DE4317548A1

DE4317548A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung eines gestalteten Videosignals durch Hinzufügen eines simulierten Schattens

Info

Publication number: DE4317548A1
Application number: DE4317548A
Authority: DE
Inventors: Philip Desjardins; John J Proctor
Original assignee: Grass Valley Group Inc
Current assignee: Grass Valley Group Inc
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1993-12-02
Also published as: GB2267409A; US5327177A; JPH06113205A; GB9308038D0; GB2267409B; JP2946160B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verarbeitung (Aufbereitung) eines gestalteten Videosignals, welches ein Objekt darstellt, durch Addition eines simulierten Schattens.

Ein häufiger Videoeffekt, der bei Anwendung eines Video-Umschal ters (Mischpult, Schnittgerät) eingesetzt wird, beinhaltet die Wiedergabe alphanumerischer Zeichen vor einem ausgewählten Hintergrund. Die Zeichen (Buchstaben) können z. B. den Titel eines Nachrichtenprogramms angeben, während im Hintergrund ein Standbild eines gerade interessierenden Ereignisses wiedergege ben wird.

Der Video-Umschalter erhält im allgemeinen ein digitales Voll bild-Videosignal des Vordergrundes, welches die einzelnen Buch staben des Titels in einem Feld mit ausgewählter Farbe (im allgemeinen gesättigtes Blau) darstellt, sowie ein digitales Auslöse-Steuersignal, welches den Wert Null für alle Punkte des Videofeldes aufweist, die außerhalb der Grenzen der Buchstaben liegen und den Wert Eins für alle Punkte innerhalb der Buch stabengrenzen hat, wobei der Wert in den Übergangsbereichen an den Kanten der Buchstaben zwischen Null und Eins liegt. Das Auslöse-Steuersignal ist einem Videosignal ohne Farb- oder Sättigungsinformationen und mit hohem Kontrast ähnlich. Es stellt also ein weißes Objekt in einem schwarzen Feld dar. Das Auslöse-Steuersignal definiert den Bereich des Feldes, der den durch das Vordergrund-Videosignal dargestellten Titelbuchstaben eingenommen wird. Wenn das Vordergrund-Videosignal und ein Hintergrund-Videosignal linear zur Bildung eines Ausgangssignals gemischt werden, wobei der Beitrag des Vordergrundsignals zu dem Ausgangssignal direkt proportional zu dem Wert des Auslöse- Steuersignals ist, so bestimmt das Auslöse-Steuersignal die Opazität (Undurchsichtigkeit) der Titelbuchstaben in dem durch das Ausgangssignal dargestellten zusammengesetzten Bild. Das Vordergrund-Videosignal wird mit dem Auslöse-Steuersignal zur Bildung eines sogenannten gestalteten (profilierten) Vorder grund-Videosignals multipliziert. Da bei den gegenwärtigen digitalen Videostandards der Wert Null die Wiedergabe von Schwarz bedeutet (nach Subtraktion eines Schwarzpegel-Offsets), stellt das gestaltete (profilierte) Videosignal die Buchstaben in einem schwarzen Feld dar. Der Video-Umschalter erhält auch ein Vollbild-Videosignal des Hintergrundes, durch welches der ausgewählte Hintergrund dargestellt wird. Das Hintergrund-Video signal und das gestaltete Vordergrund-Videosignal werden an einen Mischer angelegt, der das Hintergrundsignal mit dem Kom plement des Auslöse-Steuersignals multipliziert und das Ergebnis durch Addition mit dem gestalteten Vordergrund-Videosignal kombiniert, so daß sich ein Kombinationssignal ergibt, welches die Zeichen vor der Hintergrunddarstellung beinhaltet.

Das Ergebnis der oben beschriebenen Verarbeitung ist allgemein ein Videosignal, welches zu einer flachen Darstellung ohne Tiefeninformation führt, so daß die Buchstaben so aussehen, als wenn sie auf den den Hintergrund darstellenden Bildschirm aufge malt wären. Eine wesentlich ansprechendere Darstellung kann jedoch durch Verarbeitung des Signals in der Weise erzielt werden, daß die Buchstaben (Zeichen) einen Schatten auf die Hintergrunddarstellung werfen, so daß der Eindruck einer dreidi mensionalen Darstellung (durch die Tiefe der Buchstaben) ent steht. Durch den Schatten entsteht beim Betrachter der Eindruck, daß die Zeichen von dem Hintergrund beabstandet sind und be leuchtet werden, wobei die Lage des Schattens relativ zu den Zeichen eine Information über die Position der bestrahlenden Lichtquelle beinhaltet.

Es ist bekannt, diese Schatteneffekte durch Einsatz eines digi talen Bildmanipulators mit sowohl primären als auch sekundären Auslöse-Kanalspeichern zu erzielen. Das Auslöse-Steuersignal, welches den z. B. durch die Titelbuchstaben eingenommenen geome trischen Bereich abgrenzt, wird in beide Auslöse-Kanalspeicher eingeschrieben, während das die Zeichen beinhaltende gestaltete Vordergrund-Videosignal in einen Video-Kanalspeicher einge schrieben wird. Die Inhalte des Video-Kanalspeichers und des primären Auslöse-Kanalspeichers werden unter Verwendung des gleichen Adreß-Signals ausgelesen. Gleichzeitig werden unter Verwendung eines Adreß-Signals, welches gegenüber dem zum Auslesen des primären Auslöse-Kanalspeichers verwendeten Adreß- Signal horizontal und vertikal versetzt ist, die Inhalte des sekundären Auslöse-Kanalspeichers ausgelesen. Folglich definiert der Ausgang des sekundären Auslöse-Kanalspeichers die gleiche geometrische Gestalt wie der Ausgang des primären Auslöse-Kanal speichers, wobei jedoch die durch den Ausgang des sekundären Auslöse-Kanalspeichers abgegrenzte Gestalt geringfügig gegenüber der durch den Ausgang des primären Auslöse-Kanalspeichers defi nierten Gestalt verschoben ist. Der Ausgang des sekundären Auslöse-Kanalspeichers wird zur Erzeugung eines Schattensignals mit einem Schatten-Dichtefaktor multipliziert, während das Hintergrund-Videosignal zur Erzeugung eines modifizierten Hin tergrundsignals mit dem Komplement von (l-) des Schattensignals multipliziert wird. In dem modifizierten Hintergrundsignal ist die Helligkeit des Hintergrundbildes innerhalb des durch die geometrische Gestalt eingenommenen Bereiches reduziert, wobei diese Gestalt durch den Ausgang des sekundären Auslöse-Kanal speichers definiert wird. Das modifizierte Hintergrundsignal wird dann mit dem Ausgang des Video-Kanalspeichers kombiniert, wobei dann der gedämpfte Bereich des Hintergrundes als Schatten wurf der Zeichen auf den Hintergrund erscheint.

Dieses Verfahren zur Addition von Schatteninformationen ist nachteilig, da es die Verwendung von zwei Auslöse-Kanalspeichern sowie eines Video-Kanalspeichers erfordert. Weiterhin ist der Einsatz eines digitalen Bildmanipulators nur zur Addition von Schatten sehr aufwendig und uneffektiv, da dieser für eine Vielzahl von Videoeffekten einschließlich solcher, die eine Rotation um beliebige Achsen erfordern, einsetzbar ist. Mit einem digitalen Bildmanipulator mit einem einzigen Auslöse- Kanalspeicher können Schatten durch wechselnde Auslöse-Speicher- Abtastwerte, die sowohl als Auslöse-Steuersignal als auch als Schattensignal verwendet werden, erzeugt werden. Dieses Ver fahren ist jedoch aufgrund der Verschlechterung sowohl der Vordergrund-Bildinformation als auch der Schatteninformation ungeeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verarbeitung (Aufbereitung) eines gestalteten Videosignals, welches ein Objekt darstellt, durch Addition eines simulierten Schattens anzugeben, wobei dem gestalteten Videosignal ein eingegebenes Auslöse-Steuersignal zugeordnet ist. Das Verfahren umfaßt die Ausführung einer ersten Operation mit dem eingege benen Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines ersten verarbei teten Signals, die Ausführung einer zweiten Operation mit dem ersten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines zweiten verar beiteten Signals sowie die Kombination des gestalteten Videosig nals mit dem zweiten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines Ausgangs-Videosignals. Die erste oder zweite Operation umfaßt eine Übersetzung (Umsetzung).

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung zur Verarbeitung (Aufbereitung) eines gestalteten Videosignals, welches ein Objekt darstellt, durch Addition eines simulierten Schattens anzugeben, wobei dem gestalteten Videosig nal ein eingegebenes Auslöse-Steuersignal zugeordnet ist. Die Vorrichtung umfaßt Einrichtungen zur Ausführung einer ersten Operation mit dem eingegebenen Auslöse-Steuersignal zur Erzeu gung eines ersten verarbeiteten Signals, Einrichtungen zur Ausführung einer zweiten Operation mit dem ersten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines zweiten verarbeiteten Signals sowie Einrichtungen zur Kombination des gestalteten Videosignals mit dem zweiten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines Ausgangs- Videosignals. Die erste oder zweite Operation umfaßt eine Über setzung (Umsetzung).

Weiterhin wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines eingegebenen Auslöse-Steuersignals, welches einem ein Objekt darstellenden gestalteten Videosignal zugeordnet ist, zur Erzeugung eines eine simulierte Schatteninformation enthaltenden Signals angegeben, wobei das Verfahren die Kombination des eingegebenen Auslöse- Steuersignals mit einem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Auslöse-Steuersignals sowie die Aus führung einer ausgewählten Operation auf das Ausgangs-Auslöse- Steuersignal zur Erzeugung des verarbeiteten Auslöse- Steuersignals umfaßt, wobei die ausgewählte Operation eine Übersetzung (Umsetzung) beinhaltet.

Schließlich wird auch eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines eingegebenen Auslöse-Steuersignals, welches einem ein Objekt darstellenden gestalteten Videosignal zugeordnet ist, zur Erzeu gung eines Signals angegeben, welches eine simulierte Schatten information aufweist. Die Vorrichtung umfaßt Einrichtungen zur Kombination des eingegebenen Auslöse-Steuersignals mit einem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs- Auslöse-Steuersignals, sowie Einrichtungen zur Ausführung einer ausgewählten Operation mit dem Ausgangs-Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung des verarbeiteten Auslöse-Steuersignals, wobei die ausgewählte Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung erge ben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Verarbei tung eines gestalteten Videosignals durch Addition eines simulierten Schattens;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer modifizierten Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 Modifikationen einer Vorrichtung für rekursive Effekte, durch die die Vorrichtung ein gestaltetes Videosignal zur Addition eines simulierten Schattens verarbeiten kann; und

Fig. 4 eine Modifikation einer zweiten Vorrichtung für re kursive Effekte, die der Vorrichtung eine Verarbei tung des gestalteten Videosignals durch Addition eines simulierten Schattens ermöglicht.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Kom ponenten jeweils mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung umfaßt Hintergrund-Eingangs anschlüsse 2 und 4, an denen ein Hintergrund-Videosignal V_BG bzw. ein zugeordnetes Auslöse-Steuersignal K_BG anliegt sowie Vordergrund-Eingangsanschlüsse 6 und 8, an denen ein Vorder grund-Videosignal V_A bzw. ein zugeordnetes Auslöse-Steuersignal K_A anliegt. Das Hintergrund-Videosignal ist in Fig. 1 beispiel haft durch vertikale Streifen und das zugeordnete Auslöse- Steuersignal zur Darstellung des Wertes 1 (d. h. volle Opazität) über das gesamte Videobild ohne Schattierung dargestellt. Das Vordergrund-Videosignal V_A ist schematisch durch ein Dreieck mit schmaler vertikaler Schattierung in einem Bild (Feld) mit hori zontaler Schattierung dargestellt, während das Vordergrund- Auslöse-Steuersignal K_A den Wert Eins (dargestellt durch den Bereich ohne Schattierung) innerhalb der Grenzen des Dreieckes und den Wert Null (dargestellt durch den Bereich mit schmaler schräger Schattierung) außerhalb dieser Grenzen dargestellt.

Der Eingangsanschluß 6 ist mit einem Eingang eines Auslöse- Multiplizierers 10 verbunden, dessen anderer Eingang an dem Anschluß 8 anliegt. Am Ausgang des Auslöse-Multiplizierers 10 liegt folglich ein gestaltetes Videosignal V_A*K_A an, welches innerhalb der Grenzen des Dreiecks die gleiche Farbe darstellt, wie das nicht gestaltete Vordergrund-Videosignal und außerhalb dieser Grenzen schwarz ist. Das von dem Auslöse-Multiplizierer erzeugte gestaltete Videosignal wird an den Vordergrund-Video eingang eines Prioritäts-Kombinierers 12 der in dem US-Patent 4,851,912 beschriebenen Art angelegt, wobei der Inhalt dieses Patents durch Inbezugnahme in diese Anmeldung eingeführt soll.

Der Eingangsanschluß 8 ist sowohl mit dem Vordergrund-Auslöse eingang des Prioritätskombinierers 12 als auch mit dem Datenein gang eines Auslöse-Steuer-Rahmenspeichers 16 verbunden. Das Auslöse-Steuersignal K_A wird in den Auslöse-Steuer-Rahmenspeicher 16 eingelesen, während ein Signal K_B aus diesem Speicher ausge lesen wird. Das Signal K_B wird an einen Opazitäts-Multiplizierer 32 geführt, welcher das Signal K_B mit einer Opazitäts-Konstanten Q multipliziert und ein Ausgangssignal Q*K_B erzeugt, welches in Fig. 1 mit einem Wert Q (dargestellt durch die weite schräge Schattierung) innerhalb der Grenzen des versetzten Dreiecks und mit dem Wert Null außerhalb dieser Grenzen gezeigt ist.

Der Ausgang des Multiplizierers 32 liegt an einem Eingang eines zweiten Multiplizierers 36 an, dem ein Vollbild-Farbvideosignal V_M (im allgemeinen ein festes Mattsignal) an seinem anderen Eingang zugeführt ist, und dessen Ausgang an dem Hintergrund- Videoeingang des Prioritäts-Kombinierers 12 anliegt. Der Ausgang des Multiplizierers 32 wird auch über eine Verzögerung 38, die zur Kompensation einer Latenzzeit in dem Multiplizierer 36, d. h. der Anzahl von Taktverzögerungen aufgrund der Verarbeitung in dem Multiplizierer 36, dient, an den Hintergrund-Auslöse eingang des Prioritäts-Kombinierers 12 geführt.

Die zum Einschreiben und Auslesen in den bzw. aus dem Rahmen speicher 16 verwendeten Adreßsignale werden mit einem Adreß- Signalgenerator 18 erzeugt, der einen Adreßzähler 22 zur Zäh lung von Pixel-Taktpulsen aufweist und durch einen Rahmen- Synchronisierpuls gelöscht wird. Der Ausgang des Adreßzählers stellt deshalb die Position (x, y) in dem Videoraster des gerade von dem Rahmenspeicher 16 empfangenen Pixels dar. Der Adreß zähler 22 zählt Zeilen (vertikal) und Pixel (horizontal) ge trennt. Sein Ausgang liegt an dem addierenden Eingang einer Subtrahierschaltung 26 an. Einem Addierer 27 wird ein Latenzsig nal L sowie ein Schatten-Offset-Signal S zugeführt und erzeugt ein sich ergebendes Offset-Signal R, welches die Summe des Latzensignals L mit dem Schatten-Offset-Signal S darstellt und zu dem subtrahierenden Eingang der Subtraktionsschaltung 26 geführt wird.

Das Latenzsignal L stellt die Anzahl der Pixel-Taktverzögerungen zwischen dem Ausgang des Speichers 16 und den Hintergrund-Ein gängen des Kombinierers 12 dar. Das Latenzsignal L kann als Vektor angesehen werden, der eine positive horizontale Kompo nente L_h, die eine Anzahl von Pixeln entlang einer Zeile des Videorasters darstellt, sowie eine positive vertikale Komponente L_v aufweist, die eine Anzahl von Zeilen des Rasters darstellt. Der Versatz aufgrund der Latenzzeit ist im allgemeinen sehr klein (L_v ist Null und L_h kann bei etwa +10 liegen). In ähnlicher Weise wie das Latenzsignal kann auch das Schatten-Offset-Signal S als ein Vektor angesehen werden, der eine horizontale Kompo nente S_h, die eine ausgewählte Anzahl von Pixeln entlang einer Zeile des Videorasters darstellte sowie eine vertikale Komponen te S_v aufweist, die eine ausgewählte Anzahl von Zeilen des Rasters darstellt. S_h und/oder S_v können negativ sein. Das sich ergebende Offset-Signal R definiert folglich einen Vektor mit einer horizontalen Komponente h = S_h + L_h sowie einer vertikalen Komponente v = S_v + L_v Das Offset-Signal R setzt sich aus zwei Komponenten v und h zusammen, die getrennt mit der Subtrahier schaltung 26 von den zwei Komponenten des Ausgangs des Adreß zählers 22 subtrahiert werden.

Der Adreß-Signalgenerator 18 wird in der parallelen deutschen Patentanmeldung P 43 11 479.2 beschrieben, und soll durch Be zugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht werden.

Der Ausgang der Subtrahierschaltung 26 stellt die Position (x-h, y-v) in dem Videoraster dar. Das Ausgangssignal K_B des Auslöse- Steuer-Rahmenspeichers ist folglich das gleiche wie das Ein gangssignal und ist geringfügig in Abhängigkeit von dem Wert des Offset-Signals s verschoben. Bei S < = - L (so daß R nicht negativ ist), ist das Signal K_B um mindestens einen Rahmen relativ zu dem Signal K_A verzögert, wobei die Verschiebung entweder an einer früheren Position in dem Rahmen oder an einer Position weniger als L Pixel später in dem Rahmen liegt. Bei S < - L (R ist negativ) ist die Verzögerung kleiner als ein Rahmen und die Verschiebung liegt an einer späteren Position in dem Rahmen. Diese Verschie bung ist in Fig. 1 durch ein durch das Signal K_B dargestelltes Dreieck gezeigt, welches in dem Raster tiefer liegt als das durch das Auslöse-Steuersignal K_A dargestellte Dreieck. In dem seltenen Fall, in dem S gleich Null ist, so daß R gleich L ist, kompensiert das sich ergebende Offset-Signal die Latenzzeit bei der Verarbeitung des Auslöse-Steuersignals, so daß keine Ver schiebung auftritt.

Der Ausgang des Multiplizierers 36 ist ein Videosignal Q * K_B * V_M, welches ein schwarzes Feld (Teilbild) mit einem Dreieck darstellt, welches in Übereinstimmung mit dem Wert des Schatten-Offset-Signals S räumlich verschoben ist und eine Luminanz und eine Chrominanz aufweist, die durch das Videosignal V_M dargestellt wird, wobei jedoch seine Luminanz und Sättigung entsprechend dem Faktor Q reduziert ist. Die Farbe innerhalb des Dreiecks wird in Fig. 1 durch die weite schräge Schattierung und die Punkte dargestellt.

Der Prioritäts-Kombinierer 12 erzeugt ein durch folgende Glei chung gegebenes Video-Ausgangssignal V_out:

V_OUT = K_A _* V_A _* (1 - (1 - P₁) _* Q _* K_B) + (1 - P₁ _* K_A) _* Q _* K_B _* V_M [1]

sowie ein Auslöse-Ausgangssignal K_out, welches durch folgende Gleichung gegeben ist:

K_OUT = K_A _* (1 - (1 - P₁) _* Q _* K_B) + (1 - P₁ _* K_A) _* Q _* K_B [2]

P₁ ist dabei ein Prioritätssignal, welches den Betrieb des Prioritäts-Kombinierers regelt. Wenn P₁ gleich 1 ist, so ergeben sich die Gleichungen 1 und 2 wie folgt:

V_OUT = K_A _* V_A + (1 - K_A) _* Q _* K_B _* V_M [1.1]

K_OUT = K_A + (1 - K_A) _* Q _* K_B [1.2]

In diesem Fall bedeckt das Vordergrundvideo das Hintergrund video, wobei das Auslöse-Steuersignal K_A Eins ist. In dem Fall, in dem das Auslöse-Steuersignal K_A nicht Eins ist, ist das Videoausgangssignal V_OUT eine lineare Mischung des gestalteten Vordergrund-Videosignals V_A und des Ausgangs des Multiplizierers 36, wobei sich das Auslöse-Ausgangssignal K_OUT aus dem Auslöse- Steuersignal K_A und einem Teil eines verzögerten, gedämpften und verschobenen Replikates des eingegebenen Auslöse-Steuersignals zusammensetzt. Der Teil des verzögerten, gedämpften und ver schobenen Replikates des eingegebenen Auslöse-Steuersignals ist in Fig. 1 gegenüber dem Auslöse-Ausgang des Prioritäts-Kombi nierers 12 durch einen der Basis des Dreiecks benachbarten tra pezförmigen Bereich dargestellt. Die Gestalt des trapezförmigen Bereichs entspricht natürlich dem Abschnitt des verschobenen Dreiecks, das nicht durch das durch das Auslöse-Steuersignal K_A definierte Dreieck bedeckt ist.

Das Videosignal V_OUT und das Auslöse-Steuersignal K_OUT werden nach einer möglichen weiteren Verarbeitung an die Vordergrund-Ein gänge eines zweiten Prioritäts-Kombinierers 40 angelegt, der an seinen Hintergrund-Eingängen das Hintergrundvideo und die Aus löse-Steuersignale von den Anschlüssen 2 und 4 erhält. Der Prioritäts-Kombinierer 40 erhält weiterhin ein Prioritätssignal P₂ und erzeugt ein Gesamt-Videosignal V_MGE gemäß folgender Glei chung:

V_MGE = V_OUT _* [1 - K_BG _* (1 - P₂)] + V_BG _* (1 - K_OUT _* P₂) [3]

sowie ein Gesamt-Auslösesignal gemäß folgender Gleichung:

K_MGE = 1 - (1 - K_BG) _* (1 - K_OUT) [4]

Da K_BG für alle Punkte des Feldes Eins ist, ist auch K_MGE Eins für alle Punkte des Feldes Eins und Gleichung [3] ergibt sich wie folgt:

V_MGE = V_OUT _* P + V_BG _* (1 - K_OUT _* P) [3.1]

Für ein Prioritätssignal P₂ mit dem Wert Eins ergibt sich das Gesamt-Videosignal V_MGE durch folgende Gleichung:

V_MGE = V_OUT + V_BG _* (1 - K_OUT) [3.2]

Dieses Gesamt-Videosignal stellt das neben dem Ausgang des Prioritäts-Kombinierers 40 gezeigte Bild dar. Das Dreieck ist in seiner ursprünglichen (nicht verschobenen) Position vor dem Hintergrundbild gezeigt, während der oben erwähnte trapezförmige Abschnitt des Dreiecks einen Schatten darstellt, dessen Dunkel heit (relativ zu dem Hintergrundbild) durch die Opazitäts konstante Q gesteuert und dessen Farbe durch das Videosignal V_M und das Hintergrund-Videosignal bestimmt wird.

Der Prioritäts-Kombinierer 12 kann aus zwei funktional verschie denen Einrichtungen zusammengesetzt angesehen werden, und zwar insbesondere einem Videokombinierer, der gemäß Gleichung [1] arbeitet, und einem Auslösekombinierer, der die Gleichung [2] ausführt. Da zwischen diesen beiden Einrichtungen jedoch zahl reiche Verbindungen bestehen, ist es sinnvoll, den Prioritäts- Kombinierer 12 in Form eines einzigen Blockes darzustellen. In ähnlicher Weise kann auch der Prioritäts-Kombinierer 40 aus zwei Einrichtungen zusammengesetzt angesehen werden, die die Glei chung (3) bzw. (4) ausführen.

Fig. 2 zeigt eine Modifikation der in Fig. 1 gezeigten Vorrich tung. Bei dieser Modifikation werden die Luminanz- und Chromi nanz-Komponenten von V_M gleich Null. Wenn P₁ gleich Eins ist, so ist K_OUT durch Gleichung [2.1] gegeben, während sich V_OUT wie folgt ergibt:

V_OUT = K_A _* V_A [1.2]

Wenn P₂ gleich Eins ist, so ergibt sich das Gesamtsignal V_MGE wie folgt:

V_MGE = V_OUT + V_BG _* (1 - K_OUT [3.3]

Das durch das zusammengesetzte (Gesamt-)Signal dargestellte Bild ist folglich das gleiche wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß der Schattenbereich keine Farbinformation enthält, die unabhängig von der in dem Hintergrund-Videosignal vorhandenen Farbe auswählbar ist. Auch wenn die in Fig. 2 ge zeigte Vorrichtung gewisse Vorteile gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung hat, da der Video-Multiplizierer 36 nicht erforderlich ist und der Prioritäts-Kombinierer 12′ nicht zwei Videoeingänge unterstützen muß, so ist diese Vorrichtung gegen über der in Fig. 1 gezeigten nicht so leistungsfähig, da der Schatten schwarz ist. Die Opazität (Undurchsichtigkeit) des Schattens wird durch den Faktor Q geregelt.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, die ähnlich der in Fig. 2 der parallelen Anmeldung gezeigten ist. Die Vorrichtung gemäß Fig. 3 verfügt über zwei verschiedene Betriebsmoden, und zwar eine selbstübersetzende (automatische) Betriebsart, bei der die Vorrichtung in der in der parallelen Anmeldung beschriebenen Weise arbeitet, sowie eine Betriebsart für Schattensimulation.

Wenn die in Fig. 3 gezeigten Multiplexer 42, 43 und 48 ihre A- Eingänge auswählen, werden das gestaltete Vordergrund-Videosig nal V_A*K_A und das zugeordnete Auslöse-Steuersignal K_A über einen Kombinierer 12 in entsprechende rekursive Schleifen geführt, wobei der Kombinierer die von dem Multiplizierer 10 und dem Anschluß 8 erhaltenen Signale mit den von dem Schleifenmultipli zierer 44 _V, 44 _K empfangenen Signale kombiniert, um die Ausgangs signale der Schleifen zu erzeugen. Die Video- und Auslöse-Aus gangssignale des Kombinierers 12 werden an die Vordergrund- Eingänge des Prioritäts-Kombinierers 40 sowie die entsprechenden Rahmenspeicher 46 _V, 46 _K angelegt, deren Ausgänge zu den Schlei fenmultiplizierern 44 _V bzw. 44 _K geführt werden. Die Multipli zierer 44 _V, 44 _K multiplizieren die Ausgänge der Speicher 46 _V bzw. 46 _K mit einer Ausschwingkonstante C_d. Die Adreß-Signale zum Zugriff auf die Speicher werden in dem Adreßgenerator 18 er zeugt, während das Offset-Signal S als selbstumsetzendes Offset- Signal dient. Mit dieser Konfiguration kann die in Fig. 3 ge zeigte Vorrichtung zur Erzeugung von rekursiven Videoeffekten gemäß der Beschreibung in der parallelen Anmeldung verwendet werden. Wenn jedoch die Multiplexer 42, 43 und 48 ihre B-Ein gänge auswählen und das Prioritätssignal P₁ auf Eins gesetzt wird, arbeitet die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung in der glei chen Weise, wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung, die ähnlich der in Fig. 7 der parallelen Anmeldung ist. Die Vorrichtung gemäß Fig. 4 verfügt ebenfalls über eine selbstumsetzende Betriebsart sowie eine Schatten-Simulationsbetriebsart. Gemäß Fig. 4 werden die Video- und Auslöse-Ausgänge des Kombinierers 12 an entsprechende Filter 50 _V, 50_K angelegt, die Filterkoeffizienten von einem Mikropro zessor 52 erhalten. Aus den in der parallelen Anmeldung erläu terten Gründen sind die Filter 50 vorzugsweise so entworfen, daß sie eine bi-lineare Interpolation ausführen, d. h. eine lineare Interpolation zwischen zwei benachbarten Zeilen und zwei benach barten Pixeln. Die Ausgänge der Filter 50 sind zu entsprechenden FIFO(first-in, first-out)-Speichern 54 _V, 54 _K geführt. Der Ausgang des FIFO-Speichers 54 _K liegt sowohl an dem Hintergrund-Auslöse eingang des Kombinierers 12 als auch an dem Multiplizierer 36 an, während der Ausgang des Speichers 54 _V zu einem Schalter 58 geführt ist. In der selbstumsetzenden Betriebsart verbindet der Schalter den Ausgang des Speichers 54 _V mit dem Vordergrund- Videoeingang des Kombinierers 12. Die zu den Filtern 50 geführ ten Koeffizienten bewirken eine Multiplikation mit der Abkling konstante C_d und führen andere Verarbeitungsfunktionen aus. Die Filter können z. B. eine Tiefpaß-Filterfunktion haben, mit der ein rekursives Verwackeln oder Verschwimmen gemäß den Erläute rungen in dem US-Patent 4,951,144 erzielt werden kann.

Das Einschreiben in und das Auslesen aus die/den FIFO-Speichern wird unter der Steuerung einer Lese/Schreib-Steuerschaltung 56 ausgeführt, an der das Latenzsignal L und das Offset-Signal S anliegen. Da die Speicher 54 _V, 54 _K FIFO-Speicher sind, die ihre Eingangssignale als kontinuierliche lineare Datenströme und nicht auf der Basis Zeile um Zeile verarbeiten, ist es im Falle der Fig. 4 bezüglich der Lese/Schreib-Steuerschaltung 56 vor teilhaft, nur die Pixel für den gesamten Rahmen zu zählen. Es ist dann sehr einfach, das Latenz-Offset-Signal L als Summe der Anzahl von Pixeln pro Zeile (p) mal der Anzahl von Zeilen des vertikalen Offsets (L_V) plus der Anzahl von Pixeln des horizon talen Offsets (L_h) und in ähnlicher Weise das Schatten-Offset- Signal S als die Summe der Anzahl von Pixeln pro Zeile (p) mal der Anzahl von Zeilen des vertikalen Offsets (S_V) plus der Anzahl von Pixeln des horizontalen Offsets (S_h) zu behandeln. Das sich ergebende Offset-Signal R läßt sich durch folgende Gleichung darstellen:

R = p*L_V + L_h - p*S_V - S_h

In der Schatten-Simulationsbetriebsart wählt der Schalter 58 den Ausgang des Multiplizierers 36 aus. Der Video-Ausgang des Kom binierers 12 hat deshalb keine Wirkung auf den Hintergrund- Videoeingang des Kombinierers 12. Die durch den Mikroprozessor 52 zu dem Filter 50 _K geführten Filterkoeffizienten werden so ausgewählt, daß sie eine Multiplikation mit der Opazitäts konstanten Q bewirken. Folglich ist das in den FIFO-Speicher 54 _K geladene Signal eine Funktion des durch Gleichung (2) gegebenen Auslöse-Ausgangssignals K_OUT Der Ausgang des Speichers 54 _K wird direkt zu dem Hintergrund-Auslöseeingang des Kombinierers 12 geführt und über den Multiplizierer 36 und den Schalter 58 an den Hintergrund-Videoeingang des Kombinierers angelegt. Demzu folge stellt das an den Hintergrund-Videoeingang des Kom binierers 12 angelegte Signal ein verschobenes, gedämpftes und farbiges Replikat des durch den Auslöse-Ausgang des Kombinierers gegebenen Bildes dar, während der Kombinierer dieses Videosignal mit dem gestalteten Videosignal V_A*K_A kombiniert. Das Ergebnis ist ein Ausgangs-Videosignal mit einem Schatten, der rekursiv bis zum Erreichen eines Gleichgewichtes anwächst, bei dem die Größe des Schattens an das Abklingen aufgrund der Opazität Q angepaßt ist. Wenn sich das durch das Eingangs-Videosignal repräsentierte Objekt innerhalb des Rasters bewegt, folgt der Schatten dem Objekt in fliegender Weise, so daß der vorher gehende Schatten abklingt und ein neuer Schatten von der neuen Objektposition eingeblendet wird.

Durch Einsatz des Filters 50 _K zur Ausführung einer bi-linearen Interpolation ist die Richtung des simulierten Schattens nicht auf diskrete Richtungen entlang von Zeilen von einem Quellpixel zu einem Zielpixel beschränkt. Diese Flexibilität erlaubt z. B. eine dynamische Einstellung der Schattenrichtung, ohne daß unerwünschte ruckartige Bewegungen auftreten.

Bei natürlichen Bildern, bei denen die Lichtquelle im allge meinen ausgedehnt ist, sind die Kanten der Schatten normaler weise verschwommen. Die Kanten des mit der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung erzeugten simulierten Schattens können durch Auswahl der Koeffizienten für das Filter 50 _K in der Weise, daß das Filter auch eine zweidimensionale Tiefpaß-Filterung ausführt, ver wischt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es sind zahlreiche Variationen möglich, ohne daß von dem erfindungsgemäßen Prinzip gemäß der nachfolgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente abgewichen wird. Es ist z. B. nicht we sentlich für die Erfindung, daß der Multiplizierer 32 gemäß Fig. 1 stromabwärts des Speichers 16 angeordnet ist, und daß die Filter gemäß Fig. 4 vor den FIFO-Speichern angeordnet sind: Es ist nur erforderlich, daß die Filter in dem rekursiven Signalweg liegen.

Claims

1. Verfahren zur Verarbeitung eines gestalteten Videosignals, welches ein Objekt darstellt, zur Addition eines simulierten Schattens, wobei das gestaltete Videosignal ein diesem zugeord netes eingegebenes Auslöse-Steuersignal aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Ausführung einer ersten Operation auf das eingegebene Aus löse-Steuersignal zur Erzeugung eines ersten verarbeiteten Signals,
b) Ausführung einer zweiten Operation auf das erste verarbei tete Signal zur Erzeugung eines zweiten verarbeiteten Sig nals, und
c) Kombinierung des gestalteten Videosignals und des zweiten verarbeiteten Signals zur Erzeugung eines Ausgangs-Videosig nals, wobei die erste oder zweite Operation eine Übersetzung (Um setzung) umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (erste oder zweite) Operation, bei der keine Übersetzung stattfindet, eine Multiplikation mit einem Farbvideosignal umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation eine Übersetzung (Umsetzung) beinhaltet, und

d) das erste verarbeitete Signal und das eingegebene Auslöse- Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Auslöse-Steuersig nals kombiniert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechend andere (erste oder zweite) Operation eine Filterung umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt und

d) das zweite verarbeitete Signal und das eingegebene Auslöse- Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Auslöse-Steuersig nals kombiniert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation weiterhin eine Dämpfung mit einem ausgewählten Dämpfungsfaktor umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt und

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Videosignal und das Ausgangs-Auslöse-Steuersignal mit einem Hintergrund-Videosignal und einem Hintergrund-Auslöse-Steuersignal gemäß einem auswähl baren Prioritätswert zur Erzeugung eines zusammengesetzten Gesamt-Videosignals kombiniert werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsoperation durch Einschreiben des eingegebenen Auslöse-Steuersignals in einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff durch Steuerung mit einem Schreib-Adreß-Signal und durch Lesen der Inhalte der Speicher durch Steuerung mit einem Lese-Adreß-Signal erfolgt, wobei ein räumlicher Versatz zwischen dem Lese-Adreß-Signal und dem Schreib-Adreß-Signal besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung (Umsetzung) durch Einschreiben des eingegebenen Auslöse-Steuersignals in einen FIFO(First-in-, First-out)-Speicher durch Steuerung mit einem Schreib-Freigabesignal und durch Lesen der Inhalte der Speicher durch Steuerung mit einem Lese-Freigabesignal ausgeführt wird, wobei ein zeitlicher Versatz zwischen dem Lese-Freigabesignal und dem Schreib-Freigabesignal vorhanden ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt und

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Videosignal und das Ausgangs-Auslöse-Steuersignal mit einem Hintergrund-Videosignal und einem Hintergrund-Auslöse-Steuersignal in Abhängigkeit von einem auswählbaren Prioritätswert zur Erzeugung eines zusammen gesetzten Gesamt-Videosignals kombiniert wird.

13. Vorrichtung zur Verarbeitung eines gestalteten Videosignals, welches ein Objekt darstellt, zur Addition eines simulierten Schattens, wobei das gestaltete Videosignal ein diesem zugeord netes eingegebenes Auslöse-Steuersignal aufweist, gekennzeichnet durch:
Einrichtungen (16 oder 32) zur Ausführung einer ersten Operation mit dem eingegebenen Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines ersten verarbeiteten Signals,
Einrichtungen (32 oder 16) zur Ausführung einer zweiten Opera tion mit dem ersten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines zweiten verarbeiteten Signals, und
Einrichtungen (12) zur Kombination des gestalteten Videosignals mit dem zweiten verarbeiteten Signal zur Erzeugung eines Aus gangs-Videosignals, wobei die erste oder zweite Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die (erste oder zweite) Operation ohne Übersetzung ein Filter aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die (erste oder zweite) Operation ohne Übersetzung einen Multiplizierer zur Multiplikation mit einem Farbvideosignal umfaßt, wobei das zweite verarbeitete Signal einen simulierten farbigen Schatten darstellt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Einrichtungen (32) zur Multiplikation des ersten oder zweiten verarbeiteten Signals mit einem ausgewählten Dämpfungsfaktor, wobei das zweite verarbeitete Signal einen Luminanzwert in Abhängigkeit von dem Dämpfungsfaktor aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Operation eine Über setzungseinrichtung aufweist und weiterhin Einrichtungen zur Kombination des ersten verarbeiteten Signals mit dem eingege benen Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Auslöse- Steuersignals vorgesehen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch Einrichtungen (40) zur Kombination des Ausgangs-Videosignals und des Ausgangs-Auslöse-Steuersignals mit einem Hintergrund-Videosignal und einem Hintergrund-Auslöse- Steuersignal in Abhängigkeit von einem auswählbaren Prioritäts wert zur Erzeugung eines zusammengesetzten Gesamt-Videosignals.

19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ausführung der Übersetzung einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff, sowie eine Lese- und Schreib-Zugriffs-Steuereinrichtung zum Schreiben des eingegebenen Auslöse-Steuersignals in den Speicher mit wahl freiem Zugriff durch Steuerung mit einem Schreib-Adreß-Signal und zum Lesen der Inhalte des Speichers durch Steuerung mit einem Lese-Adreß-Signal aufweist, wobei ein räumlicher Versatz zwischen dem Lese-Adreß-Signal und dem Schreib-Adreß-Signal besteht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Ausführung der Übersetzung (Umsetzung) einen FIFO(First-in-, First-out)-Spei cher sowie Einrichtungen zum Schreiben des eingegebenen Auslöse- Steuersignals in den Speicher durch Steuerung mit einem Schreib- Freigabesignal und zum Lesen der Inhalte der Speicher durch Steuerung mit einem Lese-Freigabesignal aufweisen, wobei ein zeitlicher Versatz zwischen dem Lese-Freigabesignal und dem Schreib-Freigabesignal vorhanden ist.

21. Verfahren zur Verarbeitung eines eingegebenen Auslöse- Steuersignals, welches einem gestalteten Videosignal zugeordnet ist, das ein Objekt darstellt, um ein Signal zu erzeugen, wel ches eine simulierte Schatteninformation enthält, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Kombination des eingegebenen Auslöse-Steuersignals mit einem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgabe-Auslöse-Steuersignals und
b) Ausführung einer ausgewählten Operation mit dem Ausgabe- Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung des verarbeiteten Aus löse-Steuersignals, wobei die ausgewählte Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Operation eine Filterung umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch:

c) Ausführung einer zweiten Operation mit dem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines verarbeiteten Videosignals, und
d) Kombination des verarbeiteten Videosignals mit dem gestal teten Videosignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Videosignals.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Operation eine Multipli kation mit einem Farb-Videosignal umfaßt.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs-Videosignal und das Ausgabe-Auslöse-Steuersignal mit einem Hintergrund-Videosignal und einem Hintergrund-Auslöse-Steuersignal in Übereinstimmung mit einem auswählbaren Prioritätswert zur Erzeugung eines zusam mengesetzten Gesamt-Videosignals kombiniert wird.

26. Vorrichtung zur Verarbeitung eines eingegebenen Auslöse- Steuersignals, welches einem gestalteten Videosignal zugeordnet ist, das ein Objekt repräsentiert, um ein eine simulierte Schatteninformation enthaltendes Signal zu erzeugen, gekennzeichnet durch:
Einrichtungen (12) zur Kombination des eingegebenen Auslöse- Steuersignals mit einem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Auslöse-Steuersignals, und
Einrichtungen (46 _K, 32; 50 _K, 54 _K) zur Ausführung einer ausgewähl ten Operation mit dem Ausgangs-Auslöse-Steuersignal zur Erzeu gung des verarbeiteten Auslöse-Steuersignals, wobei die ausgewählte Operation eine Übersetzung (Umsetzung) umfaßt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewählte Operation eine Filterung umfaßt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch:
Einrichtungen (36) zur Ausführung einer zweiten Operation mit dem verarbeiteten Auslöse-Steuersignal zur Erzeugung eines verarbeiteten Videosignals, und
Einrichtungen zur Kombination des verarbeiteten Videosignals mit dem gestalteten Videosignal zur Erzeugung eines Ausgangs-Video signals.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Operation eine Multipli kation mit einem Farb-Videosignal umfaßt.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Einrichtungen (40) zur Kombination des Ausgangs-Videosignals und des Ausgangs-Auslöse-Steuersignals mit einem Hintergrund-Videosignal und einem Hintergrund-Auslöse- Steuersignal in Übereinstimmung mit einem auswählbaren Priori tätswert zur Erzeugung eines zusammengesetzten Gesamt-Videosig nals.