FR2478834A1 - PHOTOMETRIC MEASURING DEVICE FOR THE AUTOMATIC ADJUSTMENT OF THE QUANTITY OF LIGHT INTO A PHOTOGRAPHIC APPARATUS - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de mesure photométrique pour le réglage automatique de la quantité de lumière pénétrant dans un appareil de prise de vues à enregistrement sur film, tel qu'appareil photographique ou caméra cinématographique, ou pour le réglage de la sensibilité du capteur d'image d'un appareil tel que caméra vidéo, ce reglage se traduisant par un réglage automatique de l'ouverture d'un diaphragme et/ou de la durée d'ouverture d'un obturateur ou bien encore par la correction de sensibilité d'un tube vidicon. The present invention relates to a photometric measuring device for the automatic adjustment of the quantity of light entering a film recording camera, such as a photographic or cinematographic camera, or for the adjustment of the sensitivity of the image sensor. image of a device such as a video camera, this adjustment resulting in an automatic adjustment of the aperture of a diaphragm and / or of the duration of opening of a shutter or else by the correction of sensitivity of a vidicon tube.
La plupart des photomètres automatiques qui sont utilisés dans les caméras de cinéma ou de télévision pour mesurer la luminosité de l'image prise, mesurent en général la luminosité moyenne, c'est-à-dire celle de l'ensemble de l'image, pour déterminer corrélativement l'ouverture du diaphragme ou la durée de l'exposition. Certains photomètres réalisent une mesure un peu plus sophistiquée en différenciant certaines zones et en leur accordant des poids différents, par exemple en accordant la plus grande importance au centre de l'image, une importance moitié à une zone environnante etc. Most automatic photometers which are used in cinema or television cameras to measure the brightness of the image taken, generally measure the average brightness, that is to say that of the whole image, to correlatively determine the aperture of the diaphragm or the duration of the exposure. Some photometers perform a slightly more sophisticated measurement by differentiating certain zones and granting them different weights, for example by giving the greatest importance to the center of the image, half the importance to a surrounding area, etc.
Or la mesure de la valeur moyenne de la luminosité de l'image, même si elle est pondérée, peut entrainer des erreurs assez importantes dans le cas de certaines scènes, par exemple des scènes à forts contrastes. Ainsi, si en cours de tournage d'une scène à laquelle participent des personnages sur lesquels est effectuée la mise au point, vient à passer, dans le champ, une voiture blanche, la luminosité moyenne de l'image augmente corrélativement ce qui en trame une sous-exposition des personnages qui deviennent sombres. Or ceci est particulièrement gênant étant donné qu'en fait ce sont les personnages qui sont les sujets essentiels de la scène tournée. However, the measurement of the average value of the image brightness, even if it is weighted, can lead to fairly large errors in the case of certain scenes, for example scenes with high contrasts. Thus, if during the shooting of a scene in which participate characters on which is the development, comes to pass, in the field, a white car, the average brightness of the image increases correlatively what in frame an underexposure of the characters who become dark. However this is particularly troublesome given that in fact it is the characters who are the essential subjects of the scene shot.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception simple permettant d'effectuer la mesure de la lumière, qui va conditionner la quantité de lumière pénétrant dans l'appareil, sûr les personnages ou objets présentant seuls un intérêt, sur lesquels est effectuée la mise au point ou qui contribuent le plus dans la quantité informationnelle de l'image. The object of the present invention is to remedy these drawbacks by providing a device of simple design making it possible to measure the light, which will condition the amount of light entering the device, on the characters or objects of interest alone. , on which the focusing is carried out or which contribute the most in the informational quantity of the image.
A cet effet ce dispositif de mesure photométrique pour le réglage automatique de la quantité de lumière pénétrant dans un appareil de prise de vue ou la sensibilité du capteur d'image de cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour détecter, dans l'ensemble d'une image prise, les zones à détails présentant un intérêt, des moyens pour émettre un signal représentant la valeur moyenne du signal de luminance correspondant aux zones à détails ainsi sélectionnées ef des moyens pour commander, à partir de ce signal, la quantité de lumière pénétrant dans l'appareil. To this end, this photometric measuring device for the automatic adjustment of the quantity of light entering a camera or the sensitivity of the image sensor of this camera is characterized in that it comprises means for detecting, in the whole of an image taken, the detail areas of interest, means for emitting a signal representing the average value of the luminance signal corresponding to the detail areas thus selected and means for controlling, from this signal, the amount of light entering the device.
La detection des zones à détails peut être réalisée par voie optique ou électronique. Detection of detailed areas can be carried out optically or electronically.
Dans le premier cas on peut utiliser un filtre optique pas se haut situé en avant d'une caméra vidéo aùxiliaire de manière que les zones uniformes ne soient plus vues et que par contre seules les transitions correspondant aux zones à détails soient vues. In the first case, it is possible to use an optical filter not located high in front of an auxiliary video camera so that the uniform zones are no longer seen and that, on the other hand, only the transitions corresponding to the detail zones are seen.
Dans le second cas le dispositif comporte un circuit extracteur de contour recevant à son entrée un signal de luminance et connecté à sa sortie à un circuit à seuil qui commande, par l'intermédiaire d'un multivibrateur monostable, un intégrateur délivrent à sa sortie un signal représentant la valeur moyenne de la luminance des zones à détails. Ce signal est utilisé, dans un circuit de pondération à microprocesseur, pour délivrer, à la sortie de ce dernier , une tension d'erreur pour la correction de l'ouverture du diaphragme,de la durée ree d'exposition ou de la sensibilité.Le dispositif de mesure photométrique suivant l'invention permet ainsi d'obtenir à coup sûr une ouverture du diaphragme, une durée d'exposition ou un réglage de sensibilité qui correspond à la luminance des seules parties intéressantes dans l'ensemble d'une scène globale faisant l'objet de la prise de vues. Le calcul du réglage de la sensibilité de la caméra s'effectue ainsi non pas sur la totalité de l'image filmée mais uniquement sur les portions de cette image considérées comme étant intéressantes, c'està-dire riches en détails, donc porteuses d'informations. In the second case the device comprises a contour extractor circuit receiving at its input a luminance signal and connected at its output to a threshold circuit which controls, via a monostable multivibrator, an integrator deliver at its output a signal representing the average value of the luminance of the detail areas. This signal is used, in a microprocessor weighting circuit, to deliver, at the output of the latter, an error voltage for the correction of the aperture of the diaphragm, of the ree exposure time or of the sensitivity. The photometric measuring device according to the invention thus makes it possible to obtain an aperture of the diaphragm, an exposure time or a sensitivity adjustment which corresponds to the luminance of the only interesting parts in the whole of a global scene. being shot. The calculation of the adjustment of the camera sensitivity is thus carried out not on the entire filmed image but only on the portions of this image considered to be interesting, that is to say rich in details, therefore carrying information.
On décrira ci-après, à titre d'exemplesnon limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure photométrique suivant l'invention utilisé avec une caméra vidéo.Various embodiments of the present invention will be described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawing in which
Figure 1 is a block diagram of a photometric measuring device according to the invention used with a video camera.
La figure 2 est un schéma synoptique détaillé du circuit de traitement du signal de luminance apparaissant à la-sortie de la caméra vidéo de la figure 1. FIG. 2 is a detailed block diagram of the circuit for processing the luminance signal appearing at the output of the video camera of FIG. 1.
La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure photométrique suivant l'invention utilisable avec un appareil photographique ou une caméra cinématographique. FIG. 3 is a block diagram of a photometric measurement device according to the invention usable with a photographic camera or a cinematographic camera.
Le dispositif de mesure photométrique représenté sur les4figures- 1 et 2 est utilisé avec une caméra vidéo 1 qui délivre à sa sortie un signal de luminance Vs . L'amplitude de ce signal varie en fonction de la luminaRce de l'image filmée, cette valeur étant nulle pour le noir et maximale pouW le blanc. The photometric measuring device shown in FIGS. 1 and 2 is used with a video camera 1 which delivers a luminance signal Vs at its output. The amplitude of this signal varies depending on the brightness of the filmed image, this value being zero for black and maximum for white.
Le signal de luminance v est appliqué à un circuit- de trai
s tement T dont un schéma détaillé est donné sur la figure 2. Ce circuit de traitement T émet à son tour un signal qui peut être appliqué soit à un diaphragme la de la caméra 1, pour régler l'ouverture de ce diaphragme, soit à ,un obturateur lb de la caméra, pour régler la durée d'ouverture de cet obturateur, soit encore à un circuit de commande de sensibilité lc, pour regler la sensibilité du tube vidicon de la caméra vidéo.
The luminance signal v is applied to a processing circuit.
tement T, a detailed diagram of which is given in FIG. 2. This processing circuit T in turn emits a signal which can be applied either to a diaphragm of camera 1, to adjust the aperture of this diaphragm, or to , a shutter lb of the camera, to adjust the duration of opening of this shutter, or again to a sensitivity control circuit lc, to adjust the sensitivity of the vidicon tube of the video camera.
On décrira maintenant, en se référant tout particulièrement à la figure 2 , une forme d'exécution du circuit de traitement T qui commande la quantité de lumière qui est prise en considération par la caméra vidéo l. We will now describe, with particular reference to Figure 2, an embodiment of the processing circuit T which controls the amount of light which is taken into consideration by the video camera l.
Le circuit de traitement t comporte un circuit de pondération à microprocesseur 2 qui reçoit plusieurs signaux à ses entrées et qui délivre à sa sortie une tension d'erreur Z destinée à la correction de la sensibilité,de l'obturateur ou du diaphragme de la caméra 1
Le circuit de pondération 2 reçoit tout d'abord à une entrée un premier signal X qui correspond à la valeur moyenne de la luminosité de l'image totale. Cette valeur X est déterminée,à partir de la valeur instantanée v du signal de luminance, par un intégrateur 3 branché entre la sortie de la
s caméra 1 et l'entrée X du microprocesseur 2.The processing circuit t comprises a microprocessor weighting circuit 2 which receives several signals at its inputs and which delivers at its output an error voltage Z intended for the correction of the sensitivity, the shutter or the diaphragm of the camera. 1
The weighting circuit 2 firstly receives at an input a first signal X which corresponds to the average value of the brightness of the total image. This value X is determined, from the instantaneous value v of the luminance signal, by an integrator 3 connected between the output of the
s camera 1 and input X of microprocessor 2.
Le circuit de pondération 2 comprend par ailleurs une deuxième entrée à laquelle est appliqué un deuxième signal Y correspondant à la valeur moyenne de la luminosité des portions de l'image où existent des détails intéressants. Ce signal est obtenu, à partir du signal de luminance vs, par un circuit comprenant un détecteur de détails 4 dont l'entrée est relie à la sortie de la caméra à laquelle apparat le signal v La sortie du détecteur de détails 4, qui peut être constitué par un extracteur de contour de tout type classique, est reliée à une entrée d'un comparateur 5 fonctionnant en tant que circuit à seuil. A l'autre entrée de ce comparateur 5 est appliquée une-tension de réfé rence V .A la sortie du comparateur 5 est reliée une entrée d'un multivibra
r teur monostable 6 qui constitue un circuit d'ouverture de voisinage. Chaque fois que ce multivibrateur 6 reçoit une impulsion à son entrée, il délivre à sa sortie une impulsion de durée déterminée qui est appliquée à un interrupteur 7. Cet interrupteur 7 est branché entre la sortie de la caméra 1 à laquelle apparaît le signal de luminance v et l'entrée d'un intégrateur 8 dont la sortie délivre le deuxième signal Y.The weighting circuit 2 also comprises a second input to which a second signal Y is applied corresponding to the average value of the brightness of the portions of the image where interesting details exist. This signal is obtained, from the luminance signal vs, by a circuit comprising a detail detector 4 whose input is connected to the output of the camera to which the signal v appears The output of the detail detector 4, which can consisting of a contour extractor of any conventional type, is connected to an input of a comparator 5 operating as a threshold circuit. A reference voltage V is applied to the other input of this comparator 5. To the output of comparator 5 is connected an input of a multivibra
monostable detector 6 which constitutes a neighborhood opening circuit. Each time this multivibrator 6 receives a pulse at its input, it delivers at its output a pulse of fixed duration which is applied to a switch 7. This switch 7 is connected between the output of the camera 1 to which the luminance signal appears v and the input of an integrator 8 whose output delivers the second signal Y.
La sortie du détecteur de détails 4 est également reliée, par l'intermédiaire d'une diode en série 9, d'une résistance 11 et d'un condensateur 12 en dérivation à la masse, à une troisième entrée du circuit de pondération 2 à laquelle est appliqué un signal A représentant l'amplitude des détails. The output of the detail detector 4 is also connected, via a diode in series 9, a resistor 11 and a capacitor 12 in derivation to ground, to a third input of the weighting circuit 2 to which is applied a signal A representing the amplitude of the details.
La sortie du multivibrateur monos table 6 est également reliée par l'intermédiaire d'un intégrateur 13, à une quatrième entrée du circuit de pondération 2 à laquelle est appliqué un signal \ qui représente la durée de la mesure du signal de valeur moyenne Y,
Le fonctionnement du dispositif de mesure qui vient d'être décrit est le suivant
Lors de la mise en route de la caméra seul intervient le premier signal X représentant la valeur moyenne du signal de luminance sur la totalité de l'image, ce qui permet de prérégler la caméra par un premier réglage"grossier" de sensibilité. On évite ainsi, dans le cas d'une image très lumineuse ou au contraire très sombre, de ne pas pouvoir obtenir une détection des zones à détails intéressants.Après ce premier réglage grossier au moyen du signal X le réglage fin mettant en oeuvre le signal Y et éventuellement le signal A intervient. Ce réglage fin a lieu au fur et à mesure que les portions d'image sélectionnées ou zones à détails intéressants sont plus nombreuses.The output of the table mono multivibrator 6 is also connected via an integrator 13, to a fourth input of the weighting circuit 2 to which a signal \ is applied which represents the duration of the measurement of the signal of mean value Y,
The operation of the measuring device which has just been described is as follows
When the camera is started up, only the first signal X represents the average value of the luminance signal over the entire image, which makes it possible to preset the camera by a first "coarse" sensitivity adjustment. This avoids, in the case of a very bright or on the contrary very dark image, not being able to obtain a detection of the zones with interesting details. After this first coarse adjustment by means of the signal X the fine adjustment implementing the signal Y and possibly signal A intervenes. This fine adjustment takes place as the selected image portions or areas with interesting details become more numerous.
L'appréciation des détails de la scène ne peut se faire que si, comme on l'a vu précédemment, la sensibilité de la caméra est préalablement déjà bien réglée d'une manière approximative.The appreciation of the details of the scene can only be done if, as we saw previously, the sensitivity of the camera is already already well adjusted in an approximate way.
Dans cette phase de réglage fin, si la caméra filme une scène ou portion de scène riche en détails, le signal vidéo correspondant est d'amplitude rapidement variable, ce qui peut se détecter par des circuits du type filtre ème passe-haut tels que filtres dérivateurs du n= ordre ou filtres en peignes pour une analyse de détails le long d'une ligne TV. Si on désire une détection de transition de teintes verticales ou horizontales on peut utiliser un circuit "extracteur de contour" sensible à des variations entre deux lignes successives d'une image de télévision (circuit analogue des correcteurs de contours verticaux). In this fine-tuning phase, if the camera films a scene or portion of scene rich in detail, the corresponding video signal is of rapidly variable amplitude, which can be detected by circuits of the high pass filter type such as filters n = order derivatives or comb filters for detailed analysis along a TV line. If a transition detection of vertical or horizontal hues is desired, a "contour extractor" circuit can be used which is sensitive to variations between two successive lines of a television image (analog circuit of vertical contour correctors).
Dès que le signal de sortie du circuit détecteur de détails 4 dépasse le seuil correspondant à la tension de référence Vr, le comparateur 5 émet une impulsion de sortie qui est appliquée au multivibrateur monostable définissant la durée 1 de mesure. Pendant cette durée de mesure le multivibrateur monostable 6 ferme l'interrupteur 7 si bien que l'intégrateur 8 peut intégrer le signal de luminance VS appliqué à son entrée.L'intégrateur 8 délivre à sa sortie le signal Y qui dépend de la durée de la mesure t et de la luminance de l'image dans la zone à détails considérée
La durée de mesure ? qui correspond à la durée de l'intégration donnant le signal Y, permet de connaître le rapport entre la surface totale de l'image et la surface prise en compte pour évaluer le signal Y. Si l'on estime que la durée utile d'une trame de durée totale 20 ms est de 15 ms (les cinq minisecondes restantes correspondant au retour de faisceau), la valeur moyenne de la luminance de l'image ramenée aux seules zones à détails est vm = Y x 15 et elle sert à calculer la correction de sensibilité.As soon as the output signal from the detail detector circuit 4 exceeds the threshold corresponding to the reference voltage Vr, the comparator 5 emits an output pulse which is applied to the monostable multivibrator defining the measurement duration 1. During this measurement period, the monostable multivibrator 6 closes the switch 7 so that the integrator 8 can integrate the luminance signal VS applied to its input. The integrator 8 delivers at its output the signal Y which depends on the duration of the measurement t and of the luminance of the image in the detail area considered
The measurement time? which corresponds to the duration of the integration giving the signal Y, makes it possible to know the relationship between the total surface of the image and the surface taken into account to evaluate the signal Y. If it is estimated that the useful duration of a frame with a total duration of 20 ms is 15 ms (the five remaining miniseconds corresponding to the beam return), the average value of the luminance of the image reduced to only the detail areas is vm = Y x 15 and it is used to calculate sensitivity correction.
Le signal A correspond à l'amplitude de crête des détails et il permet d'introduire un critère supplémentaire. On peut ainsi privilégier certaines zones de l'image découpée en fonction de la densité locale des détails. Signal A corresponds to the peak amplitude of the details and it makes it possible to introduce an additional criterion. We can thus privilege certain zones of the cut image according to the local density of the details.
On a indiqué dans ce qui précéde, que pour détecter les zones à détails, on utilisait de préférence un "extracteur de contour". En fait, on n'a pas besoin d'extraire vraiment le contour des zones à détails pour mesurer ces détails à l'intérieur du contour. On peut ainsi envisager de diviser le cadre délimitant l'image observée suivant un damier. On peut alors repérer les cases dans lesquelles se trouvent les détails intéressants et mesurer la luminance au centre de gravité de ces détails. It has been indicated in the foregoing, that for detecting the detail areas, a "contour extractor" is preferably used. In fact, there is no need to really extract the outline of the detail areas to measure these details inside the outline. One can thus envisage dividing the frame delimiting the image observed according to a checkerboard. We can then locate the boxes in which the interesting details are found and measure the luminance at the center of gravity of these details.
On a indiqué,dans ce qui précéde,des moyens électroniques per mettant de réaliser La détection des détails intéressants. Electronic means have been indicated in the foregoing for detecting interesting details.
Suivant une variante cette sélection des détails peut se faire par des moyens optiques. On peut en effet placer devant l'objectif d'une caméra auxiliaire un filtre optique passe-haut ne laissant apparents que les détails de l'image, les zones uniformes n'étant pas transmises. Dans ce cas le signal issu du capteur de la caméra correspond en fait au signal de sortie du détecteur de détails 4 dans le cas du montage illustré sur le dessin. According to a variant, this selection of the details can be done by optical means. It is indeed possible to place a high-pass optical filter in front of the objective of an auxiliary camera, leaving only the details of the image apparent, the uniform zones not being transmitted. In this case the signal from the camera sensor actually corresponds to the output signal from the detail detector 4 in the case of the assembly illustrated in the drawing.
Dans la variante d' e.-écution illustrée sur la figure 3, le dispositif de mesure photométrique suivant l'invention est associé à un appareil de prise de vues sur film 21 tel qu9 appareil photographique ou caméra cinématographique. Dans ce cas la lumière qui pénétré dans 19appareil de prise de vues 21 en passant à travers un diaphragme 21a et un obturateur 21b, est déviée partiellement, par un jeu de miroirs 22 et 23,vers une caméra vidéo auxi- lia.ire/dont le signal de luminance v qui apparaît à sa sortie est appliqué comma signal d'entrée au circuit de traitement T. Ce dernier agit, comma dans 19exemple précédemment décrit, sur le diaphragme 21a et/ou sur l'obturateur 21b afin de commander l'ouverture du diaphragme 21a et/ou la durée d'ouverture de l'obturateur 21b. In the variant of e.-ecution illustrated in FIG. 3, the photometric measurement device according to the invention is associated with a camera for taking pictures on film 21 such as a photographic camera or cinematographic camera. In this case the light which penetrates into the camera 21 passing through a diaphragm 21a and a shutter 21b, is partially deflected, by a set of mirrors 22 and 23, towards an auxiliary video camera. the luminance signal v which appears at its output is applied as an input signal to the processing circuit T. The latter acts, as in the example previously described, on the diaphragm 21a and / or on the shutter 21b in order to control the opening of the diaphragm 21a and / or the duration of opening of the shutter 21b.
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