KR101363445B1 - 자동적인 필름 그레인 조정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 새로운 필름 그레인을 결정하기 위한 통계 분포를 이용하여 화상으로부터 필름 그레인을 획득하고 이 획득된 필름 그레인을 처리하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 획득된 필름 그레인의 히스토그램은 정규 분포가 될 수 있는 통계 분포를 거치게 된다. 상기 정규 분포의 파라미터는 새로운 필름 그레인을 결정하도록 제어된다.

Description

자동적인 필름 그레인 조정{AUTOMATIC FILM GRAIN ADJUSTMENT}

본 발명은 일반적으로 필름 그레인(film grain)에 관한 것이며, 더 자세하게는 후 제작을 위해 자동적으로 필름 그레인을 제어하는 방법에 관한 것이다.

필름 또는 음화(negative)가 현상될 때 은 할리드 염의 작은 결정(tiny crystals of silver halide salts)은 금속 은의 작은 필라멘트(tiny filaments of metallic silver)로 변한다. 이러한 필라멘트는 무작위 패턴으로 그룹화되어 그레인을 형성한다. 상기 은 할리드 염의 결정 크기는 서로 다른 속도의 필름 재료(film stocks)에 따라 다르다. 보통, 상기 필름 재료의 속도가 높으면 높을수록 상기 은 할리드 결정의 크기는 증가한다. 예컨대, ISO 200 등급의 필름은 ISO 100 등급의 필름보다 갑절이나 감광성이 뛰어나다. 다른 필름 등급은 ISO400, ISO800, ISO1600 및 ISO3200 등을 포함한다. 보통, 필름 속도는 감광유제에서 은 할리드의 그레인 크기인 입도와 역관계이다. 미세한 그레인의 필름 재료는 속도가 느린데, 이것은 그것을 노출시키기 위해 사용되는 빛의 양이 많아야하는 것을 의미한다. 불충분한 빛을 받아 촬영을 하는데 사용되는 고속 필름(fast film)은 입자가 거 친(grainy) 이미지를 생성한다. 이 이미지는 실제로 감광유제의 현상된 영역 및 현상되지 않은 영역으로 이루어진 모자이크로 구성되어 있고, 각각의 은 할리드의 그레인은 전부가 아니면 무 방식(all-or-nothing way)으로 현상된다. 만일 상기 그레인이 빛과 어둠 사이의 경계를 갖고 이 경계가 그레인에 존재하는 경우, 결과는 모두 밝거나 또는 모두 그림자 영역이 될 것이다. 입자의 거침(graininess)은 이미지의 가시 윤곽선을 깨뜨리는 전부 밝거나 전부 어두운 이러한 영역의 축적이다. 상기 이미지의 영역은 중간 색조의 과도 영역이 거의 없는 밝은 영역과 어두운 영역으로 구성될 것이다. 1980년대 초기에, 필름 재료의 급진적인 개선이 있었다. 아주 적은 빛을 받아 칼라 필름으로 촬영하고 양호한 중간 색조의 범위를 갖는 미세한 그레인을 갖는 이미지를 생성하는 것이 가능해졌다. 광고, 뮤직 비디오 및 일부 드라마에서는, 장면들 사이에 그레인의 미스매치(mismatch), 칼라 캐스트(color cast) 등을 만들어 내는 것이 유행이다. 이러한 그레인의 미스매치는 계획적이며 흔히 후-제작 시에 추가된다.

필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 현행 기술은 스틸 화상을 위해 필름 그레인을 추가하는 것에 관한 것이다. 이러한 기술은 유연하지 않고 자동적이지 않다. 또한, 현행의 필름 그레인 시뮬레이션 기술은 필름 그레인을 제거해서 다시 제어 가능한 필름 그레인을 자동적으로 추가하는데 좋은 매커니즘을 제공하지 않는다. 하드 드라이브-디지털 비디오 디스크(HD-DVD)를 위해 알려져 있는 필름 그레인 제어 기술은 오디오-비디오 코딩 즉, AVC 코덱에 용이하게 적용될 수 있는 필름 그레인을 위한 룩업 테이블을 생성한다. 하드 드라이브 디지털 비디오 디스크 어플리 케이션에서, 인코더는 필름 그레인을 제거할 뿐만 아니라 비트 속도에 의존하는 일부 화상 세부사항도 제거한다. 이러한 필름 그레인 제어 기술은 그레인 레벨을 정확하게 계산하지 못하고 이 필름 그레인의 특성을 자동적으로 기술하지 못한다. 필름 그레인 패턴 또는 레벨을 자동적으로 결정할 수 있는 필름 처리 기술을 필요로 한다.

본 발명의 방법은 화상으로부터 필름 그레인(film grain)을 획득하는 단계와 상기 획득된 필름 그레인과 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 상기 획득된 필름 그레인의 통계 분포(statistical distribution)의 필터링을 제어하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 상기 필터링을 제어하는 단계는 임의의 화상에 대해 바람직한 그레인 패턴을 자동적으로 획득하기 위해 필터링 파라미터를 설정하는 단계를 포함한다. 상기 통계 분포는 상기 획득된 필름 그레인을 표시하는 노이즈의 정규 분포이다. 상기 필터링을 제어하는 단계는 바람직한 그레인 패턴을 갖는 필름 그레인을 결정하기 위해 2X2 필터, 노이즈 샤프닝 필터(noise sharpening filter) 및 대역통과 필터 중 하나에 대한 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양상에 있어서, 장치는 화상으로부터 필름 그레인을 획득하기 위한 수단과 상기 획득된 필름 그레인과 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 이 획득된 필름 그레인의 통계 분포의 필터링 파라미터를 제어하는 수단을 포함한다. 바람직하게는, 필터링 파라미터를 제어하는 상기 수단은 임의의 화상에 대해 바람직한 그레인 패턴을 자동적으로 획득하기 위해 필터링 파라미터를 설정하는 것을 포함한다. 필터링 파라미터를 제어하기 위한 상기 수단은 바람직한 그레인 패턴을 갖는 필름 그레인을 결정하기 위해 2X2 필터, 노이즈 샤프닝 필터 및 대역통과 필터 중 하나에 대한 파라미터를 조정하는 것을 포함한다. 상기 통계 분포는 상기 획득된 필름 그레인의 정규 분포를 포함할 수 있다.

본 발명의 장점, 특성 및 다양한 추가적인 특징은 지금부터 첨부된 도면과 연계하여 더 상세히 설명될 예시적인 실시예를 고찰할 때 더욱 충분하게 나타날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 필름 그레인 레벨 및 패턴 제어에 관한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 필름 그레인 레벨 운용에 관한 도면.

상기 도면은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 것이며 반드시 본 발명을 예시하기 위한 유일한 구성이 아니라는 사실을 이해해야 한다.

현상된 필름에서, 은 할리드 염의 작은 결정(tiny crystals of silver halide salts)은 금속 은의 작은 필라멘트(tiny filaments of metallic silver)로 변한다. 이러한 필라멘트는 무작위 패턴으로 그룹화되어 그레인을 형성한다. 상기 은 할리드 염의 결정 크기는 서로 다른 속도의 필름 재료(film stocks)에 따라 다 르다. 보통, 상기 필름 재료의 속도가 높으면 높을수록 상기 은 할리드 결정의 크기는 증가한다. 영화는 다른 환경 가령 낮과 밤, 맑을 때와 비올 때에 촬영될 수 있어서 서로 다른 속도의 필름 재료가 사용된다. 상기 필름 그레인은 필름의 전체에 걸쳐서 다르게 나타나서, 후-제작(post-production) 시 수정되어야한다. 몇 해 전 영화를 제작하기 위해 사용되던 필름 재료는 시청 시 현재의 필름 재료보다 더 많은 그레인 외관(grainy appearance)을 갖는다. 그 결과, 이전의 필름은 시청 시 노이즈가 너무 많은 것으로 나타난다. 이러한 이전의 필름은 오늘날의 디스플레이 디바이스를 위해서는 재구성될 필요가 있다.

본 발명의 필름 그레인 처리는 필름 그레인을 자동적으로 생성하여 이 결과로서 생기는 필름 그레인 패턴에 바람직한 것을 찾아낸다. 본 발명은 상기 추출된 필름 그레인을 처리하여 바람직한 그레인 패턴 및 레벨 요구조건을 충족시킨다. 상기 프로세스는 자동화될 수 있고 컨트롤러는 상기 그레인의 레벨 및 패턴을 설정할 수 있다. 이러한 자동 필름 그레인 조정은 필름 후-제작 및 필름 복원을 위해 편리하고 강력한 툴을 제공한다.

지금부터 도 1의 블록도(10)를 참고하면, 화상이 노이즈 감소 블록(11)을 지나간 이후에 이 화상에 있는 노이즈가 감소된다. 상기 노이즈가 감소된 화상은 필름 그레인 제거기(12)를 지나고, 상기 필름 그레인 제거기의 출력단은 더 적은 그레인을 갖는다. 보통, 저역통과 필터는 상기 노이즈를 줄이고 필름 그레인을 제거하기 위해 사용된다. 화상 세부사항도 또한 감소된다. 좋은 필터 가령, 컨텐츠 기반 가우스 노이즈 감소 필터(content based Gaussian Noise Reduction filter)는 화상 세부사항에서의 감소를 최소화할 수 있다. 이러한 필터로 실시되는 작은 변경은 이 필터가 다수 루프에 적합하도록 할 수 있다. 칼라 화상 필름 그레인 패턴에 대해서, 각각의 칼라 성분이 필터링된다. 상기 그레인이 제거된 화상은 순수한 그레인 화상을 획득하기 위해 상기 노이즈가 감소된 화상으로부터 공제된다(16).

오직 필름 그레인만을 가지며 화상 컨텐츠가 전혀 없는 상기 최종의 순수 그레인 화상은 히스토그램의 필름 그레인 패턴 처리 단계(14), 정규 또는 가우스 분포 매핑(15) 및 바람직한 그레인 패턴과 그레인 레벨을 획득하도록 설정된 정규 분포의 파라미터를 이용한 새로운 그레인 생성(16)을 거치게 된다. 상기 순수한 그레인 화상의 히스토그램이 계산된다(13). 순수한 그레인 화상의 히스토그램은 그 다음, 가우스 분포에 대응하는 제로 평균의 표준편차를 찾기 위해 가우스 분포에 매핑된다(14). 일차원(1-D) 가우스 확률 밀도 함수는 다음과 같다:

여기서 σ는 상기 분포의 표준편차이다. 상기 분포는 제로 평균을 갖는 것으로 가정된다. 상기 가우스 분포는 새로운 필름 그레인 세트를 계산하기 위해 사용된다(15). 이 가우스 분포의 파라미터는 컨트롤러에 의해 설정된다. 바꾸어 말하면, 순수한 그레인 화상이 각각의 성분에 대해 계산된 이후에, 각 성분의 히스토그램이 계산된다. 각 성분에 대해, 히스토그램은 상기 표준 편차를 알아내기 위해 사용된다. 예를 들면, 3개의 지점 즉, 절반의 표준편차 P(0.5σ)=0.2398과, 완전한 표준편차 P(1.0σ)=0.0786과, 1.5배의 표준편차 P(1.5σ)=0.0169에서 확인된다. 예컨대, x=2.35에서 P=0.2398이면 σ=2*x=4.70이 되는데, 이는 P=0.0786 및 P=0.0169일 때와 유사하다. 최종의 σ는 이들의 평균이다. 상기 계산된 σ를 사용함으로써, 가우스 분포 및 자동-회귀 모델(auto-regressive model) 즉, 가우스 랜덤 노이즈 세트가 생성될 수 있다. 상기 컨트롤러는 바람직한 필름 그레인 패턴과 레벨을 입력한다. 이러한 노이즈 세트는 요구되는 그레인 패턴에 적합한 것을 찾는 다양한 방법으로 필터링될 수 있다. 예컨대, 2x2 평균 필터가 사용될 수 있고, 그 다음에 노이즈 사프닝 필터가 사용된다. 대역통과 필터도 또한 사용될 수 있다. 그레인이 서로 다른 화상 세기에서 다르기 때문에 상기 필름 그레인은 컨텐츠로 더 조정된다. 새로 생성된 필름 그레인(15)은 새로운 또는 제어된 필름 그레인으로 새로운 화상(3)을 생성하기 위해 필름 그레인 제거 출력단(12) 화상에 다시 부가된다(17).

본 발명의 또 다른 양상은 도 2의 블록도(20)에서 도시된다. 인입 화상(incoming picture)의 전체 필름 그레인 패턴이 허용 가능하더라도 너무 약하거나 너무 강할 경우에, 새로운 필름 그레인 세트가 요구되지 않을 수 있다. 추출된 필름 그레인이 상기 필름(12)으로부터 나온 이후에 이 필름의 순수한 필름 그레인 화상은 컨트롤러로 표시된 바와 같이 상기 필름 그레인 레벨을 더 강하게 또는 더 약하게 하도록 처리될 수 있다(21). 상기 처리된 필름 그레인은 그 다음, 제거된 필름 그레인을 갖는 화상으로 다시 부가되어서 바람직한 필름 그레인 레벨을 갖는 새로운 화상(3)을 생성한다.

자동 필름 그레인 조정을 위한 바람직한 실시예를 설명해왔지만, 변경과 변 화가 상기 가르침의 관점에서 당업자에 의해 실시될 수 있는 것을 유의한다. 예컨대, 대안적인 통계 분포 기술이 순수 그레인 화상의 히스토그램 출력에서 사용될 수 있다. 그러므로 첨부된 청구범위에 의해 표시된 바와 같이 본 발명의 범위와 정신에 포함되는 개시된 본 발명의 특정 실시예에서 변화가 가능하다고 이해되어야 한다. 그래서 특허법에 의해 요구되는 세부사항과 특이성으로 본 발명을 설명했지만, 특허증에 의해 청구되고 바람직하게 보호되는 내용이 첨부된 청구범위에 기재된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 필름 그레인(film grain)에 이용가능 하며, 더 자세하게는 후 재생을 위해 자동적으로 필름 그레인을 제어하는 방법에 이용가능 하다.

Claims (18)

1. 후 제작을 위해 자동적으로 필름 그레인을 제어하는 방법으로서,

   - 노이즈가 감소된 화상으로부터 그레인이 제거된 화상을 공제(substrating)함으로서 화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 단계와,

   - 상기 획득된 필름 그레인과 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 상기 획득된 필름 그레인의 통계 분포의 필터링을 제어하는 단계를

   포함하는, 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 필터링을 제어하는 단계는 필름의 임의의 화상 프레임에 대한 그레인 패턴을 자동적으로 획득하기 위해 필터링 파라미터를 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 통계 분포는 획득된 필름 그레인을 표시하는 노이즈의 정규 분포인, 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 필터링을 제어하는 단계는 원하는 필름 그레인 패턴을 결정하기 위해 2X2 필터, 노이즈 샤프닝(noise sharpening) 필터 및 대역통과 필터 중 하나에 대한 파라미터를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 필터링을 제어하는 단계는 상기 획득된 필름 그레인과는 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 상기 획득된 필름 그레인의 제로 평균을 갖는 표준 편차를 찾는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 다른 필름 그레인을, 필름 그레인 패턴을 갖는 화상을 생성하기 위해 제거된 획득된 필름 그레인을 갖는 화상에 추가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
7. 제 2항에 있어서,

   화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 단계는 화상으로부터 노이즈를 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 단계는 노이즈 필터링된 화상으로부터 필름 그레인을 제거하는 단계를 포함하는, 방법.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 다른 필름 그레인은 상기 획득된 필름 그레인과 다른 그레인 패턴 및 그레인 레벨을 갖는, 방법.
10. 후 제작을 위해 자동적으로 필름 그레인을 제어하는 장치로서,

    - 노이즈가 감소된 화상으로부터 그레인이 제거된 화상을 공제(substrating)함으로서 화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 수단과,

    - 상기 획득된 필름 그레인과 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 상기 획득된 필름 그레인의 통계 분포의 필터링을 위한 필터의 파라미터를 제어하는 수단을

    포함하는, 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 통계 분포의 필터링을 위한 상기 필터의 파라미터를 제어하는 수단은 필름의 임의의 화상 프레임에 대해 그레인 패턴을 자동적으로 획득하기 위해 필터링 파라미터를 설정하기 위한 설정수단을 포함하는, 장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 필터의 파라미터를 제어하는 수단은 그레인 패턴과 그레인 레벨 중 하나를 갖는 필름 그레인을 결정하기 위해 2X2 필터, 노이즈 샤프닝 필터 및 대역통과 필터 중 하나에 대한 파라미터를 조정하는 수단을 포함하는, 장치.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 통계 분포는 상기 획득된 필름 그레인의 정규 분포를 포함하는, 장치.
14. 제 10항에 있어서,

    상기 통계 분포를 필터링하기 위한 상기 필터는 상기 획득된 필름 그레인과는 다른 필름 그레인을 결정하기 위해 상기 획득된 필름 그레인의 제로 평균을 갖는 표준 편차를 찾는, 장치.
15. 제 10항에 있어서,

    상기 다른 필름 그레인을 다른 필름 그레인을 갖는 화상을 생성하기 위해 제거된 획득된 필름 그레인을 갖는 화상에 추가하는 수단을 더 포함하는, 장치.
16. 제 10항에 있어서,

    화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 수단은 화상으로부터 노이즈를 필터링하는 수단을 포함하는, 장치.
17. 제 16항에 있어서,

    화상으로부터 필름 그레인을 획득하는 수단은 노이즈 필터링된 화상으로부터 필름 그레인을 제거하는 수단을 포함하는, 필름 그레인을 자동적으로 제어하기 위한 장치.
18. 제 10항에 있어서,

    상기 다른 필름 그레인은 상기 획득된 필름 그레인과 다른 그레인 패턴 및 그레인 레벨을 갖는, 필름 그레인을 자동적으로 제어하기 위한 장치.

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