KR20130122621A - 비디오를 필름에 아카이빙하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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크리스 스콧 쿠트카
조수아 핀스
윌리암 기벤스 레드먼
빈스 세룬도로
로버트 폴 스치네이더
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톰슨 라이센싱
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Abstract

비디오 콘텐츠를 필름에 아카이빙하고, 필름 아카이브로부터 비디오를 복구하기 위한 방법 및 시스템이 개시된다. 콘텐츠에 대응하는 비디오 데이터 및 데이터와 관련된 특성화 패턴이 인코딩된 데이터로서 제공되는데, 인코딩된 데이터는 필름 아카이브를 생성하기 위해 필름에 기록된다. 특성화 패턴은 비디오 데이터에 대한 공간, 시간, 및 비색 정보를 포함하며, 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하기 위한 기반을 제공한다.

Description

비디오를 필름에 아카이빙하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF ARCHIVING VIDEO TO FILM}
본 특허출원은 2010년 10월 15일에 출원되고 발명의 명칭이 "Method and System of Archiving Video to Film"인 미국 가출원 제61/393,858호 및 2010년 10월 15일에 출원되고 발명의 명칭이 "Method and System for Producing Video Archive On Film"인 미국 가출원 제61/393,865호에 대한 우선권의 이익을 주장한다. 이들 특허출원의 내용은 전체적으로 참조로서 여기에서 명백히 원용한다.
본 발명은 비디오 콘텐츠의 필름 아카이브를 생성하고, 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
비록 아카이빙 목적으로 사용될 수 있는 수많은 미디어 포맷이 있지만, 필름 아카이브는 다른 포맷들에 비해 여전히 이점을 갖는데, 여기에는 50년 이상의 증명된 아카이빙 수명을 포함한다. 성능 저하 문제를 제외하고, 자기 또는 디지털 포맷을 판독하기 위한 장비가 미래에 여전히 이용될 수 있는지 여부에 관한 잠재적 걱정과 함께 비디오 테이프 및 디지털 포맷과 같은 다른 미디어도 더이상 쓸모가 없게 될 수 있다.
비디오를 필름으로 옮기기 위한 전통적인 방법은 디스플레이 모니터에서 비디오 콘텐츠를 촬영하는 것을 포함한다. 일부 경우에, 이는 별도의 컬러 필터를 통해 흑백 모니터에 디스플레이되는 컬러 비디오를 촬영하는 것을 의미한다. 그 결과는 비디오 이미지의 사진이다. 텔레시네(telecine)는 아카이브 사진으로부터 비디오 이미지를 검색 또는 복구하는데 사용된다. 각각의 필름 프레임은 비디오 카메라에 의해 관측되며, 결과로서 생긴 비디오 이미지는 실시간 방송되거나 기록될 수 있다. 이러한 아카이빙 및 검색 프로세스에 대한 단점은 최종 이미지가 원 비디오와 동일하지 않은 "비디오 디스플레이의 사진의 비디오 카메라 이미지"라는 것이다.
통상적으로, 이러한 타입의 필름 아카이브로부터의 비디오 콘텐츠의 복구는 컬러 및 원 화질을 복원하도록 수동의 예술적 개입을 요구한다. 이 경우에도, 복구된 비디오는 종종 공간 아티팩트(artifact), 시간 아티팩트, 및/또는 비색(colorimetric) 아티팩트를 보일 수 있다. 공간 아티팩트는 예를 들어, 비디오 이미지를 디스플레이할 때 임의의 공간적 오정렬이 있는 경우와 같이 상이한 이유들로 인해 비디오 디스플레이의 사진 갭처 또는 사진 아카이브의 비디오 카메라 캡처 시에 일어날 수 있다.
시간 아티팩트는 인접 라인 쌍들이 캡처되는 시간 차이로 인해 인터레이싱된 비디오 디스플레이의 사진으로부터 일어날 수 있다. 비디오 프레임 레이트 및 필름 프레임 레이트가 1:1이 아닌 경우, 필름 이미지들은 프레임 레이트 불일치, 예를 들어 텔레시네 저더(telecine judder)로부터 기인한 시간 아티팩트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 필름이 24fps(frames per second)의 프레임 레이트를 갖고, 비디오가 60fps(미국) 또는 50fps(유럽)의 프레임 레이트를 갖는 경우 일어날 수 있는데, 하나의 필름 프레임이 2개 이상의 비디오 프레임 동안 반복된다.
또한, 디스플레이, 필름, 및 비디오 카메라 사이의 조건 등색(metamerism)으로 인해 비색 아티팩트가 생기는데, 다시 말하면 디스플레이에 의해 생성된 상이한 컬러들이 동일한 컬러로 필름에 보일 수 있으며, 아카이브 필름의 상이한 컬러들은 동일한 컬러로 비디오 카메라에 보일 수 있다.
종래 기술의 접근법의 이러한 문제점들은 본 발명의 방법으로 극복되는데, 여기서 필름 미디어의 동적 범위는 자체 문서화(self-documenting), 정확한 복구 가능(accurately recoverable), 성능 저하 방지(degradation resistant), 및 인간 판독가능(human-readable) 포맷으로 디지털 비디오 데이터를 보존하기 위해 사용된다. 이러한 아카이브 포맷으로부터 복구된 비디오는 원 비디오와 비교할 때 인식 가능한 공간 아티팩트, 시간 아티팩트, 및 비색 아티팩트를 본질적으로 갖지 않으며, 컬러 복원 또는 색역 재매핑(gamut remapping)을 위한 인간의 개입을 요구하지 않는다.
본 발명의 일 측면은 필름에 비디오 콘텐츠를 아카이빙하는 방법으로서 디지털 비디오 데이터 및 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴을 인코딩하여 인코딩된 데이터를 형성하는 단계 - 여기서 인코딩된 데이터는 디지털 비디오 데이터에 대응하는 필름 밀도 코드를 포함함 -; 필름 밀도 코드에 따라 인코딩된 데이터를 필름에 기록하는 단계; 및 기록된 인코딩된 데이터를 갖는 필름으로부터 필름 아카이브를 생성하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 방법으로서, 디지털 비디오 데이터 및 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴에 대응하는 필름 기반 데이터를 포함하는 필름 아카이브의 적어도 일부를 스캐닝하는 단계; 및 특성화 패턴에 기초하여 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 필름에 비디오 콘텐츠를 아카이빙하는 시스템으로서, 디지털 비디오 데이터 및 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴에 대응하는 필름 기반 데이터를 포함하는 인코딩된 데이터를 생성하기 위한 인코더; 상기 인코딩된 데이터를 필름에 기록하기 위한 필름 레코더; 및 상기 필름을 프로세싱하여 필름 아카이브를 생성하기 위한 필름 프로세서를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하기 위한 시스템으로서, 상기 아카이브를 스캐닝하여 필름 기반 데이터를 생성하기 위한 필름 스캐너; 및 상기 필름 기반 데이터로부터 특성화 패턴을 식별하고, 상기 특성화 패턴에 기초하여 상기 필름 기반 데이터를 디코딩하여 상기 비디오 콘텐츠를 복구하는데 사용하기 위한 비디오 데이터를 생성하기 위한 디코더를 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 내용은 첨부 도면(비율대로 그려지지 않음)과 결합하여 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 비디오 콘텐츠를 필름에 아카이빙하는 시스템을 예시한다.
도 1b는 필름에 이전에 아카이빙된 비디오 콘텐츠를 복구하는 시스템을 예시한다.
도 2는 필름 아카이브에 있는 비디오 콘텐츠의 프로그레시브 프레임들의 시퀀스를 예시한다.
도 3은 필름 아카이브에 있는 비디오 콘텐츠의 필드-인터레이스된 프레임들의 시퀀스를 예시한다.
도 4a는 필름 아카이브에 있는 비디오 콘텐츠의 필드 인터레이스된 프레임의 헤더에 사용되는 특성화 패턴을 예시한다.
도 4b는 도 4a의 일부의 확대도이다.
도 5는 필름 아카이브에 저장된 비디오 콘텐츠의 프로그레시브 프레임들과 함께 사용되는 특성화 패턴을 예시한다.
도 6은 필름 아카이브에 저장된 비디오 콘텐츠의 필드 인터레이스된 프레임들과 함께 사용되는 특성화 패턴을 예시한다.
도 7은 본 발명의 일 측면에 따라 비디오 콘텐츠의 필름 아카이브를 생성하는 프로세스를 예시한다.
도 8은 본 발명의 다른 측면에 따라 필름 아카이브로부터 비디오를 복구하는 프로세스를 예시한다.
도 9a 및 도 9b는 일부 필름 스톡(film stock)에 대한 특성 곡선을 예시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우 도면들에 공통적인 동일 요소들을 지정하는데 동일한 참조 부호들이 사용된다.
본 발명은 비디오 콘텐츠의 필름 아카이브를 생성하고, 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 방법 및 시스템을 제공한다. 아카이브는 인코딩된 데이터를 필름에 기록함으로써 생성되며, 그 후 이 필름은 아카이브 품질 스토리지 미디어를 제공하기 위해 현상된다. 인코딩된 데이터는 인코딩 비디오 콘텐츠를 비디오 콘텐츠와 관련된 특성화 패턴과 함께 포함한다. 비디오 콘텐츠는 필름 아카이브를 스캐닝함으로써 복구될 수 있는데, 이때 특성화 패턴은 필름 프레임을 비디오에 디코딩하기 위한 기반을 제공한다. 필름 프레임 스캔 데이터의 후속 디코딩은 수십 년간의 필름 염료(film dye)들의 페이딩(fading)이 존재하는 경우에도 원 비디오와 실질적으로 동일한 비디오를 생성한다. 특성화 패턴은 당업자가 인코딩 또는 포맷에 대한 다른 특별한 지식 없이 원 비디오를 복구하기에 충분한 지시들을 포함할 수 있다.
예를 들어, 키네스코프(kinescope) 또는 시네 카메라(cine camera)를 사용하여 모니터에 디스플레이된 각각의 비디오 프레임에 대한 사진을 촬영함으로써 필름에 기록된 사진으로서 비디오 콘텐츠를 랜더링하는 종래 기법과 달리, 본 발명의 아카이브 생성 시스템은 특성화 패턴을 사용함으로써 상당한 정확도로 복구될 수 있는 수치 데이터로서 비디오 신호를 취급한다.
도 1a는 본 발명의 필름 아카이브 시스템(100)의 일 실시예를 도시하는데, 비디오 콘텐츠(108) 및 특성화 패턴(110)을 포함하는 인코딩된 파일(114)을 제공하는 인코더(112), 인코딩된 파일을 기록하는 필름 레코더(116), 기록된 파일을 프로세싱하고 비디오 콘텐츠의 필름 아카이브(126)를 생성하는 필름 프로세서(124)를 포함한다. 인코더(112)의 전체 동작과 함께 여기에 사용된 바와 같이, "인코딩"이라는 용어는 비디오 데이터 포맷으로부터 필름 데이터 포맷으로, 예를 들어, (3개의 비디오 디스플레이 원색의 부분적 기여를 표현하는) Rec. 709 코드로부터 (범위가 0 내지 1023인 값을 갖는 필름 네거티브(film negative), 예를 들어 시네온 코드(Cineon code)에서의 3개의 염료의 각각의 밀도를 표현하는 필름 밀도 코드(film density code)로 변환하는 것과, (예를 들어, 비디오 데이터(108) 및 특성화 패턴(110)의 픽셀들이 필름 레코더(116)의 이미지 공간에서의 적절한 픽셀로 매핑되는 것과 같은) 시간 및 공간 포맷화하는 것을 포함한다. 이러한 맥락에서, 시간 포맷화는 비디오 데이터의 시간 시퀀스에 따라 픽셀을 비디오로부터 필름 이미지 공간으로 매핑하는 것을 지칭하는데, 예를 들어 비디오의 연속 사진들은 필름의 연속 프레임들로 매핑된다. 프로그레시브 비디오의 경우, 예를 들어 픽셀들의 홀수 행들이 하나의 필드를 형성하고 픽셀들의 짝수 행들이 다른 필드를 형성하는 것과 같이 인터레이스된 비디오가 별도의 필드로서 기록되며, 이 프레임의 별도의 필드들이 동일한 필름 프레임 내에 기록되면서, 개별 비디오 프레임들이 단일 필름 프레임들로서 기록된다.
원 비디오 콘텐츠(102)는 비디오 소스(104)를 통해 시스템(100)에 제공된다. 이러한 콘텐츠의 예시는 디지털 형식인지 아날로그 형식인지와 무관하게 비디오 테이프에 현재 저장된 텔레비전 쇼를 포함한다. 원 비디오 콘텐츠(102)의 포맷과의 사용에 적합한 비디오 소스(104)(예를 들어, 비디오테이프 플레이어)는 콘텐츠를 비디오 디지타이저(digitizer)(106)에 제공하여 비디오 데이터(108)를 생성한다. 일 실시예에서, 비디오 데이터(108)는 RGB(빨간색, 초록색, 파란색) 코드값을 갖거나 이들로 변환될 수 있는데, 그 이유는 다른 포맷에 비해 아티팩트를 무시할 수 있기 때문이다. 비록 비디오 데이터(108)가 예를 들어, 휘도(luminance) 및 색차(chrominance) 값들과 같은 비-RGB 포맷으로 인코더(112)에 제공될 수 있지만, 이들 포맷을 사용하는 아카이빙 프로세스 및 비디오 변환 프로세스에서의 다양한 결함 및 크로스토크는 복구된 비디오에 아티팩트를 생기게 할 수 있다.
비디오 데이터(108)는 디지타이저(106)에 의해 상이한 비디오 포맷으로 제공될 수 있는데, 이 비디오 포맷은 예를 들어, 수치를 사용하여 비디오 픽셀들을 인코딩하기 위한 규약을 제공하는 "Rec. 709"와 같은 고해상도 포맷을 포함한다. Rec. 709 표준(스위스 제네바 소재의 국제전기통신연합의 무선전기통신 섹터(ITU-R)에 의해 공표된 권고 BT.709)에 따르면, 호환 가능 비디오 디스플레이는 2.4-멱함수(power function)(2.4의 감마를 갖는다고 지칭됨)를 비디오 데이터에 적용할 것이며, 이로써 (예를 들어, 디지타이저(106)로부터의) RGB 코드 값 x를 갖는 픽셀이 적절히 디스플레이되는 경우 x2.4에 비례하여 출력된 광을 생성할 것이다. 다른 비디오 표준은 다른 멱함수를 제공하는데, 예를 들어 sRGB 표준과 호환될 수 있는 모니터는 2.2의 감마값을 갖는다. 소스로부터의 비디오 콘텐츠가 이미 디지털 형태로, 예를 들어 전문가급 비디오 테이프 플레이어에서의 SDI 비디오 출력("직렬 디지털 인터페이스")으로 제공되는 경우, 비디오 디지타이저(106)가 생략될 수 있다.
일부 구성예에서, 원 비디오 콘텐츠(102)는 휘도 및 색차 값으로서 즉, YCrCb 코드(또는 아날로그 표현의 경우 YPrPb)로 표현되거나, RGB 코드 값으로 변환될 수 있는 다른 인코딩으로서 표현될 수 있다. 더구나, 원 비디오 콘텐츠(102)는 예를 들어, 4:2:2로 서브-샘플링되어(여기서, 4개의 픽셀마다, 휘도 "Y"는 4개의 샘플로 표현되지만, 색차 성분 "Cr" 및 "Cb"는 단지 2번만 각각 샘플링됨), 화질에 상당한 영향을 미치지 않고 1/3만큼 요구 대역폭을 감소시킬 수 있다.
콘텐츠의 비디오 데이터와 관련되어 있으며 이하 도 4a, 도 4b, 도 5, 및 도 6과 함께 더 상세히 설명될 특성화 패턴(110)이 인코더(112)에 제공되어 생성 시에 아카이브의 공간 구성, 시간 구성, 및/또는 비색 구성(또는 이들 구성 중 적어도 하나)을 구축한다.
인코더(112)는 공간 정보, 시간 정보, 및 비색 정보를 포함하는 특성화 패턴(110)의 정보에 따라 비디오 데이터(108)를 인코딩한다. 비디오 데이터의 인코딩은 비디오 데이터(108)를 디지털 포맷(예를 들어, Rec. 709 등)으로부터 필름 밀도 코드와 같은 필름 기반 포맷으로 변형 또는 변환하는 것을 포함한다. 일례에서, 이러한 변환은 디지털 코드값과 필름 기반 코드값 사이의 실질적 선형 관계에 기초하여 이루어진다. 인코딩된 파일(114)은 특성화 패턴(110) 및 특성화 패턴에 따른 공간 및 시간 정보로 인코딩된 비디오 데이터(108)를 포함한다. 또한, 필름 아카이브를 디코딩하기 위한 디코더에 이용될 수 있는 충분한 정보가 있는 한, 인코딩된 파일의 특성화 패턴의 일부만을 포함할 수도 있다. 인코딩된 파일(114)에서, 특성화 패턴(110)은 인코딩된 비디오 데이터의 앞에 위치하거나(예를 들어, 도 4a 및 도 4b), 인코딩된 비디오 데이터와 동일한 프레임에 제공될 수 있다(예를 들어, 도 5 및 도 6).
인코더(112)에 의한 공간 및 시간 인코딩은 특성화 패턴(110)에서 제시되는데, 이는 비디오 정보의 각각의 프레임이 아카이브의 각각의 프레임에서 어디에서 발견되어야 하는지를 표시한다. 인터레이스된 필드들이 비디오 콘텐츠(102)에 존재하면, 특성화 패턴(110)은 또한 시간적 구분 필드들의 인코더(112)에 의해 수행되는 공간 인코딩을 표시한다.
이러한 정보는 패턴(110) 내에 포함된 데이터 또는 텍스트로서 제공되거나 패턴의 공간 구성 또는 레이아웃에 기초하여 제공될 수 있는데, 이들 각각은 기계 또는 인간의 가독성(readability)에 적합하다. 예를 들어, 패턴(110)은 이미지 데이터의 위치 및 레이아웃에 관한 텍스트를 포함할 수 있는데, 예를 들어 "이미지 데이터는 적색 경계를 제외하고 완전히 그 내부에 있다"(예를 들어, 도 4b를 참조하면, 요소(451))라고 할 수 있으며, 이러한 특정 정보는 아카이브 포맷에 익숙하지 않은 사람에게 특히 도움이 될 수 있다. 텍스트는 패턴에 주석을 다는데 사용될 수 있는데, 예를 들어 "1920×1080, 인터레이스됨, 60Hz"와 같이 원 비디오의 포맷을 표시하는데 사용될 수 있으며, 프레임마다 시간 코드가 프린트될 수 있다(여기서, 캘리브레이션 패턴의 적어도 일부가 아카이브의 도처에 주기적으로 제공되고 있음).
또한, 특정 요소들(예를 들어, 경계 또는 표시선)이 데이터의 물리적 범위 또는 위치를 인코더(112)에 표시하는데 사용될 수 있으며, 프레임 내의 2개의 데이터 영역에 대응하는 이러한 2개의 요소들(또는 1개의 2배 높이의 요소)의 존재는 프레임당 인터레이스될 2개의 필드의 존재를 표시하는데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 이진 값들의 모임과 같은 데이터는 밝은 픽셀 및 어두운 픽셀로서 제공될 수 있는데, 옵션으로서 (참조 프레임 및 수평 좌표와 수직 좌표를 위한 스케일을 표시하는) 기하학적 참조 표시와 결합되어 있다. 데이터 영역을 위한 지리적 표시 경계 대신에 이러한 수치 기반 위치 및 스케일이 사용될 수 있다. 이러한 이진 패턴은 또한 프레임마다 적절한 SMPTE 시간 코드를 표현할 수도 있다.
인코더(112)에 의한 비색 인코딩에 대해서, 특성화 패턴(110)은 선택된 코드 값의 미리정해진 공간 배열을 형성하는 패치를 포함한다. 선택된 코드 값(예를 들어, 비디오 흰색, 검은색, 회색, 크로마 블루(chroma blue), 크로마 그린(chroma green), 다양한 피부색 톤, 흙색 톤(earth tones), 스카이 블루, 및 다른 컬러)은 이미지의 정확한 기술적 랜더링에 중대하거나, 인간의 지각에 중요하거나, 광범위한 컬러의 예시이기 때문에 선택될 수 있다. 각각의 미리정해진 컬러는 미리정해진 위치(이 컬러가 패치 내에서 랜더링될 위치)를 가질 것이며, 이로써 디코더는 이 컬러가 어디에 있는지 알 수 있다. 특히 커버리지가 빈약한 경우, 적당한 정확도를 갖는 선택되지 않은 값의 내삽 또는 외삽을 허용하기 위해, 이들 패치에 사용되는 코드 값은 컬러 성분마다 극단의 또는 그 부근의 값을 포함하는 비디오 코드 값의 전체 범위를 실질적으로 커버하기 위해 선택된다. 특성화 패턴(110)에 공급되는 패치들의 서브세트는 다른 컴포넌트와 독립적이거나 별도로 컬러 성분을 제시할 수 있는데, 즉 다른 컴포넌트들의 값은 고정되거나 0이 되거나 및/또는 다양한 조합(예를 들어, 모든 컴포넌트들이 동일한 값을 갖는 그레이 스케일; 및/또는 회색이 아닌 값들의 상이한 모임)이 된다.
컴포넌트를 별도로 제시하는 특성화 패턴(110)의 하나의 용도는 임의의 염료 크로스토크의 영향과 함께 아카이브가 오래될수록 컬러 염료들의 페이딩 및 선형성의 용이한 특성화를 허용한다. 그러나, 유사한 정보를 이송하는데 다양한 컬러 성분들의 조합을 갖는 패치들이 사용될 수도 있다. 특성화 패턴의 컬러 패치들의 공간 배열 및 코드 값은 필름 아카이브로부터 비디오를 복구하는데 사용하는 디코더에 이용될 수 있다. 예를 들어, 패치의 위치 및 그 컬러 또는 코드 값 표현에 관한 정보는 전체 프로세싱 변화 또는 아카이브 노화에 관한 개입 문제(intervening problem)와 무관하게 디코더로 하여금 패치를 적절히 해석하게 할 것이다.
비디오 디지타이저(106)가 RGB 또는 일부 다른 표현의 코드 값을 생성하는지 여부와 무관하게, 비디오 데이터(108)는 RGB 코드 값이거나 이들로 변환될 수 있는 코드 값을 포함한다. RGB 코드 값들은 통상적으로 10 비트 표현이지만, 이 표현은 더 작거나 더 클 수 있다(예를 들어, 8비트 또는 12비트).
(예를 들어, 비디오 디지타이저(106)의 구성 또는 RGB로 변환 시에 선택된 프로세싱에 의해 판단되거나, 원 비디오 콘텐츠(102) 또는 비디오 소스(104)의 표현에 의해 미리 정해진 바와 같은) 비디오 데이터(108)의 RGB 코드의 범위는 특성화 패턴(110)에 표현된 코드의 범위에 대응해야 한다. 다시 말하면, 특성화 패턴은 적어도 비디오 픽셀 값들이 사용하고 있는 코드들의 범위를 커버하는 것이 바람직하며, 이로써 그 범위를 외삽할 필요가 없다. 이러한 외삽은 매우 정확할 개연성이 낮다. 예를 들어, 패턴이 100 내지 900의 범위의 코드를 커버하지만, 비디오가 64 내지 940의 범위를 커버하면, 비디오의 종단 서브 범위인 64 내지 100 및 900 내지 940에서는 가장 가까운 2개 또는 3개의 이웃으로부터 외삽될 필요가 있다(즉, 100개의 카운트마다). 문제는 비디오 코드(100, 200, 300 등)를 위한 변환에 기초하여 비디오 코드(64)를 위한 변환을 추정해야 하는 것으로부터 일어나는데, 이는 비디오 코드(64)에서의 필름 거동이 비디오 코드(100, 200 등)에 응답하는 방식과 유사한 방식으로 빛에 응답한다고 가정하지만, 필름의 특성 곡선이 낮은 노출 한도 및 높은 노출 한도 근처의 비선형 응답을 통상적으로 갖기 때문에 그 경우는 아닐 것이다.
예를 들어, 특성화 패턴(110)이 10비트 코드 값을 사용하고, 비디오 데이터(108)를 위한 코딩이 단지 8비트라면, 인코더(112)의 인코딩 동작의 일부로서, 비디오 데이터(108)는 좌측으로 시프트되고 0이 채워져서 10비트 값을 생성하는데, 여기서 8개의 최상위 비트(most significant bit)는 원 8비트 값에 대응한다. 다른 예에서, 특성화 패턴(110)이 비디오 데이터(108)의 표현보다 더 적은 비트를 사용하면, 비디오 데이터(108)의 초과 최하위 비트(excess least significant bit)는 (반올림(rounding)을 이용하거나 이용하지 않고) 잘라버려서(truncate) 특성화 패턴 표현의 사이즈와 일치하게 될 수 있다.
패턴의 특정 구현 또는 설계에 따라, 특성화 패턴(110)과 인코딩 파일(114)의 통합은 아카이브의 해석을 위해 자체 문서화 또는 자체 자립형 정보를 제공할 수 있는데, 아카이브에 대한 노후 효과를 포함한다. 예를 들어, 노후 효과는 밀도 그레디언트(density gradient)와 같은 비색 요소에 기초하여 설명될 수 있는데, 그 이유는 특성화 패턴의 요소들이 필름 아카이브의 이미지와 동일한 노후 효과를 가질 것이기 때문이다. 컬러 패턴들이 비디오 콘텐츠를 위한 전체 컬러 범위를 표현하도록 디자인된 경우, 패턴에 관한 사전 지식 또는 미리정해진 정보를 갖는 디코더 없이 패턴을 알고리즘적 또는 발견적으로(algorithmically or heuristically) 디코딩할 수 있다. 다른 실시예에서, 아카이브 해석을 위한 텍스트 명령어들이 특성화 패턴에 포함되는데, 이로써 디코더는 패턴에 대한 사전 지식 없이 아카이브를 디코딩할 수 있다.
인코딩된 파일(114)은 메모리 디바이스(미도시)에 저장된 후 인코더(112)가 동작함에 따라 실시간으로 소환되거나 스트리밍되는지 여부와 무관하게 필름 레코더(116)에 제공되는데, 필름 레코더(116)는 인코딩된 파일 데이터에 따라 컬러 필름 스톡(118)을 노출시켜서 잠재적 아카이브 데이터(latent archive data)를 갖는 필름 출력(122)(즉, 노출된 필름)을 생성하며, 이는 화학 필름 프로세서(124)에서 현상 및 고정되어 필름 아카이브(126)를 생성한다.
필름 레코더(116)의 목적은 인코딩된 파일(114)의 픽셀마다 밀도 코드 값을 받아들이고, 필름 아카이브(126)에서 특정 컬러 필름 밀도를 초래하는 필름 스톡(118)에 대한 노출을 생성하는 것인데, 이는 필름 프로세서(124)에 의해 생성된다. 필름 레코더(116)에 제시된 코드 값과 이로 인한 필름 아카이브에서의 밀도 사이의 관계 또는 상관 관계를 향상시키기 위해, 필름 레코더(116)는 캘리브레이션 절차로부터 데이터(120)를 사용하여 캘리브레이션된다. 필름 밀도 코드를 필름 밀도로 변환하기 위한 룩업 테이블에서 제공될 수 있는 캘리브레이션 데이터(120)는 필름 스톡(118)의 특정 제조사 및 필름 프로세서(124)의 예상 설정에 종속적이다. 필름 스톡(118)이 특성 곡선의 임의의 비선형성, 즉 log10 노출(럭스-초(lux-seconds))과 밀도(투과율의 역수의 log10) 사이의 관계를 갖는 정도까지, 캘리브레이션 데이터(120)는 밀도 코드 값의 주어진 변화가 밀도 코드 값의 전 범위에 걸쳐 밀도의 고정 변화를 생성하도록 선형화를 생성한다. 또한, 캘리브레이션 데이터는 염료 감도에서의 크로스토크를 위한 보상 매트릭스를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 필름 스톡(118)은 중간 필름 스톡(예를 들어, 미국 뉴욕주 로체스터 소재의 Kodak에 의해 제조된 Eastman Color Internegative II Film 5272)으로서, 특히 필름 레코더와 사용하기 위해 설계된 것(예를 들어, 역시 Kodak에 의해 제조된 Kodak VISION3 Color Digital Intermediate Film 5254)이며, 더 선형적인 특성 곡선을 갖도록 엔지니어링된다. 도 9a는 일정한 노출 및 프로세싱 조건들에서 파란색, 녹색, 및 적색 컬러에 대한 이 필름에 대한 특성 곡선을 도시한다.
상이한 대응 캘리브레이션 데이터(120)를 갖는 다른 타입의 필름 스톡이 사용될 수 있다. 도 9b는 이들 스톡을 위한(예를 들어, 한 컬러에 대한) 특성 곡선의 다른 예시를 도시하는데, 도 9a와 비교할 때 더 짧은 선형 영역, 즉 선형 영역 BC 내의 더 작은 범위의 노출 값을 보일 수 있다. 또한, 특성 곡선은 낮은 노출도에서 감소된 필름 감도, 즉 증분 노출이 선형 영역 BC에 비해 상대적으로 작은 증분 밀도를 생성하는 곡선에서의 더 작은 기울기를 갖는 더 상당한(예를 들어, 더 넓은 범위의 노출에 걸친) "발끝(toe)" 영역 AB, 및 노출의 함수로서 유사하게 감소된 필름 감도를 갖는 높은 노출도에서의 "어깨(shoulder)" 영역 CD를 갖는다. 이들 스톡의 경우, 전체적인 특성 곡선은 더 뚜렷한 S자 형상을 갖는다. 그렇기는 하지만, 대응하는 캘리브레이션 데이터(120)는 필름 아카이브에 기록될 픽셀 코드 값과 밀도 사이의 관계를 선형화하는데 사용될 수 있다. 그러나, 결과로서 생긴 필름 아카이브(126)는 필름 레코더(116)와 필름 프로세서(124)의 정확도에서의 변화에 더 민감할 것이다. 또한, 이러한 특성 곡선의 선형 영역 BC가 Kodak Internegative II Film 5272의 선형 영역보다 더 가파르기 때문에, 즉 밀도 변화가 주어진 증분적 노출 변화에 비해 더 클 것이기 때문에, 이러한 스톡은 이러한 중간 영역에서의 노이즈에 더 취약할 것이다(낮은 노출 영역 또는 높은 노출 영역에서는 덜 그러할 것임).
이로 인해, 필름 아카이브를 생성하기 위해, 인코딩된 파일(114)로부터의 (예를 들어, 픽셀의 컬러에서 주요한 적색의 양에 대응하는) 수치적인 밀도 코드 값 'c'는 캘리브레이션 데이터(120)에 기초하여 대응 필름 기반 파라미터, 예를 들어 필름 밀도(종종 "상태-M"이라고 지칭되는 단위로 측정됨)로의 변환을 위해 필름 레코더(116)에 제공된다. 캘리브레이션은 밀도 코드 값 'c'과 결과로서 생긴 밀도 사이의 정확한 미리정해진 선형 관계를 제공한다. 하나의 공통 사용 예시에서, 필름 레코더는 증분 코드 값마다 0.002의 증분 밀도를 제공하도록 캘리브레이션된다. 원하는 필름 밀도를 생성하도록 요구되는 노출은 (도 9a 및 도 9b와 유사한) 필름 특성 곡선으로부터 판단되어 필름 스톡에 적용되는데, 이는 필름 프로세서(124)에 의해 프로세싱된 후의 필름 아카이브를 초래한다. 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 검색하기 위해, 도 1b의 아카이브 검색 시스템에서 이하 설명되는 바와 같이, 필름 밀도는 캘리브레이션된 필름 스캐너에 의해 코드 값 ‘c'로 다시 변환된다.
도 1b는 필름 아카이브, 예를 들어 아카이브 생성 시스템(100)에 의해 생성된 필름 아카이브(126)로부터 비디오를 복구하기 위한 아카이브 판독 또는 검색 시스템(130)의 일례를 도시한다. 필름 아카이브(126)는 필름 아카이브 시스템(100)에 의해 최근에 만들어지거나, 또는 상당히 노후되어 있을 수 있다(즉, 아카이브 판독 시스템(130)은 아카이브 생성 후 약 50년 동안 아카이브(126)에서 동작할 수 있음).
필름 아카이브(126)는 필름 스캐너(132)에 의해 스캐닝되어 필름 밀도를 필름 데이터(136)로 변환하는데, 다시 말해 밀도 코드 값에 의해 표현된다. 필름 스캐너(132)는 스캐너의 응답을 필름 밀도로 선형화 및 정규화하는 파라미터 값들(예를 들어, 비선형일 수도 있는 오프셋, 스케일링, 아마도 자신의 컬러 룩업 테이블)의 모임으로서 캘리브레이션 데이터(120)와 유사한 캘리브레이션 데이터(134)를 갖는다. 캘리브레이션된 스캐너를 이용하면, 필름 아카이브(126)에서의 밀도들이 측정되어 필름 데이터(136)에서의 선형 코드 값을 생성하는데, 다시 말하면 증분 코드 값은 적어도 필름 아카이브(126)에서의 밀도 범위 전체를 통해 동일한 밀도 변화를 표현한다. 다른 실시예에서, 캘리브레이션 데이터(134)는 필름 스캐너(132)에 의해 측정 가능한 밀도 범위에 걸쳐 밀도들을 위한 코드들을 선형화할 수 있다. 적절히 캘리브레이션된 스캐너를 이용하면(예를 들어, 밀도 코드 값과 필름 밀도 사이의 선형 관계를 이용하면), 인코딩된 파일(114)로부터의 코드 값 'C'에 대응하는 밀도로 기록된 이미지 부분이 스캐너(132)에 의해 판독 또는 측정되며, 결과로서 생긴 수치 밀도 코드 값은 임의의 노화 효과 또는 프로세싱 드리프트를 제외하고, 정확하지는 않지만 'C'와 거의 동일할 것이다.
공간 및 시간 디코딩을 위한 파라미터들을 확립하기 위해, 디코더(138)는 필름 데이터(136)를 판독 및 검사하여 특성화 패턴(110)에 대응하는 부분을 찾으며, 이는 데이터 영역, 즉 필름 데이터(136) 내의 비디오 데이터(108)의 표현을 포함하는 영역의 위치를 식별하기 위해 더 검사된다. 이러한 검사는 비디오 데이터(108)가 프로그레시브 또는 인터레이스된 래스터(raster)를 포함하는지 및 프레임 또는 필드에 대응하는 데이터 영역을 어디서 찾는지를 알려줄 것이다.
특성화 패턴에 관하거나, 이로부터 획득되는 사전 지식 또는 정보에 기초하여, 디코더(138)는 필름 데이터(136)에서 어느 밀도 코드 값들이 특성화 패턴(110)에서 원 픽셀 코드에 대응하는지를 인식하고, 디코더(138) 내에서 룩업 테이블이 생성된다. 예를 들어, 패턴에 관한 사전 지식은 미리 정해지거나 디코더로 별도 제공되거나, 명확하거나 종래 기술에 의해 공지된 패턴 자체에 정보가 포함될 수 있다. 드문드문할 수 있는 룩업 테이블은 필름 데이터(136)를 디코딩하는데 사용하기 위해 구체적으로 생성된다. 후속적으로, 이러한 룩업 테이블을 이용하여, 비디오 콘텐츠 데이터에 대응하는 필름 데이터(136)의 일부에서 판독되는 밀도 코드 값들이 디코딩, 즉 비디오 데이터로 변환될 수 있으며, 필요에 따라 보간에 의한 것을 포함한다.
이에 따라, 필드-바이-필드 또는 프레임-바이-프레임에 상관없이 비디오 데이터는 파일 데이터(136)로부터 디코더(138)에 의해 추출 및 비색 디코딩된다. 복구된 비디오 데이터(140)는 비디오 레코더(144)에 적절한 비디오 신호로 비디오 데이터(140)를 포맷화하여 재생성된 비디오 콘텐츠(146)를 생성할 수 있는 비디오 출력 디바이스(142)에 의해 판독된다.
예를 들어, 비디오 레코더(144)는 비디오 테이프 또는 디지털 비디오 디스크 레코더일 수 있다. 대안으로서, 비디오 레코더(144) 대신에, 브로드캐스트 또는 콘텐츠 스트리밍 시스템이 사용될 수 있으며, 복구된 비디오 데이터(140)는 중간 기록 형식 없이 디스플레이를 위해 직접 제공될 수 있다.
아카이브 제조 시스템(100) 및 아카이브 판독 시스템(130)의 유효성의 품질 체크 또는 데모(demonstration)로서, 원 비디오 콘텐츠(102) 및 재생성된 비디오 콘텐츠(146)는 비디오 비교 시스템(150)을 이용하여 검사될 수 있는데, 비디오 비교 시스템(150)은 작동자로 하여금 사이드-바이-사이드 프레젠테이션에서 원 비디오 및 복구된 비디오를 보게 하기 위한 디스플레이(152 및 154)를 포함할 수 있다. 비교 시스템(150)의 다른 실시예에서, A/B 스위치가 공통 디스플레이에서 하나의 비디오를 보여주고 다른 비디오를 보여주는 것 사이를 변경할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 2개의 비디오는 동일 디스플레이에 원 비디오의 1/2 및 복구된 비디오의 동일한 1/2의 미러 이미지를 제시하는 "버터플라이" 디스플레이에서 도시될 수 있다. 이러한 디스플레이는 2개의 비디오의 대응 부분이 (예를 들어, 각각의 배경에 대한 유사한 콘트라스트(contrast)를 갖는) 유사한 환경에서 제시되기 때문에 듀얼(예를 들어, 사이드-바이-사이드) 디스플레이에 비해 이점을 제공하며, 이로써 2개의 비디오 사이의 시각적 비교를 용이하게 한다. 본 발명에 따른 필름 아카이브로부터 생성된 비디오 콘텐츠(146)는 원 비디오 콘텐츠(102)와 상당히 동일할 것이다.
도 2 및 도 3은 필름 아카이브(126) 내에 인코딩된 비디오 데이터의 프레임들의 예시적인 실시예를 도시한다. 필름 아카이브(200)에서, 여러 프로그레시브 스캔 비디오 프레임들은 필름의 프레임 F1, F2, 및 F3로서 인코딩되며, 필름 아카이브(300)에서, 인터레이스된 스캔 비디오 프레임들은 F1-f1, F2-f2 등과 같은 별도의 연속 필드들로서 인코딩되는데, F1-f1 및 F1-f2는 동일한 프레임 F1 내의 상이한 필드 f1 및 f2를 의미한다. 예시적인 필름 프레임(220 및 320)의 각각의 위치 및 간격을 확립하기 위한 204 및 304와 같은 대응 퍼포레이션과 함께, 필름 아카이브(200 및 300)는 필름 스톡(202 및 302)에 각각 저장 또는 기록된다. 각각의 필름 아카이브는 아날로그 또는 디지털 또는 둘 다일 수 있는 옵션의 사운드트랙(206 및 306) 또는 별도로 아카이빙된 오디오 트랙과 동기화하기 위한 시간 코드 트랙(미도시)을 가질 수 있다.
필름 아카이브(200)의 데이터 영역(210, 211, 및 212) 및 필름 아카이브(300)의 데이터 영역(310, 311, 312, 313, 314, 및 315)은 이들의 대응 필름 프레임(예시적인 프레임(220 및 320)) 내에 이격된 개별 비디오 필드들의 표현을 포함한다. 이들 데이터 영역은 대응 필름 프레임의 에지로부터의 수평 간격(224, 225, 324, 및 325), 대응 필름 프레임의 시작으로부터의 수직 간격(221 및 321), 및 수직 높이(222 및 322)를 가지며, 인터레이스된 필드는 내부-필드 분리선(323)을 갖는다. 이들 파라미터 또는 치수(dimension)는 특성화 패턴에 제공되는 공간 및 시간 디스크립션에 의해 전부 식별되며, 이하 도 4a, 도 4b, 도 5, 및 도 6과 함께 더 상세히 설명된다.
도 4a는 필름 아카이브(126) 내에 있고 이 예시에서는 인터레이스된 필드를 갖는 원 비디오 콘텐츠(102)를 위한 헤더(400)로서 기록된 특성화 패턴(110)을 도시한다. 필드 프레임 높이(420)는 (퍼포레이션(404)으로 예시된) 4개의 퍼포레이션의 진행 거리(run)와 동일한 길이이며, 종래의 4-퍼포레이션("4-perf") 필름 프레임을 형성한다. 대체적인 실시예에서, 상이한 정수 개의 필름 퍼포레이션들은 필름 프레임 높이로서 선택될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 각각의 4-perf 필름 프레임 내에서, 데이터 영역(412 및 413)은 (예를 들어, 필름 아카이브(300) 내의 필드(312 및 313)와 유사한) 2개의 비디오 필드의 표현을 포함하며, 이들의 각각의 경계에 의해 정의될 수 있다. 이 예시에서, 데이터 영역(412)의 경계를 형성하는 직사각형(451, 452, 및 453)의 코너 부분에 대응하는 영역(450)의 확대도를 표현한 도 4b에 상세히 도시된 바와 같이, 데이터 영역의 각각의 경계는 3개의 직사각형에 의해 표시된다. 다시 말하면, 코너 영역(450)을 갖는 도 4a의 직사각형은 픽셀로서 필름(400)에 그려진 3개의 직사각형(451, 452, 및 453)을 포함하는데, 예를 들어 각각의 직사각형이 하나의 픽셀 두께를 갖는다. 직사각형(452)은 인접 직사각형(451 및 453)과 컬러 및/또는 필름 밀도가 상이하며, 해시 패턴(hash pattern)에 의해 도시된다. 이 예시에서, 필드(412)를 위한 데이터 영역은 직사각형(452)(즉, 직사각형(453) 내의 영역을 포함하는 직사각형(452)의 내부의 영역(412))에 또는 그 내부에 위치한 픽셀들을 포함하지만, 직사각형(451) 내의 픽셀들 또는 그 외부의 픽셀들을 제외한다. 직사각형(451)은 쉽게 인식 가능한 컬러, 예를 들어 빨간색으로 제시되어 데이터 영역과 비-데이터 영역 사이의 경계의 검출을 용이하게 할 수 있다.
이에 따라, 필름 아카이브(300)의 각각의 데이터 포함 프레임에서, 영역(412 및 413)이 특성화 패턴 프레임(420) 내에서 레이아웃 됨(경계 직사각형(452) 포함)에 따라 제1 필드 및 제2 필드(예를 들어, F2-f1 및 F2-f2)는 대응 필름 프레임(예를 들어, 프레임(320))과 정확히 레이아웃된다. 이 실시예에서, 필름 레코더(116) 및 필름 스캐너(132)는 필름 스톡(118) 및 필름 아카이브(126)의 위치를 각각 정확하고 반복적으로 정하는 것을 요구하여, 인코딩된 파일(114)에서 필름 아카이브로의 재현 가능하고 정확한 매핑 및 비디오 복구 중에 필름 아카이브로부터 필름 데이터(136)로의 재현 가능하고 정확한 매핑을 보장한다.
이에 따라, 스캐너(132)에 의해 판독되는 경우, 직사각형(451 내지 453)은 필름 프레임마다 제1 필드의 위치 또는 경계를 정확하게 특정한다. 필름 레코더 및 필름 스캐너는 서브 픽셀 정확도를 갖는 퍼포레이션에 대하여 필름을 위치시킬 수 있다는 원리로 동작한다. 이에 따라, 필름(300)의 4개의 퍼포레이션(304)에 대하여, 각각의 제1 필드(예를 들어, F1-f1, F2-f2, 및 F3-f1)는 다른 홀수 필드에서와 동일하게 자신의 프레임의 4개의 퍼포레이션에 대한 동일한 공간적 관계를 가지며, 제2 필드(F1-f2, F2-f2, 및 F3-f2)의 경우에도 마찬가지이다. 이렇게 동일한 공간적 관계는 제1 필드 및 제2 필드가 위치하는 영역을 정의하는 특성화 패턴(400)을 이용하여 참으로 유지된다. 이에 따라, (직사각형(451, 452, 및 453과 같은) 특정 경계 구성에 의해 표현되는 영역(412)은 제1 필드(F1-f1, F2-f1, 및 F3-f1) 등의 위치를 특정한다.
유사하게, 데이터 영역(413) 주위의 직사각형들은 어디서 개별 제2 필드(예를 들어, F1-f2, F2-f2, 및 F3-f2)가 발견될 수 있는지가 특정될 것이다. 프로그레시브 스캔 실시예의 경우, 대응 경계를 갖는 단일 데이터 영역(예를 들어, 도 4b에 상세히 설명된 것과 유사한 직사각형)은 프로그레시브 프레임 비디오 데이터 영역들(예를 들어, 210 내지 212)이 후속 필름 프레임(예를 들어, 220) 내의 어디에서 발견될 것인지를 특정할 것이다.
제1 필드(412)의 상단 412T가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있으며, 헤드 갭(421)을 정의한다. 사이드 갭(424 및 425) 및 영역(413) 아래의 테일 갭(tail gap)(426)과 함께, 필름 레코더(116)가 기입을 위해 데이터 영역(412 및 413) 전체를 신뢰할 수 있게 다룰 수 있고, 필름 스캐너(132)가 판독을 위해 데이터 영역 전체를 신뢰할 수 있게 액세스할 수 있도록 데이터 영역(412 및 413)이 필름 프레임(420) 내부에 충분히 삽입되어 위치하는 것을 보장하기 위해 톱 갭(top gap)(421)이 선택된다. 필드 인터레이스된 비디오 콘텐츠의 아카이브 내의 내부 필드 갭(423)(제1 필드(412) 및 제2 필드(413)에 비해 과도한 비율로 도시됨)의 존재는 스캐너에서의 필드의 오정렬로부터 일어날 수 있는 스캐닝된 이미지에서의 중요한 오류들을 도입하지 않고 각각의 필드가 정확하고 뚜렷하게 저장 및 복구될 수 있다는 점을 보장한다. 다른 실시예에서, 내부 필드 갭(423)이 없을 수 있는데, 다시 말해 갭이 사실상 0이며, 2개의 필드가 서로 인접하고 있다. 그러나, 내부 필드 갭(423) 없이, 스캐너의 오정렬이 인접 필드의 픽셀로서 판독 또는 스캐닝되는 필드의 에지 근처의 픽셀들을 초래할 수 있다.
필름 프레임(420)의 특성화 패턴은, 예를 들어 비색 요소(430 내지 432)를 포함한다. 비색 요소는 일례에서 컬러 염료 각각에서의 최소부터 최대까지의 밀도 범위를 커버하는 21단계 그레이스케일인 뉴트럴 그레디언트(neutral gradient)(430)를 포함할 수 있다(예를 들어, 이러한 밀도가 새로운 필름 아카이브(126) 내의 필름 스톡(118)으로부터 획득될 수 있다고 가정하면, 약 0.15의 단계에서 약 0.05 내지 3.05의 밀도). 이전에 언급한 바와 같이, 밀도 그레디언트는 노화의 효과를 위한 자체-캘리브레이션 도구로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 그레디언트(430)의 밝은 단(즉, 최소 밀도)이 미래에 종종 스캐닝되는 경우에 밀도가 10% 더 높은 것으로 발견되면, 디코더(138)는 아카이브 필름 내에서 가장 밝거나 가장 낮은 밀도를 대응하는 양만큼 감소시킴으로써 이러한 노후 효과를 정정할 수 있다. 그레디언트의 어두운 단(즉, 최대 밀도)의 밀도가 5% 더 낮으면, 아카이브 필름 내의 유사한 어두운 픽셀들이 대응하는 양만큼 증가될 것이다. 또한, 임의의 밀도 값을 위한 선형 보간이 그레디언트로부터의 2개의 판독에 기초하여 수행될 수 있으며, 그레디언트(430) 사이의 추가 판독을 사용함으로써, 시스템은 비-선형 노후 효과를 보상할 수 있다.
비색 요소는 일례에서 실질적으로 (1차 컬러를 측정하기 위한) 단지 하나의 염료 또는 (2차 컬러를 측정하기 위한) 2개의 염료의 약 최소 밀도로부터 최대 밀도까지의 21단계 스케일인 하나 이상의 1차 또는 2차 컬러 그레디언트(431)를 포함할 수 있다. 뉴트럴 밀도 그레디언트에 관해 전술한 바와 유사하게, 개별 염료의 노화로부터 일어나는 밀도 드리프트가 측정되어 보상이 제공될 수도 있다.
더 완전한 특성화를 위해, 비색 요소들은 특정 컬러를 표현하는 패치들(432)의 모음을 포함할 수 있다. 예시적인 컬러들의 모음은 컬러 전달 및 제어를 위한 ANSI IT8 표준, 예를 들어 스캐너를 캘리브레이션하는데 보통 사용되며, 미국 워싱턴 DC 소재의 American National Standards Institute에 의해 간행되는 IT8.7/1 R2003 Graphic Technology - Color Transmission Target for Input Scanner Calibration 또는 미국 미시건주 그랜드래피즈 소재의 X-Rite사에 의해 시판되는 Munsell ColorChecker에서 발견되는 것과 일반적으로 유사할 것이다. 이러한 컬러들은 색역(color gamut)의 더 자연스러운 부분을 강조하는데, 그레이스케일 또는 순수 1차 또는 2차 컬러보다 살색 톤 및 나뭇잎색(foliage)을 더 대표하는 컬러 샘플들을 제공한다.
특성화 패턴은 단일 필름 프레임(420)의 헤더에 제공될 수 있다. 대체적인 실시예에서, 프레임(420)의 특성화 패턴은 여러 추가 프레임 각각에서 동일하게 재현될 수 있으며, 이 경우 (예를 들어, 필름 기록, 프로세싱, 또는 스캐닝에 영향을 미치는 더러운 얼룩(speck)으로부터의, 잡음이 다수의 판독 및 적절한 필터링에 기초하여 거절될 수 있다는 이점이 있다. 또 다른 실시예에서, 특성화 패턴은 필름 프레임(420)뿐 아니라 다수의 필름 프레임(미도시)을 통해 헤더에 제공될 수 있으며, 예를 들어 훨씬 더 많은 특성화 정보(예를 들어, 추가적인 컬러 패치 또는 단계화된 그레디언트)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 특성화 패턴은 다수의 필름 프레임, 예를 들어 그레이스케일을 테스트하기 위한 제1 프레임의 테스트 패턴, 개별 컬러(예를 들어, 각각 빨간색, 초록색, 파란색)를 테스트하기 위한 3개의 프레임의 3개의 상이한 테스트 패턴, 및 유용한 나뭇잎 및 살색 톤 팔레트(palette)를 커버하는 테스트 패턴을 갖는 4개 이상의 프레임들을 통해 제공되는 상이한 테스트 패턴 시퀀스를 포함할 수 있다. 이러한 특성화 패턴은 8개가 넘는 프레임들에 이르는 하나의 특성화 패턴 또는 대안으로서, 8개의 프레임에 제공되는 상이한 특성화 패턴들로 고려될 수 있다.
도 5 및 도 6은 각각의 특성화 패턴(예를 들어, 도 1의 패턴(110))이 수많은 필름 프레임에 걸친 대응 필름 아카이브 도처에 분산되고 반복되도록 기록되는 대체적인 실시예를 도시한다. 도 5는 (도 2에서와 유사한) 프로그레시브 스캔 비디오를 위한 필름 아카이브(500)의 일부에서의 특성화 패턴을 도시하며, 도 6은 (도3에서와 유사한) 필드 인터레이스된 비디오를 위한 필름 아카이브(600)의 일부에서의 특성화 패턴을 도시한다. 본 발명에 따라 아카이빙된 비디오는 데이터 영역을 포함하는 동일한 필름 프레임에서의 특성화 패턴으로서 제공 또는 내장된 공간, 시간, 및 비색 특성에 관한 정보를 가질 것이다. 필름 아카이브의 스캔 내내 상이한 프레임에서의 다양한 특성(예를 들어, 컬러 및/또는 밀도)의 판독 또는 측정을 반복함으로써, 필름의 노화 효과는 적절히 보정될 수 있는데, 그 이유는 노화 효과가 필름의 롤(roll)에서의 위치 함수로서 변할 수 있기 때문이다(예를 들어, 롤의 외측 와인딩(winding)은 릴의 내부보다 더 큰 온도 스윙을 경험할 수 있음).
필름 아카이브(500 및 600)에서, 대응하는 특성화 패턴은 각각 데이터 영역(211 및 312/313)의 폭을 표시하는 열 표시자(column indicator)(510 및 610)를 포함한다. 이들 예에서, 열 표시자(510 및 610)는 각각 톱 갭(221 및 321)에 위치한다. 각각의 열 표시자(510 및 610)는 예를 들어, 주변 영역으로부터 컬러 검출가능하게 떨어져 있는 수평 바를 포함할 수 있다. 수평 바의 좌단 및 우단은 데이터 영역의 좌측 극단 또는 한도 및 우측 극단 또는 한도를 표시하는데, 이로써 아카이브(500)의 좌측 갭(224)과 우측 갭(225) 사이의 정확한 폭 또는 이격 거리 및 아카이브(600)의 좌측 갭(324)과 우측 갭(325) 사이의 이격 거리를 정의한다. 열 표시자(510 및 610)는 마커 또는 수직 줄무늬를 가지고 특정 열을 표시할 수 있는데, 필름 레코더(116)에 의해 기입된 수평 픽셀 위치의 비선형성과 스캐너(132)에 의해 판독된 수평 픽셀 위치의 비선형성 사이의 임의의 차이를 보상하는데 사용될 수 있다.
일례로서, 픽셀들의 열이 프레임의 에지 근처에서 mm당 x개의 픽셀들로 기입되고, 중심 근처에서는 mm당 y개의 픽셀로 기입되고(여기서, x 및 y는 정수이고, y는 x보다 큼), 필름 아카이브는 예를 들어 에지로부터 중심까지 mm당 z개의 픽셀에서 수평 방향으로 비선형성 없이 스캐너에 의해 판독되도록(여기서, z는 x와 y 사이의 정수임) 필름 레코더가 수평 방향을 따라 비선형성을 갖는다고 가정한다. 레코더와 스캐너 사이의 비선형성에서의 차이가 보상되지 않으면, 스크린을 통해 이동하는 이미지 객체는 에지 근처에서, 즉 mm당 x개의 픽셀로부터 z개의 픽셀로 늘어지는 것처럼 보이며, 중심 근처에서, 즉 mm당 y개의 픽셀로부터 z개의 픽셀로 압축된다. 프레임의 상단을 통해 510 및 610과 같은 열 마커들, 예를 들어 주기적 열 간격으로 있는 틱 마크(tick mark)를 제공함으로써, (필름 레코더로부터 일어나는) 아카이브 필름 및 필름 스캐너에 존재하는 임의의 비선형성이 복구된 비디오에서 추적되어 보상될 수 있다.
예를 들어, 열 마커(column marker) 및 열 내의 픽셀들이 일정한 왜곡을 갖는 하나의 기계(예를 들어, 필름 레코더)에 의해 기입될 수 있으며, 상이한 왜곡을 갖는 다른 기계(예를 들어, 필름 스캐너)에 의해 다시 판독될 수 있다. 그러나, 주어진 열 마커가 열의 각각의 픽셀과 동일한 왜곡을 통해 변환되기 때문에, 데이터는 왜곡 없이 복구될 수 있는데(즉, 왜곡이 보정되거나 보상될 수 있음), 그 이유는 각각의 열의 원 위치, 즉 소스 비디오로부터의 픽셀의 위치가 마커에 의해 명확히 라벨이 붙여지기 때문이다(예를 들어, 그레이 코드를 사용하는 경우, 마커는 번호로 열에 라벨을 붙이는데 사용될 수 있음). 대안으로서, 마커는 일련의 밝은 픽셀과 어두운 픽셀에서와 같이 픽셀 클럭을 시뮬레이션하는데 사용될 수 있다.
유사하게, 행 표시자(row indicator)(540 및 640)는 비디오의 개별 스캔 라인들이 필름 프레임(220 및 320) 내의 어디에 기록되는지를 특정하는데 사용된다. 이들 예시에서, 행 표시자(540 및 640)는 각각 좌측 갭(224 및 324)에 위치한다. 일 실시예에서, 행 표시자(540 및 640)는 열 표시자(500 및 600)와 유사하지만, 데이터 영역의 수직 정도를 판단하거나 표시하기 위해 배향되는 바(bar)일 수 있다. 이 실시예는 스트립을 사용하여 개별 스캔 라인을 더 잘 식별할 수 있다. 다른 실시예에서, 행 표시자(540 및 640)는 데이터 영역, 및 필름 프레임 내의 다른 곳에서의 각 스캔 라인의 명확한 번호 부여를 허용하는 이진 그레이 코드를 포함할 수 있다. 제3 열마다 틱 마크보다는, 그레이 코드가 개별 열에 번호를 부여하는데 사용될 수 있다.
비색 요소 또는 표시자(521 내지 523 및 530)가 필름 프레임(220) 내에 제공되고, 비색 표시자(621 내지 623 및 630)가 필름 프레임(320) 내이지만 각각의 데이터 영역(211, 312, 313) 및 열/행 표시자(510, 540, 610, 및 640) 외부에 제공된다. 이들 요소는 톱 갭(221, 321)(예를 들어, 뉴트럴 밀도 그레디언트(521, 621), 내부 필드 갭(323)(예를 들어, 컬러 패치 세트(630)), 또는 필름 프레임의 하단이지만 데이터 영역의 아래에 있는 예를 들어, 패치(530) 또는 그레디언트(522, 523, 622, 623)의 일부 또는 전부를 포함하는, 데이터 영역 외부의 수많은 상이한 위치에 위치할 수 있다. 이들 밀도 그레디언트 및 패치는 도 4a와 함께 설명된 바와 유사한 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
필름 아카이브(500 및 600)의 일부 프레임에서, 대응 특성화 패턴(110)의 비색 요소는 반복될 수 있는데, 즉 동일 요소들이 상이한 프레임에 사용 또는 제공되며, 필름 아카이브 도처에 연속 프레임에서 또는 다양한 간격으로 동일한 특성화 패턴을 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로서, 상이한 비색 요소들이 별도의 프레임에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 필름 아카이브(600)에서, 내부 필드 갭(323)에 꼭 맞을 더 많은 컬러 패치 부류(630)가 바람직하면, 상이하거나 추가적인 패치들이 많은 연속 프레임에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 밀도 그레디언트는 연속 프레임에 걸쳐 변할 수 있다. 비색 요소들이 다수의 연속 프레임에 걸쳐 변하도록 특성화 패턴(110)이 설계되면, 변화들이 아카이브(500, 600) 도처에 일시적 또는 계속적으로 반복되는 사이클을 형성할 수 있다. 특성화 패턴의 비색 요소들의 이러한 반복은 아카이브(126)를 형성하는 필름의 롤 도처에 연속적인 특성화를 제공할 수 있다. 이는 비디오 복구 시스템(130)으로 하여금 롤의 헤드와 테일 사이에 존재할 수 있는 임의의 차등적 변화를 보상하게 한다(예를 들어, 필름 출력(122)이 프로세싱됨에 따라 필름 프로세서(124)의 현상 탱크(developer tank)의 온도가 상승하였거나, 아카이브(126)가 내부보다 많이 아카이브(126)의 필름 롤의 외부에서 염료 페이딩을 가속시켰던 상당한 온도 스윙을 갖는 공간에 저장되었으면 일어날 수 있는 바와 같음).
도 7은 비디오 콘텐츠의 필름 아카이브를 생성하기 위한 프로세스(700)를 도시한다. 도 1a에서와 같은 필름 아카이브 시스템에 의해 구현될 수 있는 프로세스(700)는 단계(710)에서 시작되며, 여기서 디지털 비디오 데이터(108)가 인코더(112)에 제공된다. 단계(712)에서, 비디오 데이터와 관련된 대응하는 특성화 패턴(110)이 또한 제공된다. 인코더와 호환될 수 있는 포맷(또한, 비디오를 복구하기 위한 디코더와 호환될 수 있는 포맷)을 갖는 특성화 패턴은 비디오 데이터와 관련된 정보를 갖는 텍스트 파일로서 제공되거나, 비디오 프레임들과 통합될 이미지(들)로서 제공될 수 있는데, 예를 들어 헤더로서 프리펜딩되거나 이미지 데이터의 하나 이상의 프레임과의 복합체로서 인트라-프레임 갭 영역과 같은 이미지 데이터를 포함하지 않는 판독가능/기입가능 영역에 포함된다. 특성화 패턴은 그 중에서도 비디오 포맷, 비디오 프레임을 위한 시간 코드, 데이터 영역의 위치, 컬러 또는 밀도 값, 필름 아카이브의 노화, 필름 레코더 및/또는 스캐너에서의 비선형성 또는 왜곡 중 적어도 하나에 관한 정보를 전달하도록 고안된 하나 이상의 요소를 포함한다.
단계(714)에서, 비디오 데이터 및 특성화 패턴의 모든 픽셀 값들은 인코딩된 데이터(114)를 생성하도록 인코딩되는데, 이들 값들은 각각 픽셀 값들에 대응하는 필름 밀도 코드 값들(예를 들어, 시네온 코드(Cineon code))이다. 일 실시예에서, 필름 밀도 코드 값 및 개별 픽셀 값들은 실질적으로 선형인 관계를 통해 관련된다. 특성화 패턴에 의해 설명되는 레이아웃에 따르면, 특성화 패턴 및 비디오 데이터는 인코딩된 데이터(114)의 하나 이상의 프레임에 모두 존재하거나 함께 배치되거나, 패턴 및 비디오 데이터는 (예를 들어, 패턴을 헤더로서 프리펜딩하는 경우에서와 같이) 별도의 프레임들을 점유할 수 있다.
단계(716)에서, 인코딩된 파일 데이터는 필름 레코더(116)를 사용하여 필름 스톡(118)에 기입된다. 일 실시예에서, 레코더는 필름 밀도 코드(예를 들어, 시네온 코드)와 필름 밀도 값 사이의 선형 관계에 기초하여 캘리브레이션되고, 개별 필름 밀도 코드 또는 대응 파일 밀도 값에 따른 적절한 노출에 의해 필름 네거티브에 잠상들이 형성된다.
단계(718)에서, 노출된 필름 스톡은 공지되거나 종래의 기법을 사용하여 프로세싱 또는 현상되어, 단계(720)에서 필름 아카이브(126)를 생성한다.
이러한 프로세스(700)에서, 필름 아카이브는 고품질의 필름 프린트를 생성하는데 적합하지 않을 수 있는데, 그 이유는 (원 비디오 데이터로부터의) 비디오 픽셀 값과 필름 밀도 코드 사이의 임의의 비선형 관계가 인코딩된 데이터 파일에서 고려되지 않았을 수 있기 때문이다.
도 8은 본 발명에 따라 (프로세스(700)에 의해 생성된 아카이브(126)와 같은) 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 프로세스(800)를 예시한다. 프로세스(800)는 도 1b의 예와 같은 시스템에서 구현될 수 있다. 단계(810)에서, ("노후된" 아카이브일 수 있는) 필름 아카이브는 필름 스캐너(132)에 의해 단계(812)에서 스캐닝하기 위해 제공되어 필름 데이터(136)를 생성하는데, 다시 말해 필름 아카이브에서의 측정 밀도는 대응 밀도 코드로 변환된다. 특정 아카이브 및 특성화 패턴에 따라, 전체 필름 아카이브를 스캔 또는 판독할 필요가 없으며, 오히려, 적어도 하나 이상의 데이터 영역, 즉 비디오 콘텐츠에 대응하는 데이터를 포함하는 부분을 스캔 또는 판독할 필요가 있다. 예를 들어, 특성화 패턴이 비디오 데이터에 대한 공간 및 시간 정보만을 포함하면(비색 정보가 없음), 특성화 패턴 자체를 스캐닝할 필요 없이 정확한 비디오 데이터 부분을 식별할 수 있다. 필름 레코더와 유사하게, 스캐너는 밀도 코드와 필름 밀도 값 사이의 선형 관계에 기초하여 캘리브레이션되었다.
단계(814)에서, 특성화 패턴에 관한 사전 지식에 기초하여, 디코더(138)는 필름 데이터(136)로부터 특성화 패턴(110)의 기록을 추출 또는 식별한다. 단계(816)에서, 디코더는 특성화 패턴 및/또는 다양한 요소(예를 들어, 백색에서 시작한 그레이스케일 그레디언트에 대응하고 10개의 선형 단계로 진행하는 일정한 패치 또는 컬러들의 특정 순서 세트를 표현하는 일정한 패치들)의 구성에 관한 그 밖의 다른 사전 지식을 사용하여, 데이터 영역의 위치 및 타이밍에 대한 사양 및/또는 비색을 포함하는 필름 데이터에 적절한 디코딩 정보를 판단한다. 단계(818)에서, 디코딩 정보는 필름 아카이브 내의 데이터 영역을 디코딩하는데 사용되는데, 다시 말하면, 필름 밀도 코드로부터의 데이터를 변환하여 비디오 데이터를 생성하는데, 여기서 비디오는 단계(820)에서 복구된다.
앞서 설명된 프로세스의 그 밖의 다른 변형예는 인코딩을 위해 사용되거나 인코딩된 파일에 제공되는 경우라도 필름 아카이브로부터 특성화 패턴 또는 그 일부를 생략하는 것을 포함할 수 있다. 이 경우, 디코더가 필름 아카이브를 적절히 디코딩하기 위해 추가 정보가 필요할 수 있다. 예를 들어, 이미지의 위치 및 밀도가 표준에 의해 규정되면, 필름 아카이브에 특성화 패턴을 포함할 필요가 없다. 대신에, 표준 또는 다른 종래 기술의 사전 지식은 디코딩에 사용하기 위한 추가 정보를 제공할 것이다. 특성화 패턴을 스캐닝하는 것을 요구하지 않는 이러한 그리고 그 밖의 다른 상황에서, 프로세스(800)에서의 단계(814)는 생략될 수 있다. 다른 예시는 필름 아카이브에 패턴, 예를 들어 컬러 패치의 일부만을 포함할 수 있다. 패치를 해석하기 위한 추가 정보는 아카이브를 디코딩하기 위해 필름 아카이브로부터 이격된 디코더에서 이용가능할 수 있다.
앞선 설명은 본 발명의 다양한 실시예들에 관한 것이었지만, 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 다른 실시예가 고안될 수도 있다. 예를 들어, 전술한 예시에서 설명된 하나 이상의 특징들은 변형, 생략, 및/또는 상이한 조합으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 적절한 범위는 다음의 청구항에 따라 판단되어야 한다.

Claims (20)

  1. 필름에 비디오 콘텐츠를 아카이빙하는 방법으로서,
    디지털 비디오 데이터 및 상기 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴을 인코딩하여 인코딩된 데이터를 형성하는 단계 - 상기 인코딩된 데이터는 상기 디지털 비디오 데이터에 대응하는 필름 밀도 코드들을 포함함 -;
    상기 필름 밀도 코드들에 따라 상기 인코딩된 데이터를 필름에 기록하는 단계; 및
    상기 기록된 인코딩된 데이터를 갖는 상기 필름으로부터 필름 아카이브를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인코딩은 상기 특성화 패턴에 따라 수행되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 상기 디지털 비디오 데이터에 대한 시간, 공간, 및 비색 정보 중 적어도 하나를 제공하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 비디오 프레임에 대한 시간 코드들, 상기 필름 아카이브에서의 비디오 데이터의 위치를 표시하는 요소들, 및 미리정해진 픽셀 코드 값들을 표현하는 컬러 패치들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 데이터, 텍스트, 및 그래픽 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 밀도 그레디언트와 상이한 컬러 성분들을 표현하는 컬러 패치들 중 적어도 하나를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 임의의 비디오 데이터를 포함하지 않는 적어도 하나의 프레임에서 제공되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 비디오 데이터를 포함하는 적어도 하나의 프레임에서 제공되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 인코딩하는 단계는 실질적으로 선형인 관계에 기초하여 상기 디지털 비디오 데이터를 필름 밀도 코드들로 변환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 필름 아카이브는 각각이 프로그레시브 비디오 프레임에 대응하는 복수의 프레임을 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 필름 아카이브는 복수의 프레임을 포함하고, 상기 복수의 프레임 각각은 인터레이스된 비디오 프레임의 픽셀들의 각각의 홀수 행과 짝수 행을 표현하는 2개의 필드를 갖는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 RGB 코드 값들로 제공되는 방법.
  13. 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하는 방법으로서,
    디지털 비디오 데이터 및 상기 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴에 대응하는 필름 기반 데이터를 포함하는 상기 필름 아카이브의 적어도 일부를 스캐닝하는 단계; 및
    상기 특성화 패턴에 기초하여 상기 필름 아카이브로부터 상기 비디오 콘텐츠를 복구하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복구하는 단계는,
    상기 특성화 패턴으로부터 디코딩 정보를 판단하는 단계; 및
    상기 디코딩 정보에 기초하여 상기 필름 기반 데이터를 디지털 비디오 데이터로 변환하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 변환하는 단계는 상기 필름 기반 데이터와 상기 디지털 비디오 데이터 사이의 선형 관계에 기초하여 수행되는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 상기 디지털 비디오 데이터에 대한 시간, 공간, 및 비색 정보 중 적어도 하나를 제공하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 특성화 패턴은 비디오 프레임들에 대한 시간 코드들, 상기 필름 아카이브에서의 디지털 비디오 데이터의 위치를 표시하는 요소들, 및 미리정해진 픽셀 코드 값들을 표현하는 컬러 패치들 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 디지털 비디오 데이터에 대응하는 상기 필름 기반 데이터는 필름 밀도 값들에 의해 표현되는 방법.
  19. 필름에 비디오 콘텐츠를 아카이빙하는 시스템으로서,
    디지털 비디오 데이터 및 상기 디지털 비디오 데이터와 관련된 특성화 패턴에 대응하는 필름 기반 데이터를 포함하는 인코딩된 데이터를 생성하기 위한 인코더;
    상기 인코딩된 데이터를 필름에 기록하기 위한 필름 레코더; 및
    상기 필름을 프로세싱하여 필름 아카이브를 생성하기 위한 필름 프로세서를 포함하는 시스템.
  20. 필름 아카이브로부터 비디오 콘텐츠를 복구하기 위한 시스템으로서,
    상기 필름 아카이브를 스캐닝하여 필름 기반 데이터를 생성하기 위한 필름 스캐너; 및
    상기 필름 기반 데이터로부터 특성화 패턴을 식별하고, 상기 특성화 패턴에 기초하여 상기 필름 기반 데이터를 디코딩하여 상기 비디오 콘텐츠를 복구하는데 사용하기 위한 비디오 데이터를 생성하기 위한 디코더를 포함하는 시스템.
KR1020137009472A 2010-10-15 2011-10-14 비디오를 필름에 아카이빙하는 방법 및 시스템 KR20130122621A (ko)

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