(57)【要約】本発明は、ディジタル画像の構成方法に関する。変換元及び変換先画像（１，２）の画素色値及び不透明度は、一連の合成式にしたがって混合される。本発明は、変換先画像の不透明度が減少するように変換元及び変換先不透明度を含む合成式を提案し、それにより変換先画像（２）の不透明度の減少量が変換元画像（１）の不透明度により制御される。本発明の合成方法は、水彩画を模範としている。リアルな水彩画においては、先に描画した（変換先）画像は、前の画像の最上部での画に使用される水により部分的に消される。同様に、本発明は、変換元画像（１）の不透明度に対する比例的な変換先画像（２）の不透明度の減少量を提案し、これにより変換元画像（１）が不透明である領域（９）における、得られた画像（８）の不透明度を減少させる。
2004519795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変換元画像が変換先画像と合成され、前記変換元画像と前記変換先画像とが変換元及び変換先の画素色値と変換元及び変換先の不透明度を提供し、新しい変換先色値及び不透明度が変換元及び変換先の画素色値とそれぞれの不透明度とを合成する一連の合成式にしたがって計算される、ディジタル画像を構成する方法であって、前記合成式は、前記変換先画像の不透明度が減少するよう前記変換元及び前記変換先の不透明度を合成し、前記変換先画像の不透明度の減少量が前記変換元画像の不透明度により制御される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、前記変換先画像の不透明度の減少量が前記変換元画像の不透明度に比例し、これにより前記変換元画像が不透明である領域における、得られた画像の不透明度を減少させる、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記変換先画像の不透明度の減少量は、前記得られた画像の最小不透明度を決定する一定の係数によりさらに制御される、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、前記変換元及び前記変換先の不透明度の合成は、以下の式にしたがって行われる、ことを特徴とする方法：
αｄ’＝αｄ・（１−αｓ）＋αｓβ
αｓ、αｄ、αｄ’は、それぞれ前記変換元画像の不透明度、オリジナル変換先画像の不透明度、前記得られた変換先画像の不透明度であり、β＜１は、変換先画像の不透明度の減少量を決定する一定の係数である。
【請求項５】
前記変換元及び前記変換先の画素色値及びそれぞれの不透明度を合成することにより前記変換元及び前記変換先のディジタル画像を構成する、請求項１記載の方法を実行するためのコンピュータプログラムであって、合成アルゴリズムは、前記変換先画像の画素に割り当てられた不透明度を減少させるように使用され、前記不透明度の減少量が前記変換元画像の対応不透明度により制御され、これにより前記変換元画像が不透明である領域において、得られた画像の不透明度を変更する、ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項６】
請求項５記載のコンピュータプログラムであって、前記合成アルゴリズムは、以下の式にしたがって操作される、ことを特徴とする方法：
αｄ’＝αｄ・（１−αｓ）＋αｓβ
αｓ、αｄ、αｄ’は、それぞれ前記変換元画像の不透明度、前記オリジナル変換先画像の不透明度、前記得られた変換先画像の不透明度であり、β＜１は、変換先画像の不透明度の減少量を決定する一定の係数である。
【請求項７】
プログラム制御された処理エレメントを有し、コンピュータシステム、ＴＶセット、ビデオカセットレコーダ、ＤＶＤプレーヤ、又はセットトップボックス用のビデオグラフィックスアダプタのようなビデオグラフィック装置であって、前記グラフィックス装置は、請求項１記載の方法にしたがって操作するプログラミングを有する、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変換元画像が変換先画像と合成され、その変換元画像と変換先画像とが変換元及び変換先画素色値と変換元及び変換先不透明度とを提供し、新しい変換先色値及び不透明度が、変換元及び変換先画素色値とそれぞれの不透明度とを合成する一連の合成式にしたがって計算される、ディジタル画像を構成する方法に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、本発明の方法を実行するコンピュータプログラム、及びこの方法にしたがって操作するプログラミングを有するビデオグラフィックス装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックスにおいては、ディジタル画像が通常矩形アレイの画素により表される。画素値は、３つの着色値：例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）を含み得る。ＲＧＢ系の代わりに、例えばＣＭＹＫ（シアン、マゼンタ、イエロー、キー）色空間が使用され得る。合成は、「変換元画像」及び「変換先画像」の色値を結合して新しい変換先の色を生成する技術である。変換元画像の透明度は、基礎をなす変換先画像が得られた画像において見られ得る程度を示す。合成することは、「変換元画素」のＲ，Ｇ，Ｂ色値と前もって計算され、コンピュータメモリに格納された対応する「変換先画素」のＲ，Ｇ，Ｂ色値とを結合する際に、変換元画像の透明度を実現することである。変換元画素及び変換先画素は、同じｘ，ｙスクリーン座標を有する。不透明度αｓは、変換元画素と関連があり、変換先画素色値のいくつが変換先画素の色値と結合され得るかを制御する。変換元画像が完全に不透明であるならば、変換元画素色値が現存する変換先画像の色値を上書きする。もしそうでなければ、現存の変換先の色の部分を変換元画像を通して見せることができる半透明画像が生成される。変換元画像の透明度のレベルは、完全透明から不透明の範囲であり得る。標準的なコンピュータシステムにおいては、αｓは０と１との間の値をとる。αｓ＝０ならば、対応する画素は透明であり、αｓ＝１ならば、画素は不透明である。変換元及び変換先のＲ，Ｇ，Ｂ色値は、一般的に色値及び変換元不透明度αｓを含む標準合成式にしたがって個々に結合される。そのような標準合成式は、例えばＵＳ５，８９６，１３６において引用される：
Ｃｄ’＝Ｃｄ・（１−αｓ）＋Ｃｓαｓ
Ｃｄ’は得られた変換先色値であり、Ｃｄはオリジナルの変換先色値であり、Ｃｓは変換元色値である。この式は、３つのＲ，Ｇ，Ｂ値のそれぞれに個々に与えられる。
【０００４】
変換先画像の画素の不透明度を割り当てることはまた従来技術において既知である。連続的な合成が行われるならば、そのような変換先不透明度αｄが必要とされる。第１の合成ステップの後、新しい変換先画像が、この場合において、次の第２の合成ステップにおいて別の（第３）画像と結合される変換元画像として使用される。典型的なアプリケーションは、ビデオストリームの最上部に被せられる、コンピュータで生成された合成ディジタル画像である。原理的には、変換元及び変換先不透明度とそれぞれの変換元及び変換先画像との関連が、任意数の連続した合成を可能にする。上述した得られた変換先色値の計算に加えて、合成操作は、結果として新しい変換先不透明度を生成するための変換元及び変換先不透明度の結合を含む。適切な合成式は、例えば、Ｐｏｒｔｅｒ及びＤｕｆｆ（Ｔ．Ｐｏｒｔｅｒ ａｎｄ Ｔ．Ｄｕｆｆ， ”Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｎｇ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅｓ”， ＳＩＧＧＲＡＰＨ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ， １９８４， ｐａｇｅ ２５３−２５９）に提案されている：
αｄ’＝αｄ・（１−αｓ）＋αｓ
αｄ’は新しい変換先画像の得られた不透明度である。上記式にしたがって操作する合成は、一般的に「アルファ合成」として既知である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記アルファ合成技術の一つの欠点は、その結果が常に直観的に認識できず、予測できないことである。さらに、アルファ合成は、得られた画像の透明度がオリジナル変換先画像の透明度よりも大きいような態様で変換先不透明度を変更することを可能にさせられないので、既知の技術の適用可能性は不利に制限される。それは、所定の領域において透明である構成画像を生成するための既知の合成式を用いたとても難しいタスクである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の主目的は、ディジタル画像を構成する改良した技術を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、簡単で直観的に認識できる態様で構成画像の透明度を変更することが可能としつつ、変換元及び変換先画像を合成することである。
【０００８】
本発明によれば、変換先画像の不透明度が減少するように変換元及び変換先不透明度を合成する合成式により上記課題及び欠点が回避され、変換先画像の不透明度の減少量が変換元画像の不透明度により制御される、上記で特定したタイプのディジタル画像を構成する方法が開示される。
【０００９】
本発明によれば、変換元画像の透明度に依存して変換先画像の透明度を増加することが可能である。この方法は、合成操作において、最終の不透明度の任意のユーザ制御による変更を可能にする。基本的なアイデアは、変換元画像が変換先画像の最上部で描かれるだけでなく、反対に先に描かれた変換先画像を少なくとも部分的に消すことができ、それによりオリジナル画像よりも透明な最終画像を作成するように、変換元画素が変換先画素と合成することができることである。本発明の方法は、変換先画像の不透明度を直接制御するための簡単で直観的に認識できる態様を提供する。これは、例えば、変換先画像が、ビデオストリームのような別の画像の最上部に被せられるときに有用である。この場合、本発明の方法によれば、変換元画像の不透明度が、構成ディジタル画像を通して最終的に可視となるビデオの量を制御する。
【００１０】
本発明に係るディジタル画像の構成方法は、変換先画像の不透明度の減少量が変換元画像の不透明度に比例し、それにより変換元画像が不透明である領域において、得られた画像の不透明度を減少させるように、変換元及び変換先の不透明度を合成することを有用にさせる。この態様において、変換先画像は、高い不透明度を有する変換元画素により消される。画素レベルでの不透明度の指定は、変換元画像における不透明度分布に依存して、変換先画像の最上部で透明領域の「描画」をさせる。これは、水彩画のディジタル手法として理解され得る。リアルな水彩画において、先に描かれた画像は、描画行為において使用される水の量に依存して、同じように消され得る。
【００１１】
得られた画像の最小不透明度を決定する一定の係数により変換先画像の不透明度の減少量をさらに制御することは有利である。これは、ユーザが、得られた画像の最終透明度を容易に制御することを可能にする。一定の係数を導入することにより、完全不透明の最終画像と同様に完全透明画像が得られ得るので、本発明の方法は何にでも適用可能になる。
【００１２】
本発明の方法の実際の実施において、変換元及び変換先の不透明度の合成は、以下の式にしたがって行われる。
αｄ’＝αｄ・（１−αｓ）＋αｓβ
αｓ、αｄ、αｄ’は、それぞれ変換元画像の不透明度、オリジナル変換先画像の不透明度、得られた変換先画像の不透明度であり、β＜１は、変換先画像の不透明度の減少量を決定する一定の係数である。この式は、得られたαｄ’の最小値を制御するさらなる係数βを単に導入することにより上記「アルファ合成」から導出される。新しい変換先不透明度は、変換元画素が完全不透明、すなわちαｓ＝１である画像の領域におけるβの値をとる。あるアプリケーションに対して、画素レベルでさらに係数βを特定することが実用的であるであろう。変換元の透明領域において、ある量のオリジナル変換先不透明度αｄが維持される。上式は、とても簡単な態様で本発明の方法の実施を可能にする。合成手順中のコンピュータによる成果は、既知のアルファ合成技術とだいたい同じである。ユーザがβ＝１を選ぶならば、アルファ合成が行われる。このような新しい合成式は、既知の画像構成技術との互換性を保証する。
【００１３】
前述したように、本発明の方法は、ディジタル水彩画の実現として理解されている。描画行為において使用される水の量は、上式にしたがって係数βにより再生される。小さいβ値は多量の水の適用に対応し、それにより基礎となる画像は部分的に消される。大きいβ値は少量の水に対応する。β＝１では、変換元画像は、前の画像のいかなる消去なしで前の画像の最上部でのみ描画される。したがって、画像構成の後の態様は、油絵により匹敵する。
【００１４】
本発明の方法を実行するコンピュータプログラムは、変換先画像の画素に割り当てられた不透明度を減少させる合成アルゴリズムを使用しており、不透明度の減少量は、変換元画像の対応する不透明度により制御され、これにより変換元画像が不透明である領域における、得られた画像の不透明度を変更する。
【００１５】
そのようなコンピュータプログラムの実用的な実施に対して、合成アルゴリズムは、以下の式にしたがって操作される：
αｄ’＝αｄ・（１−αｓ）＋αｓβ
αｓ、αｄ、αｄ’は、それぞれ変換元画像の不透明度、オリジナル変換先画像の不透明度、得られた変換先画像の不透明度であり、β＜１は、変換先画像の不透明度の減少量を決定する一定の係数である。
【００１６】
そのようなコンピュータプログラムは、標準的コンピュータグラフィックスタスクの可能ないかなる一般的なコンピュータハードウェアで有利に実施され得る。このコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやディスケットのような好適なデータキャリアに与えられ得る。あるいは、インターネットサーバからユーザによりダウンロードされても良い。
【００１７】
例えば、パーソナルコンピュータ、ＴＶセット、ビデオカセットレコーダ、ＤＶＤプレーヤ、又はセットトップボックス用のビデオカードのような専用のグラフィックハードウェア部品及びビデオ機器に、本発明のコンピュータプログラムを組み込むことも可能である。この方法は、例えば、テキストエレメント、タイトル又はユーザインターフェースのような構成ディジタル画像を、半透過形態でビデオストリームの最上部に表示するために使用され得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下の図面は、本発明の好ましい実施の形態を開示する。しかしながら、図面は、実例を意図するためのものであり、本発明の範囲の規定としてではないと理解すべきである。
【００１９】
図１は、ビデオレイヤ３の最上部で、合成され、被せられる第１のディジタル画像１及び第２のディジタル画像２を示す。画像１は、部分的に透明な着色キャプションボックス４である。背景画像２は、完全に不透明である暗色矩形ボックス５からなる。画像１，２の残りのエリアは完全に透明である。まず、変換元画像１及び変換先画像２は、本発明の方法にしたがって合成される。それにより、変換先画像２の不透明度は、変換元画像１がある不透明度を有するので、キャプションボックス４の領域において減少する。その結果、矩形ボックス５の部分は、得られた画像とビデオレイヤ３との次の合成ステップの後に、背景ビデオ画像がボックス５を通して部分的に見られ得る、すなわち透明なキャプションボックス４が不透明な矩形ボックス５の最上部で重ね合わされるように、透明になる。最終ステップにおいて、不透明なテキストエレメント７を有するディジタル画像が付加される。一般的なアルファ合成技術は、画像８が最終的に得られるように、この目的のために使用される。ディジタル画像８は、合成操作において混合される画像１，２，３，６のすべてのエレメントを含む。背景ビデオ画像３は、画像１，２，６においてグラフィックエレメントがない画像の領域で変更されない。ビデオ画像は、キャプションボックス４及び暗背景ボックス５の画素色と混合される。画像２の背景ボックス５は、画像１のキャプションボックス４とオーバーラップする矩形領域９においてのみ部分的に透明で現れる。なぜならば、本発明の方法にしたがって行われるように、不透明度は、第１の合成操作中に減少するからである。
【００２０】
図２は、テクスチャを有するグラフィックオブジェクトを生成するための本発明の方法の使用を示す。まず、画像１０，１１は、本発明の方法にしたがって合成される。変換元画像１０は、２つの完全不透明のグラフィックオブジェクト１２，１３のアウトラインを含む。画像１０の残りのエリアは透明である。変換先画像１１は単に不透明な背景パターンからなる。本発明によれば、変換元画像１０及び変換先画像１１の合成は、新しい変換先画像が２つのグラフィックエレメント１２，１３の領域において完全に透明になるように行われる。次のステップでは、得られた画像はテクスチャ画像１４とアルファ合成される。最終画像１５において、画像１４のテクスチャは、画像１０のグラフィックエレメント１２，１３により与えられたマスクにより画像１１の背景パターンを通して見られ得る。このように、画像１５は、画像の残りが画像１１の不透明背景パターンに対応する、２つのテクスチャグラフィックエレメント１６，１７を含む。
【００２１】
図３は、本発明の方法を実行するために適しているコンピュータシステムを示す。それは、システムバス１９を介してコンピュータシステムの他のエレメントに伝達する中央処理エレメント１８を有する。ランダムアクセスメモリエレメント２０がバス１９に取り付けられている。メモリ２０は、コンピュータシステム上で実際に実行されるオペレーティングシステム及びアプリケーションプログラムのようなコンピュータプログラムを格納する。プログラム実行中、処理エレメント１８は、メモリエレメント２０から指示、指令及びデータを読み出す。データ及び実行可能なプログラムコードの長期格納用に、ハードディスクドライブ２１のようなマス格納デバイスがバス１９に接続されている。キーボード２２及びマウス２３は、コンピュータシステムのユーザに、情報の入力及びコンピュータシステムの双方向の制御を可能にする。また、システムバス１９の対応スロットに適合させるコネクタエレメント２５を有するビデオグラフィックアダプタ２４がシステムバス１９に取り付けられている。ビデオグラフィックアダプタ２４は、グラフィックアダプタ２４の他のエレメントとコンピュータシステムの部品との間の通信のためにインターフェースエレメント２６を有する。さらに、グラフィックアクセラレータエレメント２７及びグラフィックメモリエレメント２８がグラフィックアダプタに取り付けられている。これらは、適切なデータコネクション２９により連結されている。メモリエレメント２８は、ランダムアクセスメモリと同様のリードオンリーメモリを有し、本発明のコンピュータプログラム及び構成されるディジタル画像の部分を格納するために対応して使用される。グラフィックアクセラレータ２７は、本発明の方法にしたがう合成操作を実行するためのマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラである。グラフィックアダプタ２４は、さらにＣＲＴ又はＬＣＤデバイスがなり得るコンピュータモニタに接続されたビデオ信号生成器３０を有する。それは、ビデオグラフィックアダプタ２４のエレメントにより構成される、得られたディジタル画像の２次元ディスプレイ用のビデオ信号を生成する。
【００２２】
このように、本発明のいくつかの実施の形態が示され記述されるが、添付された請求の範囲において規定されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなしに多くの変更や変形例がなし得ることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るビデオストリームの最上部での構成画像の重畳を示す。
【図２】図２は、本発明の方法によるテクスチャグラフィックオブジェクトの生成を示す。
【図３】図３は、本発明の方法にしたがって操作するために適しているビデオグラフィックカードを備えたコンピュータシステムを示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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