WO1998046011A1

WO1998046011A1 - Dispositif a effet special et procede de generation d'effet special

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Publication number: WO1998046011A1
Application number: PCT/JP1997/001249
Authority: WO
Inventors: Kazuhiro Maruyama
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Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 1999-10-10
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Description

明細書

特殊効果装置及び特殊効果方法技術分野

本発明は、画像処理装置に関し、特に 3次元的に画像変換されたォブジクトビデオ信号に対して適切なシャドウをつけることによつて立体感を得る特殊効果装置に関するものである。背景技術

映像特殊効果装置としては、例えば図 1 に示すようなものがある。図 1 Aは、映像特殊効果装置の効果の 1つを示す説明図、図 1 Bは、このような効果を実現することができる映像特殊効果装置の構成図である。

図 1 Aに示すように、図 1 Bに示される映像特殊効果装置は、ォブジヱクト〇から疑似的な影 I Sを生成し、ォブジヱクト 0と疑似的な影 I Sとを合成するものである。ここで、オブジェクトとは特殊効果を施す処理対象の映像のことであり、オブジェクト映像信号とは特殊効果の処理対象となる映像信号のことである。

図 1 Bに示される映像特殊効果装置は、入力端子 1 0 3を介して供給されるバックグランド信号 B Gから入力端子 1 0 1を介して供給されるキー信号 Kを減じ、この演算結果に入力端子 1 0 0 を介して供給される映像信号 V i を加える混合回路 1 0 2 と、入力端子 1 0 1 を介して供給されるキ一信号 Kを記憶するメモリ 1 0 4 と、このメモリ 1 0 4上に記憶されるキー信号 Kを X , Y方向のアドレス操作によりその位置を変えさせて疑似影信号 I Sを生成する操作部 1 0 5 と、メモリ 1 0 4から疑似影信号 I Sから、疑似影信号 I Sと入力端子 1 0 1を介して供給されるキ一信号 Kとの重なる部分を減ずるォ一バーァンダ一回路 1 0 6 と、混合回路 1 0 2からの混合信号 M I Xから、オーバ一アンダー回路 1

0 6からのオーバーアンダー処理済み出力 K Z I Sを減じ、この減算結果に入力端子 1 0 8を介して供給されるカラーマツト信号を加え、出力端子 1 0 9からの出力信号 O U Tとして出力する混合回路 1 0 7 とで構成される。、

次に、図 1 Aを参照して、図 1 Bに示される映像特殊効果装置の動作について説明する。

入力端子 1 0 0を介して、オブジェクト映像信号 V i が供給される。これは、図 1 Aに示すォブジヱクト 0に対応する。入力端子 1 0 1を介して供給されるキー信号 Kは、オブジェクト映像信号 V i をキ一ィングするためのキ一信号 Kである。混合回路 1 0 2 は、バックグランド信号 B Gからキ一信号 Kに相当する信号を減じ、その位置にオブジェクト映像信号 V i を加え、混合信号 M

1 Xを生成する。

一方、入力端子 1 0 1を介して供給されるキー信号 Kは、メモリ 1 0 4に供給される。

操作部 1 0 5より、 X及び Y方向のアドレスが変更されると、操作部 1 0 5は、メモリ 1 0 4におけるキー信号 Kの位置を変更する。キー信号 Kはメモリ 1 0 4から読み出され、疑似影信号 I Sとしてォ一バ一アンダー回路 1 0 6に供給される。ここで、疑似影信号 I Sの画面は、図 1 Aに示す疑似的な影 Iがオブジェクト 0によつて隠れていない画像となる。ォ一バ一ァンダ一回路 1 0 6にはキ一信号 K及び疑似影信号 I Sが供給される。オーバーァンダー回路 1 0 6は、疑似影信号 I Sからキ一信号と疑似影信号 I Sとの重なる部分だけを減ずる。オーバーアンダー回路 1 0

6からのオーバーァンダ一処理出力 K Z I Sは、図 1 Aに示す疑似的な影 I Sに相当する。

オーバー Zァンダー処理出力 K Z I S及び混合信号 M I Xは、夫々混合回路 1 0 7 に供給される。混合回路 1 0 7においては、混合回路 1 0 2からの混合信号 M I Xから、オーバー Zアンダー回路 1 0 6からのオーバー Zアンダー処理出力 K Z I Sが減じられ、この減算結果に入力端子 1 0 8を介して供給される力ラーマット信号が加えられ、この加算結果が出力信号〇 U T して出力端子 1 0 9から出力される。この出力信号は図 1 Aに示す画像全てである。

ところで、図 1 Aに示す疑似的な影 I は単にォブジエタト〇から生成したキ一信号をずらしただけのものである。つまり、図 1 Aに示す疑似的な影付きの画像は、 2次元的な画像である。従つて、現実の影により近づけるためには、 3次元的な画像とする必要がある。この場合、オブジェクトに対して回転した影を生成し、オブジェクトとこの影を合成する必要がある。このためには、オブジェクト用の映像特殊効果装置、影用の映像特殊効果装置を夫々 1台ずつ用意し、ォブジヱクト及び影の夫々の回転軸を変えてから合成する必要がある。この場合に、要求されるオペレーション技術は、別々の映像特殊効果装置で生成した画像の合成であるから、非常に高度なものとなる。

更に、現実の影はォブジニクトからの距離が遠くなればなるほど、影の輪郭がボケ、且つ影の色が薄くなる。従って、現実の影と同じような影を特殊効果により付加したいといった要望を満足させるためには、ォブジェク卜からの距離に応じた処理を行わなければならない。しかしながら、現時点においては映像特殊効果装置でこのような処理を簡単に行うことは非常に困難である。勿論、 3 ンピュータグラフィックスの技術を用いれば、現実の影に非常に近い影の画像を生成することは可能である。しかしながら、コンピュータグラフィックスは 1枚の画像の生成に膨大な時間が費やされる。従って、コンピュータグラフィックスを用いて放送及びォ一サリング等のような間断無く入力される画像の処理を行うことはほとんど不可能である。発明の開示

この発明の特殊効果装置は、ビデオ信号が示す物体該物体に対する影とに対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、物体の影の画像の利得を制御する利得制御手段と、上記影の画像を濾波する濾波手段と、上記影の奥行情報に応じて上記利得制御手段の利得を制御するとともに、上記影の奥行情報に応じて上記濾波手段の濾波特性を制御する制御手段と、上記制御手段により制御されて出力される上記物体の影の画像と、上記物体の画像と、上記物体の背景となる画像とを合成する合成手段と、を有するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記制御手段は、上記奥行情報に応じた利得特性データと、濾波特性データとが記憶された記憶手段を有し、上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された利得特性データに応じて上記利得制御手段の利得を制御するとともに上記記憶手段に記憶された濾波特性データに応じて上記濾波手段の瀘波特性を制御するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記濾波手段は、ローパスフィル夕から構成されているものである。

この発明の特殊効果装置は、入力されるソースビデオ信号に対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、上記ソ—スビデォ信号に対して第 1 の画像変換処理を行い目的画像を示すォブジェク信号を生成するォブジェクト信号生成手段と、上記ソ一スビデオ信号に対して第 2の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウ信号を生成するシャドウ信号生成手段と、上記ォブジェクト信号生成手段から出力されるォブジェクト信号と、上記シャドウビデォ信号生成部から出力されるシャドウ信号とが入力されて、上記オブジェクト信号と上記シャドウ信号と、上記ソ —スビデオ信号に対応するバックグラゥンド信号とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成手段とを備え、上記シャドウ信号生成手段には、上記ソースビデオ信号に対応する上記シャ、ドウ信号に対して利得を制御する利得制御手段と、上記シャドウ信号を濾波する瀘波手设と、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成手段と、該奥行き情報生成手段からの奥行き情報に基づいて上記利得制御手段の利得を制御するとともに該奧行き情報に基づいて上記濾波手段の濾波特性を制御する制御芋段とを有するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記シャドウ信号生成手段に入力されるシャドウ信号は、上記利得制御手段に入力されて利得が制御されたシャドウ信号として出力され、該利得が制御されたシャドゥ信号は上記瀘波手段に入力されて濾波されて上記濾波手段からシャドウ信号として出力されるものである。

この発明の特殊効果装置は、上記瀘波手段は、ローパスフィル夕から構成されているものである。

この発明の特殊効果装置は、上記制御手段は、上記奥行き情報生成手段からの上記奥行き情報に応じた利得特性データと瀘波特性データの記憶された記憶手段を有し、該利得特性データと該濾波特性データとを該記憶手段から上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御手段と上記濾波手段に供給するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記オブジェクト信号生成手段には、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された上記ソ一スビデオ信号を所定の単位で読み出せるよう読出しァドレスを発生する読出しァドレス発生手段とを有し、上記第 1の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記メモリ手段から読み出された上記ォブジクトビデオ信号が目的画像となって処理されるものである。

この発明の特殊効果装置は、上記シャドウビデオ信号生成手段には、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出す読出しァドレスを発生する読出しァドレス発生手段とを有し、上記第 2の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記メモリ手段から読み出された上記シャドウドデ才信号が上記目的画像に対応するシャドウ信号として出力されるよう処理されるものである。

この発明の特殊効果装置は、上記合成手段は、上記ォブジェクト信号生成手段からの上記ォブジクト信号と上記シャドウ信号生成手段から上記シャドウ信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合信号を出力する第 1 の合成手段と、上記混合手段と上記バックグランド信号とが入力されて、出力ビデオ信号を出力する第 2の合成手段からなるものである。

この発明の特殊効果装置は、入力されるソースビデオ信号と該ソースビデォ信号に対応するソースキー信号とに対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、上記ソースビデオ信号と上記ソースキー信号とが入力されて、第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すォブジヱクトビデォ信号とォブジヱクトキ一信号とを生成するオブジェクト信号生成手段と、上記ソースビデオ信号と上記ソースキー信号とが入力されて、第 2 の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドゥビデオ信号とリアルシャドウキ一信号を生成するシャドウ信号生成手段と、上記オブジェクト信号生成手段から出力されるオブジェクトビデオ信号とォブジュクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成手段からの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキ一信号とが入力され、さらに上記ソ一スビデオ信号に対応するバックグラゥンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を生成して出力する合成手段と、を有し、上記シャドゥ信号生成手段には、入力される上記ソ一スキー信号に対し上記目的画像に対応するシャドウキー信号を生成するシャドウキ一信号生成手段と、該シャドウキー信号生成手段から出力されるシャドウキー信号に対し利得を制御する利得制御手段と、上記シャドウキー信号を濾波する濾波手段と、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成手段と、該奥行き情報生成手段からの該奥行き情報に基づいて上記利得制御手段の利得を制御するとともに該奥行き情報に基づいて上記濾波手段の濾波特性を制御する制御手段とを有するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記シャドウ信号生成手段の上記シャドウキー信号生成手段から出力されるシャドウキー信号は、上記利得制御手段で利得が制御されたシャドウキー信号として出力され、利得が制御されたシャドウキー信号は上記濾波手段に入力されて、瀘波特性が制御されてリアルシャドウキ一信号として出力されるものである。

この発明の特殊効果装置は、上記シャドウ信号発生部の上記制御手段は、上記奥行き情報生成手段からの上記奥行き情報に応じた利得特性データと濾波特性データとが記憶された記憶手段を有し、該利得特性データと該濾波特性データとを上記奥行き情報に応じ tそれぞれ上記利得制御手段と上記濾波手段に供給するものでめる。

この発明の特殊効果装置は、上記合成手段は、上記ォブジェクト信号生成手段からの上記ォブジェクトビデオ信号と上記ォブジクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドゥ信号生成手段からの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキ一信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合ビデオ信号と混合キー信号を生成する第 1の合成手段と、上記第 1 の合成手段からの混合ビデオ信号と混合キー信号及び上記バックグラゥンド信号とが入力されて上記出力ビデオ信号を生成する第 2の合成手段とを有するものである。

この発明の特殊効果装置は、上記ォブジェクト信号生成手段には、上記ソ一スビデオ信号を記憶するための第 1 のメモリ手段と上記ソ一スキー信号を記憶するための第 2のメモリ手段と、上記第 1のメモリ手段と上記第 2のメモリ手段とにそれぞれ記憶された上記ソ一スビデオ信号と上記ソ一スキー信号とを上記それぞれのメモリ手段から読み出すための読出しァドレスを発生して上記第 1のメモリ手段と上記第 2のメモリ手段とに該読出しアドレスを供給する読出しアドレス発生手段とを有し、上記第 1の画像変換処理は上記読出しァドレスによって上記第 1 のメモリ手段と上記第 2のメモリ手段とから読み出されたそれぞれ上記ォブジェクトビデオ信号と上記ォブジュクトキー信号とが上記目的画像として出力されるものである。

この発明の特殊効果装置は、上記シャドウ信号生成手 I殳には、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 3の記憶手段と上記ソ —スキー信号を記憶するための第 4のメモリ手段と、上記第 3のメモリ手段と上記第 4 のメモリ手段とにそれぞれ記憶された上記ソースビデオ信号と上記ソ一スキー信号とを上記それぞれのメモリ手段から読み出すための読出しァドレスを発生して上記第 3のメモリ手段と上記第 4のメモリ手段とに該読出しァドレスを供給する読出しアドレス発生手段とを有し、上記第 2の画像変換処理は、上記読出しアドレスによつて上記第 3のメモリ手段と上記第 4のメモリ手段とからそれぞれ読み出された上記シャドウビデオ信号と上記シャドウキー信号が出力されて上記シャドウビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号として出力される処理を行なうものである。

この発明の特殊効果方法は、入力されるビデオ信号が^す物体と該物体に対する影とに対して特殊効果処理を施す特殊効果方法において、上記物体の影を示す画像の利得を制御する利得ステップと、上記影の画像を瀘波する濾波ステップと、上記影の奥行き情報に応じて上記利得ステップの利得を制御するとともに、上記影の奥行き情報に応じて上記濾波ステップの瀘波特性を制御する制御ステップと、上記制御ステップにより制御されて出力される上記物体の影の画像と、上記物体の画像と、上記物体の背景となる画像とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップとからなるものである。

この発明の特殊効果方法は、上記制御ステップは、記憶手段に記憶された上記奥行き情報に応じた利得特性データによって上記利得ステップで上記利得が制御されるとともに、上記記憶手段に記憶された上記奥行き情報に応じた瀘波特性データによって上記濾波ステップで上記影の画像を瀘波するものである。

この発明の特殊効果方法は、入力されるソースビデオ信号に対して特殊効果処理を行なう特殊効果方法において、上記ソースビデォ信号に対して第 1の画像変換処理を行って目的画像を示すォブジヱクト信号を生成するォブジヱクト信号生成ステップと、上記ソースビデオ信号に対して第 2の画像変換処理を行って上記目的画に対応するシャドウ信号を生成するシャドウ信号生成ステップと、上記ォブジェクト信号と、上記シャドウ信号と、上記ソースビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップと、を有し、上記シャドゥ信号ステップには、上記ソ ―スビデオ信号に対応する上記シャドウ信号に対して利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドウ信号を濾波する瀘波ステップと、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステップと、該奥行き情報生成ステップから、の上記奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利得を制御するとともに上記奥行き情報に基づいて上記濾波ステップの濾波特性を制御する制御ステップとを有するものである。

この発明の特殊効果方法は、入力されるソースビデオ信号に対して第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すオブジェクト信号を生成するォブジクト信号生成ステツプと、上記ソースビデォ信号に対して第 2の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウ信号を生成するシャドゥ信号生成ステップと、上記ォブジェクト信号生成ステップで生成されるォブジヱクト信号と、上記シャドウビデオ信号生成ステップで生成されるシャドウ信号とが入力されて、上記オブジェクト信号と上記シャドウ信号と、上記ソ一スビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップとを備え、上記シャドゥ信号生成ステップには、上記ソースビデオ信号に対応する上記シャドウ信号に対して利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドゥ信号を濾波する濾波ステップと、上記シャドゥ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステツプと、該奥行き情報生成ステップからの奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利 ί导を制御するとともに該奥行き情報に基づいて上記濾波ス ^ップの濾波特性を制御する制御ステップとを有する特殊効果方法において、上記瀘波ステップは、口一パスフィルタにより行なうものである。

この発明の特殊効果方法は、上記制御ステップは、上記奥行き情報生成ステップからの上記奥行き情報に応じた利得特性データと濾波特性データの記憶された記憶ステップを有し、該利得特性データと該濾波特性データとを該記憶ステップから上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御ステップと上記濾波ステップに供給するものである。

この発明の特殊効果方法は、上記ォブジクト信号生成ステツプには、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップで記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出せるよう読出しアドレスを発生する読出しァドレス発生ステップとを有し、上記第 1 の画像変換処理は上記読出しアドレスによつて上記記憶ステップから読み出された上記ォブジ - クトビデオ信号が目的画像となって処理されるものである。

この発明の特殊効果方法は、上記シャドウビデオ信号生成ステップには、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶ステップと、上記記憶ステップで記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出す読出しアドレスを発生する読出しァドレス発生ステップとを有し、上記第 2 の画像変換処理は上記読出しァドレスによつて上記メモリ手段から読み出された上記シャドウビデォ信号が上記目的画像に対応するシャドウ信号として出力されるよう処理されるものである。

この発明の特殊効果方法は、上記合成ステップは、上記才ブジヱクト信号生成ステップからの上記ォブジヱクト信号と上記シャドゥ信号生成ステップからの上記シャドウ信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合信号を出力する第 1の合成ステップと、上記混合信号と上記バックグラウンド信号とが入力されて、出力ビデオ信号を出力する第 2の合成ステップからなるものである。

この発明の特殊効果方法は、入力されるソースビデオ信号と該ソースビデオ信号に対応するソースキー信号とに対して特殊効果処理を施す特殊効果方法において、上記ソースビデオ信号と上記ソ一スキー信号とが入力されて、第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すォブジュクトビデオ信号とォブジェクトキ一信号とを生成する才ブジヱクト信号生成ステツプと、上記ソース、ビデォ信号と上記ソ一スキー信号とが入力されて、第 2の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号とリアルシャドゥキー信号を生成するシャドウ信号生成ステップと、上記ォブジヱクト信号生成ステップから出力されるォブジヱクトビデオ信号とオブジェクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成ステップからの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキー信号とが入力され、さらに上記ソースビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を生成して出力する合成ステップと、を有し、上記シャドウ信号生成ステップには、入力される上記ソースキー信号に対し上記目的画像に対応するシャドウキ一信号を生成するシャドウキー信号生成ステップと、該シャドウキ一信号生成ステップから出力されるシャドウキー信号に対し利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドウキー信号を濾波する瀘波ステップと、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステップと、該奥行き情報生成ステップからの該奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利得を制御するとともに該奧行き情報に基づいて上記濾波ステップの瀘波特性を制御する制御ステップとを有するものである。

この発明の特殊効果方法は、上記濾波ステップは、口一パスフィルタにより行なうものである。

この発明の特殊効果方法は、上記シャドウ信号生成ステップの上記シャドウキー信号生成ステップから出力されるシャドウキー信号は、上記利得制御ステップで利得が制御されたシャドウキー信号として出力され、利得が制御されたシャドウキー信号は上記濾波ステップに入力されて、瀘波特性が制御されてリアルシャドゥキ一信号として出力されるものである。

この発明の特殊効果方法は、上記シャドウ信号発生ス、テツプの上記制御ステップは、上記奥行き情報生成ステップからの上記奥行き情報に応じた利得制御デ一タと濾波特性データとが記憶された記憶ステップを有し、該利得特性データと該濾波特性データとを上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御ステップと上記濾波ステップに供給する特殊効果方法。

この発明の特殊効果方法は、上記合成ステップは、上記ォブジヱクト信号生成ステップからの上記ォブジヱクトビデオ信号と上記オブジェクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドゥ信号生成ステップからの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキー信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合ビデオ信号と混合キー信号を生成する第 1の合成ステップと、上記第 1の合成ステツプからの混合ビデオ信号と混合キー信号及び上記バックグラゥンド信号とが入出されて上記出力ビデオ信号を生成する第 2の合成ステップとを有するものである。

この発明の特殊効果方法は、上記ォブジェクト信号生成ステツプには、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 1のメモリステツプと上記ソースキー信号を記憶するための第 2のメモリステップと、上記第 1 のメモリステップと上記第 2 のメモリステツプとにそれぞれ記憶された上記ソースビデオ信号と上記ソースキ一信号を上記それぞれのメモリステップから読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 1のメモリステツプと上記第 2のメモリステップとに該読み出すァドレスを供給する読出しァドレス発生ステップとを有し、上記第 1の画像変換処理は上記読出しァドレスによつて上記第 1のメモリステップと上記第 2のメモリステップとから読み出されたそれぞれ上記ォブジニクトビデオ信号と上記ォブジクトキ一信号とが上記目的画像として出力されるものである。

この発明の特殊効果方法は、上記シャドウ信号生成ステップには、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 3の記憶ステップと上記ソ一スキー信号を記憶するための第 4のメモリステップと、上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステップとにそれぞれ記憶された上記ソ一スビデオ信号と上記ソースキー信号とを上記それぞれのメモリステップから読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステツプとに該読出しアドレスを供給する読出しアドレス発生ステップとを有し、上記第 2の画像変換処理は、上記読出しアドレスによって上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステップとからそれぞれ読み出された上記シャドゥビデオ信号と上記シャドゥキー信号が出力されて上記シャドウビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号として出力される処理を行なうものである。

本発明は、影の画像を生成する影生成手段と、影を付ける対象であるォブジヱクト画像、上記影の画像、バックグラウンドの画像を合成する合成手段と、上記比 X Z yに応じた利得特性データと、濾波特性データの記憶された記憶手段と、上記影の画像の利得を制御する利得制御手段と、上記影の画像の濾波する瀘波手段と、上記影の画像と上記ォブジェクトの画像との距離 Xと、仮想的な光源と上記ォブジユタ卜の画像との距離 yとの比 x Z yを求め、当該比 X Z yに応じた上記利得特性に応じて上記利得制御手段における利得を制御すると共に、当該比 x Z yに応じた上記瀘波特性に応じて上記濾波手段における濾波特性を制御する制御手段とを有するものである。

比 X Z yに応じた利得特性に応じて上記利得制御手段における利得が制御されると共に、比 x Z yに応じた濾波特性に応じて濾波手段における濾波特性が制御され、より現実の影に近い影の画像が生成され、当該影の画像と、オブジェクト画像と、バックグラウンドの画像が合成される。図面の簡単な説明

図 1 は、背景技術を説明するための図である。

図 2 は、本発明の特殊効果装置の全体構成を示すためのブ口ック図である。

図 3は、本発明の特殊効果装置において定義されるワールド座標系を説明するための図である。

図 4は、オブジェクトビデオ信号を得るための変換処理を説明するための図である。

図 5 は、ォブジヱクトビデオ信号に対応するフレームメモリ上のアドレスと、モニタスクリーン上とのアドレスとの関係を表す図である。

図 6 は、パラメータ Ηの意味を示すためのモニタスクリ一ン面上とフレームメモリ上との画素データの配列を示す図である。

図 Ί は、遠近法を用いたときのフレームメモリのアドレス空間を示すための図である。

図 8は、ワールド座標系とシャドウ座標系との関係を示す概念図である。

図は、点光源モード時において、シャドウビデオ信号を得るための変換処理を説明するための図及びシャドウビデオ信号に対応するフレームメモリ上のァドレスとモニタスクリーン面上でのアドレスとの関係を示す図である。図 1 0 は、点光源モ一ド時において、 3次元ォブジクトビデォ信号から 3次元シャドウビデオ信号を得るための透視変換処理を説明するための図である。

図 1 1 は、点光源及び 3次元ォブジ二クトビデオ信号を得るための変換処理の手順を示すフローである。

図 1 2 は、平行光源モ一ド時において、シャドウビデオ信号を得るための変換処理を説明するための図である。

図 1 3は、平行光源及び 3次元ォブジクトビデオ信号に対する変換処理の手順を示すフローである。

図 1 4は、ワールド座標系及びシャドウ座標系における、球面座標と直交座標との関係を夫々示すための図である。

図 1 5 は、平行光源モード時において、 3次元ォブジェクトビデ才信号から 3次元シャドウビデオ信号を得るための透視変換処理を説明するための図である。

図 1 6 は、仮想 3次元ォブジ二クトビデオ信号から仮想 3次元シャドウビデオ信号を得るための透視変換処理を説明するための図である。

図 1 7 は、シャドウ座標系の原点を自動的に設定する原点設定モ一ドを説明するための図である。

図 1 8は、リアルシャドウ発生器の構成を示す図である。

図 1 9 は、目的とする画像を示す図及びパラメータ Hと利得及び瀘波特性との関係を示す図である。

図 2 0 は、交差する 2つの画像の合成処理を説明するための図、のる。

図 2 1 は、コンバイナの詳細構成を示すブロック図である。図 2 2は、図 2 1のプライオリティ信号発生回路の詳細構成を示すブ α ック図である。

図 2 3は、図 2 2のプライオリティ信号発生回路の動作の説明に供する信号波形図である。発明を実施するための最良の形態

( 1 ) 全体構成

まず、図 2を参照して、本発明の特殊効果装置 1の構成を説明する。

C U P 8は、この特殊効果装置 1の全ての回路を制御するためのプロセッサである。 C P U 8は、オペレータがコントロールパネル 5を操作することによって得られた各パラメ一タを、インタフェース回路（ I Z F ) 5 a及びデータバスを介して受け取り、このパラメ一タに基づいて各回路を制御する。このコントロールパネル 5からは、パースペクティブ値 P _z 、シャドウ座標系の X

S 軸、 Y _S 軸及び Z _S 軸の夫々の回転角（ <9 _X ， θ V , Θ 、シャドウ座標系の原点（ x _{s o}， y so, z so) 、平行光源であるか点光源であるかを示す光源の種類、点光源の位置（ x _L , y ζ し）、平行光源の位置（ r， α , β ) 、 3次元変換に関するパラメ一夕 r u ~ r ₃₃， 1 X , 1 γ , 1 _z 及び sが入力される。尚、各パラメータについては後述する。また、 C P U 8は、コント口一ルパネル 5から入力されるこれらのパラメータを受け取り、これらのノ、。ラメータをリアルタイムに読み出しアドレスの演算に反映させる。具体的には、 C P U 8は、コントロールパネル 5から供給されるパラメータの変化をフレーム周期で監視し、且つ、供給されたパラメータに基づいて読み出しァドレスを演算するためのパラメータ（！^ 〜ゎ；^、 b , 〜 b ₃₃' 、 b , 〜 b ₃₃" ) をフレーム周期で演算してい.る。よって、オペレータの操作に応じてフレー A周期でこれらのパラメータをリアルタイムに可変することができ、そして、その可変されたパラメ一タに応じて、リアルタイムにソースビデオ信号に対して特殊効果を施すことができる。

尚、本発明の特殊効果装置は、コントロールパネル 5から光源の種類を入力することによって、点光源と平行光源の中から所望の光源を選択することができるようになつている。以下の説明において、点光源によってォブジヱクトのシャドウを生成するモ一ドを点光源モ一ドと呼び、平行光源によつてォブジヱクトのシャドウを生成するモードを平行光源モードと呼ぶことにする。

また、 C P U 8は、プログラムメモリとして設けられた R OM (Read Only Memory) 6 に記憶されたプログラムに基づいて、各回路の制御を行うと共に、読み出しアドレスの溃算を行う。また

、同様に、ワークメモリとして設けられた R AM (Random Acces s Memory) 7 に記憶されたデータに基づいて、各回路の制御を行うと共に、読み出しアドレスの演算を行う。

ォブジヱクト信号生成部 1 0は、外部からソースビデオ信号 V 0 を受け取り、このソースビデオ信号 V。を 3次元変換処理して

、 2次元のオブジェクトビデオ信号 V ₃ を生成する。また、ォブジェクト信号生成部 1 0 は、ソースビデオ信号 V。をキーイングするためのソースキ一信号 K _D を受け取り、ソースビデオ信号と同じようにソ一スキー信号 K。を 3次元変換処理して、オブジェクトキ一信号 K ₂ を生成する。具体的には、このォブジヱクト信号生成部 1 0 は、ソースビデオ信号 V。を一時的に記憶するためのフレームメモリ 1 2 と、このソースビデオ信号をキ一イングするためのソ一スキー信号 Κ。を一時的に記憶するためのフレームメモリ 1 3 と、フレームメモリ 1 2及びフレームメモリ 1 3に対して、 3次元変換操作に対応して演算された読み出しアドレス（

Χ_Μ , Y_M ) を供給するための読み出しアドレス発生回路 1 4とを有している。

フレームメモリ 1 2は、供給されたソースビデオ信号 V。を一時的に記憶するためのメモリである。このフレームメモリ 1 2 には、図示しない書き込みアドレス発生回路からのシーケンシャルな書き込みアドレスが供給されるので、このフレームメモリ 1 2 には、供給されたソースビデオ信号 V。が変形せずにそのまま記憶される。また、このフレームメモリ 1 2には、読み出、しァドレス発生回路 1 4から 3次元変換操作に対応して演算された読み出しアドレス（ Χ _Μ , Υ _Μ ) が供給されるので、フレームメモリ 1 2からは、フレーム毎に 3次元変換処理されたォブジクトビデォ信号 V ₂ が出力される。出力されたォブジェクトビデオ信号 V ₂ は、ミキサ 3 0 に送出される。

フレームメモリ 1 3は、ソースビデオ信号 V 0 をキーイングするためのソ一スキー信号 K。を一時的に記憶するためのメモリである。このフレームメモリ 1 3 は、フレームメモリ 1 2 に供給されたシーケンシャルな書き込みァドレスと同じ書き込みァドレスが供給されるので、ソースビデオ信号 V。と同様に、このフレームメモリ 1 3には、供給されたソ一スキー信号 Κ。が変形せずにそのまま記憶される。また、フレームメモリ 1 3には、フレームメモリ 1 2 に供給された読み出しアドレスと同じアドレス（ Χ _Μ , Υ _Μ ) が供給されるので、フレームメモリ 1 3からは、 3次元変換されたオブジェクトビデオ信号 V ₂ と同じように 3次元変換されたオブジェクトキ一信号 Κ ₂ が出力される。出力されたォブジヱクトキ一信号 Κ ₂ は、コンバイナ 3 0に送出される。

読み出しァドレス発生回路 1 4は、スクリーンアドレス発生回路 9からシーケンシャルに供給.されるモ二タスクリーン 3上でのアドレス（ X _S , Y _S ) と、 C P U 8によつて演算された画像変換行列のハ°ラメ一タ b 〜 b _{3 3}とに基づいて、フレームメモリ 1 2及びフレームメモリ 1 3に対して供給する読み出しアドレス（ Χ Μ , Y _M ) を生成する。この読み出しアドレス発生回路 1 4内での具体的な演算は後述する。

以上がォブジェクト信号生成部 1 0の構成である。次にシャドゥ信号生成部 2 0の構成について説明する。

シャドウ信号生成部 2 0は、シャドゥビデオ信号とシャドゥキ一信号を生成するための回路である。まず、点光源モー、ドが選択されている場合は、このシャドウ信号生成部 2 0は、外部から供給されたソースビデオ信号 V。を受け取り、影の色にマツト処理されたソースビデオ信号を 3次元変換処理して、シャドウビデオ信号 V ₄ を生成する。また、シャドウ信号生成部 2 0は、ソースビデオ信号をキーイングするためのソ一スキー信号 K。を受け取り、シャドウビデオ信号 V ₄ と同じように 3次元変換処理して、シャドウキ一信号 Κ ₄ を生成する。平行光源モードが選択されている場合には、このシャドウ信号生成部 2 0 は、外部から供給されたソースビデオ信号 V。を受け取り、影の色にマツト処理されたソースビデオ信号を 3次元変換処理して、シャドウビデオ信号 V 6 を生成する。また、シャドウ信号生成部 2 0は、ソースビデォ信号をキ一ィングするためのソースキ一信号 Κ。を受け取り、シャドウビデオ信号 V ₆ と同じように 3次元変換処理して、シャドウキー信号 K s を生成する。具体的には、このシャドウ信号生成部 2 0 は、ォブジェクト信号生成部 1 0 と同じような回路構成からなり、ソースビデオ信号 V。をマツト処理するカラ一マツト発生回路 2 1 と、マット処理されたソースビデオ信号を一時的に記憶するためのフレームメモリ 2 2 と、ソースキー信号 K。を一時的に記憶するためのフレー厶メモリ 2 3と、フレームメモリ 2 2及びフレームメモリ 2 3に対して、演算された読み出しァドレスを供給するための読み出しァドレス発生回路 2 4 とを有していカラーマツト発生回路 2 1 は、ソースビデオ信号 V 0 をマット処理することによって、ソースビデオ信号 V。の色を影を色らしくするための回路である。最も簡単な例では、ソースビデオ信号

V。の彩度及び輝度のレベルを下げることによって、ソースビデォ信号の色が影の色（黒色）に近くなる。

フレームメモリ 2 2は、マット処理されたソースビデ、ォ信号を一時的に記憶するためのメモリである。このフレームメモリ 2 2 には、図示しない書き込みァドレス発生回路からのシーケンシャルな書き込みァドレスが供給されるので、このフレームメモリ 2 2には、マツト処理されたソースビデオ信号が画像変形されずにそのまま記憶される。点光源モード時には、このフレームメモリ

2 には、読み出しアドレス発生回路 2 4から 3次元変換操作及び点光源に基づいて演算された読み出しアドレス（ X _M ' ， Y M ' ) が供給されるので、このフレームメモリ 2 2からは、 3次元変換されたシャドウビデオ信号 V ₄ が出力される。平行光源モード時には、このフレームメモリ 2 2 には、読み出しァドレス発生回路 2 4から 3次元変換操作及び平行光源に基づいて演算された読み出しアドレス（ Χ _Μ 〃， Υ _Μ " ) が供給されるので、このフレームメモリ 2 2からは、 3次元変換されたシャドゥビデオ信号 V 6 が出力される。

フレームメモリ 2 '3は、ソースビデオ信号 V n をキーイングするためのソースキー信号 K。を一時的に記憶するためのメモリである。このフレームメモリ 2 3 には、フレームメモリ 2 2 に供給されたシーケンシャルな書き込みァドレスと同じァドレスが供給されるので、このフレームメモリ 2 3には、供給されたソースキ —信号。が画像変換されずにそのまま記憶される。点光源モード時には、フレームメモリ 2 3には、フレームメモリ 2 2に供給された読み出しアドレスと同じアドレス（ X M ' ， Υ _Μ ' ) が供給されるので、このフレームメモリ 2 3からは、 3次元変換されたシャドゥビデオ信号 V ₄ と同じように 3次元変換されたシャドゥキー信号 K ₄ が出力される。平行光源モード時には、フレームメモリ 2 3 には、フレームメモリ 2 2に供給された読み出しアドレスと同じアドレス（ Χ _Μ 〃， Υ _Μ 〃）が供給されるので、このフレームメモリ 2 3からは、 3次元変換されたシャドウビデオ信号 V ₆ と同じように 3次元変換されたシャドウキー信号 K ₆ が出力される。

読み出しアドレス発生回路 2 4は、フレームメモリ 2 2及びフレームメモリ 2 3に対して供絵する読み出しァドレスを生成するための回路である。点光源モード時には、スクリーンアドレス発生回路 9からシーケンシャルに供給されるモニタスクリーン 3上でのァドレス（ X _s , Y_s ) と、 C P U 8によつて演算された画像変換行列のパラメータ b , 〜 b ₃₃' とに基づいて、読み出しアドレス（ X _M ' ， Y M ' ) を生成する。平行光源モ一ド時には、スクリーンアドレス発生回路 9からシーケンシャルに供給されるモニタスクリーン 3上でのアドレス（ X _S ， Ys ) と、 C P U 8によつて演算された画像変換行列のパラメータ b , 〜 b ₃₃〃とに基づいて、読み出しアドレス（ X _M 〃， Y M " ) を生成する。尚、この読み出しアドレス発生回路 2 4における具体的な演算は後述する。

リアルシャドウ信号発生器 5 0はフレームメモリ 2 3から出力されるシャドウキー信号（点光源モード時には K ₄ ，平行光源モード時には Κ ₆ ) が入力されて、この入力されたシャドウ信号に対し、より現実的な影を生成するためのリアルシャドウキー信号 (点^;源モード時は Κ ₄ ' 、平行光源モード時は Κ ₆ ' ) を出力する。このリアルシャドウ信号発生器 5 0の詳細は後述する。

以上がシャドウビデオ信号生成部 2 0 ' の構成である。

スクリーンアドレス発生回路 9 は、モニタスクリーン 3のスクリーン面全体を、ラスタスキャンの順に対応する順に了ドレッシングするための回路である。具体的には、内部において発生された水平同期信号及び垂直同期信号に基づいて、スクリーンァドレス（ X s ， Y s ) が生成される。

コンパイナ 3 0 は、オブジェクト信号生成部 1 0 とシャドウ信号生成部 2 0から供給された信号を混合するための回路である。点光源モード時には、コンパイナ 3 0は、ォブジヱクト信号生成部 1 0から出力されたオブジェクトビデオ信号 V ₃ 及びオブジェクトキ一信号 K ₂ を受け取るとともに、シャドウ信号生成部 2 0 から出力されたシャドウビデオ信号 V ₄ 及びリアルシャドウキ一信号 K ' を受け取って、ォブジヱタトビデオ信号 V ₂ とシャドゥビデオ信号 V ₄ とを混合した混合ビデオ信号 V _{M I X} ' と、ォブジヱクトキ一信号 K ₂ とリアルシャドウキ一信号 Κ ₄ ' とを混合 - した混合キ一信号 Κ_{Μ Ι Χ} ' とを生成する。具体的には、混合ビデォ信号 V _{M I X} ' 及び混合キー信号 K_{MI X} ' は、次式

V„_{I X} ' = K ₂ V ₂ + ( 1 - K ₂ ) Κ' V

K MIX ' = 1 - ( 1 - Κ 2 ) ( 1 一 Κ '

と表すことができる。また、平行光源モード時には、ォブジェクト信号生成部 1 0から出力されたオブジェクトビデオ信号 V ₂ 及びォブジヱクトキー信号 Κ ₂ を受け取るとともに、シャドウ信号生成部 2 0から出力されたシャドウビデオ信号 V 及びリアルシャドウキー信号 K ' 6 を受け取って、ォブジヱクトビデ才信号 V 2 とシャドウビデオ信号 V ₆ とを混合した混合ビデオ信号 V _{M I X} " と、ォブジヱクトキ一信号 K ₂ とリアルシャドウキー信号 K ' 6 と^混合した混合キ一信号 K _{MI X} 〃とを生成する。具体的には

、混合ビデオ信号 V _{M I X} 〃及び混合キ—信号 K_{M I X} " は、次式 V ' - K ₂ V ₂ + ( 1 - K ₂ ) K^/ ₆ V ₆

K " = 1 - ( 1 - K 2 ) ( 1 — K ' 6 ) · ' · · ( b ) と表すことができる。コンバイナ 3 0の詳細については後述するミキサ 4 0 は、コンバイナ 3 0から出力された混合ビデオ信号及び混合キー信号と外部から供給されたバックグラゥンドビデオ信号 V _BKを混合するための回路である。点光源モード時、には、ミキサ 3 0から出力された混合ビデオ信号 V_MIX ' 及び混合キ一信号 K _{M I X} ' を受け取ると共に、外部から供給されたバックグラウンドビデオ信号 V _BKを受け取り、混合キ一信号 K _{M I X} ' に基づいて、混合ビデオ信号 V _MIX ' とバックグラウンドビデオ信号 V _BK とを混合し、ァゥ卜プットビデオ信号 V _0UT ' を生成する。具体的には、このァゥトプットビデオ信号 V O U T ' は、次式、

V 0 U T = K M I X V M I X + ( 1 — M I X ) \ B K · · - · ( C ) と表すことができる。点光源モード時には、ミキサ 3 0から出力された混合ビデオ信号 V_MIX " 及び混合キ一信号 K_{M I X} ' を受け取ると共に、外部から供給されたバックグラウンドビデオ信号 V

_BKを受け取り、混合キー信号 K _{M I X} 〃に基づいて、混合ビデオ信号 V_MIX " とバックグラウンドビデオ信号 V _BKとを混合し、ァゥトプットビデオ信号 V _0UT " を生成する。具体的には、このァゥトプットビデオ信号 V。_UT ' は、次式、

V O U T" - K M I X' V M i x " + ( 1 - K M I X" ) V B K '· ·· ( d ) と表すことができる。生成されたァゥトプットビデオ信号 V _ουτ

' 又は V。_UT ' は、外部に出力されると共に、モニタスクリーン 3に表示される。

( 2 ) ワールド座標系の定義

ます、図 3を参照しながら、本発明の説明で使用されるワールド座標系について説明する。このワールド座標系とは、 X, Υ及び Ζ軸からなる 3次元の直交座標系のことである。すなわち図 3 に示すように、 X軸及びこれに直交する Υ軸で定義される Χ Υ平面上にスクリーン面 3が存在するものとして、 X軸をスクリーン面 3の水平（左右）方向と定義し、 Y軸をスクリーン面 3の垂直 (上下）方向と定義する。

また、スクリーン面 3の奥行方向を、 X Y平面に直交する Z軸の正方向と定義し、スクリーン面 3 の手前側、すなわち、、スクリ一ン面を見る視点 P Zが存在する側を Z軸の負方向と定義する。

さらに、スクリーン面 3の中心が当該 X軸、 Y軸、 Z軸でなるワールド座標系の原点と一致するものと定義する。

X軸にはスクリーン領域の内部（原点）から左右外部方向に向かって連続した仮想的な座標値が設定されており、スクリーン領域内の X軸には、視点 P Zからスクリ一ン面 3を見て左側からお側に亘つて「一 4」から「+ 4」の間の仮想的な座標値が設定されている。

また Y軸にはスクリーン領域の内部（原点）から上下外部方向に向かって連続した仮想的な座標値が設定されており、スクリ一ン領域内の Y軸には、視点 P Zからスクリーン面 3を見て下側から上側に亘つて「一 3」から「 + 3」の間の仮想的な座標値が設定されている。

さらに、オペレータの視点位置 P Zは、 Z軸上において、その座標値が「一 1 6」となる位置に仮想的に設定されている。

( ) ォブジェクトビデオ信号を生成するための変換処理の説明まず、図 4 A及び図 4 Bを参照しながら、ソースビデオ信号 V □ からォブジクトビデオ信号 V ₂ を生成する変換処理を説明すまず、 2次元のデータであるソースビデオ信号 V。は、画像変換されずにそのままの状態でフレームメモリ 1 2に記憶される。従って、図 4 A及び図 4 Bに示すように、ソースビデオ信号 V。は、ワールド座標系の X Y平面上に存在することにより、当該 X Y平面に存在するスクリーン面 8上にソースビデオ信号 V。の画像が表示される。

因みに図 4 Αは、ワールド座標系の 3次元座標で表される空間において、 Z軸上の視点 P Zから、 X Y平面を見た状態を示しており、言い換えると、スクリーン面 3に表示される映像現している。また、図 4 Bは、ワールド座標系の 3次元座標で表される空間において、 Y軸の正側の視点位置から X Z平面を見た状態を示している。よって、 X Y平面に存在するソースビデオ信号 V 0 は、スクリーン面 3 と重なっている。

かかるソースビデオ信号 V。に対して、オペレータがコント口ールパネルの操作子を操作することによってワールド座標空間での 3次元画像変換処理が施される。すなわち、各フレームごとに設定されるパラメータからなる 3次元変換行列 T。を、オペレータの操作によつてソースビデオ信号 V。の各画素に施すことにより、ソースビデオ信号 V。を 3次元的な空間位置に変換する。図 4 Βにおいては、この 3次元画像変換処理されたビデオ信号を、 3次元ォブジヱクトビデ才信号 V , として表すことにする。図 4 Α及び図 4 Βの場合の 3次元変換は、ソースビデオ信号 V。を X 軸を回転中心として約 4 5 ° 回転し、さらに Z軸の正方向に平行移動した場合の一例である。

3次元変換に用いられる 3次元変換行列 T _Q は、次式、

Γ 1！ Γ 1 2 0

Γ 2 1 Γ 2 2 2 3 0

T o = ( 1 )

r 3 1 I 3 2 0

1 X 1 Y 1 s というように表される。この 3次元変換行列 Τ。に使用される変換パラメ一タ Γ , , Γ ^は、ソースビデオ信号 V。を、 X軸回り、 Y軸回り及び z軸回りに回転させるための要素、ソースビデオ信号 V。を X軸方向、 Y軸方向及び Z軸方向にスケールを夫々拡大 Z縮小させるための要素、及び、ソースビデオ信号 V。を、 X 軸方向、 Y軸方向及び z軸方向に夫々スキューさせるための要素等を含むパラメ一タであって、ノ、。ラメ一タ 1 _x , 1 _Y ，、 1 _z は、

X軸， Y軸及び Z軸方向にソースビデオ信号を夫々平行移動させるための要素を含んだパラメータであって、パラメータ Sは、ソースビデオ信号 V。全体を、 3次元の夫々の軸方向に、一様に拡大 Z縮小させるための要素を含んだパラメ一タである。

尚、この変換行列 T。は、回転変換等の座標系と平行移動変換及び拡大縮小変換の座標系とを同じ 1つの座標系内で表現しているので、 4行 4列の行列となり、一般的には、これを同次座標系 ( H omog e n e o u s C o or d m a t e ) と称している。

かくして、 X Y平面に存在するソースビデオ信号 V _Q が、 3次元変換行列 Τ。によって 3次元才ブジヱクトビデオ信号 V , で示される 3次元的な位置に変換されると、次の透視変換処理に移る ο

この透視変換処理とは、図 4 Α及び図 4 Βに示すように、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , を、透視変換行列 P。によって、 X Y平面に透視させる変換処理のことである。言い換えると、 Z 軸上の仮想視点 P Zから 3次元オブジェクトビデオ信号 V , を見たとき、 X Y平面に透視されるビデオ信号のィメ一ジを求める変換である。図 4 Bでは、このように X Y平面に透視されたビデオ信号を、 2次元のオブジェクトビデオ信号 V ₂ と表している。図 4 Bの場合、 X Y平面上のスクリーン面 3に透視されたオブジェクトビデオ信号 V ₂ は、仮想視点 P Zから見てスクリーン面 3の奥行き側にあたかも 3次元ォブジクトビデォ信号 V , が存在するかのようなビデオイメージである。の透視変換行列 P。は、次式、

1 0 0 0

0 1 0 0

P ( 2 )

0 0 0 P z

0 0 0 1

によつて表される。この透視変換行列 P。のパラメータ P _z は、 3次元変換ビデオ信号 V ₂ を X Y平面上に透視する際に、遠近法を適用するためのパースぺクティブ値である。すなわち図 4 Bの場合、 3次元空間における 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , は、 X Y平面に対して約 4 5 ° 傾いた状態であり、これを仮想視点 P Zから見ると、当該仮想視点 P Zからの距離が遠い部分は小さく見え、近い部分は大きく見える。従ってパースペクティブを示すパラメータ P _z を用いることにより、 X Y平面に透視される 2 次元のォブジヱクトビデオ信号 V ₂ は、 3次元空間にある 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , を仮想視点 P Zからの距離に応じて変換したものとなる。

3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , の透視変換によるスクリーン面 3上への変換位置は、仮想視点 P Zとスクリーン面 3との距離、及び、仮想視点 P Zと 3次元オブジェクトビデオ信号 V , との距離に応じて変化するものであり、仮想視点 P Zの位置に応じてパースぺクティブ値 P _z をオペレータが設定することにより、仮想視点 P Zの位置に応じた透視変換を行うことができる。通常、視点 P Zの位置が z軸の座標値「一 1 6」であることから、パ一スぺクティブ値 P _z は「 1 / 1 6」が標準値となるように設定されている。

以上のように、ソースビデオ信号 V。から 2次元のォブジェクトビデオ信号 V ₂ を生成するための変換処理は、 3次元変換行列 T o によってソースビデオ信号 V Q から 3次元ォブジヱクトビデォ信号 V , を得るための空間的画像変換ステップと、当該空間的画像変換ステツプによつて得られた 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , を透視変換行列 P。によって 2次元のォブジヱクトビデオ信号 V ₂ に変換する透視変換ステップとから構成される。従って、ソースビデオ信号 V。から 2次元のオブジェクトビデオ信号 V a を得るための変換行列 Tobj は、 3次元変換行列 T _Q と透視変換行列 P。との乗算式として、次式、

Tobj = T 0 · P 0

によつて表される。

ここで、本発明の特殊効果装置を用いた画像処理装置は、外部から供給された 2次元のソースビデオ信号 V Q を、一旦、フレームメモリ 1 2 に書込み、このフレームメモリ 1 2に対して、読み出しアドレス発生回路 1 4において演算された 2次元の読み出しアドレス（ X _s ， Y_s ) を供給することにより、当該フレームメモリ 1 2から読み出されるビデオ信号に対してオペレータが所望とする空間画像変換（ 3次元画像変換）を施すことができる。従つてフレームメモリ 1 2に記憶されるソースビデオ信号 V。、及び、フレームメモリ 1 2から読み出されるォブジェクトビデオ信号 V ₂ は、共に、 2次元のデータである。つまり、この 2次元の読み出し了ドレス（X_s , Ys ) の涫算においては、 3次元空間上の z軸方向のデータは、実質的に使用されない。

従って、（ 3 ) 式の Z軸方向の成分を演算するための 3行目及び 3列目のパラメータは、フレームメモリ 1 2 に対する読み出しァドレスを演算する際には必要とされない。

従って、実際の 2次元の読み出し了ドレスの演算に必要なパラメータを有した 3次元変換行列を T ₃₃とすると、当該行列 T₃₃は

、（ 3 ) 式から 3行目及び 3列目のパラメータを除いた次式、

Γ ΐ〗 Γ ΐ 2 Γ ΐ 31 Ζ

丄 33 = Γ 21 22 Γ 231 Ζ ( 4 )

1 X Υ 1 2 Ρ Ζ + S

によって表すことができる。

ここで、フレームメモリ 1 2上の位置ベクトルと、モニタスクリーン 8上の位置べクトルとの関係について説明する。

図 5 Λにおいて、フレー厶メモリ 1 2上の 2次元のアドレスを ( Χ _Μ , Υ Μ ) 及び位置ベクトルを〔Χ _Μ Υ_Μ 〕とし、モニタスクリーン 3上のァドレスを（X_s ， Y s ) 及び位置べクトルを [Xs Y s 〕とする。このフレームメモリ 1 2上の 2次元の位置べクトル〔 Χ _Μ Υ_Μ 〕を、同次座標系で表現すると、べクトル〔 X _m y _m H。〕と表すことができる。またモニタスクリーン 5 5上の位置べクトル〔X_S Y_s ] を同次座標系で表現すると、ベクトル〔 X ₆ y 6 1〕と表すことができる。

なお、この同次座標系のパラメータ「H。」は、べクトルの大きさの拡大及び縮小率を表すパラメータであって、この H。の値を本実施例においては、疑似的な奥行き情報として使用している。こめ H。に関しては後述する。

かくしてフレームメモリ 1 2上の位置ベクトル〔 X _m y _m H _Q 〕に対して、 3次元変換行列 T ₃₃を作用させることによって

、フレームメモリ 1 2上の位置べクトル〔 X _m y _m H。〕がモニタスクリーン 3上の位置べクトル〔 X _s y s 1〕に変換される。従って、フレームメモリ 1 2上の位置べクトル〔 X _m y _m H。：] とモニタスクリーン 3上の位置ベクトル〔 x _s y s 1〕との関係式は、次式、

C X s y s 1 ] = C X n, y _m H。〕 · T _{3 3} · · · ' ( 5 ) によつて表すことができる。

なお、フレームメモリ 1 2上の位置ベクトル〔 X m y m H 。〕において使用されている同次座標系のパラメータ「H。」及び、モニタスクリーン 8上の位置べクトル〔 X _s y s 1〕において使用されている同次座標系のパラメータ「 1 」との関係は

、 3次元変換行列 T _{3 3}によって、フレームメモリ 1 2上の 2次元の位置べクトル〔 X _m y _m 〕が、モニタスクリーン 3上の 2次元の位置べクトル〔 X s y s 〕に変換され、フレームメモリ 1 2上の 2次元の位置べクトル〔 x _m y _m ] の拡大縮小率「H。」が、モニタスクリーン 3上の同次座標系の位置べクトル〔 X _s y s 〕の拡大縮小率「 1 」となるように変換されることを表している。

このように、（ 5 ) 式は、フレームメモリ 1 2上の点に対応するモニタスクリーン 2上の点を行列 T _{3 3}によつて求める関係式である。ここで、特殊効果装置を用いた画像処理装置では、ソ一スビデオ信号を変換前の状態でフレームメモリ 1 2に記憶し、変換行列 Τ _{3 3}によって得られたモニタスクリーン 3上の点に対応するフレームメモリ 1 2の点を読み出しアドレスによって措定することにより、ソースビデオ信号に対して空間的な画像変換を施すようになされている。つまり、フレームメモリ 1 2に書き込む際に

、画像変換が行なわれるのではなくて、フレームメモリ 1 2から読み出される際に、画像変換が行なわれる。

このような画像処理装置においては、フレームメモリ 1 2上の点に対応するモニタスクリーン 3上の点を求めるような（ 5 ) 式による演算を行うのではなく、モニタスクリーン 3上の点に対応するフレームメモリ 1 2上の点を求める必要がある。従って（ 5 ) 式を変換して、次式、

C X _m y m H o = L x s y _s 1〕 · Τ₃3— ¹ ·' ·· 、 6 ) によつて表される関係式を用いることにより、モニタスクリーン 3上の点に対応するフレームメモリ 1 2上の点を求めることができる。よって、この式（ 6 ) に従って、モニタスクリーン 3上の位置べクトル〔 X _s y s 1 〕が指定されると、変換行列 T₃₃ 一'によってフレームメモリ F M上の位置べクトル〔 x _m y _m H。〕が溃算される。因みに、この変換行列 T₃₃— ' は、変換行列 Τ ₃₃の逆行列である。

次に、フレームメモリ F M上の 2次元の位置べクトル〔Χ_Μ Υ Μ 〕を求めるために、変換行列 Τ₃₃及び逆行列 Τ₃₃- ¹を以下のようにする。すなわち、変換行列 Τ ₃₃の各要素を、

a , Si I 2 a 1 3

a 2 & 22 α 23 ( 7 ) a 3 3 32 33

とおき、逆行列 T のパラメ一タを、次式.

X 33 ^{1 =}

( 8 ) a

但し b

d e t (T ₃₃)

のようにおくとにする。 ( 8 ) 式を（ 6 ) 式に代入して、次式、

〔 X m y m H。〕

= C b i i x s + b 2 1 y s + b a ,

b 1 2 X S 4- b 22 y S + b 32

b , 3 x s + b 23 y s + b ₃3〕 · · · · ( 9 ) となる。よって、次式、

X m = b i , X s + b 2 1 y S + b 3 I

y m = b [ 2 X S + b 22 y S + b 32 · · · · ( 1 0 )

H o = b I 3 X S + b 23 y S + b 33

の関係式が得られる。

ここで、フレームメモリ 1 2上の同次座標系の位置べクトル〔 X m y _m H。〕を、フレームメモリ 1 2上の 2次元の位置べクトル〔Χ_Μ Υ_Μ 〕に変換する場合について説明する。

2次元の位置べクトル〔Χ_Μ Υ„ 〕を同次座標系で表すときに使用するパラメータ「Η。」は、同次座標系の位置べクトル〔 X m y _m } の拡大縮小率を表すパラメ一タであることから、同次座標系の位置べクトルを 2次元の位置べクトルに変換するためには、同次座標系の位置べクトルの方向を示すパラメータ「 X _m 」及び「 y _m 」を、同次座標系の位置べクトルの拡大縮小率を表すパラメータ「 1-1。」で正規化すれば良い。従って、モニタスクリーン 3上の 2次元の位置べクトルの各パラメータ「 X_M 」及び「Υ Μ 」は、次式、

X _m

ズ M ⁼

H 0

y m

Y_M = ( 1 1 )

H o と表すことができる。モニタスクリーン 3上の同次座標系のベクトル〔 x _s y s 1〕を、 2次元の位置ベクトル〔 X _s Ys 〕に変換する場合についても同様にして、同次座標系の位置べクトルの方向を示すパラメ一タ「 X _s 」及び「 y _s 」を、同次座標系の位置べクトルの拡大縮小率を表すパラメータ「 1 」で、正規化すれば良い。従って、モニタスクリーン 3上の 2次元の位置べクトルの各パラメータ「 x _s 」及び「Y_S 」は、次式、

X s = X s

Y s = y s ·· ·· ( 1 2 )

と表すことができる。

よって、フレームメモリ 1 2に対して供給される 2次元の読み出しアドレス（ X _M , Υ_Μ ) は（ 1 0 ) 式から、次式、

X

Μ ―

H o

b ！ 1 X s 4- b 2 1 y s + b 3 1

b 1 3 X S + b 23 y S + b 33

b , I x s + b 2 1 y s + b 3 1

1 3 ) b I 3 X S b 2 3 y s + b

y

Y

H o

b x + b 2 2 y s -I- b 32

b 1 3 X S + b 23 Υ S + b 33

b I 2 x s + b 22 y s 4- b 32

( 1 ) b i 3 x s + b ₂3 y s + b a a として求めることができる。

次に T ₃₃— 'の各パラメ一タ b u b ^を求める。 a 3 2 3. 23 + fi 2 2 3. 3

b 11 ( 1 5 )

W ,

a 32 a 1 3一 l 12 a 23

b I 2 ― ( 1 6 )

W I

a 22 a. 13 + a l 2 a

b , ( 1 7 )

w 1

a 3 I S 23― 3- 21 a 33

b 2 I ( 1 8 )

w

一 a a + a a 33

b 22 ⁼ ( 1 9 )

W ,

b 3 2 ― ( 2 2 )

w , b 3 3 ( 2 3 )

W , になる o ただし、

W 1 ~ ― 3. 2 3 S 3 1 α. 1 3 + d 2 1 α 32 S 1 3 + 3 1 2 cl 3 I CI 23

― tl l l S 3 2 3 23 ― ii I 2 cl 21 3. 33 + S 1 I 3. 22 S 33

• · · · ( 2 4 ) である o ここで、 a u〜a ₃₃の値は（ 7 ) 式の関係から、

a , i — 1 1 , Ά 1 2 — T 1 2, a 1 3 = 1 3 Ρ ζ ·· ·· 2, D )

3. 21 ⁼ 2 1 , a 22— Γ 22, £1 2 3— Γ 2β Ρ ζ ·· ·· ( 2 6 ) a 31 = 1 χ , a 32= 1 _y , a ₃3= l _z Ρ ζ + s - - - - ( 2 7 ) であるから、これを（ 1 5 ) 式〜（ 2 4 ) 式に代入することによ、

+ Γ 2 1 1 y Γ 1 3 P Z

Γ I 2 1 Γ 2 3 i Z

一 Γ Γ 2 3 P Z

~ Γ , 2 Γ 2 ! ( 1 Z P Z + S )

+ r , , r ₂ 2 ( l z P z + s ) -- ( 3 7

と表すことができる。

かくして、（ 2 8 ) 式〜（ 3 7 ) 式の値を（ 1 8 ) 式及び（ 1 4 ) 式に代入することにより、フレームメモリ 1 2 に供給される読み出しアドレス（ X _M ， Υ _Μ ) は、

X Μ — C { - 1 X 23 P z + r ₂₂ ( l z P z + s ) } X

Η 0

+ { 1 ₃P Z + Γ , 2 ( 1 _ζ Ρ ζ + s ) } Υ s

+ (一 r ₁₃Ρ ζ + r ₁₂ r ₂₃Ρ ζ ) ] · - ·· ( 3 8 )

Υ C { 1 χ Ρ ζ 一 2 I ( 1 ζ Ρ ζ + s ) } X

Η

+ { - 1 _χ + r ( 】 ζ Ρ + s ) } Υ

+ { Γ 2 1 Γ 1 3 Ρ - r 1 1 r Ρ ζ } 〕 ( 3 9 として与えられる。ただし、 II。は次式、

H o = ( ― 2 2 X + r 2 1 】 y ) A S

+ \. 1 2 1 X Γ 1 1 1 y ノ

+ (― r _{l 2} r 2 1 + r i i r ₂₂) …- ( 0 )

である。よつてフレームメモリ 1 2 に供給される読み出しァドレス（ X _M 、 Υ„ ) を、オペレータの所望の空間的画像変換装置によつて決定される 3次元変換行列 Τ。の各パラメータ（ r , ,〜 r

33, 1 X , 1 _y , 1 _z 及び s ) 、及び、予め設定されるパラメ一タであるパ—スぺクティブ値 P _z を用いて表すことができる。

従って（ 6 ) 式〜（ 4 0 ) 式に対して、モニタスクリーン 3のラスタスキャン順に対応するようにアドレッシングするスクリーンアドレス ( X s , Y s ) を供給すると、その供給されたスクリ — ンァドレスに対応したフレームメモリ 1 2上における読み出しアドレス（ X _M , Y _M ) を、順に演算することができる。

HU述したように、本実施例においては、（ 4 0 ) 式によつて求められたパラメ一タ 11。の値を奥行き情報として使用している。

なぜなら、 3次元変換した際の実際の 3次元空間の Ζ ^標値とこの H。とが比例するからである。

このように奥行き情報として 3次元空間の実際の Zの座標値を使用するのではなく、（ 4 0 ) 式で求められた Hの値を使用することによって以下の効果を有する。すなわち、奥行き情報を演算する場合に、実際の Z座標値を演算する必要がないので、 1次元分の演算を省略することができることになる。これによつて、 3 次元変換用の高速なプロセッサを使用する必要がなく、速度の遅いプロセッサを使用しても奥行き情報を演算することができる。さらに、この H。はフレームメモリ 1 2， 1 3に供給する 2次元読み出しァドレスを演算するときに必要とされる値であるので、この H。を求めるために特別な演算をする必要はないのである。従って、さらに高速な浪算を行うことができる。

このようにして求められたパラメータ H α の意味は図 6 ( Β ) に示すようにスクリーン面 5 5 Α上の空間サンプリングアドレス ( X s , y _s ) の間隔、すなわちスクリーン面 5 5 A上の画素の間隔を、「 1 」としたとき、図 6 ( A ) に示すように、フレームメモリ 1 2 , 1 3の読み出し空間のサンプリングアドレス（ X , y ) の間隔が値「H。」であることを意味する。なお、図 6 ( A ) ， 6 ( B ) において、〇はフレームメモリに記憶されたデータ、 Xは読み出しアドレスポイントを示す。

そこで、奥行き情報 Η。としてのパラメータ H。の値が大きくなったときは（ 1 3 ) 式及び（ 1 4 ) 式において正規化されたフレームメモリ 1 2 , 1 3の読み出しアドレス（ x _M Z H。， y _M Z H。）の値が小さくなる。このようにフレームメモリ 1 2， 1 3の読み出しァドレスの間隔が小さくなると、スクリーン面 5 5

A上に展開される画素数が多くなることにより、このスクリーン面上 5 5 A上に映し出される映像が拡大される結果になる。

これに対して、ノ、。ラメ一タ Hが小さくなると、フレームメモリ 1 2 , 1 3の正規化された読み出しアドレス（ x _M / H O , y _M Z H。）が大きくなることを意味し、これによりフレームメモリ 1 2 , 1 3の空間的な読み出しアドレスの間隔が大きくなる。ところが、空間的な読み出しサンプリングァドレスの間隔が大きくなると、フレームメモリ 1 2， 1 3から読み出したデ一、タをスクリーン面 5 5 A上に表示したとき、映し出される映像は縮小される結果となる。

例えば図 7 ( B ) に示すようにフレームメモリ 1 2 , 1 3のァドレス空間において、遠近法を用いないで指定したメモリエリア E R 1 と交差するように、遠近法に従ってパラメータ H。を異ならせた領域 E R 2の読み出しァドレスによって画像データを読み出したとき、スクリーン面 5 5 A上に映し出される映像は、図 7 ( A ) に示すように、遠近法を用いないでフレームメモリ 1 2 , 1 3の領域 E R 1から読み出した画像データは、領域 E R 1全体に亘つて同一のパラメータ Hによつて決る空間的な読み出しサンプリングアドレスによって読み出されることによって、スクリーン面 5 5 A上に遠近法によらない画像として領域 E R I Xに表示される。

これに対してフレームメモリ 1 2， 1 3の画素データを、遠近法により空間的な読み出しサンプリングァドレスの間隔が相違する領域 E R 2から読み出した画像データは、スクリーン面 5 5 A 上においてパラメータ H。が大きい読み出しサンプリングァドレスの部分においては縮小されるような画像となり、かつパラメ一タ H。が小さくなり読み出しサンプリングァドレスの間隔が大きくなる領域においては、スクリーン面 5 5 A上に縮小された画像が映し出されることになる。

このようにしてパラメ一タ H。は、その大きさの変化が奥行き情報として機能することにより、遠近法を用いた画像をスクリ一ン面 5 5 A上に映し出させることができる。

( 4 ) シャドウ座標系の説明

次に、図 8を参照しながらシャドウ座標系について説明する。シャドウ座標系とは、ワールド座標系と同様に、 X _s ， Y S 及び Z s 軸からなる 3次元の直交座標系によって定義される、座標系である。図 8に示すように、ォブジェクトビデオ信号 V ob j に対して付与されるシャドウをシャドウビデォ信号 V shadowとすると、シャドウビデオ信号 V shadowが投影される面をシャドウ座標系の X Y面とし、これをシャドゥ面と称する。ォブジヱクトビデオ信号 V obj のシャドウを付与するための光源の存在する方向をシャドウ座標系の Z軸の負方向とする。以下に説明するように、本発明の特殊効果装置は、この光源として、点光源を使用してシャドゥを生成する点光源モードと、平行光源を使用してシャドウを生成する平行光源モードとを有し、オペレータが自由に設定することができる。また、このワールド座標系の X， Y及び Z軸に対する、シャドウ座標系の X s ， Y s 及び Z _s 軸の夫々の角度は、ォペレータが任意に角度を設定することができる。

( 5 ) 点光源モード時のシャドウビデオ信号を生成するための変換処理の説明

まず、図 9 A及び図 9 Bを參照しながら、点光源モードのときにおいて、ソースビデオ信号を変換してシャドウビデオ信号 V ₄ を得るための変換処理について説明する。尚、図 9 A及び図 9 B は、図 4 A及び図 4 Bと同じように、図 9 Aは、ワールド座標系の Z軸上に設定された視点 P Zからヮールド座標系の X Y平面を見たときの図であって、図 9 Bは、ワールド座標系の X軸の正方向の位置からワールド座標系の Y Z平面を見たときの図である。

まず、先に図 4 A及び図 4 Bを用いて説明したように、 3次元変換行列 T。によって、 3次元の空間的位置に変換された 3次元オブジェクトビデオ信号 V , は、点光源による透視変換行列 P S P _{ο τ}によってシャドウ座標の X s Y s 平面へ透視変換される。これは、点光源 9 0を視点としたときに、点光源 9 0から、 3次元ォブジエクトビデオ信号 V , を見た時に、シャドウ座標系の X _s Y s 平面に透視されるビデオ信号を求めることを意味する _ς 図 9 Β においては、シャドウ座標系の X s Y S 平面に透視されたビデオ信号を、 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ として表すことにする。この点光源による透視変換行列 P S P O Tの詳しい説明については、後述する。

次に、 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を、先に説明した透視変換行列 Ρ。によって、ワールド座標の X Y平面に透視されるように透視変換する。これは、 Z軸上の仮想視点 P Zから、 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を見た時に、ワールド座標系の X Y平面に透視されるビデオ信号を求めることを意味する。図 9 Bにおいては、ワールド座標系の X Y平面に透視されたビデオ信号を、 2次元のシャドウビデオ信号 V 4 として表すことにする。

図 9 Bに示される以上の処理をまとめる。点光源モードのときにおいて、 2次元のソースビデオ信号 V 0 から 2次元のシャドゥビデオ信号 V ₄ を求めるための変換処理は、ォブジュクトビデオ信号 V。を 3次元変換行列 T。によって 3次元変換して 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , を得るための 3次元変換ステップと、この 3次元ォブジ二クトビデオ信号 V , を、点光源による透視変換行列 P _{S P 0 T}によってシャドウ座標系の X s Y s 平面に透視して 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を得るための透視変換ステップと、この 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を、透視変換行列 Ρ。によつてワールド座標系の X Y平面に透視して、 2次元のシャドウビデォ信号 V ₄ を得るためのステップとから構成される。よって、 2次元のソ一スビデオ信号 V。から 2次元のシャドウビデオ信号 V 4 を求めるための変換行列 Tshadow' は、次式、

Γ shadow' = T ₀ - P S P OT * P o ·· ·· 4 1 )

と表すことができる。

ここで、フレームメモリ 2 2上の位置ベクトルと、モニタスクリーン 3上の位置べクトルとの関係について説明する。、

フレームメモリ 1 2上の位置べクトルとモニタスクリーン 3上での位置べクトルとの関係と同じょうに図 9 Cについて、フレームメモリ 2 2上の 2次元のアドレスを（X_M ' 、 Y_M ' ) 及び位置ベクトル〔 Χ _Μ ' Υ_Μ ' 〕とし、モニタスクリーン 3上のアドレスを ( X s 、 Y _s ) 及び位置べクトルを〔X _S Y_s 〕とする。このフレームメモリ 2 2上の 2次元の位置べクトル〔 X M ' Y_M ' 〕を同次座標系で表現すると、〔 x _m ' y _m ' H_s ' 〕と表すことができる。また、モニタスクリーン 5 5上での位置ベクトル〔X _S Y s 〕を同次座標系で表現すると、ぺクトル〔 x _s y s 1 〕と表すことができる。

ここで、この同次座標系のパラメータ〔 H _s 〕は、フレームメモリ 1 2上の位置べクトルを同次座標系で表現したときの同次座標系のパラメータと同様に、ベタトルの大きさの拡大縮小率を表すパラメ一夕であって、本実施例においては擬似的な奥行き情報として使用する。この「H_S 」に関しては後述する。

2次元のソースビデオ信号 V 0から 2次元のシャドウビデオ信号 V 4を得るための変換行列 T shadow' は後述するが 4行 4列の変換行列であつて 3次元空間上の Z軸方向（ 3行目及び 3列目）のデータは実質的に使用されず、実際の 2次元読出しアドレスの演算必要なパラメ一タを有した 3次元変換行列を T ₃₃shadow' とするフレームメモリ 2 2上の位置べクトル〔 χ ·η ' y _m ' H s 〕に対して、この 3次元変換行列 T ₃₃shadow' を作用させることによって、フレームメモリ 2 2上の位置べクトル〔 X _m ' y _m ' H s 〕がモニタスクリーン 3上の位置べクトル〔 X s y s 1 〕に変換される。以下に関係式を記述すると、

C X s y s 1〕 = [ X m ' y m ' Hs 〕 · Τ shadow'

·· ·· ( 5 ) , と表すことができる。

なお、フレームメモリ 2 2上の位置べクトル〔 X _m ' y _m ' H s 〕において使用されている同次座標系のパラメータ「H_S 」及び、モニタスクリーン 5上の位置ベクトル〔 X s y s 1 〕において使用されているパラメータ「 1 」との関係は、 3次元変換行列 T ₃₃shadowによって、フレームメモリ 2 2 , 2 3上の 2次元位置ベクトル〔 X _m ' y _m ' ] が、モニタスクリーン 2 2上の 2次元位置べクトル〔 X _s y _s 〕に変換され、フレームメモリ 2 2上の 2次元の位置べクトル〔 x _m ' y _m ' 〕の拡大縮小率「H_S 」が、モニタスクリーン上 2 2上の同次座標系の位置べクトル〔 X _s y _s 〕の拡大縮小率「 1 」となるように変換されることを意味する o

このように、（ 5 ) ' 式はフレームメモリ 2 2上の点に対応するモニタスクリーン 2上の点を行列 T ₃₃shadow' によつて求める閲係式である。フレームメモリ 1 2上の読み出しの際と同様、ここでも変換行列 T ₃₃stiadow' によって得られたモニタスクリーン

3上の点に対応するフレームメモリ 2 2上の点を読出しァドレスによつて指定することにより、マツト処理されたソースビデオ信号に対して空問的な画像変換を施すようになつている。つまり、フレームメモリ 2 2上に書き込む際に画像変換が行なわれるのではなく、フレームメモリ 2 2から読み出される際に、画像変換がなわれる。

モニタスクリーン 3上の点に対応するフレームメモリ 2 2上の点を求めるには、次式、 [ _m ' y _m ' H_s 〕 = [ x s y s 1〕 ♦ ( T ₃₃shado ' ) -¹

·· ·· ( 6 ) ' で表現される。よってこの式に従って、モニタスクリーン 3上の位置べクトル〔 X _s y _s 1〕が指定されると、変換行列に（T ₃₃ shadow' ) — 'よってフレームメモリ 2 2上の位置べクトノレ〔 x _m

' y _m ' Hs ] が演算される。ちなみにこの変換行列（T₃₃shad ow' ) - ¹は変換行列 T ₃₃shadow' の逆行列である。

次に、図 1 0及び図 1 1を参照して、点光源を使用したときの点光源による透視変換行列 P S P O Tについて説明する。図 1 0は、シャドウ座標系の X _s 軸方向から Y_s Z s 平面を見た時の図であつて、点光源 6 0 と 3次元ォブジェクトビデオ V , と 3次元シャドウビデオ V ₃ との位置関係を示している。尚、この点光源による透視変換行列 P S P O Tは、点光源を使用した点光源モードの時に、 3次元ォブジヱクトビデォ V , から 3次元シャドウビデオ V ₃ を求めるための変換行列である。

図 1 1 Aは、点光源 6 0 に対する変換処理のフローを示し、図 1 1 Bはオブジェクトビデオ信号に対する変換処理のフ口一を示している。

まず、図 1 1 Λを参照して点光源 6 0に対する変換処理のフ口 —を説明する。

ステップ S P 1 では、変換行列 F によって、ワールド座標系で示される点光源 6 0の位置をシャドゥ座標系に変換する。この理由は、後のステップ S P 5で説明する透視変換行列 P _s。' は、ワールド座標での透視変換行列ではなくて、シャドウ座標系での透視変換行列であるからである。よって、透視変換行列 P _so' によって、 3次元オブジェクトビデオ信号 V , をシャドウ座標系の X s Y s 平面に透視させる場合には、ワールド座標系で表される点光源 6 0の位置をシャドウ座標系に変換する必要がある。ここで、この変換行列 F—'に関して具体的に説明する。まず、ヮールド座標系の X軸に対するシャドウ座標系の X _s 軸の回転角を X 、ワールド座標系の Y軸に対するシャドウ座標系の Y_s 軸の回転角度を ^ _Y 、ワールド座標系の Ζ軸に対するシャドゥ座標系の Z _s 軸の回転角度を ^ ζ 、シャドウ座標系の原点を、（ X so, y so, Z so) とする。ここで、ワールド座標系からシャドウ座標系への変換行列 F—'に対して、逆行列の関係にあるシャドウ座標系からワールド座標系への変換行列 Fは、回転行列と移動行列の積で簡単に表現できるので、まず、シャドウ座標系からワールド座標系への変換行列 Fを求めることにする。このシャドウ座標系からワールド座標系への変換行列 Fは、次式、

F = R x(d> χ) ♦ R ν(/? v) · R _z(^ _z) ♦ L (x so， y s o » Z so]

·· ·· ( 4 2 ) と表すことができる但し、行列 R _x ( 0 、行列 R Y ( 0 v ) 及び行列 R _ζ ( Θ ) は、回転のための行列であって、

1 0 0 0

0 cos θ χ s i η χ 0

R x ( 0 _x) = ( 4 3 )

0 -s i π χ cos θ χ 0

0 0 0 1 cos 0 γ 0 -s i η ^ γ 0

0 1 0 0

R Υ ( θ ν) ( 4 ) sin 0 0 cos 0 γ 0

0 0 0 1 cos θ s i η ^ 0 0

s i η ^ cos 0 0 0

R ζ ( θ _ζ) ( 4 5 )

0 0 1 0

0 0 0 1 と表すことができる。また行列 L ( X y Z so) は、平行移動のための行列であって、次式

0 0 0

1 0 0

L ( X y 2 s o) = ( 4 6 )

0 1 0

y z 1 と表すことができる。

よって、シャドウ座標系から X o o 1· ワールド座標系への変換行列 Fと、ワールド座標系からシャドウ座標系への変換行列 F— 'とは逆行列の関係にあるので、変換行列 F— ¹は、

F -'= L ( X s o, y s o, z s o) R _x-' (^ x)

• R Y-¹ ( ） ♦ R : ' ( z)

- L (- x y so, - z s o) - R x(- 0 x)

• R v(- Y) · R _z (- Θ z)

·· ·· ( 4 7 )

と表すことができる。但し、行列 R _x (— _x ) 、行列 R γ (- 0 ν ) 及び行列 R _z (- θ _z ) は、回転のための行列であって、

COS (-^ γ) 0 -s i n (- (9 _Y) 0

0 1 0 0

R _v (- ） ( 4 9 ) s i n ( - Y) 0 cos (- (9 _Y) 0

0 0 ϋ 1

と表すことができる。また、行歹 UL (- X s o, 一 Y Z s o ) は、平行移動のための行列であって、

1 0 0 0

0 1 0 0

L (- X y o ) ( 5 1 )

0 0 1 0

-z. 1 と表すことができる。

ステップ S P 2では、図 1 0に示すように、平行移動行列 T_KS —'によって、点光源 9 0の位置を、 Z _s 軸上の仮想点光源 9 1 の位置に移動する。この理由は、 3次元オブジェクトビデオ V , に対する 3次元シャドゥビデオ V 3 を求めるためには、点光源 9 o 0の位置から、 3次元オブジェクトビデオ V , を見たときに、 3 次元ォブジヱクトビデオ V , をシャドウ座標系の X _s Y _s 平面に透視させることによって 3次元シャドウビデオ V ₃ を得ることができる。但しこの透視変換処理を行うためには、視点とされる点光源が Z _s 軸上に位置する必要がある。よって、平行移動行列 T _XSYS—！によって、点光源 9 0の位置を、 Z s 軸上の仮想点光源 9 1 の位置に平行移動する。

ここで、予めオペレータによって設定された点光源 9 0の座標を（ X L ， y L , z L ) とすると、この平行移動行列 T_XSYS— ¹は T

と表すことができる。

ステップ S P 1及びステップ S P 2によって、点光源に対する変換処理は終了する。

次に、図 1 1 Bを参照して 3次元才ブジヱクトビデオ信号 V , から 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を生成するための透視変換行列 P S P O Tについて説明する。

ステップ S P 3では、ステップ S P 1 と同様に、変換行列 F一 ' によって、ワールド座標系で示される 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , をシャドウ座標系に変換する。この理由は、後述するステツプ S P 5 において使用される透視変換行列 P _s。' は、ワールド座標系での透視変換行列ではなくて、シャドウ座標系での透視変換行列であるためである。よって、透視変換行列 P _s。' によつて、 3次元ォブジェクトビデオ V , をシャドウ座標系の X s Ys 平面に透視させる場合には、ワールド座標系で表される 3次元ォブジェクトビデオ V , をシャドウ座標系に変換する必要がある。ステップ S P 4では、ステップ S P 2 と同様に、図 1 0に示すように、平行移動行列 T_XSYS— ¹によって、 3次元ォブジヱクトビデォ信号 V , を、シャドウ座標系の X_s Ys 平面に平行に移動する。図 1 0では、平行移動されたビデオ信号を仮想 3次元ォブジェクビデオ信号 V , ' と表すことにする。このように平行移動する理由は、ステップ S P 2で、平行移動行列 T _XSYS— 'によつて、点光源 9 0の位置を、 Z _s 軸上の仮想光源 9 1 に位置するように平行移動したので、この点光源 9 0に対する 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , の相対的な位置関係と、仮想点光源 9 1 に対する仮想ォブジェクトビデオ信号 V , ' の相対的な位置関係とが変化しないように、平行移動行列 T_XSYS— ¹によって、 3次元ォブジクトビデオ信号 V , も平行移動する必要があるからである。次に、ステップ S P 5では、透視変換行列 P _s。' によ、つて、仮想 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , ' を、シャドウ座標系の X s Y_s 平面に透視させる。図 1 0では、シャドゥ座標系の X s Y s 平面に透視されたビデオ信号を、仮想 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ ' と表すことにする。この仮想 3次元シャドウビデオ信号 V 3 ' は、仮想点光源 9 1を視点として、仮想点光源 9 1から仮想 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , ' を見たときに、シャドウ座標系の X _s Ys 平面に透視されるビデオ信号である。

具体的には、この透視変換行列 P _s。' は、式（ 2 ) で示される透視変換行列 P。と視点 P Zとの関係から、透視する際の視点が仮想点光源 9 1 の位置、即ち、（ 0 , 0， Z !_ ) の位置にあると考えれば良いので、式（ 2 ) において、「 P _z 」を「— 1 Z z _L 」に置き換えることによって透視変換行列 P _s。' が得られる。よつて、透視変換行列 P _s。' は、

と表すことができる。

次に'、ステップ S P 6では、平行移動行列 T_xsvsによつて、仮想 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ ' を、シャドウ座標系の X_s Y s 平面に平行に移動する。図 1 0では、平行移動されたビデオ信号を 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ と表すことにする。図 1 0からもわかるように、 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ は、点光源 9 0を視点とし、点光源 9 0の位置から 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , を見たときに、シャドウ座標系の X_s Ys 平面に透視されるビデオ信号である。このように移動する理由は、ステップ S P 4で、平行移動行列 T_xsys-'によつて、 3次元ォブジ、ェクトビデォ信号 V , を平行移動したので、その平行移動行列 T _XSYS ¹による平行移動処理を元に戻すためである。

ここで、平行移動行列 T_XSYS— 'と平行移動行列 T_XSYSは、逆行列の関係にあるので、平行移動行列 T_XSYSは、

と表すことができる。

次に、ステップ S P 7において、式（ 4 2 ) によって示される変換行列 Fによって、シャドウ座標系で表される 3次元シャドウビデオ信号 V ₃ を、ワールド座標系に変換する。これによつて、ワールド座標系の座標値で示される 3次元シャドウビデオ信号 V 3 を得ることができる。

図 1 1 Bのフローに示される処理をまとめる。ワールド座標系の 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , からワールド座標系の 3次元シャドウビデオ信号を求めるための処理は、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , をワールド座標系からシャドウ座標系に変換するステップ（ S P 3 ) と、シャドウ座標系において、 3次元ォブジヱクトビデオ信号をシャドウ座標系の Xs Ys 面に投影してシャドウ座標系の 3次元シャドウビデオ信号を生成するステップ（ S P 4 , 3 ? 5及び3 ? 6 ) と、シャドウ座標系の 3次元シャドゥビデオ信号を、シャドウ座標系からワールド座標系に変換するステップ（ S P 7 ) とから構成される。

従って、ワールド座標系の 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , からヮ一ルド座標系の 3次元シャドゥビデオ信号を求めるための点光源による透視変換行列 P _S。_PTは、変換行列 F -'と、行移動行列 T_XSYS- ¹と、透視変換行列 P _s。' と、平行移動行列 T_XSYS -' と、変換行列 F の乗算式で表すことができるので、次式

丄〕 S P O T^ F * T X S Y S * I s ο * Γ S YS * F ·· ·· 、 J J ) と表すことができる。

よって、この変換行列 P _S0PTを式（ 4 1 ) に代入すると、点光源モードのときに、 2次元のソ一スビデオ信号から 2次元のシャドウビデオ信号 V ₄ を求めるための変換行列 Tshadow' は、

Γ shadow' = Τ。 · P · P o

= T 0 * F * T X Y S ~ ' * P s o ' ♦ T X Y s ' ♦ F ¹ * V

·· ·· ( 5 6 ) と表すことができる。

ここで、この変換行列 Tshadow' に基づいて、シャドウビデオ信号 V ₄ をフレームメモリ 2 2から読み出すための読み出しアドレスを演算する方法は、式（ 3 ) に示される行列 Tobj に基づいて、ォブジヱクトビデオ信号 V ₂ をフレームメモリ 1 2から読み出すための読み出しアドレス（X_M ， Υ_Μ ) を求める演算方法と全く同様である。つまり、式（ 3 ) から式（ 1 4 ) に示される演算と全く同様の演算方法である。

具体的には、この変換行列 T shadow' は、 4行 4列の行列であるの、式（ 4 ) と同様に、 Z軸方向の成分（ 3行目及び 3列目 ) を除いた行列を T ₃₃shadow' とし、この行列 T ₃₃shadow' の逆行列の（ T ₃₃shadow') - ¹の各パラメ一タを、次式、 b b _{1 2}' b 1 ₃ '

(T ₃3shadow') * ' = b ₂₁' b 22' b ₂₃' · · · · ( 5 7 )

b 3 b 32 ' b ₃₃' とおく。また、シャドゥ信号発生部 2 0 の読み出しアド、レス発生回路 2 4から供給される読み出しアドレスを（ X M ' , Y M ' ) とする。式（ 3 ) から式（ 1 4 ) に至るまでの演算方法を参照すると、この読み出しアドレス（ Χ _Μ ' ， Υ _Μ ' ) は、次式、

と表すことができる。ただし lis は次式、

H s = b 1₃' X + b 23 Ys 4· b 33 '

よって、フレームメモリ 2 2に供給される読み出しアドレス（ X M ' , Y _M ' ) を、オペレータの所望の空間的画像変換処理によつて決定される 3次元変換行列 Τ。の各パラメータ（ r , ,〜 r ₃₃、 1 1 γ , y _ζ 及び s ) 、及び、予め設定されるパラメ ― タであるパースぺクティブ値 Ρ _ζ 、点光源の位置（ x _L , y

Ζ ) 、シャドウ座標系の各軸の回転角（ _χ , 0 V , 0 、シャドウ座標系の原点の位置（ x _s。， y _s。， z _s。）を用いて表すことができる。

従って（ 6 ) 式〜（ 4 0 ) 式に対して、モニタスクリーン 3のラスタスキヤン順に対応するようにアドレツシングするためのスクリーンアドレス（ X _s ， Y_s ) を供給すると、その供給されたスクリーンアドレスに対応したフレームメモリ 2 2上における読み出しアドレス（ Χ _Μ ' ， Υ _Μ ' ) を、順に演算することができる。これによつて、 2次元のオブジェクトビデオ信号 V ₂ に対応した 2次元のシャドウビデオ信号 Vヽを生成することができる。 ( 6 ) 平行光源モ一ド時において、シャドウビデオ信号を生成するための変換処理の説明。

まず、図 1 2 A及び図 1 2 Bを参照しながら、平行光 piを使用した平行光源モ一ドの時に、 3次元ォブジヱク卜ビデオ信号 V , から 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を求めるための変換処理について説明する。尚、図 1 2 A及び図 1 2 Bは、図 9 A及び図 9 B と同じように、図 1 2 Aは、ワールド座標系の Z軸上に設定された視点 P Zからワールド座標系の X Y平面を見たときの図であつて、図 1 2 Bは、ワールド座標系の X軸の正方向の位置からヮールド座標系の Y Z平面を見たときの図である。

まず、 3次元変換行列 T。によって、 3次元の空間的位置に変換された 3次元才ブジクトビデオ信号 V , は、平行光源による透視変換行列 Ρ _{Ρ Λ Β Α}によって、シャドウ座標の X s Y s 平面へ投影される。図 1 2 Bにおいては、シャドウ座標系の X s Y _s 平面に透視されたビデオ信号を、 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ として表すことになる。この平行光源による透視変換行列 P _{P A R A}は、 3次元オブジェクトビデオ信号 V , を透視変換して、 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を求めるための変換行列である。

次に、 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ は、先に説明した透視変換行列 Ρ。によって、ワールド座標系の X Y平面に投影される。これは、 Z軸上の仮想視点 P Zから、 3次元シャドウビデオ信号 V 5 を見た時に、ワールド座標系の X Y平面に透視されるビデオ信号を求めることを意味する。図 1 2 Bにおいては、ワールド座標系の X Y平面に透視されたビデオ信号を、 2次元のシャドウビデ才信号 V ₆ として表すことにする。

図 1 3 Bのフ口一に示される以上の処理をまとめる。平行光源モードにおいて、 2次元のソースビデオ.信号 V。から 2次元のシャドウビデオ信号 V ₆ を求めるための変換処理は、ソースビデオ信号 V。を 3次元変換行列 T。によって 3次元変換して 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , を得るための 3次元変換ステップと、この 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , を、平行光源にる透視変換行列 P _PARAによってシャドウ座標系の X s Ys 平面に透視して 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を得るための透視変換ステップと、この 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を、透視変換行列 P。によってワールド座標系の X Y平面に透視して、 2次元のシャドゥビデオ信号 V _c を得るためのステップとから構成される。よって

、 2次元のソースビデオ信号 V。から 2次元のシャドウビデオ信号 V ₆ を求めるための変換行列 Tshadow〃は、次式、

T shadow" = T。 · P _PAR A · P o ·· ·· ( 6 0 )

と表すことができる。

平行光源モ一ド時のフレームメモリ 2 2上の位置べクトルとモ二タスクリーン 3上の位置べクトルの関係について、前述した光源モード時の関係と同様にシャドウ信号発生部 2 0の読出しァドレス発生回路 2 4から供給される読出しァドレス及び位置べクトルをそれぞれ（ X _M 〃 Υ_Μ 〃）及び〔Χ_Μ ' Υ„ ' としモニタスクリーン 3上でのァドレス及び位置べクトルをそれぞれ（X _s

Y s ) 及び〔 X _s Y s 〕としたときに、フレームメモリ 2 2及びモニタスクリーン 3上の位置べクトルをそれぞれ同次座標系で表現するとそれぞれ〔 x _m " y _m " H_s 〕及び〔 x _s y s 1〕と表現される。

2 元のソースビデオ信号 V 0から 2次元のシャドウビデオ信号 V 4を得るための、実際の 2次元ァドレス読出しの演算に必要なパラメータを有した変換行列を後述するが T ₃₃shadow〃と表現したときに、このフレームメモリ 2 2上の同次座標系位置べクトル〔 x m " y _m 〃 H s 〕及びモニタスクリーン 3上の同次座標系位置ベクトル〔 X _s y _s 1〕の闋係は以下のように表現される。

〔 X s y _s 1 〕 = 〔 X _m " y H s 〕' · T ₃₃shadow'

·· ·· ( 5 ) ' したがって、モニタスクリーン 3上の点に対応するフ、レームメモリ 2 2上の点を求めるためには

〔 x _m " y H _s 〕 = [ x s y s 1 〕 · (T ₃₃shadow' ) - '

·· ·· ( 6 ) ' によって、求めることができる。

次に、図 1 3から図 1 6を参照して、平行光源を使用した時の平行光源による透視変換行列 P _PARAについて説明する。

図 1 3 Aは、平行光源 7 0 に対する変換処理のフローを示し、図 1 3 Bは、 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , に対する変換処理のフ口一を示している。

まず、図 1 3 Aを参照しながら、平行光源 7 0 に対する変換処理のフ口一を説明する。

ステップ S P 1 1では、ワールド座標系における球面座標によつて定義されている平行光源 7 0の座標を、ワールド座標系の直交座標に変換する。平行光源の位置は、直交座標系で表すよりも、球面座標系で表すほうが一般的である。球面座標系とは、平行光源の位置を「半径（ r ) 」、「緯度 ( a ) 」及び「経度 ( β ) 」で表す座標系である。図 1 4 Αは、ワールド座標系において、直交座標と球面座標の関係を示した図である。図 1 2 Aに示すように、直交座標系と球面座標系の関係は、緯度（）の基準を Y 軸の ii方向とし、経度の基準を X Y平面としている。つまり、球面座標の赤道面が直交座標の X Y平面に一致し、緯度 0 ( r a d ) 、経度 0 ( r a d ) の方向が Y軸のマイナス方向に一致する。よって、球面座標で定義された平行光源 7 0の位置を（ r , a , β ) 、直交座標に変換された平行光源の位置を（ χ ι_ ， y L ， z L ) とすると、この光源位置（ X L ， y L , z _L ) は、 ·· '· (り 1 )

と表すことができる。よって、球面座標で定義された光源の位置を直交座標に変換するためには、この式（ 6 1 ) に、オペレータによって設定された球面座標系の光源位置（ r ， α, β ) を代入することによって、直交座標に変換された光源位置（ X L ， y L ， Z !_ ) を求めることができる。

ステップ S P 1 2では、変換行列 F— 'によつて、平行光源の座標をヮ一ルド座標系からシャドウ座標系に変換する。変換行列 F 一 ¹については、ステップ S P 1で説明したので、説明は省略する。シャドウ座標系に変換された光源の位置を（ x i_ ' , y L ' , z _L ' ) とすると、同次座標系であらわしたワールド座標系での光源のべクトル〔 X L y _L z _L 1〕と、同次座標系であらわしたシャドウ座標系での光源のベクトル〔 X _L ' y L ' z _L '

1 〕と、変換行列 F— ¹との関係は、次式、

C L ' y L z L 1〕

= [ X L y L z _L n ♦ F - ' ·· ·· ( 6 2 ) と表すことができる。

ステップ S P 1 3では、ステップ S P 1 2で求められたシャドゥ座標系における直交座標での光源の位置（ X し ' ， y L ' , z ' ) を、シャドウ座標系における球面座標で表すように変換する。 Ei 1 4 Bは、シャドウ座標系での直交座標と球面座標との関係を示すための図である。図 1 4 Bに示すように、シャドウ座標系における直交座標系と球面座標系の関係は、緯度（ar _s ) の基準を Y _s 軸の負方向とし、経度 ( β _s ) の基準を X _s Y _s 平面としている。つまり、球面座標の赤道面が直交座標の X s - Y s 平面に一致し、緯度 0 ( r a d ) 、柽度 0 ( r a d ) の方向が Y _s 軸のマイナス方向に一致する。

よって、シャドウ座標系における直交座標で表された光源の位置（ X ι_ ' ， y z L ' ) と、球面座標で表された光源の位置（ r ' ， α' , β ' ) との関係は、

r ' =Sqrt { ( X + ( y ） ² + ( z

a ' = tan" ¹ (— _L ' ， y L ')

β ' =sin- ¹ (— z L ' ， r )

·· '· ( 6 3 ) によって表される。よって、ステップ S P 1 2で求められた光源の位置（ X y _L ' , z ' ）を、この式（ 6 3 ) に代入することによって、平行光源 7 0の位置を、シャドウ座標系における球面座標で表すことができる。

次に、ステップ S P 1 4では、図 1 5に示すように、回転行列 R _z (一ひ' ）によって、ステップ S P 1 3で求められた平行光源の位置（ r ' , a' , β ' ) を、シャドウ豳標系の Ζ _s 軸の回りに一 " ' ( r a d ) 回転する。つまり、回転処理後の平行光源の位置は（ Γ ' ， 0， β ' ) と表すことができる。図 1 3では、回転行列 R _z {~ α' ) によって回転された光源を仮想平行光源 7 1 として表す。このように平行光源 Ί 0の位置を回転することによって、図 1 3に示すように、平行光源 Ί 1の光束は、 Y_s Z s 平面に平行になる。このように、平行光源 7 1の高速を Y s Z s に平行になるように回転変換する理由は、後述するステップ S P 1 7 において、ォブジユタトビデオ信号 V , を、透視変換行列 P s o ' によってシャドウ座標系の X _s Y_s 平面に透視させる際に、入射する平行光源の光束が Y s Z s 平面に平行であると、 3次元ォブジェクトビデオ信号を X s Y s 平面に透視させたとしても、 Xs 軸方向の座標値が変化しないので、ォブジェクトビデ才信号を X_s Ys 平面に透視させるための透視変換行列 P _s。〃が非常に簡単に表せるからである。

具体的には、回転行列 R _z ( - α ' ) は Z _s 軸回りの回転行列であるので、回転行列 R _z ( ) は、

( 6 4 ) と表すことができる。

ステップ S P 1 1，ステップ S P 1 2 , ステップ S P 1 3及びステップ S P 1 4によって、平行光源 7 0に対する変換処理は終了する。

次に、図 1 3 Bを参照して、平行光源を使用した平行光源モードのときに、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , から 3次元シャドゥビデオ信号 V ₅ を生成するための透視変換行列 P _PARAについて説明する。

ステップ S P 1 5では、ステップ S P 1 1 と同様に、変換行列 F 'によって、ワールド座標系で示される 3次元ォブジヱクトビデォ信号 V , をシャドウ座標系に変換する。この理由は、ステツプ S P 1 1 で説明した平行光源に対する処理と同様に、後述する透視変換行列 P _s。〃は、ワールド座標系における透視変換行列ではなくて、シャドウ座標系における透視変換行列であるためである。 ^つて、 3次元ォブジヱクトビデオ V , をシャドゥ座標系の X s Ys 平面に透視させる場合には、ワールド座標系で表される 3次元ォブジクトビデオ V , の各画素位置をシャドゥ座標系に変換する必要がある。ステップ S P 1 6では、ステップ S P 1 5でシャドヴ座標系に変換されたオブジェクトビデオ信号 V , を、回転行列 R _s {- ' ) によって、 Z軸の回りに一 "' ( r a d ) 回転する。この理由は、図 1 5に示すように、ステップ S P 1 4において、回転行列 R _z (— " ' ）によつて平行光源 7 0の位置（ r ' , α' , β

' ) を、 Ζ軸の回りに— " ' ( r a d ) 回転したので、その平行光源 7 0の回転処理と対応するように、ォブジェクトビデオ信号 V , を、回転する必要があるからである。尚、図 1 5 に示すように、回転行列 R ₂ {- a' ) によって Z _s 軸の回りに— ( r a d ) 回転された 3次元ォブジニクトビデオ信号を、仮想 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , " と表すことにする。よって、シャドウ座標系の原点に対する、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , と平行光源 7 0の相対的な位置閲係と、シャドウ趣標系の原点に対する、仮想 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , 〃と仮想平行光源 7 1の相対的な位置関係は、全く同じである。

次に、ステップ S P 1 7において、透視変換行列 P _s によつて、仮想 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , 〃を、シャドゥ座標系の X _s Y_s 平面に透視する。図 1 6 A及び図 1 6 Bを参照しながら、この透視変換行列を説明する。まず、図 1 5，図 1 6 A及び図 1 6 Bに示すように、仮想ォブジェクトビデォ信号 V , " を

、透視変換行列 P _s。〃によって X _s Ys 平面に透視したビデオ信号を、仮想 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ ' と表すことにする。図 1 4 Aは、この仮想 3次元オブジェクトビデオ信号 V , ' と、仮想 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ " との位置関係を 3次元的に '表している図面であって、図 1 4 Bは、 X _s 軸の正方向から Y _s Z s 平面を見たときの仮想 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , " と、仮想 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ 〃との位置閲係を表している図面である。ここで、仮想ォブジェクトビデオ信号 V , ' J- のある画素点を（ x。， y。， ¾。）とし、この画素（。， y o ， z _Q ) を透視変換行列 P _s。〃によって Xs Ys 平面に透視した仮想シャドウビデオ信号 V ₅ 上の画素点を（ X _s ， y s , z s ) とすると、図 1 6 Bに示される幾何学的な関係から、

X s = X 0

y s = y o + z 0 cot β '

z s - 0 ·· ·· ( 6 5 ) という関係が成り立つことが分かる。また、仮想ォブジェクトビデォ信号 V , 〃上の点（ x。， y _Q , z。）と、仮想シャドウビデォ信号 V ₅ 上の点（ x _s ， y s , z s ) 及び透視変換行列 P _s。 " との関係式は、次式

し X s y s z s 1 〕 = し x ₀ y o z o 1 〕 · P so' ·· ·· ^ 6 6 ) によつて表すことができる。よって、式（ 6 5 ) と式（ 6 6 ) とから、

1 0 0 0

0 1 0- 0

P s o '

0 cot β ' 1 0

0 0 0 1 ( 6 7 ) と表すことができる。

次に、ステップ S Ρ 1 8において、回転行列 R _z { ¹ ) によつて、仮想シャドウビデオ信号 V ₅ 〃を Z _s 軸の回りに回転移動する。図 1 5 においては、回転移動されたビデオ信号を 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ として表している。図 1 5からもわかるようにぐ 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ は、 3次元ォブジュクトビデォ信号 V , を、平行光源 7 0 によってシャドウ座標系の X _s Y s 平面に透視したビデオ信号である。このように移動する理由は

、ステップ S P 1 6で、回転行列 R _z (— "' ) によって、 3次元オブジェクトビデオ信号 V , を回転移動したので、その回転行列 R _z { - a ' ) による回転移動処理を元に戻すためである。つまり、回転行列 R_z { - a ^r ) と回転行列 R_z { α ' ) とは、逆行列の関係にあるので、回転行列 R _z { α ' ) は、

( 6 8 ) と表すことができる。

つぎに、ステップ S P 1 9では、式（ 4 2 ) によって示される変換行列 Fによって、シャドウ座標系で表される 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を、ワールド座標系に変換する。これによつて、ワールド座標系の座標値で示される 3次元シャドウビデオ信号 V 5 を得ることができる。

図 1 3 Bのフローに示される処理をまとめると、ワールド座標系の 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , からワールド座標系の 3 次元シャドウビデオ信号 V ₅ を求めるための処理は、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , をワールド座標系からシャドウ座標系に変換するステップ（ S P 1 5 ) と、シャドウ座標系において、 3 次元ォブジェクトビデオ信号をシャドウ座標系の Xs Ys 面に投影してシャドウ座標系の 3次元シャドウビデオ信号を生成するステツプ（ S P 1 ΰ， S Ρ 1 7及び S Ρ 1 8 ) と、シャドウ座標系の 3次元シャドゥビデオ信号を、シャドウ座標系からワールド座標系に変換して、ワールド座標系の 3次元シャドウビデオ信号 V 5 を得るためのステップ（ S P 1 9 ) とから構成される。

従って、ワールド座標系の 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , からワールド座標系の 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ を求めるための透視変換行列 P _PARAは、変換行列 F _'と、回転行列 R _z (— ) と、透視変換行列 P _s。〃と、回転行列 R _z ) と、変換行列 F— ¹の乗算式で表すことができるので、次式

P PARA = F - ' ♦ R a { - ') - P so' · R _z ( ） · F

·· -· ( 6 9 ) と表すことができる。

よって、この変換行列 P _PARAを式（ 6 0 ) に代入すると、平行光源モードのときに、 2次元のソ一スビデオ信号から 2次元のシャドウビデオ信号 V ₄ を求めるための変換行列 Tshadow〃は、

T shadow" = Τ。 · P P ARA · P o

二 T。♦ F - ' · R — · P _s · R _z (« ') · F · P

·· ·· ( 7 0 ) と表すことができる。

ここで、この変換行列 Tshadow〃に基づいて、 2次元のシャドゥビデオ信号 V ₆ をフレームメモリ 2 2から読み出すための読み出しアドレスを演算する演算方法は、式（ 3 ) に示される行列 T obj に基づいて、 2次元のォブジヱクトビデオ信号 V ₂ をフレー厶メモリ 1 2から読み出すための読み出しアドレス（ X _M ， Υ _Μ ) を求める潢算方法と全く同様である。つまり、式（ 3 ) から式

( 1 4 ) に示される溃算と全く同様の演算方法である。

具体的には、この行列 T shadow" は、 4行 4列の行列であるので、式（ 4 ) と同様に、 Z軸方向の成分（ 3行目及び 3列目）を除いた行列を T ₃₃shadow〃とし、この変換行列 T ₃₃shadow〃の逆行列（T ₃₃shadow" ) 一 ¹の各パラメータを、次式

1 Γ b i 2 b I a

( T 33snadow" ) b 2 I b 22 ' b

b a i b 32 ' b ( 7 1 とおく。また、シャドウ信号発生部 2 0の読み出しアドレス発生— - 回路 2 4から供給される読み出しアドレスを（Χ Μ " , Y M ' ) とする。式（ 3 ) から式（ 1 4 ) に至るまでの演算方法を参照すると、この読み出しアドレス（ X _M 〃， Υ _Μ " ) は、次式、 b X s + b 21 Ys + b 31

X ( 7 2 )

b X s + b 23 Ys + b 33 b X s + b ₂₂〃 Y s + b

Y M " = ( 7 2 ')

b ：' X s + b 23 Ys + b 33 と表すことができる。ただし、 H_s ' は

H s = b X s + b ₂₃ Y s + b 33 "

よって、フレームメモリ 2 2に供給される読み出しアドレス（ X _M " , Υ _Μ 〃）を、オペレータの所望の空間的画像変換処理によつて決定される 3次元変換行列 T。の各パラメータ（ _{Γ ι 1}〜 Γ

33. 1 X , 1 V , 1 ₂ 及び S ) 、及び、予め設定されるパラメ一タであるパースぺクティブ値 Ρ ₂ 、点光源の位置（ X L ， y L , z t_ ) 、シャドウ座標系の各軸の回転角（ _χ , Θ V , Θ シャドウ座標系の原点の位置（ X _s。， y so, z _s。；）を用いて表すことができる。

従って（ 6 ) 式〜（ 4 0 ) 式に对して、モニタスクリーン 3のラスタスキヤン顺に対応するようにァドレツシングするためのスクリーンアドレス（ X _s ， Ys ) を供給すると、その供給されたスクリーンアドレスに対応したフレームメモリ 2 2上における読み出しアドレス（ X _M 〃， Y„ " ) を、順に演算することができる。これによつて、 2次元のオブジェクトビデオ信号 V ₂ に対応した 2次元のシャドウビデオ信号 V ₆ を生成することができる。

( 7 ) シャドウ座標系の設定に関する説明

先に説明したように、ォブジヱクトビデオ信号に対するシャドゥが投影されるシャドゥ面を規定するためのシャドゥ座標系を設定するためには、ワールド座標系の X軸、 Y軸及び Z軸に対するシャドウ座標系の Xs 軸、 Ys 軸及び Z s 軸の夫々の回転角

X , 0 γ , θ _z 、、つ—）レド座標系の原点に対するシャドウ座標系の原点位置（ X _S。， y so, Z so) の設定が必要である。本発明の特殊効果装置においては、前述したように、オペレータが任意にシャドウ座標系の X s 軸、 Ys 軸及び Z _s 軸の各回転角及びシャドウ座標系の原点を設定するようになっている。式（ 4 2 ) 及び式（ 4 7 ) に対して、各軸の回転角（ <9 _χ , θ V , ^ _z ) 及び原点の座標（ x _s。， y so, z _s。）が代入される。しかし、このようにシャドウ座標系の原点としてオペレータが適当な位置を設定すると、図 1 5 Aに示すように、 3次元変換されたォブジヱクトビデオ信号 V , と 3次元シャドウビデオ信号 V ₅ とが、空間的に離れてしまうことがある。このようなことが起こる理由は、 3次元オブジェクトビデオ信号 V , が、シャドウ面上に存在していない、つまり、言い換えると、シャドゥ面上に 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , が存在するように、シャドウ面を設定することができていないということである。もちろん、オペレータが、図 1 7 Aに示されるようなシャドウ面を望んでいるのであれば問題は無い。しかし、光源からの光によって、地面上に存在する、ある物体に対してシャドウが付られるような効果を得るためには、この地面をシャドゥが投影されるシャドウ面として設定する必要がある。つまり、空間的に、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V , がシャドウ面上に存在するように、シャドウ座標系の原点を設定する必要がある。そのために、本発明の特殊効果装置は、シャドウ座標の原点を自動的に設定するための原点設定モードを有している。

この原点設定モードとは、まず、オペレータがソースビデオ信号 V。上のある点を指定する。この指定された点を、 3次元変換行列 T _Q によって ' 3次元空間上に変換し、その 3次元空間上に変換されたオブジェクトビデオ信号 Vobj 上の対応する点を、シャドウ座標系の原点とする。これによつて、 3次元ォブジヱクトビデォ信号 Vobj 上の点にシャドウ座標系の原点が設定されるので、結果的に、 3次元オブジェクトビデオ信号 Vobj がシャドウ面上に存在することになる。

具体的には、図 1 7 Bに示されるように、ソースビデオ信号 V 。の右上の点を a、左上の点を b、左下の点を c、及び、右下の点を dとし、これに対応する 3次元ォブジヱクトビデォ信号 V ob j 上の点を、 a ' , b ' , c ' 及び d ' とする。また、そのソースビデオ信号 V。の 4点を a， b , c及び dの夫々の座標を、（ X a , y a , 0 ) 、 ( x _b , y _b , 0 ) 、 ( x c , y _c , 0 ) 及び（ x _d , y _d , 0 ) とし、 3次元ォブジヱクトビデオ信号 V ob j 上の点 a ' , b ' , c ' 及び ά ' の夫々の座標を、（ x _a ' ， y a ' , z a ' ) ( x b ' , y b ' , z _b ' ) 、 ( x _c ' , y c ' , z _c ' ) 及び（ x _d ' ， y _d ' ， z _d ' ) とする。

次に、オペレータによって、ソースビデオ信号 V。上の点 dが指定された場合を例にあげ説明する。オペレータによつて指定されたソースビデオ信号 V。上の点 d ( X _d ， y _d , 0 ) を、 3次元変換行列 T o によって変換したォブジヱタトビデオ信号 V obj 上の対応する点は、 d ' ( X c ' , y _d ' , z _d ' ) である。こ ζ?、点、 d ( x _d , y d , 0 ) と， d ' (

' ) とを、夫々、同次座標系のべクトルであらわすと、べクトル

C d y d 0 1 〕、ベクトル〔 x _d ' y„ ' z _d ' 1 〕なるので、これらのベクトルと、 3次元変換行列 T。との闋係は、次式、 C x ό' y ά' z A ' 1 〕 [ d y d 0 1 ] T

C x d y _d 0 1〕

-… ( 7 3 ) と表すことができる。

よって、この式（ 7 3 ) により、

X d ' 二 { τ 1 1 X d + r 2 1 y d + 1 x ) / S

y _d ' = ( r 1 2 x o + r 22 y d + 1 _Y ) / s

z _d ' = ( r 1 3 x o + r 2 a y d + l _z ) / s · · · * ( 7 4 ) という関係式が成り立つ。

よって、式（ 4 2 ) 及び式（ 4 7 ) に示される移動行列 Lのパラメ一タであるシャドゥ座標系の原点（ X _s。， y s o, z s o ) に、式（ 7 4 ) によつて得られた（ x _d ' ， y _d ' , z _d ' ) を代入することによって、 3次元オブジェクトビデオ信号 V , 上の点にシャドウ座標系の原点が設定される。つまり、 3次元空間上で、 3次元ォブジェクトビデオ信号 V , がシャドウ面上に存在するように、シャドウ座標系が設定されたことになる。これによつて、本発明の特殊効果装置は、太陽からの光によって、地上に存在する物体の影が地面上に投影されるような自然な効果を得ることができる。

( 8 ) リアルシャドウ発生器 5 0 の説明

ここでフレームメモリ 2 3から出力されるシャドウキー信号（点光猄モード時は K ₄ 、平行光源モード時は Κ ₆ ) が入力されて、このキー信号に対してリアルなシャドウ、すなわち濃淡とぼかしを生成して出力するリアルシャドウキ一信号（点光源モ一ド時は Κ ₄ ' 、平行光源モ一ド時は Κ ₆ ' ) を出力するリアルシャド一- ゥキー発生器 5 ϋ について、図 1 8を參照しながら説明する。

リアルシャドウ発生器 5 0は全体として、利得制御回路 5 0 0 、水平 L P F 5 0 1、垂直 L P F 5 0 2及びリアルシャドウ制御部 5 0 3からなる。またこのリアルシャドウ制御部 5 0 3には後述する利得制御回路 5 0 0の利得特性と、水平及び垂直、 L P F 5

0 1， 5 0 2の濾波特性とを示すテーブルデータが格納されている、 R OM 5 0 4からなる。

利得制御回路 5 0 0 は、フレームメモリ 2 3から供給されるシャドウキー信号（Κ ₄ , Κ 6 ) に対して与える利得を制御する回路である。水平し P F 5 0 1 は、利得制御回路 5 0 0からのシャドウキー信号（Κ ₄ , Κ 6 ) の水平方向の周波数成分に対する口 —パスフィルタ（ L P F ) である。垂直 L P F 5 0 2 は、水平 L P F 5 0 1 からのシャドウキ一信号（Κ ₄ ， Κ₆ ) の垂直方向の周波数成分の口一パスフィルタ（L P F) である。リアルシャドゥ制御部 5 0 3は、読み出しアドレス発生回路 2 4からの本実施例で奥行き情報として使用するパラメータ Ηが入力されて R〇Μ 5 0 4に記憶されている、所定の利特性及び濾波特性に基づいて夫々利得制御回路 5 0 0及び水平、垂直し P F 5 0 1 , 5 0 2 を制御する。ここで、所定の利得特性とは、結果的に意図した利得特性となるデータであり、濾波特性とは結果的に意図した瀘波特性となるデータである。

本実施例において最終的に得たい画像は図 1 9 (Λ) に示すようにォブジクト 0に対する影 Sがォブジェクト〇から離れれば離れる程、影 S 自体が薄くかつぼやけるようにすることである。

尚、この影は作図の都合上グラデイエ一シヨンが滑らかに変化していないが、実際には非常に滑らかに変化する。

この影 Sの濃淡を示す、利得特性（G A I Ν) は図 1 9 (B) に示している。この図 1 9 ( B ) に示すように奥行き情報として一 - 使用するパラメータ Hが大きくなるにつれて、シャドウキー信号 ( K ₄ ， K _G ) に対する利得は下げられ、パラメータ Hが小さくなるにつれて、シャドウキー信号（K ₄ ， K G ) に対する利得は上げられる。つまり、影 Sがオブジェクト 0から離れれば離れる程輝度が低くなる。ここで前述したようにこの図 1 9 (、Β ) に示される特性となる、ノ、 "ラメ一夕 Ηと利得データとからなるテ一ブルデータは図 1 8に示す、リアルシャドウ制御部 5 0 3内の R 0 Μ 5 0 4 に格納されている。

また影 Sのぼかし量（ソフトネス）、即ち口一パスフィルタの濾波特性（ F I L T E R ) は、図 1 9 ( C ) に示されるようになる。この図 1 9 ( C ) に示すようにパラメータ H s が大きくなるにつれて水平および垂直ローパスフィルタ 5 0 1及び 5 0 2の各低域の通過帯域が狭くなり、パラメータ H _s が小さくなるにつれて水平及び垂直ローパスフィルタ 5 0 1， 5 0 2 の各低域の通過フィルタがフラット、即ち広くなる。つまり、影 Sがォブジェクト〇から離れれば離れる程、影 Sの輪郭等がぼける。この図 1 9 ( C ) に示される特性となる、パラメータ H _s と通過帯域を可変とするフィルタ係数データとからなるテープルデ一タは、前述したように図 1 8に示すリアルシャドウ制御部の R〇 M 5 0 4に格納されている。尚、図 1 8に示される水平、垂直口一パスフィルタ 5 0 1 ， 5 0 2 に対し図 1 9 ( C ) に示される特性データが 1 種類用いられる。水平口一パスフィルタ 5 0 1を用いるというのは、水平方向において周波数成分の高い成分が通過できないということであるから、周波数の高い成分が少なければ少ない程、輪郭等がはっきりしなくなる。垂直方向においても同様である。

( 9 ) コンバイナ 3 0の説明

次にコンバイナ 3 0に閲して、図 2 0を参照して説明するが、その前にコンパイナ 3 0の一般的な合成理論に関し説明することにする。

一般に 2つのビデオ信号 V A 及び V _B を、それぞれキ一信号 K A 及び K _B に基づいて、奥行情報 H _0Aによって決められる優先順位に従って合成しようとする場合について説明する。第 1のビデォ信号 V_A に対して、第 2のビデオ信号 V _B が上にある（スクリ一ンに近い）場合の合成式は、

V A _{(0 U}T) - K A V A + ( 1 - K A ) K B V B ·· ·· ( 7 5 ) で表され、 V _{0 (0 UT)}のような'合成出力が得られる。

同様にして第 2の映像信号 V B に対して、第 1の映像信号 V _A が上にある場合の合成式は、

V B (OUT) = K B V B + ( 1 — K _B ) K A V A ·· ·· ( 7 6 ) で表され、 V _{B (0 UT})のような合成出力が得られる。

第 1のビデオ信号 V _A に対して、第 2のビデオ信号 V _B が上にある（スクリーンに近い）場合において、合成ビデオ信号 V_{A (0U} _τ)に対してプライオリティ信号 Η _0Αを考慮すると、第 1のビデオ信号 V _A に対応する合成ビデオ信号は、次式

V A (0 UT) X ― V A (OUT) H oA · · · · ( 7 / )

のように表すことができ、（ 7 7 ) 式に（ 7 5 ) 式を代入することにより、次式

ν_{Α (}ουτ) χ- { K AV A+ ( 1 - K _A) K BV B} Η ΟΑ·· ·· ( 7 8 ) と表すことができる。

第 2の映像信号 V _B に対して、第 1の映像信号 V A が上にある場合のプライオリティ信号は、プライオリティ信号 Ho Aを用いて ( 1 一 H。_A) と表すことができる。従って、第 2の映像信号 V _B に対して、第 1 の映像信号 V _A が上にある場合において、 V _{A (0 U} 丁）に対してプライオリティ信号（ 1 一 H_0A) を考慮すると、 V _B の出力は、次式

V B (0 UT) X ― V B (0 U T) 、 1 ― Η θΑノ ·· ·· ( 7 9 ) のように表すことができ、これに（ 3 2 ) 式を代入することによ、

V B (OUT) X = ( K B V B + (1- K B ) K A V A } (1~ H OA)

·· ·· ( 8 0 ) のように表すことができる。

そこで、最終的な合成ビデオ出力 V。_UT を、次式

V 0 U Τ Κ 0 U Τ = V A (0 U Τ) X + V B (0 UT) X ·· ·· ( 8 1 )

のように合成されたキー信号 K OUT によってキ一ィング処理すれば、当該最終的な合成ビデオ出力 V。_UT は、次式

V A (OUT) X + V B (0 U T ) X

V OUT = · · ·· ( 8 2 )

A 0 υ τ

となる。

ところで、第 1及び第 2のビデオ信号 V _A 及び V _B に対応する映像が表示されるェリァ以外のェリ了 (すなわちビデオ信号 V A 又は V _B のどちらも表示されていないヱリァ）が、第 1及び第 2 のビデオ信号 V A 及び V _B のキー信号 K_a 及び K _b を用いて（ 1— K _A ) ( 1 — K _N ) のような積の形で定義できるので、ビデオ信号 V _Α 又は V B のいずれかが表示されるェリァについてのキー信号 OUT は

K OUT = 1 - ( 1 - K A ) ( 1 一 K _B ) ·· ·· ( 8 3 )

によつて表すことができる。

従って（ 7 7 ) 式に（ 7 8 ) 式、（ 8 0 ) 式及び（ 8 3 ) 式を代入すれば、最終的に得られる合成ビデオ出力 V _ουτ は、 V 0 u ' ( { K _A V _A + ( 1 - K _A ) K B V _B } H OA

+ { K B V B + ( 1 - K B ) K A V A } ( 1 - II ΟΛ)

1

( { H OAK A + ( 1 - H OA) ( 1 - K ) く } V A

+ { ( 1 - H OA) K B + H OA ( 1 — K ) K } V B )

1

X ( 8 4 )

1 一（ 1 一 K A ) ( 1 - K B ) のようになる。よって（ 8 3 ) 式（ 8 4 ) 式で表わされたキー信号 Κ。_υτ と合成ビデオ出力 V _0UT が混合キ一信号 K ' _mi„ 、混合ビデオ信号 V ' _miK として、コンパイナ 3 0から出力される。

本発明の特殊効果装置のコンバイナ 2 2は、 2つの画像情報、すなわち図 2 0 ( A ) に示すスクリーン面 3 Aの背後の X Y Z空間において、それぞれ奥行情報 II。及び H_s を有するように斜めに延長しながら互いに交差する 2つの映像のビデオ信号、すなわち才ブジヱクトビデオ信号 V ₂ 及びシャドゥビデオ信号（点光源モード時は V ₄ 、平行光源モード時は V ₆ ) について、それぞれキー信号 K ₂ (図 2 0 (B ) ) 及び K ₄ (点光源モード時は Κ ₄ 、平行光源モード時は K s ) (図 2 0 ( C ) ) によってキ一イングすると共に、 2つの映像の各部のプライオリティ信号 Ho _A及び ( 1 一 H。_A) (図 2 0 ( D ) 及び図 2 0 ( E ) ) に基づいて図 2 1 の構成を用いて合成する。

ここで、プライオリティ信号 H OAとは、ォブジェクトビデオ信号 V _? のシャドウビデオ信号（V ₄ 又は V ₆ ) に対する表示の優先度を示すための情報である。例えば、 II _0A= 1の時は、ォブジェクトビデオ信号 V ₂ の優先度は 1 0 0 ノ、。一セン卜であっては、シャドウビデオ信号（V ₄ 又は V 6 ) は全く表示されない。即ちォブジェクトビデオ信号 V 2 は、不透明であると言える。 H OA = 0. 5の時はォブジヱクトビデオ信号 V 2 は半透明であって、シャドウビデオ信号 V ₄ が透けて表示されることになる。つまり、オブジェクトビデオ信号 V ₂ が 5 0 %表示され、シャドウビデオ信号（V ₄ 又は V ₆ ) が 5 0 %表示されるので、ォブジヱクトビデォ信号 V ₂ とシャドウビデオ信号（ V ₄ 又は V ₆ ) とが混ざり合ったビデオ信号が表示されることになる。

図 2 1 は全体としてコンパイナ 3 0の構成を示し、オブジェクトビデオ信号 V ₂ の合成比率を演算する第 1映像信号合成部 4 1 と、シャドウビデオ信号（V ₄ 又は V ₆ ) の合成比率を演算する第 2映像信号合成部 4 2 と、オブジェクトビデオ信号 V ₂ 及びシャドウビデオ信号（V ₄ 又は V ₆ ) に対するキー信号を形成するキー信号合成部 4 3 と、ォブジヱクトビデオ信号 V ₂ とシャドウビデオ信号（V ₄ 又は V _R ) とを合成して出力する合成出力部 4 4 とプライオリティ信号発生回路 4 8とからコンバイナ 3 0は構成される。

第 1映像信号合成部 4 1 は、「 1 」係数回路 4 9 と「 1 一 K' 4 (または 1 一 K' ₆ ) 」係数回路 5 0 と合成回路 4 5 と掛算回路 4 6， 4 7から構成されている。

合成回路 4 5 は、第 1，第 2及び第 3の入力データ D 1 , D 2 及び D 3に基づいて次式

D 4 = D l x D 2 + ( 1 - D 1 ) x D 3 …- ( 8 5 ) の演算を執行することにより出力データ D 4が得られる。実際に入力されるデータ D 1， D 2及び D 3はブラィオリティ信号発生回路から出力されるプライオリティ信号 H_0Aと、「 1 」係数回路から ώ 「 1 」出力と「 1 — K ' ₄ (または 1 — Κ ' ₆ ) 」係数回路 5 0からの「 1 — K' ₄ (または 1 一 K' ₆ ) 」出力とが入力されるので、合成回路 4 5から出力される出力データ D 4は、 {

Η θΑ+ ( 1 - Η ΟΑ) · ( 1 - Κ ' 4 (または Κ ' 6 ) ) } となる。さらにこの出力データ D 4は掛算回路 4 6及び 4 7 に供給され、掛算回路 4 6 はこの出力データ D 4とコンパイナ 3 0に入力されるォブジェクトキ一信号 Κ ₂ とが入力されて出力 D 4 X Κ ₂ が得られ、さらにこの出力 D 4 X Κ ₂ とオブジェクトビデオ信号 V 2 とが掛算 4 7 に入力され、出力 D 4 X Κ ₂ X V ₂ が得られる。したがって、第 1映像信号合成部 4 1から出力される出力データ S 1 1 は次式

S 1 1 { Η θΑ+ ( 1 Η 0 A)

. ( 1 - K ' (または K ' ₆ ) ) } K 2 - V 2

·· ·· ( 8 6 ) によって表される。

また第 2映像信号合成部 4 3は、「 1 一 H _0A」係数回路 5 2 と「 1 」係数回路 5 3 と「 1 一 K ₂ 」係数回路 5 4 と（ 7 5 ) 式と同じ演算を実行する合成回路 5 1 と、掛算回路 1 5 2及び 1 5 3 から構成されている。

合成回路 5 1 に入力される入力データ D l， D 2及び D 3はそれぞれ「 1 一 H _0A」係数回路 5 1からの「 1 一 H _0A」出力と、「 1 」係数回路からの「 1 」出力と、「 1 — K ₂ 」係数回路 5 4 「 1 - Κ ₂ 」出力であるので、合成回路 5 1から出力される出力デ一夕 D 4 は、 { ( 1 - Η ΟΑ) + Η ΟΑ · ( 1 - Κ 2 ) } となる。

したがって、第 2映像信号合成部 4 3の合成出力データ S 1 2 は、

S 1 2 = { ( 1 - Η ΟΑ) + Η ΟΑ · ( 1 — Κ ₂ ) } Κ' 4 (また

Κ ' 6 ) - V 4

と表れる。

またキー信号合成部 4 3は、掛算回路 5 5 と「 1 — ( 1 一 Κ ₂ ) - ( 1 - Κ ' ₄ (または Κ ' ₆ ) ) 」演算回路 5 6から構成されている。掛算回路 5 5は、「（ 1 一 Κ' ₄ (または K ' ₆ ) ) 」係数回路 5 0からの「（ 1 — K ' 4 (または Κ ' ₆ ) ) 」出力と、「（ 1 — Κ ₂ ) 」係数回路 5 4からの「（ 1 一 Κ ₂ ) 」出力とが与えられ、「（ 1 一 Κ ₂ ) · ( 1 — K ' ₄ (または K' ₆ ) ) 」を出力する。「 1 一（ 1 — Κ ₂ ) · ( 1 - K' ₄ (または Κ ' ₆ ) ) 」演算回路 5 6 にはこの「（ 1 _ Κ ₂ ) · ( 1 - Κ ' 4

(または K ' ₆ ) ) 」出力が与えられ、その出力を次式

1 - ( 1 - Κ 2 ) · ( 1 - Κ' Α (または K' 6 ) )

·· ·· ( 8 8 ) で表されるキー信号 Κ。として出力される。またこの（ 7 8 ) 式で示されるキー信号 Κ。はコンバイナ 3 0からの出力信号として次段のミキサ 4 0 に出力される。

また、合成出力部 4 4は、「 1 一（ 1 — Κ ₂ ) ♦ ( 1 — Κ ' ₄ (または K ' 6 ) ) 」出力を逆回路 5 7において分数に変換して、乗算回路 5 8に与えることにより、加算回路 5 9の加算出力と乗算して合成ビデオ信号 V。としてコンバイナ 3 0からミキサ 4

0 に出力される。

加算回路 5 9 には、第 1及び第 2映像信号合成部 4 1及び 4 2 の合成出力データ S 1 1及び S 1 2が与えられ、かくして合成ビデォ信号 V。は次式

V o= ( (H OAK ₂+ (1- H OA) - (Ι- Κ' ₄(または K' ₆)) } Κ ₂ · V + (1- Η ΟΑ) Κ ^/ ₄(または K' ₆) + Η ΟΛ - (1- Κ ₂) Κ ' 4

(または Κ ' ₆ ) } - V 4 (または V ₆ ) )

X 1 (1— Κ ₂) · ( 1 - Κ' ₄(または K ' ₆))}

·· ·· ( 8 9 ) によって表される値になる。

したがって、コンバイナ 3 0から実際に出力される混合ビデォ信号 V ' _miK (平行光源モード時は V〃 ) と混合キー信号 K ' _mi¾ (平行光源モード時は K " ) は、それぞれ（ 8 9 ) 式 — 、（ 8 8 ) 式で示される。

理論的に求めた（ 8 4 ) 式の合成ビデオ出力の式は、図 2 1のコンバイナ 3 0 において得られる（ 8 9 ) 式の合成ビデオ出力 V _0Aと同じであり、かくしてコンバイナ 3 0は（ 7 5 ) 式〜（ 8 4 ) 式の合成理論を実行するものであると言い得る。

図 2 1のコンバイナ 3 0において、図 2 0 ( A) に示すように、映像〇及び Aが、奥行情報 H。及び H_s をもちながら交差しているとき、第 1及び第 2の映像〇及び Aの映像を表わすビデオ信号 V ₂ 及び V ₄ (又は V ₆ ) は、キー信号 K ₂ 及び K' ₄ (又は Κ' 6 ) によってキーイング処理される。

映像〇の奥行情報 Η。は、映像 0が映像 Αよりスクリーン面 3 Aに近い奥行情報 H。をもっている範囲 W 2及び W 4において、オブジェクトビデオ信号 V ₂ を出力するようなプライオリティ信号 H。_A (図 2 0 (D) ) をプライオリティ信号発生回路 4 8において発生させる。

これに対して、映像 Aのうち、映像 0よりスクリーン面 3 Aに近い奥行情報 H _s をもっている範囲 W 1及び W 3の範囲でシャドゥビデオ信号 V ₄ (又は V 6 ) を出力するためのプライオリティ信号が（ 1 一 H_0A) (図 2 0 (E) ) として求められる。

かくしてコンバイナ 3 0から合成ビデオ信号 V。として、図 2

0 (G) に示すように、オブジェクト映像 0のうち優先順位の高い範囲 W 2及び W 4において、ォブジヱクト映像〇がスクリーン面 3 A上に映出されると共に、シャドウ映像 Aのうち奥行情報 H s の優先順位が高い範囲 W 1及び W 3において、シャドウ映像 A がスクリーン面 3 A上に表示される。

次に、このプライオリティ信号に関して説明する。この実施例の場合、プライオリティ信号発生回路 4 8は図 2 2に示すように

、入力されるォブジェクトビデオ信号 V ₂ 及びシャドウビデオ信号 V ₄ (又は V ₆ ) の奥行情報 H。及び H_s (図 2 3 (A) ) を、減算回路 6 5 に受け、その減算出力 S 2 1 (二 H。一 H_s ) ( 図 2 3 (B) ) が乗算回路 6 6においてゲインレジスタ 6 7から供給されるゲイン信号 S 2 2 (- G) と乗算された後、その乗算出力 S 2 3 ( = ( H。一 H _s ) G ) (図 2 3 ( B ) ) が、リミッタ

6 8に与えられる。

ここでゲイン信号 S 2 2 ( = G) は、図 2 3 (B ) に示すように、減算出力（ト I。一 H_s ) の傾斜（すなわち、合成奧行比率の変化率）を変更するような機能をもっている。

リミッタ 6 8は、図 2 3 (C ) に示すように、乗算出力 S 2 3 の値を + 0. 5 0. 5の範囲に制限するもので、かくして奥行情報の差が大きい範囲において、レベルが + 0. 5又は— 0. 5 になり、かつ奥行情報の差が + 0. 5〜一 0. 5の範囲にあるとき、リミッタ出力 S 2 4が（ ίΐ。一 H _A ) Gの値を呈する。当該リミッタ出力 S 2 4は、加算回路 6 9においてォフセットレジスタ 7 0から与えられるオフセット信号 S 2 5 (= L。）を加算され、その加算出力が、図 2 2 (D) に示すように、値が 1 〜 0の範囲で切り換わるプライォリティ信号 H _0Aとしてプライ才リティ信号発生回路 4 8から出力される。

図 2 2のブラィオリティ信号発生回路 4 8において、第 1及び第 2の映像〇及び Λについて、両者が交差しているときには、当該交差している点の近傍の範囲 W 2 3 (図 2 3 (D) ) において、プライオリティ信号 H _0Aは第 1及び第 2の映像〇及び Aの奥行情報 H。及び Hs の差の大きさに従う傾斜で変化する。

従って当該交差する点の近傍の範囲 W 2 3においては、プライオリティ信号 H_0Aが急激に 1〜 0 (又は 0〜 1 ) に切り換わらないので、当該近傍範囲 W 2 3の画像は、映像 0及び Aに互いに重なるように透けて見える状態になる（図 2 0 (G) ) 。つまり、映像〇と映像 Aとが混ざりあって表示されるので、映像 0と映像

Aとが交差している近傍では、緩やかに映像〇と映像 Λとの混合割合が変化していくので、違和感の無い表示を行なうことができる。

かくして第 1及び第 2の映像 0及び Aが交差している、点の近傍の範囲 W 2 3において映像〇及び Aが柔らかく変化するような特殊効果画像上の効果を得ることができ、しかも当該境界領域の幅及び映像の変化の仕方は、ゲインレジスタ 6 7のゲイン出力 S 2 2の値を調整することにより、オペレータが必要とする程度に調整することができる。

コンバイナ 2 2 は N AM ミックス回路構成の奥行情報合成回路

1 5 4を有し、映像〇及び Aの奥行情報（スクリーン面 3 Aに近い方の映像の位置を表わす）を選択して合成奥行情報 H。 ZH_S としてコンバイナ 2 2から送出する。

コンパイナ 3 0から出力される混合ビデオ信号（点光源モ一ド時は V' _mi„ ，平行光源モ一ド時は V〃 _mi„ ) と混合キー信号（点光源モード時は K' _{m i x} 、平行光源モード時は K〃 _mi„ ) はそれぞれ上述した（ 8 9 ) 式、及び（ 8 8 ) 式で示される。ミキサ

4 0は入力される混合ビデオ信号及び混合キ一信号と、バックグラウンド信号 V ' _BKとが入力されて最終的に出力ビデオ信号 V' OUT が出力される。従って、ミキサ 4 0から出力される出力ビデォ信号 V' 。_υτ は、式（ 8 8 ) 及び式（ 8 9 ) を式（C ) 及び式

(D) に代入することで得られる。すなわち点光源モード時は、

V OUT = Κ' _{MI K} V _MIK + ( 1 — K' ) V BK

= {HOAK ₂ + ( 1 - HOA) ( I —K' ₄ ) K ₂ } V ₂

+ { ( 1 - HOA) K^R ₄+ HOA ( 1 - K ₂) K' 4 } V 2 + ( 1 - Κ' ₄ ) ( 1 _K 2 ) V _ΒΚ·· -· ( 9 0 ) ― また平行光源モード時の出力ビデオ信号 V〃。_UT は、

V OUT = V _MI„ + ( Ι — Κ' ) V BK

= { H OAK 2 + ( 1 - H OA) ( 1 — K' 6 ) K 2 } V ₂

+ { (1- H OA) K ' ₆ + H OA(1- K ₂) K ^/ 6 } V 2

+ ( 1 - Κ ' ₆ ) ( 1 - K 2 ) V Β κ · · · ·、（ 9 1 ) と表現される。

ここでリアルシャドウ発生器 5 0 によって、出力されるリアルシャドウキ一信号（点光源モード時は K' 4 、平行光源モード時は ' 6 ) の利得が制御されて、利得が ϋ %のとき、点光源モード時は、 K ' 4 = 0、平行光源モード時は、 K ' _G = 0 となるので式（ 9 0 ) 及び式（ 9 1 ) は、それぞれ、

V 。_UT = { H OA ₂ + ( 1 - H OA) K ₂ } V 2

+ ( 1 一 K ₂ ) V BK

= K ₂ V ₂ + ( 1 一 K ₂ ) V BK ·· ·· ( 9 2 )

V " OUT = { H o A K 2 + ( 1 - H OA) K 2 } V ₂

+ ( 1 - K 2 ) V BK

= K 2 V ₂ + ( 1 - K ₂ ) V BK ·· · · ( 9 3 ) となる。この場合、上式（ 9 2 ) 及び（ 9 3 ) から点光源モード時、平行光源モード時の出力ビデオ信号は、 K ₂ V 2 の部分以外は、（ 1 — K ₂ ) V BKとなり、リアルシャドウキ一信号の利得が低いとノックグランド信号 V _{B K}が略 1 0 0 %出力される。

また、リアルシャドウ発生器 5 0 によって、リアルシャドウキ一信号の利得が 1 0 0 %のときは、点光源モード時は、 K ' ₄ == 1、平行光源モード時は Κ'. ₆ = 1 となるので式（ 9 0 ) 及び式 ( 1 ) は、それぞれ、

V OUT= H OAK ₂V ₂+ { (1— H。_A) + H _0A(1 - K ₂)} V 4

- H OAK ₂V 2 + (1- H OAK ₂ ) V 4 ·· ·· ( 9 4 ) V " ουτ= H OAK ₂V 2+ { (1- H OA) + H OA (1- K ₂) } V ₆

= H OAK ₂V ₂+ (1- H OAK ₂ ) V 6 · · · · ( 9 5 ) となる、この場合点光源モード時、平行光源モード時ともに H _0A K ₂ V ₂ 以外の部分は、シャドウビデオ信号（V ₄ または V ₆ ) が 1 0 ϋ %出力される。通常、シャドウビデオ信号は管、面上において黒色となるので、この場合には濃い黒色となってモニタ画面上に映し出されることになる。

( 1 0 ) 特殊効果装置の動作及び効果の説明

次に、この特殊効果装置の動作を簡単に説明する。

まず、オペレータは、コント π—ルパネル 5に設けられた 3次元ポインティングデバイスやキー等を操作して、本発明の特殊効果装置で使用される読み出しアドレスの演算に必要とされる各パラメ一タを入力する。ここで、この読み出しアドレスの演算に必要なパラメータとは、パースペクティブ値 Ρ Ζ 、シャドウ座標系の X _s 軸、 Y _s 軸及び Z _s 軸の夫々の回転角 Θ _x ， 0 γ , Θ z ) 、シャドウ座標系の原点（ x _s。， y so, z so) 、平行光源であるか点光源であるかを示す光源の種類、その光源の位置（ Χ ι_ ， y L , z _L ) 又は（ r , α, β ) 等である。また、シャドゥ座標系の原点を自動設定するモードが指定されている場合には、ソ一スビデオ信号の 4隅の点（ a〜 d ) のうちのどれが指定されているかを示すデータが、コントロールパネル 5から入力される。まず、光源の種類として、点光源が指定された場合を例にあげ説明する。

C P U 8は、コントロールパネル 5から入力されるこれらのノヽ。ラメータを受け取り、リアルタイ厶に読み出しアドレスの演算に反映させる。具体的には、 C P U 8は、コントロールパネル 5から供給されるパラメ一タの変化をフレーム周期で監視し、且つ、供給されたパラメ一タに基づいて読み出しアドレスを演算するためのパラメータ（ b u b c^, b , 〜 b ₃₃' ) をフレーム周期で演算している。よって、オペレータの操作に応じてフレーム周期でこれらのパラメ一タをリアルタイムに可変することができ、そして、その可変されたパラメータに応じて、リアルタイムに読み出しアドレスが演算される。また、 C P U 8は、これらのパラメータを、設定値としてフレーム毎に R AM 7 に記憶することもできる。尚、この段階では、オペレータは、ソースビデオ信号 V 0 に対して 3次元画像変換の指示を行っていないので、モニタスクリーン 3には、ソースビデオ信号 V。が表示されている。

次に、オペレータは、コントロールパネル 5に設けられた 3次元ボインティングデバィス等を操作することによって、ソースビデォ信号 V。に対して 3次元の画像変換操作を指令する。ォペレ —タによって 3次元の画像変換が指令されると、 C P U 8は、ォペレ一タが指定した 3次元変換行列 T。の各パラメ一タである、 r 〜 r ₃₃、 i χ . 、 _z 及び sをコントロールパネル 5から受け取り、これらのパラメ一タをリアルタイムに読み出しアドレスの演算に反映させる。具体的には、 C P U 8は、コント口一ルパネル 5から供給されるこれらのパラメ一タの変化をフレーム周期で監視し、且つ、供給されたパラメータに基づいて読み出しアドレスを浪算するためのパラメータ（ b u b aa, b , ~ b

₃₃' ) をフレーム周期で演算している。次に、 C P U 8は、受け取ったパラメータ r u r a^ £ _x ヽ ί γ £ _ζ 及び sに基づいて、式（ 8 ) で表される 3次元変換行列 T ₃₃ 'の各パラメータ b , ,〜 b 3 3を演算する。具体的には、式（ 2 8 ) 〜式（ 3 7 ) に、ノヽ。ラメ一タ Γ , , Γ Β ^ ί χ . £ v . £ _z 及び s を代入することによって、ノ、"ラメ一タ b , ,〜 b ₃₃を求めることができる。また、 C P U 8 は、受け取った 3次元変換行列 T。のパラメータ r Μ〜

Γ 33. i x . i v . ί τ 、 S及び、シャドウ座標に関するパラメ ' ータ θ ヽ 0 ν . θ ζ . χ s o. y _s。、 z _s。、及び、光源に関するノ、。ラメ一タ X _L 、 y し、 z _L を受け取り、これらのノ、°ラメ一タに基づいて、式（ 5 7 ) に表される 3次元変換行列（T₃₃shadow' ) —'の各パラメータ b , 〜 b ₃₃' を演算する。 C P U 8は、演算したパラメータ b , ,〜 b ₃₃を、オブジェクト信号生^部 1 0の読み出しアドレス発生回路 1 4に供給し、渲算したパラメ一タ b . 〜 b ₃₃' を、シャドウ信号生成部 2 0の読み出しアドレス発生回路 2 4 に供給する。

ォブジェクト信号生成部 1 0の読み出しァドレス発生回路 1 4 は、。？ 11 8からパラメ一タ 1 _{1 1}~ 1) ₃₃を受取るとともに、スクリーンアドレス発生回路 9からスクリーンアドレス（X_s ， Y s ) とを受け取り、式（ 1 3 ) 及び（ 1 4 ) に基づいて、ォブジ二クト信号用の読み出しアドレス（Χ_Μ ， Υ„ ) をフレーム周期で生成する。生成された読み出しアドレス（Χ_Μ , Υ_Μ ) は、ビデォ信号用のフレームメモリ 1 2及びキー信号用のフレームメモリ

1 3に夫々供給され、その結果として、フレームメモリ 1 2からはォブジヱクトビデオ信号 V ₂ が出力され、フレームメモリ 1 3 からはォブジェクトキ一信号 Κ₂ が出力される。

一方、シャドウ信号生成部 2 0の読み出しァドレス発生回路 2 4は、 C P U 8からパラメータ b , - b ₃₃' を受け取るとともに、スクリーンアドレス発生回路 9からスクリーンアドレス（X s , Ys ) とを受け取り、式（ 5 8 ) 及び（ 5 9 ) に基づいて、シャドウ信号用の読み出しアドレス（X_M ' , Y_M ' ) をフレーム周期で生成する。生成された読み出しアドレス（Χ_Μ ' ， Υ„ ' ) は、ビデオ信号用のフレームメモリ 2 2及びキー信号用のフレームメモリ 2 3に夫々供給され、その結果として、図 7 Βに示すように、フレームメモリ 2 2からはシャドウビデオ信号 V ₄ が出力され、フレームメモリ 2 3からはシャドウキー信号 Κ ₄ が出力される。フレームメモリ 2 3から出力されたシャドウキ一信号 K 4 が入力されるリアルシャドウ発生器 5 0において、リアルシャドウ制御部 5 0 3力パラメ一タ H _s に基づいて R O M 5 0 4に格納されている、パラメータ H _s と利得デ一タからなるテーブル 1から対応する利得データを読み取り当該利得データを、利得制御回路 5 0 0 に供給する。従って、利得制御回路 5 0 0は、リアルシャドウ制御部 5 0 3から供給される利得データに応じた利得を、入力されるシャドウキ一信号 K ₄ に対して与える。リアルシャドゥ制御部は以上の処理を繰り返し行なう。

利得制御回路 5 0 0から出力されるシャドウキ一信号は、水平

L P F 5 0 1ついで垂直 L P F 5 0 2に入力される。リアルシャドウ制御部 5 0 3は、入力される本実施例で奥行情報として用いられる H _s の値に基づいて、リアルシャドウ制御部 5 0 3の R 〇 Μ 5 0 4に記憶されている、 H _s とフィルタ係数データからなるテーブルから（図 1 9 C参照）対応するフィルタ係数データを読出し、このフィルタ係数データを水平 L P F 5 0 1 に供給する。水平 L P F 5 0 1 は、入力されるシャドウキー信号にリアルシャドウ制御部 5 0 3からのフィルタ係数データを乗じて出力する。ついで、リアルシャドウ制御部 5 0 3は、入力される H _s に基づいて、リアルシャドウ制御部 5 ϋ 3の R 0 M 5 0 4に記憶されている、 H s とフィルタ係数データとからなるテーブルから（図 1 9 C参照）対応するフィルタ係数データを読出し、この読み出されたフィルタ係数データを垂直 L P F 5 0 2に供給する。垂直し P F 5 0 2 は、水平 L P F 5 0 1からのシャドウキ一信号にリァルシャドウ制御部 5 0 3からの読み出されたフィルタ係数データを乗じて、最終的にリアルシャドウ発生器 5 0で出力するリアルシャドウキ—信号 K ' ₄ として出力する。したがって、図 1 9 A に示されるように、ォブジヱクト 0の近傍の影 Sのデータは、ォブジェクト〇に近く乗じられるフィルタ係数データが大きくなる 'ので、輪郭がはっきりする。そして、ォブジヱクト〇から遠ざかるにつれて、乗じられるフィルタ係数データの値が小さくなつていくので、影 Sのデータは徐々に輪郭のはつきりしないものになつていく（ぼやけていく）。

なお、作図上輪郭が徐々にぼける様子を示すことができないが、実際にはォブジェクトから遠ざかるにつれて影は徐々にぼけていく。

コンバイナ 3 0 は、オブジェクト信号生成部 1 0から才ブジヱクトビデオ信号 V ₂ 及びォブジヱクトキ一信号 K ₂ を受け取るとともに、シャドゥ信号生成部 2 0からシャドウビデオ信号 V ₄ 及びリアルシャドウキ一信号 K ₄ ' を受け取り、式（ a ) に基づいて、混合ビデオ信号 V _{m i x} ' と混合キー信号 K _{mi K} ' とを生成する。ミキサ 4 0 は、外部から供給されたバックグランドビデオ信号 V _BKと、コンバイナ 3 0から出力された混合ビデオ信号 V _mi„

' 及び混合キ—信号 K _{m i >}< ' を受け取り、式（ c ) に基づいて、アウトプットビデオ信号 V O UT ' を生成する。

次に、光源として、平行光源が指定された場合について説明する。

C P U 8は、まず、コントロールパネル 5から、シャドウ座標の各軸に関するパラメ一タ（ ^ X 、 0 、 Q 1 、ヽシャドウ座標の原点に関するパラメータ（ x _s。、 y s o. z _so) 及び、平行光源に関するパラメータ（ r、、 β ) を受け取る。また、コント σ ールパネル 5 に設けられた 3次元ボインティングデバイスの操作状態に基づいて、 C P U 8は、コントロールパネル 5から、 3次元変換行列 T。のパラメ一タ r _{1 1}〜 r ₃₃、 £ X ί 、 £ _z 、 s を受け取る。 C P U 8は、コントロールパネル 5から供給されるこれらのパラメ一夕の変化をフレーム周期でリアルタイ厶で監視し、且つ、供給されたパラメ一タに基づいて読み出しナドレスを演算するためのパラメータ（！）！ ,〜！^ ， b , ― b ₃₃' ) をフレーム周期で演算している。よって、オペレータの操作に応じてフレーム周期でこれらのパラメ一夕をリアルタイ厶に可変することができ、そして、その可変されたパラメータに応じて、リアルタイムに読み出しアドレスが演算される。

次に、 C P U 8は、受け取ったパラメータ！ " ，！〜！ · ₃₃、ヽ i γ 、 i z 及び sに基づいて、式（ 8 ) で表される 3次元変換行列 T ₃₃— ¹の各パラメータ b ^〜ゎ ₃₃を演算する。具体的には、式 ( 2 8 ) 〜式（ 3 7 ) に、ノ、。ラメ一タ Τ· Η〜 Γ ₃₃、 " Ά _Υ . i z 及び sを代入することによって、ノ、。ラメ一タわ，，〜！を求めることができる。また、 C P U 8は、受け取った 3次元変換行列 T。のパラメータ r , , 〜 r ₃₃、 i X . Si γ . SL z . s、及び、シャドゥ座標に関するパラメータ _x 、 0 γ , Θ z , X _s。、 y _s。、 z _s。及び、光源に関するパラメータ r、、 9を受け取り、これらのパラメータに基づいて、式（ 7 1 ) に表される 3次元変換行列（ T ₃₃shadow〃 ) -'の各パラメータ b , 〜 b ₃₃" を演算する。 C P U 8は、演算したパラメ一タ b , ,〜 b ₃₃を、才ブジェクト信号生成部 1 0の読み出しァドレス発生回路 1 4に供給し、演算したパラメータ b , 〜 b ₃₃ " を、シャドウ信号生成部 2 0の読み出しアドレス発生回路 2 4に供給する。

オブジェクト信号生成部 1 0の読み出しァドレス発生回路 1 4 は、 C P U 8からパラメータ b ，，〜 b ₃₃を受け取るとともに、スクリーンアドレス発生回路 9からスクリーンアドレス（X _s 、 Y s ) を受け取り、式（ 1 3 ) 及び（ 1 4 ) に基づいて、ォブジヱクト信号用の読み出しアドレス（Χ_Μ ， Υ_Μ ) をフレーム周期で生成する。生成された読み出しアドレス（Χ_Μ ， Υ_Μ ) は、ビデォ信号用のフレームメモリ 1 2及びキー信号用のフレームメモリ 1 3に夫々供給され、その結果として、フレームメモリ 1 2からはォブジヱクトビデオ信号 V ₂ が出力され、フレームメモリ 1 3からはォブジュクトキ一信号 K ₂ が出力される。

—方、シャドウ信号生成部 2 0の読み出しァドレス発生回路 2 4は、 C P U 8からパラメータ b , ,〃〜 b _{3 3} ^ff を受け取、るとともに、スクリーンアドレス発生回路 9からスクリーンアドレス（ X _s , Y _s ) とを受け取り、式（ 7 2 ) 及び（ 7 2 ) に基づいて、シャドウ信号用の読み出しアドレス（ X M " ， Y M ' ) をフレーム周期で生成する。生成された読み出しァドレス（ X _M 〃， Y M 〃 ) は、ビデオ信号用のフレームメモリ 2 2及びキ一信号用のフレームメモリ 2 3に夫々供給され、その結果として、図 1 4 Bに示すように、フレームメモリ 2 2からはシャドウビデオ信号 V ₆ が出力され、フレームメモリ 2 3からはシャドウキ一信号 K ₈ が出力される。

フレームメモリ 2 3から出力されるシャドウキー信号 K ₈ が入力されるリアルシャドウ発生器 5 0において、リアルシャドウ制御部 5 ϋ 3がパラメ一タ H _s に基づいて R 0 Μ 5 0 4に格納されている、パラメータと利得データからなるテーブルから対応する利得データを読み取り当該利得データを利得制御回路 5 0 ϋに供給する。従って、利得制御回路 5 0 0はリアルシャドウ制御部 5 0 3から供給される利得データに応じた利得を入力されるシャドゥキー信号に対して与える。

利得制御回路 5 0 0から出力されるシャドウキ一信号は、水平 L P F 5 0 1ついで垂直 L P F 5 0 2に入力される。リアルシャドウ制御部 5 0 3は、入力される本実施例で奧行き情報として用いられる H _s の値に基づいて、リアルシャドウ制御部 5 0 3の R 0 Μ 5 0 4に記憶されている、 H _s とフィルタ係数データからなるテ一ブルから（図 1 9 C参照）対応するフィルタ係数データを読み出し、このフィルタ係数データを水平 L P F 5 0 1 に供給する。水平 L P F 5 0 1 は、入力されるシャドウキー信号にリアルシャドウ制御部 5 0 3からのフィルタ係数データを乗じて出力する。ついで、リアルシャドゥ制御部 5 0 3は、入力される H _s に基づいて、リアルシャドウ制御部 5 0 3の R 〇 M 5 0 4、に記憶されている、 H s とフィルタ係数データとからなるテーブルから（図 1 9 C参照）対応するフィルタ係数データを読み出し、この読み出されたフィルタ係数データを垂直 L P F 5 0 2に供給する。垂直 L P F 5 0 2 は、水平 L P F 5 0 1からのシャドウキー信号にリアルシャドウ制御部 5 0 3からの読み出されたフィルタ係数データを乗じて、最終的にリアルシャドウ発生器 5 ϋで出力するリアルシャドウキー信号 K ' ₆ として出力する。したがって、図 1 9 Αに示されるように、ォブジヱクト〇の近傍の影 Sのデータは、オブジェクト〇に近く乗じられるフィルタ係数データが大きくなるので、輪郭がはつきりする。そして、オブジェクト 0から遠ざかるにつれて、乗じられるフィルタ係数データの値が小さくなっていくので、影 Sのデータは徐々に輪郭のはつきりしないものになつていく（ぼやけていく）。

なお、作図上輪郭が徐々にぼける様子を示すことができないが、実際にはオブジェクトから遠ざかるにつれて影は徐々にぼけて

(/ヽぐ o

コンバイナ 3 0は、ォブジヱクト信号生成部 1 0からォブジヱクトビデオ信号 V ₂ 及びォブジヱクトキ一信号 K ₂ を受け取るともに、シャドウ信号生成部 2 0からシャドウビデオ信号 V ₆ 及びリアルシャドウキー信号 K ₆ ' を受け取り、式（ b ) に基づいて、混合ビデオ信号 V _{m i}„ 〃と混合キー信号 K _{m i K} " とを生成する。ミキサ 4 0 は、外部から供給されたバックグランドビデオ信号 V _{B K}と、コンバイナ 3 0から出力された混合ビデオ信号 V _{m i K} * 及び混合キー信号 K _{m i K} ' を受け取り、式（ d ) に基づいて、了ゥトプットビデオ信号 V _{0 U T} " を生成する。

( 1 1 ) 本発明の効果

本発明によれば、奥行情報に応じた利得特性が制御されるとともに、奥行情報に応じた濾波特性が制御されて、より現に近いォブジヱク卜に対する影が生成され、この影の画像とオブジェクト画像とパックグランド画像が合成されるので、簡単な構成で、かつ簡単な処理で、ォブジェクト画像からの距離に応じたより現実に近い影を目的とするォブジェクト画像に高速に付加することができるという効果がある。

さらに、オブジェクト用及び影用のそれぞれ映像特殊効果装置で、別々のオペレーションにより所望の画像を構成することなく、簡単なオペレーションにより、より現実に近い影を才ブジヱクトに合成することができる。

さらに、オペレータのパラメ一タにより所望の画像が生成されるので、コンピュータグラフィックスのように所望の画像生成に膨大な時間をかける必要がない、という効果がある。産業上の利用可能性

この発明の特殊効果装置は、放送局用画像処理装置において、特殊効果画像を生成する場合等に利用できる。

Claims

iif 求の範囲

1 . ビデオ信号が示す物体と該物体に対する影とに対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、

物体の影の画像の利得を制御する利得制御手段と、

上記影の画像を濾波する濾波手段と、

上記影の奥行情報に応じて上記利得制御手段の利得を制御するとともに、上記影の奥行情報に応じて上記濾波手段の瀘波特性を制御する制御手段と、

上記制御手段により制御されて出力される上記物体の影の画像と、上記物体の画像と、上記物体の背景となる画像とを合成する合成手段と、

を有する特殊効果装置。

2 . 請求項 2 に記載の特殊効果装置において、

上記制御手段は、上記奥行情報に応じた利得特性データと、濾波特性データとが記憶された記憶手段を有し、

上記制御手段は、上記記憶手段に記憶された利得特性データに応じて上記利得制御手段の利得を制御するとともに上記記憶手段に記憶された濾波特性データに応じて上記濾波手段の濾波特性を制御する特殊効果装置。

3 . 請求項 1 に記載の特殊効果装置において、

上記濾波手段は、ローパスフィルタから構成されている特殊効果装置。

4 . 入力されるソースビデオ信号に対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、

上記ソースビデオ信号に対して第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すオブジェクト信号を生成するォブジェクト信号生成手段、

上記ソースビデオ信号に対して第 2の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウ信号を生成するシャドウ信号生成手段と、

上記ォブジェクト信号生成手段から出力されるオブジェクト信号と、上記シャドウビデオ信号生成部から出力されるシャドゥ信号とが入力されて、上記オブジェクト信号と上記シャドウ信号と、上記ソ一スビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成手段とを備え、上記シャドウ信号生成手段には、上記ソースビデオ信号に対応する上記シャドウ信号に対して利得を制御する利得制御手段と、上記シャドウ信号を濾波する濾波手段と、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成手段と、該奥行き情報生成手段からの奥行き情報に基づいて上記利得制御手段の利得を制御するとともに該奥行き情報に基づいて上記濾波手段の濾波特性を制御する制御手段とを有する特殊効果装置。

5 . 請求項 4に記載の特殊効果装置において、

上記シャドウ信号生成手段に入力されるシャドウ信号は、上記利得制御手段に入力されて利得が制御されたシャドウ信号として出力され、該利得が制御されたシャドウ信号は上記濾波手段に入力されて濾波されて上記濾波手段からシャドウ信号として出力される特殊効果装置。

6 . 請求項 4 に記載の特殊効果装置において、

上記濾波手段は、口一パスフィルタから構成されている特殊効果装置。

7 . 請項 4に記載の特殊効果装置において、

上記制御手段は、上記奥行き情報生成手段からの上記奥行き情報に応じた利得特性データと濾波特性データの記憶された記憶手段を有し、該利得特性データと該濾波特性データとを該記憶手段から上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御手段と上記濾波手段に供給する特殊効果装置。

8 . 請求項 4に記載の特殊効果装置において、

上記ォブジェクト信号生成手段には、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶れた上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出せるよう読出し了ドレスを発生する読出しアドレス発生手段とを有し、上記第 1 の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記メモリ手段から読み出された上記ォブジクトビデオ信号が目的画像となつて処理される特殊効果装置。

9 . 請求項 4 に記載の特殊効果装置において、

上記シャドゥビデオ信号生成手段には、入力される上記ソ一スビデオ信号を記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出す読出しァドレスを発生する読出しアドレス発生手段とを有し、上記第 2の画像変換処理は上記読出しァドレスによって上記メモリ手 ¾から読み出された上記シャドゥビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウ信号として出力されるよう処理される特殊効果装置 ο

10. 上記合成手段は、上記オブジェクト信号生成手段からの上記ォブジュクト信号と上記シャドウ信号生成手段から上記シャドゥ信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合信号を出力する第 1の合成手段と、上記混合手段と上記バックグランド信号とが入力されて、出力ビデオ信号を出力する第 2 の合成手段からなる特殊効果装置。

11. 入力されるソースビデオ信号と該ソースビデオ信号に対応するソ一スキー信号とに対して特殊効果処理を施す特殊効果装置において、上記ソ一スビデオ信号と上記ソ一スキー信号とが入力されて

、第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すオブジェクトビデォ信号とォブジクトキ一信号とを生成するォブジュクト信号生成手段と、

上記ソースビデオ信号と上記ソ一スキー信号とが入されて

、第 2 の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号とリアルシャドウキ一信号を生成するシャドウ信号生成手段と、

上記オブジェクト信号生成手段から出力されるオブジェクトビデオ信号とオブジェクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成手段からの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドゥキ一信号とが入力され、さらに上記ソ一スビデォ信号に対応するバックグラウンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を生成して出力する合成手段と、を有し、

上記シャドウ信号生成手段には、入力される上記ソースキー信号に対し上記目的画像に対応するシャドウキー信号を生成するシャドウキー信号生成手段と、該シャドウキ一信号生成手段から出力されるシャドウキー信号に対し利得を制御する利得制御手段と、上記シャドウキー信号を濾波する濾波手段と、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成手段と、該奧行き情報生成手段からの該奥行き情報に基づいて上記利得制御手段の利得を制御するとともに該奧行き情報に基づいて上記濾波手段の濾波特性を制御する制御手段とを有する特殊 ¾果装置。

12. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

13. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

上記シャドウ信号生成手段の上記シャドウキー信号生成手段から出力されるシャドウキー信号は、上記利得制御手段で利得が制御されたシャドウキ一信号として出力され、利得が制御されたシャドウキ一信号は上記濾波手段に入力されて、蹿波特性が制御されてリアルシャドウキー信号として出力される特殊効果装置。

14. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

上記シャドウ信号発生部の上記制御手段は、上記奥行き情報生成手段からの上記奥行き情報に応じた利得特性データと濾波特性データとが記憶された記憶手段を有し、該利得特性データと該濾波特性データとを上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御手段と上記瀘波手段に供給する特殊効果装置。

15. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

上記合成手段は、上記オブジェクト信号生成手段からの上記オブジェクトビデオ信号と上記ォブジヱクトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成手段からの上記シャドゥビデオ信号と上記リアルシャドウキ一信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合ビデオ信号と混合キ一信号を生成する第 1の合成手段と、上記第 1の合成手段からの混合ビデオ信号と混合キー信号及び上記バックグラウンド信号とが入力されて上記出力ビデオ信号を生成する第 2の合成手段とを有する特殊効果装置。

16. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

上記ォブジェクト信号生成手段には、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 1のメモリ手段と上記ソ一スキー信号を記憶するための第 2のメモリ手段と、上記第 1のメモリ手段と上記第 2のメモリ手段とにそれぞれ記憶された上記ソ一スビデオ信号と上記ソ一スキー信号とを上記それぞれのメモリ手段から読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 1のメモリ手段と上記第 2 のメモリ手段とに該読出しァドレスを供給する読出しアドレス発生手段とを有し、上記第 1 の画像変換処理は上記読出しアドレスによつて上記第 1のメモリ手段と上、己第 2のメモリ手段とから読み出されたそれぞれ上記ォブジエタトビデォ信号と上記ォブジェクトキ一信号とが上記目的画像として出力される特殊効果装置。

17. 請求項 12に記載の特殊効果装置において、

上記シャドウ信号生成手段には、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 3の記憶手段と上記ソースキ一信号を記憶するための第 4 のメモリ手段と、上記第 3のメモリ手段と上記第 4 のメモリ手段とにそれぞれ記憶された上記ソースビデオ信号と上記ソースキー信号とを上記それぞれのメモリ手段から読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 3のメモリ手段と上記第 4 のメモリ手段とに該読出しアドレスを供給する読出しァドレス発生手段とを有し、上記第 2の画像変換処理は、上記読出しアドレスによつて上記第 3のメモリ手段と上記第 4のメモリ手段とからそれぞれ読み出された上記シャドゥビデオ信号と上記シャドウキ一信号が出力されて上記シャドウビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号として出力される処理を行なう特殊効果装置。

18. 入力されるビデオ信号が示す物体と該物体に対する影とに対して特殊効果処理を施す特殊効果方法において、

上記物体の影を示す画像の利得を制御する利得ステップと、上記影の画像を濾波する濾波ステップと、

上記影の奥行き情報に応じて上記利得ステップの利得を制御するとともに、上記影の奥行き情報に応じて上記濾波ステップの濾波特性を制御する制御ステップと、

上記制御ステップにより制御されて出力される上記物体の影の画像と、上記物体の画像と、上記物体の背景となる画像とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップとからなる特殊効果方法。

19. $青求項 18に記載の特殊効果方法において、

上記制御ステップは、記憶手段に記憶された上記奥行き情報に応じた利得特性データによって上記利得ステップで上記利得が制御されるとともに、上記記憶手段に記憶された上記奥行き情報に応じた濾波特性データによつて上記瀘波ステップで上記影の画像を濾波する特殊効果方法。

20. 入力されるソースビデオ信号に対して特殊効果処理を行なう特殊効果方法において、

上記ソ一スビデオ信号に対して第 1の画像変換処理を行って目的画像を示すォブジタト信号を生成するォブジェクト信号生成ステツプと、

上記ソースビデオ信号に対して第 2の画像変換処理を行って上記目的画像に対応するシャドウ信号を生成するシャドウ信号生成ステツプと、

上記ォブジヱクト信号と、上記シャドウ信号と、上記ソースビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップと、を有し、

上記シャドウ信号ステップには、上記ソースビデオ信号に対応する上記シャドウ信号に対して利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドウ信号を濾波する濾波ステップと、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステツプと、該奥行き情報生成ステップからの上記奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利得を制御するとともに上記奥行き情報に基づいて上記濾波ステップの濾波特性を制御する制御ステップとを有する特殊効果方法。

21. 入力されるソースビデオ信号に対して第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すォブジェクト信号を生成するォブジクト信号生成ステップと、

上記ソースビデオ信号に対して第 2の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウ信号を生成するシャドウ信号生成ステップと、

上記ォブジヱクト信号生成ステップで生成されるォブジェクト信号と、上記シャドゥビデオ信号生成ステツプで生成されるシャドウ信号とが入力されて、上記オブジェク卜信号と上記シャドウ信号と、上記ソースビデオ信号に対応するバックグラウンド信号とを合成して出力ビデオ信号を出力する合成ステップとを備え、

上記シャドウ信号生成ステップには、上記ソ一スビデオ信号に対応する上記シャドウ信号に対して利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドゥ信号を濾波する濾波ステップと、上記シャドゥ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステップと、該奥行き情報生成ステップからの奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利得を制御するとともに該奥行き情報に基づいて上記濾波ステップの瀘波特性を制御する制御ステップとを有する特殊効果方法において、

上記濾波ステップは、ローパスフィルタにより行なう特殊効果方法。

22. 請求項 21に記載の特殊効果方法において、

上記制御ステップは、上記奥行き情報生成ステップからの上記奥行き情報に応じた利得特性データと濾波特性データの記憶された記憶ステップを有し、該利得特性データと該濾特性デ一夕とを該記憶ステップから上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御ステップと上記濾波ステップに供給する特殊効果方法。

23. 請求項 2 1に記載の特殊効果方法において、

上記ォブジニクト信号生成ステップには、入力される上記ソ —スビデオ信号を記憶する記憶ステップと、該記憶ステップで記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出せるよう読出しアドレスを発生する読出しアドレス発生ステップとを有し、上記第 1 の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記記憶ステップから読み出された上記オブジェクトビデオ信号が目的画像となつて処理される特殊効果方法。

24. 請求項 2 ]に記載の特殊効果方法において、

上記シャドウビデオ信号生成ステップには、入力される上記ソースビデオ信号を記憶する記憶ステップと、上記記憶ステツプで記憶された上記ソースビデオ信号を所定の単位で読み出す読出しァドレスを発生する読出しァドレス発生ステップとを有し、上記第 2 の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記メモリ手段から読み出された上記シャドウビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウ信号として出力されるよう処理される特殊効果方法。

25. 請求項 21に記載の特殊効果方法において、

上記合成ステップは、上記ォブジュクト信号生成ステップからの上記ォブジェクト信号と上記シャドウ信号生成ステップからの上記シャドウ信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合信号を出力する第 1の合成ステップと、上記混合信号と上記バックグラウンド信号とが入力されて、出力ビデォ信号を出力する第 2の合成ステップからなる特殊効果方法。

26. 入力されるソースビデオ信号と該ソースビデオ信号に対応するソースキー信号とに対して特殊効果処理を施す特殊効果方法において、

上記ソ一スビデオ信号と上記ソースキー信号とが入力されて、第 1の画像変換処理を行い目的画像を示すォブジェクトビデォ信号とォブジク卜キ一信号とを生成するォブジェクト信号生成ステツプと、

上記ソースビデオ信号と上記ソ一スキー信号とが入力されて、第 2 の画像変換処理を行い上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号とリアルシャドウキー信号を生成するシャドウ信号生成ステツプと、

上記ォブジヱクト信号生成ステツプから出力されるォブジェクトビデオ信号とォブジェクトキー信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成ステップからの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキー信号とが入力され、さらに上記ソースビデオ信号に対応するバックグラゥンド信号とが入力されて、入力された上記各信号を合成して出力ビデオ信号を生成して出力する合成ステップと、を有し、

上記シャドゥ信号生成ステップには、入力される上記ソ一スキー信号に対し上記目的画像に対応するシャドウキー信号を生成するシャドウキー信号生成ステップと、該シャドウキー信号生成ステップから出力されるシャドウキー信号に対し利得を制御する利得制御ステップと、上記シャドウキー信号を 1 [波する濾波ステップと、上記シャドウ信号に対応する奥行き情報を生成する奥行き情報生成ステップと、該奥行き情報生成ステップからの該奥行き情報に基づいて上記利得制御ステップの利得を制御するとともに該奥行き情報に基づいて上記濾波ステップの濾波特性を制御する制御ステップとを有する特殊効果方法。

27. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、

上記濾波ステップは、口一パスフィルタにより行なう特殊効果方法。

28. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、

上記シャドゥ信号生成ステップの上記シャドウキー信号生成ステップから出力されるシャドウキー信号は、上記利得制御ステップで利得が制御されたシャドウキー信号として出力され、利得が制御されたシャドウキ一信号は上記濾波ステップに入力されて、濾波特性が制御されてリアルシャドウキー信号として出力される特殊効果方法。

29. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、

上記シャドウ信号発生ステップの上記制御ステップは、上記奥行き情報生成ステップからの上記奥行き情報に応じた利得制御データと瀘波特性データとが記憶された記憶ステップを有し、該利得特性データと該瀘波特性データとを上記奥行き情報に応じてそれぞれ上記利得制御ステップと上記濾波ステップに供給する特殊効果方法。

30. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、

上記合成ステップは、上記ォブジェクト信号生成ステップからの上記ォブジェクトビデオ信号と上記ォブジエタトキ一信号とが入力されるとともに、上記シャドウ信号生成ステップからの上記シャドウビデオ信号と上記リアルシャドウキー信号とが入力されて、入力される上記各信号を合成して混合ビデオ信号と混合キ一信号を生成する第 1 の合成ステップと、上記第 1の合成ステップからの混合ビデオ信号と混合キ一信号及び上記バックグラウンド信号とが入出されて上記出力ビデオ信号を生成する第 2の合成ステップとを有する特殊効果方法。

31. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、上記ォブジェクト信号生成ステップには、上記ソ—スビデオ信号を記憶するための第 1のメモリステツプと上記ソ一スキー . 信号を記憶するための第 2 のメモリステップと、上記第 1 のメモリステップと上記第 2のメモリステップとにそれぞれ記憶された上記ソースビデオ信号と上記ソースキー信号とを上記それぞれのメモリステツプから読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 1 のメモリステツプと上記第 2 のメモリステップとに該読み出すァドレスを供給する読出しアドレス発生ステツプとを有し、上記第 1の画像変換処理は上記読出しアドレスによって上記第 1 のメモリステップと上記第 2のメモリステップとから読み出されたそれぞれ上記オブジェクトビデオ信号と上記オブジェクトキ一信号とが上記目的画像として出力される特殊効果方法。

32. 請求項 26に記載の特殊効果方法において、

上記シャドウ信号生成ステップには、上記ソースビデオ信号を記憶するための第 3の記憶ステツプと上記ソ一スキー信号を記憶するための第 4のメモリステップと、上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステツプとにそれぞれ記憶された上記ソ一スビデオ信号と上記ソ一スキー信号とを上記それぞれのメモリステップから読み出すための読出しアドレスを発生して上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステップとに該読出しアドレスを供給する読出しァドレス発生ステップとを有し、上記第 2の画像変換処理は、上記読出しアドレスによって上記第 3のメモリステップと上記第 4のメモリステップとからそぞれ読み出された上記シャドウビデオ信号と上記シャドウキー信号が出力されて上記シャドウビデオ信号が上記目的画像に対応するシャドウビデオ信号として出力される処理を行なう特殊効果方法。