JPH1153508A

JPH1153508A - 画像データを処理するための電子グラフィックシステム、および画像データを処理する方法

Info

Publication number: JPH1153508A
Application number: JP10149403A
Authority: JP
Inventors: David Throup; デイビッド・ソロープ
Original assignee: Quantel Ltd
Current assignee: Quantel Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-02-26
Also published as: DE69835979D1; EP0881597A2; GB2325834B; EP0881597B1; EP0881597B8; EP0881597A3; GB2325834A; DE69835979T2; US6292167B1; GB9711281D0

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトリアリズム的な効果がより容易に達成
可能である改良された電子グラフィックシステムを提供
する。【解決手段】電子グラフィックシステム１はともに画
像を形成する多数のピクセルの色値を規定する画像デー
タを処理する。システム１は、画像ストア２からの画像
データがストア９からの他の画像データで処理される処
理装置１４を含む。処理は、制御ストア１５における制
御データと、色値と対応の光値との関係を規定する予め
定められたガンマ係数とに依存してピクセルごとに行な
われる。処理装置１４はそれによって、ピクセルの光内
容が制御データおよびガンマ係数に依存して他の画像デ
ータによって変化された操作された画像を表わす処理さ
れた色値データを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】この発明は電子グラフィックシステムに
関する。

【０００２】電子手段によってカラー画像のペイントま
たはドローがシミュレートでき、または１つの画像の一
部が別のものに溶け込まされ得る電子グラフィックまた
は画像システムが周知である。このようなグラフィック
システムの１つが、その教示が引用によりここに援用さ
れる英国特許番号ＧＢ−Ｂ−２，０８９，６２５号およ
び対応の米国特許番号ＵＳ−Ａ−４，５１４，８１８号
に説明される。このシステムは、ユーザが色範囲および
強度範囲を選択でき、ペイントまたはドローに用いるた
めの１組の概念的なドロー道具を選ぶことができる、ユ
ーザによって動作可能な入力装置を含む。

【０００３】ユーザが色を選ぶと、選択された色の成分
を表わす値がカラーレジスタに記憶される。ディスプレ
イスクリーン上に表示される種々の道具表示から選択す
ることによって道具が選ばれ、選択された道具がその道
具のプロファイルを表わす３次元面に従ったパラメータ
によって規定される。概して、道具プロファイルは高い
中心部を有し、プロファイルの周辺に向かってより低い
値へと低下するが、他のプロファイルももちろん規定さ
れ得る。道具プロファイルは、道具によってそれが覆う
画像領域の上で画像に与えられるであろう概念的な色分
配を表わす。

【０００４】ユーザによって動作可能な入力装置は好ま
しくは接触タブレットおよびスタイラスの組合せであ
る。接触タブレットは、スタイラスが接近するときに接
触タブレットに対するスタイラスの位置を指定する位置
信号を発生するように配列される。スタイラスが接触タ
ブレットにあてがわれると、スタイラスによって接触タ
ブレットに加えられた圧力を表わす圧力信号がスタイラ
スから出力され、圧力信号レジスタに記憶される。位置
信号はスタイラス／接触タブレット装置から定間隔で出
力される。たとえば画筆を表わすいくつかの道具では、
道具データはピクチャポイント間の距離または同様の距
離だけスタイラスが移動するごとに発生され、一方、エ
アーブラシのような他の道具では、道具データはスタイ
ラスが接触タブレット上で静止して保たれていても一定
の時間間隔で発生される。

【０００５】位置信号が生成されると、選択された道具
によって覆われるパッチ内のあらゆるピクチャポイント
について新しい映像信号（ピクセル）が得られる。画像
ストアが設けられ、新しいピクセルの各々がこのストア
の適切なピクチャポイントに書込まれる。このような新
しいピクセルは、選択された色データおよび選択された
道具の配分に従って、また、スタイラスに加えられた圧
力とストアにおけるそれぞれのピクチャポイントにそれ
までに記憶されていたピクセルの値とに応じて、処理回
路によって得られる。

【０００６】通常コンピュータベースのシステムを使用
した経験に欠ける芸術家であろうと考えられるユーザ
が、所望の色および道具を選択し、次にスタイラスを操
作し、接触タブレットがスタイラスの経路または位置決
めを規定する一連の位置信号を発生するようにさせるこ
とによってペイントまたはドローを行なう。処理回路は
各位置信号に応答してピクチャポイントのパッチのため
に画像ストアからピクセルを読出し、これらのピクセル
は処理装置によって、画筆プロファイルおよび圧力のそ
れぞれの値に依存して、選択された色を割合で表わす信
号と混合される。この混合物は次にピクチャストアに再
び書込まれ、それまでにそこに記憶されていたピクセル
に取って代わる。

【０００７】一般に、混合プロセスは、（道具によって
覆われるパッチがピクセルポイント間の間隔よりも大き
い可動道具の場合を仮定して）道具が移動していようと
静止していようと画像ストア内の各ピクチャポイントに
対して多数回行なわれる。最終的な割合はピクセルごと
に行なわれる処理動作の回数に依存する。

【０００８】ユーザが自分の創作品を見ることができる
ようにするために、記憶された画は繰返し読出され、ピ
クセルがＴＶ型カラーモニタに与えられ、したがって画
の蓄積を観察することができる。もろろんこのようなシ
ステムはＴＶ型フォーマットに限定されず、適切なビデ
オフォーマットのどのようなものも適用可能である。説
明されるシステムは画像におけるギザギザのエッジ、す
なわちラスタディスプレイにおける水平または垂直のラ
インに通常関連した不快な階段状の外観の問題を回避す
る。

【０００９】電子グラフィックシステムでは、画像はと
もに画像を形成する多数のピクセルを規定するデータに
よって表わされる。各ピクセルは色空間（たとえばＲＧ
Ｂ、ＣＭＹ、ＹＵＶ）における色を典型的に表わす値と
してデータによって規定される。データはモニタに入力
され、そこで、モニタを駆動するために用いられる電圧
信号へと変換される。電圧信号に応答して、画像におけ
るそれぞれのピクセルの位置に対応するポイントで光が
モニタのスクリーンから出力される。画像はこのように
モニタのスクリーン上に表示される。

【００１０】駆動電圧信号とそれに応答してモニタのス
クリーンから出力される光との関係は線形的ではなく、
したがってデータと光出力との関係も線形的ではない。
事実上、光出力（Ｌ）の値とピクセル色値（Ｐ）との関
係は以下の形式のデータによって規定される。

【００１１】

【数４】

【００１２】ここで、γはモニタの「ガンマ」値であ
る。典型的にγ＝２．２である。上述のＧＢ−Ｂ−２，
０８９，６２５およびＵＳ−Ａ−４，５１４，８１８に
説明されるグラフィックシステムにおいて、新しいピク
セルデータＰ_NEWは、以下の式に従って、ストアに初め
にストアされていたピクセルデータＰ_OLDと組合された
色データＣから生じる。

【００１３】

【数５】

【００１４】ここで、Ｋはたとえば入力装置のユーザに
よる操作によってピクセルごとに決定される値である。

【００１５】式（１）および（２）からわかるように、
処理されたデータによって表わされるような画像はモニ
タのスクリーン上に表示されるような画像に対応しな
い。ピクセル色値（Ｐ）のための光出力値Ｌを式（２）
に代入し、並べ変えると以下の式が与えられる。

【００１６】

【数６】

【００１７】換言すると、処理されたデータにおける変
化は表示されるような画像の同一の変化を生じない。

【００１８】ペイントは主として視覚的な動作であり、
望ましい効果を得るためには、表示されるような画像と
対話するユーザに依存する。システム内のデータによっ
て規定されるような所与のピクセルの色値とモニタから
のそのピクセルのための光出力の値との関係が線形的で
ないことはユーザにとって重要ではない。ユーザはモニ
タ上に表示される画像に満足でないならば、容認可能な
結果が得られるまで色を単に調節することができる。さ
らに、色の認識は相対的なものなので、線形的な関係で
達成可能であろうものと実際に達成される結果との間の
相違は主として考慮されないものである。

【００１９】しかしながら、電子グラフィックシステム
は電子環境においてペイントをシミュレートすることに
のみ関連があるわけではない。このようなシステムは、
たとえば雑誌または他の刊行物に印刷品質画像（写真）
を印刷する前のこれらの画像の処理に用いられる。印刷
品質画像とは従来のカメラを用いて得られる上質写真と
同様の解像度を持つ画像であり、８，０００×１０，０
００以上のピクセルを規定するデータによって電子環境
に表わされ得る。

【００２０】写真の処理ではフォトリアリズム的な効果
を達成することがしばしば望ましい。たとえば、ユーザ
はあるシーンをたとえば青い光で照らす効果をシミュレ
ートしたいと望むかもしれない。実世界では、シーンを
青い光源で照らすとそのシーン中で青の強度が高まり、
青い内容を有する色が青に近く変化し、他の色は実質的
に変更されないままである。これまでに知られたシステ
ムではこの効果を達成するのは困難であった。電子的に
画像の上に青を「ペイントする」ことは絵の具またはイ
ンクを写真の表面に加えることと同じであり、これはし
ばしば色を際立たせるというより元の画像を不明確にし
がちである。現実的な画像の混合と、現実的な写真の焦
点ぼかしおよびグレイン効果のような他の効果ともまた
達成が難しい。

【００２１】

【発明の概要】この発明は、フォトリアリズム的な効果
がより容易に達成可能である改良された電子グラフィッ
クシステムを提供することを目的とする。

【００２２】この発明の１つの局面に従うと、ともに画
像を形成する多数のピクセルの色値を規定する画像デー
タを処理するための電子グラフィックシステムであっ
て、このシステムにおいて画像データは他の画像データ
で処理され、この処理は、制御データと、色値と対応の
光値との関係を規定する予め定められたガンマ係数とに
依存してピクセルごとに行なわれ、この処理はしたがっ
て、ピクセルの光内容が制御データおよびガンマ係数に
依存して他の画像データによって変化されている操作さ
れた画像を表わす処理された色値を生成する、システム
が提供される。

【００２３】この発明の別の局面に従うと、ともに画像
を形成する多数のピクセルを規定する画像データを処理
するための電子グラフィックシステムであって、各ピク
セルは複数次元の画像空間に画像値を有し、データは、
画像空間に画像値を各々有し、かつ操作された画像をと
もに形成するピクセルを規定する処理された画像データ
を生成するように構成されたカラーキューブ回路を含む
処理回路によって処理され、カラーキューブ回路は、制
御データを受取り、かつ制御データに依存して画像空間
内でデータを変調するように接続される、システムが提
供される。

【００２４】この発明の別の局面に従うと、ともに画像
を形成する多数のピクセルの色値を規定する画像データ
を処理する方法であって、制御データと、色値と画像内
の対応の光値との関係を規定する予め定められたガンマ
係数とに依存して、ピクセルごとに画像データを他の画
像データで処理するステップと、ピクセルの光内容が制
御データおよびガンマ係数に依存して他の画像データに
よって変化されている操作された画像を表わす処理され
た色値データを生成するステップとを含む、方法が提供
される。

【００２５】この発明の上述の特徴およびさらなる特徴
は前掲の特許請求の範囲に特に記載され、その利点とと
もに、添付の図面を参照して与えられるこの発明の例示
的実施例の以下の詳細な説明を検討するとより明白にな
るであろう。

【００２６】

【詳細な説明】添付の図面の図１をここで参照すると、
一般に１と示される電子グラフィックシステムは、処理
されるべき画像を含む１つ以上の画像を規定するデータ
をストアするための画像ストア２と、ディスプレイ処理
装置３と、モニタ４とを含む。画像ストア２の内容は
８，０００×１０，０００個以上のピクセルに関して画
像を表わすデータをストア可能である。このような画像
をそっくりそのまま市販のモニタ上に表示することはも
ちろん不可能である。画像ストア２は直列アクセスポー
トを介してディスプレイ処理装置３に接続され、ディス
プレイ処理装置３は、ストア２からの選択されたデータ
をそれによってモニタ４上に表わされる画像の表示のた
めに読出すよう配列される。ディスプレイ処理装置３
は、その教示が引用によりここに援用される欧州特許出
願公開番号ＥＰ−Ａ−２０２，０１４号および対応の米
国特許番号ＵＳ−Ａ−４，３９１，９５６号に説明され
る技術を用いて表示のためにデータを読出すよう配列さ
れ得る。

【００２７】システム１はまた、ストア２における画像
データ、したがってそれによって表わされる画像をユー
ザが変更できる、ユーザによって動作可能なスタイラス
／接触タブレット装置５を含む。スタイラスが接触タブ
レット上で動かされると、スタイラスの瞬間的な位置
Ｘ、Ｙを表わす信号がドロー処理装置６に出力される。
ディスプレイ処理装置３およびドロー処理装置６は、以
下の説明を簡略化することによって理解を容易にするた
めに別個のものとして示される。実際面では２つの処理
装置３、６は単一の処理装置として与えられ得る。

【００２８】ドロー処理装置６はまた、スタイラス／接
触タブレット５からの瞬間的なＸ、Ｙ位置情報をストア
２における場所ｘ、ｙの等価なパッチを表わすデータへ
と変換するように配列される。等価な位置はストアアド
レスのパッチとオフセットとに関して規定される。オフ
セットはストアアドレスと接触タブレット上のスタイラ
スの位置Ｘ、Ｙとの間の相違として計算される。オフセ
ットは１ピクセルよりも小さい値を各々有する垂直およ
び水平成分を有する。

【００２９】ユーザが接触タブレット上でスタイラスを
移動すると、位置データＸ、Ｙが接触タブレット５によ
って連続的に発生され、ドロー処理装置６に与えられ、
ここで、ストア２におけるストアアドレスのパッチを識
別するｘ、ｙデータへと変換される。アドレスの各パッ
チは、接触タブレットによって発生される対応のＸ、Ｙ
位置データと等価な、ストアにおける場所の上に中心づ
けられる。

【００３０】スタイラス／接触タブレット装置５のスタ
イラスは、スタイラス圧力レジスタ７におけるパラメー
タとしてストアするための圧力に関連した信号を出力す
る圧力センサを含む。最新のスタイラス接触タブレット
装置は、配向（ねじれ）を規定するデータを発生し、か
つ接触タブレットに対するスタイラスの角度を規定する
ことも可能である。これらのパラメータは、圧力データ
とともに、またはその代わりに、処理装置によって用い
られるためにスタイラスレジスタにストアされ得る。

【００３１】ディスプレイ処理装置３は、表示のための
選択メニューを画像または画像の一部とともにモニタ４
上に表わすデータを発生するように配列される。ディス
プレイ処理装置３は、（図示するような）ドロー処理装
置６からｘ、ｙ座標データを受取るか、またはスタイラ
スおよび接触タブレット装置５から直接的にｘ、ｙ座標
データを受取るように接続される。座標データに応答し
て、ディスプレイ処理装置はモニタ４上に表示するため
のカーソルを表わすデータを発生する。接触タブレット
上のスタイラスの移動がモニタ上のカーソルの対応の移
動を生じる。スタイラス／接触タブレットを操作するこ
とによって、ユーザはディスプレイ処理装置が応答する
メニューから選択肢を選ぶことができる。

【００３２】概念的なドロー道具はシステム１において
予め定められ、ディスプレイ処理装置３によって発生さ
れ、モニタ４上に表示される選択肢（図示せず）のメニ
ューからユーザによって選択可能である。ユーザが特定
の道具を選択すると、ピクセルのパッチを覆う連続的な
３次元形状を規定し、道具のプロファイルを表わすデー
タが、上述の我々の特許に記載されるように、画筆スト
ア８にストアされる。

【００３３】画筆ストア８はドロー道具を規定するデー
タの少なくとも１つのアレイを含む。固定したサイズの
単一の道具でドローを行なうことは容認不可能であり、
したがってこのシステムは同じ画筆の異なったサイズに
対するデータアレイがペイントまたはドローに用いるた
めに利用可能となるように配列される。この目的のた
め、システムは画筆が基準データの組によって規定され
る画筆プロファイルのライブラリ（図示せず）を含む。
道具がユーザによって用いられるために選択されると、
その道具のプロファイルを規定するデータがドロー処理
装置６によって用いられるために画筆ストア８に転送さ
れる。

【００３４】予め規定された色の選択も表示されたメニ
ューに与えられ、ユーザはこれらの予め規定された色の
１つを選択できるか、または代わりに自分自身の選択す
る色を規定できる。選択された色を表わすデータがディ
スプレイ処理装置３によってカラーレジスタまたはスト
ア９にストアされる。代替的に、画像ストア２における
データによって表わされる画像と結合されるべき別の画
像を表わすデータをストアするために画像ストアにカラ
ーストアが置換えられてもよい。

【００３５】画像ストア２はまた、モニタ４へのデータ
の直列ラスタ読出とは独立して、ストア２への、かつそ
こからのデータのランダムアクセス書込または読出のた
めのランダムアクセスポートを含む。スタイラスが接触
タブレットに対して移動されると、アドレス指定された
パッチの各々におけるデータがストア２からランダムア
クセス読出ポートを介してドロー処理装置６へと読出さ
れる。同時に、画筆ストア８からの画筆形状データとカ
ラーストア９からの色データともまたドロー処理装置６
に入力される。画筆ストア８からの画筆パッチデータの
読出とカラーストア９からの色データの読出とは、パッ
チアドレスを画筆ストア８に出力し、かつカラーストア
９から信号を読出すドロー処理装置６によるアドレスの
パッチ内の個々のアドレスの発生と同期化される。

【００３６】ドロー処理装置６において、画像ストア２
から読出される画像データＩ_OLDは色データＣ、画筆デ
ータＢおよびスタイラス圧力データＰとともに処理され
て、新しい画像データＩ_NEWを生成し、これは画像スト
ア２に再び書込まれる。

【００３７】ドロー処理装置６が画像データを処理でき
る１つの方法は、圧力データと画筆データとの積を補間
係数Ｋとして用いて画像データＩ_OLDおよび色データＣ
を補間して、上述の以下の式（２）に従って新しいデー
タＩ_NEWを生成することである。

【００３８】

【数７】

【００３９】この処理は色のパッチを表わすデータをス
トア内の画像データに加えるのに役立つ。表示される画
像において、パッチは色の領域が画像へとスタンプされ
たかのように見える。以下ではこの読出−変更−書込動
作は「スタンピング」と称される。ドロー処理装置６は
色データを画像データへと時間または距離の定間隔でス
タンピングするように配列される。このように、スタイ
ラスが接触タブレットの上で移動されると、色の一連の
重複するパッチ（「スタンプ」）を表わすデータがスト
ア内で画像データに加えられ、表示された画像において
連続的なラインまたはストロークのように見える。カラ
ーストアが画像を表わすデータを含む場合、式（４）を
ストア２および９のデータにピクセルごとに適用する結
果はストア９からの画像をストア２の画像へと「ペイン
トする」かのように２つの画像を結合することである。

【００４０】添付の図面の図２はシステム１の一部をよ
り詳細に示す。図２に示すように、ドロー処理装置は、
画像ストア２から画像データＩ_OLDを受取るように接続
された第１のカラーキューブ１１と、画像データＩ_NEW
を画像ストアに入力するように接続された第２のカラー
キューブ１２と、２つのカラーキューブ間の処理装置１
４とを含む。システムはさらに、単色制御画像またはス
テンシルＳを表わすデータをストアするための、画像ス
トア２と等しいサイズの制御画像ストア１５を含む。制
御ストア１５は以下により詳細に説明するように制御デ
ータＳを２つのカラーキューブ１１、１２に出力するよ
うに接続される。

【００４１】画像ストア２における画像データと制御ス
トア１５における制御データとはオフラインバルクイメ
ージデータストア（図示せず）からストアに直接ロード
され得る。制御データは、処理がそこで効果を有する画
像ストア内のデータによって規定される画像における領
域を識別する制御画像またはステンシルを表わすものと
みなされ得る。このように、制御データは単色制御画像
を表わす。制御データが単色画像データであるので、図
面の図１を参照して上述されたのと同様の態様で制御ス
トアへとデータを「ペイントする」システムのユーザに
よって制御データが生じ得ることになる。

【００４２】画像ストア２における画像データは複数の
色成分について色値として各ピクセルを規定する。もち
ろんどの色成分フォーマットも用いられることができ、
それには、多くのコンピュータで用いられる赤、緑、青
（ＲＧＢ）フォーマットと、広く印刷で用いられるシア
ン、マゼンタ、黄（ＣＭＹ）フォーマットと、広くテレ
ビで用いられる輝度、クロミナンスフォーマット（ＹＵ
Ｖ）とが含まれる。このように、初期画像データは多数
の異なったソースのどの１つにおける多数の異なったソ
ース（図示せず）のどの１つからも供給でき、処理装置
のための好ましいフォーマット、たとえばＲＧＢへと変
換でき、次に画像ストア２においてストアされ得る。画
像データが一旦処理されると、そこから初期データが出
てくるソースにストアするためにその元のフォーマット
へと再び変換して戻すことができる。もちろん、画像デ
ータは添付の図面の図１を参照して上述したように画像
ストア２へと単に「ペイントされる」ことも可能であ
る。

【００４３】フォーマット変換器はそれ自体周知であ
り、ここで詳細に説明する必要はない。例示的変換器
は、その教示が引用によりここに援用されるＥＰ−Ａ−
２４５，９４３として公開された欧州特許出願および対
応の米国特許ＵＳ−Ａ−４，８２９，４５５に説明され
る。

【００４４】画像ストア２におけるデータはピクセル色
Ｐについて各ピクセルを規定する。ピクセル色データＰ
は、ピクセルがモニタ上に表示されるときに実際に出力
される光色Ｌに上述の以下の式によって関連づけられ
る。

【００４５】

【数８】

【００４６】Ｐ_OLDが画像ストア２から出力されるデー
タであれば、式（１）から以下のようになる。

【００４７】

【数９】

【００４８】ここで、Ｌ_OLDはピクセル色値Ｐ_OLDと等
価な光色値である。第１のカラーキューブ１１はストア
からのピクセルデータＰ_OLDを式（５）に従って等価な
光色値Ｌ_OLDへと変換するのに役立つ。光色データは以
下により詳細に説明される態様で処理装置１４によって
処理されて、処理された光色データＬ_NEWを生成し、こ
れは対応のピクセル色データＰ_NEWへと再変換するため
に第２のカラーキューブ１２へと入力される。式（１）
から以下のようになる。

【００４９】

【数１０】

【００５０】したがって、第２のカラーキューブ１２は
式（６）に従って光色データＬ_NEWを等価なピクセル色
値Ｐ_NEWへと変換するのに役立つ。カラーキューブ１２
からのデータＰ_NEWは画像ストア２へと再び書込まれ、
それまでにそこにストアされていたデータＰ_OLDに取っ
て代わる。

【００５１】概して、カラーキューブ回路は、第１の色
空間においてデジタルデータによって表わされる第１の
色が第２の色空間における第２の色へと変換され得る手
段を与える。第１および第２の色が同じであり続け、第
１および第２の色空間が異なり得る（たとえば、ＲＧＢ
およびＣＭＹ）か、または２つの色空間が同じであって
第１および第２の色が異なっていてもよい。カラーキュ
ーブ回路はそれ自体周知であり、ここで詳細に説明する
必要はない。例示的カラーキューブ回路は、その教示が
引用によりここに援用されるＧＢ−Ａ−２，２７５，５
８４として公開された英国特許出願と対応の米国特許番
号ＵＳ−Ａ−５，５６８，５９６号とに説明される。

【００５２】処理装置１４は達成されるべき効果に依存
して多数の異なった方法の１つで動作するように配列さ
れる。

【００５３】達成され得る１つの効果はユーザの選択す
る光色Ｃγ（ただし、γは上付文字とする）のシーンへ
の付加である。この効果は、以下の式に従って初期光デ
ータＬ_OLDを係数Ｆで乗算して新しい光データＬ_NEWを
生成することによって達成される。

【００５４】

【数１１】

【００５５】係数Ｆは１以上の値を有し、以下の式に従
って決定される。

【００５６】

【数１２】

【００５７】ここで、Ｓは制御ストア１５からの制御画
像データである。式（８）を検討すると、当業者には制
御データＳが光色Ｃγを画像に適用する効果の激しさま
たは強度を決定することが認識されるであろう。Ｋ＝０
であると光色ＣγはＬ_OLDに付加されず、Ｋ＝１である
と最大の光色Ｃγが付加される。

【００５８】式（８）を式（７）に代入すると以下の式
が生じる。

【００５９】

【数１３】

【００６０】式（９）は、ユーザの選択した色がシーン
に付加されるべきときに処理装置１４が行なう動作を表
わす。この効果はたとえばハイライトをシーンにこれま
で可能であったよりも現実的にかつはるかに容易に加え
るために用いられ得る。

【００６１】可能な別の効果は選択された色の光を画像
から除去することである。式（７）から（９）を参照し
て上に記載された同様の理由によって、光が除去される
べきときに処理装置１４が以下の式によって表わされる
動作を行なわなければならないことが示され得る。

【００６２】

【数１４】

【００６３】これは、以下の引算では次のようになるた
めである。

【００６４】

【数１５】

【００６５】光色の除去はこれまで可能であったよりも
はるかに容易に「ローライト」、すなわち影をシーンに
加えるために行なわれ得る。

【００６６】このシステムは光での「ペイント」の上述
のシミュレーションだけに限定されない。カラーキュー
ブ１１によって生成される光データはいくつかの異なっ
た方法で処理されて、色データを処理することによって
これまでに可能であったよりも現実的に見える効果を達
成する。

【００６７】より現実的に達成できる１つの効果は、写
真画像の焦点を当てられてていない領域に見られるぼか
しをシミュレートすることである。この効果はここでは
「ぼかし」と称され、たとえば画像の前景の物体を強調
するために画像の背景をぼやけさせるかぼかすために用
いられ得る。ぼかし効果はそれ自体既知である。しかし
ながら、これまでのぼかし効果は画像色値を表わすデー
タに適用されてきた。これは容認可能な結果を与える
が、光が写真媒体上に落ちるときに画像捕獲プロセスの
一部としてぼかしが従来のカメラでは生じるのでフォト
リアリズム的ではない。したがって、ぼかし効果を光値
を表わすデータに与えると、従来のカメラを用いて写真
として元々捕らえられたぼかされた画像（またはその領
域）のようにより見えるぼかされた画像が生じる。

【００６８】添付の図面の図３は画像ストア２における
画像データをぼかすように再構成されたシステムを示
す。図２に示す処理装置が図３のシステム構成において
２つのカラーキューブ１１および１２間のフィルタ１７
と置き換えられる。フィルタ１７は係数ストア１８から
データを受取るように接続され、このデータはカラーキ
ューブ１１からのデータにフィルタ１７が与えるべき係
数を規定し、したがってフィルタが行なうフィルタ処理
の性質を規定する。

【００６９】ぼかしは添付の図面の図４に示すように各
ピクセル、たとえばピクセルＰ₂₂を周囲のピクセルに寄
与するように処理することによって行なわれる。換言す
ると、ピクセルＰ₂₂は図４の矢印の付いたライン２０、
２１によって表わされるように領域の上で広がり、した
がって、いくつかの他のピクセルに寄与する。この広が
りは初期画像においてピクセルごとに繰返される。

【００７０】係数ストア１８におけるデータは添付の図
面の図５に示す係数ａ₀₀からａ₄₄のアレイ２３のような
係数のアレイを規定する。各係数は０から１の値を有
し、ぼかしだけがフィルタによって行なわれると仮定す
ると、係数の合計は１に等しい。図５に示すアレイ２２
よりも大きくても小さくてもよいアレイは、たとえば円
関数に従って係数を規定することによって「成形」され
得る（ここで、円の境界内の係数はすべて最大値を有
し、境界と交差する係数の値は交差位置によって決定さ
れ、境界外の係数はゼロ値を有する）か、または実際に
他のどのような形状であってもよい。アレイのサイズお
よび形状を選択することによって、所与のサイズおよび
形状のアパチャーを有するレンズを用いて従来のカメラ
で生じるであろうぼかしをフィルタ処理がシミュレート
することが可能となる。

【００７１】処理された画像の各ピクセルが初期画像に
おけるいくつかのピクセルから寄与を受ける。したがっ
て、このシステムは各ピクセルからのすべての寄与が加
えられて処理されたピクセルの値を生じることを可能に
するための保持ストア２４を含む。保持ストアは画像ス
トア２と同じ大きさであってもよいが、フィルタの動作
の注意深い配列によって、単一のフィルタ処理動作にお
いてフィルタによって変更されるピクセルの領域と同じ
大きさであることが必要なだけである。このようなフィ
ルタ配列は当業者の範囲内であり、ここで詳細に説明す
る必要はない。

【００７２】すべての寄与が所与のピクセルに対して加
えられると、データは保持ストア２４からカラーキュー
ブ１２を介して読出され、そこで色データへと再び変換
され、このように処理された色データが次に画像ストア
２へと再び書込まれ、それまでにそこにストアされてい
たデータに取って代わる。

【００７３】もちろん、（ぼかし効果だけではない）他
の空間効果も単に係数ストア１８に保持される係数デー
タを変えることによって達成され得ることが認識される
であろう。

【００７４】より現実的に達成され得る別の効果はテク
スチャを画像に与えることである。テクスチャリング
は、グレインを加えて写真のグレイン効果をシミュレー
トすること、織り込みを加えてキャンバス上の画をシミ
ュレートすること、および透かしの付加を含むいくつか
の形態の１つを取り得る。ここでは「グレイニング」と
称される写真のグレインのシミュレーションが例によっ
てさらに説明される。

【００７５】写真フィルムは感光する異なったサイズの
グレインを含む。一定の強度の光に露出される領域にお
いて、画像の濃度値は実質的に一定であるが、個々のグ
レインの濃度値はすべて領域の濃度値と等しいわけでは
ない。代わりに、個々のグレインの濃度値はわずかな濃
度範囲内でランダムな量だけ変化する。平均して個々の
グレインの濃度値はその領域のものと等しい。グレイン
濃度値のランダムな変化は画像領域の濃度にかかわらず
実質的に一定である濃度範囲を占める。たとえば、グレ
インが０．０１ユニットの密度範囲にわたるならば、こ
の値は画像領域がたとえば０．１ユニットの濃度を有し
ても１．０ユニットの濃度を有しても同じであり続け
る。グレインは画像の実際の濃度にかかわらず同じ濃度
特性を有する（これは、グレインが透明なキャリアフィ
ルムだけを残すために全面的に取除かれ得る０濃度の領
域には当てはまらないが、ほとんどの状況では当てはま
る）。このように、グレイニングは画像濃度を変調する
濃度範囲内のノイズと見なされ得る。

【００７６】これまでに知られているシステムでは、グ
レイニング効果はわずかなランダムな量だけ単に色値を
変調することによって達成されてきた。このアプローチ
はグレイニングの外観を与えることができるが、これは
フォトリアリズム的ではない。なぜなら、写真画像にお
けるグレイニングが（上述のように）濃度に関連したパ
ラメータであり、グレインそのものが画像に加わるテク
スチャを考慮に入れないためである。フィルム内のグレ
インサイズの変化はランダムなテクスチャをフィルム上
の画像に与える。また、所与のグレイン内では濃度はグ
レインの境界における相対的に低い値からグレインの中
程の相対的に高い値まで変化する。

【００７７】１０，０００×８，０００個以上のピクセ
ルによって表わされる画像において、単一のグレインの
領域は１つのピクセルによって表わされる領域にほとん
ど確かに対応せず、この領域は単一のピクセルよりも小
さいかいくつかのピクセルと同じ大きさであり得る。よ
りフォトリアリズム的なグレイニング効果はこれらのす
べての要因が考慮に入れられる場合に達成可能である。

【００７８】この目的のため、添付の図面の図６に示す
ように、このシステムは所望のグレイニング効果を達成
するために処理装置１４によって適用されるべきグレイ
ン変調を表わすデータをストアするためのテクスチャス
トア２６を含む。テクスチャストア２６におけるデータ
はグレイン濃度値を表わす。グレイニングが本質的にラ
ンダムであるので、ストア２６はたとえば画像ストア２
と同じ大きさである必要はない。代わりに、テクスチャ
ストア２６は、同じ濃度データが所望のグレイニング効
果を達成するために画像のいくつかの領域に適用される
ように相対的に小さい領域（たとえば、５００×４００
ピクセル）に対するグレイン濃度値をストアできる。も
ちろん、透かしの適用のような他のテクスチャリング効
果では、画像ストア２にストアされる画像と等しいサイ
ズのテクスチャストアを用いることが必要であり得る。

【００７９】テクスチャストア２６はオフラインソース
（図示せず）からデータを受取るように接続され、した
がってグレイン粗さの異なったレベルでグレイニングを
規定するデータがストアにロードされることを可能とす
る。また、テクスチャストア２６は乗算器２７を介して
処理装置１４へとグレイニング濃度データを与えるよう
に接続されることができ、乗算器はユーザの決定した利
得をデータに与える。乗算器は、グレイニング効果が最
終画像において多少目立つようにグレイン変調の振幅が
変化され得ることを可能とする。このように、グレイン
のサイズはテクスチャストア２６にストアするためのデ
ータの選択によって制御されることができ、グレイニン
グの突出は乗算器２７によって制御され得る。

【００８０】処理装置１４は濃度値Ｄを表わすデータで
動作するように配列される。ピクセル濃度Ｄは以下の式
によってピクセル光値Ｌに関連付けられる。

【００８１】

【数１６】

【００８２】式（１）から以下のようになる。

【００８３】

【数１７】

【００８４】したがって、次のとおりである。

【００８５】

【数１８】

【００８６】式（１３）から以下のようになる。

【００８７】

【数１９】

【００８８】これはカラーキューブ１１によって行なわ
れる動作であり、さらに次のようになる。

【００８９】

【数２０】

【００９０】これはカラーキューブ１２によって行なわ
れる動作である。すなわち、カラーキューブ１１、１２
はピクセル色値（Ｐ）と濃度値（Ｄ）との間で画像デー
タを変換するように配列される。

【００９１】処理装置は、以下の式に従って、画像スト
ア２からカラーキューブ１１を介してピクセル濃度デー
タＤ_OLDにグレイン濃度データＤｇを加えるように配列
される。

【００９２】

【数２１】

【００９３】画像の濃度を表わす画像データにおいて、
白は０の濃度値を有し、黒は無限の濃度値を有する。し
たがって、式（１６）に従ってグレイン濃度データを加
えるように画像データを処理すると、より多くのグレイ
ンが影においてよりもハイライト（白に近い色）におい
て目立つ画像を表わすデータが生じる。これはフォトリ
アリズム的であり、なぜならグレインが写真のより暗い
領域においてよりもより明るい領域で目立つためであ
る。このように、すべてピクセルごとに、対数式（１
４）によってピクセル色データＰを濃度データＤへと変
換し、式（１６）によってそこにグレイン濃度データを
加え、次にこのように生成された濃度データを式（１
５）によって色データへと再び変換することによって、
現実的なグレイニング効果が達成される。

【００９４】もちろん、図面の図６に示す構成における
処理装置が、適宜透かしまたは織り込みの濃度変調を表
わすデータにテクスチャストアにおけるグレイニングデ
ータを単に置き換えることによって、透かしまたは織り
込みの画像への適用のようなテクスチャリング効果を代
わりに生じることができることが認識される。式（１
４）および（１５）は同じままであり、式（１６）はＤ
ｇがテクスチャストアに保持される透かしまたは織り込
み濃度データを代わりに表わす程度に変化される必要が
あるだけである。

【００９５】光／濃度成分を除去し、Ｐ_NEWをＰ_OLDに
ついて表わすように上述の式のいくつかを簡略化するこ
とが可能である。このことによって、以下に説明される
ようにシステムは簡略化され得る。

【００９６】添付の図面の図７はシステム１の簡略化さ
れたものを示す。２つのカラーキューブ１１、１２およ
び処理装置１４の代わりに、単一のカラーキューブ３０
が画像ストア２、データストア３１および制御ストア１
５からデータを受取るように接続される。データストア
３１はシステムが上述の「ペイント」を行なうように構
成されるときにカラーストア９と等価であり、システム
が上述の「グレイニング」または他のテクスチャリング
効果を行なうように構成されるときにはテクスチャスト
ア２６と等価である。システムのこの構成では、初期ピ
クセルデータＰ _OLDが画像ストア２から直接読出され、
単一のカラーキューブ３０によって変換されて新しいピ
クセルデータＰ_NEWを生成し、新しいピクセルデータＰ
_NEWは次に画像ストア２へと再び直接書込まれて、それ
までにそこにストアされていた対応の初期ピクセルデー
タＰ_OLDに取って代わる。

【００９７】初めに「ペイント」式（９）および（１
０）を考える。Ｐ_NEWとＬ_NEWとの関係は式（１）から
以下のように決定され得る。

【００９８】

【数２２】

【００９９】式（１７）を式（９）および（１０）に代
入すると以下の式が与えられる。

【０１００】

【数２３】

【０１０１】式（１８）および（１９）は以下の式を与
えるように簡略化できる。

【０１０２】

【数２４】

【０１０３】このように、カラーキューブ３０は式（２
０）および（２１）に従ってストア２から直接データを
処理し、それによって生成されたデータを色データと光
データとの間の中間変換の必要なしでストア２へと直接
書込むように配列される。

【０１０４】次に「テクスチャリング」式（１３）から
（１６）を考える。式（１６）を式（１５）に代入する
と以下の式が与えられる。

【０１０５】

【数２５】

【０１０６】式（１３）を式（１７）に代入すると以下
の式が与えられる。

【０１０７】

【数２６】

【０１０８】簡略化すると以下の式が与えられる。

【０１０９】

【数２７】

【０１１０】式（２４）は古い値Ｐ_OLD、グレイン濃度
値Ｄｇおよびシステムガンマγについて新しいピクセル
値Ｐ_NEWを表わす。したがって、システムガンマが既知
であれば、ピクセルデータは、初めにピクセル色データ
を濃度データへと変換する必要なしに、式（２４）に従
って濃度データで変更され得る。

【０１１１】上述のシステム構成のすべての共通の特徴
は、制御ストアからのデータＳが画像データとともにカ
ラーキューブ１１、１２、３０に入力されることであ
る。画像データは少なくとも３次元的（ＲＧＢ、ＧＭ
Ｙ、ＹＵＶ）であり、したがって制御データＳは（少な
くとも）第４の次元をカラーキューブに加えるものと見
なされ得る。多次元空間を概念化するのは困難なもので
あり得る。代替的カラーキューブの見方は他の方法でカ
ラーキューブから出力されるであろうデータを変調する
ものとして制御データＳを考えることである。別の見方
はカラーキューブを一連の３次元的カラーキューブと見
なし、制御データを入力から出力へのデータの所与の変
換においてカラーキューブとして用いるための一連のも
のの１つを選択するセレクタとして見なすことである。

【０１１２】カラーキューブのこの多次元的性質は他の
状況において有利に用いられ得る。たとえば、カラーキ
ューブ３０は以下の式に従って画像データＰ₁およびＰ
₂の２つの組の積を計算するために用いられ得る。

【０１１３】

【数２８】

【０１１４】式（２５）をデータＰ_AおよびＰ_Bに適用
すると、（データＰ_AおよびＰ_Bによって表わされる２
つの画像に対応する）２つの透明画を白色光源の上に一
方を他方の上に配置することがシミュレートされる。

【０１１５】添付の図面の図８はシステムが式（２５）
によって表わされる計算を行なうようにいかに構成され
得るかを示す。一方の画像ＡのためのデータＰ_Aは画像
ストア２に保持され、他方の画像Ｂのためのデータは第
２の画像ストアまたは他のソース３３に保持される。他
方の画像Ｂのためのデータは制御ストア１５へと１回に
１分解（Ｒ、Ｇ、Ｂ）供給され、そこで一方の画像Ａを
表わすＲＧＢ色データを変調するために用いられる。こ
れは画像データがカラーキューブ３０を３回、すなわち
Ｒ、ＧおよびＢ（または他の色フォーマット）分解の各
々に対して１回通過させられることを必要とするが、す
べての分解が同時に処理される場合よりもカラーキュー
ブが小さく保たれ、したがって簡単に構成できるという
利点を与える。現在入手可能な相対的に安い固体メモリ
であっても、カラーキューブ内のメモリのコストは限定
要因であり得る。各分解が８ビットデータによって表わ
されると仮定すると、４次元カラーキューブは（２⁸）
⁴＝２³²（約４．３×１０９）の場所を必要とするであ
ろうが、１６次元カラーキューブは２⁴⁸（約２８１×１
０¹²）の場所をおそらく必要とし、これは目下入手可能
な固体ＲＡＭ装置を用いると極端に高価になる。この問
題は上述の我々の特許出願ＧＢ−Ａ−２，２７５，５８
４およびＵＳ−Ａ−５，５６８，５９６においてさらに
扱われる。

【０１１６】したがって、これまでに説明された構成で
のように、図８の構成は制御ストア１５からのデータを
用いて画像ストア２からのデータを変調する。しかしな
がら、完全さのため、式（２５）の実行のためにシステ
ムガンマが既知であることが事実上必要とされないこと
が注目されるべきである。これは以下のとおりであるた
めである。

【０１１７】

【数２９】

【０１１８】しかしながら、式（１）から以下のことが
わかる。

【０１１９】

【数３０】

【０１２０】したがって、以下のとおりである。

【０１２１】

【数３１】

【０１２２】換言すると、光値への変換が必要とされ
ず、したがってガンマ値の知識は２つの画像ＡおよびＢ
の積を計算する際に必要ではない。

【０１２３】しかしながら、各色分解を個々に処理する
この技術はさらにもっとフォトリアリズム的な結果を達
成するために上述のグレイニング効果に有利に適用され
得る。写真画像は種々の色のグレインから構成される。
したがって、（たとえば）赤の分解があるグレインテク
スチャで処理され、緑および青の分解が他のグレインテ
クスチャで処理されるならば、結果として生じる画像は
赤いノイズを有する赤い領域と、緑のノイズを有する緑
の領域と、青のノイズを有する青の領域とを含むであろ
う。すなわち、赤い成分を含む領域ではいくつかのグレ
インがわずかにより明るい赤に見え、他のグレインがわ
ずかにより暗い赤に見える（すなわち、色は赤を含まな
いシアンの方に移動する）。平均して、画像領域の全体
の赤さが同じままである。

【０１２４】この発明を好ましい実施例を参照すること
によってこのように説明したので、問題の実施例が例示
的なものにすぎなく、当業者に想起されるような変更お
よび変形が前掲の特許請求の範囲およびその均等物に記
載されるようなこの発明の精神から逸脱せずに行なわれ
得ることを十分に理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子グラフィックシステムの概略図である。

【図２】図１の電子グラフィックシステムの一部をより
詳細に示す概略図である。

【図３】画像にぼかし効果を適用するために再構成され
たシステムの一部を示す概略図である。

【図４】ぼかし効果の間のピクセルの広がりを表わす図
である。

【図５】フィルタ係数のアレイを示す図である。

【図６】画像にテクスチャリング効果を適用するために
再構成されたシステムの一部を示す概略図である。

【図７】異なった対応で動作するように再構成されたシ
ステムの一部を示す概略図である。

【図８】２つの画像の積を決定するために再構成された
システムの一部を示す概略図である。

【符号の説明】

２画像ストア９カラーストア１１カラーキューブ１２カラーキューブ１４処理装置１５制御ストア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ともに画像を形成する多数のピクセルの
色値を規定する画像データを処理するための電子グラフ
ィックシステムであって、前記システムにおいて画像デ
ータは他の画像データで処理され、前記処理は、制御デ
ータと、色値と対応の光値との間の関係を規定する予め
定められたガンマ係数とに依存してピクセルごとに行な
われ、前記処理はそれによって、ピクセルの光内容が前
記制御データおよび前記ガンマ係数に依存して前記他の
画像データによって変化されている操作された画像を表
わす処理された色値データを生成する、システム。
【請求項２】前記データは処理回路（１１、１２、１
７、３４）によって処理される、請求項１に記載の電子
グラフィックシステム。
【請求項３】前記処理回路は、処理された色値データ
を出力することによって前記色値データ、前記ガンマ係
数および前記制御データに応答するように配列されたカ
ラーキューブ回路（１１）を含む、請求項２に記載の電
子グラフィックシステム。
【請求項４】前記処理回路は、前記色値データを対応
の光値データに変換するための第１のカラーキューブ回
路（１１）と、前記ガンマ係数および前記制御データに
依存して前記光値データを処理して処理された光値デー
タを生成するための処理装置（１７）と、前記処理され
た光値データを処理された色値データに変換するための
第２のカラーキューブ回路（１２）とを含む、請求項２
に記載の電子グラフィックシステム。
【請求項５】前記他の画像データは光値を表わす、先
行する請求項のいずれかに記載の電子グラフィックシス
テム。
【請求項６】前記他の画像データはともに別の画像を
形成する多数のピクセルを規定する、請求項１から４の
いずれかに記載の電子グラフィックシステム。
【請求項７】前記画像データおよび前記他の画像デー
タは次式【数１】または次式に従って処理され、【数２】ここで、Ｐ_NEWは処理されたピクセルデータであり、Ｐ
_OLDは画像データであり、Ｃは他の画像データであり、
Ｓは制御データであり、γはガンマ係数である、請求項
５または６に記載の電子グラフィックシステム。
【請求項８】前記他の画像データは画像に適用される
べきテクスチャの画像をともに形成する多数のピクセル
を規定する、請求項１から４のいずれか１つに記載の電
子グラフィックシステム。
【請求項９】前記画像データおよび前記他の画像デー
タは次式に従って処理され、【数３】ここで、Ｐ_NEWは処理されたピクセルデータであり、Ｐ
_OLDは画像データであり、γはガンマ係数であり、Ｄｇ
は制御データであり、画像に適用されるべきテクスチャ
を表わす、請求項８に記載の電子グラフィックシステ
ム。
【請求項１０】前記制御データは画像に適用されるべ
きグレイニング効果を表わす、請求項９に記載の電子グ
ラフィックシステム。
【請求項１１】前記画像データは複数個の色分解とし
て前記画像を表わし、前記制御データは対応の複数個の
色分解として前記テクスチャを表わし、各画像分解は対
応の制御データ色分解を用いて別個に処理される、請求
項９または１０に記載の電子グラフィックシステム。
【請求項１２】前記処理装置は空間フィルタ（１７）
を含む、請求項４に記載の電子グラフィックシステム。
【請求項１３】前記空間フィルタ（１７）は前記第１
のカラーキューブ回路からの前記光値データに焦点ぼか
し効果を適用するように構成される、請求項１２に記載
の電子グラフィックシステム。
【請求項１４】前記画像データは画像ストア（２）に
保持され、前記制御データは制御ストア（１５）に保持
される、先行の請求項のいずれかに記載の電子グラフィ
ックシステム。
【請求項１５】前記処理されたデータは前記画像スト
ア（２）に書込まれて、それまでにそこにストアされて
いた対応の画像データに取って代わる、請求項１４に記
載の電子グラフィックシステム。
【請求項１６】前記制御ストア（１５）は前記画像ス
トアと実質的に等しいサイズである、請求項１４または
１５に記載の電子グラフィックシステム。
【請求項１７】ともに画像を形成する多数のピクセル
を規定する画像データを処理するための電子グラフィッ
クシステムであって、各ピクセルは複数次元の画像空間
において画像値を有し、前記データは、前記画像空間に
画像値を各々有し、かつ操作された画像をともに形成す
るピクセルを規定する処理された画像データを生成する
ように構成されたカラーキューブ回路（１１、１２）を
含む処理回路によって処理され、前記カラーキューブ回
路（１１、１２）は、制御データを受取り、かつ前記制
御データに依存して前記画像空間において前記データを
変調するように接続される、システム。
【請求項１８】ともに画像を形成する多数のピクセル
の色値を規定する画像データを処理する方法であって、
制御データと、色値と前記画像における対応の光値との
関係を規定する予め定められたガンマ係数とに依存し
て、前記画像データを他のデータでピクセルごとに処理
するステップと、ピクセルの光内容が前記制御データお
よび前記ガンマ係数に依存して前記他の画像データによ
って変化されている操作された画像を表わす処理された
色値データを生成するステップとを含む、方法。