KR20120073159A - Ｈｄｒｉ(ｈｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｉｍａｇｉｎｇ)을 위해 일시적으로 조정된 노출 브라케팅 - Google Patents

Abstract

이 발명은 일시적으로 조정되는 단일 이미지의 브라케팅된 노출의 광 이미징 시스템, 빛 조리개를 구성하는 시스템, 프리즘 및 이미지 캡처 장치 등을 제공하며 프리즘은 빛 조리개에서 나오는 이미지를 2개 이상의 일시 조정 이미지로 분할할 수 있으며 이미지 캡처 장치는 다양한 레벨의 노출에서 일시적으로 조정된 이미지를 캡처한다.

Description

ＨＤＲＩ(ＨＩＧＨ ＤＹＮＡＭＩＣ ＲＡＮＧＥ ＩＭＡＧＩＮＧ)을 위해 일시적으로 조정된 노출 브라케팅{TEMPORALLY ALIGNED EXPOSURE BRACKETING FOR HIGH DYNAMIC RANGE IMAGING}

관련 출원에 대한 참조

이 출원은 2009년 3월 4일 접수한 미국 임시 특허출원 번호 61/157,494에 대한 이익을 청구하고 있으며 이에 대한 완전한 공개 자료는 여기에 온전히 포함되어 있다.

저작권 고지

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1. 발명의 범위

이 발명은 일반적으로 이미징 시스템과 관련이 있으며 특히 HDRI 재생산을 위해 다양한 노출을 제공하는 이미징 시스템과 관련이 있다.

2. 관련 기술에 대한 설명

HDRI(High dynamic range imaging)는 이미지 처리, 컴퓨터 그래픽 및 사진에 적용되는 용어이며 일반적으로 더 많은 노출 범위를 제공하기 위한 시스템 또는 기술과 관련이 있다. HDRI는 명암 사이의 범위가 크며, 일반적인 노출 또는 디지털로 향상된 노출로는 모든 이미지 영역을 분해하기에 부족할 경우 사용된다.

HDRI는 실제 장면에 존재하는 햇빛에서 그림자까지의 광범위한 명암도 레벨을 정확하게 표시하기 위해 이미지와 노출을 조작한다. 사용자는 계조 범위 전체를 상세하게 표시하기 위해 HDRI를 통해 다양한 노출과 포토 머지를 사용한 브라케팅을 사용한다.

특히 HDRI 처리는 특정 장면의 여러 노출을 32비트 HDRI 소스 파일로 통합한 다음 HDRI 소스 이미지에 부분적으로 빛과 대비의 품질을 조절하는 이미지를 만들기 위해 톤매핑한다.

HDRI 이미지는 기존의 디지털 촬영 장치보다 훨씬 높은 비트 깊이를 사용하는 디지털 형식으로 가장 잘 포착된다. 기존의 장치는 채널 아키텍처당 8비트로 제작되었다. 즉, 카메라와 출력 디스플레이는 모두 RGB 컬러 채널당 8비트의 최대 계조를 가지는 것이다.

HDRI 형식은 일반적으로 채널당 32비트이다. 이러한 종류의 형상을 자연스럽게 처리할 수 있는 차세대 카메라와 디스플레이가 몇 가지 있다. HDRI 디스플레이가 일반화되려면 몇 년이 걸리겠지만 HDRI 카메라와 획득 기법은 이미 통합되고 있다.

HDRI 이미지는 일반적으로 채널당 8비트로 다시 톤매핑되며 특히 확장된 정보를 작은 동적인 범위로 압축한다. 이것은 다양한 기존의 소프트웨어 알고리즘으로 자동적으로 되거나 Adobe Photoshop과 같은 프로그램을 통한 인위적 입력으로 수동으로 행해진다.

따라서 HDRI의 일반적인 작업 흐름에서 작가는 HDRI 이미지를 먼저 캡처한 다음 종이와 잉크, 8비트 RGB 모니터 또는 32비트 HDRI 모니터(톤 매핑 필요 없음)와 같은 원하는 출력 장치로 다시 톤매핑한다.

HDRK의 실제적인 문제는 파일 형식이나 이를 8비트 디스플레이로 톤매핑하는 컴퓨터 알고리즘이 아니다. 그러한 문제들은 이미 대략적으로 해결되었다. 예를 들어 open EXR은 Industrial Light and Magic(ILM)이 개발한 강력한 개방형 소스 HDRI 형식의 한 예이다. HDR 이미지를 캡처하는 데 있어서 가장 어려운 부분은 형상을 캡처하기 위해 사용하는 물리적 장치이다. 지금까지 HDR 이미지를 캡처하기 위해 사용할 수 있는 방법은 두 가지뿐이다.

그 첫 번째는 Spheron HER과 같은 특수 화상처리 칩(CMOS 또는 CCD)을 사용하는 고가의 카메라를 사용하는 것이다. CMOS 센서의 제조 비용은 CCD 센서 제조 비용보다 훨씬 저렴하지만 CCD(charge-coupled device)와 CMOS(complimentary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서는 모두 빛을 전자로 전환한다. 이러한 유형의 카메라는 일반적으로 컴퓨터가 생성한 이미지를 (HDRI의 또 다른 중요한 용도) 밝게 하기 위해 구상 사진을 만드는 용도로 전문가들이 조절된 환경에서 사용한다. 이러한 카메라는 자동 카메라가 아니며 모션 촬영을 할 수 없다.

두 번째 방법은 빠른 순서로 여러 노출을 포착한 다음(노출 브라케팅이라고 함) 그러한 노출이 부족한 이미지의 하이라이트, 정상적으로 노출된 이미지의 중간 톤, 과도하게 노출된 이미지의 그림자 등을 담고 있는 이미지를 통합하여 일반적인 카메라에서는 생략되는 하이라이트와 그림자 부분의 디테일을 살린 합성 HDR 이미지를 만드는 것이다.

이러한 두 가지 기술에는 상당한 단점이 있다. 두 번째 기술은 기존의 하드웨어로 작업이 가능하지만 시간이 많이 걸리고 전문적인 기술을 필요로 한다. 또한 이미지가 일시적으로 조정되지 않기 때문에 다른 순간에 차례로 촬영해야 하므로 HDRI 소프트웨어가 프레임 전체에서 동작의 대상을 제거 또는 합성하려고 할 때 작품 속의 장면이 바뀔 수 있다.

노출 사이에서 카메라의 경미한 움직임도 통합된 이미지에서 표시가 난다. 움직이는 물체는 HDRI 이미지에서 “뿌옇게” 처리된다. 따라서 이 기술은 모션 촬영에는 완전히 적합하지 않으며 스틸 사진에서만 성공적으로 사용할 수 있다.

이러한 이유로 노출 브라케팅 HDRI는 일반적으로 정지된 물체와 동물, 자동차, 보행자, 움직이는 나뭇잎 또는 휴지통, 구름 등으로 제한되며 프레임 안에서 움직이는 물체는 HDRI를 방해하거나 만족스럽지 않은 결과를 얻게 한다.

또한 여러 이미지에서 HDRI를 생성할 경우 시간이 많이 걸리고 귀찮은 일이 될 수 있다. HDRI는 거대한 파일이 여러 개 필요하고, 단계가 복잡하고, 일반적으로 특화되고 복잡한 소프트웨어를 필요로 한다.

첫 번째 기술은 비용이 매우 많이 들고 고가의 하드웨어나 정교한 전자 및 소프트웨어 시스템을 필요로 한다. 화상처리 칩은 민감도와 동적인 범위가 계속 발전하고 있지만 첫 번째 기술의 노출 변화처럼 극적인 결과를 얻지 못하고 있다. 또한 이러한 특수 카메라는 모션 사진을 촬영하는 데 필요한 빠른 촬영 속도로 촬영을 할 수 없다. 이러한 제품은 일부 특수 용도로 사용된다.

두 번째 기술과 관련된 문제점에 대해 제안된 해결책은 미국 특허청에서 발표한 다양한 특허에 반영되어 있다. 예를 들어, 2006년 10월 5일 McGuire 외 여러 명에게 부여된 미국 특허출원 번호 20060221209의 경우, 다양한 해상도에서 다양한 광학적 특성으로 장면을 촬영하고 이미지를 통합하는 기기 및 방법을 소개하고 있다. 이 카메라 시스템에는 가장자리가 연결된 노드가 여러 개의 있는 나무로 여러 광학적 요소를 배열한 것이 포함되어 있다. 이 시스템은 체인 끝부분에 필터를 사용하고 각 센서 앞에 렌즈를 배치함으로써 광학적 왜곡 소스를 추가적으로 형성한다.

2007년 6월 7일 Lee에게 부여된 미국 특허출원 번호 20070126918의 경우, 다양한 노출로 촬영한 한 장면의 여러 사진을 통합하여 개선된 이미지를 제공할 수 있으며 포커스 레벨이 제공된 카메라를 소개하고 있다. 또한 대조가 심한 장면에 대해 품질이 좋은 이미지를 얻을 수 있도록 픽셀 전체에서 노출 조절 수단이 있는 카메라를 제공하고 있다. 이 시스템은 복잡하며 다양한 밀도 노출을 형성하기 위해 빛을 줄이는 필터를 사용하고 있다. 빛의 상당 부분이 손실되어 이미지의 선명도가 감소되고 왜곡과 노이즈의 소스가 형성된다.

2008년 6월 26일 Ward 외 여러 명에게 부여된 미국 특허출원 번호 20080149812는 2개 이상의 이미지 센서 배열을 형성하는 전자식 카메라에 대해 공개하고 있다. 이미지 센서 배열 중 하나 이상은 매우 동적인 범위를 가진다. 이 카메라는 또한 빛이 2개 이상의 이미지 센터 배열에 도달하게 하는 셔터, 이미지 센서 배열에서 픽셀 데이터를 선별적으로 판독하는 판독 회로, 이 셔터와 판독 회로를 제어하도록 구성된 컨트롤러 등으로 구성되어 있다. 이 컨트롤러는 프로세서와 컴퓨터 판독 코드가 내장된 메모리를 구성하는데 이 프로세서가 메모리를 실행하면 컨트롤러가 이미지 캡처 시간에 셔터를 열게 하여 2개 이상의 이미지 센서 배열이 픽셀 데이터를 캡처하고 2개 이상의 이미지 센서 배열에서 픽셀 데이터를 판독하도록 한다. 이것은 다양한 이미지에 대해 매우 동적인 범위의 처리를 하기 위한 노출 레벨 제어 문제에 대한 종합적인 디지털 솔루션이다.

마지막으로 2007년 8월 2일 Kolehmainen 외 여러 명에게 부여된 미국 특허출원 번호 20070177004는 이미지 생성 방법 및 2개 이상의 이미지 캡처 기기로 구성되는 이미징 장치에 관한 것으로서 각각의 기기는 이미지를 생성하도록 배치된다. 이 기기는 이미지 품질이 향상된 이미지를 생성하기 위해 다양한 이미지 캡처링 기기로 만든 이미지의 한 부분 이상을 활용하도록 구성되어 있다. 이 방법을 사용하기 위해서는 여러 렌즈가 필요하며 이 렌즈는 가격이 비싸고 렌즈를 하나 추가할 때마다 변위와 광학 이미지 왜곡을 생성한다.

이전의 접근 방법 중 어느 것도 일시적인 정렬 불량의 문제가 없이 여러 이미지를 캡처하고 간단하고 신속하게 고해상도 범위의 이미지가 되는 간단한 방법을 제공하지 못했다.

필요한 것은 제품과 기존의 폼 요소를 간편하게 통합할 수 있는 저렴한 솔루션이다. 이 솔루션은 사용이 간편하고, 크기가 작고, 일시적인 조정 문제와 관련된 방해물 없이 높은 프레임 속도로 사진을 촬영할 수 있을 것이다.

이 발명은 일시적으로 조정되는 단일 이미지의 브라케팅된 노출의 광 이미징 시스템, 빛 조리개를 구성하는 시스템, 프리즘 및 이미지 캡처 장치 등을 제공하며 프리즘은 빛 조리개에서 나오는 이미지를 2개 이상의 일시 조정 이미지로 분할할 수 있으며 이미지 캡처 장치는 다양한 레벨의 노출에서 일시적으로 조정된 이미지를 캡처한다.

이 발명의 한 구체물로서 이 프리즘은 일시적으로 조정된 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 얻기 위해 유입되는 이미지의 밀도를 분할한다.

다른 구체물인 캡처링 장치는 이미지 감지 센서를 구성하며 센서의 ISO는 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 얻기 위해 조절된다.

본 발명의 또 다른 구체물로서 이 시스템은 이미지 캡처링 장치에 연결된 이미지 처리 장치를 구성한다.

한 구체물에서 이미지 처리 장치는 컴퓨터 프로세서를 구성한다.

다른 구체물에서 이 장치는 톤 매핑 프로세서를 구성한다.

또한 이 시스템은 렌즈가 캡처하는 이미지를 보는 접안렌즈를 구성한다.

또한 이 시스템은 디지털 판독 모니터를 구성한다.

다른 구체물에서 이 프리즘은 이미지를 세 가지 이상의 노출 레벨로 분할할 수 있다.

다른 구체물에서 세 가지 레벨의 노출은 원래 이미지 노출 레벨의 약 14%, 29% 및 57%이다.

다른 구체물에서 세 가지 노출 레벨은 원래 이미지 노출 레벨의 약 5%, 19% 및 76%이다.

다른 구체물에서 세 가지 노출 레벨은 원래 이미지 노출 레벨의 약 1%, 11% 및 88%이다.

다른 구체물에서 이 프리즘은 이미지를 4가지 이상의 노출 레벨로 분할할 수 있다.

다른 구체물에서 이 프리즘은 이미지를 5가지 이상의 노출 레벨로 분할할 수 있다.

또한 본 발명은 브라케팅된 단일 이미지의 노출을 일시적으로 조정하는 방법을 제공하며, a) 빛 조리개에서 온 이미지를 2개 이상의 일시 조정된 이미지로 분할하기 위해 프리즘을 사용, b) 다양한 레벨의 노출에서 일시적으로 조정된 이미지를 캡처하기 위해 이미지 캡처링 장치를 사용하는 절차로 구성된 방법을 제공한다.

본 발명에 대한 이러한 기능 및 기타 장점은 본 발명에 따른 기기 및 방법의 다양한 구체물에 대한 상세 설명으로 구체화된다.

현재 발명과 이에 수반되는 특징 및 장점에 대해 완전히 이해하려면 해당 도면을 고려하면서 다음의 상세 설명을 참조하면 가능하다.
그림 1은 발병에 따라 제작된 시스템의 도표화된 보기이며 다양한 프리즘 분할 및 센서 민감도 설정을 사용하여 노출 간격에 대한 변화를 보여주고 있다.
그림 2는 그림 1의 시스템의 도표화된 보기이며 이미지 처리를 위한 시스템의 추가 구성요소를 보여주고 있다.
그림 3은 본 발명을 통해 사용할 수 있는 양방향 프리즘의 투시도를 보여주고 있다.
그림 4는 본 발명을 통해 사용할 수 있는 3방향 프리즘의 투시도를 보여주고 있다.
그림 5는 본 발명을 통해 사용할 수 있는 4방향 프리즘의 투시도를 보여주고 있다.
그림 6은 본 발명을 통해 사용할 수 있는 5방향 프리즘의 투시도를 보여주고 있다.

현재 발명의 광학적 이미징 시스템은 매우 동적인 범위의 화상처리를 개선하고 일시적으로 조정된 노출 브라케팅이 가능한 어셈블리를 제공한다. 이 시스템은 간단하고, 정교하며, 기존의 기술을 사용하여 일시적 왜곡이 없으며 상대적으로 적은 구현 비용으로 모션 캡처를 할 수 있다.

현재 광학적 이미징 시스템으로 사용자는 이미지에서 노출이 부족한 부분과 과다한 부분이 올바르게 촬영된다고 확신하며 빛을 캡처할 수 있다. 사용자는 이미지 캡처링 장치를 사용하여 사용 가능한 빛을 캡처하고 이 정보를 출력 장치에 어떻게 매핑할지 결정하면 된다. 이 광학 이미징 시스템으로 사용자는 가장 정교한 최신 일반 사진 장비를 비롯한 다른 방법으로는 캡처가 불가능한 멋진 이미지를 만들 수 있다.

본 발명에 대해 자세히 설명하기 전에 본 발병은 여기에서 설명한 특정 구체물에 국한되지 않으며 다양할 수 있음을 밝힌다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구 내용으로 제한되므로 여기에서 사용된 용어는 특정 구체물을 설명하기 위한 것이지 제한하기 위한 것이 아니다.

별도 정의된 경우를 제외하고 여기에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 여기에서 설명된 것과 유사하거나 동일한 자료는 실제 또는 본 발명의 검사에서 사용될 수 있으며 선호되는 자료에 대해 설명한다.

이 사양에서 인용한 모든 출판물과 특허는 각각의 출판물 또는 특허가 참고로 특별히 개별적으로 표시된 것처럼 참고로 포함되어 있으며 출판물이 인용된 것과 관련된 자료를 공개 및 설명하기 위해 참고로서 포함되어 있다. 출판물의 인용은 인용 사실을 공개하기 위한 것이고 이 접수 날짜 이전에 공개하며, 이전 발명에 의해서 본 발명이 그러한 출판물보다 더 이전이 될 수 없음을 인정하는 것이 되지는 않는다. 또한 제공된 출판 날짜는 실제 출판 날짜와 다를 수 있고 이에 대해서는 개별적으로 확인해야 한다.

본 문서와 첨부된 청구 내용에서 사용된 단수형 (영문의 경우: “a”, “an” 및 “the”)에는 문맥상 분명하게 별도 언급한 경우가 아니라면 복수형도 포함한다. 또한 청구 내용은 선택적 요소를 제외하기 위해 선별할 수 있다. 따라서 이 문구는 “단독적으로”, “오로지” 및 청구 요소의 설명과 관련된 용어 또는 “부정적” 제한을 사용하는 선례로서 해석된다.

이 문서를 읽고 내용을 파악하면서 여기에서 설명하고 보여준 각각의 구체물은 별도의 구성요소와 특징을 가지며, 본 발명의 범위나 본질에서 벗어나지 않고 다른 몇 가지 구체물의 특징과 분리 또는 통합될 수 있음을 이해할 수 있다.

예를 들어, 전술한 도면과 참고 자료는 컬러 이미지와 프로세서를 나타내지만 본 시스템은 흑백(회색조) 이미지 및 센서에도 동일하게 작용한다. 예를 들어 과학 또는 산업적 용도를 위한 사용은 회색조 이미지를 선호할 수 있다.

현재 카메라 기술에서는 흔하지 않은 일이지만 주요 렌즈가 없는 이미징 기기(예: 핀홀 카메라 또는 슬릿 스캐너)를 제작할 수 있다. 이러한 용도는 산업 또는 과학적 사용에 더 적합하다. 본 발명은 프런트 엔드 렌즈를 포함하지 않지만 간단한 조리개나 유사한 것은 포함하는 디자인에 간편하게 적용할 수 있다.

일반적으로 이 시스템과 방법은 이미지 캡처 장치의 몇 가지 이미지 감지 센서에 대해 전체 스펙트럼 브래킷으로 프리즘 분할을 사용한다. 이 시스템은 필수 기능으로서 고가의 이미지 센서를 필요로 하지 않는다. 이 시스템으로 이미지에 비추어지는 빛을 여러 개의 다양한 노출 레벨로 분할하여 기존의 상업용 센서에서 동시에 여러 노출이 가능하다.

일시적으로 조정된 이미징 시스템은 Technicolor로 유추할 수 있다. 컬러 필름 용지가 개발되기 전에 헐리우드는 컬러로 영화를 촬영하는 방법을 찾고 있었다. Technicolor, Inc.는 흑백 필름 용지에서 컬러 사진을 만드는 방법을 개발한 최초의 회사였다. 이 회사는 적색, 녹색 및 청색 필터를 사용한 특수 빔 분할기를 통해 동시에 노출시킨 세 개 롤의 흑백 필름을 사용했다.

각각의 흑백 필름 네거티브에 적색, 녹색 또는 청색 정보를 기록했다. 이 과정은 각각의 롤 앞에 올바른 컬러 필터를 놓고 세 개 롤의 필름을 동시에 돌리는 프로젝터를 사용하여 반대 방향으로 실시되었다. 이미지가 올바르게 조정되면 완전한 컬러 사진이 보였다.

더 나은 컬러 필름이 나오면서 비디오 카메라가 등장할 때까지 이 절차는 점차 퇴색되었다. 비디오가 처음 등장했던 시절 컬러 센서는 별로 정교하지 않았으며 고해상도 이미지 또는 양질의 색상 포화 및 복사본을 만들지 못했다. 따라서 Technicolor가 각각의 동일한 동시 이미지를 피드하기 위해 세 개의 이미지 센서 및 빔 분할기를 사용하는 원리는 사라졌고 새로운 세대의 이미징 제품을 사용하게 되었다. 세 개의 흑백 CCD는 삼색 프리즘이라고 하는 새롭게 개선된 빔 분할기와 함께 사용되었다.

이 기술은 3CCD 센서라고도 불리는 전문가 수준의 비디오 카메라에서 현재 사용되고 있다. 적색, 녹색 및 청색의 3개 센서는 더 포화된 색상을 선명하게 할 뿐만 아니라 생성하는 이미지의 동적 범위를 더욱 개선하도록 도와주었다. 하지만 더 나은 컬러 필름 용지가 Technicolor 방법의 몰락을 재촉했듯이 더 나은 CMOS 및 CCD 센서는 풀 컬러 단일 센서 시스템이 선호되어 3CCD 센서 시스템 시대의 종말을 재촉했다. 사실 RED Digital Cinema Camera Company의 상품과 같은 일부 고가의 전문 카메라와 모든 전문가용 디지털 SLR은 하나의 풀 컬러 센서만 사용한다. 센서 기술은 단일 컬러 센서가 3CCD 센서 시스템을 대체하고 더 추월하는 경지에까지 도달한 것이 분명하다.

한편 일시적으로 조정된 노출 브라케팅 시스템은 전체 스펙트럼을 다양한 색상으로 분할하는 대신 다양한 노출 레벨에서 각각의 풀 컬러 센서로 분할하도록 조절된 삼색 프리즘을 사용한다.

이 시스템은 HRDI를 위한 일시적 이미지 조정을 위해 그러한 프리즘을 사용하여 각 센서에 도달하는 빛의 스펙트럼이 아닌 중립 색상의 양을 변화시킬 수 있다. “중립 색상”이란 프리즘이 생성한 일시적으로 조정된 이미지는 각각의 색상 사이에서 또는 색상과 이미지 사이에서 밀도가 다를 수 있지만 컬러 스펙트럼에서는 서로 크게 다르지 않다. 즉, 프리즘은 밀도는 상당히 다르지만 컬러 스펙트럼과 유사한 분할 이미지 또는 중립 스펙트럼을 생성한다.

일반적으로 알려진 모든 컬러 분할 프리즘 레이아웃은 중립 분할에 사용될 수 있다. 그림 1에서 시스템 10은 유입되는 빛 30을 캡처링하기 위해 조리개 20을 가지는 광학 이미징 시스템으로 구성된다. 이 시스템의 내부는 중립 색상의 분할을 생성하기 위해 캡처한 라이트를 반영할 때 사용되는 중립 프리즘 100이다.

그림 1에서 중성 필름 프리즘 100은 빛을 3가지의 풀 컬러 센서 이미지 101, 102 및 103으로 분할하는 3방향 프리즘으로 묘사되어 있다. 밀도 스펙트럼으로 EV(노출값, 일반적으로 “정지”라고 함)를 위 아래로 조절하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있으며 카메라는 이미지를 동시에 캡처할 수 있다. 그림 1에서 두 개의 연속적인 중립 필름 104와 105를 사용했는데 각각 57.1429% (4/7)의 빛을 캡처하고 나머지 빛에 대해 33.33% (1/3)를 캡처했다. 따라서 중립 프리즘은 캡처한 이미지를 세 가지의 일시적으로 조정된 노출 106, 107 및 108로 세분하며 이들은 유입되는 빛의 1/7, 2/7 및 4/7의 상대적 광도를 가진다.

프리즘 100의 필름 코팅 104 및 105는 기술 분야에 알려진 수 많은 코팅 중 하나일 수 있으며 유입되는 빛 30을 반사하여 이미지를 중립 색상 분할 또는 분리할 수 있다. 그러한 중립 필름의 두 가지 예에는 일반적으로 일련의 절연체성 층이 있거나 없는 알루미늄이나 은을 사용하는 박막 금속 코팅 필름과 가시 파장 범위에서 입사광의 특정 백분율을 반영하도록 설계된 박막 필름 용지를 사용한 굴절성이 높거나 낮은 표시 소재로 구성된 절연체성 층이 포함된다. 이러한 유형 및 관련 유형의 박막 필름 코팅 104와 105를 “스펙트럼 중립 필름” 또는 “중립 필름”이라고 한다.

다음 표는 캡처한 이미지를 14.2857%, 28.5714% 및 57.1429%에서 일시적으로 조정된 노출 106, 107 및 108로 분할하기 위해 프리즘을 사용하여 그러한 시스템의 백분율 계산법을 보여주고 있다.

따라서 이 프리즘은 RGB 컬러 분할이 필요하지 않은 컬러 이미지 센서를 사용하여 일시적으로 조정된(동일한 순간에 촬영) 동일한 이미지의 다양한 노출을 분할하는데 사용된다.

카메라가 이미지를 동시에 캡처하게 하는 스펙트럼 강도를 사용하여 EV(노출값, 일반적으로 “정지”라고도 함)를 높이거나 낮추기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유입되는 빛을 프리즘에서 직접 다양한 강도로 분할하고 센서 또는 두 가지의 다양한 조합에서 ISO 민감도를 조절하여 할 수 있다.

이 시스템은 프리즘 100의 광도를 각각 33%씩 균등 분할하고 센서 101, 102및 103의 ISO를 조절하여 다양한 EV 출력 간격을 달성한다. 이 시스템은 프리즘 100의 광도를 빛 106, 107 및 108에 대해 원하는 EV 간격으로 분할할 수 있다. 따라서 ISO 센서를 그대로 두고 기록된 이미지에 대해 원하는 다른 EV 출력 간격을 달성한다. 이러한 두 가지의 극한 경우를 통합하는 것이 다양한 용도를 위해 바람직할 수 있다.

그림 2는 시스템 10의 추가 구성요소를 보여주고 있다. 그림 2는 이미지 통합에 사용되는 톤 매핑 프로세서 110 및 HDRI 120 프로세서의 배치를 보여주고 있다. 이 처리 칩은 HDRI 이미지에 실시간으로 3개의 이미지를 결합시키는데 사용되며 다른 칩은 톤 매핑을 완료하는데 사용된다. 이러한 기능은 단일 프로세싱 칩으로 통합될 수도 있다.

광 반응성 소프트웨어 컨트롤러를 비롯한 렌즈와 관련 하드웨어의 동작을 제어하는 시스템은 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다.

또한 개별 센서는 노출 부족 및 과다와 관련된 노이즈와 기타 장애물을 줄이기 위해 기술 분야에서 알려진 방법으로 해당 노출 레벨을 튜닝하여 효과를 볼 수 있다.

우수한 성능의 표준 카메라 렌즈 140은 빛 조리개의 빛을 모으고 초점을 맞추기 위해 시스템 10과 함께 사용할 수 있다.

시스템 10에는 또한 렌즈의 이미지를 캡처하여 센서로 조절하기 위해 접안렌즈 및/또는 모니터 150이 포함된다.

이 시스템의 기타 기능에는 8비트 톤 매핑 데이터 160, 또는 32비트 HDRI 원시 데이터 170 중 하나를 위한 대량 저장 공간이 포함된다. 표준은 더 높은 32비트 형식 쪽으로 진화하고 있지만 16비트, 14비트 형식과 같은 기타 HDRI 형식도 알려져 있다.

ISO는 센서/필름이 빛에 얼마나 민감한지를 나타내는 상관적 요소이다. 특정 조리개가 생성한 노출, 셔터 속도, 민감도 조합은 노출값 “EV”로 표현될 수 있다. 제로 EV는 ISO 100에서의 조리개 조합 f/1과 셔터 속도 Is로 정의된다.

“노출값”이라는 용어는 셔터 속도와 조리개 조합만을 나타내기 위해 사용된다. ISO 민감도를 고려한 노출값은 “밝기값” 또는 LV라고 하며 장면의 휘도를 나타낸다. 본 특허에서 간소화를 위해 조리개, 셔터 속도 및 민감도를 하나의 친근한 변수로 분류하여 밝기값을 종종 “노출값”이라고 하기도 한다. 이것은 디지털 카메라에서 조리개와 셔터 속도를 변경하기 쉽듯이 민감도를 변경하기도 수월하기 때문이다.

센서가 수집한 빛의 양이 반으로 줄어들 때마다(예: 셔터 속도를 두 배로 하거나 조리개를 반으로 줄여) EV는 1씩 증가한다. 예를 들어 6 EV는 5 EV의 빛의 양의 절반이다.

표 2는 가장 높은 분광 분할인 +/-3EV, +/-2EV 및 +/-1EV에 대한 출력 간격을 조절할 수 있는 기타 변수를 보여주고 있다.

다양한 노출 간격은 센서 민감도 설정을 가진 다양한 프리즘 조합을 사용하여 개선 또는 향상될 수 있다. 이것은 센서에서 분광 분할로 생성된 차이를 확대하는 차별적 노출값(EV)을 사용하여 가능하다.

표 3은 본 발명에 따라 생성된 시스템의 도표 보기의 결과로서 그림 1과 2에 표시되어 있으며 빛 104와 105의 2개 분할이 있는 프리즘을 배치하여 76.1905% (16/21)와 나머지 빛에 대해 20.00% (1/5)를 얻었다. 이것은 캡처한 이미지를 일시적으로 조정된 노출 106, 107,및 108에 대해 76.1905%, 19.0476% 및 4.7619%로 분할하기 위해 사용되었다.

표 4는 프리즘 분할과 센서 민감도 설정 +/- 3 EV, +/-2 EV 및 +/-1 EV의 다양한 조합을 사용하여 노출 간격의 변수를 표시한 결과를 보여주고 있다. 표 4는 표 3(이러한 설정은 +/-2 EV 입력 값만을 위한 것임)에 있는 것과 같이 각 센서(이러한 설정은 +/-1 EV 입력 값만을 위한 것임)에서 대안적인 EV 출력 간격을 생성하기 위해 사용되는 각 센서의 다양한 ISO 설정을 보여주고 있다.

표 5는 그림 1과 2에 표시된 바와 같이 본 발명에 따라 제작된 시스템의 결과이며, 104 및 105라는 두 가지 분광을 가지는 프리즘을 사용하여 87.6712% (64/73)와 나머지 빛에 대해 11.11 % (1/9)의 결과를 얻은 것을 보여주고 있다. 이것은 캡처한 이미지를 일시적으로 조정된 노출 106, 107 및 108에 대해 각각 87.6712%, 10.9589% 및 1.3699%로 분할하기 위해 사용되었다.

표 6은 표 5 백분율에 대해 구성된 시스템에 대한 설정으로서 노출 간격의 변수는 다양한 프리즘 분할 조합과 센서 민감도 설정 +/-3 EV, +/-2 EV 및 +/-1EV를 사용하여 표시되어 있다.

그림 1과 2, 표 1에서 6까지에 표시된 시스템은 도달 가능한 광범위한 노출 레벨을 보여주고 있지만 완전한 범위는 아니다. 이것은 예에 불과하며 더 좁거나 더 광범위한 노출 범위와 구성 및 센서 민감도 설정을 사용한 프리즘 분할 설정이 존재할 수 있다.

또한 3방향 프리즘의 사용 방법은 그림 1과 2에 표시되어 있고 기타 중립 프리즘 구성을 사용할 수 있다. 그림 3에서 6까지는 양방향, 3방향, 4방향 및 5방향 중립 프리즘 구성에 대한 구성을 각각 보여주고 있다.

다양한 용도를 위해 다양한 프리즘 분할을 사용하는 것이 적합하다. 최소 구성에서 효과가 없는 경우도 일부 있지만 양방향 구성은 효과가 있을 수 있다(그림 3). 하지만 양방향 중립 프리즘은 장치를 최소한의 비용으로 구현하는 방법을 나타내며 비용 절감을 위해 제작된 여러 제품의 소비자 버전으로 사용될 수 있다.

한편 그림 5와 6에 표시된 4방향 및 5방향 중립 프리즘 분할에서 얻을 수 있는 더 정교한 분할의 제어력은 일부 과학 또는 전문적 용도에 적합할 수 있다.

본 발명은 상기 요약된 특정 구체물과 관련하여 설명되었지만 이 기술 분야의 전문가가 다양한 대체물, 개조물 및 변형을 만들 수 있다. 따라서 위에서 명시한 본 발명에서 선호하는 구체물은 제한적이지 않고 실례가 되도록 발명되었다. 본 발명의 본질과 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변경이 가능하다.

Claims (28)

1. 단일 이미지를 일시적으로 조정하는 브라케팅 노출을 위한 광학적 이미징 시스템으로서 본 시스템은 빛 조리개, 프리즘, 이미지 캡처링 장치로 구성.
   여기에서 프리즘은 빛 조리개를 통해 들어오는 이미지를 2개 이상의 중립 색상, 일시적으로 조정된 이미지 등으로 분할 가능함,
   여기에서 이미지 캡처링 장치는 일시적으로 조정된 이미지를 다양한 노출 레벨에서 캡처함.
2. 상기 일시적으로 조정된 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 달성하기 위해 유입되는 이미지의 광도를 프리즘이 분할하는 청구항 1의 시스템.
3. 상기 이미지 캡처링 장치가 일시적으로 조정된 이미지를 위한 이미지 감지 센서로 구성되는 청구항 1의 시스템.
4. 상기 센서의 ISO가 상기 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 얻기 위해 조절되는 청구항 1의 시스템.
5. 상기 프리즘이 하나 이상의 중립 필름 코팅으로 구성되는 청구항 1의 시스템.
6. 상기 이미지 캡처링 장치에 연결된 이미지 처리 장치로 구성되는 청구항 1의 시스템.
7. 상기 이미지 처리 장치가 컴퓨터 프로세서로 구성되는 청구항 1의 시스템.
8. 톤 매핑 프로세서로 구성되는 청구항 7의 시스템.
9. 이미지 처리 장치 및 톤 매핑 프로세서가 단일 통합 회로에 포함되어 있는 청구항 8의 시스템.
10. 디지털 판독 모니터로 구성되는 청구항 1의 시스템.
11. 상기 조리개와 관련된 렌즈로 구성되는 청구항 1의 시스템.
12. 상기 유입 이미지를 보기 위한 접안렌즈로 구성되는 청구항 1의 시스템.
13. 상기 프리즘이 이미지를 다양한 노출 레벨을 가지는 3개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할할 수 있는 청구항 1의 시스템.
14. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입 이미지 광도의 약 14%, 29%, 57%인 청구항 13의 시스템.
15. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입 이미지 광도의 약 5%, 19%, 76%인 청구항 13의 시스템.
16. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입 이미지 광도의 약 1%, 11%, 88%인 청구항 13의 시스템.
17. 상기 프리즘이 이미지를 다양한 노출 레벨을 가지는 4개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할할 수 있는 청구항 1의 시스템.
18. 상기 프리즘이 이미지를 다양한 노출 레벨을 가지는 5개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할할 수 있는 청구항 1의 시스템.
19. 단일 이미지의 일시적으로 조정된 브라케팅 노출 방법, 상기 방법은 다음 단계로 구성
    a. 빛 조리개에서 들어오는 이미지를 2개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할하기 위해 프리즘 사용,
    b. 상기의 일시적으로 조정된 이미지를 다양한 레벨의 노출에서 캡처하기 위해 이미지 캡처링 장치 사용,
    상기 프리즘은 일시적으로 조정된 이미지의 중립 색상 분할을 생성함.
20. 상기 프리즘이 일시적으로 조정된 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 얻기 위해 유입되는 이미지의 광도를 분할하는 청구항 19의 방법.
21. 상기 이미지 캡처링 장치가 일시적으로 조정된 이미지를 위한 이미지 감지 센서로 구성되는 청구항 19의 방법.
22. 상기 센서의 ISO가 상기 이미지 사이에서 원하는 EV 출력 간격을 달성하기 위해 조정된 청구항 19의 방법.
23. 상기 프리즘이 상기 이미지를 다양한 레벨의 노출을 가지는 세 가지 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할 가능한 청구항 19의 방법.
24. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입되는 이미지 광도의 약 14%, 29%, 57%인 청구항 23의 방법.
25. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입되는 이미지 광도의 약 5%, 19%, 76%인 청구항 23의 방법.
26. 상기 세 가지 노출 레벨이 상기 유입되는 이미지 광도의 약 1%, 11%, 88%인 청구항 23의 방법.
27. 상기 프리즘이 이미지를 다양한 노출 레벨을 가지는 4개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할할 수 있는 청구항 19의 방법.
28. 상기 프리즘이 이미지를 다양한 노출 레벨을 가지는 5개 이상의 일시적으로 조정된 이미지로 분할할 수 있는 청구항 19의 방법.

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