映像信号処理装置
【課題】クロマキー技術において、４：２：２映像を基に生成されたクロマキー映像は背景映像と解像度が異なるために、クロマキー合成した被写体と背景の境界が目だってしまうという課題を有していた。
【解決手段】２：３プルダウンされた６０Ｐ映像信号２０６〜２０８において、同一映像が複数フレーム連続する際に複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号３０２に基づいてクロマキー映像を前記輝度信号に多重する第２の選択手段１０４を備えた構成とする。
【解決手段】２：３プルダウンされた６０Ｐ映像信号２０６〜２０８において、同一映像が複数フレーム連続する際に複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号３０２に基づいてクロマキー映像を前記輝度信号に多重する第２の選択手段１０４を備えた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル化した映像信号の処理技術の１つであるクロマキー技術に関し、特に、クロマキー技術において出力される映像の解像度に大きく関わるクロマキー映像を出力するための映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル映像制作に関する技術の１つとして、フィルムなどで撮影した映像やそれと同等のフレーム数で記録した映像信号を様々なフレームレートに変換する技術がある。この技術は特許文献１等で公知である。特に、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号（以下２４Ｐ映像信号）方式の映像を、６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号（以下６０Ｐ映像信号）方式の映像に変換して記録する場合、２：３プルダウンという変換方式での変換が一般的に使われている（以下、２：３プルダウン方式での変換を２：３プルダウン変換と呼ぶ）。
【０００３】
図１０を用いて映像信号のフレームレート変換方式について説明する。なお、上記６０フレーム／秒は現状の規格においては５９．９４フレーム／秒が正確な値であるが、本明細書においては６０フレーム／秒として記載する。同様に、２９．９７フレーム／秒についても３０フレーム／秒として記載する。
【０００４】
図１０は、２４Ｐ映像信号を２：３プルダウン方式で６０Ｐ映像信号に変換した時のタイミング図である。図１０においては、２４Ｐ映像信号の連続する４フレームをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表しており、フレームＡをフレーム番号１、２に連続して変換し、フレームＢをフレーム番号３、４、５に連続して変換し、フレームＣをフレーム番号６、７に連続して変換し、フレームＤをフレーム番号８、９、１０に連続して変換している。２：３プルダウン方式では２４Ｐ映像信号を４フレーム単位で６０Ｐ映像信号方式に時間軸を合わせながら変換している。このように、２：３プルダウン方式は、２４Ｐ映像信号の１フレームを６０Ｐ映像信号の２フレームまたは３フレームに対応させるように、２：３：２：３…と変換していく方式である。
【０００５】
一方、上記の技術以外に、ディジタル映像制作に関する技術の１つとして、クロマキー技術がある。以下、クロマキー技術について図６を用いて説明する。
【０００６】
図６は、クロマキー技術を用いて合成映像を作成する過程を説明した図である。クロマキー技術とは、まず特定の色、ここでは例として青（コンポーネント映像６０１の斜線部分）を背景に用いて被写体を撮影したコンポーネント映像６０１を用意する。その背景の色である青の信号（以下、色信号のひとつであるＢ信号）だけを抜き出して、背景と被写体とを分離するためのクロマキー映像６０２を作り出す。そして、コンポーネント映像６０１とクロマキー映像６０２とを合成し、被写体のみを抜き出した被写体映像６０３を作り出す。被写体映像６０３は、被写体以外の部分、すなわち背景部分が透明となっている。最後に、被写体映像６０３を別途用意しておいた背景映像６０４に重ね合わせることで合成映像６０５を得る。このようなクロマキー合成技術は特許文献２等で公知である。
【０００７】
図９は、クロマキー映像を生成するための従来の映像信号処理装置の構成図である。従来の映像信号処理装置９０１はカメラ部９０２とカメラ制御部９０３とを備えており、入射光９０４がレンズ９０５を通して撮像部９０６でＲ、Ｇ、Ｂの各色信号成分からなるＲＧＢ映像に変換され、アナログ処理部９０７とＡ／Ｄ変換部９０８を経てディジタル処理部９０９に入力される。このディジタル処理部９０９でＲＧＢ映像は、コンポーネント映像を構成する輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ及びＣｂ（後述）に変換される。コンポーネント映像はパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部９１０で伝送用の信号に変換され、カメラ制御装置９０３に伝送される。入力された信号は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部９１１で再び元のコンポーネント映像に変換され、ディジタル処理部９１２に入る。ここでコンポーネント映像からＲＧＢ映像を生成し、クロマキー処理部９１４を経てクロマキー映像９１５が得られる。なお、ディジタル処理部９１２からはコンポーネント映像９１３が別途出力される。
【０００８】
ここでコンポーネント映像とは、人間の視覚特性は輝度信号に比べて色信号の方が鈍感であることを利用して、ＲＧＢ映像から輝度信号Ｙと、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを作り出した信号である。ＮＴＳＣのＲＧＢ映像をコンポーネント映像にする場合、輝度信号及び色差信号とＲＧＢ映像の関係は、次式で表される。
Ｙ ＝ ０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ （式１）
Ｃｒ＝ ０．７１３×（Ｒ−Ｙ）
＝ ０．５００Ｒ−０．４１９Ｇ−０．０８１Ｂ （式２）
Ｃｂ＝ ０．５６４×（Ｂ−Ｙ）
＝−０．１６９Ｒ−０．３３１Ｇ＋０．５００Ｂ （式３）
ここで、輝度信号Ｙの周波数帯域はＲＧＢ映像を構成する各色信号成分と同じであるが、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの周波数帯域は、輝度信号Ｙの周波数帯域の２分の１にして出力する。すなわちこれらのコンポーネント映像は、ディジタル信号に変換する時の水平方向のサンプリング周波数の比が輝度信号Ｙ：色差信号Ｃｒ：色差信号Ｃｂ＝４：２：２であり、このことからこのようなコンポーネント映像は４：２：２映像と呼ばれる。周波数帯域の狭い色差信号Ｃｒ及び色差信号Ｃｂは周波数帯域の広い輝度信号Ｙに比べて解像度が低い。
【特許文献１】特開２００３−２８４００７号公報
【特許文献２】特開平７−１５４８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の映像信号処理装置によってクロマキー合成を行うと、被写体映像６０３と背景映像６０４との境界が目立ってしまうことがあるという問題点があった。それは従来の技術では４：２：２映像を基にしてクロマキー映像の生成をしているためである。すなわち、解像度の低い４：２：２信号から再び生成されるＲＧＢ映像は解像度が元のＲＧＢ映像の解像度に対して４：２と半分になる。したがって、背景映像６０４を構成する信号の中で最も高い解像度を持つ輝度信号Ｙと解像度が半分となったＲＧＢ映像から生成されたクロマキー映像６０２との解像度の比はやはり４：２となり解像度が異なる。この結果、被写体映像と背景との境界の水平方向の解像度が低くなるからである。この境界が目立つという問題を解決するためには、クロマキー映像６０２を構成する信号の解像度を、背景映像６０４を構成する信号の中で最も高い解像度を持つ信号である輝度信号Ｙと同じ解像度にする必要がある。
【００１０】
このことを図６で示すと次のようになる。高解像度合成画像の拡大映像６０６は、仮に輝度信号Ｙと同じ解像度のクロマキー映像を用いて合成映像６０５を生成した場合における被写体と背景との境界線を拡大したものである。高解像度合成画像の拡大映像６０６のうち黒色の画素は被写体部分であり、白色の画素は背景部分を表している。背景映像６０４の輝度信号Ｙと解像度が同じクロマキー映像６０２でコンポーネント映像６０１から被写体を抜き取って被写体映像６０３を作る場合は、高解像度合成画像の拡大映像６０６のように実際の境界にそって抜き取るため、がたつきは発生せず境界部分の解像度は低下しないため、高解像度の合成映像を得ることができる。
【００１１】
一方、低解像度合成画像の拡大映像６０７は、輝度信号Ｙに対して水平方向の解像度が半分のクロマキー映像を用いて合成映像６０５を生成した場合における被写体と背景との境界線を拡大したものである。低解像度合成画像の拡大映像６０７のうち黒色の画素は被写体部分であり、白色の画素は背景部分を表している。また、灰色の折れ線は、真の境界線を表している。背景映像６０４の輝度信号Ｙよりも解像度の低いクロマキー映像６０２を用いて、コンポーネント映像６０１から被写体を抜き取って被写体映像６０３を作る場合は、低解像度合成画像の拡大映像６０７のように実際の境界部分を越えて背景から抜き取っている部分や、実際の境界よりも手前で抜き取ってしまっている部分があり、境界にがたつきが目立ってしまうため、境界部分の解像度は低下する。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑み、輝度信号と同じ高解像度のクロマキー映像を生成することができる映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために本発明の映像信号処理装置は、Ｎフレーム／秒（Ｎ＞０）で構成されるプログレッシブ映像信号をプルダウンしてＭフレーム／秒（Ｍ≧２×Ｎ）で構成されるプログレッシブ映像信号に変換した信号を入力映像信号とし前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分を輝度信号及び色差信号を含むコンポーネント映像に変換して出力する変換手段と、前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分のうちいずれか１つの色信号成分を選択してクロマキー映像として出力する第１の選択手段と、前記コンポーネント映像及び前記クロマキー信号のうちいずれか一方を選択して出力する第２の選択手段とを備え、前記第２の選択手段は、Ｎフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号がＭフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換されることにより同一映像が複数フレーム連続して出力される際に前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号に同期して前記クロマキー映像を前記輝度信号に多重する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フレームレートを変換した時の変換制御信号により、同じ映像が複数フレーム続いた時の２回目以降のフレームの輝度信号の代わりに、その映像の色信号をクロマキー映像として記録しておくことにより、別途このクロマキー映像を取り出してクロマキー合成に用いることができるので、より高い解像度の合成映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の映像信号処理装置を含んだ映像信号記録装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における映像信号記録装置の構成図である。２４Ｈｚ同期信号２１３に同期した２４Ｐ映像信号は、２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２及び２４Ｐ映像信号Ｂ２０３の３つの色信号成分で構成される。これらの色信号は入力端子から入力され、２４Ｈｚ同期信号２１３と共にフレームレート変換手段１１３に送られる。フレームレート変換手段１１３は、これらの２４Ｐ映像信号のフレームレートを２：３プルダウン方式により６０Ｈｚ同期信号２０５に同期して６０フレーム／秒に変換して、６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８として出力する。本発明の映像信号処理装置１０１は、２：３プルダウン変換された６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８を６０フレーム／秒のコンポーネント映像に変換すると共にクロマキー映像を多重化して、多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５を出力する。記録手段１１４は、映像信号処理装置１０１によって出力される多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５を磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００１７】
このように映像信号処理装置１０１の前段にフレームレート変換手段１１３を、後段に記録手段１１４を設けることにより、本実施の形態の映像信号記録装置が構成される。なお、映像信号処理装置としては、フレームレート変換手段１１３を含めた構成としてもよい。
【００１８】
次に、映像信号処理装置１０１の構成について説明する。変換手段１０２は、フレームレート変換手段１１３の出力を入力とし、これらをコンポーネント映像、すなわち輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１に変換して出力する。第１の選択手段１０３は、フレームレート変換手段１１３の出力を入力とし、その入力信号のうち切換制御信号によって選択されたいずれか１つの信号を選択してクロマキー映像２１２として出力する。第２の選択手段１０４は、変換手段１０２の出力であるコンポーネント映像及び第１の選択手段１０３の出力であるクロマキー映像２１２を入力とし、フレームレート変換手段１１３から入力された２：３プルダウン変換の変換制御信号３０２（後述）に同期してこれら２つの入力のうちいずれかを選択して出力する。なお、第２の選択手段１０４及び記録手段１１４は、共に変換制御信号３０２に同期して動作する。
【００１９】
図２及び図３を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成する場合の映像信号記録装置の動作について説明する。図２は、本実施の形態の映像信号記録装置を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成した場合の、映像信号記録装置への入力信号から第２の選択手段１０４へ入力される信号までのタイミング図である。２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２、２４Ｐ映像信号Ｂ２０３は、連続した４つのフレームの映像をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表している。フレーム番号２０５は、２：３プルダウン変換の結果出力される６０Ｐ映像信号に便宜的に付与した番号である。
【００２０】
図３は、本実施の形態の映像信号記録装置を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成した場合の、第２の選択手段１０４以降の信号のタイミング図である。
【００２１】
まず、フレームレート変換手段１１３は、２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２、２４Ｐ映像信号Ｂ２０３が入力されると、２４Ｈｚ同期信号２１３及び６０Ｈｚ同期信号２０４に同期して入力信号のフレームレートを２：３プルダウン変換して６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７、６０Ｐ映像信号Ｂ２０８として出力する。具体的には、フレーム番号２０５のフレーム番号１、２でフレームＡを、３、４、５でフレームＢを、フレーム番号６、７でフレームＣを、８、９、１０、でフレームＤをそれぞれ変換している。
【００２２】
また、フレームレート変換手段１１３は、この２：３プルダウン変換の位相に同期して変換制御信号３０２を出力する。変換制御信号３０２は、２４Ｐ映像信号が２：３プルダウン変換によって６０Ｐ映像信号に変換されることにより、同一の映像が複数フレーム連続して出力される際に、その連続する複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号であり、より具体的には、連続するフレームのうち１フレーム目のタイミングでハイレベルとなり、２フレーム目以降のタイミングでローレベルとなる信号である（ハイレベル、ローレベルが逆転していてもよい）。すなわち、変換制御信号３０２は、フレーム番号１、３、６、８のタイミングでハイレベル、フレーム番号２、４、５、７、９、１０でローレベルとなる。このように、フレームレート変換手段１１３での２：３プルダウン変換の位相と変換制御信号３０２の位相とは同期することになる。
【００２３】
次に、変換手段１０２に６０Ｐ映像信号を構成する６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７、６０Ｐ映像信号Ｂ２０８を入力すると、色空間変換が行われて輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１が出力される。また、第１の選択手段１０３は６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８のうちいずれかひとつを、外部入力である切換制御手段１１２により選択してクロマキー映像２１２として出力する。切換制御手段１１２はこれらの映像信号ＲＧＢ映像のうちいずれかひとつの信号を選ぶ手段であればどのような方法でもよく、用途に合わせて使用者が設定できる方法の他に例えば、入力映像を分析して一番クロマキー映像として適切な色信号を自動的に選択する手段を映像信号処理装置または映像信号記録装置に内蔵する方法等の様々な方法を適用できる。
【００２４】
そして、フレームレート変換手段１１３の出力信号である変換制御信号３０２を第２の選択手段１０４に入力する。フレームを判別して切換を制御する変換制御信号３０２は、例えば６０Ｈｚ同期信号２０４に同期して１から５までの５フレーム分を繰り返し計数する巡回カウンタを２：３プルダウン変換の位相に同期して動作させて、図３のように巡回カウンタ番号３０１が１と３のときにハイレベルになるように設計すればよい。
【００２５】
この変換制御信号３０２がハイレベルのとき、第２の選択手段１０４はこれに同期して多重信号３０３として輝度信号Ｙ２０９を、色差信号Ｃｒ３０４として色差信号Ｃｒ２１０を、色差信号Ｃｂ３０５として色差信号Ｃｂ２１１を、各々出力する。また、制御信号３０１がローレベルのとき、第２の選択手段１０４はこれに同期して多重信号３０３としてクロマキー映像２１２を、色差信号Ｃｒ３０４としてローレベルの信号を、色差信号Ｃｂ３０５として同じくローレベルの信号を選択して出力する。言い換えると、第２の選択手段１０４は出力を３つ備えており、１つ目の出力信号は輝度信号２０９にクロマキー映像２１２を多重した信号を多重信号３０３として出力し、２つ目の出力信号は色差信号Ｃｒ２１０を色差信号Ｃｒ３０４として出力し、３つ目の出力信号は色差信号Ｃｂ２１１を色差信号Ｃｂ３０５として出力する。なお、図１では制御信号３０１がローレベルのとき、第２の選択手段１０４は色差信号Ｃｒ３０４と色差信号Ｃｂ３０５の出力をＧＮＤにつないでローレベルの信号を出力するように設計されているが、制御信号３０１がローレベルのときにハイレベルの信号を出力したり、変換制御信号３０２の状態に関わらず常に色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１を各々出力してもよい。
【００２６】
最後に、映像信号処理装置１０１の出力映像信号である多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５は記録手段１１４に入力され、ガンマ補正などのディジタル処理が行われた後、変換制御信号３０２と共に記録媒体に記録される。なお、多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５は映像フォーマットとしては６０フレーム／秒のコンポーネント映像と変わらないため、既存の記録方法で記録媒体に記録することができる。
【００２７】
以上のように、本発明の映像信号処理装置を用いることによって、２：３プルダウン変換された映像に対して、広帯域の輝度信号と同じ帯域のクロマキー映像を輝度信号に多重して出力できるため、広帯域の輝度信号と同じ帯域のクロマキー映像を作成できることから高い解像度の合成映像を作り出すことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換しながらクロマキー映像を作成した場合を例にして説明したが、本発明は、Ｍ≧２×Ｎ（ただしＭ＞０、Ｎ＞０）としたときにＮフレーム／秒の映像信号をＭフレーム／秒に変換した映像信号に対してクロマキー映像を生成して多重化する場合に適用可能である。言い換えれば、フレームレート変換の結果、変換前のフレームが少なくとも２フレーム繰り返されるような変換がなされる場合であれば、同一映像の２フレーム目にクロマキー映像を多重化することができる。たとえば、２４Ｐ映像信号を５０Ｐ映像信号に変換する場合や、３０Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換する場合にも適用可能である。また、フレームレート変換方式も、２：３プルダウン方式以外に、２：３：３：２プルダウン方式等、他の方式を適用することも可能である。例えば２：３：３：２プルダウン方式を適用する場合、フレームレート変換手段１１３からは、変換制御信号３０２として、フレーム番号１、３、６、９のタイミングでハイレベル、フレーム番号２、４、５、７、８、１０でローレベルが出力されるようにすればよい。また、第２の選択手段１０４は、このタイミングに従って出力を切り替えるようにすればよい。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２として、本発明の映像信号処理装置を用いた映像信号記録装置をクロマキー合成映像生成システムの一部として使用した例を示した構成図である。映像信号記録装置４０１は、ディジタル化された２４Ｐ映像信号を入力映像信号４０５とする本発明の実施の形態１で説明した映像信号記録装置である。映像信号記録装置４０１は、入力映像信号４０５にクロマキー映像を多重した映像信号、すなわち多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５および変換制御信号３０２を記録媒体に記録する。映像抽出手段４０２は、前記映像信号記録装置４０１で記録したこれらの映像信号を記録媒体から再生して入力信号とし、その入力信号から輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３、色差信号Ｃｂ５０４及びクロマキー映像６０２を抽出する。抽出した輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３及び色差信号Ｃｂ５０４が図６におけるコンポーネント映像６０１を構成する。映像入力手段４０４は、映像合成手段４０３に背景映像６０４を入力する。背景映像６０４は、外部から伝送されてくる映像でも、記録媒体から再生される映像でもよい。映像合成手段４０３は、輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３、色差信号Ｃｂ５０４、クロマキー映像６０２及び背景映像６０４を入力とし、図６のようなクロマキー合成処理を行い、合成映像信号６０５を出力する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態２における各信号のフレームごとのタイミング図である。まず、本発明の実施の形態１と同様に、映像信号記録装置４０１で記録媒体に記録された信号である多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５、変換制御信号３０２を映像抽出処理手段４０２に入力し、下記のように映像信号の抽出を行う。
【００３１】
映像抽出手段４０２は、変換制御信号３０２がハイレベルのとき入力信号である多重信号３０３から輝度信号５０２を、色差信号Ｃｒ３０４から色差信号Ｃｒ５０３を、色差信号Ｃｂ３０５から色差信号Ｃｒ５０３を各々抽出する。また変換制御信号３０２がローレベルのとき多重信号３０３からクロマキー映像５０５を、色差信号Ｃｒ３０４からローレベル信号を、色差信号Ｃｂ３０５からローレベル信号を各々抽出する。
【００３２】
次にこれらの信号を映像合成手段４０３へ入力し、コンポーネント映像６０１、クロマキー映像６０２を合成することで被写体映像６０３のように被写体が抜き取られる。そして、映像合成手段４０３が映像入力手段４０４から入力された背景映像６０４に被写体映像６０３を合成すると、背景と被写体が合成された合成映像６０５が得られる。
【００３３】
以上のように本発明の実施の形態２によると、本発明の映像信号処理装置が出力した映像信号から、広帯域のクロマキー映像とコンポーネント映像とを取り出して高解像度の画像の合成を行うクロマキー合成映像生成システムを実現することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換しながらクロマキー映像を作成した場合を例にして説明したが、本発明は、Ｍ≧２×Ｎ（ただしＭ＞０、Ｎ＞０）としたときにＮフレーム／秒の映像信号をＭフレーム／秒に変換した映像信号に対してクロマキー映像を生成して多重化する場合にも適用可能であるのは実施の形態１と同様である。
【００３５】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３としての、本発明の映像信号処理装置を用いた映像信号記録装置の構成図である。図１に示した実施の形態１と相違する点は、記録手段１１４に映像信号を出力する３つのモードを備えた点であり、その他の構成は同じである。３つのモードとは、輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０及び色差信号Ｃｂ２１１から構成されるコンポーネント映像を常に出力するコンポーネントモード、クロマキー映像２１２を常に出力するクロマキーモード、これらを多重化して出力する多重モードである。これらのモードの切り換えは、外部での所定の操作を入力する選択操作手段７０２により切り替え動作をする切換制御信号発生手段７０１を設けることで行う。すなわち、切換制御信号発生手段７０１が第２の選択手段１０４に入力する制御信号を選択操作手段からの切り替え動作に基づいて多重モード制御信号８０１、コンポーネントモード制御信号８０２、クロマキーモード制御信号８０３のように選択するようにする。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態３における各制御信号のフレームごとのタイミング図である。選択操作手段７０２により、切換制御信号発生手段７０１の入力を多重モード制御信号８０１に選択した場合、多重モード制御信号８０１は図８のように、変換制御信号３０２をそのまま出力した信号となる。そして多重モード制御信号８０１がハイレベルのときは輝度信号と色差信号が第２の選択手段１０４から出力され、制御信号８０１がローレベルのときはクロマキー映像が第２の選択手段１０４から出力されるので、第２の選択手段１０４は輝度信号にクロマキー映像を多重した信号と、色差信号とを出力する。これは前述の実施の形態のときと同じ動作である。切換制御信号発生手段７０１の入力としてコンポーネントモード制御信号８０２のように常にハイレベルである信号を選択すると、第２の選択手段１０４の出力は、このハイレベルの入力に応じて常に輝度信号と色差信号のコンポーネント映像となる。また、切換制御信号発生手段７０１の入力としてクロマキーモード制御信号８０３のように常にローレベルである信号を選択すると、第２の選択手段１０４の出力は、このローレベルの入力に応じて常にクロマキー映像となる。
【００３７】
以上、切換制御信号発生手段７０１を設けることによって、クロマキー映像が不要なときはコンポーネントモードにしておけばコンポーネント映像のみを出力できる。これは、撮影前にモニターでコンポーネント映像を確認するときにも利用することができる。また、クロマキー映像のみ必要な場合や、撮影前にモニターでクロマキー映像を確認する場合はクロマキーモードに設定しておけばよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の映像信号処理装置によれば、従来のクロマキー映像よりも広帯域の信号を出力することができ、より高画質な合成映像を得ることができるため、高い解像度を持つ合成映像を撮影する映像撮影装置や映像編集装置等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における映像信号記録装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における信号のフレームごとのタイミング図
【図３】本発明の実施の形態１における信号のフレームごとのタイミング図
【図４】本発明の実施の形態２におけるクロマキー合成映像生成システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態２における各信号のフレームごとのタイミング図
【図６】クロマキー技術で合成映像を作成する過程を説明した図
【図７】本発明の実施の形態３における映像信号記録装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態３における制御信号のフレームごとのタイミング図
【図９】従来の映像信号処理装置の構成図
【図１０】２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換したときのタイミング図
【符号の説明】
【００４０】
１０１・・・映像信号処理装置
１０２・・・変換手段
１０３・・・第１の選択手段
１０４・・・第２の選択手段
１１２・・・切換制御手段
１１３・・・フレームレート変換手段
１１４・・・記録手段
２０１・・・２４Ｐ映像信号Ｒ
２０２・・・２４Ｐ映像信号Ｇ
２０３・・・２４Ｐ映像信号Ｂ
２０４・・・６０Ｈｚ同期信号
２０６・・・６０Ｐ映像信号Ｒ
２０７・・・６０Ｐ映像信号Ｇ
２０８・・・６０Ｐ映像信号Ｂ
２０９・・・輝度信号Ｙ
２１０・・・色差信号Ｃｒ
２１１・・・色差信号Ｃｂ
２１２・・・クロマキー映像
２１３・・・２４Ｈｚ同期信号
３０２・・・変換制御信号
３０３・・・多重信号
３０４・・・色差信号Ｃｒ
３０５・・・色差信号Ｃｂ
４０１・・・映像信号記録装置
４０２・・・映像抽出手段
４０３・・・映像合成手段
４０４・・・映像入力手段
４０５・・・入力映像信号
６０５・・・出力映像信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル化した映像信号の処理技術の１つであるクロマキー技術に関し、特に、クロマキー技術において出力される映像の解像度に大きく関わるクロマキー映像を出力するための映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル映像制作に関する技術の１つとして、フィルムなどで撮影した映像やそれと同等のフレーム数で記録した映像信号を様々なフレームレートに変換する技術がある。この技術は特許文献１等で公知である。特に、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号（以下２４Ｐ映像信号）方式の映像を、６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号（以下６０Ｐ映像信号）方式の映像に変換して記録する場合、２：３プルダウンという変換方式での変換が一般的に使われている（以下、２：３プルダウン方式での変換を２：３プルダウン変換と呼ぶ）。
【０００３】
図１０を用いて映像信号のフレームレート変換方式について説明する。なお、上記６０フレーム／秒は現状の規格においては５９．９４フレーム／秒が正確な値であるが、本明細書においては６０フレーム／秒として記載する。同様に、２９．９７フレーム／秒についても３０フレーム／秒として記載する。
【０００４】
図１０は、２４Ｐ映像信号を２：３プルダウン方式で６０Ｐ映像信号に変換した時のタイミング図である。図１０においては、２４Ｐ映像信号の連続する４フレームをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと表しており、フレームＡをフレーム番号１、２に連続して変換し、フレームＢをフレーム番号３、４、５に連続して変換し、フレームＣをフレーム番号６、７に連続して変換し、フレームＤをフレーム番号８、９、１０に連続して変換している。２：３プルダウン方式では２４Ｐ映像信号を４フレーム単位で６０Ｐ映像信号方式に時間軸を合わせながら変換している。このように、２：３プルダウン方式は、２４Ｐ映像信号の１フレームを６０Ｐ映像信号の２フレームまたは３フレームに対応させるように、２：３：２：３…と変換していく方式である。
【０００５】
一方、上記の技術以外に、ディジタル映像制作に関する技術の１つとして、クロマキー技術がある。以下、クロマキー技術について図６を用いて説明する。
【０００６】
図６は、クロマキー技術を用いて合成映像を作成する過程を説明した図である。クロマキー技術とは、まず特定の色、ここでは例として青（コンポーネント映像６０１の斜線部分）を背景に用いて被写体を撮影したコンポーネント映像６０１を用意する。その背景の色である青の信号（以下、色信号のひとつであるＢ信号）だけを抜き出して、背景と被写体とを分離するためのクロマキー映像６０２を作り出す。そして、コンポーネント映像６０１とクロマキー映像６０２とを合成し、被写体のみを抜き出した被写体映像６０３を作り出す。被写体映像６０３は、被写体以外の部分、すなわち背景部分が透明となっている。最後に、被写体映像６０３を別途用意しておいた背景映像６０４に重ね合わせることで合成映像６０５を得る。このようなクロマキー合成技術は特許文献２等で公知である。
【０００７】
図９は、クロマキー映像を生成するための従来の映像信号処理装置の構成図である。従来の映像信号処理装置９０１はカメラ部９０２とカメラ制御部９０３とを備えており、入射光９０４がレンズ９０５を通して撮像部９０６でＲ、Ｇ、Ｂの各色信号成分からなるＲＧＢ映像に変換され、アナログ処理部９０７とＡ／Ｄ変換部９０８を経てディジタル処理部９０９に入力される。このディジタル処理部９０９でＲＧＢ映像は、コンポーネント映像を構成する輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ及びＣｂ（後述）に変換される。コンポーネント映像はパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部９１０で伝送用の信号に変換され、カメラ制御装置９０３に伝送される。入力された信号は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部９１１で再び元のコンポーネント映像に変換され、ディジタル処理部９１２に入る。ここでコンポーネント映像からＲＧＢ映像を生成し、クロマキー処理部９１４を経てクロマキー映像９１５が得られる。なお、ディジタル処理部９１２からはコンポーネント映像９１３が別途出力される。
【０００８】
ここでコンポーネント映像とは、人間の視覚特性は輝度信号に比べて色信号の方が鈍感であることを利用して、ＲＧＢ映像から輝度信号Ｙと、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを作り出した信号である。ＮＴＳＣのＲＧＢ映像をコンポーネント映像にする場合、輝度信号及び色差信号とＲＧＢ映像の関係は、次式で表される。
Ｙ ＝ ０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ （式１）
Ｃｒ＝ ０．７１３×（Ｒ−Ｙ）
＝ ０．５００Ｒ−０．４１９Ｇ−０．０８１Ｂ （式２）
Ｃｂ＝ ０．５６４×（Ｂ−Ｙ）
＝−０．１６９Ｒ−０．３３１Ｇ＋０．５００Ｂ （式３）
ここで、輝度信号Ｙの周波数帯域はＲＧＢ映像を構成する各色信号成分と同じであるが、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの周波数帯域は、輝度信号Ｙの周波数帯域の２分の１にして出力する。すなわちこれらのコンポーネント映像は、ディジタル信号に変換する時の水平方向のサンプリング周波数の比が輝度信号Ｙ：色差信号Ｃｒ：色差信号Ｃｂ＝４：２：２であり、このことからこのようなコンポーネント映像は４：２：２映像と呼ばれる。周波数帯域の狭い色差信号Ｃｒ及び色差信号Ｃｂは周波数帯域の広い輝度信号Ｙに比べて解像度が低い。
【特許文献１】特開２００３−２８４００７号公報
【特許文献２】特開平７−１５４８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の映像信号処理装置によってクロマキー合成を行うと、被写体映像６０３と背景映像６０４との境界が目立ってしまうことがあるという問題点があった。それは従来の技術では４：２：２映像を基にしてクロマキー映像の生成をしているためである。すなわち、解像度の低い４：２：２信号から再び生成されるＲＧＢ映像は解像度が元のＲＧＢ映像の解像度に対して４：２と半分になる。したがって、背景映像６０４を構成する信号の中で最も高い解像度を持つ輝度信号Ｙと解像度が半分となったＲＧＢ映像から生成されたクロマキー映像６０２との解像度の比はやはり４：２となり解像度が異なる。この結果、被写体映像と背景との境界の水平方向の解像度が低くなるからである。この境界が目立つという問題を解決するためには、クロマキー映像６０２を構成する信号の解像度を、背景映像６０４を構成する信号の中で最も高い解像度を持つ信号である輝度信号Ｙと同じ解像度にする必要がある。
【００１０】
このことを図６で示すと次のようになる。高解像度合成画像の拡大映像６０６は、仮に輝度信号Ｙと同じ解像度のクロマキー映像を用いて合成映像６０５を生成した場合における被写体と背景との境界線を拡大したものである。高解像度合成画像の拡大映像６０６のうち黒色の画素は被写体部分であり、白色の画素は背景部分を表している。背景映像６０４の輝度信号Ｙと解像度が同じクロマキー映像６０２でコンポーネント映像６０１から被写体を抜き取って被写体映像６０３を作る場合は、高解像度合成画像の拡大映像６０６のように実際の境界にそって抜き取るため、がたつきは発生せず境界部分の解像度は低下しないため、高解像度の合成映像を得ることができる。
【００１１】
一方、低解像度合成画像の拡大映像６０７は、輝度信号Ｙに対して水平方向の解像度が半分のクロマキー映像を用いて合成映像６０５を生成した場合における被写体と背景との境界線を拡大したものである。低解像度合成画像の拡大映像６０７のうち黒色の画素は被写体部分であり、白色の画素は背景部分を表している。また、灰色の折れ線は、真の境界線を表している。背景映像６０４の輝度信号Ｙよりも解像度の低いクロマキー映像６０２を用いて、コンポーネント映像６０１から被写体を抜き取って被写体映像６０３を作る場合は、低解像度合成画像の拡大映像６０７のように実際の境界部分を越えて背景から抜き取っている部分や、実際の境界よりも手前で抜き取ってしまっている部分があり、境界にがたつきが目立ってしまうため、境界部分の解像度は低下する。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑み、輝度信号と同じ高解像度のクロマキー映像を生成することができる映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題点を解決するために本発明の映像信号処理装置は、Ｎフレーム／秒（Ｎ＞０）で構成されるプログレッシブ映像信号をプルダウンしてＭフレーム／秒（Ｍ≧２×Ｎ）で構成されるプログレッシブ映像信号に変換した信号を入力映像信号とし前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分を輝度信号及び色差信号を含むコンポーネント映像に変換して出力する変換手段と、前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分のうちいずれか１つの色信号成分を選択してクロマキー映像として出力する第１の選択手段と、前記コンポーネント映像及び前記クロマキー信号のうちいずれか一方を選択して出力する第２の選択手段とを備え、前記第２の選択手段は、Ｎフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号がＭフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換されることにより同一映像が複数フレーム連続して出力される際に前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号に同期して前記クロマキー映像を前記輝度信号に多重する構成としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フレームレートを変換した時の変換制御信号により、同じ映像が複数フレーム続いた時の２回目以降のフレームの輝度信号の代わりに、その映像の色信号をクロマキー映像として記録しておくことにより、別途このクロマキー映像を取り出してクロマキー合成に用いることができるので、より高い解像度の合成映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の映像信号処理装置を含んだ映像信号記録装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における映像信号記録装置の構成図である。２４Ｈｚ同期信号２１３に同期した２４Ｐ映像信号は、２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２及び２４Ｐ映像信号Ｂ２０３の３つの色信号成分で構成される。これらの色信号は入力端子から入力され、２４Ｈｚ同期信号２１３と共にフレームレート変換手段１１３に送られる。フレームレート変換手段１１３は、これらの２４Ｐ映像信号のフレームレートを２：３プルダウン方式により６０Ｈｚ同期信号２０５に同期して６０フレーム／秒に変換して、６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８として出力する。本発明の映像信号処理装置１０１は、２：３プルダウン変換された６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８を６０フレーム／秒のコンポーネント映像に変換すると共にクロマキー映像を多重化して、多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５を出力する。記録手段１１４は、映像信号処理装置１０１によって出力される多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５を磁気テープ、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００１７】
このように映像信号処理装置１０１の前段にフレームレート変換手段１１３を、後段に記録手段１１４を設けることにより、本実施の形態の映像信号記録装置が構成される。なお、映像信号処理装置としては、フレームレート変換手段１１３を含めた構成としてもよい。
【００１８】
次に、映像信号処理装置１０１の構成について説明する。変換手段１０２は、フレームレート変換手段１１３の出力を入力とし、これらをコンポーネント映像、すなわち輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１に変換して出力する。第１の選択手段１０３は、フレームレート変換手段１１３の出力を入力とし、その入力信号のうち切換制御信号によって選択されたいずれか１つの信号を選択してクロマキー映像２１２として出力する。第２の選択手段１０４は、変換手段１０２の出力であるコンポーネント映像及び第１の選択手段１０３の出力であるクロマキー映像２１２を入力とし、フレームレート変換手段１１３から入力された２：３プルダウン変換の変換制御信号３０２（後述）に同期してこれら２つの入力のうちいずれかを選択して出力する。なお、第２の選択手段１０４及び記録手段１１４は、共に変換制御信号３０２に同期して動作する。
【００１９】
図２及び図３を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成する場合の映像信号記録装置の動作について説明する。図２は、本実施の形態の映像信号記録装置を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成した場合の、映像信号記録装置への入力信号から第２の選択手段１０４へ入力される信号までのタイミング図である。２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２、２４Ｐ映像信号Ｂ２０３は、連続した４つのフレームの映像をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで表している。フレーム番号２０５は、２：３プルダウン変換の結果出力される６０Ｐ映像信号に便宜的に付与した番号である。
【００２０】
図３は、本実施の形態の映像信号記録装置を用いて、２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換しながらクロマキー映像を作成した場合の、第２の選択手段１０４以降の信号のタイミング図である。
【００２１】
まず、フレームレート変換手段１１３は、２４Ｐ映像信号Ｒ２０１、２４Ｐ映像信号Ｇ２０２、２４Ｐ映像信号Ｂ２０３が入力されると、２４Ｈｚ同期信号２１３及び６０Ｈｚ同期信号２０４に同期して入力信号のフレームレートを２：３プルダウン変換して６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７、６０Ｐ映像信号Ｂ２０８として出力する。具体的には、フレーム番号２０５のフレーム番号１、２でフレームＡを、３、４、５でフレームＢを、フレーム番号６、７でフレームＣを、８、９、１０、でフレームＤをそれぞれ変換している。
【００２２】
また、フレームレート変換手段１１３は、この２：３プルダウン変換の位相に同期して変換制御信号３０２を出力する。変換制御信号３０２は、２４Ｐ映像信号が２：３プルダウン変換によって６０Ｐ映像信号に変換されることにより、同一の映像が複数フレーム連続して出力される際に、その連続する複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号であり、より具体的には、連続するフレームのうち１フレーム目のタイミングでハイレベルとなり、２フレーム目以降のタイミングでローレベルとなる信号である（ハイレベル、ローレベルが逆転していてもよい）。すなわち、変換制御信号３０２は、フレーム番号１、３、６、８のタイミングでハイレベル、フレーム番号２、４、５、７、９、１０でローレベルとなる。このように、フレームレート変換手段１１３での２：３プルダウン変換の位相と変換制御信号３０２の位相とは同期することになる。
【００２３】
次に、変換手段１０２に６０Ｐ映像信号を構成する６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７、６０Ｐ映像信号Ｂ２０８を入力すると、色空間変換が行われて輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１が出力される。また、第１の選択手段１０３は６０Ｐ映像信号Ｒ２０６、６０Ｐ映像信号Ｇ２０７及び６０Ｐ映像信号Ｂ２０８のうちいずれかひとつを、外部入力である切換制御手段１１２により選択してクロマキー映像２１２として出力する。切換制御手段１１２はこれらの映像信号ＲＧＢ映像のうちいずれかひとつの信号を選ぶ手段であればどのような方法でもよく、用途に合わせて使用者が設定できる方法の他に例えば、入力映像を分析して一番クロマキー映像として適切な色信号を自動的に選択する手段を映像信号処理装置または映像信号記録装置に内蔵する方法等の様々な方法を適用できる。
【００２４】
そして、フレームレート変換手段１１３の出力信号である変換制御信号３０２を第２の選択手段１０４に入力する。フレームを判別して切換を制御する変換制御信号３０２は、例えば６０Ｈｚ同期信号２０４に同期して１から５までの５フレーム分を繰り返し計数する巡回カウンタを２：３プルダウン変換の位相に同期して動作させて、図３のように巡回カウンタ番号３０１が１と３のときにハイレベルになるように設計すればよい。
【００２５】
この変換制御信号３０２がハイレベルのとき、第２の選択手段１０４はこれに同期して多重信号３０３として輝度信号Ｙ２０９を、色差信号Ｃｒ３０４として色差信号Ｃｒ２１０を、色差信号Ｃｂ３０５として色差信号Ｃｂ２１１を、各々出力する。また、制御信号３０１がローレベルのとき、第２の選択手段１０４はこれに同期して多重信号３０３としてクロマキー映像２１２を、色差信号Ｃｒ３０４としてローレベルの信号を、色差信号Ｃｂ３０５として同じくローレベルの信号を選択して出力する。言い換えると、第２の選択手段１０４は出力を３つ備えており、１つ目の出力信号は輝度信号２０９にクロマキー映像２１２を多重した信号を多重信号３０３として出力し、２つ目の出力信号は色差信号Ｃｒ２１０を色差信号Ｃｒ３０４として出力し、３つ目の出力信号は色差信号Ｃｂ２１１を色差信号Ｃｂ３０５として出力する。なお、図１では制御信号３０１がローレベルのとき、第２の選択手段１０４は色差信号Ｃｒ３０４と色差信号Ｃｂ３０５の出力をＧＮＤにつないでローレベルの信号を出力するように設計されているが、制御信号３０１がローレベルのときにハイレベルの信号を出力したり、変換制御信号３０２の状態に関わらず常に色差信号Ｃｒ２１０、色差信号Ｃｂ２１１を各々出力してもよい。
【００２６】
最後に、映像信号処理装置１０１の出力映像信号である多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５は記録手段１１４に入力され、ガンマ補正などのディジタル処理が行われた後、変換制御信号３０２と共に記録媒体に記録される。なお、多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５は映像フォーマットとしては６０フレーム／秒のコンポーネント映像と変わらないため、既存の記録方法で記録媒体に記録することができる。
【００２７】
以上のように、本発明の映像信号処理装置を用いることによって、２：３プルダウン変換された映像に対して、広帯域の輝度信号と同じ帯域のクロマキー映像を輝度信号に多重して出力できるため、広帯域の輝度信号と同じ帯域のクロマキー映像を作成できることから高い解像度の合成映像を作り出すことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換しながらクロマキー映像を作成した場合を例にして説明したが、本発明は、Ｍ≧２×Ｎ（ただしＭ＞０、Ｎ＞０）としたときにＮフレーム／秒の映像信号をＭフレーム／秒に変換した映像信号に対してクロマキー映像を生成して多重化する場合に適用可能である。言い換えれば、フレームレート変換の結果、変換前のフレームが少なくとも２フレーム繰り返されるような変換がなされる場合であれば、同一映像の２フレーム目にクロマキー映像を多重化することができる。たとえば、２４Ｐ映像信号を５０Ｐ映像信号に変換する場合や、３０Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換する場合にも適用可能である。また、フレームレート変換方式も、２：３プルダウン方式以外に、２：３：３：２プルダウン方式等、他の方式を適用することも可能である。例えば２：３：３：２プルダウン方式を適用する場合、フレームレート変換手段１１３からは、変換制御信号３０２として、フレーム番号１、３、６、９のタイミングでハイレベル、フレーム番号２、４、５、７、８、１０でローレベルが出力されるようにすればよい。また、第２の選択手段１０４は、このタイミングに従って出力を切り替えるようにすればよい。
【００２９】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２として、本発明の映像信号処理装置を用いた映像信号記録装置をクロマキー合成映像生成システムの一部として使用した例を示した構成図である。映像信号記録装置４０１は、ディジタル化された２４Ｐ映像信号を入力映像信号４０５とする本発明の実施の形態１で説明した映像信号記録装置である。映像信号記録装置４０１は、入力映像信号４０５にクロマキー映像を多重した映像信号、すなわち多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５および変換制御信号３０２を記録媒体に記録する。映像抽出手段４０２は、前記映像信号記録装置４０１で記録したこれらの映像信号を記録媒体から再生して入力信号とし、その入力信号から輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３、色差信号Ｃｂ５０４及びクロマキー映像６０２を抽出する。抽出した輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３及び色差信号Ｃｂ５０４が図６におけるコンポーネント映像６０１を構成する。映像入力手段４０４は、映像合成手段４０３に背景映像６０４を入力する。背景映像６０４は、外部から伝送されてくる映像でも、記録媒体から再生される映像でもよい。映像合成手段４０３は、輝度信号Ｙ５０２、色差信号Ｃｒ５０３、色差信号Ｃｂ５０４、クロマキー映像６０２及び背景映像６０４を入力とし、図６のようなクロマキー合成処理を行い、合成映像信号６０５を出力する。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態２における各信号のフレームごとのタイミング図である。まず、本発明の実施の形態１と同様に、映像信号記録装置４０１で記録媒体に記録された信号である多重信号３０３、色差信号Ｃｒ３０４、色差信号Ｃｂ３０５、変換制御信号３０２を映像抽出処理手段４０２に入力し、下記のように映像信号の抽出を行う。
【００３１】
映像抽出手段４０２は、変換制御信号３０２がハイレベルのとき入力信号である多重信号３０３から輝度信号５０２を、色差信号Ｃｒ３０４から色差信号Ｃｒ５０３を、色差信号Ｃｂ３０５から色差信号Ｃｒ５０３を各々抽出する。また変換制御信号３０２がローレベルのとき多重信号３０３からクロマキー映像５０５を、色差信号Ｃｒ３０４からローレベル信号を、色差信号Ｃｂ３０５からローレベル信号を各々抽出する。
【００３２】
次にこれらの信号を映像合成手段４０３へ入力し、コンポーネント映像６０１、クロマキー映像６０２を合成することで被写体映像６０３のように被写体が抜き取られる。そして、映像合成手段４０３が映像入力手段４０４から入力された背景映像６０４に被写体映像６０３を合成すると、背景と被写体が合成された合成映像６０５が得られる。
【００３３】
以上のように本発明の実施の形態２によると、本発明の映像信号処理装置が出力した映像信号から、広帯域のクロマキー映像とコンポーネント映像とを取り出して高解像度の画像の合成を行うクロマキー合成映像生成システムを実現することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に変換しながらクロマキー映像を作成した場合を例にして説明したが、本発明は、Ｍ≧２×Ｎ（ただしＭ＞０、Ｎ＞０）としたときにＮフレーム／秒の映像信号をＭフレーム／秒に変換した映像信号に対してクロマキー映像を生成して多重化する場合にも適用可能であるのは実施の形態１と同様である。
【００３５】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３としての、本発明の映像信号処理装置を用いた映像信号記録装置の構成図である。図１に示した実施の形態１と相違する点は、記録手段１１４に映像信号を出力する３つのモードを備えた点であり、その他の構成は同じである。３つのモードとは、輝度信号Ｙ２０９、色差信号Ｃｒ２１０及び色差信号Ｃｂ２１１から構成されるコンポーネント映像を常に出力するコンポーネントモード、クロマキー映像２１２を常に出力するクロマキーモード、これらを多重化して出力する多重モードである。これらのモードの切り換えは、外部での所定の操作を入力する選択操作手段７０２により切り替え動作をする切換制御信号発生手段７０１を設けることで行う。すなわち、切換制御信号発生手段７０１が第２の選択手段１０４に入力する制御信号を選択操作手段からの切り替え動作に基づいて多重モード制御信号８０１、コンポーネントモード制御信号８０２、クロマキーモード制御信号８０３のように選択するようにする。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態３における各制御信号のフレームごとのタイミング図である。選択操作手段７０２により、切換制御信号発生手段７０１の入力を多重モード制御信号８０１に選択した場合、多重モード制御信号８０１は図８のように、変換制御信号３０２をそのまま出力した信号となる。そして多重モード制御信号８０１がハイレベルのときは輝度信号と色差信号が第２の選択手段１０４から出力され、制御信号８０１がローレベルのときはクロマキー映像が第２の選択手段１０４から出力されるので、第２の選択手段１０４は輝度信号にクロマキー映像を多重した信号と、色差信号とを出力する。これは前述の実施の形態のときと同じ動作である。切換制御信号発生手段７０１の入力としてコンポーネントモード制御信号８０２のように常にハイレベルである信号を選択すると、第２の選択手段１０４の出力は、このハイレベルの入力に応じて常に輝度信号と色差信号のコンポーネント映像となる。また、切換制御信号発生手段７０１の入力としてクロマキーモード制御信号８０３のように常にローレベルである信号を選択すると、第２の選択手段１０４の出力は、このローレベルの入力に応じて常にクロマキー映像となる。
【００３７】
以上、切換制御信号発生手段７０１を設けることによって、クロマキー映像が不要なときはコンポーネントモードにしておけばコンポーネント映像のみを出力できる。これは、撮影前にモニターでコンポーネント映像を確認するときにも利用することができる。また、クロマキー映像のみ必要な場合や、撮影前にモニターでクロマキー映像を確認する場合はクロマキーモードに設定しておけばよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の映像信号処理装置によれば、従来のクロマキー映像よりも広帯域の信号を出力することができ、より高画質な合成映像を得ることができるため、高い解像度を持つ合成映像を撮影する映像撮影装置や映像編集装置等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における映像信号記録装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における信号のフレームごとのタイミング図
【図３】本発明の実施の形態１における信号のフレームごとのタイミング図
【図４】本発明の実施の形態２におけるクロマキー合成映像生成システムの構成図
【図５】本発明の実施の形態２における各信号のフレームごとのタイミング図
【図６】クロマキー技術で合成映像を作成する過程を説明した図
【図７】本発明の実施の形態３における映像信号記録装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態３における制御信号のフレームごとのタイミング図
【図９】従来の映像信号処理装置の構成図
【図１０】２４Ｐ映像信号を６０Ｐ映像信号に２：３プルダウン変換したときのタイミング図
【符号の説明】
【００４０】
１０１・・・映像信号処理装置
１０２・・・変換手段
１０３・・・第１の選択手段
１０４・・・第２の選択手段
１１２・・・切換制御手段
１１３・・・フレームレート変換手段
１１４・・・記録手段
２０１・・・２４Ｐ映像信号Ｒ
２０２・・・２４Ｐ映像信号Ｇ
２０３・・・２４Ｐ映像信号Ｂ
２０４・・・６０Ｈｚ同期信号
２０６・・・６０Ｐ映像信号Ｒ
２０７・・・６０Ｐ映像信号Ｇ
２０８・・・６０Ｐ映像信号Ｂ
２０９・・・輝度信号Ｙ
２１０・・・色差信号Ｃｒ
２１１・・・色差信号Ｃｂ
２１２・・・クロマキー映像
２１３・・・２４Ｈｚ同期信号
３０２・・・変換制御信号
３０３・・・多重信号
３０４・・・色差信号Ｃｒ
３０５・・・色差信号Ｃｂ
４０１・・・映像信号記録装置
４０２・・・映像抽出手段
４０３・・・映像合成手段
４０４・・・映像入力手段
４０５・・・入力映像信号
６０５・・・出力映像信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎフレーム／秒（Ｎ＞０）で構成されるプログレッシブ映像信号をプルダウンしてＭフレーム／秒（Ｍ≧２×Ｎ）で構成されるプログレッシブ映像信号に変換した信号を入力映像信号とし前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分を輝度信号及び色差信号を含むコンポーネント映像に変換して出力する変換手段と、
前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分のうちいずれか１つの色信号成分を選択してクロマキー映像として出力する第１の選択手段と、
前記コンポーネント映像及び前記クロマキー映像のうちいずれか一方を選択して出力する第２の選択手段とを備え、
前記第２の選択手段は、Ｎフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号がＭフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換されることにより同一映像が複数フレーム連続して出力される際に前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号に同期して前記クロマキー映像を前記輝度信号に多重する映像信号処理装置。
【請求項２】
前記入力映像信号は、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号を２：３プルダウン処理することにより６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換したものである請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記入力映像信号は、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号を２：３：３：２プルダウン処理することにより６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換したものである請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記第２の選択手段は、前記変換制御信号に基づいて、前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングに同期して前記輝度信号及び前記色差信号を選択して出力し、その他のフレームの入力タイミングに同期して前記クロマキー映像を選択して出力する請求項１乃至３記載の映像信号処理装置。
【請求項１】
Ｎフレーム／秒（Ｎ＞０）で構成されるプログレッシブ映像信号をプルダウンしてＭフレーム／秒（Ｍ≧２×Ｎ）で構成されるプログレッシブ映像信号に変換した信号を入力映像信号とし前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分を輝度信号及び色差信号を含むコンポーネント映像に変換して出力する変換手段と、
前記入力映像信号のＲ、Ｇ、Ｂの色信号成分のうちいずれか１つの色信号成分を選択してクロマキー映像として出力する第１の選択手段と、
前記コンポーネント映像及び前記クロマキー映像のうちいずれか一方を選択して出力する第２の選択手段とを備え、
前記第２の選択手段は、Ｎフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号がＭフレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換されることにより同一映像が複数フレーム連続して出力される際に前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングを示す信号である変換制御信号に同期して前記クロマキー映像を前記輝度信号に多重する映像信号処理装置。
【請求項２】
前記入力映像信号は、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号を２：３プルダウン処理することにより６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換したものである請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記入力映像信号は、２４フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号を２：３：３：２プルダウン処理することにより６０フレーム／秒で構成されるプログレッシブ映像信号に変換したものである請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記第２の選択手段は、前記変換制御信号に基づいて、前記複数フレームのうち１フレーム目が出力されるタイミングに同期して前記輝度信号及び前記色差信号を選択して出力し、その他のフレームの入力タイミングに同期して前記クロマキー映像を選択して出力する請求項１乃至３記載の映像信号処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２２９６７３（Ｐ２００６−２２９６７３Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４１９６８（Ｐ２００５−４１９６８）
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１８日（２００５．２．１８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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