JPS61212172A - ビデオ映像を挿入する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の分野〉 この発明は、表示装置内において、１つのビデオ映像の
部分を他の映像上にスーパーインポーズする（重ね合わ
せる）装置並びに方法に関するものであシ、特にコンピ
ュータ制御ビデオ表示装置用のスーパーインボーズに関
するものである。

〈発明の背景〉 前面に各種の前景となる対象物が現われる背景場面を表
わす単一のイメージをメモリ中に蓄積することによシ、
コンビｓ、ｅ−ｆｉにΦつてゲー去やグラフィック表示
のようなビデオ・イメージを発生させることがしばしば
ある。例えば、背景は星や惑星のある外側の空間であシ
、前景は宇宙船や宇宙船を横切って動く流星であること
もある。複雑なコンピュータ表示には、背景場面と前景
対象物を別々に表わす２つのビデオ信号を使用している
。

背景のビデオは１例えばコンピュータ・メモリの一部に
蓄積されたイメージから取出されたビデオのようにコン
ピュータによって発生されることもあれば、ビデオ・デ
ィスク上に記録された場面の再生によって生成されるこ
ともあシ、またデータ源から発生されることもある。前
景対象物あるいは１スプライト”は、一般にはコンピュ
ータによって独立して発生され、メモリ中の他の部分に
記憶される。前景対象物のスーパーインポーズすなわち
重ね合わせは、背景映像の部分を前景対象物とｔ換する
ように２つのビデオ源間を切換えることによって行なわ
れる。これに類似した技術は画像中にキーあるいはタイ
トルを挿入するテレビジョン放送で使用されている。し
かしながら、この処理によると前景対象物と背景との間
に鋭す端縁部の変移が生ずる傾向かあり、しばしば不自
然な合成映像が表われ、前景対象物か背景と混然一体と
なるのではなく背景から遊離して見える。

この不自然な状態は、コンピュータで発生された前景映
像中の対象物を形成するために使用される画素（ピクセ
ル）が有限の大きさをもっていることによってさらに悪
化する。この有限の大きさのビクセルによシ、対象物の
湾曲したある論は傾め方向の端縁部がジグザグになシ、
この効果は通常エイリアシングと称されている。このジ
グザグの端縁部はまた背景から遊離した前景対象物を表
わすようにも作用し、最終的に生成される合成映像をよ
シネ自然に見えるものにする。

〈発明の概要〉 第１および第２のビデオ信号を処理するためのビデオ信
号装置は、第２のビデオ信号によって表わされる映像上
に第１のビデオ信号で表わされる対象物を重畳するため
の手段を含んでいる。この発明によれば、この装置は２
つのビデオ信号を対象物の少なくとも１つの端縁部にお
いて混合（ブレンド）する手段を有している。

く好ましい実施例の詳細な説明〉 以下１図示の実施例によってこの発明の詳細な説明する
。

第１図には背景ビデオ信号上に前景ビデオ信号の部分を
重畳するための装置ｌＯか示されている＠コノ装置は一
般にビデオ・ゲームあるいはグラフィックを表示させる
ためのコンピュータのみならず放送テレビジョンを含む
アナログ曇ビデオ信号装置においても使用することかで
きる。背景信号はゲームあるいはグラフィック表示の背
景映像を表わす。前景ビデオは１合成映像を形成するた
めに背景ビデオ映像上に重畳される各種の対象物あるい
はパターンの映像を含んでいる。

こ＼で言うけ対象物１という用語は重畳されるべきパタ
ーンを表わす前景ビデオ信号の部分を指す。また酊対象
物端縁邪ｎおよび”対象物の端縁部糟という用語は、対
象物内の細部の端縁部に対するものとして対象物の外側
端縁部を表わす前景ビデオ信号の部分を意味する。本願
明細書および特許請求の範囲を通じて使用されている”
ビデオ“という用語は１例えば通常のビデオ信号、ある
いは基準成分（例えば、水平および垂直同期パルス。

カラー・バースト等）を含まない通常の信号等の任意の
映像信号を意味する。後者の例では、基準成分信号は重
畳装置１０の処理の後に映像信号に加えられる。

第４図に示すように、前景ビデオ信号は犬のような対象
物２００と周囲領域２０２とを含んでいる。

複合出力映像では１周囲領域２０２は背景ビデオに置換
される。複合映像につ贋て別の見方をすれば、前景ビデ
オが背景ビデオ映像上に重畳されるとき周囲領域２０２
は透明であるということである。犬２００はロ、目、黒
点２０４のような各種の細部をもっている。周囲領域２
０２と対象物２００との間の端縁部を黒点２０４のよう
な対象物細部の内部端縁部と区別することか出来るよう
にするために１周囲領域２０２は黒よシも黒ビデオ信号
レベルによって表わされる。例えば、基準の黒が０ボル
ト、白か１ボルトによって表わされるとすれば、対象物
の周囲領域２０２は−０，５ボルトの信号レベルをもっ
ている。各種の他のルミナンス・レベルアルいは色はＯ
ボルトと１ボルトとの間の電圧によって表わされる。

上述の前景ビデオ信号構成はこの明細書全体を通じて使
用されるが、この発明はそれ程複雑でない前景ビデオ形
態と使用することができる。対象物２００か全く細部を
含まない場合は、単純な２つの状態のビデオ前景信号を
使用することができる。

このような例では、対象物は１つのビデオの状態であシ
１周囲領域は他の状態である。

対象物の端縁部は２つの状態間の変化を捜すことによっ
て検出される。

装置１０は背景ビデオ信号が線路１４上に供給される第
１の遅延回路１２を有してｈる。第１の遅延回路１２は
背景ビデオ信号を例えば画素（ピクセル）期間の％だけ
遅延させ、この第１の遅延回路の出力は線路１５を経て
ビデオ・ミキサ１６の１つのビデオ入力に供給される。

背景ビデオ信号に関して同期した線路１８上の前景映像
ビデオ信号は第２の遅延回路２００Å力に供給され、こ
の遅延回路２０は前景ビデオ信号に対して背景ビデオ信
号の遅延と等しい大きさの遅延を与える。遅延を受けた
前景映像ビデオ信号は第２の遅延回路２０よシ線路２１
を経てビデオ・ミキサ１６の他の入力、アンド・′ゲー
ト３０、および第１の単安定マルチバイブレークす々わ
ちワン−ショット２２に供給される。第１のワン−ショ
ット２２は、黒よシ黒から黒（または黒よシモ明るい）
レベルへの入力ビデオの正方向変化を検出したときに長
さＴ工のパルスを発生する。第１のワン−ショット２２
からの出力パルスはオア・ゲート２４の第１の入力に供
給される。

前景映像信号はインバータ２６によって反転されて第２
のワン−ショット２８にも供給される。第２のワン−シ
ョット２８は、黒（または黒よシも明るい）レベルから
黒よシも黒への変化に相当する反転された前景ビデオ信
号の正方向端縁部の検出時ニ長すＴ２のパルスを発生す
る。第２のワン−ショット２８のパルスの長さＴ２は第
１のワン−ショット２２のパルスの長さＴ工よシも例え
ばビクセル期間の外タケ僅かに長い。第２のワン−ショ
ット２８の出力はオア・ゲート２４の他の入力に供給さ
れる。オア・ゲート２４の出力はアンド・ゲー）３０の
他の入力に接続されており、アンド・ゲート３０の出力
はミキサ１６のモード制御人力３２に結合されている。

第１図の重畳装置１０はコンピュータによって生成され
たビデオ・ゲームあるｈはグラフィック表示の部分でよ
く、その背景ビデオ映像信号は線路１４上に供給され、
゛前景ビデオ対象物は線路１８上のビデオ映像信号中に
供給される。装置１０は２つのビデオ映像信号を出力線
路３４上で１つの映像信号に合成し、この出力映像信号
中では前景ビデオ映像は背景映像上に配置されて混然一
体化となるように混合（ブレンド）される。

重畳装置１０の動作は第２ａ図および第２ｂ図の電圧波
形態を参照することによってよシ明確に理解することが
できる。第２ａ図および第２ｂ図中の各種の波形に対す
るＡ、Ｂ、・・・・・・Ｇの文字はその波形か現われる
第１図中の接続点を表わしている。

第２ａ図は対象物の先行端を表わす信号の変化が前景ビ
デオ信号中で検出されたどきに発生される波形を示して
いる。時間Ｏまでは前景ビデオ信号は低レベルで１例え
ば黒よシ黒レベルであり、背景ビデオ映像信号のみかミ
キサ３４［よっ−Ｔ：ｍＫ３４上に伝送される。

時間Ｏでは、少なくとも基準黒レベルにまで上昇する変
化によって表わされる対象物の端縁部が波形Ａに示すよ
うに線路１８上の前景ビデオ信号中に存在する。この信
号はインバータ２６によって反転され（波形Ｂ）、この
反転された端縁部は負方向信号になり、従って第２のワ
ン−ショット２８ハ波形Ｅに示すようにトリガされない
。

前景映像信号は波形Ｃに示すように第２の遅延回路２０
によって期間Ｔだけ遅延される。時間Ｔでは、遅延信号
中の対象物の端縁部の正方向信号は第１のワン−ショッ
ト２２をトリガして時間ＴからＴ＋Ｔｌまでのパルス（
波形Ｄ）を発生する。第２のワン−ショット２８の出力
が低レベルのとき、第１のワン拳ショット２２からの出
力パルスはオア・ゲート２４を経てアンド・ゲート３０
に伝送される。

第１のワン−ショット２２からのパルスおヨヒ前景映像
中の対象物を表わす信号が共にアンド・ゲート３０の入
力に存在する間、アンド・ゲー）　３０ｑミキサ１６の
モード制御人力３２に高論理レベル（波形Ｇ）を発生す
る。ビデオ人力用のアンド・ゲート３０の閾値レベルは
基準黒レベルよシも僅かに低く設定されている。この人
力３２における高レベル信号はミキサ１６に対して線路
３４上に第１および第２の遅延回路ＩＱおよび２０によ
って等しく遅延を受けた背景映像と前景映像のミックス
すなわち混合である出力を発生するように命令する。

時間Ｔ＋Ｔ１で第１のワンーショツ）　Ｑ：２ｉ）ｈ　
Ｇ；）のパルスは終了しく波形Ｄ）、また対象物はなお
前景ビデオ中に存在するが、アンドΦゲー）３０はミキ
サ１６のモード制御人力３２に低論理レベルの信号（波
形Ｇ）を供給する。これによって２つのビデオ信号の混
合は終了し、後程詳細に説明するように前景ビデオのみ
がミキサ１６に送られる。この前景対象物の後行端が第
２ｂ図に示すように検出されるまで上記前景対象物のビ
デオのみが伝送され続ける。

第２ｂ図の時間αにおいて対象物の後行端が線路１８上
の前景ビデオ信号中に現われる。インバータ２６によっ
て反転されたこの端縁部は正方向の変化（第２ｂ図の波
形Ｂ）で、第２のワン−ショット２８ヲトリガする（同
波形Ｅ）。これによって第２のワン−ショット２８の出
力に時間Ｏから時間Ｔ２までのパルスが発生し、このパ
ルスはオア・ゲー）２４を経てアンド・ゲー）３０に供
給される。

対象物のビデオ信号は第２の遅延回路２０によって時間
ＴＯ遅延を受けるので、アンド・ゲート３０の他方の入
力に供給される前景ビデオもまたＴ２直前の時間Ｔまで
高レベルにある。従って、高レベル・モード制御信号（
波形Ｇ）　はミ＃−１６ｏモード制御人力３２に供給さ
れ、０乃至Ｔの間背景映像と前景映像の混合物である出
力を発生する。時間ＴＯ後は背景映像のみがミキサ１６
によって転送される。

前景対象物の端縁部において前景ビデオ映像と背景ビデ
オ映像とが混合されることによシ、背景場面中に対象物
が混合または鋭い端縁が生じなＡようにかぶせられる。

この混合によ）鋭贋コントラストをもった端盪部やエイ
リアシングの効果は小さくなシ、対象物はよシ現実的な
単一場面の一部のように見える。

上述のように、前景ビデオ映像および背景ビデオ映像は
共に一般にはピクセル期間の％の同じ量だけ遅延される
。背景遅延回路１２を省略することによシ重畳装置１０
の構造は簡単になシ、またコストも低下する。この場合
は２つのビデオ映像を互いに僅かシフトさせる。しかし
ながら、遅延か比較的短かい場合Ｃ例えばビクセル期間
のＸＡ）は。

シフトはとるに足らなＡもので％２つの非同期信号の混
合の結果として出力中に不連続性を導入することはない
。

上に述べた重畳装置ｌＯの動作から明らかなよううに、
ミキサ１６は前景ビデオ映像中に対象物が存在するとき
を除込て背景ビデオ信号を通過させる。

回路１０によってこのような対象物が検出されると。

ミＳす１６は背景映像上に対象物を重ね合わせ、対象物
の端縁部で２つの映像を混合する。対象物の垂直端部を
混合するためのミキサ回路は第３図に詳細に示されてい
る。

第１の遅延回路１２からの背景ビデオは線路１５よりミ
キサ１６に供給され、抵抗１００を経て第１のバッファ
増幅器１０２の非反転入力に供給される。第１の増幅器
１０２の出力は帰還抵抗１０４によってその反転入力に
接続されている。２個の直列接続された抵抗、１０６と
１０８は第１の増幅器の出力を出力増幅器１１００反転
入力に結合してｈる。第１のｎチャンネル電界効果トラ
ンジスタＣＦＥＴ　）　１１２は。

２個の直列接続された抵抗１０６と１０８との接続点Ｘ
をそのソース−ドレン導通路を経てアースに接続してい
る。

出力増幅器１１０の非反転入力は図示のように直接アー
スに接続されるか、あるいはオフセット・バイアス抵抗
を経てアースに接続されている。出力増幅器１１００反
転入力と出力との間には第１の帰還抵抗比、が接続され
ておシ、またこのＭｌの帰還抵抗Ｒ工と並列に直列接続
された１対の帰還抵抗Ｒ２およびＲ３が接続されている
。各抵抗Ｒ２，Ｒ３はＲ工の抵抗値の％の値をもってい
る。帰還抵抗Ｒ２とＲ３との接続点Ｚは帰還用のｎチャ
ンネルＦＥＴ　：Ｒ３２のソース−ドレン電路を経てア
ースに結合されている。

線路２１上の前景ビデオ映像信号は抵抗１１４を経て第
２の増幅器１１６の非反転入力に供給される。

第２の増幅器の出力は帰還抵抗１１８を経てその反転入
力に結合されている。第２の増幅器１１６からの出力は
また直列接続された２個の抵抗１２０および１２２を経
て出力増幅器１１００反転入力に接続されている。これ
らの直列接続された抵抗１２０と１２２との間の接続点
Ｙは第２のｎチャンネルＦＥＴ　１２４のソース−ドレ
ン電路を経てアースに結合されている。

第２の増幅器１１６の出力はまた増幅−クリッパ回路１
２４に供給され、該増幅−クリッパ回路１２４は、ミキ
サ１６中のデジタル制御回路を駆動するのに使用するた
めに前景映像信号を変換し、調整する。この増幅−クリ
ッパ回路１２４の入力閾値は基準黒レベルよシも低く設
定されている。増幅−クリッパ回路１２４の出力はイン
バータ１２６を経て第１のノア・ゲート１２８の一方の
人力に結合され。

また第２のノア・ゲート１３０の一方の入力に直接結合
されている。２個のノア・ゲー）　１２．８．１３０の
他の入力はミキサ１６のモード制御人力３２に接続され
て込る。第１のノア・ゲート１２８の出力は第１のＦＥ
Ｔ　１１２のゲートに接続されておシ、第２のノア・ゲ
ート１３０の出力は第２のＦＢＴ　１２４のゲートに接
続されて込る。モード制御入力はインバータ１３４を経
て帰還ＦＥＴ　ｘ３２のゲートに接続されている。

ミキサ１６の動作は線路２１上の前景ビデオ映像中に対
象物か存在するか否−かによって制御される。

前景対象物が存在しない（ｆｌＥＱａ図の時間０よシ前
）と仮定すると、第２の増幅器１１６および増幅−クリ
ッパ回路１２４の出力には基準黒レベル以下のレベルの
信号か存在する。従って、第２のノア会ゲ−）　１３０
の一方の入力は低レベル（０）にナシ、インバータ１２
６は第１のノア・ゲート１２８の対応スる入力に高レベ
ル（１）を供給する。前景対象物の存在しないときは、
線路３２（第１図）上のアンド・ゲート３０からのモー
ド制御入力は低くなる。従って、対象物か存在しないと
きは、第１のノア・ゲー）　１２８の出力は低くなって
第１ＯＦ’ＥＴ　１１２を遮断し、第２のノアのゲート
１３０の出力は高レベルになって第２のＦＥＴ　１２４
を導通させ、前景ビデオ信号をアースに短絡する。この
状態では背景映像信号のみが出力増幅器１１０に供給さ
れる。

モード制御人力３２が低レベルのトキはインバータ１３
４によって反転されて、帰還ＦＥＴ　１３！を導通させ
る。帰還ＦＥＴ　１３２が導通すると、抵抗Ｒ，２と几
。

は帰還路から取除かれ、有効帰還抵抗はＲ工のみになる
。

前景対象物の先行端か存在すると（ａｌＥ２ａ図の時間
Ｏ）、前述のようにその先行端は第１図の回路によって
検出されて、モード制御人力３２上のレベルを罵レベル
にする。この高レベルのモード制御入力が第１および第
２のノア番ゲート１２８．１３０の入力に供給されると
、これらのノア・ゲートの他方の入力の信号レベルには
関係なく第１および第２のＦＥＴ　１１２および１１４
を共に遮断状態にする。

これによって背景ビデオ信号および前景ビデオ信号は共
に出力増幅器１１００入カに供給される。

両方のビデオ信号が供給されることによっテ出力増幅器
１１０への入力レベルは高くなるので、その増幅器の利
得はその出力レベルを等じくするえめに低下しなければ
ならない。高レベルのモード制御信号はインバータ１３
４によって反転されると。

帰還ＦＥＴ　１３２を遮断する。抵抗Ｒ２とＲ３との接
続点Ｚはもはやアース・レベルではないので、回路中に
は３個の帰還抵抗が存在し、実効抵抗値は次式によって
表わされる。

上記の式で、Ｒ１＝Ｒ２＋Ｒ３であり、Ｒ２およびＲ３
は共に凡の％に等しいので、実効抵抗Ｒｅｆｆは。

となる。従って、ＰＢＴ　１３２が遮断すると実効抵抗
値は小さくなシ、負帰還量を大きくして、出方増幅器の
利得を％に減少させる。

時間Ｔ十Ｔ１（第２ａ図）に達すると、モード制御入力
は低レベルに戻る。しかしながら、前景対象物はまだ存
在するので、増幅−クリッパ回路１２４　　　　“から
の出力は高レベルにある。第２のノア・ゲート１３０に
供給されたこの高レベル信号は第２のＦＢ　Ｔ　１２４
を遮断状態に維持し、またインバータ１２６は低レベル
信号を第１のノア・ゲート１２８に供給するので、第１
のＦＥＴ　１１２は導通し、背景信号をアースに短絡し
て流す。従って、この状態では前景映像信号のみが出力
増幅器１１０に供給される。

インバータ１３４を経てＦＥＴ　１３２に供給される低
モードの制御レベルは、出力増幅器１１０の帰還抵抗を
、時間Ｏ以前の状態に関して前に説明したように、Ｒ工
のレベルに復帰させる。

対象物の後行端が検出されると、先行端が検出された場
合に行なわれたように前景信号と背景信号の混合が再び
行なわれる。混合時間Ｔか一旦経過すると（第２ｂ図〕
、前述のようにミキサ１６は第１の状態に戻って背景ビ
デオ映像のみがミキサ１６の出力３４に伝送される。

第３図のミキサ回路は前景対象物の垂直端のみの混合を
行なうものであるが、信号を全水平線時間だけ遅延させ
、水平端の検出時に信号の混合を行なうことにより、水
平端を混合するための追加の回路を設けることもできる
。

上述の説明では、ミキサ１６は３つの状態の出力。

すなわち背景ビデオのみ、前景ビデオのみ、あるいは前
景ビデオ信号と背景ビデオ信号の等しい混合状態を発生
した。しかし、対象物の端縁部において２つのビデオ信
号の単一の固定された混合を行なう代りに、ミキサ１６
は一方のビデオから他方のビデオへ交互にフェージング
することもできる。

例えば、対象物の先行端の検出時に、背景ビデオは何個
かのピクセルにわたってフエー・ド）・アウトされ、同
じ時間内に前景ビデオがフェード・インされる。このよ
うな相互フェージングを行なう装置はテレビジョン製作
装置、特にビデオ・スイッチング装置においてよく知ら
れている。ミキサ１６中において前景ビデオ信号と背景
ビデオ信号の各大きさを制御するために上昇および降下
（アップ・アンド番ダウン）傾斜信号（ランプ信号）発
生器が設けられる。この相互フェージング装置によれば
、対象物を背景場面中に鋭い端縁部が生じないようにか
ぶせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるビデオ映像重畳装置の一実施例
の概略回路図、第２ａ図および第２ｂ図は第１図の回路
における選択されたモードにおける信号の波形の組を示
す概略図、第３図は第１図におけるミキサの概略回路図
、第４図は背景上に重畳される前景対象物の一例を示す
図である。 １０・・・重畳装置％１６・・・ミキサ、Ａ・・・第１
のビデオ信号（前景信号）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のビデオ映像信号中に対象物が現われるとき
   はこの第１のビデオ映像信号のみを伝送し、第１のビデ
   オ映像信号中に対象物が現われないときは第２のビデオ
   映像信号のみを伝送する段階を含み、 さらに、上記第１のビデオ映像信号中の対象物の端縁部
   の存在または不存在を検出する段階と、上記対象物の端
   縁部が検出されたときは第１のビデオ映像信号と第２の
   ビデオ映像信号との混合物を所定の期間中伝送する段階
   とを含む、 第１のビデオ映像信号中に現われる対象物を第２のビデ
   オ映像信号中に現われる映像上に重畳する方法。
2. （２）第１のビデオ映像信号中に現われる対象物を第２
   のビデオ映像信号によつて表わされる映像上に重畳する
   ための手段と、対象物の少なくとも１つの端縁部におい
   て２つのビデオ信号を混合するための手段とを含む、第
   １のビデオ映像信号と第２のビデオ映像信号とを処理し
   てビデオ映像を重畳する装置。