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発明の名称 映像特殊効果装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−111619
公開日 平成7年(1995)4月25日
出願番号 特願平5−254177
出願日 平成5年(1993)10月12日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 明石 知子 / 鈴木 紀雄
要約 目的
画像に光を当てたように見せると同時に、絵の質感をも変化させる映像特殊効果を生成する。

構成
変位量発生器400は、読み出しアドレスと画像信号との演算により変位量を出力し、アドレス変位回路300では、読み出しアドレスを変位量によって変位させ、その変位後のアドレスを用いて、領域の抽出、輝度補正値の設定を行い、映像合成器700では、輝度補正値による映像信号の変換・合成により出力の画像信号を得る。
特許請求の範囲
【請求項1】入力された画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成された読み出しアドレスを生成する読み出しアドレス発生器と、前記読み出しアドレスと前記読み出しアドレスにより前記画像メモリから読み出された画像信号との演算により変位量を生成する変位量発生器と、前記読み出しアドレスと前記変位量との演算により前記読み出しアドレスを変化させるアドレス変位回路と、前記アドレス変位回路からの出力であるアドレスを入力として受け取り、前記画像信号に変化を与えるべき領域を抽出し領域信号を出力する領域抽出器と、前記領域信号を入力とし、前記画像信号の輝度補正値を演算する輝度演算器と、前記輝度補正値と前記画像信号との合成をおこなう映像合成器とを備えたことを特徴とする映像特殊効果装置。
【請求項2】変位量発生器は、画面の水平方向をH方向、垂直方向をV方向としたとき、画像信号の輝度のH方向の微分を行いその結果を出力する第1の微分器と、前記輝度のV方向の微分を行いその結果を出力する第2の微分器と、前記画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成された読み出しアドレスの、x方向成分のH方向の微分を行いその結果を出力する第3の微分器と、前記読み出しアドレスのx方向成分のV方向の微分を行いその結果を出力する第4の微分器と、前記読み出しアドレスのy方向成分のH方向の微分を行いその結果を出力する第5の微分器と、前記読み出しアドレスのy方向成分のV方向の微分を行いその結果を出力する第6の微分器と、前記第1の微分器の出力と前記第3の微分器の出力を乗算し、その結果を出力する第1の乗算器と、前記第2の微分器の出力と前記第4の微分器の出力を乗算し、その結果を出力する第2の乗算器と、前記第1の微分器の出力と前記第5の微分器の出力を乗算し、その結果を出力する第3の乗算器と、前記第2の微分器の出力と前記第6の微分器の出力を乗算し、その結果を出力する第4の乗算器と、前記第1の乗算器の出力と前記第2の乗算器の出力を加算し、その結果を前記読み出しアドレスのx方向成分の変位量として出力する第1の加算器と、前記第3の乗算器の出力と前記第4の乗算器の出力を加算し、その結果を前記読み出しアドレスのy方向成分の変位量として出力する第2の加算器とから構成されることを特徴とする請求項1記載の映像特殊効果装置。
【請求項3】領域抽出器は、画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成されるアドレスを入力として受け取り、前記アドレスで表される画素の位置と所定の第1の直線との距離を計算し出力する第1の距離計算器と、前記第1の直線との距離によって所定の第1の領域か否かを判定し第1の領域信号を出力する第1の領域判定器と、前記アドレスを入力として受け取り、前記アドレスで表される画素の位置と所定の第2の直線との距離を計算し出力する第2の距離計算器と、前記第2の直線との距離によって所定の第2の領域か否かを判定し第2の領域信号を出力する第2の領域判定器と、前記第1の領域信号と前記第2の領域信号を合成し最終的な領域信号を出力する領域合成器とから構成されることを特徴とする請求項1記載の映像特殊効果装置。
【請求項4】領域抽出器は、画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成されるアドレスに、x方向成分とy方向成分とから構成されるオフセットを加算してx方向成分とy方向成分とから構成されるオフセット加算後のアドレスを出力する加算器と、前記画像信号に変化を与えるべき領域をパターンとして記憶し、前記オフセット加算後のアドレスによりパターンを読み出され、オフセット加算前のアドレスが前記領域内にあるか否かを示す領域信号を出力するパターンメモリとから構成されることを特徴とする請求項1記載の映像特殊効果装置。
【請求項5】映像合成器は、画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成される読み出しアドレスによって画像メモリから読み出された画像信号と輝度補正値との入力を受けて、前記輝度補正値によって前記画像信号の輝度成分を変換する輝度成分変換器と、前記読み出しアドレスによって前記画像メモリから読み出された前記画像信号と前記輝度補正値との入力を受けて、前記輝度補正値をもとに前記画像信号の色成分を変換する色成分変換器と、前記輝度成分変換器からの出力である画像信号と前記色成分変換器からの出力である画像信号との合成を行い、合成後の画像信号を出力する画像信号合成器とから構成されることを特徴とする請求項1記載の映像特殊効果装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の処理により様々な映像特殊効果を発生させる映像特殊効果装置に関する。
【0002】
【従来の技術】映像特殊効果装置が実現する特殊効果には様々なものが開発されており、その一つに、画像に光が当たっているように見える効果というものがある。その一例として、特開平1−292975号公報が挙げられる。この装置の構成は図7に示すように、AD変換器801、画像記憶器802、書込番地発生器803、読出番地発生器804、背景付加器805、DA変換器806、クロック発生器807、同期信号付加器808から構成されている。また、図7中の読出番地発生器804の詳細を図8に示し、この装置の特徴である読出番地発生器804の説明を以下に記す。
【0003】この読出番地発生器804は、座標発生部900と、入力された映像信号である画像の各画素の位置と、この画像に対応する予め定められた特定の直線との距離を計算する距離計算器910と、関数発生部920と、定数発生部930と、座標計算部940と、データ選択器950と、定数比較器960,970とからなっており、関数発生部920は、距離計算器910から出力された距離を入力し、所望の位置的変形出力を与えるように入力した距離を写像する位置関数発生器921,922と、距離計算器910から出力された距離を入力し、所望の輝度的変化出力を与えるように入力した距離を写像する輝度関数発生器923,924とから構成されている。
【0004】以上のように構成された映像特殊効果装置によりテレビジョン画像を、平面に置いた紙がある半径の円筒に沿って丸められた形に変形させられたとき、この円筒に光を当てたような効果を得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような従来の構成では、光を当てたような映像特殊効果は得られても、それに加えて絵の質感をも変えるといった、さらに複雑かつ新規の効果をつくることはできなかった。
【0006】そこで本発明ではかかる点を鑑み、画像に光を当てたように見せると同時に、絵の質感をも変化させるという、これまでにない新しい映像特殊効果を実現する映像特殊効果装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため本発明の映像特殊効果装置は、入力された画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像信号の特定の画素を指定するx方向成分とy方向成分とから構成された読み出しアドレスを生成する読み出しアドレス発生器と、前記読み出しアドレスと前記読み出しアドレスにより読み出された画像信号との演算により変位量を生成する変位量発生器と、前記読み出しアドレスと前記変位量との演算により前記読み出しアドレスを変化させるアドレス変位回路と、前記アドレス変位回路からの出力であるアドレスを入力として受け取り、前記画像信号に変化を与えるべき領域を抽出し領域信号を出力する領域抽出器と、前記領域信号を入力とし、前記画像信号の輝度補正値を演算する輝度演算器と、前記輝度補正値と前記画像信号との合成をおこなう映像合成器とを用い、この映像合成器の出力を本装置の出力として得るものである。
【0008】
【作用】本発明は上記した構成により、変位量発生器に読み出しアドレスとそれにより読み出された画像信号とを入力し、それらの演算などの処理を経て得られた変位量をアドレス変位回路に供給する。アドレス変位回路ではその変位量によって読み出しアドレスを変位し、その変位後のアドレスを用いて領域抽出器による領域抽出、輝度演算器での輝度補正値の設定を行っている。
【0009】光を当てたような効果は、たとえば領域抽出後、その領域内の輝度が領域外よりも高くなるように輝度補正値を設定することによって実現できる。
【0010】ここで、変位量発生器から出力されるアドレスの変位量について考える。もし変位量発生器に読み出しアドレスと、この読み出しアドレスにより読み出された画像信号とが入力されず、それらに無関係な定数が変位量として出力されるならば、読み出しアドレスにその変位量を加算あるいは減算するなどのアドレス変位をして求めるという処理は、すなわち読み出しアドレスの座標系の座標変換を意味する。よって、出力画像では輝度を高めた領域、すなわち光が当たっているように見える領域が変形したり位置が移動したりするが、それによって画像の質感を変えるには至らない。
【0011】しかし、本発明の変位量発生器では前述のように、読み出しアドレスとそれにより読み出された画像信号とを入力し、それらの演算などの処理を経て変位量を出力する。変位量の一例として画像信号の輝度成分を微分したものを考える。このとき、変位量は輝度の微分値、すなわち輝度の変化の割合に比例する。たとえば輪郭のように輝度の変化が大きいところでは変位量も大きくなり、画像信号の輝度が一定でないかぎりその値は画素毎に変化する。このようにして変位させたアドレスを用いて領域抽出・輝度演算を行い、その後の出力画像を見ると、領域外の位置でも輝度が高められた部分ができたり、逆に領域内でも輝度の低い部分が現れたりする。このような部分は輝度の変化の割合が大きいところ、すなわち輪郭などで起きやすく、光って盛り上がって見えたり、暗く影になって見えたりして、もとの画像とは質感が変わっている。以上の処理により、画像の質感を変えて見せる効果が実現できる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し詳細に述べる。図1は本発明の一実施例における映像特殊効果装置の概略ブロック図である。
【0013】図1において、画像信号aが入力され画像メモリ100に記憶される。読み出しアドレス発生器200は画像信号中の特定の画素を指定するx方向成分・y方向成分から構成される読み出しアドレスb1、b2を発生する。この読み出しアドレスにより画像メモリ100から読み出された画像信号cは、読み出しアドレスb1、b2とともに変位量発生器400に入力としてはいる。
【0014】変位量発生器400ではこれらの入力の演算などの処理を経て、x方向成分・y方向成分から成る変位量g1、g2を発生する。アドレス変位回路300では、読み出しアドレス発生器200から発生された読み出しアドレスb1、b2を変位量g1、g2によって変位させる。変位されたアドレスh1、h2は領域抽出器500に入力として供給される。領域抽出器500では効果を施すべき領域の抽出を行い、領域信号jを出力する。
【0015】輝度演算器600は領域信号jを受け取り、所望の効果を得るよう輝度補正値kを輝度演算器600で計算する。例えば領域内の輝度を一様に高めるのではなく、領域の外側から内側にいくにつれ徐々に輝度が高くなるように輝度補正値kを設定すれば、画像に光が当たっている様子がよりリアルに表現できる。輝度演算の後映像合成器700では、画像メモリ100から読み出しアドレスb1、b2で読み出された画像信号cに、輝度演算器600から出力される輝度補正値kを合成して出力の画像信号mを得る。
【0016】図2は、図1に示す変位量発生器400の一構成例を示すブロック図である。ここで、画像表示装置で表示される画面の水平方向をH方向、垂直方向をV方向としておく。図2における410、411、420〜423は第1〜第6の微分器である。第1の微分器410ではある点の輝度のH方向の微分を、第2の微分器411では同じく輝度のV方向の微分を、第3の微分器420では読み出しアドレスx方向成分のH方向の微分を、第4の微分器421では読み出しアドレスx方向成分のV方向の微分を、第5の微分器422では読み出しアドレスy方向成分のH方向の微分を、第6の微分器423では読み出しアドレスy方向成分のV方向の微分を、それぞれ行っている。
【0017】その後、第1の乗算器430で第1の微分器410と第3の微分器420の微分結果を乗算する。第2〜第4の乗算器431・432・433でも同様に、それぞれ前段の微分結果を得て乗算を行う。第1の乗算器430と第2の乗算器431それぞれの出力を第1の加算器440で加算する。第2の加算器441でも同様に、第3の乗算器432と第4の乗算器433の出力を加算する。この第1の加算器440で出力されるのは、x方向の輝度の変化の割合、同じく第2の加算器441ではy方向の輝度の変化の割合である。つまりこの場合、アドレスの変位量g1、g2は、輝度の変化量に比例する。
【0018】ここで、領域抽出器500で抽出される領域があるアドレスで表される点Aを中心とした円であり、輝度演算器600で行う演算がその円内の輝度を高めるものであるとする。もし領域抽出器500に入力されるアドレスがアドレス変位回路300での変位を行う前のものであれば、出力画像はその円内のみ輝度が高められた画像となる。しかし、本実施例では図2に詳細を示すような変位量発生器400から出力される、輝度の変化の割合に比例した変位量g1、g2でアドレスを変位させている。このため、出力画像を見ると輝度が高められている部分が円外にあったり、また円内であっても輝度が低いままの部分ができたりする。
【0019】このようなことは輝度の変化の割合が大きい部分、すなわち輪郭などで起こりやすい。つまり輪郭の部分では特に、光って盛り上がっているように見えたり、暗く影になって見えたりする。これらのことにより絵の質感が変化して見えるのである。この場合は、輪郭の部分が絵の具を盛り上げたように光ったり、あるいは盛り上げた絵の具のために影ができているように見え、画像があたかも油絵で描かれているかのような効果が得られる。
【0020】図3は、図1における領域抽出器500の一構成例を示すブロック図である。図3において、図1のアドレス変位回路300で変位された、x方向成分とy方向成分とから成るアドレスh1、h2が入力として第1の距離計算器510と第2の距離計算器511とに入る。第1の距離計算器510では、予め定められた直線Aとアドレスh1、h2で表される画素Pの位置との距離p1を計算し出力する。第1の領域判定器520では距離p1をもとに、画素Pが予め定めた領域α内にあるかどうかを判定し、領域信号q1を出力する。
【0021】同様に、第2の距離計算器511では、直線Bと画素Pの距離p2を計算し出力する。第2の領域判定器521では距離p2をもとに、画素Pが領域β内にあるか否かを判定し、領域信号q2を出力する。領域合成器530では、領域信号q1、q2を合成して最終的な領域信号jを出力する。このようにして抽出される領域の一例として、直線Aと直線Bとを軸とする楕円などが考えられる。
【0022】図4は、図1に示す領域抽出器500の他の構成例を示すブロック図である。図1のアドレス変位回路300から出力されるx方向成分・y方向成分から成る変位後のアドレスh1、h2と、予め定められたx方向成分・y方向成分から成るオフセットr1、r2を加算器540で加算し、加算後のアドレスs1、s2が出力される。パターンメモリ550は画像信号を変化すべき領域をパターンとして記憶しており、加算後のアドレスs1、s2によって読み出され、領域信号jを出力する。
【0023】このようにパターンメモリ550を使うことによって、領域抽出の計算が複雑で時間がかかるものでも、パターンメモリ550に記憶させておけば読み出すだけでよいのでリアルタイムで領域抽出を行い効果を施すことができる。また、オフセットの値をフレームごと、あるいはフィールドごとに少しずつ変化させてやることによって、明るいところを少しずつずらすことができる。例えば、領域が小さな円を画面中に散りばめたもののとき、オフセットを少しずつ変化させることであたかもたくさんの小さな星が画面を流れていくような効果が得られる。
【0024】図5は、図1における映像合成器700の一構成例を示すブロック図である。図5において、輝度成分変換器710と色成分変換器720は、それぞれ図1の輝度演算器600で出力された輝度補正値kと、同じく図1の画像メモリ100から読み出しアドレスで読み出された画像信号cとを入力とする。輝度成分変換器710では、輝度補正値kにより画像信号cの輝度成分を変換し、色成分変換器720では同様に色成分を変換する。輝度成分変換後の画像信号uと色成分変換後の画像信号vとを画像信号合成器730に入力として供給し、そこでそれらは合成され、出力の画像信号mが得られる。
【0025】例えば図6に示すように、輝度補正値kが大きいとき、すなわち輝度補正値kが輝度成分の値を高めるような値のときと、輝度補正値kが小さいときは、色成分を抑えるように色成分を変換する。すると、出力として得られる画像は、あたかも着色したガラスを浮き彫りにしたように、あるいはステンドグラスのように見える効果が実現できる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の映像特殊効果装置は、画像に光を当てたように見せると同時に、絵の質感まで変化させるという、これまでにない映像特殊効果を実現することができる。




 

 


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