JPH0834561B2 - テレビジヨン特殊効果装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、テレビジヨンの特殊効果を実行する装置に
関する。

［従来の技術］ テレビジヨン画像は、テレビジヨン番組の製作者が構
成した場面（シーン）の平面的な表現である。この場面
は、現実の物を撮影したものでもよいし、人工的手段
（例えばテレビジヨン・グラフイツク・システム）によ
り合成してもよいので、場面を表わす映像信号の信号源
は、カメラ又はフイルム・スキヤナだけでなく、フレー
ム・バツフア及びこのフレーム・バツフアの内容を調整
するコンピユータでもよい。通常、場面は、２つの場面
成分、即ち前景場面及び背景場面により構成されてお
り、トラベリング・マツト技法を用いて場面成分を組合
せる。例えば、第3a及び第3b図に示すように、前景場面
を無地のカラー・マツトをバツクにした環形とし、背景
場面を対照的な色をバツクにした矩形とすると、前景場
面と背景場面を組合せれば、合成画像は第3c図に示すよ
うになる。

映像変換システムは場面を表わす映像信号を操作する
システムであるが、場面の特殊効果に用いてもよい。例
えば、場面を右側に移動することもできる。第3a図の場
面を表わす前景映像信号を変換システムに供給し、第3a
図の場面の環形が右にシフトするようにこの映像信号を
変換し、変換された映像信号が第3d図の場面を表示する
ならば、変換された前景信号を背景信号と組合せて得た
映像信号は、第3e図に示す画像を表わすことになる。殆
どの変換システムには、主に２種類、即ち、フオワード
変換システム、及び、フレームを基本にしたリバース変
換システムがある。第４図は、既知の原理に基づいたリ
バース変換システムを示す。第４図のシステムは従来存
在しなかったと思われるが、本発明を理解する上で有効
なので、このシステムを次に説明する。

第４図に示したシステムは、書込みクロツク発生器10
の制御により入力映像信号をデジタル化し、デジタル化
された10ビツトのデジタル・ワード・シーケンスを、フ
オワード・アドレス発生器14が発生するアドレスによ
り、映像フレーム・バツフア12に書込む。入力映像信号
は、従来の飛越走査フオーマツトのアナログ複合映像信
号をその成分（通常はルミナンス（輝度）成分及びクロ
ミナンス（色度）成分）に分離し、これらの各成分をデ
ジタル化することにより得る。各クロミナンス成分のサ
ンプリング・レートはルミナンス成分のサンプリング・
レートの半分に過ぎない。フレーム・バツフア12は、ル
ミナンス成分を蓄積するメモリと、クロミナンス成分を
蓄積するメモリとから構成される。しかし、これらの成
分は変換システム内で同じように処理されるので、これ
らの成分を別々に考察する必要はない。

映像画像のデジタル化により、画像の各走査線を小さ
いが領域内において有限の複数ピクセル（例えば720ピ
クセル）に効果的に分割できる。場面のピクセル位置
は、入力場面（例えば第3a図）の２座標表示アドレス
（U,V）で決定できる。表示アドレスとフオワード・ア
ドレス発生器（書込み手段）14が発生するメモリ・アド
レスとが１対１で対応するように、映像フレーム・バツ
フアのアドレス空間を体系化する。よって、（U,V）と
表現できるフレーム・バツフア12のメモリ・アドレス位
置に、表示アドレス（U,V）のピクセルを表わすデジタ
ル・ワードを書込む。

フレーム・バツフア12から出力映像信号を読出すため
に、読出しアドレス・カウンタ16は読出しクロック発生
器17の制御により動作し、順次、アドレス指定されるピ
クセルの出力場面（第3d図）内の位置を決める一連のア
ドレス（X,Y）を発生する。座標値Ｘ及びＹの桁数は、
座標値Ｕ及びＶと夫々同じである。よって、表示アドレ
ス（U,V）が入力表示空間内において位置を定めるよう
に、表示アドレス（X,Y）が出力表示空間内で同じピク
セル位置を定義する。しかし、フレーム・バツフアから
出力映像信号を読出すには、表示アドレス（X,Y）を直
接用いない。リバース・アドレス発生器（アドレス発生
手段）18は、出力場面表示アドレス（X,Y）を受け、こ
れらアドレスと変換マトリクスＴ′とを乗算して、対応
するメモリ・アドレス（Ｘ′,Y′）を発生する。このメ
モリ・アドレスを用いて、フレーム・バツフア12から映
像信号を読出す。ユーザ・インターフエース（I/F）19
が、変換マトリクスＴ′をリバース・アドレス発生器18
に供給して、リバース変換システムによる変換特性を定
める。例えば、入力場面を斜め上方の対角線方向でピク
セル間ピツチに等しい量だけ左に移動する変換を行なう
際、変換マトリクスは、表示アドレス（X,Y）に応答し
て発生したメモリ・アドレス（Ｘ′,Y′）が（Ｘ＋1,Y
＋１）となるようなマトリクスである。なお、ここで
は、座標系の原点が入力及び出力場面の左上隅であり、
Ｘ及びＹの値は夫々右及び下に向って増えると仮定して
いる。

一般的な場合、整数の和又は差では、Ｘ及びＹに関連
するＸ′及びＹ′の値に対して十分でないないので、メ
モリ・アドレス座標Ｘ′及びＹ′は表示アドレス座標Ｘ
及びＹよりも有効桁数が多い。リバース・アドレスは、
フレーム・バツフア12のみでなく、映像補間器20にも供
給する。各リバース・アドレス（Ｘ′,Y′）に対して、
フレーム・バツフア12は各デジタル・ワードを出力する
が、このデジタル・ワードはリバース・アドレス
（Ｘ′,Y′）が定義した位置を囲むピクセル配列を表わ
す。例えば、アドレス（Ｘ′,Y′）が定義した点に最も
近い４つのピクセルをこのデジタル・ワード（データ）
は表わす。これら４つのデジタル・ワードを補間器20に
供給すると、この補間器20は、これら４つのデジタル・
ワードをアドレス（Ｘ′,Y′）の分数部分に応じて単一
のデジタル出力ワードに組合わせる。例えば、10進法を
用いた場合、各座標Ｘ及びＹの最下位桁が１であるが、
座標Ｘ′及びＹ′の最下位桁が10分の１であり、カウン
タ16が読出しアドレス（23,6）を発生し、変換マトリク
スＴ′との乗算によりこの読出しアドレスがリバース・
アドレス（56,3,19,8）に変化した場合、フレーム・バ
ツフア12はこのリバース・アドレス（56,3,19,8）に応
答して、アドレス（56,19），（56,20），（57,19）及
び（57,20）に蓄積されたデジタル・ワードを与え、補
間器20は水平方向に３対７、垂直方向に８対２の重み付
けで、これらデジタル・ワードを単一のデジタル出力ワ
ードに組合わせる。このデジタル・ワードは、表示アド
レス（23,6）が定義した出力スクリーンの位置に発生す
べき値を定義する。

リバース・アドレスの可能範囲は、フレーム・バツフ
ア12内の位置を定義するメモリ・アドレスの範囲よりも
広いので、有効に発生されたリバース・アドレスは、フ
レーム・バツフアのアドレス空間内に存在しない位置を
定義するかもしれない。よって、リバース・アドレスを
アドレス境界検出器22に供給する。この検出器22は、無
効リバース・アドレス（フレーム・バツフア12のアドレ
ス空間外の位置を定義するアドレス）に応答して信号を
発生し、この信号により、映像ブランキング回路24がフ
レーム・バツフア12の出力信号を出力するのも禁止す
る。

映像フレーム・バツフア12、映像補間器20及び映像ブ
ランキング回路24で構成された映像チヤンネルと並列
に、キー・フレーム・バツフア26、キー補間器28及びキ
ー・ブランキング回路30で構成されたキー・チヤンネル
を設ける。このキー・チヤンネルに供給されるキー信号
は、映像チヤンネルに供給された前景映像信号に関する
不透明情報を与える。この不透明情報は、キー信号の制
御により前景映像信号及び背景映像信号を混合して生成
した複合画像（第3c図）において、背景映像信号が表わ
す背景場面の見える範囲を定義する。前景対象物の境界
の外側では、前景場面は透明であり（キー＝０）、前景
場面による変更なしに、背景場面が見える。前景対象物
が完全に不透明（キー＝１）の場合、背景場面は前景対
象物により完全に見えなくなる。しかし、前景対象物が
やや透明（０＜キー＜１）の場合、キー信号の値に比例
して、背景映像信号を前景映像信号と混合する。映像チ
ヤンネルが前景場面を変換するので、前景場面及びキー
の一致を維持するために、キーも変換する必要がある。
よって、映像チヤンネルで前景信号を処理するのと同じ
方法により、キー信号をキー・チヤンネルで処理する。
よって、このキー信号も、前景信号と同じ空間的変換及
び補間を受けると共に、同じアドレス境界ブランキング
も受ける。

変換マトリクスＴ′は、所望の空間変換Ｔの数学的逆
数であり、このためリバース変換システムは上述のよう
なものとして知られている。

フオワード変換システムを用いて変換を実行してもよ
い。この場合，フレーム・バツフアから信号を読出すの
に用いたアドレスの代りに、フレーム・バツフアに映像
信号を書込むのに用いるアドレス・ワードを、所望変換
に応じて操作する。

テレビジヨン画像が前景場面及び背景場面で構成され
ている場合、例えば、画像が２つ（又は３つ以上）の独
立した場面から構成されているように見えないようにす
るために，画像がより現実的に見えるようにしたり、観
察者の注意を引きつけるために用いる特殊効果を利用し
て、背景場面よりも前景場面をより強調する。しかし、
前景場面が変換されると、特殊な問題が生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 信号源領域映像効果は、全体の変換を行う前に、各映
像信号源からの画像に対して個別に与えられる効果なの
で、信号源領域効果から生じた場面の特徴は、全体の変
換動作により一緒に変換されてしまう。第5a図の画像に
おいて、前景場面をソリツド・カラー・パネルの文字Ｌ
及びＲで構成し、背景場面は対照ソリツド・カラーの垂
直面である。垂直線に沿ってパネルを分割し、このパネ
ルの半分の２つを水平方向に分離して、前景場面を分離
させる（第5b図）。実行できる他の特殊効果としては、
スクリーン面に垂直で、画像の中心を介して延びる軸に
対して、例えば90度だけ前景場面を回転させることがあ
る。空間的変換及び分離の両方を実行すると、その結果
は、信号源領域効果であるか或いはターゲツト領域効果
であるかによって異なる。分離が信号源領域効果なら
ば、この分離が回転の前に実行されたような画像が現れ
る（第5d図）。しかし、分離が、全体の変換を対象とす
るターゲツト領域効果ならば、この分離が回転の後に実
行されたような画像が現われる（第5c図）。

従って本発明の目的は、所望の特殊効果を確実に達成
できるテレビジヨン特殊効果装置の提供にある。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 本発明によれば、入力場面を表わす入力映像信号から
次のようにして出力映像信号を得ている。即ち、入力映
像信号をフレーム・バツフアに書込み、一連のアドレス
・ワードを発生し、入力場面の所定位置を定める基準ワ
ードと各アドレス・ワードとを比較している。これらア
ドレス・ワードの内、上述の所定位置と選択された空間
関係にある入力場面の位置を定めるアドレス・ワードを
変調するために、これらアドレス・ワードの各々をオフ
セツト・ワードと組み合わせている。よって、変調され
た一連のアドレス・ワードが発生し、これら変調された
一連のアドレス・ワードを用いて、フレーム・バツフア
から映像信号を読み出す。

［実施例］ 第１図は、本発明の好適な一実施例のテレビジヨン特
殊効果装置（リバース変換システム）を示すが、第４図
の映像チヤンネル（12、20、24）及びキー・チヤンネル
（26、28、30）は単一のブロツク38及び40で示し、アド
レス境界検出器は図示しない。第１図のリバース変換シ
ステムは、第４図のリバース変換システムと異なってお
り、リバース・アドレス発生器18の出力端に接続された
分離／ミラー・ロジツク・ブロツク60を含んでいる。こ
の分離／ミラー・ロジツク・ブロツクを用いることによ
り、入力映像信号が場面を（信号源領域内で）水平軸及
び／又は垂直軸に沿って分割でき、かつ／又は（信号源
領域内で）水平軸及び／又は垂直軸の片側における入力
場面の一部のミラー（鏡）イメージを、水平軸及び／又
は垂直軸の反対側に形成できる。

分離／ミラー・ロジツク・ブロツク60は、一連のリバ
ース・アドレス（Ｘ′,Y′）を受け、このアドレスの
Ｘ′及びＹ′部分を変調する。同じ構成の回路60X及び6
0Yは、リバース・アドレスのＸ′及びＹ′部分に独立に
作用する。リバース・アドレスのＸ′部分に作用する回
路60Xを、第２図に示す。方向及び位置の条件を明瞭に
するために、第２図の回路の動作説明において、リバー
ス・アドレス発生器が空間的変換を実行しないようにリ
バース変換システムが設定されていると仮定する。

第２図の回路は、基準位置ワードを蓄積する分離／ミ
ラー位置レジスタ62と、オフセット・ワードを蓄積する
左及び右オフセット・レジスタ64及び66とを具えてい
る。基準位置ワードは、ミラー効果又は分離効果のいず
れを実行するかに関連して、入力場面の垂直位置を定義
する。比較器（比較手段）68は、入力アドレス・ワード
Ｘ′をレジスタ62の内容と比較し、この比較結果に応じ
てスイツチ72を制御して、レジスタ64及び66の一方を演
算ロジツク・ユニツト（ALU:演算手段）70に接続する。
アドレスのＸ′の位置に対する値零が場面の左端を表わ
し、Ｘ′の値が正に増加すると場面が右に向かうと仮定
すると、Ｘ′の値がレジスタ62に蓄積されたワードの値
より小さい場合、基準位置ワードで決まる分離／ミラー
値の左側にＸ′の位置があることを表わし、比較器68に
よりスイツチ72はレジスタ64を選択する。また、Ｘ′の
値がレジスタ62に蓄積されたワードの値よりも大きい場
合、Ｘ′は分離／ミラー軸の右側の位置を表わし、レジ
スタ66が選択される。比較器68の出力をALU70にも供給
する。

ALU70が受ける各入力アドレス・ワードＸ′に対し
て、ALU70は対応する出力アドレス・ワードＸ″を計算
する。ALU70は、２つの演算動作、即ち、Ｘ′の値をス
イツチ72が選択したオフセット・レジスタに蓄積された
ワード値に加算する動作、又は選択したオフセット・レ
ジスタに蓄積されたワード値からＸ′の値を減算する動
作が可能である。この演算動作の特性（加算又は減算）
は、ユーザ・インタフエースからALU70が受けた命令に
より決まる。このユーザ・インタフエースにより、操作
者はレジスタ62,64及び66に蓄積するワードを決定でき
る。演算動作及びレジスタに蓄積するワード値の適切な
選択により、第２図に示す分離／ミラー回路は次の各効
果を実現できる。

１）入力場面をそのまま通過させる ２）ミラーではなく分離 ３）分離ではなくミラー ４）分離及びミラーの両方 各効果は、入力場面の丁度左側、入力場面の丁度右側、
又は入力場面の左側及び右側の両方に選択的に適用でき
る。よって、第２図の回路を用いて、特殊効果の可能な
16個の組み合わせが実現できる。

例えば、操作者が値零をレジスタ64に蓄積し、ALU70
に出力場面の左側に対して加算動作を実行するように命
じると、入力ワードＸ′が入力場面の左側を表わしてい
ることを示す比較器68の出力にALU70が応答して、零を
入力ワードに加算し、入力ワードと同じ出力ワードＸ″
を発生する。よって、入力ワードは変化なく通過し、出
力場面の左側は入力場面の左側と同じである。一方、値
100をレジスタ64に蓄積し、ALU70を加算動作した場合、
出力ワードは入力ワードよりも100だけ大きい。よっ
て、この出力ワードを用いてフレーム・バツフアから映
像信号を読出した場合、入力場面の左側は、出力場面に
おいて左方向に100ピクセルだけ移動して表われる。す
なわち、これは、分離／ミラー軸より左側の入力場面に
対して、フレーム・バッファの水平読出しアドレスが10
0だけ大きいにもかかわらず、水平表示位置はそのまま
であるので、入力場面に対して出力両面が左方向に100
ピクセルだけ移動したことになり、分離効果を達成でき
る。

操作者が値360をレジスタ62に蓄積し（水平方向にお
いて、スクリーンの中央に対応する）、値720をレジス
タ64に蓄積し、ALU70に出力場面の左側に対して減算動
作を実行するように命令すると、アドレス・ワードＸ′
がスクリーンの左側を表わすことを示す比較器68の出力
にALU70が応答して、オフセット・ワードからアドレス
・ワードを減算する。（なお、入力場面の水平方向は、
720ピクセルである。）そして、出力場面の左側におい
ては、入力アドレス・ワードが360未満であり、ALU70が
760からこの入力アドレス・ワードを減算して出力アド
レス・ワードＸ″とするので、出力アドレス・ワード
Ｘ″は、入力アドレス・ワードよりも大きくなり、入力
アドレス・ワードの値が増加するにつれて減少する。す
なわち、出力場面の左側において、入力場面の右半分を
右端から中央に向かうように、出力アドレス・ワード
Ｘ″はフレーム・バッファをアドレス指定する。よっ
て、出力アドレス空間（X,Y）の左側にわたる値Ｘ″の
分配は、入力アドレス空間（U,V）の右側のミラー・イ
メージとなり、出力場面の左側は、入力場面の右側の反
射となる。一方、値920をレジスタ64に蓄積すると、出
力ワードは前の場合よりも200だけ大きくなる。よっ
て、入力アドレス・ワードが０から199の範囲では、出
力アドレス・ワードＸ″が920から721に向かって変化
し、フレーム・バッファに蓄積された入力場面をアドレ
ス指定できない、しかし、入力アドレス・ワード、即
ち、水平表示位置が200から360の範囲では、出力アドレ
ス・ワードＸ″が720から560に向かって変化し、入力場
面の右半分の右端の一部が出力場面の左半分の中央より
左右が逆となって現れる。なお、フレーム・バッファ及
び入力場面の水平方向が少なくとも920ピクセル分あ
り、出力場面の水平方向が720ピクセルならば、入力場
面の分離／ミラー軸から右側に200ピクセルだけ分離し
た画像部分（水平方向に360ピクセル分の画像部分）
が、出力場面の左半分に現れる。よって、出力場面の左
側は、分離／ミラー軸に対して200ピクセルだけ右側の
入力場面の部分を反射したものとなる。

なお、右オフセット・レジスタ66を用いた場合も、入
力場面の左側が出力場面の右側に現れる点を除いて、上
述と同様に動作する。

よって、一般的に、ALU動作が加算でオフセツト値が
零ならば、入力場面は変化せずに通過し、またALU動作
が加算でオフセツト値が零以外ならば水平分離となる。
一方、ALU動作が減算で、オフセツト値が分離／ミラー
位置ワード値の２倍ならば、単純な反射となる。また、
ALU動作が減算で、オフセツト値が分離／ミラー位置ワ
ード値の２倍と異なると、反射及び水平分離となる。

出力アドレス・ワードＸ″を比較器73の一方の入力端
に供給し、この比較器の他方の入力端にレジスタ62の内
容を供給する。比較器73の出力を、分離ブランキング・
ロジツク回路74に供給する。この分離ブランキング・ロ
ジツク回路74は、比較器68の出力を更に受ける。Ｘ′及
びＸ″の一方がレジスタ62に蓄積された値より小さく、
Ｘ′及びＸ″の他方がレジスタ62に蓄積された値より大
きい場合（これは、ミラー効果のあるなしに関係なく、
水平分離があるときのみに生じる）、これは、分離の２
つの側の間の位置を出力アドレス・ワードＸ″が表わ
し、分離ブランキング信号を分離ブランキング・ロジッ
ク回路74が発生する。Ｘ′及びＸ″が共にレジスタ62に
蓄積された値よりも小さいか、共にレジスタ62の値より
も大きい場合、分離ブランキング信号は発生しない。分
離ブランキング・ロジツク回路74の分離ブランキング出
力をアンド・ゲート76に供給する。このアンド・ゲート
は、分離ブランキングを要求するか否かのオン／オフ信
号をユーザ・インタフエースから受ける。分離ブランキ
ングが要求され、分離ブランキング信号を出力すると、
アンド・ゲート76は分離ブランキング信号を映像チヤン
ネル及びキー・チヤンネルのブランキング回路に供給
し、補間器の出力信号をブランキングする。一方、アン
ド・ゲート76が分離ブランキング信号を禁止すると、補
間器の出力信号をブランキングしない。

分離／ミラー・ロジツク回路60Yの動作は、回路60Xの
動作と類似している。回路60Yは、入力アドレス・ワー
ドＹ′を受け、出力アドレス・ワードＹ″を発生する。
このアドレス・ワードＹ″により、垂直分離及び／又は
ミラー効果が得られる。

上述の如く、これまでの説明では、リバース・アドレ
ス発生器を用いた空間的変換の影響がないと仮定してい
た。しかし、リバース・アドレス発生器を用いて、空間
的変換を行なうと、分離及び／又はミラー効果は、映像
信号及びキー信号をフレーム・バツフアに書込む方法に
影響しないので、分離及び／又はミラー効果は、信号源
領域効果でなく、ターゲツト領域効果として、信号源領
域効果として現われる。

本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、
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、分離効果及びミラー効果の両方を
実行する能力を与えることが本発明の本質ではない。ま
た、本発明は、フレームを基本にした特殊効果装置と共
に、フイールドを基本にした特殊効果装置にも応用でき
る。

［発明の効果］ 上述のごとく本発明のテレビジョン特殊効果装置によ
れば、フレーム・バッファに書込まれた映像信号を読出
す際のアドレス・ワードを選択的にオフセットする。こ
のオフセット動作は、オフセット・ワードを、アドレス
・ワードが表す位置と入力場面の所定位置との関係によ
り選択的に用いて、これらオフセット・ワード及びアド
レス・ワードを減算又は加算する。よって、オフセット
・ワード及び入力場面の所定位置を適切に選択すると共
に、減算及び加算の一方を適切に選択することにより、
入力場面をそのまま通過させたり、所定位置（分離／ミ
ラー位置）に対して場面をミラー（鏡）に写ったように
表示したり、画面を分離したり、分離及びミラーの両方
を効果を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例のブロツク図、第２図
は第１図の一部分を示すブロツク図、第3a〜第3e図は本
発明の背景を説明する図、第４図はリバース変換システ
ムのブロツク図、第5a〜第5d図は本発明の背景を説明す
る図である。 12:フレーム・バツフア 14:書込み手段 18:アドレス発生手段 68:比較手段 64、66:レジスタ 70:演算手段 72:スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム・バッファと、 入力場面を表す入力映像信号を上記フレーム・バッファ
   に書込む書込み手段と、一連のアドレス・ワードを発生
   するアドレス発生手段と、 該アドレス発生手段からの上記アドレス・ワードの各々
   と上記入力場面の所定位置に対応する基準ワードとを比
   較し、上記アドレス・ワードが表す位置と上記基準ワー
   ドが表す位置との位置関係を表す出力信号を発生する比
   較手段と、 オフセット・ワードを蓄積するレジスタと、 上記比較手段の出力信号により制御され、上記位置関係
   が所定関係にあるときに上記レジスタを選択するスイッ
   チと、 該スイッチに接続され、上記スイッチにより選択された
   上記レジスタに蓄積された上記オフセット・ワード及び
   上記アドレス・ワードの加算及び減算の一方を選択的に
   行う演算手段とを具え、 該演算手段の演算結果をアドレス・ワードとして用い
   て、上記フレーム・バッファから映像信号を読出すこと
   を特徴とするテレビジョン特殊効果装置。