JPH06105336A

JPH06105336A - デジタル画像前解析方法

Info

Publication number: JPH06105336A
Application number: JP5120652A
Authority: JP
Inventors: Kurishiyunamaashii Suretsushiyu; スレッシュ・クリシュナマーシー; Ee Makoomitsuku Robaato; ロバート・エー・マコーミック; Efu Koon Kenesu; ケネス・エフ・コーン; Rii Buraun Geirii; ゲイリー・リー・ブラウン; Daburiyuu Buraianto Ronarudo; ロナルド・ダブリュー・ブライアント
Original assignee: Sony Tektronix Corp
Current assignee: Tektronix Japan Ltd
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-04-15
Also published as: US5469188A

Abstract

(57)【要約】【目的】デジタル画像データをテレビジョンの標準方式
等に変換する前に適切に変換し得るか否かを予め解析可
能な方法を提供すること。【構成】デジタル画像データの特定の変換処理の際に、
歪の発生する可能性のある画像領域を、上記特定の変換
処理の前に検出するデジタル画像前解析方法であって、
上記デジタル画像データを特定のデジタル・ビデオ形
式でフレーム・バッファ・メモリに記憶し（ステップ１
００）、上記特定の変換処理に応じて、予め定めた複数
の解析関数から１つの解析関数を選択し（ステップ１０
２）、この選択された解析関数に基づいて、上記フレー
ム・バッファ・メモリに記憶された画像データを解析し
（ステップ１０４）、エラー画像データを検出し（１０
６）、該エラー画像データに対応する画像部分を識別表
示する（ステップ１０８）。【効果】デジタル画像データの変換処理の前に、変換後
エラー部分となる可能性のある箇所を明確に認識するこ
とが可能となり、デジタル画像データを対話的に試験及
び調整することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ・アニメ
ーションにおけるデジタル画像データが、変換される予
定のテレビジョン放送の標準方式を満足するか否かを変
換処理の前に予め解析し得るデジタル画像前解析方法に
関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】テレビジ
ョン産業でコンピュータ・アニメーションを作成する際
に、アーチストはコンピュータ・ワークステーションを
使ってＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）のデジタル方式
で作業するのが一般的である。ワークステーションの表
示は、ノンインターレース方式のビットマップ表示であ
る。ビットマップにおける各ビットは、ピクセル（画
素）に対応しており、ＲＧＢ方式の場合、各色成分毎に
８ビットを割り当て、全部で２４ビットのデジタル・ワ
ードで各ピクセルのデータを表すのが普通である。よっ
て、各色成分毎に、０〜２５５（２５６諧調）の値の範
囲があることになる。この結果得られる画像はデジタル
方式なので、色レベル間の遷移状態は急峻である。この
ような一連の画像をアニメーション・データとしてコン
ピュータのメモリにファイルとして記憶しても良い。

【０００３】別の方法として、アーチストは、デジタル
・コンポーネント方式で作業することも出来る。このデ
ジタル・コンポーネント方式では、画像の各ピクセル
は、ルミナンス（輝度）成分Ｙ並びに２つのクロミナン
ス（色）成分Ｃｒ及びＣｂで表される。この信号の場合
もデジタル方式なので、画像の色間の遷移状態が急峻で
ある。また、Ｙ、Ｃｒ及びＣｂの各成分値の組み合わせ
によっては、ＲＧＢ方式では表すことが出来ない色を生
成することも可能である。よって、１つの色方式から別
の色方式へ変換すると最終方式の画像において色の値が
無効になることも起こり得る。

【０００４】デジタル・コンポーネント方式のルミナン
ス成分Ｙは、ＲＧＢ方式によって以下の式で定義されて
いる。Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂまた、各クロミナンス成分は、Ｃｒ＝Ｒ−Ｙ及びＣｂ＝
Ｂ−Ｙと夫々定義されている。テレビジョン放送におい
てコンピュータ・アニメーションを利用する際に、デジ
タル・コンポーネント方式のビデオ信号は、所謂コンポ
ジット・ビデオ信号に変換される。このコンポジット信
号では、一方の色成分で色副搬送波信号を変調し、他方
の色成分で９０度位相の異なる色副搬送波を変調し、両
変調信号が後で合成される。このコンポジット・クロミ
ナンス信号に更にルミナンス信号が加算される。放送用
テレビジョン標準方式における帯域幅の制限によって、
色成分信号又は輝度成分信号の急峻な遷移は、コンポジ
ット・ビデオ・モニタやビデオ・レシーバ等においてリ
ンギングを生じる原因となり、画像表示の際に観測可能
な「ゴースト現象」を発生させることがある。ビデオ信
号部分が振幅変調であるのに対し、放送信号の音声部分
は周波数変調であるので、ルミナンス成分又はクロミナ
ンス成分のレベルが高すぎると、バズ音その他の音声効
果が発生することになる。画像の内容は、色副搬送波周
波数に近い周波数で変化しており、ビデオ・モニタ／レ
シーバがルミナンス信号をクロミナンス信号と混同する
ことにより、「レインボー効果」と呼ばれるようなカラ
ー表示状態の乱れが生じることもある。

【０００５】アーチストは、アニメーションを作成する
と、通常、デジタル・コンポーネント形式の画像データ
として放送局やプロダクション・スタジオ等に持って行
く。このデジタル・コンポーネント方式のビデオ・アニ
メーション・データを放送用のビデオ信号に変換した時
に初めて上述の問題が発生するかも知れない。この時点
で問題が発生すると、今更アニメーション・データを変
更するには遅すぎるし、発生した歪を除去するようにア
ーチストがアニメーション・データを修正するには多大
の時間と労力がかかる結果ともなる。

【０００６】従って、本発明の目的は、デジタル画像デ
ータをテレビジョンの標準方式等に変換する前に適切に
変換し得るか否かを予め解析可能な方法を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明のデジタル画像前解
析方法は、デジタル画像データの特定の変換処理の際
に、歪の発生する可能性のある画像領域を、上記特定の
変換処理の前に検出し、表示するもので、以下のステッ
プを含んでいる。デジタル画像データを特定のデジタル
・ビデオ形式でフレーム・バッファ・メモリに記憶し、
上記特定の変換処理に応じて、予め定めた複数の解析関
数から１つの解析関数を選択し、この選択された解析関
数に基づいて、上記フレーム・バッファ・メモリに記憶
された画像データを解析し、エラー画像データを検出
し、該エラー画像データに対応する画像部分を識別表示
する。

【０００８】

【実施例】図２は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。コンピュータ・システム又はワークステ
ーション１０は、コンピュータ本体１２、表示装置１
４、キーボードやマウスのようなインタフェース装置１
６を含んでいる。デジタル処理システムＤＳＰ２０がコ
ンピュータ・システム１０に接続されている。このＤＳ
Ｐ２０は、少なくとも１つのフレーム・バッファ・メモ
リを含んでいる。このＤＳＰ２０には、ビデオ・レコー
ダ２２が接続され、ビデオ・レコーダ２２にはコンポー
ネント・ビデオ・モニタ２４が接続されている。アーチ
スト、即ち操作者は、アニメーションの一部分としての
画像をコンピュータ・システム１０を用いてＲＧＢ方式
の画像データとして作成する。ＲＧＢ画像データは、コ
ンピュータ・システム１０のメモリに記憶される。前解
析を実行する為に、ＲＧＢ画像データは、デジタル・コ
ンポーネント画像データに変換され、ＤＳＰ２０のフレ
ーム・バッファ・メモリに記憶される。このデジタル・
コンポーネント画像データは、ビデオ・レコーダ２２に
格納した後にコンポーネント・ビデオ・モニタ２４上に
表示して観測しても良いし、別のコンピュータ・システ
ムのフレーム・バッファ・メモリに出力しても良い。Ｄ
ＳＰ２０の中のフレーム・バッファ・メモリは、デジタ
ル・コンポーネント画像データの１フル・フレーム（ノ
ンインタレースの２フィールド）分の記憶容量を有す
る。このデジタル・コンポーネント画像データは、後で
所望のビデオ形式、例えば、コンポーネント・アナログ
・データや放送用コンポジット・データ等に変換され、
伝送、処理、モニタ上への表示等に利用される。

【０００９】デジタル・コンポーネント画像データにつ
いてビデオ信号の前解析を実行する為には、先ず最初
に、操作者がコンピュータ・システム１０の画像メモリ
にアクセスしてＤＳＰ２０のフレーム・バッファ・メモ
リにデジタル画像データをロードする。その後、操作者
は複数の前解析関数の中の１つを選択して実行させ、そ
の前解析関数に従って、放送用ビデオ標準方式に変換し
た際に色歪（エラー）が発生するか否かをフレーム・バ
ッファ・メモリ内のデジタル画像について解析する。前
解析関数の選択状況は、コンピュータ・システム１０の
表示装置１４のスクリーン上に表示される。この表示例
の１つを図３に示している。なお、前解析関数の選択
は、予め設定したプログラムに従って自動的に実行して
も良い。

【００１０】図３において、フレーム・バッファ・メモ
リの中の画像は、パネル表示３０の表示ウインドウ３２
に表示されている。選択された解析関数に対応する波形
は、波形ウインドウ３４に表示されている。画像ウイン
ドウ３２上には、特定のライン及びそのライン上の特定
のピクセルを指示するカーソル３６が表示されている。
ウインドウ３２及び３４の下には、複数のステータス・
ウインドウ３７が表示されている。一番上の「ＰＯＳ」
は、画像の基準点（原点）に対するカーソル３６の指示
するピクセル位置の座標（Ｘ，Ｙ）を表す。次の「ＹＢ
Ｒ」は、カーソル３６で指示されたピクセルのデジタル
・コンポーネント値（ＹＢＲ）であり、Ｙは、０〜１０
０までのＩＲＥ値、Ｂ及びＲは、−５０％〜５０％のク
ロミナンス成分のパーセント値を表している。「ＳＡ
Ｔ」は、そのピクセルの飽和度をＩＲＥ単位で表してい
る。「ＲＧＢ」は、そのピクセルのＲＧＢの各色成分の
値を０〜２５５の範囲で示している。「ＰＩＸＥＬ」
は、そのピクセルと同じ水平ライン上のそのピクセルを
含む部分の色見本を表している。ウインドウ３２及び３
４の中央部の下側には、前解析制御部３８が表示されて
いる。この前解析制御部３８に含まれる選択制御部４０
は、画像ウインドウ３２に表示された画像の飽和度、周
波数及び振幅についての解析を実行するものである。画
像全体のエラー及び各ライン毎のエラーは、共に各テス
ト毎のウインドウに夫々表示される。画像解析の走査の
％値は「％ＳＣＡＮ」のウインドウに表示される。画像
の走査が完了した時、「ＰＲＥＶ」又は「ＮＥＸＴ」の
ボタンによってカーソル３６を、同じ種類のエラーを起
こしている前のピクセル又は次のピクセルに移動させる
ことが出来る。

【００１１】図４は、解析表示の際の別の表示例を示し
ている。この例では、エラー画像ウインドウ４２をグレ
イ・スケールの表示と共に表示している。右側のレバー
４４は、グレイ・スケール値を０〜１４０ＩＲＥの範囲
で調整する。レバー４４で設定した選択した色（例えば
マゼンタ）のＩＲＥレベルを超えるレベルの全てのピク
セルは、そのレベルを超える画像の変調部分４６として
エラー画像ウインドウ４２内に表示される。この方法に
よれば、画像の輝度の指示を参照しながら画像のエラー
部分をグラフィック表示して視覚的に観察出来る。

【００１２】振幅をチェックする際に、操作者は、前解
析パネル３０の振幅モジュールを選択する。この振幅モ
ジュールは、画像データがＲＧＢ方式からデジタル・コ
ンポーネント方式に変換された時に信号のエラーが発生
したか否かをチェックする。振幅モジュールのチェック
動作は、チェック・コマンドによって起動され、画像が
走査される。画像のテスト走査につれて、振幅モジュー
ルは、デジタル・コンポーネント画像データを１ピクセ
ルずつＲＧＢ画像データに戻し変換を行う。これで得ら
れたＲＧＢ画像方式の各ピクセルの各成分は、各レベル
が所定の限界範囲以内か否かがチェックされる。各色成
分当たり８ビットのデジタル・ワードがあるので、０〜
２５５の範囲の値を取り得るが、この値を０〜１までの
値に正規化する。もし、このデジタル・コンポーネント
方式からＲＧＢ方式に戻す変換をした際に、オーバーフ
ロー又はアンダーフローが生じたり、正規化した値から
外れた場合、例えば、１より大きな値となったり、０よ
り小さな値になったりすると、振幅エラーの発生が検出
される。ピクセルの座標位置にはフラグが立てられ、変
換したピクセルのＲＧＢ値が表示され、エラー・ライン
・カウンタ及び画像カウンタがインクリメントされる。
エラー・ライン・カウンタは各ラインの後でリセットさ
れ、そのラインにおけるエラーのカウント値は記憶され
る。画像の走査が完了すると、操作者は、ＮＥＸＴコマ
ンド及びＰＲＥＶコマンドを用いて個々のピクセルを視
覚的に指定出来る。また、カウンタの内容を表示する
と、画像当たりのエラーの総数又はカーソルで指定した
ライン上のエラーの総数が求まる。その画像に関して自
動比較動作を実行し、エラーの総数が限界しきい値を超
えている場合には自動的に警報を発生するように設定し
ても良い。更に、限界しきい値との比較に先立ってＲＭ
Ｓ平均フィルタ又は類似の低域通過フィルタをエラー信
号に適用することにより、デジタル形式のデータの帯域
を制限し、通常の符号化のバラツキを許容するようにエ
ラー検出を行っても良い。

【００１３】飽和度モジュールは、デジタル・コンポー
ネント画像をＹ＋Ｓ、ＳＡＴ及びＹ−Ｓの値に関してチ
ェックする。飽和度Ｓは、クロミナンス成分Ｃｒ及びＣ
ｂの２乗の和の平方根と定義されている。例えば、ＮＴ
ＳＣテレビジョン方式の場合、クロミナンス成分はＩ及
びＱなので、Ｓ＝ＳＱＲＴ（Ｉ**2+Ｑ**2）となる。こ
こで、「ＳＱＲＴ（）」及び「**2」は、夫々平方根及
び平方の演算を表す。操作者は、飽和度モジュールを選
択し、チェック・コマンドを入力して走査を起動する。
再度、フレーム・バッファ・メモリ内の画像データを走
査して、両隣のピクセルのクロミナンス成分を組み合わ
せ、各ピクセルの飽和度の値を得る。飽和度Ｓを対応す
るルミナンス値Ｙに対して加算及び減算してＹ＋Ｓ及び
Ｙ−Ｓの値を得る。飽和度Ｓ及びＹ＋Ｓの値は、０〜１
４０の間のＩＲＥスケールで測定され、他方、Ｙ−Ｓの
値は、−４０〜１００の間のＩＲＥスケールで測定さ
れ、１２０ＩＲＥを超える値及び−２０ＩＲＥより下の
値にエラーとしてフラグを立てる。これらのエラーのピ
クセルがカウントされ、その結果が画面上に表示され
る。

【００１４】図５は、本発明に係る周波数解析モジュー
ルの一実施例を示すブロック図である。この周波数解析
モジュールは、デジタル・コンポーネント方式の画像デ
ータが放送用のテレビジョン標準形式（ＮＴＳＣ、ＰＡ
Ｌ等）に信号周波数に関して適合しているか否かをチェ
ックする。このモジュールがチェックする対象は、レシ
ーバのフィルタでリンギングを発生させて「ゴースト」
の発生原因となる急峻なトランジションの部分である。
画像を構成している各成分信号は、順番に処理される。
処理中の特定の成分信号が高域通過フィルタＨＰＦ５０
に入力される。このフィルタのカットオフ周波数は、処
理中の特定成分信号によって決まる。例えば、この高域
通過フィルタのカットオフ周波数は、ルミナンス成分信
号の場合には４．２ＭＨｚとなり、クロミナンス成分の
場合には、１．６ＭＨｚとなる。この高域通過フィルタ
を実現する１つの方法は、例えば、当業者には周知のＩ
ＩＲデジタル・フィルタの係数を調整して所望のカット
オフ周波数を得るようにしても良い。あまり変化率が急
峻でないトランジション部分は、このフィルタを通過せ
ず、急峻なトランジションはこのフィルタのカットオフ
周波数以上の周波数成分を持っているのでフィルタを通
過する。このフィルタ５０の出力信号は、ピーク検出器
５４及びカウンタ５６の直列回路を含むエラー検出器５
２に入力される。ピーク検出器５４がノイズしきい値を
超えるフィルタ５０からの出力を局部的に検出すると、
その信号はカウンタ５６に供給され、累積カウントされ
る。カウンタ５６は、各ライン毎に及び各画像毎にエラ
ーをカウントする。また、フィルタ５０からのサンプル
を平方平均平方根回路に入力して、その測定値が判別レ
ベルを超えているか否かによってエンコード処理の際に
問題となり得るか否かを判断するようにしても良い。

【００１５】フレーム・バッファ・メモリに読出しアド
レスを供給するアドレス発生器５８は、ロギング回路６
０にもアドレスを供給する。局部的な最大値をピーク検
出器５４が検出すると、問題の生じる可能性のある画像
の近似位置を特定する為のピクセル・ポインタとしてア
ドレスがロギング回路６０に記憶される。ロギング回６
０は、エラー検出結果の表示を制御する表示プロセッサ
６２に接続されている。また、カウンタ５６の出力は、
比較器６４に供給され、エラー・カウント値がしきい値
と比較される。この比較器６４の出力も表示プロセッサ
６２に供給される。

【００１６】図５の回路のフィルタリング及び判別技法
は、フレーム間のフリッカの発生、ドットの変動、又は
副搬送波のエイリアシング等の問題の発生可能性を判断
する為に、画像の垂直方向に適用したり、対角線方向に
適用したり、２次元的に同時に適用しても良い。画像の
ルミナンス成分の中の何らかの原因により生じた色歪を
検出する為に、高域通過フィルタ５０と共に帯域通過フ
ィルタも使用して画像の周波数領域を限定して問題の種
類を更に特定するように構成しても良い。このような問
題が発生するのは、複数の対角方向の線が接近して表示
されたり、アニメーションの中で画像を圧縮した場合等
であるが、これも当業者には周知の事実である。

【００１７】図４の表示パネルは、過飽和エラーを表示
するのに役立つ。この表示パネルでは、画像のＹ＋Ｓ飽
和度の値を表示するのに、しきい値のＩＲＥ値をスライ
ドさせ、しきい値の関数として表示している。画像表示
の右側に示したスライダによって設定されたしきい値レ
ベルを超えた違反ピクセルは、特定の色相、例えば画像
のルミナンス値で変調したマゼンタ等で表示する。他
方、画像の残りの部分は、無彩色のグレイ・スケールに
より表示する。

【００１８】図１は、本発明の前解析方法の手順の一実
施例を示す流れ図である。先ず、ＲＧＢデジタル画像デ
ータをデジタル・コンポーネント形式の画像データに変
換し、図２のＤＰＳ２０の中のフレーム・バッファ・メ
モリに記憶する（ステップ１００）。次に、デジタル画
像データに対して実行される変換処理に応じて、予め定
めた複数の解析関数から１つの解析関数を操作者（アー
チスト）が図３のパネル表示上で選択する（ステップ１
０２）。勿論、この解析関数をプログラムによって自動
的に選択するように構成しても良い。この選択された解
析関数に従って、例えば、上述の振幅解析モジュール、
周波数解析モジュール等の解析動作を実行することが出
来る。この解析動作をフレーム・バッファ・メモリに記
憶された画像データに対して実行し（ステップ１０
４）、データ変換処理によって色歪（エラー）を発生す
る可能性の高いエラー画像データを検出する（ステップ
１０６）。この結果に応じて、エラー画像データに対応
する画像のピクセルを、例えば図４に示したように、識
別表示する（ステップ１０８）。

【００１９】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。

【００２０】

【発明の効果】本発明のデジタル画像前解析システム
は、多数の解析関数から１つの解析関数を選択し、画像
データを走査して、画像の各ピクセル・データを選択さ
れた解析関数に基づいて解析し、解析の結果得られたエ
ラー画像データを蓄積し、エラー画像データに相当する
部分を視覚的に表示することにより、操作者（アーチス
ト）は、デジタル画像データの変換処理の前に、変換後
エラー部分となる可能性のある箇所を明確に認識するこ
とが可能となり、デジタル画像データを対話的に試験及
び調整することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデジタル画像前解析方法の手順の一実
施例を示す流れ図である。

【図２】本発明を利用するのに好適なデジタル画像処理
システムの構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の解析方法に関連してスクリーンに表示
した表示パネルの一表示例である。

【図４】上記表示パネルの別の表示例である。

【図５】本発明に係る前解析処理の１つである周波数解
析モジュールの処理の一実施例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０コンピュータ・システム１２コンピュータ本体１４表示装置１６インタフェース装置２０デジタル処理システム（ＤＳＰ）２２ビデオ・レコーダ２４コンポーネント・ビデオ・モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケネス・エフ・コーンアメリカ合衆国オレゴン州97225 ポートランドサウス・ウェストエイティー・シックスス・アベニュー 3390 (72)発明者ゲイリー・リー・ブラウンアメリカ合衆国オレゴン州97035 レイク・オスウェゴサウス・ウェストオーチャード・ヒル・プレイス 2935 (72)発明者ロナルド・ダブリュー・ブライアントアメリカ合衆国オレゴン州97362 マウント・エンジェルイーストカレッジ・ロード 1245

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタル画像データの特定の変換処理の
際に、歪の発生する可能性のある画像領域を、上記特定
の変換処理の前に検出するデジタル画像前解析方法であ
って、上記デジタル画像データを特定のデジタル・ビデオ形式
でフレーム・バッファ・メモリに記憶し、上記特定の変換処理に応じて、予め定めた複数の解析関
数から１つの解析関数を選択し、この選択された解析関数に基づいて、上記フレーム・バ
ッファ・メモリに記憶された画像データを解析し、エラ
ー画像データを検出し、該エラー画像データに対応する画像部分を識別表示する
ことを特徴とするデジタル画像前解析方法。