JP4881999B2 - 自動フィルムグレイン調整 - Google Patents

Description

本発明は、概してフィルムグレインに関し、具体的には、生成後（post production）に自動的にフィルムグレインを管理するための方法に関する。

フィルム又はネガが現像される場合に、ハロゲン化銀塩の微細結晶は金属銀の微細なフィラメントに変わる。かかるフィラメントは、ランダムなパターンでグループにまとめられて、グレイン（grains）を形成する。ハロゲン化銀塩の結晶のサイズは、フィルムストック（stock）の速度が異なれば異なる。通常、高速になればなるほど、結晶のサイズはますます大きくなる。例えば、ＩＳＯ２００定格フィルムは、フィルム定格ＩＳＯ１００の２倍の感度である。他のフィルム定格には、ＩＳＯ４００、ＩＳＯ８００、ＩＳＯ１６００及びＩＳＯ３２００等がある。通常、フィルム速度は、粒度、すなわち、感光乳剤（emulsion）におけるハロゲン化銀のグレインのサイズに反比例する。フィルムグレインのストックは遅い。すなわち、それを感光するために使用される光量は高くなければならない。乏しい光量で撮影するために使用される高速フィルムは、粒子の粗い画像を形成する。画像は、実際には、感光乳剤の処理済み領域及び未処理領域のモザイクから成り、ハロゲン化銀の各グレインは、全部かゼロかの方法で現れる。対象が明と暗との間の縁部を有し、その縁部がグレインに位置する場合は、結果は、すべて光であるか又は全て影であるかの領域である。粒状性（graininess）は、画像の可視的な輪郭を分割する全て光又は全て影のかかる領域の蓄積である。画像の領域は、中間色調の幾つかの過渡的な領域を有する明るい領域及び暗い領域から成る。１９８０年代初期には、フィルムストックにおける幾つかの急進的な改善があった。極めて低い明るさでカラーフィルムを撮影し、適切な範囲の中間色調を有する微粒子画像を生成することが可能となった。広告、音楽ビデオ、及びあるドラマで、場面間のグレインの不整合、色かぶり（color cast）等を作り出すことが流行している。このようなグレインの不整合は意図的であり、時々、生成後に加えられる。

フィルムグレインをシミュレーションする現在の技術は、静止画についてフィルムグレインを加えることに向けられている。かかる技術は柔軟性がなく且つ自動でない。更に、現在のフィルムグレインシミュレーション技術は、フィルムグレインを取り除いて、制御可能なフィルムグレインを自動的に加減する適切なメカニズムを提供しない。ハードドライブ・デジタルビデオディスク（ＨＤ−ＤＶＤ）のための既知のフィルムグレイン管理技術は、容易に音声−映像符号化、すなわち、ＡＶＣコーデックへ適用され得るフィルムグレインのルックアップテーブルを作る。ハードドライブ・デジタルビデオディスク用途では、エンコーダがビットレートに依存してフィルムグレイン及び幾つかのピクチャディテールを取り除く。このフィルムグレイン管理技術は、正確にグレインレベルを計算するわけではなく、更に、自動的にはフィルムグレインを特性化しない。自動的にフィルムグレインパターン又はレベルを決定することができるフィルム処理技術が必要とされる。

本発明は、ピクチャからフィルムグレインを得る工程と、前記得られたフィルムグレインとは異なるフィルムグレインを決定するよう、前記得られたフィルムグレインの統計的分布のフィルタリングを制御する工程とを有する。望ましくは、前記フィルタリングを制御する工程は、いずれのピクチャについても所望のグレインパターンを自動的に得るようフィルタリングパラメータを設定する工程を有する。前記統計的分布は、前記得られたフィルムグレインを表すノイズの正規分布である。前記フィルタリングを制御する工程は、求められているグレインパターンを有するフィルムグレインを決定するよう２Ｘ２フィルタ、ノイズ鮮鋭化（sharpening）フィルタ及び帯域通過フィルタの中の１つについてパラメータを調整する工程を有する。

本発明の他の態様で、装置は、ピクチャからフィルムグレインを得る手段と、前記得られたフィルムグレインとは異なるフィルムグレインを決定するよう、前記得られたフィルムグレインの統計的分布のフィルタリングのパラメータを制御する手段とを有する。望ましくは、前記フィルタリングのパラメータを制御する手段は、いずれのピクチャについても所望のグレインパターンを自動的に得るようフィルタリングパラメータを設定する。前記フィルタリングのパラメータを制御する手段は、求められているグレインパターンを有するフィルムグレインを決定するよう２Ｘ２フィルタ、ノイズ鮮鋭化フィルタ及び帯域通過フィルタの中の１つについてパラメータを調整する。前記統計的分布は、前記得られたフィルムグレインの正規分布を含みうる。

本発明の利点、特性、及び様々な更なる特徴は、添付の図面に関連して詳細に記載される例示の実施形態を考慮してより完全に表される。

当然、図面は、本発明の概念を説明する目的で用いられ、必ずしも本発明を表す唯一の可能な構成であるわけではない。

現像されたフィルムでは、ハロゲン化銀塩の微細結晶は金属銀の微細フィラメントに変わる。かかるフィラメントは、ランダムなパターンでグループにまとめられて、グレインを形成する。ハロゲン化銀塩の結晶のサイズは、フィルムストック（stock）の速度が異なれば異なる。通常、フィルムストックの速度が速くなればなるほど、ハロゲン化銀結晶のサイズはますます大きくなる。映画は、日中及び夜、晴天及び雨天のように、様々な環境において撮影され得、異なる速度のフィルムストックが使用される。フィルムグレインはフィルムに異なって現れる。これは生成後に補正されなければならい。数年前に映画を撮るために使用されたフィルムストックは、現在のフィルムストックに比べ、見られる場合に、より粒子の粗い見かけを有する。結果として、以前のフィルムは、見られる場合に、過度にノイズを有するように見える。このような以前のフィルムは、今日のディスプレイ装置のために再構成される必要がある。

本発明のフィルムグレイン処理は、自動的にフィルムグレインを生成し、結果として得られるフィルムグレインパターンを、求められているものと整合させる。本発明は、所望のグレインパターン及びレベル要求を満足するよう、取り出されたフィルムグレインを処理する。処理は自動であり、コントローラはグレインのレベル又はグレインのパターンを設定することができる。この自動フィルムグレイン調整は、フィルム生成後及びフィルム復元について便利且つ強力なツールを提供する。

ここで図１のブロック図１０を参照すると、ピクチャがノイズ低減ブロック１１を通った後、ピクチャにおけるノイズは低減される。ノイズを低減されたピクチャは、フィルムグレイン除去器１２を通る。その出力はより少ないグレインを有する。通常、低域通過フィルタが、ノイズを低減し且つフィルムグレインを取り除くために使用される。ピクチャディテールも低減される。例えばコンテンツベースのガウスノイズ低減フィルタのような有効なフィルタは、ピクチャディテールの低減を最小限とすることができる。このフィルタに対して少しの変更を施すことで、フィルタを多重ループに適したものとすることができる。カラーピクチャのフィルムグレインパターンに関しては、夫々の色成分がフィルタ処理される。グレインを取り除かれたピクチャは、純粋なグレインピクチャを得るよう、ノイズを低減されたピクチャから減じられる（１３）。

結果として得られる純粋なグレインピクチャは、フィルムグレインのみを有して、ピクチャコンテンツを有さない。これは、ヒストグラム１４と、正規又はガウス分布マッピング１５と、所望のグレインパターン及びグレインレベルを得るよう設定された正規分布のパラメータを有する新しいグレインの生成１６とを有するフィルムグレインパターン処理段階に置かれる。純粋なグレインピクチャのヒストグラム１４が計算される。次いで、純粋なグレインピクチャのヒストグラムは、ゼロ平均を有する対応する標準偏差を見つけるようガウス分布にマッピングされる（１５）。１次元（１−Ｄ）ガウス確率密度関数は

である。ここで、σは分布の標準偏差である。分布はゼロ平均を有するとする。ガウス分布は、新しい組のフィルムグレイン１６を計算するために使用される。ガウス分布のパラメータはコントローラによって設定される。言い換えると、純粋なグレインピクチャが各成分について計算された後、夫々の成分のヒストグラムが計算される。成分ごとに、ヒストグラムは標準偏差を見出すために使用される。一例として、３つの点は、２分の１標準偏差Ｐ（０．５σ）＝０．２３９８で、１標準偏差Ｐ（１．０σ）＝０．０７８６で、及び１．５倍の標準偏差Ｐ（１．５σ）＝０．０１６９で確認される。例えば、ｘ＝２．３５、Ｐ＝０．２３９８では、σ＝２＊ｘ＝４．７０であり、Ｐ＝０．０７８６及びＰ＝０．０１６９も同様である。最終的なσはそれらの平均である。計算されたσ、ガウス分布、及び自己回帰モデルを用いることによって、ガウスランダムノイズの組が生み出され得る。コントローラは、求められているフィルムグレインパターン及びレベルを入力する。このノイズの組は、必要とされるグレインパターンを整合されるよう様々な方法によりフィルタ処理され得る。例えば、２ｘ２平均化フィルタが、ノイズ鮮鋭化フィルタの前に使用され得る。帯域通過フィルタも使用され得る。フィルタグレインは、ピクチャ強さが異なるとグレインも異なるために、コンテンツと共に調整される。新たに生成されたフィルムグレイン１６は、新しい又は制御されたフィルムグレインを有する新しいピクチャ３を作り出すようフィルムグレイン除去器１２の出力と加算される（１７）。

本発明の他の態様は、図２のブロック図２０で示される。入来するピクチャの全部のフィルムグレインパターンが受け入れられ得、更に、過度に弱いか又は過度に強いかである場合は、フィルムグレインの新たな設定は必要とされない。フィルムグレインがフィルムから取り出された（１２）後、フィルムの純粋なフィルムグレインピクチャは、コントローラによって指示されるようにフィルムグレインレベルをより強く又はより弱くするよう処理される（２１）。次いで、処理されたフィルムグレインは、求められているレベルのフィルムグレインを有する新しいピクチャ３を作り出すよう、フィルムグレインを除去されたピクチャと加算される。

自動フィルムグレイン調整のための好ましい実施形態について記載してきたが、変形及び改良が上記技術を鑑みて当業者によってなされ得ることは明らかである。例えば、代替の統計的分布の技術が、純粋なグレインピクチャのヒストグラム出力で用いられても良い。従って、当然、開示される発明の具体的な実施形態は、添付の特許請求の範囲で示される本発明の適用範囲及び精神の範囲内で変更可能である。特許法で要求される細部及び詳細な事項を有して本発明についてこのように記載してきたが、特許証によって保護されるよう請求されるものは、添付の特許請求の範囲で示される。

本発明に従うフィルムグレインレベル及びパターン管理の図である。 本発明に従うフィルムグレインレベル管理の図である。

Claims (10)

1. フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャにおけるフィルムグレインの自動調整のための方法であって、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得る工程と、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャから、新しい組のフィルムグレインを確立する工程と、
   前記新しい組のフィルムグレインを、ピクチャコンテンツを有するが実質的にフィルムグレインを有さないピクチャと混合する工程と
   を有し、
   新しい組のフィルムグレインを確立する前記工程は、当該新しい組のフィルムグレインの強さを調整する工程を有する、方法。
2. フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得る前記工程は、
   フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャからノイズを取り除くよう当該ピクチャをフィルタリングする工程と、
   フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャからフィルムグレインを取り除く工程と、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得るよう、前記ノイズを低減されたピクチャから、前記フィルムグレインを取り除かれたピクチャを減じる工程と
   を有する、請求項１に記載の方法。
3. 新しい組のフィルムグレインを確立する前記工程は、実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャにおけるフィルムグレインをガウス分布にマッピングする工程を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記ガウス分布はゼロ平均を有する、請求項３に記載の方法。
5. フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャのヒストグラムを用いて前記ガウス分布のパラメータを変更する工程
   を更に有する請求項３に記載の方法。
6. フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャにおけるフィルムグレインの自動調整のための装置であって、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得る手段と、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャから、新しい組のフィルムグレインを確立する手段と、
   前記新しい組のフィルムグレインを、ピクチャコンテンツを有するが実質的にフィルムグレインを有さないピクチャと混合する手段と
   を有し、
   新しい組のフィルムグレインを確立する前記手段は、当該新しい組のフィルムグレインの強さを調整する手段を有する、装置。
7. フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得る前記手段は、
   フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャからノイズを取り除くよう当該ピクチャをフィルタリングする手段と、
   フィルムグレイン及びピクチャコンテンツを含むピクチャからフィルムグレインを取り除く手段と、
   フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さないピクチャを得るよう、前記ノイズを低減されたピクチャから、前記フィルムグレインを取り除かれたピクチャを減じる手段と
   を有する、請求項６に記載の装置。
8. 新しい組のフィルムグレインを確立する前記手段は、実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャにおけるフィルムグレインをガウス分布にマッピングする手段を有する、請求項６に記載の装置。
9. 前記ガウス分布はゼロ平均を有する、請求項８に記載の装置。
10. フィルムグレインを有するが実質的にピクチャコンテンツを有さない前記ピクチャのヒストグラムを用いて前記ガウス分布のパラメータを変更する手段
    を更に有する請求項８に記載の装置。

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