CN104980650B - 波形监视器和生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有图片监视标记的F光圈数加权波形。一种用于从原始图像生成经修改的图像的波形监视器包括：明亮度测量系统，用于生成而后被转换成F光圈数当量的明亮度值。选择器被用于创建F光圈数值的范围，并且修改器针对落在F光圈数值的该范围内的所选像素改变原始图像。可以通过用有色像素替换某些像素或者将某些像素与有色像素混合（即，通过使原始图像带上假彩色）来修改原始图像。还描述了以该方式修改图像的方法。

Description

波形监视器和生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年4月4日提交的名称为F-STOP WEIGHTED WAVEFORM DISPLAYWITH PICTURE MARKERS VIA CURSORS的美国临时申请61/975,566的权益，该美国临时申请的教导以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及一种在监视器上显示信息的方法，并且更具体地，涉及一种用于监视摄像机输出信号波形的设备和关联的使用方法。
背景技术
“片场（on-set）”或“现场（on-site）”视频和影片制作通常需要使用入射和反射（点）光度计来调整场景照明和摄像机增益或孔径。常常，光度计测量和照明调整是以诸如F光圈数（F-stop）之类的相对值进行的。F光圈数是众所周知的且从胶片曝光和摄像机孔径或速度调整导出，典型地，摄像机孔径或速度调整是以F光圈数增量来调整的。所谓的F光圈数从焦比（Focal Ratio）或F值（F-number）导出，所述焦比或F值是焦距除以摄像机镜头的有效孔径的无量纲比值。例如，一个F光圈数或“光圈值（stop）”对应于光功率中的2倍或3dB的区域增加，但F值改变仅2的平方根倍。典型地，在透镜虹膜或孔径调整上标记的是F值。
目前，影片制作和视频制作两者均在摄像机内使用电子成像器，从而典型地提供非常大的动态范围和可调整的增益（6dB/光圈值）。例如，根据维基百科（Wikipedia），与典型的（例如，Nikon D800）DSLR摄像机的14.4光圈值相比，软片（film negative）具有大约13的光圈值。在视频和电影片制作中，摄像机内的传统伽玛（幂律）校正以及较新的对数（log）处理可以维持该动态范围在被压缩成12比特或甚至10比特分辨率数字视频输出时的大部分。非常重要的是，基于摄像机调整（增益/孔径）和场景照明来确定该动态范围正被利用多大程度。典型地，这是通过观看图片监视器（小于10光圈值的动态范围）上的输出来在摄像机输出信号上进行的。此外要注意的是，通过简单地查看良好校准的图片监视器，动态范围被适应的眼睛限制到大约7光圈值，这在输出的暗部分中留下不可见的细节。通常还使用视频波形监视器，但是当前，这些波形监视器被限制到线性电压指示，其中接近黑色的动态范围的大部分被压缩成接近0的仅几mV。很像用于分析高动态范围射频（RF）信号的情况，线性波形缩放是不够的。
本发明的实施例解决了现有技术中的这些和其他问题。
发明内容
本发明的实施例包括一种用于利用提供下述组合的加权来监视摄像机输出信号波形的实时方法和设备：移除被应用于摄像机成像器的伽玛或其他非线性校正与将波形转换成具有经校准的格线（graticule）和光标的log2“F光圈数”加权波形显示的组合。
另外，实施例包括一种允许选择具有以F光圈数值读出的可调整标记或光标的经校准的F光圈数加权波形的区域。这些可调整标记优选地提供了与标记的所选F光圈数值相对应的摄像机图像的区域的图片显示上的对应指示。
特定实施例包括一种用于从原始图像生成经修改的图像的波形监视器，其包括：明亮度测量系统，用于生成而后被转换成F光圈数当量的明亮度值。选择器被用于创建F光圈数值的范围，并且修改器针对落在F光圈数值的所选范围内的所选像素改变原始图像。可以通过用有色像素替换这些像素或者将这些像素与有色像素混合（即，通过使原始图像带上假彩色）来修改原始图像。还描述了以该方式修改图像的方法。
附图说明
本专利或申请文件包含以彩色执行的至少一个附图。具有（一个或多个）彩色附图的本专利或专利申请公开的拷贝将在请求和支付必要费用时由专利局提供。
图1是根据本发明的实施例的包括监视标记的示例视频波形监视器的框图。
图2A是传统电压相对于时间的波形的示例显示输出。
图2B是由图1的波形监视器产生的新的F光圈数相对于时间的波形的示例显示输出。
图3是用于图示本发明的实施例的基础图像捕获。
图4图示了针对图3的图像的传统电压波形。
图5图示了根据本发明的实施例的针对具有光标FSLow和FSHigh的图3的图像的F光圈数波形。
图6是根据本发明的实施例的已利用颜色加亮所修改的图3的图像捕获。
具体实施方式
如上所述，本发明的实施例可以被用于就相对的F光圈数（log2标度）以及传统的线性显示的电压或IRE水平而言访问来自摄像机的实况视频信号。这有效地就“光圈值”或“F光圈数”而言针对相对的照明和曝光将甚至模拟摄像机输出转换到光度计中。
图1是示出了根据本发明的实施例的示例视频波形监视器的实质部分的框图。如图1中所示，波形监视器20耦合到指向由照明16所照亮的主体14的摄像机12并接收来自该摄像机12的输入。摄像机12典型地包括可由摄像机操作者控制的针对孔径和曝光指数的调整，或者，该调整可以是自动控制的。摄像机输出被输入到波形监视器20。
摄像机12输出在经过滤波器32（诸如低通滤波器）之前首先由输入处理器30所处理，该滤波器32可以被用户（诸如通过用户接口50）开启或关闭。经滤波或未经滤波的输出被馈送到已通过用户接口50利用预置表所加载的查找表（LUT）40。LUT 40的一个部分40A可以被用于移除亮度信号上的伽玛或对数处理。该过程将亮度信号转换成线性光表示。LUT40的另一个部分40B可以被用于将亮度信号转换成Log2(Y/Ymax)标度以针对波形显示而提供实时F光圈数亮度信号，诸如图2B中所图示的。为了减小LUT的大小，在转换成整数LUT字的单个集合之前典型地以高精度复用和缩放这两个数学过程，从而消除针对表示线性光值的宽动态范围所需的较大字长（word size）的需要。
可以存在存储在波形监视器20中的多个LUT。用户可以使用用户接口50来控制所存储的LUT中的哪一个被加载为活动LUT 40。例如，各种LUT可以被预先存储在波形监视器20中，该波形监视器20允许用户基于摄像机伽玛和黑色水平来选择活动LUT 40。
波形监视器20上的显示监视器60向用户显示输出。尽管监视器60可以用于示出传统的电压相对于时间的波形，诸如图2A中所图示的，但是其也可以用于示出新的F光圈数相对于时间的波形，诸如图2B中所图示的。新的F光圈数相对于时间的波形显示可以使用与传统的电压相对于时间的显示相同的用户可调整光标，除了以“光圈值”而不是电压来对输出进行标度。对于例如具有诸如1行、2行和场扫描之类的传统选择的如图2A和2B中所图示的这两种显示来说，水平时基（time base）是相同的。
另外，光标窗口选择块70可以接受来自用户接口50的用户输入，以读取由用户设置的可调整光标值。这些可调整光标值可以被用作二进制门信号以修改波形监视器20的原本单色的输出。更具体地，颜色光标混合器80可以被耦合以从输入处理器30或从波形监视器20中的其他地方接收经处理的输入信号。颜色光标混合器80还被耦合到光标窗口选择块70。来自光标窗口选择块70的二进制门信号可以被用于确定原始单色输出的哪些区域将被着色，从而对输出的特定区域进行加亮，如以下所描述的。
例如，将图3和6的输出进行比较，图3是原始单色输出，而图6的输出是已经以颜色加亮以标识图片的落在由用户选择的F光圈数窗口内的区域的原始单色图片。图3中所示的图像捕获是仅亮度或单色的图片，而在图6中，添加了两个颜色窗口，例如红色和蓝色，如下面所更详细地描述的。
为了产生图6的输出，参考回到图1，在控制块70中将来自LUT 40（且具体地来自LUT 40B）的log2(Y)信号与两个用户可控制窗检测器进行比较。用户可以控制光标“窗口”的位置和大小。更具体地，在一个实施例中，用户可以控制中心F光圈数值以及光标窗口的大小。窗口被系统用于创建二进制门信号。落在指定光标窗口内的来自亮度输出的F光圈数值在显示器上被示作有色像素，从而向用户提供与输出中的哪些像素落在F光圈数窗口内有关的信息。可以在没有改变的情况下在显示器上示出其余像素，即，来自原始图像的具有处于指定光标窗口外的明亮度水平的那些像素。
可以以例如1/4光圈值（F光圈数）增量来调整窗口。例如，窗口可以被预配置成从在来自LUT 40的信号的整个范围内可调整的用户可控制中心F光圈数值加和减1/4光圈值。以这种方式，用户可以调整光标以对图片的任何特定区域进行加亮，以便根据图2B或图5中的F光圈数波形上的光标值来确定图片的该特定区域以及具有基本上相同F光圈数值的其他区域的处于1/4光圈值内的F光圈数值。
颜色光标混合器80生成有色信号，例如，用于与原始图像进行组合以产生如图6中所图示的经修改的图像的红色和蓝色像素。在一个实施例中，例如，颜色光标混合器80仅用单色的红色或蓝色替换落在F光圈数窗口内的原始像素。在其他实施例中，颜色光标混合器80可以通过将色调添加到下层亮度数据来生成混合的输出。此外，尽管这些示例示出了单色基础图像，但是本发明的实施例不限于仅亮度，而是可以在每个颜色通道（例如，红色、绿色、蓝色）中被独立地执行。
在图6的所图示的实施例中，呈现了两个彩色光标窗口，尽管更多或更少的窗口可以由波形监视器20来产生。
图4图示了针对图3的图像的传统电压波形。图5示出了针对图3的原始图像的类似输出，只是图5示出根据本发明的实施例的具有光标FSLow和FSHigh的针对图3的图像的F光圈数波形。
使用本发明的实施例便于摄像机增益/孔径/速度调整以及熟悉的F光圈数单元中的场景照明，从而有效地使摄像机变成光度计。例如，使用本发明的实施例允许用户在显示器上看到具有按光圈值的分度（graduated）线性标度的F光圈数加权波形指示，诸如图5中所图示的。实施例还通过允许用户通过单色图片显示器上的波形和带假彩色的区域两者控制图片/场景内容元素的变化量（delta）F光圈数差值测量，来允许用户利用双光标测量场景热点和在F光圈数方面的照明均匀性。实施例进一步允许针对摄像机匹配和精确黑色水平调整的高分辨率黑色平衡指示以及摄像机噪声的指示。进一步地，本发明的实施例向用户提供了用于场景内容动态范围评估的工具，以允许艺术优化。
波形监视器20或其任何部分可以以固件（诸如FPGA）、特别设计的电路（诸如ASIC）来体现，或可以由在一个或多个处理器上运行的一个或多个软件过程来实现。在其他实施例中，例如，波形监视器20可以包括在固件、ASIC、FPGA和软件上运行的部件或操作的组合。
尽管出于说明的目的图示和描述了本发明的具体实施例，但是将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种修改。

Claims (18)

1.一种生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，所述方法包括：
接收由像素形成的原始图像；
从所述像素提取明亮度信息；
通过使用查找表LUT来将所述像素的明亮度信息转换成F光圈数当量；
选择落在第一F光圈数范围内的F光圈数当量；
通过修改落在所述第一F光圈数范围内的原始像素来修改所述原始图像，以产生经修改的图像；以及
显示经修改的图像。
2.根据权利要求1所述的生成显示的方法，其中，所述第一F光圈数范围的宽度能够由用户调整。
3.根据权利要求1所述的生成显示的方法，其中，所述第一F光圈数范围的中心能够由用户调整。
4.根据权利要求1所述的生成显示的方法，其中，通过修改原始像素来修改所述原始图像包括：用有色像素替换落在所述第一F光圈数范围内的所述原始像素中的至少一些。
5.根据权利要求1所述的生成显示的方法，其中，通过修改原始像素来修改所述原始图像包括：将落在所述第一F光圈数范围内的所述原始像素中的至少一些的明亮度值与颜色值进行组合。
6.根据权利要求1所述的生成显示的方法，进一步包括：
选择落在第二F光圈数范围内的F光圈数当量；
通过修改落在所述第二F光圈数范围内的原始像素来修改所述原始图像，其中，修改落在所述第二F光圈数范围内的原始像素不同于修改落在所述第一F光圈数范围内的原始像素。
7.根据权利要求6所述的生成显示的方法，其中，修改落在所述第一F光圈数范围内的原始像素包括通过应用第一颜色来修改所述原始像素，并且其中，修改落在所述第二F光圈数范围内的原始像素包括应用第二颜色。
8.一种生成针对来自测量仪器的输出的显示的方法，所述方法包括：
接收由像素形成的原始图像；
通过使用查找表LUT来确定所述像素的F光圈数当量；以及
基于所述F光圈数当量来使所述原始图像的部分带上假彩色，以生成经修改的图像；以及
显示经修改的图像。
9.根据权利要求8所述的生成显示的方法，其中，使所述原始图像的部分带上假彩色包括：用有色像素替换落在第一F光圈数范围内的所述原始像素中的至少一些。
10.根据权利要求8所述的生成显示的方法，其中，使所述原始图像的部分带上假彩色包括：将落在第一F光圈数范围内的所述原始像素中的至少一些与有色像素进行组合。
11.一种具有图像输入和用于观看测量显示的监视器的波形监视器，所述波形监视器包括：
测量系统，用于测量针对来自在所述图像输入处接收的原始图像的像素的明亮度值；
转换器，被构造成包括查找表LUT并且通过使用所述查找表LUT从所述明亮度值生成F光圈数值；
选择器，被构造成创建F光圈数值范围；以及
修改器，被构造成针对落在所述F光圈数值范围内的所选像素改变所述原始图像。
12.根据权利要求11所述的波形监视器，其中，所述修改器被构造成用有色像素替换所选像素。
13.根据权利要求11所述的波形监视器，其中，所述修改器被构造成将所选像素与有色像素进行组合。
14.根据权利要求11所述的波形监视器，其中，所述选择器是用户可控制的。
15.根据权利要求11所述的波形监视器，其中，所述选择器进一步被构造成创建第二F光圈数值范围。
16.根据权利要求15所述的波形监视器，其中，所述修改器进一步被构造成针对落在所述第二F光圈数值范围内的所选像素改变所述原始图像。
17.根据权利要求11所述的波形监视器，进一步包括：输出生成器结构，用于生成F光圈数相对于时间的波形。
18.根据权利要求11所述的波形监视器，其中，所述LUT是能够由所述波形监视器访问的多个先前存储的LUT之一。
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