JPS63121364A - テレビジヨン特殊効果装置の補間器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、テレビジョンの特殊効果装置の補間器に関す
る。

［従来の技術］ テレビジョン画像は、テレビジョン番組の製作者が構成
した場面（シーン）の非常に平面的な表現である。この
場面は、有形物でもよいし、人工的手段、例えばテレビ
ジョン・グラフィック・システムにより少なくとも部分
的に合成してもよい　。

ので、この場面を表わす映像信号の信号源は、カメラス
ミフィルム・スキャナばかりでなく、フレーム・バッフ
ァ及びこのフレーム・バッファの内容を調整するコンピ
ュータでもよい、一般的に、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・マット技術を用いて、これら場面成分を組合
せる０例えば、第４ａ及び第４ｂ図に示すように、前景
場面はソリッド・カラー・マットに対する環形であり、
背景場面は対照的な色の場面に対する矩形なので、前景
場面と背景場面を組合せると、その結果の画像は第４Ｃ
図に示すようになる。

変換システムは、場面を表わす映ｅ信号を操作するが、
この場面の特殊変換を実行するのに用いてもよい０例え
ば、場面を右に配置してらよい。

第４ａ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４ａ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て、変換された映像信号が第４
ｄ図の場面を表わすならば、変換された前景信号を背景
信号と組合せて得な映像信号は、第４ｅ図に示す画像を
表わす、大多数の変換システムには、主に２種類、即ち
、フォ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５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５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５図に示したシステムは、書き込みタロツク発生器１
０の制御により入力映像信号をデジタル化し、この結果
の１０ビツトのデジタル・ワード・シーケンスをフォワ
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・バッファ１２に書込む、入力映像信号は、
従来の飛越走査フォーマッ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・ノぐツファ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する。しかし、これら成分は変
換システム内で同じように処理されるので、これら成分
を別々に考察する必要はない。

小さいが領域内にて有限の複数ビクセル、例えば７２０
ピクセルに画像の各走査線を分割するという問題を、映
像信号のデジタル化動作が効果的に解決している。場面
のビクセル位置は、入力場面（例えば第４ａ図）の２座
標表示アドレス（Ｕ。

■）で決定できる０表示アドレスとフォワード・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・バッフ
ァ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・バッファ１２のメモリ・アドレス
位置に、表示アドレス（Ｕ、Ｖ）のビクセルを表わすデ
ジタル・ワードを書込む、フレーム・バッファ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ビクセルの出力画面（第４
ｄ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とクセール位置を定義する
。しかし、フレーム・バッファ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
・バッファ１２から映像信号を読出す、ユーザ・インタ
ーフェース（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６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ッチに等しい量だ
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
が入出力場面の左上隅であり、Ｘ及び）′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・バッファ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・バッファ１
２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０例えば、アドレ
ス（Ｘ’　、Ｙ′）が定義した点に最も近い４つのビク
セルをこのデジタル・フード（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：バッファ１２はこのリバース・アドレス（５
６，３，１９，８）に応答して、アドレス（５６，１９
）、　　（５６，２０＞、　　（５７，１９）及び（５
７，２０）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・バッファ
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・バッファ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・バッファ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・バッファ１２の出力信号を出力するの
も禁止する。

映像フレーム・バッファ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ャンネルと並
列に、キー・フレーム・バッファ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
ャンネルを設ける。

このキー・チャンネルに供給されるキー信号は、映像チ
ャンネルに供給された前景映＠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＠信号及び背景映像信号を混合して生成した複合画
像（第４Ｃ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くキーく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。映像チャンネル
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、
映像チャ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・チャンネルで処理する。

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。

補間器２０により補間される上記４つのデジタル・ワー
ドの内、２つのデジタル・ワードはビデオ・フレームの
１ライン上にあり、他の２つのデジタル・ワードは上記
ラインに隣接したライン上にある。アナログ合成映像信
号（この信号から入力デジタル映像信号が得られる）は
飛越走査されているので、フレームは２個のフィールド
から構成されている。

［発明の概要］ 本発明の実施例によれば、第１の対の入力データ・ワー
ドは飛越走査の映！信号の第１フィールドの第１ライン
上の隣接した２個のビクセルを表わし、第２の対の入力
データ・ワードは第２フィールドの第１ライン上の隣接
した２個のビクセルを表わし、第３の対の入力データ・
ワードは第２フィールドの第２ライン上の隣接した２個
のビクセルを表わす、尚、第１フィールドの第１ライン
は第２フィールドの第１及び第２ラインの間にあり、上
記の上記の第１乃至第３の対の入力データ・ワードはフ
レーム・バッファから読出される。

第２及び第３の対のデータ・ワードにより表わさ゛れる
ビクセルの夫々のライン上の位置は、第１の対の入力デ
ータ・ワードにより表わされるビクセルの第１フィール
ドの第１ライン上の位置に対応する。入力データ・ワー
ドを、３対のデータ・ワードを補間する。

［実施例］ 以下、第１図乃至第３図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図に示したテレビジョン特殊効果装置は、リカーシ
ブ（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ）メモリ３４及びこのメモリの
出力側に設けた映像フレーム・バッファ１２を有する。

入力映像信号は、リカーシブ・メモリ３４に書込まれる
と同時に映像フレーム・バッファ１２にも書込まれる。

入力場面の１ビクセルを表わす各データ・ワードが映像
フレーム・バッファ１２に加えられると、メモリ３４に
記憶されており且つ映像信号の前のフレームの同一ピク
セルを表わすデータ・ワードがメモリ３４から読出され
、フレーム・バッファ１２に供給されたデータ・ワード
と比較される。この比較は比較回路３６で行われる。比
較の結果、両データ・ワードが同一か或いは所定の範囲
内で同一と見なされるならば、比較回路３６は零のデジ
タル値を出力する。

一方、比較の結果、両データ・ワードが同一でなければ
（或いは所定の範囲内で同一と見なされなければ）、比
較回路３６は１のデジタル値を出力する。比較回路３６
の出力は、映像信号のフレーム間に動きがあるかどうか
を示すものであり、キー信号と共に特殊効果装置で処理
される。

フレーム・バッファ１２は、４８０（列）Ｘ７２０（行
）のビクセル・アレイを一時的に記憶する。第２図はビ
クセル・アレイの一部分を示す図であり、第２図におい
て、飛越走査の映像信号の第Ｎ番目のフィールド上の４
つのビクセルａ、ｂ。

ｅ及びｆと、第（Ｎ−１）番目のフィールド上の４つの
ビクセルｃ＋ｄ＋ｇ及びｈとから成るマトリックスを示
す、リバース・アドレス発生器１８（第５図）の出力で
あるアドレス情報（Ｘ′。

Ｙ’　）が第２図の点４０を特定するとすると、点４０
の色を表わすデータ・ワードはピクセルａ乃至りを表わ
す複数のデータ・ワードから合成される。′この合成デ
ータ・ワードは、出力場面内のアドレス（Ｘ、Ｙ）で特
定される位１のビクセルを発生するのに使用される０例
えば、アドレス（Ｘ。

Ｙ）が、入力場面のビクセルａの位置に対応する出力場
面中の位置を示すと仮定すれば、信号変換により入力場
面を上方且つ左方に移動させて出力場面を発生させる０
点４０の色を表現するデータ・ワードは、第３図に示す
回路を使用して合成される。第３図の回路は、４個の２
点Ｆ　Ｉ　Ｒ（Ｆｉｎｉｔｅ　ｌ＋１ｐＬＩＩＳｅ　Ｒ
ｅ５ｐｏｎｓ：有限インパルス応答）デジタル・フィル
タ４２．４４．４６及び４８を有する。尚、第３図では
デジタル・フィルタ４２のみを詳細に示しているが、他
のデジタル・フィルタ４４．４６及び４８も同様に構成
されている。これらの各デジタル・フィルタは、第２図
に示したビクセル・マトリラスの１ライン上のビクセル
を表わすデータ・ワードを受ける。したがって、例えば
、デジタル・フィルタ４２には、ビクセルａ及びｂを表
わすデータ・ワードが入力される。更に、デジタル・フ
ィルタ４２，４４．４６及び４８の夫々には、水平係数
発生器５０から重み付係数が加えられる０通常、デジタ
ル・フィルタ４２゜４４．４６及び４８の夫々に供給さ
れる重み付係数は等しく、その値はΔＸ　／　Ｘ　ｏで
ある。ここで、ｘＯは水平方向のビクセル間のピッチを
示し、ΔＸはビクセルａ、ｃ、ｅ及びｆを含むピクセル
列（即ち水平アドレスＸ′に相当する列）から点４０の
方向の水平距離を示す、デジタル・フィルタ４２は、下
記の値Ｉを有する出力ワードを発生する。　　Ｉ＝Ａ＋
ΔＸ（Ｂ−Ａ）／Ｘ。

ここで、Ａ及びＢは夫々ピクセルに及びｂを表わすデー
タ・ワードである。ａのデジタル・フィルタ４４．４６
及び４８は夫々上述のデジタル・フィルタ４２と同様に
動作する。即ち、デジタル・フィルタ４４．４６及び４
８は、夫々、ビクセル（ｃ、ｄ）、（ｅ、ｆ）及び（ｇ
、ｈ）を表わすデータ・ワード（Ｃ，Ｄ）、（Ｅ、Ｆ）
及び（Ｇ。

Ｈ）を受け、データ・ワードＪ、Ｋ及びＬを出力する。

デジタル・フィルタ４２．４４．４６及び４８の夫々が
一次（或いは直線）補間を行なうことは明らかである。

４点ＦＩＲフィルタ５４（第３図）は、上記のデータ・
ワードＩ、Ｊ、Ｋ及びＬを受けると共に、垂直係数発生
器６０（第１図）から出力する垂直係数を受ける。垂直
係数発生Ｈ６０は、ビクセルＣ及びｄを含むラインと点
４０の間の垂直距離ΔＹ（即ち垂直アドレス・ワードＹ
′の小数部分に相当する距離）を示す第１信号と、ビク
セルａ。

ｂ、ｅ及びｆを比較する比戟器３６の出力であるモーシ
ョン・ビット（４ビツト）から成る第２信号を受ける。

垂直係数発生器６０は２種類の動作モード（モーション
・モード（フレーム間に動きがあるモード）及び非モー
ション・モード（フレーム間に動きがないモード））を
有する。モーション・モードでは、垂直係数発生器６０
から出力する係数は、データ・ワードＪ及びＬがデジタ
ル・フィルタ５４から出力するデータ・ワードＭには影
響を与えない、尚、データ・ワードＭはデータ・ワード
Ｉ及びＫの一次補間である。一方、非モーション・モー
ドでは、フィルタ５４は、垂直係数発生器６０から発生
する係数により、４点のる波動作を行なう、モーション
信号の４ビット全部が１であれば（フィールドＮ及び（
Ｎ−２）が入力マトリックス領域内で同一であることを
示す）、垂直係数発生器６０は非モーション・モードと
なる。一方、モーション信号の４ビツトの内の少なくと
も１ビツトが１であれば（入力マトリックス領域内のフ
ィールドＮ及び（Ｎ−２）が異なることを示す）、垂直
係数発生器６０はモーション・モードとなる。このよう
に、モーション信号は、最も新しいフィールド（フィー
ルドＮ）及び直前のフィールド（フィールド（Ｎ−１）
）の映像情報であるデータ・ワードＭ内の相対重み付量
を決定する。

２次補間は出力場面の各ビクセルに対して行われる。こ
のように、モーション信号が動きを示すアドレス（Ｘ、
Ｙ）と、モーション信号が動きを示さないアドレスとが
存在すれば、２つのアドレスに対する補間動作は異なる
。

一般に、２点デジタルＦＩＲフィルタは、１個の遅延線
と、この遅延線の入出力端に接続した２個の乗算器と、
この乗算器の出力を加算する加算器とを有する。入力デ
ータ・ワードはＦＩＲフィルタに入力され、データ・ワ
ード間の時間間隔は遅延線での遅延時間に等しい、遅延
線は連続する２個の入力データ・ワードを一致させ、加
算器は、連続する２個の入力データ・ワードに応じて、
出力を発生する。加算器の出力は入力データ・ワードを
重み付けした平均値である０例えば、フィルタ４２は遅
延線を含まないが、デジタル・ワードＡ及びＢが異なっ
たサンプル時間での映像信号を表わすので、ＦＩＲフィ
ルタとして動作する。デジタル・ワードＡ及びＢを時間
的に一致させ（例えば、フレーム・バッファから読出し
た後にレジスタでラッチすることにより）、同時にフィ
ルタ４２に加える。

非モーション・モード時に垂直係数発生器６゜から出力
する係数は、下記の「デジタル・イメージ処理のための
キュービック・コンポルージョン・インターボレイジョ
ン」と題す、る文献に記載されている原理に基づいて計
算される　（ＩＥＥＥ、　Ｔｒａｎｓ、　Ａｃｏｕｓｔ
、、　　５ｐｅｅｃｈ、Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｉｎｇ、　Ｖｏｌ、　ＡＳＳＰ−２９，Ｄｅｃ、　　１
９７８．　Ｅｌｆ）、１１５３−１１６０　、　ＣＵＢ
ＩＣＣ０ＮＶＯＬＵＴＩＯＮ　ＩＮＴＥＲＰＯＬＡＴＩ
ＯＮ　ＦＯＲＤＩＧＩＴＡＬ　ＩＭＡＧＥ　ＰＲＯＣＥ
ＳＳＩＮＧ）。

映像フレーム・バッファ１２に記憶されな２フィールド
を用いて各出力フィールドを発生させることにより（但
し垂直係数発生器６ｏが非モーション・モードの時）、
出力フィールドを１個の入力フィールドから得る場合に
比べ、より良好な垂直解＠結果が得られる。この理由は
、出力フィールド中の各ビクセルを発生するデータ・ベ
ースの大きさが、前者の場合後者に対して２倍であるか
らである。モーション・モードでは、出力信号の各フィ
ールドは、フレーム・バッファに記憶された２フィール
ド中の新しいフィールドから作成されるので、画像の動
き（モーション）は、古いフィールドから得られた出力
信号の品質低下には影響されない。

第２図に示した時点では、ビクセルａ、ｂ、ｅ及びでは
新フィールドに属し、ビクセルｃ、ｄ、。

ｇ及びｈは古いフィールドに属する０次のフィールドで
は、ビクセルｃ、ｄ、ｇ及びｈは新フィールドに属し、
一方、ビクセルａ、ｂ、ｅ及びでは古いフィールドに属
し、動きが検出がされた場合には、出力ワード■及びＫ
は出力データ・ワードには影響を与えることはない、尚
、この場合の出力データ・ワードはデジタル・ワードＪ
及びＬの一次補間である。したがって、リバース変換装
置の制御器（図示せず）は、現在読み込み中のフィール
ドに関する情報を垂直係数発生器６０に与え、垂直係数
発生器６０は、動きが検出されていれば、上記情報を利
用してワード（Ｉ、Ｋ）又は（Ｊ。

Ｌ）の何れを使用して出力ワードＭｐ発生させるかを決
定する。

本発明は上記の実施例に限定されないことは勿論であり
、本発明の要旨を逸脱することなく本発明の変形・変更
を行なうことは当業者にとって容易である０例えば、簡
単な構成の補間器を使用する場合には、出力データは、
非モーション・モード及びモーション・モードにおいて
、４個のみの入力データ・ワードから作成される。この
場合、非モーション・モードでは、点４０のビクセルを
表わす出力データ・ワードはデータ・ワードＣ１Ｄ、Ｅ
及びＦから合成され、一方、モーション・モードでは、
出力データ・ワードはデータ・ワードＡ、Ｂ、Ｂ及びＦ
から合成される。しかしながら、少なくとも４対のビク
セルを使用することが望ましい、勿論、本発明は、４対
のビクセルの使用に限定されることはなく、更に、２点
ＦＩＲフィルタ４２．４４．４６及び４８夫々の代りに
４点ＦＩＲフィルタ１６を使用して、出力ワードを１６
ビクセルのマトリックスから作成することも可能である
。　更に、本発明は、デジタル映像信号が輝度及び色度
成分がら成り且つデジタル映像信号をアナログ合成信号
から得る場合に限定されるものではない、更にまた、本
発明は２動作モードのみを有する垂直係数発生器６ｏに
のみに限定されることはない、垂直係数発生器は、数種
の異なった動作モードを取りことができ、その内の１動
作モードをモーション信号（通常４ビット以上）の性質
に応じて選択すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック図、第
２図は第１図の実施例を説明するための図、第３図は第
１図のブロック図の一部分を詳細に示したブロック図、
第４ａ図乃至第４ｅ図は本発明の背景を示す図、第５図
はリバース変換装置のブロック図である。 １２・・・映像フレーム、バッファ ２６・・・キー・フレーム、バッファ ３４・・・リカーシブ・メモリ ３６・・・比較回路 ５０・・・垂直係数発生器 ６０・・・水平係数発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 飛越走査により得た映像信号の任意の１フレーム内のピ
   クセルを表わす第１対、第２対及び第３対の入力データ
   ・ワードを処理する補間器であって、 上記第１対の入力データ・ワードにより表わされるピク
   セルは、映像信号の第１フィールドの第１ライン上の隣
   接したピクセルであり、 上記第２対の入力データ・ワードにより表わされるピク
   セルは、映像信号の第２フィールドの第１ライン上の隣
   接したピクセルであり、上記第２フィールドは上記第１
   フィールドの直後のフィールドであり、 上記第３対の入力データ・ワードにより表わされるピク
   セルは、映像信号の第２フィールドの第２ライン上の隣
   接したピクセルであり、 上記第２フィールドの上記第１及び第２ラインは上記第
   ２フィールド内で隣接し、上記第１フィールドの上記第
   １ラインは上記第２フィールドの上記第１及び第２ライ
   ンの間にあり、上記第２対及び第３対の入力データ・ワ
   ードにより表わされるピクセルの夫々のライン上の位置
   は、上記第１対の入力データ・ワードにより表わされる
   ピクセルの第１フィールドの第１ライン上の位置に対応
   し、 上記第２対の入力データ・ワードにより表わされるピク
   セルが現われるフレーム領域に動きが存在するかどうか
   を示す手段と、 上記第１対、第２対及び第３対の入力データ・ワード間
   を補間して出力データ・ワードを得る補間手段と、 動きが検出されたかどうかに応じて上記第１対、第２対
   及び第３対の入力データ・ワードの上記出力データ・ワ
   ードへの影響を調節する手段とを具えたテレビジョン特
   殊効果装置の補間器。