JPS6324289A - ビデオ信号処理装置 - Google Patents

ビデオ信号処理装置

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JPS6324289A
JPS6324289A JP62128561A JP12856187A JPS6324289A JP S6324289 A JPS6324289 A JP S6324289A JP 62128561 A JP62128561 A JP 62128561A JP 12856187 A JP12856187 A JP 12856187A JP S6324289 A JPS6324289 A JP S6324289A
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    • G06T15/50—Lighting effects
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
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    • H04N5/262—Studio circuits, e.g. for mixing, switching-over, change of character of image, other special effects ; Cameras specially adapted for the electronic generation of special effects
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  • Studio Circuits (AREA)
  • Controls And Circuits For Display Device (AREA)

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】 本発明は、ビデオ・フレームが三次元物体の形をもって
現われるようにビデオ映像の形状を変更するためのビデ
オ信号処理方式に関する。この種の方式が英国特許出願
第２１１９５９４Ａ号および第２１５８６７１Ａ号に開
示されている。それらの方式は、入力映像とは異なる形
状の映像を生ずるように操作される映像のシーケンスを
表わすビデオ信号をビデオ速度（ｗｉｄｅｏ　ｒａｔｅ
）で受信する。
この操作を生ずるために用いられる処理は書込み側補間
（ｗｒｉｔｅ　５ｉｄｅ　１ｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ
）と呼ばれるものであり、その場合には、ピクチャ・ポ
イント信号が、最終映像の形状によって決定されかつ通
常のラスタ・フォーマットで読み出されるフレーム記憶
器におけるアドレスに書き込まれる。書き込みアドレス
は予め計算され、例えば各４番目のラインおよびフィー
ルドにおける各４番目のピクセルに対する粗アドレス・
マップとして与えられる。
これらの粗マツプはスペース（３１）ａｃｅ）内の位置
または配向の変化を生ずるようにそれ自体で操作されう
る。
入力ビデオ信号が受信されると、粗マツプが介在アドレ
スを与えるように補間される。実際には、書き込みアド
レスは、一般にフレーム記憶器アドレスに該当せず、従
って、１つの入来ピクチャ・ポイント信号が与えられる
書き込みアドレスに最も近いフレーム記憶器アドレスに
寄与 （ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ）する、ビデオ信号はま
た補間されそして所望のアドレスに書き込まれる。フレ
ーム記憶器の内容が通常のラスタ・フォーマントで読み
出される場合には、ビデオ映像は前述のようにビデオ速
度で現われるが、その映像の形状は変更されている。
この方式の形状操作は効果的であるが、異なる光源から
のシェーディング（ｓｈａｄｉｎｇ）に対する配慮がな
されておらず、特にビデオ信号に多くのデテール（ｄｅ
ｔａｉｌ）が存在する場合には形状のある種のデテール
が失われることがありうる。
本発明の目的は、操作される映像形状に対して光シェー
ディングの効果を生じうる形状装置（ｓｈａｐｅ　ｍａ
ｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）の方法および装置を提供するこ
とである。
本発明によれば、ビデオフレームが三次元物体の形をも
って現われるようにビデオ映像の形状を変更するための
ビデオ信号処理装置において、ａ）前記三次元物体の形
状を画成するアドレス・マップを記憶するアドレス記憶
装置と、ｂ）フレーム記憶器と、 Ｃ）入力フレームのピクセルを前記フレーム記憶器に第
１のシーケンスでロードする手段と、ｄ）前記第１のシ
ーケンスとの関係が前記アドレス・マップから決定され
る第２のシーケンスで前記ピクセルを前記フレーム記憶
器から読み取る手段と、 ｅ）虚光源の位置の表示と組合せてアドレス・データを
処理して光度係数を発生する処理装置と、ｆ）光度係数
に応答してビデオ・フレームにおける各ピクセルの値を
調節して前記虚光源に基因したシェーディングを有する
ビデオ・フレームを発生する手段を具備するビデオ信号
処理装置が提供される。
本発明の好ましい実施例では、処理装置は三次元物体の
表面に対して直交関係にあるベクトルとその表面から前
記光源へのベクトルとの間の角度を計算する手段と、そ
の角度に関係づけられた光度係数を発生する手段を有し
ている。その三次元物体を表わすアドレス・マップは複
数のポイント座標よりなりうるものであり、かつ処理装
置は隣接した３つの座標によって画成された各表面に対
する光度係数を計算するための手段を具備する。
各ピクセルの値は、それらのピクセルがフレーム記憶器
にロードされる前に、光度係数に応答して調節されるこ
とが好ましい。
以下図面を参照して本発明の実施例につき説明しよう。
ビデオ信号を処理するための装置が第１図に示されてい
る。入力ビデオ信号は、出力ビデオ信号のディスプレイ
にともなって生ずる出力映像が三次元物体の形態をもっ
て現われるように操作される。従って、従来のビデオ映
像は例えば球状または筒体等のまわりに配置されうる。
ビデオ入力信号は、入力ライン２１、アドレス発生器２
２および減衰器２３を通じてフレーム記憶器２０に供給
される。粗三次元アドレス・マップがアドレス記憶器に
記憶され、そしてそれが書き込みアドレス発生器２２に
供給される。アドレス発生器２２は空間補間器、時間補
間器、三次元アドレスを二次元に変換する手段、および
各入力ピクセルに対する４つのフレーム記憶場所をアド
レスする手段を具備している。従って、この装置は、英
国特許出願第２１１９５９４Ａ号および第２１５８６７
１Ａ号に記載されているような「書き込み側」処理（’
ｗｒｉｔｅ　５ｉｃｌｅ’　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を
行う、ピクセルは読取アドレス発生器２４によって標準
ラスタ・フォーマットでフレーム記憶器２０から読み取
られ、ライン２５上に出力ビデオ信号を発生し、その場
合の処理はビデオ速度でもってリアルタイムで行われる
。
各ピクセルは、フレーム記憶器２０にロードされる前に
、三次元物体に対するシェーディング効果をシミュレー
トする光度係数に応答して減衰器２３によって減衰され
る。その光度係数は、粗アドレス・マップおよびライン
２７上に供給される虚光源に関する情報に応答して処理
装置２６によって計算される。
処理装置２６は第２図に詳細に示されている。
粗マツプを表わすアドレス信号が演算処理器４゜に供給
され、１つのラインからの２つの信号と次のラインから
の１つの信号の３つの信号のグループが同時に得られる
。これらのラインは勿論隣接したビデオ・ラインには合
致しない。この実施例で用いられたモデルでは、１つの
表面からの反射光の光度は、その表面に対して直交する
ベクトルと光源からその表面へのベクトルとの間の角度
Ａに依有する（第３図参照）、従って、演算処理器４０
は３つの点（Ｘ＋　、）’＋　、Ｚ＋　）、（Ｘｚ、Ｖ
ｔ　％　ｚｔ　）、（Ｘｌ、ｙｌ、ｚ、）を含む表面に
対して直交するベクトルを計算する。このベクトルはこ
れら３つの点のクロス乗積すなわちＸＮ＝（Ｘ＋Ｘｚ　
　ｘｚｘ３）、ＹＮ＝（ｙ＋ｙｔ　　ＬｚＹｚＬＺＮ”
　（Ｚ＋　Ｚｚ　　Ｚｚ　ｚｓ　）によって定義され、
かつ掛算および引算回路を用いて公知の態様で計算され
る。垂直ベクトルの座標がＮ＝ＸＮ土十ＹＮユ＋ＺＮｋ
として上述のように計算されると、光源の位置が既知で
あれば（光源からのベクトルは盈、＝Ｘｓ上＋Ｙ　ｓ　
ｉ＋　Ｚ　ｓ−と工である）、角度Ａの余弦を計算する
のは比較的容易である。ドツト積はＮ　　５＝ＮＳｃｏ
ｓＡであるから、Σと旦を規格化すれば、Σ　５＝ｃｏ
ｓＡとなる。垂直ベクトルが演算処理器４０で計算され
た後に、信号がその処理器４０に送られ、その処理器が
２つのベクトルΣおよびΣに対する規格化係数を計算す
る。
１つのベクトルに対する規格化係数は処理器４１の出力
側に示されているように（ｘ　Ｚ　＋ｙ２　＋ｚ　ｔ　
）の平方根分の１で与えられ、この処理器４１は両方の
ベクトルに対する規格化係数を計算する。用いられる数
字がきわめて大きいので、処理器４１は浮動小数点計算
への変換をも行う、規格化されたベクトル■および−Ｓ
−は２つのベクトルの各成分に処理器４１で計算された
規格化係数を掛算することによって掛算器４２で発生さ
れる。（ｏｓ　Ａを決定する場合の最終段階は２つのベ
クトルのドツト積Ｎ−５＝ｘＮｘＳ＋ｙＮｙＳ＋ｚＮｚ
Ｓを形成することである（ただしｘＮ＝ＸＮ／（ＸＮ”
＋　Ｙ　Ｎ　１　＋　Ｘ　Ｎ　！　）　ｌ　／　Ｎ、等
である）、これは各表面に対する出力余弦を発生する加
算および掛算回路４３で行われる。勿論、アドレス信号
の処理は連続しており、回路４３からの出力が粗マツプ
によって定義された形状の各表面に対するｃｏｓｉｎｅ
　Ａである。
１つの表面からの反射光の光度は次のように与えられる
。
ｐ １　＝　Ｉａ＋　Ｋａ＋　−［Ｋｄ　ｃｏｓＡ　＋　Ｋ
ｓ　ｃｏｓ”Ｂ］ｒ＋に ただし　Ｉａ＝周囲光度 Ｋａ　＝反射係数 ｒｐ＝点光源光度 ｒ　＝光源から表面までの距離 Ｋｄ　＝拡散反射率 Ｋｓ　＝鏡面反射率 Ｂ　−反射ベクトルと観察者との間の 角変 ｋ　一定数 である。
ｃｏｓ’　Ｂの項は観察者と表面からの反射光の方向と
の間の角度に関係している。観察者と光源の位置が一致
しておれば、Ｂ＝２Ａとなり、計算が単純化されうる。
加算および掛算回路４３でｃｏｓＡが得られれば、それ
がＲＡＭ４４に与えられ、このＲＡＭ４４がａｒｃ　ｃ
ｏｓＡに対するルックアツプ表を与える。異なるＡに対
する（ＫｄｃｏｓＡ＋Ｋｓ　ｃｏｓ　’　Ｂ）の値は、
Ｋｄ　、Ｋｓおよびｒが独立に可変であるとして、ＲＡ
Ｍ５内のルックアツプ表で与えられ、そして出力映像に
最良の結果を得るためにＡの異なる値に対して経験的に
与えられる。ＲＡＭ４４はコンピュータ４５からの値を
ロードされうる。
上記式の右辺における最初の項１ａＫａは周囲光の光度
と表面の反射率を考慮したものである。
この項の値、および光源の光度ならびに点光源から表面
までの距離はオペレータがコンピュータ４５を用いて決
定することができる。にはすべての形状に対する定数で
ある０項（Ｋｄ　ｃｏｓ　Ａ　＋Ｋｓ　ｃｏｓ　Ｂ）が
ＲＡＭ４４から得られると、それはｌａ　Ｋａ　ｓ　ｒ
およびＩｐの選択された値に対する反射光の光度を評価
するために処理器４６に供給される。この実施例では、
その処理器は、ＲＡＭ４４からの上記項（Ｋｄ　ｃｏｓ
　Ａ等）に点光源の光度に関係する係数および係数１／
（ｒ＋Ｋ）を掛算する掛算器である。ＫｄおよびＫｓは
ＲＡＭ４４からの項が０と１との間となるように選択さ
れる。
粗マツプにおける点に対する計算された光度は補間器４
７に供給され、この補間器４７は操作された映像におけ
る各ポイントに対する光度係数を発生するためにそれら
の光度係数を補間する。光度係数を発生するためのアド
レス・マップの処理はリアルタイムで行われることを理
解すべきである。
この実施例では、入来ビデオ信号は異なる形状の出力映
像を発生するためにリアルタイムで操作される。また、
ビデオ信号は、形状がより容易に見られうるように点光
源に基因する形状のシェーディングに関係した程度だけ
減衰されうる。
光度係数の計算はここで用いられたモデルに限定される
ものではないことを理解すべきである。
また、幾つかの点光源が用いられてもよく、かつカラー
光源の効果もシミュレートされうる。カラー光源が用い
られた場合には、上記方程式における係数の幾つかはカ
ラーに依有する。
【図面の簡単な説明】
第１図はビデオ映像の形状を操作するためのビデオ処理
装置であって、その映像にシェープイン　。 グを与える処理装置を具備した処理装置を示すブロック
図、第２図は第１図に示された処理装置の詳細を示すブ
ロック図、第３図は反射光の光度の計算におけるベクト
ルを示す図である。 図面において、２０はフレーム記憶器、２１は入力ライ
ン、２２はアドレス発生器、２３は減衰器、２６は処理
装置、４０は演算処理器、４１は処理器、４２は掛算器
、４３は加算および掛算回路、４４はＲＡＭ、４５はコ
ンピュータ、４６は処理器、４７は補間器をそれぞれ示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ビデオフレームが三次元物体の形をもって現われる
    ようにビデオ映像の形状を変更するためのビデオ信号処
    理装置において、 ａ）前記三次元物体の形状を画成するアドレス・マップ
    を記憶するアドレス記憶装置と、 ｂ）フレーム記憶器と、 ｃ）入力フレームのピクセルを前記フレーム記憶器に第
    １のシーケンスでロードする手段と、ｄ）前記第１のシ
    ーケンスとの関係が前記アドレス・マップから決定され
    る第２のシーケンスで前記ピクセルを前記フレーム記憶
    器から読み取る手段と、 ｅ）虚光源の位置の表示と組合せてアドレス・データを
    処理して光度係数を発生する処理装置と、ｆ）光度係数
    に応答してビデオ・フレームにおける各ピクセルの値を
    調節して前記虚光源に基因したシェーディングを有する
    ビデオ・フレームを発生する手段を具備するビデオ信号
    処理装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記処
    理装置が前記三次元物体の１つの表面に直交するベクト
    ルと前記表面から前記光源までのベクトルとの間の角度
    を計算する手段と、前記角度に関係づけられた光度係数
    を発生する手段を具備している前記装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の装置において、前記三
    次元物体を表わすアドレス・マップが複数の点座標より
    なり、かつ前記処理装置が隣接した３つの座標によって
    画定された各表面に対する光度係数を計算する手段を具
    備している前記装置。 ４、特許請求の範囲第３項記載の装置において、前記ア
    ドレス・マップがビデオ・フレームの各ピクセルに対す
    る座標を含んでおらず、前記処理装置がビデオ・フレー
    ム内の各ピクセルに対して１つの光度係数を発生するよ
    うに前記光度係数を補間する手段を具備している前記装
    置。 ５、特許請求の範囲第４項記載の装置において、前記ピ
    クセルが前記フレーム記憶器にロードされる前に各ピク
    セルの値が光度係数に応答して調節される前記装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記ア
    ドレス・マップがビデオ・フレームの各ピクセルに対す
    る座標を含んでおらず、中間のピクセル座標を計算する
    空間補間器と、前記三次元座標を前記フレーム記憶器を
    アドレスするための二次元アドレスに変換する手段を具
    備している前記装置。 ７、特許請求の範囲第６項記載の装置において、入力フ
    レームの各ピクセルがフレーム記憶器内の隣接した４つ
    の記憶場所に寄与する前記装置。 ８、特許請求の範囲第１項記載の装置において、ビデオ
    信号を形成するビデオ・フレームのシーケンスが前記フ
    レーム記憶器にロードされそしてリアルタイムで前記フ
    レーム記憶器から読み取られて、可動ビデオ映像の形状
    変更を生ずるようになされた前記装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の装置において、アドレ
    ス記憶装置が複数の関係づけられたアドレス・マップを
    記憶する前記装置。 １０、特許請求の範囲第９項記載の装置において、ピク
    セルを入力フレームにロードする手段が前記アドレス記
    憶装置に記憶されたアドレス・マップに対して中間のア
    ドレス・マップを計算する時間的補間器を具備している
    前記装置。
JP62128561A 1986-06-03 1987-05-27 ビデオ信号処理装置 Granted JPS6324289A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8613447 1986-06-03
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Publication Number Publication Date
JPS6324289A true JPS6324289A (ja) 1988-02-01
JPH0434159B2 JPH0434159B2 (ja) 1992-06-05

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ID=10598858

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US (1) US4899295A (ja)
EP (1) EP0248626B1 (ja)
JP (1) JPS6324289A (ja)
DE (1) DE3773747D1 (ja)
GB (1) GB8613447D0 (ja)

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