレイのそれぞれの領域の特性情報を個々に
特定する電気信号を形成する方法であって、前記領域の
それぞれの特性情報は映像フレームの全幅に渡る前記し
た領域のそれぞれの境界内であるパターンの複数の標本
点によって決定されるようになっている方法において、 無限平面におけるフーリエ変換がある範囲でほぼ連続で
ある空間的分布で各領域内で複数の標本点を電子的に配
列し、前記標本点の前記パターンがそのすぐ近くの領域
とは実質的に異なるパターンとすることを特徴とするビ
デオ映像フレームの電気信号を形成する方法。 - 【請求項７】コンピュータのデータベースに記憶された
ビデオ映像フレームのための目的物光景の視覚的特性を
指定するデータを、ピクセルの境界内の少なくとも一つ
の点において標本化して各ピクセルの特性情報を決定
し、前記映像フレームを形成する各ピクセル・アレイの
個々のピクセルの特性情報を特定する電気信号を形成す
る方法において、前記点を無限範囲のフーリエ変換がほ
ぼ連続領域を含む分布である疑似ランダムに分布させて
電子的に配置し、アパーチャ寸法と焦点面とを含む目的
物光景に関する光学的映像システムの特性を確立し、焦
点面とアパーチャ寸法とから目的物の距離を考慮にいれ
て各標本化点に関する目的物光景の特性を決定すること
で、映像フレームの電気信号が前記光学的映像システム
の特性によって視野深さを持った目的物の情報を含むこ
とを特徴とするビデオ映像フレームの電気信号を形成す
る方法。 - 【請求項８】コンピュータのデータベースに記憶された
ビデオ映像フレームのための目的物光景の視覚的特性を
指定するデータを、映像フレームの範囲に広がる各領域
の境界内のあるパターンの複数の点で標本化して各領域
の特性情報を決定し、前記映像フレームを形成する各領
域アレイの個々の領域の特性情報を特定する電気信号を
形成する方法において、前記各領域内の複数の標本点を
空間的な、無限範囲のフーリエ変換がほぼ連続領域を含
む分布である疑似ランダム分布で電子的に配置し、アパ
ーチャ寸法と焦点面とを含む目的物光景に関する光学的
映像システムの特性を確立し、焦点面とアパーチャ寸法
とから目的物の距離を考慮にいれて各標本化点に関する
目的物光景の特性を決定することで、映像フレームの電
気信号が前記光学的映像システムの特性によって視野深
さを持った目的物の情報を含むことを特徴とするビデオ
映像フレームの電気信号を形成する方法。 - 【請求項９】映像データを含むピクセルの特性情報を決
定するためのコンピュータシステムの前記映像データを
点標本化する方法において、 ピクセルの少なくとも一つの位置を含む複数の標本領域
を選択し、 前記標本領域中の最小の領域の標本点の分布が非周期的
であるように前記領域内に標本点を決め、 各ピクセル内の標本点の特性情報を結合して各ピクセル
の特性情報を決定することを特徴とする映像データを点
標本化する方法。 - 【請求項１０】映像データを含むピクセルの特性情報を
決定するためのコンピュータシステムの前記映像データ
を点標本化する方法において、 ピクセルの少なくとも一つの位置を含む複数の標本部分
を選択し、 前記標本部分中の最小の部分の標本点の分布が非長方形
でかつ非直線であるように前記領域内に標本点を決める
ことを特徴とする映像データを点標本化する方法。 - 【請求項１１】映像データを含むピクセルの特性情報を
決定するためのコンピュータシステムの前記映像データ
を点標本化する方法において、 ピクセルの少なくとも一つの位置を含む複数の標本部分
を選択し、 格子パターンを決めて規則的に離された標本点の位置の
第１の数を前記標本部分で決め、 前記格子パターン内で非規則的な分布に配置した標本点
の位置である前記格子パターンの選択された標本点の位
置の前記第１の数より少ない第２の数で点標本化するこ
とを特徴とする映像データを点標本化する方法。 - 【請求項１２】コンピュータのデータベースに記憶され
た映像フレームのための目的物光景の空間的場所及び視
覚的特徴を指定するデータから、フレームを形成する隣
接する領域のアレイのそれぞれの領域の特性情報を個々
に特定する電気信号を形成する方法であって、前記領域
のそれぞれの特性情報は映像フレームの前記した領域の
それぞれの境界内のあるパターンの複数の標本点によっ
て決定されるようになっている方法において、前記領域
内に重複しない複数の部分を電子的に決定し、個々の領
域の部分内で各標本点を不規則分布にしたがって位置決
めすることを特徴とするビデオ映像フレームの電気信号
を形成する方法。 - 【請求項１３】映像フレームに含ませる目的物が、コン
ピュータデータベースに記憶されたその空間的、視覚的
特性を指定するデータとして表されており、映像フレー
ムを形成するピクセル・アレイの各ピクセルの特性情報
を独立に制御することによって映像フレームを形成し、
各ピクセルの特性情報を決定するためにコンピュータデ
ータベースの情報にアクセスするビデオ映像フレームを
形成する方法において、 重複しない複数の部分に前記ピクセルを空間的に分割
し、 前記部分の中に各部分それぞれに標本化する基準点の位
置を予め不規則に配置し、 前記映像フレーム内で各ピクセルの前記各部分のそれぞ
れの基準点のオフセットを複数のオフセット点が不規則
分布であるように決め、 前記フレームの各ピクセルの各オフセット点において特
性情報を決め、 各ピクセル内のオフセット点の特性情報を結合させて各
ピクセルの唯一の特性情報を決定することを特徴とする
ビデオ映像フレームを形成する方法。 - 【請求項１４】コンピュータのデータベースに記憶され
た目的物光景に関する各種パラメータを指定するデータ
を、ピクセルの境界内の少なくとも一つの点において標
本化して各ピクセルの特性情報を決定し、ビデオ映像フ
レームを形成する各ピクセル・アレイの個々のピクセル
の特性情報を特定する電気信号を形成する方法におい
て、前記フレームの幅に渡って標本点を、無限平面にお
けるフーリエ変換がある範囲でほぼ連続である空間的分
布にしたがって電子的に配列し、且つ同様に各ピクセル
内の複数の標本点を位置させ、コンピュータのデータベ
ースが映像フレームによって表示される時間の周期の間
に目的物が空間的に動く情報を有しており、対象物の特
性情報が、前記映像フレームの時間周期の間の異なった
複数の瞬間の一つに各ピクセル内で複数の異なる点の一
つで各ピクセル内の複数の標本点のそれぞれのために決
定され、得られる映像フレームの電気信号が対象物光景
の移動によるぶれを表示することを特徴とするビデオ映
像フレームの電気信号を形成する方法。 - 【請求項１５】コンピュータのデータベースに記憶され
た映像フレームのための目的物光景の空間的場所及び視
覚的特徴を指定するデータから、フレームを形成する隣
接する領域のアレイのそれぞれの領域の特性情報を個々
に特定する電気信号を形成する方法であって、前記領域
のそれぞれの特性情報は映像フレームの前記した領域の
それぞれの境界内のあるパターンの複数の標本点によっ
て決定されるようになっている方法において、前記各領
域内で前記複数の標本点を、無限平面におけるフーリエ
変換がある範囲でほぼ連続である空間的分布によって各
上記領域内で電子的に配列し、コンピュータのデータベ
ースが映像フレームによって表示される時間の周期の間
に目的物が空間的に動く情報を有しており、対象物の特
性情報が、前記映像フレームの時間周期の間の異なった
複数の瞬間の一つに各ピクセル内で複数の異なる点の一
つで各ピクセル内の複数の標本点のそれぞれのために決
定され、得られる映像フレームの電気信号が対象物光景
の移動によるぶれを表示することを特徴とするビデオ映
像フレームの電気信号を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/746,626 US4897806A (en) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | Pseudo-random point sampling techniques in computer graphics |
| US746626 | 1985-06-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636040A true JPH0636040A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=25001650
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141522A Pending JPS6284385A (ja) | 1985-06-19 | 1986-06-19 | ビデオ映像フレ−ムの電気信号を形成する方法及び装置 |
| JP4100746A Pending JPH0636040A (ja) | 1985-06-19 | 1992-03-10 | ビデオ映像フレームの電気信号を形成する方法 |
| JP5163887A Pending JPH06195471A (ja) | 1985-06-19 | 1993-06-10 | 映像データを点標本化する方法、ビデオ映像フレームを形成する方法及び映像を表示する装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141522A Pending JPS6284385A (ja) | 1985-06-19 | 1986-06-19 | ビデオ映像フレ−ムの電気信号を形成する方法及び装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163887A Pending JPH06195471A (ja) | 1985-06-19 | 1993-06-10 | 映像データを点標本化する方法、ビデオ映像フレームを形成する方法及び映像を表示する装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4897806A (ja) |
| EP (1) | EP0227812A1 (ja) |
| JP (3) | JPS6284385A (ja) |
| KR (1) | KR880700361A (ja) |
| AU (1) | AU6120286A (ja) |
| CA (1) | CA1256224A (ja) |
| DE (1) | DE3620508C2 (ja) |
| FR (1) | FR2596175B1 (ja) |
| GB (1) | GB2177577B (ja) |
| WO (1) | WO1986007646A1 (ja) |
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