BRPI0517759B1

BRPI0517759B1 - Exact bit film granulation simulation method based on pre-computed transforming coefficients

Info

Publication number: BRPI0517759B1
Application number: BRPI0517759-6A
Authority: BR
Inventors: Llach Joan; Gomila Cristina; Allen Cooper Jeffrey
Original assignee: Thomson Licensing
Priority date: 2004-11-17
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2017-09-12
Also published as: ZA200703946B; PL1812905T3; CA2587117A1; HUE044545T2; RU2007122487A; CN101057258A; EP1812905B1; MX2007005651A; MY140149A; CA2587117C; AU2005306936B2; PT1812905T; BRPI0517759A; JP4965454B2; ES2739452T3; AU2005306936A1; RU2372659C2; EP1812905A1; KR101169826B1; TR201911138T4

Abstract

método de simulação de granulação de filme bitexato com base em coeficientes de transformada pré-computados. a criação bit exato de um padrão de granulação de filme ocorre primeiro estabelecendo um conjunto de coeficientes transformados bit exato. o conjunto de coeficientes transformados bit exato passa por filtragem de frequência e uma subseqúente transformada inversa bit exato para produzir o padrão de granulação de filme.

Description

"MÉTODO DE SIMULAÇÃO DE GRANULAÇÃO DE FILME BIT EXATO COM BASE EM COEFICIENTES DE TRANSFORMADA PRÉ-COMPUTADOS" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica prioridade sob 15 U.S.C. 119 (e) para o pedido provisório de patente US 60/628.837, depositado em 17 de novembro de 2004, cujos preceitos são aqui incorporados.

CAMPO TÉCNICO

Esta invenção diz respeito a uma técnica para simular granulação de filme em uma imagem.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Filmes de imagem em movimento compreendem cristais de haleto de prata dispersos em uma emulsão e revestidos em finas camadas em uma base de filme. A exposição e a revelação destes cristais formam a imagem fotográfica que consiste em minúsculas e discretas partículas de prata. Em negativos a cores, a prata sofre remoção química depois da revelação e minúsculas bolhas de corante ocorrem nos locais onde os cristais de prata se formam. Estas pequenas manchas de corante são comumente chamadas de 'granulação' em filmes a cores. A granulação aparece distribuída aleatoriamente na imagem resultante em virtude da formação aleatória dos cristais de prata na emulsão original. Em uma área uniformemente exposta, alguns cristais revelam-se depois da exposição, enquanto outros não. A granulação varia em tamanho e forma. Quanto mais rápido for o filme, maiores os blocos de prata formados e bolhas de tintas geradas e mais eles tendem a se agrupar em padrões aleatórios. 0 padrão de granulação é tipicamente conhecido como 'granularidade'. 0 olho nu não consegue distinguir granulações individuais, que variam de 0,0002 mm até cerca de 0,002 mm. Em vez disto, o olho resolve grupos de granulações, referidos como bolhas. Um espectador identifica estes grupos de bolhas como granulação de filme. À medida em que a resolução da imagem fica maior a percepção da granulação de filme fica mais alta. A granulação de filme fica claramente perceptível no cinema e em imagens de alta definição, enquanto que a granulação de filme progressivamente perde importância na SDTV e fica imperceptível em formatos menores.

Tipicamente, filmes de imagem em movimento contêm interferências que dependem da imagem que resultam tanto do processo físico de exposição e revelação do filme fotográfico quanto da subseqüente edição das imagens. O filme fotográfico processa um padrão ou textura quase aleatório característico que resulta da granularidade física da emulsão fotográfica. Alternativamente, um padrão similar pode ser simulado sobre imagens geradas por computador a fim de combiná-las com o filme fotográfico. Em ambos casos, esta interferência que depende da imagem é referida como granulação. Muito freqüentemente, a textura de granulação moderada apresenta um recurso desejado em imagens em movimento. Em alguns exemplos a granulação de filme provê sinais visuais que facilitam a correta percepção das imagens bidimensionais. A granulação de filme freqüentemente varia em um único filme para prover vários sinais como referência de tempo, ponto de vista, etc. Existem muitos outros usos técnicos e artísticos para controlar a textura da granulação na indústria de imagem em movimento. Portanto, preservar a aparência granulada das imagens por todo o processamento de imagem e cadeia de distribuição tornou-se uma exigência na indústria de imagem em movimento.

Diversos produtos disponíveis comercialmente têm a capacidade de simular granulação de filme, frequentemente para combinar um objeto gerado por computador em uma cena natural. Cineon® de Eastman Kodak Co, Rochester New York, uma das primeiras aplicações de filme digital a implementar simulação de granulação, produz resultados bastante realís-ticos para muitos tipos de granulações. Entretanto, a aplicação Cineon® não produz bom desempenho para muitos filmes de alta velocidade em virtude das listras diagonais perceptíveis que a aplicação produz para configurações de alta granulação e tamanho. Adicionalmente, a aplicação Cineon® não consegue simular a granulação com fidelidade adequada quando as imagens são sujeitas a processamento prévio, por exemplo, tal como quando as imagens são copiadas ou processadas digitalmente.

Um outro produto comercial que simula a granulação de filme é Grain Surgery™ de Visual Infinity Inc., que é usado como um suporte lógico que adiciona funcionalidade da Adobe® After Effects®. 0 produto Grain Surgery™ parece gerar granularidade sintética filtrando um conjunto de números aleatórios. Esta abordagem apresenta a desvantagem de uma alta complexidade computacional.

Nenhum destes esquemas anteriores resolve o problema de restaurar a granulação de filme em video comprimido. A granulação de filme constitui um fenômeno quase aleatório em alta freqüência que tipicamente não pode submeter-se à compressão usando métodos espaciais e temporais convencionais que tiram vantagem de redundâncias nas seqüências de video. Tentativas de processar imagens originadas em filme que usam as técnicas de compressão MPEG-2 ou ITU-T Rec. H.264 |ISO/IEC 14496-10 usualmente resultam tanto em um grau de compressão inaceitavelmente baixo quanto em perda completa da textura de granulação.

Assim, existe uma necessidade de uma técnica que simula granulação de filme, especialmente uma técnica que oferece complexidade relativamente baixa.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em resumo, de acordo com os presentes princípios, é provido um método para simular um padrão de granulação de filme. O método começa obtendo um conjunto de coeficientes transformados bit exato. Então, o conjunto de coeficientes transformados bit exato passa por filtragem. Daí em diante, o conjunto filtrado de coeficientes transformados bit exato passa por uma transformada inversa bit exato para produzir um padrão de granulação de filme.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS A Figura 1 representa um diagrama de blocos esque-mático da combinação de um transmissor e um receptor em uma cadeia de processamento de granulação de filme usado para praticar a técnica dos presentes princípios; A Figura 2 representa, em forma de fluxograma, as etapas de um método para criar um padrão de granulação de filme bit exato que usa um gerador de números aleatórios gaussianos; A Figura 3 representa, em forma de fluxograma, as etapas de um método para criar um padrão de granulação de filme bit exato que usa uma tabela de busca de números aleatórios gaussianos; A Figura 4 representa, em forma de fluxograma, as etapas de um método para criar uma criação de padrão de granulação de filme bit exato que usa uma única imagem de ruído gaussiano; A Figura 5 representa, em forma de fluxograma, as etapas de um método para criar uma criação de padrão de granulação de filme bit exato que usa um conjunto de coeficientes que passaram por transformação discreta de co-seno (DCT) pré-computada de uma única imagem de ruído gaussiano; e A Figura 6 representa, em forma de fluxograma, as etapas de um método para criar um padrão de granulação de filme bit exato que usa coeficientes DCT pré-computados de diversas imagens de ruído gaussiano.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Para entender a técnica dos presentes princípios para criar um padrão de granulação de filme bit exato, uma visão geral resumida da simulação de granulação de filme certamente será proveitosa. A Figura 1 representa um diagrama de blocos esquemático de um transmissor 10 que recebe um sinal de entrada de vídeo e, por sua vez, gera um fluxo comprimido de vídeo como sua saída. Além do mais, o transmissor 10 também gera informação indicativa da granulação de filme (se existir) presente na amostra. Na prática, o transmissor 10 pode compreender parte de uma matriz de central de operações de um sistema de televisão a cabo, ou outro tal sistema que distribui vídeo comprimido para um ou mais receptores à jusante 11, somente um dos quais é mostrado na Figura 1. O transmissor 10 também pode tomar a forma de um codificador que apresenta mídia tipo DVD. O receptor 11 decodifica o fluxo de vídeo codificado e simula granulação de filme de acordo com a informação de granulação de filme e com o vídeo decodificado, ambos recebidos do transmissor 10 ou diretamente da própria mídia, no caso de um DVD ou semelhante, para produzir uma saída de fluxo de vídeo que simulou granulação de filme. O receptor 11 pode tomar a forma de um aparelho decodificador de televisão ou outro tal mecanismo que serve para decodificar vídeo comprimido e simular granulação de filme naquele vídeo. O gerenciamento geral da granulação de filme exige que o transmissor 10 (isto é, o codificador) proveja informação com relação à granulação de filme no vídeo que chega. Em outras palavras, o transmissor 10 "modela" a granulação de filme. Adicionalmente, o receptor 11 (isto é, o decodifi-cador) simula a granulação de filme de acordo com a informação de granulação de filme recebida do transmissor 10. O transmissor 10 melhora a qualidade do vídeo comprimido permitindo que o receptor 11 simule a granulação de filme no sinal de video quando existe dificuldade em reter a granula-ção de filme durante o processo de codificação de video.

Na modalidade ilustrada na Figura 1, o transmissor 10 inclui um codificador de video 12 que codifica o fluxo de video usando qualquer uma das bem conhecidas técnicas de compressão de video tal como o padrão de compressão de video ITU-T Rec. H.264 | ISO/IEC 14496-10. Opcionalmente, um remo-vedor 14 de granulação de filme, na forma de um filtro ou semelhante representado em linhas tracejadas na Figura 1, pode existir à montante do codificador 12 para remover qualquer granulação de filme no fluxo de video que chega antes da codificação. Na medida em que o video que chega não contém granulação de filme não existe necessidade do removedor 14 de granulação de filme.

Um modelador 16 de granulação de filme aceita o fluxo de video de entrada bem como o sinal de saida do removedor 14 de granulação de filme (quando presente) . Usando tal informação de entrada, o modelador 16 de granulação de filme estabelece a granulação de filme no sinal de video que chega. Na sua forma mais simples, o modelador 16 de granulação de filme pode compreender uma tabela de busca contendo modelos de granulação de filme para diferentes películas cinematográficas. A informação no sinal de vídeo que chega irá especificar a película cinematográfica particular originalmente usado para gravar a imagem antes da conversão para um sinal de vídeo, permitindo assim que o modelador 16 de granulação de filme selecione o modelo apropriado de granulação de filme para tal película cinematográfica. Alternativamen- te, o modelador 16 de granulação de filme pode compreender um processador ou circuito lógico dedicado que irá executar um ou mais algoritmos para amostrar o video que chega e determinar o padrão de granulação de filme que está presente. 0 receptor 11 tipicamente inclui um decodificador de video 18 que serve para decodificar o fluxo de video comprimido recebido do transmissor 10. A estrutura do decodificador 18 dependerá do tipo de compressão realizada pelo codificador 12 no transmissor 10. Assim, por exemplo, o uso no transmissor 10 de um codificador 12 que emprega o padrão de compressão de video ITU-T Rec. H.264 | ISO/IEC 14496-10 para comprimir video que sai irá ditar a necessidade de um decodificador 18 compatível com H.264. No receptor 11 um simulador 20 de granulação de filme recebe a informação de granulação de filme do modelo 16 de granulação de filme. O simulador 2 0 de granulação de filme pode tomar a forma de um processador programado ou de um circuito lógico dedicado que tem a capacidade de simular granulação de filme para combinação através de um combinador 22 com o fluxo de vídeo decodificado. A simulação de granulação de filme objetiva sintetizar amostras de granulação de filme que simulam a aparência do conteúdo original do filme. Da forma descrita, a modelagem de granulação de filme ocorre no transmissor 10 da Figura 1, enquanto que a simulação da granulação de filme ocorre no receptor 11. Particularmente, a simulação da granulação de filme ocorre no receptor 11 junto com a decodifi-cação do fluxo de vídeo que chega proveniente do transmissor 10 à montante da saída do fluxo de vídeo decodificado. Notar que o processo de decodificação que ocorre no receptor 11 não faz uso de imagens com granulação de filme adicionada. Em vez disto, a simulação de granulação de filme constitui um método de pós-processamento para sintetizar granulação de filme simulada nas imagens decodificadas para exibição. Por este motivo, o padrão de compressão de vídeo ITU-T Rec. H.264 | ISO/IEC 14496-10 não contém especificações com respeito ao processo de simulação de granulação de filme. Entretanto, a simulação de granulação de filme exige informação com relação ao padrão de granulação no sinal de vídeo que chega, cuja informação tipicamente submete-se à transmissão em uma mensagem de informação de melhoria complementar (SEI) quando usa o padrão de compressão de vídeo ITU-T Rec. H.264 | ISO/IEC 14496-10 conforme especificado pela e-menda 1 (extensões de faixa de fidelidade) daquele padrão de compressão.

De acordo com os presentes princípios aqui descritos, há diversas implementações de um método para criar um padrão de granulação de filme bit exato, tal como para armazenamento em uma base de dados para simulação de granulação de filme em sistemas HD DVD. Tal base de dados de padrão de granulação de filme permite a simulação de granulação de filme de acordo com os parâmetros em uma mensagem de informação de melhoria complementar (SEI) de granulação de filme de acordo com o padrão H.264 | MPEG-4 AVC discutido anteriormente. Mais especificamente, dispositivos e sistemas que implementam as especificações existentes ou futuras de HD DVD podem empregar tal base de dados de padrão de granulação de filme para armazenar amostras de diferentes tipos de granulação de filme, cada uma caracterizada por diferentes parâmetros de modelo de freqüência.

Conforme discutido com detalhes a seguir, o método dos presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme faz uso de uma estratégia básica que permite a implementação em diversas maneiras diferentes no .receptor 11. A estratégia básica para criar um padrão de granulação de filme bit exato começa estabelecendo um conjunto de coeficientes transformados inteiros, tipicamente, embora, não necessariamente, coeficientes que passaram por transformação discreta de co-seno (DCT), tipicamente de tamanho N x N onde N é um número inteiro. 0 termo "imagem" irá algumas vezes se referir a tal conjunto de coeficientes transformados inteiros. A etapa de estabelecer um conjunto ou imagem de coeficientes transformados inteiros pode ocorrer de diversas maneiras diferentes. Por exemplo, a etapa de estabelecer pode vincular o processador ou conjunto de circuitos lógicos distintos no receptor 11 da Figura 1 acessando uma base de dados de coeficientes transformados inteiros conforme descrito a seguir. Alternativamente, o processador ou conjunto de circuitos lógicos discretos no receptor 11 pode estabelecer um conjunto ou imagem de números aleatórios gaussianos, tanto lendo uma base de dados de tais números quanto gerando-os diretamente. Daí em diante, um DCT de inteiros será realizado na imagem do número aleatório gaussia-no para produzir um conjunto de coeficientes DCT de intei- ros . A próxima etapa no processo básico de criar um padrão de granulação de filme bit exato vincula a filtragem de freqüência de coeficientes transformados inteiros de acordo com um tamanho e forma desejados de granulação de filme. Por exemplo, a filtragem de freqüência pode empregar um conjunto pré-definido de freqüências de corte fHL, fVL, fhh e fVH que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão de granulação de filme desejado. Depois da filtragem de freqüência, os coeficientes transformados inteiros passam por uma transformada inversa para criar o padrão de granulação de filme bit exato para subseqüente armazenamento em uma base de dados. Em alguns exemplos, o dimensionamento pode ocorrer depois da transformada inversa dos coeficientes.

Na prática, o método de criação do padrão de granulação de filme dos presentes princípios faz uso de operações DCT de inteiros e DCT inversa, assegurando assim a exatidão de bit que prova-se usado para os propósitos de verificação e teste. Entretanto, diferentes implementações da estratégia básica, conforme descrito a seguir, não necessariamente proporcionam exatidão de bit um ao outro. A escolha de uma implementação particular dependerá do equilíbrio desejado entre as exigências de memória e o custo computacional . A Figura 2 ilustra uma primeira implementação de um método de acordo com os presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme. 0 método da Fi- gura 2 começa na execução da etapa de inicio 100 durante a qual a inicialização ocorre, embora tal inicialização não precise necessariamente acontecer. A próxima etapa 101 ocorre iniciando a entrada em um laço que se repete para todos os possíveis tamanhos e formas de granulação de filme. Na entrada no laço, a etapa 102 ocorre para alcançar a criação de uma imagem de valores aleatórios gaussianos. Na prática, a imagem gaussiana aleatória tem um tamanho de valores N x N. No método da Figura 2, a criação da imagem de valores a-leatórios gaussianos ocorre gerando tais valores através de um gerador 103 de números aleatórios gaussianos.

Então, a imagem dos valores aleatórios gaussianos criada durante a etapa 102 passa por uma transformação bit exato, tipicamente por meio de uma operação de transformação discreta de co-seno (DCT) de inteiros durante a etapa 104, embora existam outras técnicas de transformação bit exato. Então, os coeficientes DCT de inteiros estabelecidos durante a etapa 102 passam por filtragem de freqüência durante a e-tapa 106. Tipicamente, o filtro de freqüência ocorre usando um conjunto pré-definido de freqüências de corte fHl/ fvw fhh e fVH que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão de granulação de filme desejado. A próxima etapa 108 ocorre, durante a qual os coeficientes transformados com freqüência filtrada passam por uma transformação bit exato inversa, tipicamente, embora não necessariamente, uma transformação discreta de co-seno inversa (IDCT) para produzir um padrão de granulação de filme bit exato. Sob algumas circunstâncias, o dimensionamento do bloco de coeficiente transformado inversamente que segue a etapa 108 se provará usado para variar a intensidade do padrão de granulação de filme bit exato.

Depois da etapa 108, ocorre a etapa 110 e a granulação de filme bit exato que resulta da transformação IDCT de inteiros (e dimensionamento, se realizado) passa pelo armazenamento em uma base de dados 111. As etapas 102-110 passam por repetição durante a execução do laço iniciado durante a etapa 101. O laço continua para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme, depois do que a e-xecução do laço termina durante a etapa 112, depois da qual o método termina durante a etapa 114.

Para alcançar a exatidão de bit, o método da Figura 2 exige um gerador de números aleatórios gaussianos bit exato e operações de transformação DCT bit exato e DCT inversa. Alcançar exatidão de bit entre diferentes implementações do presente método exige o uso de um gerador de números aleatórios gaussianos bit exato. Qualquer que seja o gerador de números aleatórios gaussianos particular usado permanece insignificante, contanto que todas as implementações usem o mesmo gerador. Como exemplo, pode-se usar a aproximação de inteiros de um gerador gaussiano bit exato descrito na publicação 'Numerical Recipes in C: The Art of Scientific Com-puting' (ISBN 0-521-41108-5), o qual é baseado na transformação Box-Muller.

Além de um gerador de números aleatórios gaussianos bit exato, uma implementação bit exato de uma transformação discreta de co-seno permanece necessária para prover exatidão de bit para todo o sistema. As modalidades ilustradas aqui descritas fazem uso de uma aproximação de inteiros DCT. 0 uso de qualquer aproximação de inteiros permanece possível se o resultado obtido pela transformação de inteiros encontra-se razoavelmente perto do resultado obtido pelo DCT de ponto flutuante. Esta exigência garante que a filtragem realizada no domínio transformado constitua filtragem de freqüência.

Na modalidade ilustrada, uma versão de inteiros da DCT ocorre dimensionando a versão de ponto flutuante da DCT. A matriz DCT N x N pode ser computada como: for (i = 0; i < N; j++) for (j =0; j < N; j++) { if (i == 0) k = sqrt (1/N); else k = sqrt (2/N); C(i,j) = k * cos (((2 * j + 1) * i * PI) / (2 * N) ) ; } onde 'C(i,j)' representa o coeficiente da matriz de transformação na linha j e na coluna i. Então, a matriz de inteiros é computada como: for (i = 0; i < N; j++) for (j = 0; j < N; j++.) { Cint(i,j) = round (C(i,j) * scaling_factor) } onde 'round(x)' retorna a aproximação de inteiros mais próxima de x, e o 'scaling_factor' é um valor inteiro positivo. 0 valor do fator de dimensionamento determina a qualidade da aproximação de inteiros DCT (quanto maior for o fator de dimensionamento, melhor é a aproximação) bem como o número de bits exigidos para computar a transformação (quanto menor for o fator de dimensionamento, menos bits são exigidos ) .

Uma vez que a aproximação de inteiros da DCT foi definida, a transformação DCT é computada como segue: B = ( (CintT * b * Cint) + 2scaling-factor) » 2 * scal- ing_factor onde CintT denota a versão transposta da matriz de transformação. Analogamente, a transformada inversa é computada como segue: b = ( (Cint * B * CintT) + 2scalin9-factor) » 2 * sca-ling_factor Em uma modalidade particular em que uma DCT 8x8 é usada, a aproximação de inteiros seria: com fator de escala igual a 16. A Figura 3 ilustra uma segunda implementação de um método de acordo com os presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme. 0 método da Figura 3 começa na execução da etapa de início 200 durante a qual a inicialização ocorre, embora tal inicialização não precise necessariamente acontecer. A próxima etapa 201 ocorre, iniciando a entrada em um laço que se repete para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme. Na entrada no laço, a etapa 202 é executada para criar um conjunto ou imagem de valores aleatórios gaussianos. Na prática, a imagem gaussiana aleatória tem um tamanho de valores N x N. A criação da imagem de valores aleatórios gaussianos ocorre, durante a execução do método da Figura 3 lendo um conjunto de valores aleatórios gaussianos a partir de um número aleatório gaussiano da tabela de busca 203.

Então, a imagem dos valores aleatórios gaussianos obtida durante a etapa 202 passa por uma transformação bit exato, tipicamente por meio de uma operação de transformação discreta de co-seno (DCT) de inteiros durante a etapa 204, embora existam outras técnicas de transformação bit exato. Então, os coeficientes transformados inteiros estabelecidos durante a etapa 202 passam por filtragem de freqüência durante a etapa 206. Tipicamente, o filtro de freqüência ocorre usando um conjunto pré-definido de freqüências de corte Íhlr fvLf fhh e fVH que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão desejado de granulação de filme. A próxima etapa 208 ocorre, durante a qual o bloco de coeficientes transformados com freqüência filtrada passa por uma transformação bit exato inversa, tipicamente, embora não necessariamente, uma transformação discreta de co-seno inversa (IDCT) para produzir um padrão de granulação de filme bit exato. Sob algumas circunstâncias, o dimensionamento do bloco de coeficientes inversamente transformados com freqüência filtrada certamente será útil.

Daí em diante, a etapa 210 ocorre e o padrão de granulação de filme que resulta da transformada inversa de número inteiro (e dimensionamento, se realizado) passa por armazenamento em uma base de dados 211. As etapas 202-210 no laço iniciado durante a etapa 201 passa por repetição para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme, depois do que a execução do laço termina durante a etapa 212, depois da qual o método termina durante a etapa 214. Desta maneira, a base de dados 211 armazena uma pluralidade de padrões de granulação de filme para uso futuro na simulação de granulação de filme em um sinal de vídeo.

Se comparado com o método da Figura 2, o método de simulação de granulação de filme da Figura 3 elimina o uso de um gerador de números aleatórios gaussianos. Em vez disto, o método da Figura 3 faz uso da tabela de busca 203 gue contém valores aleatórios gaussianos pré-computados. A abordagem simplifica o hardware exigido que é necessário para implementação. A Figura 4 ilustra uma terceira implementação de um método de acordo com os presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme. 0 método da Figura 4 começa na execução da etapa de início 300 durante a qual a inicialização ocorre, embora tal inicialização não precise necessariamente acontecer. Depois, a etapa 302 ocorre para criar um conjunto ou imagem de valores aleatórios gaussianos. Na prática, a imagem gaussiana aleatória tem um tamanho de valores N x N. A criação da imagem de valores a-leatórios gaussianos ocorre no método da Figura 4, lendo um conjunto de valores aleatórios gaussianos a partir de uma tabela de busca 303 de números aleatórios gaussianos. O método usado para criar a tabela de busca 303 de números aleatórios gaussianos não exige exatidão de bit. Contanto que todas implementações de criação de uma base de dados de padrão de granulação de filme usem a mesma tabela de busca, o resultado assegura a exatidão de bit. Entretanto, quando usa-se o método bit exato para criar tal tabela de busca, então a geração da tabela de busca pode ocorrer no começo do processo de criação da base de dados do padrão de granulação de filme, evitando a necessidade de armazenamento permanente da tabela de busca. Dado que uma única transformação (etapa 304) precisa ser computada para a geração de toda a base de dados do padrão de granulação de filme, a aleatoriedade dos padrões de granulação de filme armazenados na base de dados é reduzida, se comparada com o resultado obtido com as implementações previamente ilustradas (Figuras 2 e 4). Entretanto, a terceira implementação ilustrada na Figura 4 também tem menores necessidades computacionais, o que se prova usado para implementações de hardware e/ou em tempo real. Então, a imagem de valores aleatórios gaussianos criada durante a etapa 302 passa por transformação bit exato, tipicamente por meio de uma operação de transformação discreta de co-seno (DCT) durante a etapa 304 embora existam outras técnicas de transformação bit exato. Depois da etapa 304, ocorre a etapa 305 que inicia entrada em um laço que se repete para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme. A etapa 306, a primeira etapa no laço, inicia a filtragem de freqüência dos coeficientes DCT de inteiros estabelecidos durante a etapa 304. Tipicamente, o filtro de freqüência o-corre usando um conjunto pré-definido de freqüências de corte fHLλ fvl, fhh e fvh que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão desejado de granulação de filme. Depois da etapa 306, os coeficientes DCT de inteiros com freqüência filtrada passam por transformação bit exato inversa, tipicamente, embora não necessariamente, uma transformação discreta de co-seno inversa (IDCT), durante a etapa 308 para produzir um padrão de granulação de filme bit exato. Sob algumas circunstâncias, o dimensionamento do padrão de granulação de filme criado a partir dos coeficientes transformados inversamente que segue a etapa 308 certamente será útil. Dai em diante, a etapa 310 ocorre e o padrão de granulação de filme passa por armazenamento em uma base de dados 311.

As etapas 306-310 no laço iniciado durante a etapa 305 passam por todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme, depois do que a execução do laço termina durante a etapa 312, depois da qual o método termina durante a etapa 314. Desta maneira, a base de dados 311 armazena padrões de granulação de filme para todos os tamanhos e formas de granulação de filme. A Figura 5 ilustra uma quarta implementação de um método de acordo com os presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme. O método da Figura 5 começa na execução da etapa de início 400 durante a qual a inicialização ocorre, embora tal inicialização não precise necessariamente acontecer. Depois, a etapa 402 ocorre, durante a qual uma imagem ou conjunto de coeficientes DCT é lido a partir de uma tabela LTU 403 criada a partir de uma imagem de valores aleatórios gaussianos. Na prática, a imagem dos coeficientes DCT lidos na tabela de busca 403 tem um tamanho de N x N. Assim, diferente das implementações das Figuras 2-4 previamente descritas, o método de simulação de granulação de filme da Figura 5 elimina a necessidade de realizar uma operação DCT de inteiros separada uma vez que os valores lidos na tabela de busca 403 já passaram por tal transformação antes da carga na tabela de busca.

Depois da etapa 402, ocorre a etapa 405 que inicia a entrada em um laço que se repete para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme. A etapa 406, a primeira etapa no laço, inicia a filtragem de freqüência dos coeficientes DCT de inteiros obtidos durante a etapa 402. Tipicamente, o filtro de freqüência ocorre usando um conjunto pré-definido de freqüências de corte fKh, fVh, fHH e fVH que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão desejado de granulação de filme. Depois da etapa 406, os coeficientes DCT de inteiros com freqüência filtrada passam por uma transformação bit e-xato inversa, tipicamente, embora não necessariamente, uma transformação discreta de co-seno inversa (IDCT) de inteiros, durante a etapa 408 para produzir um padrão de granulação de filme. Sob algumas circunstâncias, o dimensionamento do bloco de coeficientes transformado inversamente que segue a etapa 408 certamente será útil. Daí em diante, a etapa 410 ocorre e o padrão de granulação de filme resultante da transformação IDCT de inteiros (e dimensionamento, se realizado) passa por armazenamento em uma base de dados 411.

As etapas 406-410 no laço.iniciado durante a etapa 405 passa por repetição para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme, depois do que a execução do laço termina durante a etapa 412, depois da qual o método termina durante a etapa 414. Desta maneira, a base de dados 411 armazena padrões de granulação de filme para todos os tamanhos e formas de granulação de filme. O método da Figura 5 faz uso de um único bloco de coeficientes transformados pré-computado para gerar os pa- drões de granulação de filme que preenchem a base de dados 411. Comparada com as implantações anteriores descritas em relação às Figuras 2-4, a implementação da Figura 5 elimina a etapa de realizar uma transformação DCT de inteiros, reduzindo assim o custo computacional. A Figura 6 ilustra uma quinta implementação de um método de acordo com os presentes princípios para criar um padrão bit exato de granulação de filme. 0 método da Figura 6 começa na execução da etapa de início 500 durante a qual a inicialização ocorre, embora tal inicialização não precise necessariamente acontecer. Depois, ocorre a etapa 501 iniciando entrada em um laço que se repete para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme. A etapa 502, a primeira etapa no laço inicia a leitura de uma imagem do conjunto de coeficientes DCT de inteiros a partir de uma tabela de busca 503. Na prática, a imagem dos coeficientes DCT tem um tamanho de N x N. Semelhante à implementação da Figura 5, a implementação da Figura 6 estabelece uma imagem da imagem de coeficientes transformados inteiros obtendo um conjunto de coeficientes DCT de inteiros a partir da tabela de busca 503. Na prática, os valores na tabela de busca 503 se originam de uma imagem de valores aleatórios gaussianos que subseqüentemente passam por uma DCT de inteiros. Assim, diferente das implementações das Figuras 2-4 previamente descritas, a implementação da Figura 6, como aquela da Figura 5, elimina a necessidade de realizar uma DCT de inteiros separada uma vez que os valores lidos na tabela de busca 503 já passaram por tal transformação antes da carga na tabela.

Depois da etapa 502, a etapa 506 ocorre, durante a qual os coeficientes DCT de inteiros passam por filtragem de freqüência. Tipicamente, o filtro de freqüência ocorre usando um conjunto pré-definido de freqüências de corte fHl? fvL, fhh e fvh que representa freqüências de corte (em duas dimensões) de um filtro que caracteriza o padrão desejado de gra-nulação de filme. Depois da etapa 506, os coeficientes DCT de inteiros com freqüência filtrada passam por uma transformação bit exato inversa, tipicamente, embora não necessariamente, uma transformação discreta de co-seno inversa (IDCT) de inteiros para produzir um bloco de granulação de filme durante a etapa 508. Sob algumas circunstâncias, o dimensio-namento do bloco de coeficientes transformado inversamente que segue a etapa 508 certamente será útil. Dai em diante, a etapa 510 ocorre e o bloco de granulação de filme que resulta da transformação IDCT de inteiros (e dimensionamento, se realizado) passa pelo armazenamento em uma base de dados 511.

As etapas 502-510 no laço iniciado durante a etapa 501 passa por repetição para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme, depois do que a execução do laço termina durante a etapa 512, depois da qual o método termina durante a etapa 514. Desta maneira, a base de dados 511 armazena padrões de granulação de filme para todos os tamanhos e formas de granulação de filme. A implementação da criação do padrão de granulação de filme descrita com relação à Figura 6, assim como a implementação das Figuras 2 e 3, faz uso de diferentes conjun- tos de coeficientes DCT de inteiros. 0 uso de diferentes conjuntos de coeficientes DCT de inteiros permite a criação de uma base de dados de padrões de blocos de filme mais rica, se comparado com a implementação das Figuras 1, 4 e 5, que utilizam um único bloco de coeficientes transformados inteiros. Enquanto a implementação descrita com relação às Figuras 1, 4 e 5 proporciona armazenamento e exigências computacionais reduzidas, tais implementações diminuem o desempenho proporcionado em virtude de o mesmo padrão de interferência servir como base para a geração de todos os padrões de granulação de filme. 0 exposto descreve diversas implementações diferentes de uma técnica para criar pelo menos um padrão de granulação de filme, e preferivelmente uma pluralidade deles, para simular granulação de filme em um sinal de video.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Método para criar um padrão de granulação de filme, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de: (a) estabelecer um conjunto de coeficientes transformados de bit exato; (b) filtrar por frequência um conjunto de coeficientes transformados de bit exato; e (c) realizar uma transformada inversa de bit exato nos coeficientes transformados com freqüência filtrada para produzir um padrão de granulação de filme.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (a) ~ (c) são repetidas para todos os possíveis tamanhos e formas de granulação de filme.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de (d) armazenar o padrão de granulação de filme em uma base de dados.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (a) - (d) são repetidas para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de dimensionar o padrão de granulação de filme.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer o con- junto de coeficientes transformados de bit exato compreende a etapa de ler um conjunto de coeficientes de Transformada de co-seno Discreta de inteiros a partir de uma base de dados .

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer o conjunto de coeficientes transformados de bit exato compreende a etapa de ler um conjunto de coeficientes de Transformada de co-seno Discreta de inteiros a partir de uma base de dados para todos os tamanhos e formas possíveis de granulação de filme.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer o conjunto de coeficientes transformados de bit exato compreende as etapas de: gerar uma imagem de números aleatórios gaussianos; e realizar uma transformação de co-seno discreta de inteiros na imagem dos números aleatórios gaussianos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de estabelecer o conjunto de coeficientes transformados de bit exato compreende as etapas de: (i) gerar uma imagem de número aleatório gaussia- no; (ii) realizar uma transformação de co-seno discreta de inteiros na imagem dos números aleatórios gaussianos; e (iii) repetir as etapas (i) e (ii) para todos os tamanhos e formas possíveis de granuíaçâo ae iiime.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de filtragem por freqüência faz uso de um conjunto pré-definido de freqüências de corte fHL, f-ι, Íhh e fvs que representam freqüências de corte em duas dimensões de um filtro que caracteriza o padrão desejado de granulação de filme.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de realizar uma transformada inversa de bit exato nos coeficientes transformados com freqüência filtrada compreende a etapa de realizar uma Transformada de co-seno discreta inversa de inteiros.

12. Aparelho, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um de um processador e um circuito lógico dedicado para criar um padrão de granulação de filme (a) estabelecendo um conjunto de coeficientes transformados de bit exato; (b) filtrando por freqüência o conjunto de coeficientes transformados de bit exato, e (c) realizando uma transformação de bit exato nos coeficientes transformados por freqüência filtrada para produzir um padrão de granulação de filme.

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma primeira memória para armazenar o padrão de granulação de filme.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma segunda memória para armazenar pelo menos um conjunto de co- eficientes de Transformada de co-seno discreta de inteiros.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma segunda memória para armazenar uma pluralidade de conjuntos de coeficientes de Transformada de co-seno discreta de inteiros .

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: um gerador gaussiano aleatório para gerar uma imagem de número aleatório gaussiano; um dispositivo para realizar uma transformação de co-seno discreta de inteiros na imagem do número aleatório gaussiano para produzir o conjunto de coeficientes transformados de bit exato.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente: uma segunda memória para armazenar uma imagem de números aleatórios gaussianos; e um dispositivo para realizar uma transformação de co-seno discreta de inteiros na imagem do número aleatório gaussiano para produzir o conjunto de coeficientes transformados de bit exato.

18. Aparelho para criar um padrão de granulação de filme, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um dispositivo para estabelecer um conjunto de coeficientes transformados de bit exato; um dispositivo para filtrar por freqüência o conjunto de coeficientes transformados de bit exato; e um dispositivo para realizar uma transformação de bit exato nos coeficientes transformados com freqüência filtrada para produzir um padrão de granulação de filme.