專利名稱：用于數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的顏色修正的方法和系統(tǒng)的制作方法

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于對由顯示設(shè)備在顯示屏幕上顯示的圖像的顏色特征進(jìn)行管理的系統(tǒng)。


附圖示出了一些事實，用于提供對本發(fā)明更好的理解。在附圖中圖1示意地示出了彩色膠片的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2以非常簡化的形式示出了配色師的工作站的構(gòu)造；圖3示出了彩色膠片的藍(lán)、綠、和紅色層的光譜密度；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；圖5示出了作為代碼值的函數(shù)的顏色坐標(biāo)；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的系統(tǒng)；和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明替代實施方式的系統(tǒng)。
具體實施例方式
本發(fā)明提供了一種用于顏色修正的設(shè)備和方法，其與現(xiàn)有技術(shù)相比用不同的呈現(xiàn)裝置在再現(xiàn)期間實現(xiàn)了顏色之間的改進(jìn)的對應(yīng)性。
根據(jù)本發(fā)明的方法用于對由第一呈現(xiàn)裝置的濾色器中的白光的光譜吸收所產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色修正。首先，檢測圖像數(shù)據(jù)的原色值，該原色值與第一呈現(xiàn)裝置有關(guān)。然后對該原色值進(jìn)行修正以產(chǎn)生次級顏色(secondarycolor)值，其與第二呈現(xiàn)裝置有關(guān)并且其考慮濾色器的次級密度的光吸收。根據(jù)本發(fā)明，針對至少一個濾色器的不同密度來產(chǎn)生多個吸收光譜。建造在此之上，濾色器的吸收光譜的光譜特征影響對用于產(chǎn)生次級顏色值的原色值的修正。
本方法的一個優(yōu)點是其實現(xiàn)了第一和第二呈現(xiàn)裝置之間的更好的顏色再現(xiàn)對應(yīng)。
在本發(fā)明所做出的貢獻(xiàn)中，從濾色器的不同密度的多個吸收光譜中計算中間光譜。在這種情況中，如果對于所有濾色器產(chǎn)生多個吸收光譜則其是適當(dāng)?shù)摹?br> 在這種情況中，可以對于所有濾色器計算中間光譜。結(jié)果，可以獲得更多的數(shù)據(jù)來對顏色值進(jìn)行修正，其從原理上來說可以對所要爭取的顏色呈現(xiàn)的對應(yīng)產(chǎn)生有利的效果。
最后，可以提供將標(biāo)準(zhǔn)觀測者的光譜理解曲線與濾色器的光譜進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生次級顏色值。以這種方式，可以考慮人眼對顏色的生理感受。
有效的后期處理依賴于例如調(diào)色師的監(jiān)視器上的顏色呈現(xiàn)盡可能地確切對應(yīng)于例如在電影院中放映的圖像。現(xiàn)在，后期處理的開始點通常是由膠片掃描儀或者電子照相機所產(chǎn)生的數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)。除此之外，還有從開始就作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)存在的計算機產(chǎn)生的圖像。
用于爭取不同呈現(xiàn)裝置的顏色呈現(xiàn)之間的這種對應(yīng)的設(shè)備已經(jīng)是可以商業(yè)獲得的軟件和硬件解決方案。這些設(shè)備基于下面的考慮。
在不同的再現(xiàn)介質(zhì)上以不同的方式產(chǎn)生顏色。從最早期開始，人們就從繪畫中得知通過將三種原色，即黃、藍(lán)-綠和紫-紅，進(jìn)行混合可以就從上述三種原色的染料中產(chǎn)生所有中間色調(diào)。原色就是不能夠通過混合其他顏色而得到但是可以通過混合它們來得到其他顏色的那些顏色。在現(xiàn)今的色彩學(xué)中，將這種顏色混合稱為減性顏色混合。術(shù)語減性顏色混合是從下面事實得來的染料層吸收了入射的白光的特定光譜分量而反射其他的光譜分量，因此對于觀看者產(chǎn)生顏色的印象。開始任何還不知道其他類型的顏色混合。
直到艾薩克.牛頓Isaac Newton發(fā)現(xiàn)還可以混合所謂色激勵(color stimuli)的光色譜顏色之后很久人們才知道其他類型的顏色混合。與上面在染料情況中所述的減性顏色混合相反，對于這種類型的顏色混合，行話使用術(shù)語加性混合。通過還應(yīng)用于自發(fā)光屏幕(諸如基于陰極射線管的監(jiān)視器)的、所謂Grassmann定律的相對簡單的規(guī)則來實行加性顏色混合。
減性顏色混合的一種特殊情況是光學(xué)濾波器的組合或者疊加。濾波器組合的傳導(dǎo)與各個濾波器各自的傳導(dǎo)的乘積是等效的，這就是行話在這種情況中也使用術(shù)語乘性顏色混合的原因。對于在放映具有三個彼此覆蓋的不同顏色層的彩色膠片中進(jìn)行顏色再現(xiàn)，最后提到的這種類型的顏色混合也是很重要的。
圖1示意地以切面方向示出了彩色膠片1的結(jié)構(gòu)的例子。層載體2承載具有原色紅、綠和藍(lán)的三個顏色層3、4、5，紅色敏感層3與層載體2相鄰，而藍(lán)色敏感層5形成最上面的顏色層。黃色濾色器6處于藍(lán)色敏感層5和綠色敏感層4之間。為了更好的進(jìn)行圖示，在圖1中將各個層分開表示但是在實際中它們彼此相鄰。在這里沒有考慮用于防止綠敏感著色劑和紅敏感著色劑相互擴(kuò)散的中間層，因為其對于相對于本發(fā)明非常重要的膠片的顏色行為沒有任何影響，所以也沒有在圖1中將其示出。
在加性和乘性顏色混合之間的一個重要的區(qū)別是不能將Grassmann定律應(yīng)用于乘性顏色混合。人們發(fā)現(xiàn)這種情況的原因是，例如，隨著藍(lán)綠色濾色器的厚度增加，不僅在紅光譜中的透射下降，而且在綠光譜范圍中的透射也相當(dāng)程度地下降。將在下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋這種情況和所產(chǎn)生結(jié)果。因此在已知顏色修正系統(tǒng)中，借助于光密度計來測量測試樣式(“測試補片(test patches)”)的吸收，通過顏色坐標(biāo)的變換來修正次級密度中的吸收。
但是已經(jīng)在實際中示出，盡管有這些措施，但是在用不同的呈現(xiàn)裝置進(jìn)行再現(xiàn)的期間不會總能實現(xiàn)顏色對應(yīng)。
圖2以非常簡化的形式示出了調(diào)色師工作站。在膠片制作的過程中，從通過攝像機進(jìn)行原始曝光的膠片材料中制成第一拷貝。該拷貝形成用于膠片的后期處理的開始點，以用于制作進(jìn)一步的復(fù)制件(print)。在圖2中，將這種復(fù)制件插入到膠片掃描儀11。在對該復(fù)制件進(jìn)行掃描的期間，將攝影圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)并且饋送到用于顏色修正的、通常由調(diào)色師進(jìn)行操作的設(shè)備12。在膠片材料的修正期間，調(diào)色師在監(jiān)視器13上觀看要被處理的圖像。由顏色修正設(shè)備的輸出處的顏色值來確定在監(jiān)視器13上的顏色呈現(xiàn)。還將顏色修正設(shè)備12的輸出處的顏色值作為控制命令或者“代碼值”轉(zhuǎn)發(fā)到膠片曝光器14，該膠片曝光器14將數(shù)據(jù)曝光到中間負(fù)片(internegative)膠片上。然后通過接觸拷貝將中間負(fù)片膠片的內(nèi)容傳送到正膠片上。在圖2中由膠片卷16表示正膠片。為了檢查所曝光的膠片的結(jié)果，通過膠片放映機17將后者放映到放映屏幕18上。
最好，在放映屏幕18上所放映的圖像的顏色呈現(xiàn)與在監(jiān)視器13上的相同圖像的顏色呈現(xiàn)對應(yīng)。為了接近于這種理想情況，將用于調(diào)節(jié)顏色坐標(biāo)的設(shè)備19連接在顏色修正設(shè)備12和監(jiān)視器13之間。調(diào)節(jié)設(shè)備19將發(fā)送到膠片曝光器14的“代碼值”轉(zhuǎn)換為用于監(jiān)視器13的顏色坐標(biāo)。這種轉(zhuǎn)換的目的是在監(jiān)視器13和放映屏幕18上盡可能地獲得相同的顏色呈現(xiàn)。將在下面更詳細(xì)地描述轉(zhuǎn)換方法和轉(zhuǎn)換設(shè)備19。
圖3示出了在每種情況中用于紅、綠和藍(lán)顏色的不同密度的三個濾色器的光譜曲線。在縱坐標(biāo)上繪出密度D而在橫坐標(biāo)上以納米(nm)繪出波長。根據(jù)下面公式從其透射率T得出濾色器的密度DD＝-log(T)這意味著在密度零處，相關(guān)濾色器是完全透明的，并且隨著密度增加透射率下降。對于每個原色紅、綠和藍(lán)繪出帶有不同透射率的濾色器的密度曲線?？梢郧宄乜闯?，例如，對于紅濾色器的密度曲線，在400nm附近的藍(lán)光譜范圍中出現(xiàn)可感知的次級最大值，并且導(dǎo)致對于顏色印象的相當(dāng)?shù)奈铡τ诰G色濾色器的密度曲線這種現(xiàn)象以較輕程度發(fā)生。藍(lán)色濾色器的密度曲線在440nm和380nm之間的波長范圍中急劇下降，以在380nm以下再次上升。而且，帶有增加的密度的藍(lán)色濾色器的密度曲線在550nm附近的綠色光譜范圍中顯示出越來越明顯地高臺，該高臺向右突出到紅光譜范圍中。將在除了被分配給各個原色的光譜范圍之外的光譜范圍中的原色濾色器的吸收稱為密度曲線的“次級密度”，并且其在例如乘性顏色混合的情況中在放映彩色膠片期間產(chǎn)生顏色偏移。人們從原理上已經(jīng)知道這些效應(yīng)，并且通過例如顏色坐標(biāo)的線性變換來進(jìn)行修正。為了更好地理解本發(fā)明超出現(xiàn)有方法的程度，首先需要更詳細(xì)地討論傳統(tǒng)修正方法。
不同的膠片材料在著色劑的吸收特性上與其它不同，因此需要將圖2中所示的顏色修正設(shè)備12調(diào)節(jié)到具體的膠片材料。為此，膠片曝光器14用所謂“測試補片”(即帶有不同顏色和顏色密度的圖像窗口)的預(yù)定代碼值進(jìn)行曝光。然后將該膠片材料進(jìn)行復(fù)制并且制作實際的膠片。然后由光密度計來測量測試補片以確定在特定波長窗口中的著色劑的吸收。根據(jù)DIN 4512-3或者對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)來確定光密度計的測量特性。據(jù)此，不僅在主最大點而且在次級最大點產(chǎn)生著色劑的吸收。以這種方式確定的值形成用于隨后顏色值的變換的基礎(chǔ)，該顏色值定義了在調(diào)色師的監(jiān)視器13上的呈現(xiàn)。變換過的顏色值是修正過的顏色值，其定義了膠片曝光器14的亮度命令并且因此確定隨后在放映屏幕18上的顏色呈現(xiàn)。換句話說，將控制膠片曝光器14的顏色或者代碼值進(jìn)行“預(yù)先失真”以對所使用的膠片材料的著色劑的“失真”影響進(jìn)行補償。
但是在實際中已經(jīng)示出，以這種方式所爭取的在監(jiān)視器13上和在放映屏幕18上的顏色呈現(xiàn)之間的對應(yīng)還有需要改進(jìn)之處。本發(fā)明的目的就是改善所述的對應(yīng)。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明開始于確定修正值。根據(jù)對圖3中所示的濾色器的光譜密度曲線進(jìn)行更加精確的考慮，還可以得出導(dǎo)致顏色偏移的著色劑的進(jìn)一步的特性。但是，不能通過在實際中所使用的光密度計測量來識別這些特性。這是因為傳統(tǒng)光密度計僅僅允許對著色劑的吸收特性進(jìn)行總體考慮。當(dāng)對光譜吸收曲線進(jìn)行更加精確的考慮時，隨著密度增加，對于所有原色可以識別主最大值向較短波長的偏移。使用例如圖3中的紅色的主最大值來表示這種偏移S。而且，密度曲線的形式也按照密度的函數(shù)而改變。確切地以這種方式，還可以確定并且相應(yīng)地描述在拷貝處理和顯影期間特定膠片處理的光譜影響。
在傳統(tǒng)光密度計測量的情況中，僅僅將這些變化作為在各個測量窗口中的吸收的改變進(jìn)行登記。為此，不能夠用光密度計測量來確定在特定波長處的實際吸收。但是，這對于在不同呈現(xiàn)裝置上的顏色呈現(xiàn)之間的盡可能精確的對應(yīng)來說，是非常重要的。
因此本發(fā)明建議在整個波長范圍上使用光譜儀來測量膠片材料的測試補片，并且根據(jù)因此所獲得的光譜來內(nèi)插中間光譜。根據(jù)所有光譜，還可以對于三種原色得出一個表，該表將確定調(diào)色師的監(jiān)視器13上的呈現(xiàn)的顏色值與膠片曝光器14的代碼值建立關(guān)系。在這種方式總體地產(chǎn)生三維的表。
下面參照圖4來更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的方法。通過RGB顏色值來形成開始點，從顏色修正設(shè)備12將該RGB顏色值一方面輸出到監(jiān)視器13而在另一方面輸出到膠片曝光器14。為了在監(jiān)視器13上獲得標(biāo)準(zhǔn)化的顏色再現(xiàn)，將用于監(jiān)視器LUT(M)的所謂查詢表存儲在調(diào)節(jié)設(shè)備19中，所述表考慮監(jiān)視器的再現(xiàn)特性。根據(jù)圖4中的流程圖，根據(jù)這些RGB值在膠片曝光器中將膠片進(jìn)行曝光。然后將所述膠片拷貝到要被放映的材料上。在步驟22對以這種方式產(chǎn)生的顏色樣式或者補片進(jìn)行光譜測量。在所測量的這些光譜之外，在步驟23計算進(jìn)一步的中間光譜。在步驟26將標(biāo)準(zhǔn)觀察者的感知曲線與以這種方式所產(chǎn)生所有光譜進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生與RGB值對應(yīng)的顏色坐標(biāo)X、Y、Z。最終在步驟27，將顏色坐標(biāo)X、Y、Z與監(jiān)視器LUT(M)-1的“反相的”查詢表進(jìn)行鏈接。這產(chǎn)生新顏色值R′、G′、B′。可以從顏色值R、G、B和R′、G′、B′之間的差異得出膠片材料對顏色再現(xiàn)的影響。因此可以從所述差異中產(chǎn)生進(jìn)一步的查詢表，并且將該表存儲在調(diào)節(jié)設(shè)備19中并且準(zhǔn)備好以應(yīng)用于顏色值RGB。以這種方式所實現(xiàn)的是在監(jiān)視器13上的顏色呈現(xiàn)與在放映屏幕18上的顏色呈現(xiàn)非常好的對應(yīng)。
圖5示出了按照膠片曝光器的代碼值的函數(shù)的顏色坐標(biāo)X、Y、Z之一的特征。根據(jù)膠片材料上的灰補片的透射來測量顏色坐標(biāo)。該結(jié)果允許對作為代碼值的函數(shù)的密度分布進(jìn)行描述，類似地在對修正過的顏色值R′、G′、B′的計算中對其進(jìn)行考慮。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)700。系統(tǒng)700提供顏色管理系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施方式中，通過從數(shù)字放映機放映圖像而將被顯示的圖像顯示在放映屏幕上。本發(fā)明的其他實施方式將圖像顯示在高清晰度監(jiān)視器和顯示設(shè)備、陰極射線管(CRT)類型的顯示器、以及適合于顯示視頻圖像的任何其他顯示設(shè)備上。
顏色轉(zhuǎn)換單元根據(jù)顯示設(shè)備色度(colorimetric)特性和參考特性來調(diào)節(jié)所顯示的圖像的色度特性。參考特性根據(jù)它們會在其他情況中(例如在其他類型顯示器上)出現(xiàn)而對圖像進(jìn)行特征化。以該方式，可以調(diào)節(jié)顯示器的色度響應(yīng)以根據(jù)許多可選擇的視頻圖像觀看體驗來提供所顯示的圖像。在本發(fā)明的一個實施方式中，參考圖像包括用于所顯示的圖像的用戶可選擇的色度響應(yīng)特性。
因此，可以考慮根據(jù)情況而變化的多個特性，來實現(xiàn)從用于所顯示的圖像的許多“表現(xiàn)(look)”中選擇其中的一些。例如，有特征的“表現(xiàn)”受到諸如所使用的顯示設(shè)備、周圍光線條件、圖像源設(shè)備特性、所期望膠片表現(xiàn)、放映屏幕類型、和源圖像特性等許多特性的影響。此外，本發(fā)明有助于在給定顯示環(huán)境中維持恒定的圖像表現(xiàn)，而不管圖像處理和處理技術(shù)、設(shè)備和捕獲和存儲介質(zhì)如何。
經(jīng)由顏色轉(zhuǎn)換單元708將視頻圖像源750(未示出)耦合到數(shù)字放映機701。在本發(fā)明的一個實施方式中，參考圖像源702提供在這里被稱作“補片”的校準(zhǔn)圖像給數(shù)字放映機701，以將補片放映到放映屏幕704上。在本發(fā)明的一個實施方式中，將各個補片放映到屏幕704上，作為根據(jù)本發(fā)明的實施方式的校準(zhǔn)處理的一部分。
傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法具有缺點。在一方面它們可能是準(zhǔn)確的，但是耗費時間并且總需要非常有技能的人員的介入。這些傳統(tǒng)技術(shù)嚴(yán)重地依賴于膠片放映條件。在另一方面，一些傳統(tǒng)的校準(zhǔn)方法較不準(zhǔn)確并且非常近似。這些方法引入了不能為專業(yè)電影行業(yè)運營商接受的人為失真。
本發(fā)明的實施方式的校準(zhǔn)系統(tǒng)和處理過程包括例如在35mm膠片上產(chǎn)生的一組顏色補片。這組顏色補片提供顏色參考樣本。使用本發(fā)明的技術(shù)，顏色補片能夠使用相同的膠片處理標(biāo)準(zhǔn)在各種設(shè)施之間進(jìn)行再現(xiàn)。這種技術(shù)將有價值的參考樣本提供用于顯示校準(zhǔn)。根據(jù)本發(fā)明的示例方法，這種技術(shù)包括檢測和修正失真。因為例如膠片的不均勻性和放映光系統(tǒng)的不均勻性而產(chǎn)生失真。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供一種允許非常短距離數(shù)據(jù)捕獲活動的補片設(shè)計。
在本發(fā)明的一個實施方式中，對樣本補片進(jìn)行處理以提供測量參考點以及內(nèi)插過的點給三維(3D)查詢表(3D-LUT)。根據(jù)該LUT，對由放映機701放映的圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)以對于圖像實現(xiàn)選擇的“表現(xiàn)”。在本發(fā)明的一個實施方式中，對于任何給定色空間，將256×256×256個控制點提供給3D-LUT。
校準(zhǔn)處理器705分析參考色度特性并且將參考特性與所選擇的特性，例如放映機類型、鏡頭類型、放映機燈輸出等，進(jìn)行比較。在本發(fā)明的一個實施方式中，由操作員將參考特性人工地提供給校準(zhǔn)處理器705。在本發(fā)明的其它實施方式中，將參考特性存儲在校準(zhǔn)處理器705的存儲器(未示出)中。
在本發(fā)明一個實施方式中，參考特性包括與要被屏幕704模仿(emulate)的設(shè)備對應(yīng)的特性。例如，一組參考特性使得放映機屏幕704能夠模仿HD監(jiān)視器。另一組參考特性使得放映機屏幕704模仿傳統(tǒng)CRT。相反地，對于包括傳統(tǒng)CRT的顯示設(shè)備704，一組參考特性使得顯示器704模仿膠片放映機。在本發(fā)明的一個實施方式中，將與顯示設(shè)備對應(yīng)的參考特性存儲在參考數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)700參考所選擇的參考設(shè)備特性，并且參考顯示設(shè)備704的色空間響應(yīng)能力，以產(chǎn)生定制的LUT用于在顯示設(shè)備704上顯示圖像，從而模仿與顯示設(shè)備704不同的顯示設(shè)備。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，通過參考特性遠(yuǎn)端源(未示出)將參考特性提供給校準(zhǔn)處理器705。從包括集中化數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程計算系統(tǒng)、局域網(wǎng)、和諸如因特網(wǎng)的廣域網(wǎng)等的一組選擇中挑選遠(yuǎn)端源。通過適當(dāng)?shù)难b置將遠(yuǎn)端源耦合到校準(zhǔn)處理器705。適當(dāng)裝置的例子包括因特網(wǎng)、無線傳送裝置、和有線、電話、衛(wèi)星等其他傳送裝置。
校準(zhǔn)處理器705根據(jù)比較來確定要被提供給顏色轉(zhuǎn)換單元708的顏色偏移信息。在本發(fā)明的一個實施方式中，校準(zhǔn)處理器705使用顏色偏移信息來產(chǎn)生LUT。將所產(chǎn)生的LUT提供給顏色轉(zhuǎn)換單元708。之后，顏色轉(zhuǎn)換單元708根據(jù)所產(chǎn)生的LUT對由圖像源750(未示出)所提供的圖像進(jìn)行操作。將調(diào)節(jié)過的圖像從顏色轉(zhuǎn)換單元708輸出并且提供給放映機701。隨后，放映機701將調(diào)節(jié)過的圖像放映到放映屏幕704上。
顏色轉(zhuǎn)換單元708
校準(zhǔn)處理器705提供自動的并且基本上實時的顏色校準(zhǔn)調(diào)節(jié)給例如數(shù)字影院放映機的顯示設(shè)備。這種特點提供一種能力以在時間和距離上一致地和可靠地模仿影片表現(xiàn)。例如，本發(fā)明的實施方式包括使用相同系統(tǒng)的多個現(xiàn)場。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法將在后期制作和數(shù)字中間片領(lǐng)域具有許多應(yīng)用之處。
本發(fā)明的其他實施方式包括耦合到多個顯示設(shè)備704的顏色管理單元。顏色管理單元管理多個LUT、顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)源、放映機等。在本發(fā)明的一個實施方式中，校準(zhǔn)處理器805包括控制器，由用戶對其進(jìn)行操作以管理多個顯示環(huán)境，并且選擇顯示設(shè)備、模仿設(shè)備和顏色設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，為了適當(dāng)?shù)纳入S后將調(diào)節(jié)過的圖像進(jìn)行驗證。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，系統(tǒng)700將校準(zhǔn)設(shè)置和調(diào)節(jié)的歷史記錄在例如數(shù)據(jù)庫中，從而方便用戶、維護(hù)人員、顏色技師和系統(tǒng)設(shè)計者對感興趣的顯示事件進(jìn)行調(diào)查。
例2后期制作圖像處理在膠片上捕獲的攝影圖像包括大量信息。即使今天，也不存在對寬高比、分辨率、色空間和對比度方面沒有進(jìn)行折衷而能夠存儲所有這些信息的其他介質(zhì)。當(dāng)在設(shè)備之間以固定的格式將數(shù)字視頻圖像作為實時流進(jìn)行分發(fā)時，將數(shù)據(jù)作為服從于打開、保存、導(dǎo)入和導(dǎo)出功能的計算機文件進(jìn)行處理。許多這些操作將原始圖像數(shù)據(jù)變換為不同格式或者色空間。
通過簡化的圖形用戶界面進(jìn)行工作的操作者很少牽扯到這些操作的技術(shù)方面中。因此，正在將什么樣的改變施加給原始圖像數(shù)據(jù)是不透明的。通常因為最終“以膠片發(fā)行(filmed out)”的結(jié)果與藝術(shù)家在他的圖形顯示設(shè)備上獲得的不相象，所以對該結(jié)果的判斷是非常令人失望的。
通常，校準(zhǔn)處理或者是準(zhǔn)確的或者是耗時的，牽扯到非常有技巧的人員的介入，并且非常依賴于膠片放映條件，或者因為沒有對足夠的測量補片和點進(jìn)行考慮，所以校準(zhǔn)處理非常近似并且引入許多對于專業(yè)影片產(chǎn)業(yè)運營商來說不能接收的人工失真。
在數(shù)字領(lǐng)域?qū)δz片進(jìn)行工作依賴于考慮大量參數(shù)以通過整個后期制作鏈，盡可能地將原始掃描的信息保持為透明。目標(biāo)是簡單的確保在分等級的顯示器上所觀看的圖像的表現(xiàn)與在最后的輸出介質(zhì)上所記錄并且被顯示給觀眾的表現(xiàn)相同。最后的輸出介質(zhì)覆蓋了從可交付的膠片到今天的SDTV、HDTV和DTV視頻格式、以及DVD和因特網(wǎng)內(nèi)容的所有全部。另一個目的是確保在分等級的顯示器上所觀看的并且被記錄在最終的輸出介質(zhì)上的表現(xiàn)與被顯示給觀眾的表現(xiàn)相同，而與顯示設(shè)備無關(guān)。
下面參照圖5對根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的影院實驗室處理系統(tǒng)20的一部分進(jìn)行描述。
在圖5中所示的處理系統(tǒng)20包括用于對例如銀膠片進(jìn)行數(shù)字化的圖像掃描儀21。將與膠片對應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲在存儲器中，例如存儲在計算機22的存儲器中。處理系統(tǒng)20的一個實施方式還包括數(shù)字放映機23，通過其將影片在實驗放映室中進(jìn)行放映以便導(dǎo)演審查。在這種情況中，放映機23接收由計算機22所記錄的視頻數(shù)據(jù)。
使用視頻數(shù)據(jù)處理設(shè)備103根據(jù)掃描儀21的輸出來接收由計算機22所提供的視頻數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)處理設(shè)備103將輸出的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字放映機23。在本發(fā)明的一些實施方式中，處理設(shè)備103基本上與上述的設(shè)備2類似。
根據(jù)本發(fā)明的替代實施方式，將與膠片對應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)提供給在例如廣播電視檢測設(shè)施中的顯示設(shè)備。第一等級的視頻監(jiān)視器室用于圖像顯示并且對這種環(huán)境中的輸出介質(zhì)進(jìn)行監(jiān)視的典型選擇。在本發(fā)明的一個實施方式中，能夠以從包括SDTV、HDTV和DTV標(biāo)準(zhǔn)的組中選擇出來的電視格式來進(jìn)行交付輸出。這種格式確保圖像滿足所需要的廣播標(biāo)準(zhǔn)。但是，與膠片相比這種設(shè)備所提供的色空間稍稍受到限制。用于在該情況中實現(xiàn)一致性的傳統(tǒng)方法是對CRT熒光體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以確保在依照對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)所制造的各種監(jiān)視器上可以一致地對視頻進(jìn)行再現(xiàn)。
現(xiàn)在用于電視監(jiān)視的標(biāo)準(zhǔn)包括用于NTSC環(huán)境的SMPTE S170m、用于歐洲環(huán)境(PAL/SECAM)的ITU-R 601、和用于HDTV(720/1080線標(biāo)準(zhǔn))環(huán)境的索尼BVM D24EIWU ITU-R BT.709、以及用于HDTV(1125線標(biāo)準(zhǔn))環(huán)境的SMPTE S240m。
在廣播視頻監(jiān)視環(huán)境中，視頻數(shù)據(jù)處理設(shè)備103接收由計算機22或者其他廣播視頻數(shù)據(jù)源所提供的視頻數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)處理設(shè)備103將輸出的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到工作室監(jiān)視器23。在本發(fā)明的一些實施方式中，處理設(shè)備103與上述的設(shè)備2基本上類似。
上述本發(fā)明的實施方式提供了對數(shù)字顯示和放映設(shè)備的顏色設(shè)置的修正和控制，而同時將所顯示的顏色與諸如膠片的參考色空間的那些顏色進(jìn)行匹配。特別是，在數(shù)字后期制作、數(shù)字中間片處理、和廣播工作室環(huán)境中，本發(fā)明提供對視頻監(jiān)視顯示設(shè)備的顏色設(shè)置的控制和修正，同時將所顯示的顏色與其他參考色空間的那些顏色進(jìn)行匹配。因此本發(fā)明的實施方式對數(shù)字顯示或者放映設(shè)備的顏色設(shè)置提供控制和修正，同時對所顯示的顏色與在數(shù)字后期制作和數(shù)字中間片處理環(huán)境中使用的任何其他參考色空間的顏色匹配進(jìn)行準(zhǔn)確地控制。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的顏色管理系統(tǒng)900。顏色管理系統(tǒng)900包括至少一個視頻圖像源950(未示出)、至少一個參考圖像源(例如參考顏色補片902)、至少一個顏色轉(zhuǎn)換單元908、與至少一個放映屏幕904在一起的至少一個顯示設(shè)備(例如放映機901)、至少一個校準(zhǔn)控制單元903、和至少一個校準(zhǔn)處理器905。系統(tǒng)900還包括顏色管理單元980。
顏色管理單元980包括顯示特征化單元906、生膠片(film stock)特征化單元926、模仿單元924、庫單元930、表現(xiàn)合并單元932、和RGB-RGB LUT裝載單元920。顯示特征化單元906包括例如具有查詢表(LUT)的數(shù)據(jù)庫的存儲器。LUT包括與顯示設(shè)備色空間轉(zhuǎn)換操作對應(yīng)的系列的顏色特性。也就是，LUT為多個設(shè)備和色空間提供信息，用于將第一色空間，例如RGB色空間，轉(zhuǎn)換為第二色空間，例如XYZ色空間。
顏色轉(zhuǎn)換單元908將視頻圖像源950(未示出)經(jīng)由顏色轉(zhuǎn)換單元908耦合到例如數(shù)字放映機的顯示設(shè)備901。而且將顏色管理單元980也耦合到顏色轉(zhuǎn)換單元908。根據(jù)由顏色管理單元980提供的信息，顏色轉(zhuǎn)換單元908對來自圖像源950的視頻圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，顏色轉(zhuǎn)換單元908包括至少一個在顏色轉(zhuǎn)換單元908中的存儲器(未示出)中所存儲的查詢表(LUT)。在本發(fā)明的另一個實施方式中，顏色轉(zhuǎn)換單元908包括由顏色管理單元980的RGB-RGB LUT裝載單元920提供的LUT。在本發(fā)明的一個實施方式中，顏色轉(zhuǎn)換單元908進(jìn)行3×3矩陣運算(M)。LUT執(zhí)行查詢操作(L)。在本發(fā)明的實施方式中，由處理器來實現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)換單元908。在本發(fā)明的一個實施方式中，通過僅僅使用存儲器查詢和相加運算來執(zhí)行查詢操作，而不需要其他類型的運算。與需要附加的處理運算的算法相比，這種方法明顯節(jié)省了計算量。
對于從950到來的像素，像素具有R、G和B的值，顏色轉(zhuǎn)換單元908提供具有值R′、G′和B′的對應(yīng)像素。在本發(fā)明的一個實施方式中，R′G′B′由下面給出
R′＝Mrr*Lr(R)+Mrg*Lg(G)+Mrb*Lb(B)G′＝Mgr*Lr(R)+Mgg*Lg(G)+Mgb*Lb(B)B′＝Mbr*Lr(R)+Mbg*Lg(G)+Mbb*Lb(B)在本發(fā)明的一個實施方式中，R、G、B的值和它們對應(yīng)的LUT變換值Lr(R)、Lg(G)、Lb(B)在最小和最大數(shù)字值之間。因為矩陣元素是恒定的，因此可以從在存儲器中所存儲的預(yù)先計算的值中查詢矩陣元素。在本發(fā)明的實施方式中，通過下面更加普通的變換來實現(xiàn)線性矩陣變換R′＝Mrr(Lr(R))+Mrg(Lg(G))+Mrb(Lb(B))G′＝Mgr(Lr(R))+Mgg(Lg(G))+Mgb(Lb(B))B′＝Mbr(Lr(R))+Mbg(Lg(G))+Mbb(Lb(B))因此，可以在與顏色值相乘之前將每個矩陣元素延伸到曲線。因此，本發(fā)明提供用于對色空間進(jìn)行“彎曲”或者調(diào)制的能力。在本發(fā)明的一個實施方式中，在FPGA(即硬件結(jié)構(gòu))中實現(xiàn)變換單元。在本發(fā)明的一個實施方式中，顏色變換單元708進(jìn)行實時操作并且能夠應(yīng)用于多個標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出格式，包括例如HDSDI、和模擬VGA。
在本發(fā)明的實施方式中，顏色轉(zhuǎn)換單元708對例如圖1的目標(biāo)圖像顯示器230的目標(biāo)顯示器執(zhí)行比色法變換。在該實施方式中，將顏色轉(zhuǎn)換單元708耦合在圖像捕獲設(shè)備210和目標(biāo)圖像顯示器230之間，以在將圖像數(shù)據(jù)從圖像源傳送到顯示設(shè)備時對圖像呈現(xiàn)進(jìn)行操作。本發(fā)明的實施方式通過使用普通變換的第一或者第二或者更高級的多項式近似來為特定應(yīng)用實現(xiàn)準(zhǔn)確的近似。
在本發(fā)明的一個實施方式中，顏色轉(zhuǎn)換單元908將10比特RGB源耦合到10比特顯示器。本發(fā)明的實施方式使用8比特處理技術(shù)。一些實施方式對輸入信號執(zhí)行2比特移位(除以4)。而且，本發(fā)明的一些實施方式利用在輸出信號上所執(zhí)行的2比特填充(padding)運算(乘以4)。
在圖9的轉(zhuǎn)換單元908的一個實施方式中，在矩陣乘法運算中用查詢表(LUT)來代替標(biāo)量。在這種實施方式中，例如，如果(R、G、B)是三個一組的輸入，則根據(jù)下面計算三個一組的輸出(R′、G′、B′)R′R′B′=LRR(R)LRG(G)LRB(B)LGR(R)LGG(G)LGB(B)LBR(R)LBG(G)LBB(B)·RGB]]>以便于實現(xiàn)下面關(guān)系
R′=LRR(R).R+LRG(G).G+LRB(B).BG′=LGR(R).R+LGG(G).G+LGB(B).BB′=LBR(R).R+LBG(G).G+LBB(B).B]]>因為每個乘積都只依賴于R、G或B之一，所以其可以用更加普通的LUT L’來代替，即L′RR(R)＝L′RR(R).R，L′RG(G)＝LRG(G).G，等用于實現(xiàn)下面等式R′=L′RR(R)+L′RG(G)+L′RB(B)G′=L′GR(R)+L′GG(G)+L′GB(B)B′=L′BR(R)+L′BG(G)+L′BB(B)]]>根據(jù)本發(fā)明的實施方式，對于每個輸出值(R′、G′或者B′)，由變換單元908所實施的處理步驟包括在兩個相加之后的三次查詢操作(一個用于R、一個用于G、一個用于B)。在本發(fā)明的一個實施方式中，使用8比特對每個LUT表L′XY進(jìn)行編碼。對角元素(L′RR、L′GG、L′BB)包括0和255之間的不帶正負(fù)號的值。非對角元素(L′RG、L′RB、L′GR、L′GB、L′BR、L′BG)包括在-128和+127之間的帶正負(fù)號的值。在本發(fā)明的實施方式中，(在將2比特進(jìn)行填充以轉(zhuǎn)換到10比特之前)將輸出值R′、G′和B′限制在0到255之間。
在本發(fā)明的實施方式中，將轉(zhuǎn)換單元908實施為現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)并且連接到1920×108010比特輸入和輸出視頻接口。
在本發(fā)明的實施方式中，RGB-RGB裝載單元920(以該順序)提供每個都有256個值的9個查詢表L′RR、L′RG、L′RB、L′GR、L′GG、L′GB、L′BR、L′BG、L′BB給顏色轉(zhuǎn)換單元908。
系統(tǒng)900的實施方式(在圖9中示出)包括轉(zhuǎn)換單元908，以通過將所捕獲圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字域中而提供自捕獲設(shè)備210捕獲的顏色一致性，如圖1中的201和221處所示。本發(fā)明的實施方式還提供用于在后期制作鏈中的任何步驟處恢復(fù)初始的顏色參數(shù)的裝置，并且在任何步驟處提供用于多個可選擇的目標(biāo)顯示器的無縫虛擬控制。以該方式，使用一致的顏色參考用于在任何處理步驟處的設(shè)施之間的文件交換。
本發(fā)明對于每個新版本都減少了昂貴的調(diào)色師的工作量。本發(fā)明的一個實施方式自動地適應(yīng)于不同的視覺環(huán)境，例如用于完全暗的環(huán)境的影院版本、帶有場景對比度壓縮(以在暗的起居室中看見暗場景的)的廣播版本。DVD版本在廣播版本和影院版本之間(顧客可能在起居室中將光線調(diào)暗)。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，顏色轉(zhuǎn)換單元708對輸入的顏色圖像數(shù)據(jù)(R、G、B)進(jìn)行操作，以根據(jù)下面關(guān)系提供輸出的顏色圖像數(shù)據(jù)(R′、G′、B′)R′＝Mrr*Lr(R)+Mrg*Lg(G)+Mrb*Lb(B)G′＝Mgr*Lr(R)+Mgg*Lg(G)+Mgb*Lb(B)B′＝Mbr*Lr(R)+Mbg*Lg(G)+Mbb*Lb(B)其中R是所述第一彩色圖像的紅色值，G是所述第一彩色圖像的綠色值，B是所述第一彩色圖像的藍(lán)色值，M是矩陣運算，而L是在紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)上所執(zhí)行的查詢表運算。
將調(diào)節(jié)過的圖像提供給顯示設(shè)備901。在本發(fā)明的一些實施方式中，顯示設(shè)備901在顯示器904上直接顯示圖像。在圖9所示的本發(fā)明的實施方式中，顯示設(shè)備901是將圖像放映到顯示屏幕904上的數(shù)字圖像放映設(shè)備。
系統(tǒng)900的實施方式還包括參考圖像源902。參考圖像源902提供校準(zhǔn)圖像(在此處稱為“補片“)給數(shù)字放映機901，以將該補片放映到放映屏幕904上。在本發(fā)明的一個實施方式中，作為校準(zhǔn)處理的一部分將各個補片放映到屏幕904上。校準(zhǔn)處理器905將用于放映機901的校準(zhǔn)結(jié)果提供給顏色管理單元980。顏色管理單元980將校準(zhǔn)結(jié)果存儲在顯示校準(zhǔn)單元906中。
權(quán)利要求
1.一種用于對通過第一呈現(xiàn)裝置的濾色器中的白光的光譜吸收而產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色修正的方法，該方法包括下面步驟(a)檢測圖像數(shù)據(jù)的原色值，該原色值與第一呈現(xiàn)裝置有關(guān)；(b)對原色值進(jìn)行修正以產(chǎn)生次級顏色值，其與第二呈現(xiàn)裝置有關(guān)并且考慮濾色器的次級密度中的光吸收，其中(c)對于至少一個濾色器的不同密度產(chǎn)生多個吸收光譜，和(d)濾色器的吸收光譜的光譜特征對用于產(chǎn)生次級顏色值的原色值的修正進(jìn)行影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于濾色器的不同密度根據(jù)多個吸收光譜來計算中間片光譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中為所有濾色器產(chǎn)生多個吸收光譜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3之一所述的方法，其中對于所有濾色器計算中間片光譜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中將標(biāo)準(zhǔn)觀看者的光譜感覺曲線與濾色器的光譜進(jìn)行卷積，以產(chǎn)生次級顏色值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中對第一呈現(xiàn)裝置的不同密度的中性濾波器的透射率進(jìn)行測量，以確定第一呈現(xiàn)裝置中的不同著色劑的密度分布。
7.一種視頻系統(tǒng)包括至少一個輸入端，用于接收輸入的視頻數(shù)據(jù)，由第一組顏色特性對所述輸入的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行特征化；至少一個輸出端，用于將輸出的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示設(shè)備，由第二組顏色特性對所述輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征化；至少一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲多組顏色特征；至少一個處理器(15)，其連接到所述數(shù)據(jù)庫，并且用于根據(jù)在所述數(shù)據(jù)庫中所存儲的所述多組特征中的至少一組將所述輸入的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的視頻數(shù)據(jù)。
全文摘要
提出了一種用于對通過第一呈現(xiàn)裝置的濾色器中的白光的光譜吸收而產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色修正的方法。特別是，作為第一呈現(xiàn)裝置，將彩色膠片材料進(jìn)行考慮。為此，首先檢測在彩色膠片上的圖像數(shù)據(jù)的原色值R、G、B。對所述原色值R、G、B進(jìn)行修正以產(chǎn)生與例如監(jiān)視器的第二呈現(xiàn)裝置相關(guān)的次級顏色值R′、G′、B′。這種修正涉及對形成第一呈現(xiàn)裝置的濾色器的膠片材料的著色劑的次級密度中的光吸收進(jìn)行考慮。為此，對于著色劑的不同密度產(chǎn)生多個吸收光譜。最后，著色劑的吸收光譜的光譜特性對用于產(chǎn)生次級顏色值的原色值的修正產(chǎn)生影響。這遵循了這樣的目的在第一呈現(xiàn)裝置的顏色呈現(xiàn)和第二呈現(xiàn)裝置的顏色呈現(xiàn)之間實現(xiàn)最大的對應(yīng)。
文檔編號H04N9/73GK1875616SQ200480032169
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者克勞斯·安德利, 皮埃爾·奧利維爾, 于爾根·斯托德, 勞倫特·布朗德, 蒂里·博雷爾, 卡爾德·薩拉耶丹 申請人:湯姆森特許公司