WO2015015061A1 - Mesures de projection cinématographique - Google Patents

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WO2015015061A1
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camera
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François HELT
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Highlands Technologies Solutions
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    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen

Definitions

  • the present invention relates to an improved measurement of cinematographic graphical projection.
  • the settings should be more frequent than in the past with the advent of digital. If properly conducted, they can also better manage the wear of lamps, and thus save money. Since the digital switchover also makes it possible to automate the preparation and launching of cinematographic sessions, cinema networks reduce on-site technical staff, projectionists and others, and are currently seeking remote control solutions.
  • the instruments necessary for control are generic instruments for measuring brightness and color, called “luminance meters” and “colorimeters”. They are not developed specifically for the measurement of important surfaces like cinema screens and only give one-off measurements. Global assessments like consistency require multiple readings associated with calculations. Human intervention is also needed to adjust the measurement points on the projected image, to record the measured data and to combine them. The measurements are long and subject to errors of appreciation. It is difficult, if not impossible, to do remote checks. In particular, existing measuring devices can not be permanently installed at a fixed station. To obtain all the data necessary for the calibration or the evaluation of a projection, it is necessary to resort to a manual pointing systematic by which an operator orients the measuring apparatus in the direction of the screen area it deems appropriate for each survey.
  • the data collected by the traditional devices are essentially more or fewer values over the entire visible spectrum, as well as the corresponding luminance and color calculation data. These elements can sometimes be recorded but no comparison or calculation verification, local, is usually possible. Thus, to obtain and compare the data from several points, it is usually necessary to re-read the records on a separate computing system, which is long and complex.
  • the present invention then improves the situation.
  • the method according to the invention is implemented by computer means and comprises the steps of:
  • the invention proposes to acquire a digital image of the pattern as projected on the screen in order to be able to perform computer processing of this image (for example statistical chrominance estimates, and / or comparisons of luminance, or other), or even to issue instructions for setting the projector according to the result of these computer processing.
  • the aforementioned pattern comprises at least twenty-four patterns of different hues (or a repetition of these twenty-four patterns), comprising:
  • the above-mentioned pattern comprises, at least in a peripheral portion, a distribution of the aforementioned tinted patterns, spaced two by two by homologous patterns of medium gray color.
  • the colors of the test pattern, the number of these hues and their distribution are advantageously chosen to statistically characterize the complete colorimetry of the projection.
  • the calculated colorimetric rendering is presented with respect to six reference colors: the primary colors red, green, blue and the complementary colors yellow, magenta and cyan, as will be seen below with reference to FIG.
  • the chrominance difference between each actual shade of the test pattern (given by the computer means) and the actually measured hue on the projection of the test pattern (given by the camera) is determined for each of the six reference colors.
  • an average is then applied to all the differences in hues of the test pattern, for each of the six reference colors. The average deviation for each reference color can then be compared to a predefined tolerance threshold.
  • an interface signal can invite a user to validate a control (command COM of the screen shot of FIG. 3) for automatic chrominance adjustment of the projector.
  • the patterns of the projected pattern are rectangles separated by black lines of predetermined thickness.
  • patterns of upper right edges, lower right, upper left and lower left, are white to assist an image acquisition of the entire target.
  • the same pattern can be used to further determine a luminance distribution on the screen, or, alternatively, use a simple white image projected on the screen.
  • the luminance distribution can be given according to:
  • determining a luminance less than a threshold in at least one screen portion can cause the generation of a man / machine interface signal for non-conforming projector adjustment.
  • a threshold for example, an area of the screen whose luminance is below a threshold may be considered out of the ordinary compared to certain cinema projection standards, which then imposes projector settings (for example, example of its centering with respect to the screen, or of the centering of the lamp with respect to the mirror), or to impose a cleaning of the projection system (in the case of a spot identified in the projection of the image) , or impose the change of the lamp that can be used.
  • the method may further comprise a prior calibration step of the camera, once and for all, before its use in situ projection room.
  • the method may further comprise a step of gradually adjusting the focusing of the projector by projection of a contrasting pattern, as will be seen below with reference to FIG.
  • the present invention also relates to a computer program comprising instructions for implementing the above method, when this program is executed by a processor (for example the processor PROC of the above-mentioned computer processing means, such as the computer PC in the embodiment shown in Figure 1).
  • the present invention also aims at a system for determining the operation of an image projector on a screen of a projection room, comprising:
  • a device for controlling the projector to project onto the screen a pattern comprising a distribution of patterns of different hues
  • a camera for acquiring a digital image of the test pattern on the screen
  • computer processing means such as the PC computer of Figure 1, or a tablet, or the like connected to the camera for applying acquired image processing, and determining at least one deviation of chrominance of the acquired image with respect to a predefined number of colors.
  • the present invention proposes in particular:
  • a camera such as a simple digital camera or a digital camera
  • image processing allowing more precise, complete and faster measurements than in the state of the art technical.
  • the entire projected image is captured and the collected data are analyzed quickly and according to specially adapted treatment procedures;
  • the calibration of the camera taking part in an embodiment of the invention to compensate for its own characteristics and thus to restore valid measurement data.
  • the resulting image is refreshed regularly and displayed on a tablet, computer or other screen device, along with the measurement readings.
  • This provides major benefits for measuring the brightness and color of the projection.
  • the device also allows complete control of other projection parameters including the focus of the projector.
  • the data collected over the entire surface of the projected image are analyzed to obtain luminance and chrominance measurements at specific points on the screen.
  • All operations are performed very quickly without any need for systematic manual pointing by a human operator. All results and displays can be sent via an existing computer network, enabling remote control of the settings.
  • All the measurements can be recorded for a later examination, or to obtain a history of the evolution of the projection.
  • FIG. 1 illustrates a system for implementing the invention
  • FIG. 2 illustrates a projected screen pattern for the implementation of the invention
  • FIG. 3 is a screen copy on the PC computer of FIG. 1 showing the chrominance difference between the projected image and the ideal image, represented by the resulting difference for six reference colors
  • FIG. 4 is a screen copy on the PC computer of FIG. 1 representing the distribution of luminance on the screen and zones of too low luminance, out of standard
  • FIG. 5 illustrates three successive screen shots on the PC computer of FIG. 1 representing a progressive focus of the projector controlled by the PC computer
  • FIG. 6 illustrates the main steps of the method in the sense of the invention, according to an exemplary embodiment.
  • a system for the implementation of a method in the sense of the invention comprising:
  • a camera such as a CAM digital camera in the example described
  • PROJ projection device projecting the image of a test pattern on the screen.
  • the system is preferably implemented in the SAL projection room that houses the PROJ projector to meet the projection conditions of the PROJ projector and viewing by spectators installed in the SAL room.
  • the CAM digital camera is positioned in the axis of the ECR screen, for example:
  • the CAM camera is connected (by a wired or wireless connection, for example by Wifi) to a PC (for example a laptop) or a tablet, typically having a processor PROC and a working memory MEM, allowing execution computer processing of measurements of the settings to be made on the projector to make the projection on the ECR screen complies with standards in terms of chrominance, luminance, focus, etc.
  • the PC computer may further include a screen to allow an operator to view the adjustment recommendations of the PROJ projector.
  • the PROJ projector can be controlled by a server SER (compared to the images it projects, but also for its settings, by example of debugging, chrominance, etc.), this SER server being connected to the PC computer for example via a local area network LAN (FIG. 1).
  • the PC computer can display information on the conformity of the operation of the projector and possibly propose adjustment recommendations to a computer. user of the PC computer. If the user validates these settings (as will be seen in an exemplary embodiment illustrated in FIG. 3), the PC can then transmit an adjustment command to the SER server via the local area network LAN, to adjust the projector, by example in chrominance, or in focus, or others.
  • the digital camera CAM has the following properties:
  • the camera gave satisfactory results for the tests with a CCD sensor of 3326 pixels by 2504, with a Bayer filter matrix.
  • the CCD sensor is Peltier cooled to reduce noise and stabilize digital analog conversion.
  • the camera built around this sensor was designed primarily for astronomical shooting.
  • the CAM is first installed so that the image it captures covers the entire ECR projection screen.
  • a target MI with a central cross is aligned with a mark superimposed on the image so as to best center the screen shot.
  • the MI pattern whose geometry and ideal shades are known, is illustrated in Figure 2. It is made of a black grid delimiting rectangles of medium gray and color rectangles B, M, O, G, VI, Vi , V2, etc.
  • the chosen shades of these motifs are those used to analyze the quality of the cameras: they correspond to reference colors, brick red RB, green of the foliage V3, sky blue BC1, BC2, colors of Caucasian skin PCI, PC2, and black skin, etc.
  • the first line of rectangles of different shades of the medium gray includes rectangles for which the reference B designates white; M, brown; O, ocher; G, dark gray; VI, a first green; Vi, violet; V2, a second green.
  • the number and size of the rectangles of the pattern MI are chosen so as to make a compromise between the geometric detection fineness and the possibility of averaging a large number of pixels, as described below.
  • the image of the target is analyzed and each rectangle is accurately identified.
  • the treatment according to the invention detects all the rectangles step by step and calculates their size and their position.
  • the thickness of a black line separating two rectangles is also important, in the sense that it should be of the order of 2 to 3 pixels, as acquired by the CAM camera.
  • the processing also verifies that the projected image does not exceed the limits of the camera sensor.
  • Each of the rectangles is identified individually to overcome possible deformations due to the cinematographic projection, as well as to the lens used by the camera.
  • the marking of each point of the screen is much more accurate than by aim of a human operator.
  • the hue of the rectangles makes it possible to detect with a good approximation the coherence of the colors of the projection.
  • the large number of rectangles makes it possible to calculate the luminosity and the possible drift of the white B of reference.
  • the pattern MI of Figure 2 has doubled shades at the top and bottom of the figure of sight, with nevertheless twenty-four different shades in all of which six shades of gray.
  • Other subsequent calculations associated with specific patterns and filters give precise measurements of other parameters, but this first step based on the standard of Figure 2 already gives a lot of information very quickly.
  • the color elements are used to calculate the colorimetry of the projection.
  • the results are presented in a synthetic way by comparing the actual colors with the reference data of the digital cinema standard.
  • Figure 3 shows a display of these results.
  • the primary and complementary colors are distributed as a hexagon and their respective positions approximately follow their position in the standard two-dimensional color chart of the International Commission on Illumination. Starting from the color to the left of the hexagon and going clockwise we successively, cyan, green, yellow, red, magenta and blue.
  • the six reference colors are used to display the measurement of the color difference between the projection (in dashed lines) and the standard (in solid lines), with a tolerance illustrated by a TOL rectangle for each reference color. More particularly, compared to the twenty-four ideal shades of the test pattern, it is estimated that there is a difference between each shade of the pattern as it actually appears projected and the ideal shade, and this for the six reference colors of the French hexagon.
  • a COM command makes it possible to automatically adjust the chrominance of the projector (by calculating a conversion matrix adapted to the actual colors of the projection, which saturates more globally the blue dominants of the image projected in the illustrated example, such as shows the central cross (in dotted lines) slightly shifted to the right with respect to the central mark).
  • the setting control can be received by a communication interface of the server SER controlling the projector PROJ, the SER server being connected to the PC computer via LAN LAN as shown in Figure 1.
  • FIG. 4 illustrates an example of three-dimensional visualization of the luminance distribution measured by the CAM camera. To do this, a uniform white image is projected and there is a step of calculating the brightness on the entire screen. The position of the brightest point, the maximum luminance value and the exact form of light distribution are obtained.
  • two-dimensional (two-dimensional ECR display) or three-dimensional (third z-coordinate representing relative luminous intensity) displays are possible, as well as calculating values at certain points of the image as required by the different standards.
  • the treatment according to this exemplary embodiment automatically finds the brightest point and the least luminous point, which makes it possible to obtain a three-dimensional profile of the illumination of the screen to better analyze potential problems.
  • the luminance maximum is offset to the right of the screen, whereas the luminance of the left-hand part HN is not sufficient to respect the norm in this case (reference HN for "Out of Standard").
  • Another step is to calibrate the camera itself, to achieve good on-site measurement results.
  • the same specific pattern of FIG. 2 can be used in order to be able to associate the pixels of the CCD sensor of the camera with specific areas of the projected image.
  • the shutter being closed, the residual values of each pixel are recorded. These values depend on the exposure time; the values used in the calculations depend on the exposure setting of each screen shot.
  • a reference apparatus such as a spectro-colorimeter
  • vignetting naturally decrease the intensity of light as and when distance from the optical axis
  • the color measurement data is taken from the specific areas of a screen by the above-mentioned camera. They are in the form of XYZ colorimetric coordinates of the reference space of the International Commission on Illumination. These data are corrected to account for previously determined nonuniformity of light intensity. The Red, Green, and Blue color measurements on the camera sensor are further corrected for the bias previously noted.
  • a mathematical minimization calculation covering several tens of geometrically marked areas makes it possible to obtain the RGB conversion matrix to an XYZ colorimetric system specific to the camera to be calibrated.
  • a conventional calibration RGB mark of a camera or a digital CAM camera is changed to an XYZ coordinate system of a projection apparatus PROJ on a screen of a room, in particular a transfer function specific to the camera CAM, this transfer function being obtained by calibration, as described above, of the geometrical registration, the measurement of the black bias, the uniformity, color mastering.
  • Another advantageous step consists in focusing the projector, assisted by the PC processing means. This is done by displaying one or more areas of the screen at a fast pace. Each analyzed zone is displayed and a calculation makes it possible to present two curves which evolve according to the measurement of definition in this zone.
  • This definition measurement is performed by calculating the ratio of the maximum real gradient found in each zone to the maximum theoretical gradient which is a function of the projected pattern and the capture parameters.
  • three successive visualizations with display of the detail of the focusing pattern in the center of the image are represented with the respective evolutions of the two control curves of the focusing.
  • the fine line curve CV evolves with the focus (the oscillations illustrating the approaches and overshoots of the optimal setting) and the strong line curve CF shows the maximum sharpness achieved by the optimal setting.
  • the CV curve indicates the instantaneous measurement of definition, while the other curve CF displays the maximum obtained at any time. This arrangement makes it possible to adjust the focus of the projection very precisely at a distance.
  • a first step S3 may consist of a slave adjustment of the focusing as described above with reference to FIG. 5. This step makes it possible to ensure a sharpness of the projection before then making the possible adjustments in luminance to the next step S4. Indeed, a white image (or the pattern of FIG.
  • step S4 is then projected to obtain a luminance distribution on the projection screen in step S4.
  • This step can be followed, if necessary, by a luminance uniformity adjustment.
  • this sequence in steps S4 and S6 is not necessary since the design of the test pattern makes chrominance determination sufficiently robust without necessarily having to go through step S4 for determining luminance.
  • next step S5 consists in projecting the pattern MI of FIG. 2 (if it has not already been used for the luminance distribution determination step in step S4) in order to obtain the FIG. overall chrominance difference measurements in the image projected in step S6, as described above with reference to FIG. 3.
  • These last steps S4 and S6 make it possible to characterize the overall state of the projector and possibly to determine recommended settings, especially in terms of chrominance or change of orientation of the projector relative to the screen for the luminance distribution.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above by way of example; it extends to other variants.
  • the focus pattern MG of FIG. 5 can be integrated, for example, in the center of the general pattern MI of FIG. 2 in order to finally use only one pass processing for all the settings. .
  • each step S3 and S4 implemented by the system of Figure 1 may be subject, in itself, a separate protection, regardless of the chrominance determination in step S6.

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Abstract

L'invention vise un procédé pour déterminer le fonctionnement d'un projecteur d'images sur un écran d'une salle de projection. En particulier, le procédé est mis en œuvre par des moyens informatiques (PC) et comporte les étapes; piloter le projecteur (PROJ) pour projeter sur l'écran (ECR) une mire comportant une répartition de motifs de teintes différentes, acquérir une image de la mire sur l'écran par un appareil de prise de vue (CAM), et appliquer un traitement de l'image acquise, pour déterminer au moins un écart de chrominance de l'image acquise par rapport à un nombre prédéfini de couleurs.

Description

Mesures de projection cinématographique
La présente invention concerne une mesure perfectionnée de projection cinémato graphique .
La distribution cinématographique professionnelle en salles nécessite souvent un contrôle de qualité de la projection. Ce besoin s'est accru depuis l'avènement du numérique dans la projection cinématographique, des spécifications très précises devant être respectées. Il s'agit entre autres du niveau et de l'uniformité d'éclairement, de la colorimétrie, de la mise au point, etc. Il peut s'agir de réglages imposés par des standards ou des recommandations techniques (AFNOR et/ou ISO), ou encore des contraintes réglementaires comme en France notamment.
Les réglages doivent être plus fréquents que par le passé avec l'avènement du numérique. S'ils sont bien menés, ils peuvent permettre en outre de mieux gérer l'usure des lampes, et ainsi de faire des économies. Puisque le passage au numérique permet également d'automatiser la préparation et le lancement des séances cinématographiques, les réseaux de cinéma réduisent le personnel technique sur place, les projectionnistes entre autres, et recherchent actuellement des solutions de contrôle à distance.
Les instruments nécessaires au contrôle sont des instruments génériques de mesure de la luminosité et de la couleur, appelés « luminance-mètres » et « colorimètres ». Ils ne sont pas développés spécifiquement pour la mesure de surfaces importantes comme les écrans de cinéma et ne donnent que des mesures ponctuelles. Les évaluations globales comme l'uniformité nécessitent plusieurs relevés associés à des calculs. Une intervention humaine est en outre nécessaire pour ajuster les points de mesure sur l'image projetée, relever les données mesurées et les combiner. Les mesures sont longues et sujettes à des erreurs d'appréciation. Il est difficile, sinon impossible, de faire des contrôles à distance. Plus particulièrement, les appareils de mesure existants ne peuvent être installés à demeure à un poste fixe. Pour obtenir l'ensemble des données nécessaires à la calibration ou à l'évaluation d'une projection, il est nécessaire d'avoir recours à un pointage manuel systématique par lequel un opérateur oriente l'appareil de mesure dans la direction de la zone d'écran qu'il juge appropriée pour chaque relevé.
Par ailleurs, les données recueillies par les appareils traditionnels sont essentiellement des valeurs plus ou moins nombreuses sur tout le spectre visible, ainsi que les données de calculs de luminance et de couleur correspondant. Ces éléments peuvent parfois être enregistrés mais aucune comparaison ou vérification de calcul, locale, n'est habituellement possible. Ainsi, pour obtenir et comparer les données provenant de plusieurs points, il faut habituellement relire les enregistrements sur un système de calcul séparé, ce qui est long et complexe.
En résumé, il n'existe pas d'appareils dédiés à la mesure de la projection cinématographique. Les contrôles actuels se font essentiellement avec des appareils de mesure génériques et avec plusieurs opérateurs humains, en ayant recours à des procédures longues et approximatives.
La présente invention vient alors améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un procédé pour déterminer le fonctionnement d'un projecteur d'images sur un écran d'une salle de projection. Le procédé au sens de l'invention est mis en œuvre par des moyens informatiques et comporte les étapes :
piloter le projecteur pour projeter sur l'écran une mire comportant une répartition de motifs de teintes différentes,
acquérir une image numérique de la mire sur l'écran par un appareil de prise de vue,
appliquer un traitement de l'image acquise, pour déterminer au moins un écart de chrominance de l'image acquise par rapport à un nombre prédéfini de couleurs.
Ainsi, l'invention propose d'acquérir une image numérique de la mire telle qu'elle est projetée sur l'écran afin de pouvoir effectuer des traitements informatiques de cette image (par exemple des estimations statistiques de chrominance, et/ou des comparaisons de luminance, ou autres), voire aussi d'émettre des consignes de réglages du projecteur en fonction du résultat de ces traitements informatiques. Dans un exemple de réalisation, la mire précitée comporte au moins vingt-quatre motifs de teintes différentes (ou une répétition de ces vingt-quatre motifs), comportant :
- au moins des teintes de peau humaine, de ciel, de feuillage, et éventuellement de fleurs, de brique, etc., et
- six nuances de gris.
Ces motifs sont répartis sur un fond de couleur neutre uniforme (semblable à du gris moyen sur la figure 2 commentée plus loin). Plus particulièrement, dans un exemple de réalisation, la mire précitée comporte, au moins dans une partie périphérique, une répartition des motifs teintés précités, espacés deux à deux par des motifs homologues de couleur gris moyen.
Les teintes de la mire, le nombre de ces teintes et leur répartition sont avantageusement choisis pour caractériser statistiquement la colorimétrie complète de la projection. Dans une forme de réalisation particulière, le rendu colorimétrique calculé est présenté par rapport à six couleurs de référence : les couleurs primaires rouge, vert, bleu et les complémentaires jaune, magenta et cyan, comme on le verra plus loin en référence à la figure 3. Avantageusement, l'écart de chrominance entre chaque teinte réelle de la mire (donnée par les moyens informatiques) et la teinte réellement mesurée sur la projection de la mire (donnée par l'appareil de prise de vue) est déterminé pour chacune des six couleurs de référence. Dans un exemple de réalisation, on applique ensuite une moyenne sur l'ensemble des écarts de teintes de la mire, pour chacune des six couleurs de référence. L'écart moyen pour chaque couleur de référence peut alors être comparé à un seuil de tolérance prédéfini. Cette comparaison permet de vérifier la conformité éventuelle du réglage de la projection. En cas d'écart supérieur au seuil de tolérance, les valeurs mesurées relevées peuvent servir pour le réglage manuel de la projection ou, dans une variante plus sophistiquée, une commande directe peut être envoyée à un module informatique de réglage du projecteur pour effectuer automatiquement ce réglage.
En effet, comme on le verra plus loin en référence à la figure 3, un signal d'interface peut inviter un utilisateur à valider une commande (commande COM de la copie d'écran de la figure 3) de réglage automatique en chrominance du projecteur. Préférentiellement, les motifs de la mire projetée sont des rectangles séparés par des lignes noires d'épaisseur prédéterminée. En outre, des motifs de bords supérieur droit, inférieur droit, supérieur gauche et inférieur gauche, sont de teinte blanche pour assister une acquisition d'image de l'entièreté de la mire.
Dans un exemple de réalisation, on peut utiliser la même mire pour déterminer en outre une répartition de luminance sur l'écran, ou, en variante, utiliser une simple image blanche projetée sur l'écran.
A titre d'exemple, la répartition de luminance peut être donnée selon :
- deux coordonnées de latitude et longitude de l'écran, et
- une proportion d'intensité lumineuse reçue en chacune de ces coordonnées d'écran.
Dans une réalisation, la détermination d'une luminance inférieure à un seuil en au moins une partie d'écran peut provoquer la génération d'un signal d'interface homme/machine de non-conformité de réglage du projecteur. Par exemple, une zone de l'écran dont la luminance est inférieure à un seuil peut être jugée hors norme par rapport à certains standards de la projection en salles de cinéma, ce qui a alors pour effet d'imposer des réglages du projecteur (par exemple de son centrage par rapport à l'écran, ou du centrage de la lampe par rapport au miroir), ou d'imposer un nettoyage du système de projection (dans le cas d'une tache identifiée dans la projection de l'image), ou encore imposer le changement de la lampe qui peut être usée.
Par ailleurs, le procédé peut comporter en outre une étape préalable de calibration de l'appareil de prise de vue, une fois pour toute, avant son utilisation in situ en salle de projection.
Le procédé peut comporter en outre une étape de réglage progressive de mise au point du projecteur par projection d'une mire contrastée, comme on le verra plus loin en référence à la figure 5. La présente invention vise aussi un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé ci-avant, lorsque ce programme est exécuté par un processeur (par exemple le processeur PROC des moyens précités de traitement informatique, tels que l'ordinateur PC dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1).
La présente invention vise aussi un système de détermination du fonctionnement d'un projecteur d'images sur un écran d'une salle de projection, comportant :
un dispositif (tel que le serveur SER de la figure 1) de commande du projecteur pour projeter sur l'écran une mire comportant une répartition de motifs de teintes différentes,
un appareil de prise de vue pour acquérir une image numérique de la mire sur l'écran,
des moyens de traitement informatiques (tels que l'ordinateur PC de la figure 1, ou encore une tablette, ou autres) reliés à l'appareil de prise de vue pour appliquer un traitement de l'image acquise, et déterminer au moins un écart de chrominance de l'image acquise par rapport à un nombre prédéfini de couleurs.
Ainsi, la présente invention propose notamment:
l'utilisation d'un appareil de prise de vue, tel qu'un simple appareil photo numérique ou une caméra numérique, avec un traitement d'images permettant des mesures plus précises, plus complètes et obtenues plus rapidement que dans l'état de la technique. La totalité de l'image projetée est capturée puis les données recueillies sont analysées rapidement et selon des procédures de traitement spécialement adaptées ;
la calibration de l'appareil de prise de vue intervenant dans un mode de réalisation de l'invention pour compenser ses propres caractéristiques et pour restituer ainsi des données de mesure valides.
L'image obtenue est rafraîchie régulièrement et affichée sur un écran de tablette, d'ordinateur ou de tout autre appareil à écran, en même temps que les relevés de mesure. On obtient ainsi des avantages majeurs pour la mesure de la luminosité et de la couleur de la projection. Le dispositif permet en outre le contrôle complet d'autres paramètres de projection incluant notamment la mise au point du projecteur. En effet, les données recueillies sur toute la surface de l'image projetée sont analysées pour obtenir des mesures de luminance et de chrominance en des points précis de l'écran.
En affichant toutes les zones de l'image projetée et en associant le traitement d'image adapté, il est alors possible de caractériser le profil bidimensionnel de chrominance et/ou de luminance et ses dérives, comme on le verra plus loin en référence à la figure 3 et/ou à la figure 4, décrites plus loin.
Toutes les opérations sont effectuées très rapidement sans aucune nécessité de pointage manuel systématique par un opérateur humain. Tous les résultats et affichages peuvent être envoyés via un réseau informatique existant, permettant une prise de contrôle à distance des réglages.
Toutes les mesures peuvent être enregistrées pour un examen ultérieur, ou encore pour obtenir un historique de l'évolution de la projection.
La présente invention permet donc d'éviter les inconvénients des techniques antérieures. Notamment, toutes les mesures étant regroupées en un seul traitement, l'ensemble des opérations de contrôle sont possibles, enregistrables et réalisables à distance. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'exemples de réalisation présentés ci-après à titre illustratif et non limitatifs, et à l'examen des dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 illustre un système pour la mise en œuvre de l'invention,
la figure 2 illustre une mire projetée sur écran pour la mise en œuvre de l'invention, - la figure 3 est une copie d'écran sur l'ordinateur PC de la figure 1 représentant l'écart de chrominance entre l'image projetée et l'image idéale, figurée au moyen de l'écart résultant pour six couleurs de référence, la figure 4 est une copie d'écran sur l'ordinateur PC de la figure 1 représentant la répartition de luminance sur l'écran et des zones de trop faible luminance, hors norme,
la figure 5 illustre trois copies d'écran, successives, sur l'ordinateur PC de la figure 1 représentant une mise au point progressive du projecteur pilotée par l'ordinateur PC, et
la figure 6 illustre les principales étapes du procédé au sens de l'invention, selon un exemple de réalisation.
En référence à la figure 1, on décrit ci-après un système pour la mise en œuvre d'un procédé au sens de l'invention, comportant :
un appareil de prise de vue tel qu'une caméra numérique CAM dans l'exemple décrit,
un écran ECR, la caméra précitée filmant l'écran,
un appareil de projection PROJ, projetant l'image d'une mire sur l'écran.
Le système est mis en œuvre préférablement dans la salle de projection SAL hébergent le projecteur PROJ pour respecter les conditions de projection par le projecteur PROJ et de visualisation par des spectateurs installés dans la salle SAL.
La caméra numérique CAM est positionnée dans l'axe de l'écran ECR, par exemple :
au milieu des sièges de la salle SAL pour un contrôle de qualité d'image utilisant une simple caméra mobile CAM,
ou, dans une variante pour une installation fixe, en arrière de la salle près de la cabine de projection PROJ (mais dans la salle néanmoins).
La caméra CAM est reliée (par une liaison filaire ou sans fil, par Wifi par exemple) à un ordinateur PC (par exemple un ordinateur portable) ou une tablette, comportant typiquement un processeur PROC et une mémoire de travail MEM, permettant d'exécuter le traitement informatique de mesures des réglages à effectuer sur le projecteur pour rendre la projection sur l'écran ECR conforme aux standards en termes de chrominance, luminance, mise au point, etc. L'ordinateur PC peut comporter en outre un écran pour permettre à un opérateur de visualiser les recommandations de réglage du projecteur PROJ. Dans une forme de réalisation avantageuse, le projecteur PROJ peut être piloté par un serveur SER (par rapport aux images qu'il projette, mais aussi pour ses réglages, par exemple de mise au point, de chrominance, etc.), ce serveur SER étant relié à l'ordinateur PC par exemple via un réseau local LAN (figure 1). Ainsi, en fonction des résultats des traitements informatiques que réalise l'ordinateur PC sur l'image numérique acquise par la caméra CAM, l'ordinateur PC peut afficher des informations sur la conformité du fonctionnement du projecteur et éventuellement proposer des recommandations de réglage à un utilisateur de l'ordinateur PC. Si l'utilisateur valide ces réglages (comme on le verra dans un exemple de réalisation illustré sur la figure 3), l'ordinateur PC peut alors transmettre une commande de réglage au serveur SER via le réseau local LAN, pour régler le projecteur, par exemple en chrominance, ou en mise au point, ou autres.
Préférentiellement, la caméra numérique CAM possède les propriétés suivantes:
une haute résolution pour distinguer des détails fins,
un faible niveau de bruit,
une grande dynamique, pour que les données issues de la caméra puissent être traitées sur au moins 12 bits,
une très bonne stabilité du capteur comportant les photosites recevant la lumière (y compris une bonne stabilité thermique) et de son convertisseur analogique numérique. La caméra ayant donné des résultats satisfaisants pour les tests comporte un capteur CCD de 3326 pixels par 2504, avec une matrice de filtres de Bayer. Le capteur CCD est refroidi par effet Peltier pour limiter le bruit et stabiliser la conversion analogique numérique. La caméra construite autour de ce capteur a été conçue en premier lieu pour des prises de vues astronomiques.
En référence à la figure 1, la caméra CAM est d'abord installée de façon à ce que l'image qu'elle capture couvre tout l'écran ECR de projection. En référence à la figure 2, une mire MI avec une croix centrale est alignée sur un repère superposé à l'image de façon à centrer au mieux la capture d'écran. On cherche les meilleures conditions pour avoir une capture de l'image projetée qui occupe la plus grande partie du capteur de la caméra CAM, assez bien centrée et sans que l'image projetée ne dépasse de la surface du capteur. A cet effet, on utilise les motifs blancs de bords d'image (en haut à gauche, en bas à gauche, en haut à droite et en bas à droite) pour qu'ils apparaissent dans l'image acquise. Cet alignement est fait une seule fois pour toute, pour une installation fixe donnée.
La mire MI, dont la géométrie et les teintes idéales sont connues, est illustrée sur figure 2. Elle est faite d'un quadrillage noir délimitant des rectangles de gris moyen et des rectangles de couleur B, M, O, G, VI, Vi, V2, etc. Les teintes choisies de ces motifs sont celles qui sont utilisées pour analyser la qualité des appareils photos : elles correspondent à des teintes de référence, rouge brique RB, vert du feuillage V3, bleu du ciel BC1, BC2, des couleurs de peau caucasienne PCI, PC2, et de peau noire, etc. A titre illustratif, la première ligne de rectangles de teintes différentes du gris moyen comporte des rectangles pour lesquels la référence B désigne blanc ; M, marron ; O, ocre ; G, gris foncé ; VI, un premier vert ; Vi, violet ; V2, un deuxième vert. De manière générale, le nombre et la dimension des rectangles de la mire MI sont choisis de façon à réaliser un compromis entre la finesse de détection géométrique et la possibilité de faire une moyenne sur un grand nombre de pixels, comme décrit ci-après.
L'image de la mire est analysée et chaque rectangle est repéré de façon précise. Après une analyse rapide, le traitement au sens de l'invention détecte de proche en proche tous les rectangles et calcule leur dimension et leur position. A cet égard, l'épaisseur d'un trait noir séparant deux rectangles a aussi son importance, dans le sens où elle devrait être de l'ordre de 2 à 3 pixels, telle qu'acquise par la caméra CAM. Le traitement vérifie aussi que l'image projetée ne dépasse pas des limites du capteur de la caméra.
Chacun des rectangles est repéré individuellement pour s'affranchir des déformations possibles dues à la projection cinématographique, aussi bien qu'à l'objectif utilisé par la caméra. Pour une déformation en trapèze causée par un placement décentré du projecteur, ou une déformation causée par l'utilisation d'un écran courbe, ou une déformation due à l'objectif ou toute combinaison de déformations possibles, le repérage de chaque point de l'écran est beaucoup plus précis que par visée d'un opérateur humain.
En outre, la teinte des rectangles permet de détecter avec une bonne approximation la cohérence des couleurs de la projection. Le grand nombre de rectangles (gris pâle notamment) permet de calculer la luminosité et la dérive éventuelle du blanc B de référence. La mire MI de la figure 2 présente des teintes doublées en haut et en bas de la figure de mire, avec néanmoins vingt-quatre teintes différentes en tout dont six nuances de gris. D'autres calculs ultérieurs associés à des mires et à des filtres spécifiques (comme dans l'exemple de la figure 5 commentée plus loin) donnent des mesures précises d'autres paramètres, mais cette première étape basée sur l'étalon de la figure 2 donne déjà un grand nombre d'informations très rapidement. En particulier, immédiatement après le relevé géométrique, les éléments de couleurs servent à calculer la colorimétrie de la projection. Les résultats sont présentés de façon synthétique en comparant les couleurs réelles avec les données de référence du standard de cinéma numérique. La figure 3 montre un affichage de ces résultats. Dans l'exemple représenté, les couleurs primaires et complémentaires sont réparties en formant un hexagone et leurs positions respectives suivent approximativement leur position dans le diagramme colorimétrique bidimensionnel standard de la Commission Internationale de l'Eclairage. En partant de la couleur à la gauche de l'hexagone et en allant dans le sens des aiguilles d'une montre on a successivement, le cyan, le vert, le jaune, le rouge, le magenta et le bleu. Dans l'exemple de la figure 3, les six couleurs de référence : les primaires rouge, vert, bleu et complémentaires jaune, magenta, cyan, sont utilisées pour afficher la mesure de l'écart colorimétrique entre la projection (en traits pointillés) et le standard (en traits pleins), moyennant une tolérance illustrée par un rectangle TOL pour chaque couleur de référence. Plus particulièrement, par rapport aux vingt-quatre teintes idéales de la mire, on estime un écart entre chaque teinte de la mire telle qu'elle apparaît réellement projetée et la teinte idéale, et ce pour les six couleurs de référence de l'hexagone de la figure 3.
On relèvera qu'une commande COM permet d'ajuster automatiquement la chrominance du projecteur (en calculant une matrice de conversion adaptée aux couleurs réelles de la projection, qui sature globalement plus les dominantes bleues de l'image projetée dans l'exemple illustré, comme le montre la croix centrale (en traits pointillés) légèrement décalée vers la droite par rapport au repère central). La commande de réglage peut être reçue par une interface de communication du serveur SER pilotant le projecteur PROJ, le serveur SER étant relié à l'ordinateur PC via le réseau local LAN comme illustré sur la figure 1.
Ensuite, une autre étape peut concerner le réglage de la répartition de la luminance. La figure 4 illustre un exemple de visualisation tridimensionnelle de la répartition de la luminance mesurée par la caméra CAM. Pour ce faire, une image blanche uniforme est projetée et on prévoit une étape de calcul de la luminosité sur tout l'écran. On obtient la position du point le plus lumineux, la valeur de luminance maximum et la forme exacte de répartition de la lumière. Plusieurs affichages bidimensionnels (selon les deux dimensions de l'écran ECR) ou tridimensionnels (la troisième coordonnée en z représentant l'intensité lumineuse relative) sont possibles, ainsi que le calcul des valeurs en certains points de l'image selon ce qui est requis par les différents standards. En effet, pour mesurer l'uniformité d'illumination, le traitement selon cet exemple de réalisation trouve automatiquement le point le plus lumineux et le point le moins lumineux, ce qui permet d'obtenir un profil tridimensionnel de l'illumination de l'écran pour mieux y analyser des problèmes éventuels. Ainsi, dans l'exemple de la figure 4, le maximum de luminance est déporté vers la droite de l'écran, tandis que la luminance de la partie de gauche HN n'est pas suffisante pour respecter la norme en l'espèce (référence HN pour « Hors Norme »). Une autre étape consiste en la calibration de la caméra elle-même, pour parvenir à de bons résultats de mesures sur site de projection. Pour le repérage géométrique, la même mire spécifique de la figure 2 peut être utilisée afin de pouvoir associer les pixels du capteur CCD de la caméra à des zones précises de l'image projetée. Pour la mesure du « biais noir » (bruit de la caméra), l'obturateur étant fermé, on enregistre les valeurs résiduelles de chaque pixel. Ces valeurs dépendent du temps d'exposition ; les valeurs utilisées dans les calculs dépendent du paramètre d'exposition de chaque capture d'écran. Pour l'uniformité de la lumière reçue, on mesure des points repérés avec un appareil de référence tel qu'un spectro-colorimètre et on utilise un modèle de « vignettage » (décroissance naturelle l'intensité de lumière au fur et à mesure de l'éloignement de l'axe optique) pour calculer la non-uniformité spécifique à chaque assemblage de caméra avec son objectif.
Pour le matriçage des couleurs, les données de mesures couleur sont relevées sur les zones précises d'un écran par l'appareil de prise de vue précité. Elles sont sous forme de coordonnées colorimétriques XYZ de l'espace de référence de la Commission Internationale de l'Eclairage. Ces données sont corrigées pour tenir compte de la non- uniformité d'intensité lumineuse déterminée auparavant. Les mesures de couleurs Rouge, Vert, Bleu sur le capteur de la caméra sont en outre corrigées du biais relevé précédemment. Un calcul de minimisation mathématique portant sur plusieurs dizaines de zones repérées géométriquement permet d'obtenir la matrice de conversion de RVB vers un système colorimétrique XYZ spécifique à la caméra à calibrer. En d'autres termes, on passe d'un repère RVB de calibration classique d'une caméra ou d'un appareil photo numérique CAM, à un système de coordonnées XYZ d'un appareil de projection PROJ sur écran d'une salle, notamment de cinéma, par une fonction de transfert spécifique à l'appareil de prise de vue CAM, cette fonction de transfert étant obtenue par calibration, comme décrit ci-avant, du repérage géométrique, de la mesure du biais noir, de l'uniformité, du matriçage des couleurs. Une autre étape avantageuse consiste en une mise au point du projecteur, assistée par les moyens de traitement PC. Cette mise au point se fait en affichant une ou plusieurs zones réduite de l'écran à un rythme rapide. Chaque zone analysée est affichée et un calcul permet de présenter deux courbes qui évoluent en fonction de la mesure de définition dans cette zone. Cette mesure de définition est réalisée en calculant le ratio du gradient maximum réel relevé dans chaque zone au gradient théorique maximum qui est fonction du motif projeté et des paramètres de capture. En référence à la figure 5, trois visualisations successives avec affichage du détail de la mire de focalisation au centre de l'image sont représentées avec les évolutions respectives des deux courbes témoins de la focalisation. La courbe en trait fin CV évolue avec la mise au point (les oscillations illustrant les approches et dépassements du réglage optimal) et la courbe en trait fort CF montre le maximum de netteté atteint par le réglage optimal. Ainsi, la courbe CV indique la mesure instantanée de définition, tandis que l'autre courbe CF affiche le maximum obtenu à tout instant. Cette disposition permet de régler très précisément à distance la mise au point de la projection. Pour un meilleur contrôle de la mise au point, on peut calculer et afficher la mire MG sur la zone centrale illustrée sur la figure 5 ou prévoir un affichage sur cinq zones (au centre et aux quatre angles), ou encore y ajouter une sixième zone au centre et en bas de l'écran (où sont typiquement affichés les sous-titres). Ainsi, en référence à la figure 6 illustrant les principales étapes d'un procédé au sens de l'invention, selon un exemple de réalisation, après une calibration de la caméra CAM (étape SI) permettant d'obtenir sa fonction de transfert (étape S2), une première étape S3 peut consister en un réglage asservi de la mise au point comme décrit précédemment en référence à la figure 5. Cette étape permet d'assurer une netteté de la projection avant d'effectuer ensuite les réglages éventuels en luminance à l'étape suivante S4. En effet, on projette ensuite une image blanche (ou la mire de la figure 2 dans une variante) pour obtenir une répartition de luminance sur l'écran de projection à l'étape S4. Cette étape peut être suivie, si nécessaire, d'un réglage d'uniformité de luminance. Dans la mesure du possible, il peut être préférable de régler l'uniformité de la luminance avant de procéder à l'étape S6 de détermination de la chrominance, notamment pour tenir compte des conditions de calibration de l'appareil de prise de vue CAM. Néanmoins, cette suite dans les étapes S4 et S6 n'est pas nécessaire dans la mesure où la conception de la mire rend suffisamment robuste la détermination de chrominance sans passer obligatoirement par l'étape S4 de détermination de luminance.
Dans l'exemple décrit néanmoins, l'étape suivante S5 consiste à projeter la mire MI de la figure 2 (si elle n'a pas déjà servi pour l'étape de détermination de répartition de luminance à l'étape S4) pour obtenir les mesures d'écart de chrominance globale dans l'image projetée à l'étape S6, comme décrit ci-avant en référence à la figure 3. Ces dernières étapes S4 et S6 permettent de caractériser l'état global du projecteur et éventuellement de déterminer des réglages recommandés, notamment en termes de chrominance ou de changement d'orientation du projecteur par rapport à l'écran pour la répartition de luminance. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple ; elle s'étend à d'autres variantes.
Ainsi, par exemple, la mire de mise au point MG de la figure 5 peut s'intégrer par exemple au centre de la mire générale MI de la figure 2 pour n'utiliser finalement qu'un traitement en une seule passe pour tous les réglages.
De même, on a décrit ci-avant la projection d'une image blanche pour déterminer la répartition de luminance sur l'écran. Toutefois, la même mire MI peut être utilisée aussi à cet effet comme indiqué précédemment. Par ailleurs, chaque obtention des résultats des figures 4 et 5, par la mise en œuvre respective des étapes S3 et S4 décrites ci-avant, est particulièrement avantageuse. Ainsi, chaque étape S3 et S4 mise en œuvre par le système de la figure 1 peut faire l'objet, en soi, d'une protection séparée, indépendamment de la détermination de chrominance à l'étape S6.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour déterminer le fonctionnement d'un projecteur d'images sur un écran d'une salle de projection, caractérisé en ce qu'il est mis en œuvre par des moyens informatiques (PC) et comporte les étapes :
- piloter le projecteur (PROJ) pour projeter sur l'écran (ECR) une mire (MI) comportant une répartition de motifs de teintes différentes (FIG.2), acquérir une image de la mire sur l'écran par un appareil de prise de vue (CAM), et
appliquer un traitement de l'image acquise, pour déterminer au moins un écart de chrominance de l'image acquise par rapport à un nombre prédéfini de couleurs (FIG.3).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mire comporte, au moins dans une partie périphérique, une répartition de motifs teintés, espacés deux à deux par des motifs homologues de couleur neutre uniforme.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mire comporte au moins vingt-quatre motifs de teintes différentes, comportant :
- au moins des couleurs de peau humaine, de ciel, et de feuillage, et
- six nuances de gris.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre prédéfini de couleurs est de six.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'écart de chrominance est comparé à un seuil de tolérance (TOL) pour chaque couleur dudit nombre prédéfini de couleurs, et en cas d'écart supérieur au seuil de tolérance, un signal d'interface homme/machine de non-conformité de réglage du projecteur est généré.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le signal d'interface invite un utilisateur à valider une commande (COM) de réglage automatique en chrominance du projecteur.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des motifs de bords supérieur droit, inférieur droit, supérieur gauche et inférieur gauche, sont de teinte blanche pour assister une acquisition d'image de l'entièreté de la mire.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs sont des rectangles séparés par des lignes noires d'épaisseur prédéterminée.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la détermination d'une répartition de luminance sur l'écran (FIG.4).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la répartition de luminance est donnée selon :
- deux coordonnées de latitude et longitude de l'écran, et
- une proportion d'intensité lumineuse reçue en chacune de ces coordonnées d'écran.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la détermination d'une luminance inférieure à un seuil en au moins une partie d'écran (HN) provoque la génération d'un signal d'interface homme/machine de non- conformité de réglage du projecteur.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape préalable de calibration de l'appareil de prise de vue (SI).
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de réglage progressive de mise au point du projecteur (S6) par projection d'une mire contrastée (MG).
14. Programme informatique, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 13, lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
15. Système de détermination du fonctionnement d'un projecteur d'images sur un écran d'une salle de projection, comportant : un dispositif (SER) de commande du projecteur (PROJ) pour projeter sur l'écran (ECR) une mire (MI) comportant une répartition de motifs de teintes différentes (FIG.2),
un appareil de prise de vue (CAM) pour acquérir une image numérique de la mire sur l'écran, et
des moyens de traitement informatiques (PC) reliés à l'appareil de prise de vue pour appliquer un traitement de l'image acquise, et déterminer au moins un écart de chrominance de l'image acquise par rapport à un nombre prédéfini de couleurs (FIG.3).
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FR3076681A1 (fr) * 2018-01-10 2019-07-12 Francois Helt-Toutous Procede de reperage de la visee d’un spectro-colorimetre sur la surface d’un capteur photographique numerique

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