Beschreibung
Verfahren zum Speichern eines Bildes mit Vorschaubild
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern eines Bildes mit Vorschaubild. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ansicht eines Bildes mit Vorschaubild, eine Vorrichtung zur Aufnahme von Bildern mit Vorschaubbild, eine Vorrichtung zur Ansicht von Bildern mit Vorschaubild, Datencontainer sowie Speichermedien.
Bei Aufzeichnungssystemen für Daten, sog. Band-Streamern oder Plattenspeichern besteht nicht die Möglichkeit, im Falle von Bilddaten diese Bilder beim Transfer auf ein anderes Speichermedium darzustellen, um zum Beispiel nur einen nach Bildinhalt selektierten Teil der Daten zu transferieren. Bei Video-Aufzeichnungen besteht dagegen die Möglichkeit, sogar im schnellen Suchlauf ein sichtbares Bild darzustellen. Für die Speicherung von hochaufgelösten Bilddaten, z.B. beim Scannen von 35mm Kinofilmen besteht der Wunsch, beim Datentransfer ein sichtbares Bild wie bei einem Videorecorder darzustellen, um die Bilddaten zu sichten und zu editieren. Zunehmend werden hochwertige Filmproduktionen entweder mit digitalen CCD Kameras aufgenommen oder vom Aufhahmefilm durch hochauflösendes Scannen in einen digitalen Master übertragen. Danach erfolgt eine digitale Filmbearbeitung der Szenen mit z.B. Erzeugung digitaler Effekte. Als „hochauflösend" bezeichnet man Bilddaten mit mehr als 1000 Bildpunkten pro Zeile.
Für die Aufzeichnung, Übertragung und Bearbeitung von hochauflösenden Bilddaten wurde das Dateiformat DPX geschaffen. Dieses Bilddaten-Format wurde von der SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) 1994 als „File Format for Digital Moving-Picture Exchange" im Standard ANSI/SMPTE 268M festgelegt. Jedes Bild in diesem Format besitzt einen sogenannten Header, der beschreibende Zusatzdaten enthält (sogenannte Metadaten) und einen anschließenden Bilddatenteil,
der ein Schwarzweißbild oder ein Farbbild im Bitmap-Format abspeichert. Das Bitmap- Format hat den Vorteil, daß zur Darstellung keine Dekodierung durchgeführt werden muß und daher Bilder im Bitmap-Format schnell dargestellt werden können. Für die hochauflösende Übertragung und Speicherung in der digitalen Filmproduktion und Filmabtastung werden die Bilddaten vorzugsweise als RGB-Daten mit lObit
Quantisierung und einer Auflösung von 1920 bis 6000 Bildpunkten pro Zeile erzeugt. Bei einem z.B. im sog. VooDoo-Datenrecorder realisierten System wird durch eine spezielle Hardware aus dem Bitmap-Format der DPX Bilddatei für Vorschauzwecke ein Vorschaubild mit verringerter Auflösung erzeugt und dargestellt. Allgemein existieren fertige Hardware- und Softwaresysteme, die unmittelbar das Bild im Bitmap-Format einer DPX-Datei als Vorschaubild anzeigen können.
Für die Aufzeichnung und Wiedergabe eines Kinofilms mit einer Bildfolge von 24 Bildern/Sekunde entstehen sehr große Datenraten, die zur Zeit nur mit erheblichem Aufwand verarbeitet werden können. Für die schnelle Sichtung des Szeneninhaltes
(auch Browsing genannt) mit 24 Bildern/Sekunde oder mehr ist die genannte Auflösung nicht erforderlich. Man begnügt sich daher mit der Darstellung eines Vorschaubildes verringerter Auflösung - auch Thumbnail oder Poststamp genannt — , das durch zweidimensionale Dezimation erzeugt wird. Für diese Anwendung wurde spezielle Hardware entwickelt, die ausschließlich das DPX-Dateiformat speichert und ein schnelles Browsing ermöglicht.
Zur Verringerung der anfallenden hohen Datenmengen wurden verschiedene Verfahren zur Datenreduktion entwickelt, zum Einsatz beim digitalen Mastering kommen jedoch nur verlustlose Verfahren oder visuell verlustlose Verfahren. Besonders vorteilhaft sind Verfahren der diskreten Wavelet-Transformation, z.B. wie im JPEG2000-Standard festgelegt. Nach der Transformation und Datenreduktion entsteht für jedes Bild eine JPEG2000-Datei. Aus dieser Datei ist mit den Methoden der DPX-Dezimation jedoch kein Vorschaubild zu erzeugen. Außerdem ist der Aufwand einer Dekodierung der JPEG2000-Datei in eine Bitmap-Datei erheblich. Wird ein nach diesen Verfahren datenkomprimiertes Bild mit einem Datenrecorder für nicht komprimierte Bilddaten gespeichert, so entsteht keine für Vorschauzwecke geeignete DPX-Bilddatei in Bitmap-
Struktur. Ist der Datenrecorder auf ein bestimmtes Dateiformat festgelegt, so wird eine Speicherung komprimierter Bilddaten unmöglich.
Um das Sichten von Bildern zu beschleunigen, wird in der WO 98/57294 vorgeschlagen, in einer Bilddatei statt des Originalbildes ein nicht komprimiertes Bild geringer Auflösung, ein komprimiertes Bild mittlere Auflösung und ein komprimiertes Bild hoher Auflösung zu speichern. Auf diese Bilder kann einzeln zugegriffen werden. Für die schnelle Durchsicht werden die nicht komprimierten Bilder geringer Auflösung angezeigt. Bei Bedarf werden die komprimierten Bilder aufgerufen und dekomprimiert. Dabei wird zunächst das Bild mittlerer Auflösung dekomprimiert und angezeigt. Wird bei diesem Bild länger verweilt, wird es durch das Bild hoher Auflösung ersetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Handhabung von Bildern mit Vorschaubildern zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Speicherung eines Bildes mit Vorschaubild gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Ansicht eines Bildes mit Vorschaubild gemäß Anspruch 9, eine Vorrichtung zur Aufnahme von Bildern gemäß Anspruch 10, einer Vorrichtung zur Ansicht von Bildern mit Vorschaubild gemäß Anspruch 12, Datencontainern gemäß den Ansprüchen 14 und 14 sowie
Speichermedien gemäß den Ansprüchen 15 und 16. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Aufwand und Datenmenge bei Bildern reduziert werden, wenn man in einer Datei nicht die Originalbilddatei selbst, sondern eine komprimierte Version des Originalbildes sowie ein aus dem Origmalbild generiertes Vorschaubild abspeichert. Indem dies außerdem in Anlehnung an bereits verbreitetes Bilddatenformate mit Headerdatenteilen und Bilddatenteilen geschieht, wie z.B. dem DPX-Format wird außerdem gewährleistet, daß bereits vorhandene Hardware zur Erstellung, Ansicht und Bearbeitung verwendet werden kann. Sie müssen nur insofern angepaßt werden, daß sowohl ein Vorschaubild als auch eine komprimierte Version des Originalbildes erstellt werden bzw. ausgelesen werden können. Die
erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen entsprechende Mittel auf.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Datencontainer wird die Speicherung von komprimierten und nicht komprimierten Bilddaten im gleichen Datenformat von ein und derselben Hardware ermöglicht. Denn aufgrund der vergleichbaren Struktur zu bestehenden Datei-Formaten können die Datencontainer von der Hardware wie normale Dateien dieses Formats gehandhabt werden. Die Datencontainer ermöglichen auch die beschleunigte Ansicht die Erzeugung und Darstellung eines Vorschaubildes geringerer Auflösung. Besonders bevorzugt ist dabei das Bitmap-Format. Unter Dateicontainern werden Dateien verstanden, in die wiederum eine Datei eingebettet ist, wie in der vorliegenden Erfindung die komprimierte Originalbilddatei.
Besonders vorteilhaft ist, daß vorhandene Hardware, wie z.B. Datenrecorder für die Darstellung von nicht komprimierten Bilddaten mit Vorschaubilddarstellung verwendet werden können, um komprimierte Bilddaten zu verwenden, wobei die Vorschaudarstellung erhalten bleibt.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Zeichnung am Beispiel von DPX-Bilddaten näher erläutert werden. Dazu zeigen
Fig.1 a,b erfindungsgemäße Datencontainer;
Fig.2 eine beispielhafte Prinzipskizze des Verfahrens zum Speichern von Bildern mit Vorschaubild; Fig.3 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Aufnahme von Bildern; Fig.4 eine beispielhafte Prinzipskizze des Verfahrens zur Ansicht von Bildern mit Vorschaubild; Fig.5 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Ansicht von Bildern mit Vorschaubild; Fig.6 eine weitere Darstellung der Verfahren zum Speichern und zur Ansicht von B ildern mit Vorschaubild.
In den Figuren la,b sind erfindungsgemäße Datencontainer 1 dargestellt. Diese Klassen
von Datenobjekten haben eine Struktur, die dem DPX-Dateiformat entspricht. Von der SMPTE ist das DPX Dateiformat weltweit standardisiert worden. Es besteht aus einem Header zur Beschreibung der Bilddaten und Zusatzinformationen sowie einem anschließenden Bereich für die Speicherung der Bildinformation als Bitmap. Entsprechend weisen die Datencontainer 1 einen Headerdatenteil 10 auf sowie einen Bilddatenteil 20. Gemäß dem DPX-Format weist der Headerdatenteil 10 selbst mehrere Teile auf, nämlich den Dateninformationsteil 11 (FIH file information header), den Bildinformationsteil 12 (IIH image information header), den Orientationsinformationsteil 13 (OIH orientation information header), den Filminformationsteil 14 (MPI motion picture information), den Femsehinformationsteil 15 (TVT television information) sowie den benutzerdefinierten Teil 16 (UUD user defined data).
In einer ersten bevorzugten Lösung (siehe Figur lb) wird im Bilddatenteil 20 an Stelle der originalen DPX-Bilddatei ein Vorschaubild 2, d.h. ein DPX-Bild mit verringerter Auflösung als Bitmap gespeichert. Dieses kann mit DPX-Hardware als Vorschaubild dargestellt werden. Die Größe des Vorschaubildes 2 ist vom Anwender einstellbar. An das Vorschaubild 2 wird eine datenkomprimierte Version 3 der originalen Bilddatei, z.B. als JPEG2000-Bilddatei angehängt. Die Zusatzinformationen der originalen Bilddatei und der modifizierten Bilddatei 3 werden im Headerdatenteil 10 abgelegt. Dieser Headerdatenteil 10 wird zusammen mit dem Vorschaubild 2 und der komprimierten Bilddatei 3 in einen Datencontainer eingepackt und im Datenrecorder wie eine normale DPX-Datei gespeichert. Bei der Decodierung erfolgt die Rückwandlung in die originale DPX-Bilddatei mit originalem Header. Zusätzlich wird im Header die Information der vorher durchgeführten Datenkompression aufgenommen.
In einer zweiten bevorzugten Lösung (siehe Figur la) wird das Vorschaubild 2 im Headerdatenteil 10 abgelegt, und zwar vorzugsweise im benutzerdefinierten Teil 16. Das DPX-Dateiformat erlaubt eine Größe des Headers bis zu 1MB, in dem das Vorschaubild 2 untergebracht werden kann. An den Headerdatenteil 10 mit Vorschaubild 2 wird im Bilddatenteil 20 eine datenkomprimierte Version 3 der
originalen Bilddatei, z.B. als JPEG2000-Bilddatei abgelegt. Die Zusatzinformationen der originalen Bilddatei und der modifizierten Bilddatei 3 werden wiederum im Headerdatenteil 10 abgelegt. Bei dieser Lösung muß der Datenrecorder für die Ansicht auch den Headerdatenteil 10 auf Bilddaten überprüfen.
Das Format der Datencontainer 1 kann zur Unterscheidung vom originären DPX- Format CPX (compressed DPX) genannt werden.
In Figur 2 ist ein möglicher Ablauf des Verfahrens zur Speicherung von Bildern mit Vorschaubild skizziert. Zunächst wird Information über die Originalbilddatei, also bei Originalbildern im DPX-Format der ursprüngliche Header, im Headerdatenteil abgelegt (Schritt 31). Danach wird aus dem Originalbild ein Vorschaubild erzeugt (Schritt 32), wobei die Größe des Vorschaubildes wählbar ist. Angenommen, die Originalbilddatei habe eine Größe von 2048 Bildpunkten und 1536 Zeilen. Dann können beispielsweise j eder vierte Bildpunkt und j ede vierte Zeile ausgewählt werden, um ein Vorschaubild einer Größe von 512 Bildpunkten und 384 Zeilen zu erzeugen. Im ursprünglichen Header der DPX-Originaldatei ist z.B. die Position der ersten Zeile abgelegt, worauf zurückgegriffen wird, um das Vorschaubild zu generieren. Im Headerdatenteil des CPX-Containers kann die Position der ersten Zeile des Vorschaubildes abgelegt werden (Schritt 36). Darauf wird für die schnelle Durchsicht der Bilder zurückgegriffen. Dadurch werden zunächst nur die Vorschaubilder dargestellt, ohne eine aufwendige Dekodierung der JPEG2000-Daten.
Von der Originalbilddatei wird außerdem eine datenreduzierte Version durch Komprimierung bzw. Wavelet-Transformation z.B. ins JPEG2000-Format erzeugt (Schritt 34). Auch über die komprimierte Originalbilddatei werden Informationen im Headerdatenteil abgelegt (Schritt 36), z.B. die Adresse und Größe im benutzerdefinierten Bereich und der Kompressionsfaktor im Fernsehinformationsbereich.
Sowohl Vorschaubild als auch komprimierte Originalbilddatei werden im CPX- Container abgelegt, die komprimierte Originalbilddatei im Bilddatenteil und das
Vorschaubild entweder im Headerdatenteil oder im Bilddatenteil (Schritt 35). Schließlich wird der CPX-Container auf einem Speichermedium gespeichert (Schritt 37).
In Figur 3 ist eine Vorrichtung 4 zur Durchführung eines solchen Verfahrens in ihren Grundbestandteilen skizziert. Zunächst weist sie ein Mittel 41 zur Erzeugung eines digitalen Originalbildes auf, z.B. eine CCD-Kamera oder einen Scanner zur Digitalisierung eines analogen Bildes. Das Signal wird in den Komponenten Mittel 42 zur Erzeugung eines Vorschaubildes, Mittel 43 zur Komprimierung des Originalbildes und Mittel 44 zum Bilden eine Bilddatei mit Headerdatenteil und Bilddatenteil weiterverarbeitet, wobei die komprimierte Originalbilddatei im Bilddatenteil abgelegt wird, im Headerdatenteil Informationen über die Originalbilddatei und über die komprimierte Originalbilddatei abgelegt werden und das Vorschaubild im Headerdatenteil oder im Bilddatenteil abgelegt wird. Diese Mittel 42,42,44 können gemeinsam in Form eines Mikroprozessors 45 umgesetzt sein. Die Bilddatei wird auf dem Speichermedium 46 gespeichert. Bei dem Speichermedium kann es sich um eine in der Vorrichtung 4 fest eingebaute Festplatte handeln oder um ein Wechselspeichermedium. Letzteres hat den Vorteil, daß bei vollem Speicher einfach der volle Speicher ausgetauscht werden kann und die Bilder zur weiteren Bearbeitung in anderen Vorrichtungen zur Verfügung stehen.
Bei der Vorrichtung 4 kann es sich z.B. um einen Photoapparat oder um eine Filmbzw. Videokamera handeln oder allgemein um einen Datenrecorder. Besonders bevorzugt sind Ausgestaltungen der Vorrichtung, bei denen man ebenso herkömmliche Dateien im zum Containerformat äquivalenten Format abspeichern kann.
Fig.4 zeigt, wie das Verfahren zur Ansicht eines Bildes mit Vorschaubild im erfindungsgemäßen CDX-Format ablaufen kann. Zunächst wird je nach Art der Bilddatei im Headerdatenteil oder im Bilddatenteil nach dem Vorschaubild gesucht (Schritt 62). Ist es gefunden, wird es angezeigt (Schritt 62). Handelt es sich um das Bild, das der Anwender näher betrachten oder bearbeiten will, kann er es z.B. durch Drücken einer Auswahltaste auswählen (Schritt 63). Dann wird die entsprechende
komprimierte Originalbilddatei dekomprimiert und angezeigt (Schritt 64). Falls das Vorschaubild nicht ausgewählt wird, wird das nächste Vorschaubild, gesucht und angezeigt. Selbstverständlich läßt sich dieses Verfahren dahingehend erweitern, daß auf einem Anzeigeschirm mehrere Vorschaubilder gleichzeitig angezeigt werden, aus denen ausgewählt werden kann.
Figur 5 zeigt eine Vorrichtung 5 zur Ansicht von Bildern nach dem eben erläuterten Verfahren. Dazu weist sie ein Speichermedium 51, auf dem die Bilder mit Vorschaubild im erfindungsgemäßen CDX-Format gespeichert sind. Auf dem Anzeigemittel 52, z.B. einem Display oder einem Monitor, werden die Vorschaubilder und ggf. die dekomprimierten Originalbilddateien angezeigt. Die Auswahl der Vorschaubilder erfolgt mit Hilfe eines Auswahlmittels 53, z.B. einer Taste oder einer Maus. Das Mittel 54 zur Suche der Vorschaubilder im Headerdatenteil oder im Bilddatenteil und das Mittel 55 zur Dekomprimierung der komprimierten Originalbilddatei, das dem jeweils ausgewählten Vorschaubild entspricht, können gemeinsam in Form eines
Mikroprozessors 56 umgesetzt sein. Diese Vorrichtung kann auch herkömmliche DPX- Dateien auslesen. Anstelle des Vorschaubildes wird die Originalbilddatei im bitmap- Format gefunden und angezeigt.
Bei der Vorrichtung 5 kann es sich um ein Lese- und/oder Bearbeitungsgerät für
Bilddateien handeln, z.B. in der Art eines DVD-Players, eines Videogeräts oder eine Schneidemaschine oder auch um einen Computer handeln. Die Vorrichtungen 4 und 5 können auch in einem Gerät gemeinsam umgesetzt sein, z.B. einer digitalen Photo- oder Videokamera.
Entsprechend können auch die Verfahren zur Speicherung und Ansicht von Bildern mit Vorschaubild gemeinsam ablaufen. Dies wird in Figur 6 skizziert. Die originale DPX- Datei 71 wird durch die DPX-in-JPC-Transformation 72 in eine JPEG2000-Datei 73 komprimiert und im komprimierten DPX-Container gemäß der Erfindung eingebettet (Schritt 74). Dieser wird in einem Medienspeichersystem 81, z.B. einem Diskserver, gespeichert, von wo er zum Entpacken der JPEG200Datei 76 wieder aufgerufen werden kann (Schritt 75) und danach durch eine JPC-in-DPX-Transformation 77 wieder in eine
DPX-Datei 78 dekomprimiert wird. Parallel dazu wird das Vorschaubild erzeugt, im Container eingebettet und ggf. angezeigt (der Übersicht halber nicht dargestellt).
Die Meßeinrichtung 92 dient der Kontrolle des Komprimierungs- und Dekomprimierungsvorganges, indem es durch Differenzbildung die Abweichungen zwischen der originalen DPX-Datei 71 und der dekomprimierten DPX-Datei 78 feststellt und diese graphisch als Falschfarbenbild darstellt. Der Informationsverlust durch Komprimierung und Dekomprimierung könnte z.B. auch durch sogenannte PSNR-Messungen (peak signal noise ratio bzw. Signalrauschverhältnis) gemessen werden. Allerdings wird das Ergebnis dann nicht graphisch dargestellt.
Die Ergebnisse der Meßeinrichtung 92 fließen in die Kodieroptimierung 91 ein. Die Optimierung geschieht dahingehend, daß der Informationsverlust minimiert wird, also der Unterschied zwischen Originaldatei 71 und dekomprimierter Datei 78 möglichst gering wird. Vorzugsweise werden bei der Kodierung und Dekodierung die
Kodierparameter nur im Kodiermittel festgelegt und über den Headerdatenteil an das Dekodiermittel weitergegeben.
Bezugszeichenliste
1 Datencontainer
2 Vorschaubild
3 komprimierte Originalbilddatei
4 Vorrichtung zur Aufnahme von Bildern
5 Vorrichtung zur Durchsicht von Bildern
10 Headerdatenteil
20 Bilddatenteil
11 Dateiinformationsteil
12 Bildinformationsteil
13 Orientierungsinformationsteil
14 Filminformationsteil
15 Femsehinformationsteil
16 benutzerdefinierter Teil
31 - 37 Verfahrensschritte
41 Mittel zur Erzeugung eine Originalbildes
42 Mittel zur Erzeugung eines Vorschaubildes
43 Mittel zur Komprimierung des Originalbildes
44 Mittel zum Bilden einer Bilddatei
45 Mikroprozessor
46 Speichermittel
51 Speichermittel
52 Anzeigemittel
53 Auswahlmittel
54 Suchmittel
55 Dekomprimierungsmittel
56 Mikroprozessor
61 - 64 Verfahrensschritte
71 originale DPX-Datei
72 DPX-in-JPC-Transformation
73,76 JPEG2000-Datei
74,75 Verfahrensschritte
77 JPC-in-DPX-Transformation
78 dekomprimierte DPX-Datei 81 Medienspeichersystem
91 Kodieroptimierung
92 Meßumgebung