JPS604638B2

JPS604638B2 - クロマ・キ−装置

Info

Publication number: JPS604638B2
Application number: JP11898380A
Authority: JP
Inventors: リチヤ−ド・スタンレイ・バニスタ−
Original assignee: Grass Valley Group Inc
Current assignee: Grass Valley Group Inc
Priority date: 1979-09-04
Filing date: 1980-08-28
Publication date: 1985-02-05
Also published as: CA1165433A; JPS5637786A; DE3032629A1; GB2059219B; FR2464606B1; NL8004868A; GB2059219A; FR2464606A1; DE3032629C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明はカラー・テレビジョン用のクロマ・キー装置、
特に所望時に前景像の選択部分を背景像に置換するクロ
マ・キー装置に関する。

前景用テレビジョン（ＴＶ）カメラで撮影した如き前景
像の選択した部分をキー・アウト（除去）し、このキー
・アウトした部分を背景用ＴＶカメラで撮影した如き背
景像に置換する種々のシステムが提案されている。

このようなシステムの実例は１９７２王１２月１１印こ
ェル・シー・ハンセマンに許可された「青スクリーン・
トラベリング・マット・システム」に関する米国特許第
３７７８４５２号及び１９７１年２月２日にオレ・スク
レドストラップ及びジョン・ディー・ロスに許可された
「遠隔操作されたクロマ・キーを用いるクロマ・キー・
システム」に関する米国特許第３５６０６３８号に開示
されている。前者なトラベリング・マット・システムの
一例であり、前景及び背景信号を抑圧回路終により代数
的に合成し複合信号を発生している。

この米国特許に開示された特定の回路構成においては、
育成分の２倍の値から前景信号の赤及び緑成分の和を引
算して色差信号を得ている。全信号から青成分を引算す
る回路網により前景信号を選択的に抑圧している。また
背景信号成分を乗算器に供給し、色差信号によりこれら
背景信号によりこれら背景信号成分を選択的に抑圧して
いる。また後者は出力を前景及び背景間で効果的に切換
えて複合信号を発成するキー・システムを開示している
。

この発明の一実施例においては、変調されないカメラ出
力をマトリックスに供給してＲ（赤）、Ｂ（青）及びＹ
（輝度）信号を形成している。これらの信号は乗算器を
通過するが、この乗算器の制御部には入力色相の正弦及
び余弦に比例する直流入力が供給される。この乗算器の
出力を加算してキー信号ＶＫ＝（Ｒ一Ｙ）ｓｉｎｏ＋（
Ｂ−Ｙ）ｃｏｓひを発生する。次にこのキー信号が変調
された背景及び前景カメラ信号と正確な時間関係を有す
るようにキー信号を遅延させる。またこのキー信号を増
中し且つクリップした後、背景及び前景カメラ間の切換
えに使用する。更にクリップ・レベルの制御を行ない、
キー信号が発生しなくなるようにしきい値を低く設定す
る。このクリップ制御の最適な設定は、ＴＶ製作スタジ
オにおける周囲の照明状態に応じて行なう。例えば、照
明が不均一な青色背景のスタジオにおいては、風景のす
べての青色部分がクロマ・キー信号を発生するように、
クリップ制御器のレベルをほぼ零に設定しなければなら
ない。よってクロマ・キー発生器が、前景信号のうち希
望しない単色（白、黒及び灰色）部分からキー信号を発
生する可能性がある。これら単色部分は非常に暗い影及
び反射により生じた明るい反射光を含んでいる。本発明
のクロマ・キー装置は従来技術を改良し、前景カメラ信
号の単色部分に応じてキー信号を発生するのを防止する
。

特に基本カラー信号、即ちＲ，Ｇ，Ｂ信号の各々を比較
し、それらが等しいときキー信号を禁止している。即ち
、本発明はカラーＴＶ信号の単色部分において、Ｒ，Ｇ
，Ｂ信号が等しいという周知の事実を利用している。従
って文発明の目的は前景カメラ信号の単色部分に応じた
キー信号を発生しないクロマ・キー装置の提供にある。

しかしながら、本発明の他の目的及び作用効果と共に構
成及び動作は添付図を参照した以下の説明より最も良く
理解できよう。

尚、図において同じ素子は同じ参照番号で示す。第１図
は本発明を含むクロマ・キー・システムのブロック図で
ある。背景画像の映像信号を適当な信号源である映像信
号源１により発生し、前景画像の映像信号も適当信号源
である映像信号２により発生する。映像信号源１から発
生した映像信号は変量された複合映像信号であり従来の
混合器の如き手段１川こ供給される。この手段１０は独
立した入力信号を所望比率で直線的に合成して出力信号
を発生する。映像信号源２から発生した映像信号は前景
画像の複数の信号、即ち手段１０に供給される変調され
た複合映像信号、並びに基本カラー信号の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）及び青（Ｂ）である。映像信号源２は変調された
映像信号を上述の基本カラー信号に変換する復調器を含
んでもよい。図示しない他の映像信号源を設けて、変調
した信号または基本カラー信号を別に供給してもよい。
この信号源はビデオ・テープ・レコーダ等でもよい。基
本カラー信号の各々を従来の抵抗マトリックスの如き手
段２０１こ供給する。

この手段２０は３つの基本カラー信号を２つの基本カラ
ー信号及び輝度信号（Ｙ）に変換する。これら変換した
信号を次にクロマ・キー発生器である手段３０‘こ供給
する。この手段３０はクロマ・キー信号を発生するが、
クロマ・キー信号により表わされる色を選択する遠隔操
作制御手段３５を設けてもよい。またクロマ・キー発生
器３０はクリップ制御器４５を有する。クロマ・キー発
生器３０内の手段は上述の基本カラー信号及び輝度信号
を用いて、３つの周知の色差信号、即ち（Ｂ一Ｙ）、（
Ｒ−Ｙ）及び（Ｇ−Ｙ）の内の２つを発生する。勿論、
発生した信号は入力信号に対応している。第１図に示し
た好適な実施例においては、マトリックス２０はＲ，Ｂ
及びＹ信号を発生する。従ってクロマ・キー発生器３０
が発生する色差信号は（Ｂ−Ｙ）及び（Ｒ−Ｙ）である
。（Ｒ−Ｙ）及び（Ｇ−Ｙ）色差信号を用いてもよいこ
とに留意されたい。クロマ・キー発生器３０は乗算器に
より所望の色差信号を発生するが、これら乗車器の制御
部には入力色相電圧の正弦及び余弦に比例する直流入力
信号が供給される。これら乗算器の出力を加算してクロ
マ・キー信号ＶＫ＝（Ｒ−Ｙ）ｓｉＭ＋（Ｂ−Ｙ）ｃｏ
ｓひを発生する。クロマ・キー発生器の発生する信号が
、選択した色に応じてスイッチング・システムの入力を
切換えることは当業者に周知である。

また、このクロマ・キー発生器は一般にスイッチ手段５
０を介してクロマ・キー信号を受けるキー選択手段４０
により操作される。この選択したクロマ・キー信号を次
にパターン・プロセッサの如き手段６川こ供給し、この
クロマ・キー信号をワィプ及び混合特殊効果手段７０１
こよる他の従来効果と共に処理する。通常の処理により
発生したプロセッサ６０の出力、即ちＡ及びＢ制御信号
を混合器１０１こ供給し、映像信号源１及び２で発生し
た背景及び前景映像信号の合成を制御して、出力装置１
５に表示する出力信号を発生する。上述のシステムは後
述する如く従来のシステムと異なっており、改良された
本発明のクロマ・キー装置を含む。まずＲ，Ｇ，Ｂ信号
を３レベル比較器である手段２５に供給する。これらＲ
，Ｇ，Ｂ信号の振中が実質的に等しいと、比較器２５は
禁止信号を発生する。この禁止信号をキー信号から減算
して、クロマ・キー発生器が前景の単色部分からキー信
号を発生するのを禁止する。単色ＴＶ信号をＮＴＳＣカ
ラー標準に応じて変調すると、Ｒ，Ｇ及びＢ信号の各々
の振中がほぼ等しいという周知の原理を本発明は利用し
ている。

タＮＴＳＣカラー変調の原理は１９６１年にロンドンの
ィリフェ・ブックス・リミテツドから発行されたビー．
ェス・カーント及びジー・ビー・タウンゼンド著「カラ
ー・テレビジョン、ボリューム１、原理及び実際」の７
８〜１１６頁に記載されている。Ｚ白信号のピーク
において、カラー信号は以下の如く表わせる。Ｒ＝Ｇ＝
Ｂ＝１またＹ＝０．３０１｝十０．５９１）十０．１１（
１１＝１よって、Ｂ一Ｙ＝１−１＝Ｏ
Ｚ及びＲ−Ｙ＝１一１＝０となる。

同御様に灰色信号では、カラー信号が以下の如く表わさ
れる。

Ｒ′＝Ｇ＝Ｂ＝０．２
２またＹ＝０．３０（０．２）十０．５９（０．２
）十０．１１（０．２）＝０．２よつて、Ｂ一Ｙ＝０．
２一０．２＝０及びＲ−Ｙ＝０．２−０．２＝０となる。

上述の式の誘導は灰色から黒即ちＲ＝Ｇ＝Ｂ＝０までの
すべての影に適用でき、同様な結果となる。

従って、すべての単色カラーは第２図のベクトル図の原
点に位置する。このベクトル図は２つの色差ベクトル（
Ｒ−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）で表わされるカラー・サークル
により任意の色を決定できるという周知の事実を示して
いる。第３図は本発明の好適な一実施例の詳細なブロッ
ク図である。

上述の如く、映像信号源２からの変調されていないＲ，
Ｇ，Ｂ信号をマトリックス２０に供給して、Ｒ，Ｂ及び
Ｙ信号に変換する。これらの信号を乗算器１００及び１
１川こおいて結合して、周知の色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−
Ｙを発生する。これら乗算器は市販のＭＣＩ４９母塾乗
算器でもよい。またこれら乗算器を色相制御器１９０を
有する関数発生器２０川こより制御する。乗算器１００
及び１１川ま夫々（Ｒ−Ｙ）ｓｉｎ８及び（Ｂ−Ｙ）ｃ
ｏｓ８信号を発生する。（Ｒ−Ｙ）ｓｉｎ８及び（Ｂ−
Ｙ）ｃｏｓ８信号を加算器１２０‘こより直線的に加算
してＬ次式のクロマ・キー信号を得る。Ｖｋ＝（Ｒ一Ｙ
）ｃｏｓ８十（Ｂ−Ｙ）ｓｉｎ８この式は第２図のカラ
ー・サークル上の色相を表わす。

この原理は上述した米国特許第３５６０６３８号に開示
されている。このキー信号を非反転及び反転入力端を有
する増中器でもよい手段１３川こ供給する。この場合、
キー信号を非反転入力に供給し、比比較器２５からの禁
止信号を反転入力端に供給する。禁止信号は上述の如く
、Ｒ，Ｂ，Ｇ信号を比較した結果発生する。Ｒ＝Ｂ＝Ｇ
のとき、禁止信号が発生し、増中器１３川こよりキー信
号から禁止信号を源算すると出力が零となる。よってク
ロマ・キー・スイッチング機能を禁止する。キー信号が
発生すると、このキー信号を遅延手段１４０１こ供給す
る。

遅延手段１４０はＴＶカメラ内に通常存在するェンコー
ダ遅延を補正するのに必要である。遅延したキー信号を
次に加算器１５０を介して利得制御乗算器１６０‘こ供
給する。増中器１７０はキー信号をほぼ１ボルトに増中
且つ制限する。加算器１５川こはクリップ制御器４５か
らの電圧も供給される。比較器２５の一実施例の回路図
を第４図に示す。

映像信号源２からのＲ，Ｇ，Ｂ信号を比較器２５の入力
信号となる。赤（Ｒ）信号をＮＰＮトランジスタ３２０
のベースに供給し、緑（Ｇ）信号ＮＰＮトランジスタ３
１０のベースに供給し、青（Ｂ）信号をＮＰＮトランジ
スタ３００のベースに供給する。トランジスタ３００，
３１０及び３２０１こは動作特性が厳密に一致したもの
を選択する。トランジスタ３００のコレクタを抵抗器３
０１を介して適当な正電源＋Ｖに接続する。同様にトラ
ンジスタ３１０及び３２０のコレク夕も夫々抵抗器３１
１及び３２１を介して同じ正電源＋Ｖに接続する。抵抗
器３０１，３１１及び３２１は等しい値である。トラン
ジスタ３００，３１０及び３２０の各ェミッタを電流源
３０５の一端に接続し、この電流源の他端を適当な負電
源−ＶＯに接続する。トランジスタ３００のコレクタを
ＮＰＮトランジスタ３５０のベースに接続する。またト
ランジスタ３１０及び３２０のコレクタを夫々ＮＰＮト
ランジスタ３４０及び３３０のベースに接続する。トラ
ンジスタ３３０，３４０及び３５０１こは動作特性が厳
密に一致したものを選択する。トランジスタ３３０，３
４０及び３６０の各コレクタを直接電圧源＋Ｖに接続し
、またこれらトランジスタの各ヱミッ外まダイオードを
介して点Ａに接続する。この点Ａを電源−Ｖに抵抗器を
介して接続すると共に、ＰＮＰトランジスタ３６０のベ
ースに接続する。このトランジスタ３６０のェミッタを
電源＋Ｖにダイオード及び抵抗器を介して接続し、コレ
クタを電源−Ｖに抵抗器を介して接続する。出力、即ち
禁止信号をトランジスタ３６０のコレクタから得る。上
述の回路は３レベル比較器として動作する。

この回路は当業者に周知であるので、詳細な説明は省略
するが、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が等し‘こと点Ａの電圧は負の
最大値に達する。第５図は、入力信号の２つを一定に維
持、例えばＲ＝Ｇとしたときに、Ｂ信号を他の２つの信
号レベルより０．３ボルト高い値から、０．３ボルト低
い値まで変化させた場合の点Ａの電圧の変化状態図であ
る。Ｒ，Ｇ，Ｂ信号が等しいと、トランジスタ３００，
３１０及び３２０には電流源３０５から等しい値の電流
が流れる。

よって、トランジスタ３３０，３４０及び３５０のベー
ス電圧が等しくなり、点Ａの電圧が負の最大値となる。
しかし、３つの信号の内１つのレベルが増加すると、ト
ランジスタ３００，３１０及び３２０の１つが他の２つ
よりも大きい電流を流む。この不平衛により第５図の曲
線に応じて点Ａの電圧が上昇する。トランジスタ３６０
は点Ａの信号を反転して増中器１３０‘こ供給する。動
作を明瞭に説明するため、上述の説明は簡略してあるが
、システムの実際の動作においては一層複雑な状態が存
在する。

しかし最終的な結果は同じである。即ちＲ＝Ｇ＝Ｂなら
ば第４図の点Ａの電圧は負の最大値となり、Ｒ，Ｇ，Ｂ
信号が数１皿ｈＶ以上異なれば点Ａの電圧は負の最大値
から上昇する。第６図は関数発生器２００の一実施例の
回路図である。

この回路は周知であるので、以下簡単に説明する。関数
発生器２００で発生した正弦及び余弦電圧は乗算器１０
０及び１１０を制御する。余弦電圧はトランジスタ４０
０及び４０５並びに演算増中器４１０１こより発生する
。増中器４１０はＭＣＩ４５８または他の適当な演算増
中器でよい。色相制御ポテンショメータ１９０が接地に
設定されると、トランジスタ４００は導通し、トランジ
スタ４０５は非導通である。増中器４１０は利得１の非
反転増中器として動作する。色相制御ポテンショメータ
１９０がその中間点に設定されると、トランジスタ４０
５は導通し、増中器４１０の非反転入力端の電圧が低下
する。これは増中器４１０を利得１の非反転増中器とし
て動作させる。正弦電圧がトランジスタ４１５，４２５
，４３０及び４３５並びに増中器４２０により発生する
。色相制御ポテンショメータ１９０が接地に設定されて
いると、トランジスタ４２５のベースは接地電位であり
、トランジスタ４３０のベースは約一３．３Ｖである。
またトランジスタ４１５は飽和し、増中器４２０の
非反転入力端の電圧はほぼ接地電位である。色相制御ポ
テンショメータ１９０からの電圧が上昇すると、増中器
４２０の非反転入力端の電圧トランジスタ４１５が非飽
和になるまでトランジス４２５のベース電圧に追従する
。トランジスタ４３５が飽和するまで、増中器４２０は
利得１の非反転増中器として作用する。トランジスタ４
３５が飽和すると、増中器４２０の非反転入力端の電圧
はトランジスタ４２５のベース電圧に再び追従する。関
数発生器の出力は３角波出力を発生しながらその方向が
少しずつ変化する。しかしながら、乗車器１００及び１
１０の制御部を過駆動することにより、これらの変化点
はなめらかになる。上述の如く本発明のクロマ・キー装
置はＲ，Ｇ，Ｂ信号が等しいときクロマ・キー信号の発
生を禁止する。

よって、カラー前景カメラ信号の単色部分におけるクロ
マ・キーを阻止できる。これら単色部分は主に不均一な
照明及び反射により生じるものである。以上、本発明の
好適な実施例について説明したが、当業者には本発明の
要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能なことが
明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクロマ・キー装置を用いた映像スイッ
チング・システムのブロック図、第２図は色差ベクトル
を表わすカラー・サークル図、第３図は本発明の好適な
一実施例のブロック図、第４図は第３図に用いた比較器
２５の一実施例の回路図、第５図は第４図の動作を説明
するための波形図、第６図は第３図に用いた関数発生器
２００の一実施例の回路図である。図において、１及び２は夫々映像信号源、２０はマトリ
ックス、２５は比較手段、３川まクｏマ・キー発生器で
ある。ＦＩＧＩＦに２ＦＩＧ３ＦＩＧ４ＦＩＧ５ＦＩＧ６

Claims

【特許請求の範囲】

１カラー映像信号の選択した色に対応するクロマ・キ
ー信号を発生するクロマ・キー装置において、上記映像
信号の基本カラー信号を比較し該基本カラー信号の各々
の振巾が互いにほぼ等しいとき出力信号を発生する比較
手段を具え、該比較手段の出力信号により上記クロマ・
キー信号の発生を禁止することを特徴とするクロマ・キ
ー装置。