Brevet FR2464001A1 — publié le 19810227

COU/MOA 1 La présente invention se rapporte aux générateurs de signaux de commutation pour effet d'incrustation et aux dispositifs de commande d'effets spéciaux-comportant de tels générateurs. Pour obtenir un signal de commutation permettant une incrustation d'une partie d'une première scène, par exem- ple un personnage, dans une deuxième scène, il est connu de placer la partie à incruster de la première scène sur un fond uniforme et il est connu de définir ce fond dans le plan DB DR (avec DB = B - Y et DR = R Y, o B, R et Y représentent respectivement la chrominance bleue, la chrominance rouge et la luminance) par une surface fermée constituée par un quadrilatère. Lors de l'analyse de'la première scène un point est considéré comme appartenant au fond si ses composantes DB et DR se trouvent dans ce quadrilatère; il est considéré comme appartenant à la partie à incruster dans le cas contraire. Ainsi à chaque ligne de balayage de la première scène correspond un signal de commutation qui a la valeur 1 pour la partie à incruster et la valeur 0 pour le fond, ou vice versa. Les générateurs de signaux de commutation fonctionnant de cette façon permettent d'obtenir de bien meilleurs résultats que lorsque le fond est simplement défini, dans le plan DB DR, par un demi-plan limité par une droite. Mais ces générateurs nécessitent, pour chaque point analysé, quatre comparaisons (une par droite limi- tant le quadrilatère) et donc quatre réglages; ils sont donc moins commodes d'emploi que les générateurs o le fond est défini par un demi-plan. Le but de la présente invention est de réaliser un générateur de signaux de commutation dans lequel le fond de la scène analysée pour donner le signal de commutation serait défini par un contour fermé de manière à obtenir un signal de commutation de bonne qualité mais dans lequel les réglages seraient aussi simples que dans les généra- teurs o le fond est défini par un demi-plan de l'espace des couleurs. Ceci est obtenu en définissant le fond de la scène à analyser par un cercle ou une ellipse. Selon l'invention, un générateur de signaux de com- mutation pour effet d'incrustation en télévision, utili- sant les signaux d'analyse par points d'une scène et com- portant des moyens d'élaboration de signaux de repérage fonction des coordonnées xi (i variant de 1 à n avec n entier au moins égal à 2) de la couleur des points sur n axes de repérage, Xi, de l'espace des couleurs et des moyens de comparaison pour juger si les signaux de répé- rage répondent à des critères prédéterminés, est carac- térisé en ce que les moyens d'élaboration comportent: n circuits de calcul pour le calcul de k. (x. - xi) o k. ii i i et xi sont des constantes; n circuits d'élévation au i carrérespectivement couplés aux sorties des n circuits de calcul; et un circuit sommateur couplé aux sorties des n circuits de calcul et dont la sortie fournit les signaux de repérage, et en ce que les moyens de comparaison jugent par comparaison du niveau des signaux de repérage avec une tension de valeur constante. La présente invention sera mieux comprise et d'au- tres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la descrip- tion ci-après et des figures s'y rapportant qui repré- sentent: - la figure 1 une représentation graphique relative à l'invention; - la figure 2 un générateur selon l'invention; - la figure 3 un diagramme des temps relatif au générateur selon la figure 2. La figure 1 montre un plan, rapporté aux axes DB DR, de l'espace des couleurs. Dans ce plan est défini un point 2464001- M de coordonnées a cos a, a sin 8, o a et C représen- tent la saturation et la teinte au point M. Le point M est le centre d'un cercle C1 dont le dia- mètre et la position dans le plan D D ont été choisis B R de manière à définir le fond d'une scène à analyser pour en extraire un signal de commutation. Lors de l'analyse un point sera considéré comme appartenant au fond si le point représentant sa couleur est contenu dans le cercle C1et comme appartenant à la partie à incruster dans une autre scène si le point représentatif de sa couleur est extérieur au cercle C1; pour distinguer entre ces deux cas, il est possible d'élaborer un signal de la forme k (DR - a sin 8)2+ k (DB -a cos 6)2 (o DR et DB correspondent au point analysé) ce signal doit alors être comparé à un signal représenta- tif du carré du rayon du cercle Cl, c'est-à-dire du ni- veau de découpe de la partie de-scène à incruster. Le résultat de la comparaison fournit le signal de commuta- tion. En fait dans l'exemple qui va être décrit ci-après le signal de commutation est obtenu non pas par comparai- son avec un seul cercle mais avec deux cercles concentri- ques: C1 et C2. La zone intérieure au cercle C1 corres-' pond au fond, la zone extérieure au cercle C2 correspond à la partie à incruster, et la couronne comprise entre les circonférences de ces deux cercles correspond à une zone de flou entre le fond et la partie à incruster. Cette zone de flou permet d'éviter le halo dont la couleur tend sur la couleur du fond et qui entourerait la tête d'un personnage placé par incrustation dans une scène si le si- gnal de commutation était obtenu en utilisant le seul cer- cle C avec une transition rapide entre les niveaux dans le signal de commutation. Il est à noter que cet halo est dû à la diffusion de la couleur du fond à travers les cheveux du personnage. Ce halo peut être évité sans recourir à la zone de flou dont il a été question ci-avant; il faut pour cela que la teinte correspondant au halo soit à l'intérieur de la zone de découpe mais alors il y-a per- te de définition par rétrécissement du personnage. Il est à noter également que le générateur de si- gnaux de commutation qui va Stre décrit permet d'éviter le fourmillement qui est produit par un excès de gain des comparateurs donnant le signal de commutation. En effet, le bruit dt aux variations d'éclairage, ajouté au bruit de la caméra, provoque une incertitude de la comparaison et seul un comparateur à gain fini peut limiter le four- millement qui en résulte. Dans ce but le générateur qui va 9tre décrit comporte, à c8té d'une voie à gain élevé, fixe, dont le signal de découpe est rétréci (correspondant au cercle C1 de la figure 1), une voie à gain faible ré- glable (correspondant au cercle C2 de la figure 1). La voie à gain élevé, fixe permet d'assurer une découpe franche pour les parties de la scène à découper ne présen- tant pas d'ambi Uité colorimétrique. La voie à gain fai- ble, réglable permet, à la fois, de restituer un effet de transparence et de créer un fondu respectant les détails fins autour de la partie incrustée. La figure 2 représente un générateur de signaux de commutation selon l'invention. Ce générateur reçoit les signaux R, B et Y qui sont les signaux de chrominance bleue, de chrominance rouge et de luminance, classiques en télévision en couleurs. Deux potentiométres 1 et 2 sont reliés chacun par l'une de leurs extrémités à une même source de tension continue positive "+" et par l'autre de leurs extrémités à une m9me source de tension continue négative "-". Les curseurs de ces deux potentiomètres sont réunis respecti- vement aux entrées de deux amplificateurs 3 et 4. Le ré- glage séparé des positions des curseurs permet de fournir, par la sortie des amplificateurs 3 et 4,des signaux pror portionnels à a sin C et a cos D. Les valeurs a sin B et a cas 0 sont,comme il a été vu à l'aide de la figure 1, les coordonnées dans le plan.DB DR du centre M des cercles C1 et C2 définissant le-fond d'une scène à analyser pour en extraire un signal de commutation; le point M peut d'ailleurs 6tre considéré comme le point moyen représen- tatif du fond dans le plan DB DR. Dans ce qui suit, les signaux seront désignés par les.repères des grandeurs qu'ils représentent, sans tenir compte des coefficients d'amplifications dûs aux circuits qui les délivrent. Ces coefficients, dans le cas de l'exem- ple décrit, ne sont pas réglables mais il est bien enten- du qu'il est possible de réaliser le générateur de signaux de commutation de telle sorte que l'opérateur puisse re- toucher ces coefficients. Les signaux a sin 0 et a cos 6 de sortie des amplifi- cateurs 3 et 4 sont respectivement appliqués à deux cir- cuits de calcul identiques 5 et 6. Le circuit de calcul 5, qui reçoit de plus le signal de chrominance rouge R et le signal de luminance Y, fournit un signal (DR - a sin 8) o DR = R - Y. De même le circuit de calcul 6, qui reçoit le signal a cas 6, le signal de chrominance bleue B et le signal de luminance Y, fournit un signal (DB - a cos B) o DB= B - Y. Deux circuits multiplicateurs identiques, 7 et 8, branchés en élévateurs au carré, relient respectivement la sortie du circuit de calcul 5 à la première entrée d'un circuit sommateur 9 et la sortie du circuit de calcul 6 à la seconde entrée du circuit sommateur 9. Le circuit somma- teur 9 délivre donc un signal 2 2 DR - a sin 0) + (DB - a cos 8). Comme il a été indiqué à l'occasion de la description de la figure 1 le générateur de signaux de commutation se- lon la figure 2 présente une voie à gain élevé, fixe dont le signal de découpe est rétréci; cette voie comporte un comparateur 10 qui reçoit sur son entrée I"+" le signal (DR - a sin B)2 + (D - a cos)2 et sur son entrée "-" R B une tension continue V1 dont la valeur réglable par l'opé- rateur détermine le niveau de découpe du signal appliqué à son entrée "+". Le comparateur 10 délivre un signal 5S (figure 3) qui est rétréci grâce à un circuit à retard réglable-11 et à une porte ET analogique 12. Le circuit à retard 11, dont la commande de réglage manuel par le com- mutateur est symbolisée par une flèche m en traits inter- rompus, comporte une ligne à retard de 540 nS de retard total, munie de bornes intermédiaires et présente deux sorties; les connexions entre les bornes de la ligne à retard et les deux sorties du circuit à retard sont réali- sées, grace au commutateur de réglage manuel, de manière que le circuit à retard délivre deux signaux de sortie S2 et S'2 (figure 3) dont la somme des retards par rapport au signal 51 soit de 480 nS. La porte ET analogique, 12, qui reçoit les signaux S2 et 5'2 délivre un signal 53 (figure 3) qui est le signal de commutation de la voie à gain élevé. La voie à gain faible, réglable dont il a été ques- tion à l'occasion de la description de la figure 1 comporte, en série, un comparateur 13, un amplificateur à gain va- riable 14, un circuit écrêteur 15 et une ligne à retard 16. Le comparateur 13 reçoit sur son entrée "+" le signal (DR - a sin B)2 + (DB - a cos 8)2 et sur son entree "-" une tension continue V2 dont la valeur détermine le niveau de découpe du signal appliqué à son entrée "+". Le compa- rateur 13 délivre un signal qui est appliqué à l'entrée de l'amplificateur à gain variable 14; cet amplificateur dont le gain réglable (flèche g, en traits interrompus), symbolisant la commande manuelle) est inférieur à 1 four- nit un signal 54 (figure 3) qui est écrêté, avec une ten- sion d'écrêtage de niveau E, par le circuit écrêteur 15; Le signal de sortie S5 (figure 3) du circuit écrnteur 15 est retardé de 240 nS par la ligne à retard 16 pour donner un-signal 56. Ce retard de 24O nS égal à la moitié de la somme des deux temps de retard propres au circuit à retard 11 permet de mettre en phase les signaux 53 et 56 ou plus exactement les milieux M1 et M2 (voir figure 3) de ces deux signaux. Le signal 56 est le signal de commutation élaboré par la voie à gain faible. Une porte OU analogique, 17, reçoit sur ses entrées les signaux S3 et 56 et délivre un signal S7 (figure 3) qui constitue le signal de commutation du générateur de signaux de commutation selon la figure 2. Il est à noter qu'il est possible de réaliser un générateur de signaux de commutation selon l'invention sans les circuits 13 à 17 ou 11 à 17 de la figure 2; l'in- gustation résultante serait évidemment de moins bonne qualité (effets de halo). De même, au lieu de définir par un cercle le fond de la scène dont est tiré le signal de commutation, il est possible de le définir au moyen d'une ellipse, pour cela il suffit que le signal de sortie du circuit sommateur 9 soit de la forme k (D- a sin 6)2 + k (D -a cos 6) avec k différent de k a c'est-à-dire avec une amplifica- tion dans la branche contenant les circuits 5 et 7 diffé- rente de l'amplification dans la branche contenant les circuits 6 et8. Il est également à noter que, d'une part, le cercle ou l'ellipse peuvent être choisis dans un plan autre que le plan DB DR et que, d'autre part, au lieu d'être défini par un cercle ou une ellipse le fond relatif à la scène dont est tiré le signal de commutation, peut être défini 8 2464001. soit par une sphère dont l'équation de l'enveloppe serait par exemple(DR a sin 8)2 + (DB - a cos B)2-+ (Y - y)2 =K o Y et K sont des constantes, soit par un volume dont. l'équation de l'enveloppe serait - k1 (DR - a sin 8)2 + k2 (DB - a cos 8)2 + k3 (Y - Yo)2 = K o k1, k2 y k3, Ko, Y0 sont des constantes, soit par un volume dont l'équation de l'enveloppe serait k1 (DR - a sini8)2 + k2 (DB - a cos 9)2 + k3 (Y Y) = K' o k1 k2 k 3, K', Y sont des constantes, soit encore par un volume défini de façon semblable mais par rapport à d'autres axes de l'espace des couleurs, par exemple les axes de chrominance du bleu, du rouge et du vert. L'invention peut s'appliquer à tous les dispositifs d'effets spéciaux en télévision en couleurs, quel que soit le système de transmission utilisé. 9 2464001 REVENDICATIONS 1. Générateur de signaux de commutation pour effet d'incrustation en télévision, utilisant les signaux d'ana- lyse par points d'une scène et comportant des moyens d'éla- boration de signaux de repérage fonction des coordonnées xi (i variant de 1 à n avec n entier au moins égal à 2) i de la couleur des points sur n axes de repérage, Xi, de l'espace des couleurs et des moyens de comparaison pour juger si les signaux de repérage répondent à des critères prédéterminés, caractérisé en ce que les moyens d'élabo- ration comportent: n circuits de calcul pour le calcul de k. (x. - xi) o k. et x. sont des constantes; n cir- cuits d'élévation au carré respectivement couplés aux sorties des n circuits de calcul; et un circuit sommateur couplé aux sorties des n circuits de calcul et dont la sortie fournit les signaux de repérage, et en ce que les moyens de comparaison jugent par comparaison du niveau des signaux de repérage avec une tension de valeur- cons- tante. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que n = 2, en ce que l'axe X1 est l'axe DB (avec DB = B - Y o B est la chrominance bleue et Y la luminance) et en ce que l'axe X2 est- l'axe DR (avec DR = R - Y o R est la chrominance rouge). 3. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de rétrécissement couplant la sortie des moyens de comparaison à la sortie du géné- rateur. 4. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux voies couplant la sortie du circuit sommateur à la sortie du générateur, l'une de ces voies comportant les moyens de comparaison et étant une voie à gain fort et l'autre de ces voies étant une voie à gain faible et comportant un circuit de comparaison compa- 2 46 400 1 rant le niveau des signaux de repérage à une tension con- tinue de valeur prédéterminée. 5. Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la voie à gain faible comporte, en série entre le circuit de comparaison et la sortie du générateur, un amplificateur à gain variable et un circuit écreteur. 6. Dispositif de commande d'effets spéciaux en télévision, caractérisé ence qu'il comporte un générateur selon l'une des revendications précédentes.