[發明專利]低復雜度膠片顆粒仿真技術

有效

• 申請號: 200580040160.8
• 申請日: 2005-09-26
• 公開（公告）號: CN101065970A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 克里斯蒂娜·戈米拉;吉恩·拉什;杰弗里·艾倫·庫珀
• 申請（專利權）人: 湯姆森許可貿易公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;G06T5/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 羅松梅

相關申請的交叉引用

根據35U.S.C.119(e)，本申請要求2004年11月23日遞交的美國臨時專利申請序列號60/630640的優先權，將其教益在此引入。

技術領域

本發明涉及一種用于在圖像中仿真膠片顆粒的技術。

背景技術

電影膠片包括分散在感光乳劑中的鹵化銀晶體，所述感光乳劑涂抹在膠片基底上的薄層中。這些晶體的曝光和顯影形成了包括銀的分散微粒的照相圖像。在彩色負片中，在顯影后對銀進行化學去除，在形成銀晶體的位置處出現微小的染料滴。這些染料小滴通常被稱作彩色膠片中的顆粒(grain)。由于銀晶體隨機地形成于原始感光乳劑中，所以顆粒隨機地分布在所產生的圖像上。在均勻曝光的區域中，一些晶體在曝光后顯影，而其它晶體并非如此。

顆粒的大小和形狀有所不同。膠片形成越快，所形成的銀塊和所產生的染料滴就越大，并且更趨于以隨機圖案組合在一起。典型地，顆粒圖案被稱作‘顆粒度’。裸眼不能區分變化范圍在0.0002mm至大約0.002mm的單個顆粒。然而，眼睛能夠分辨被稱作滴的顆粒組。觀看者把這些滴的組識別為膠片顆粒。隨著圖像分辨率變得更大，對膠片顆粒的感知變得更高。膠片顆粒在電影圖像和高清晰度圖像上變得明顯可察覺，而膠片顆粒在SDTV中逐漸喪失了重要性，并在較小格式中變得不可察覺。

典型地，電影膠片包含依賴于圖像的噪聲，這個噪聲來自照相膠片的曝光和顯影的物理工藝、或來自后續的圖像編輯。照相膠片具有特有的準隨機圖案或紋理，這個圖案或紋理來自照相感光乳劑的物理顆粒度。可選擇地，可以根據計算產生的圖像仿真類似的圖案，以便把這些圖案與照相膠片相混合。在這兩種情況下，這個依賴于圖像的噪聲被稱作顆粒。通常，適度的顆粒紋理在電影中呈現出期望的特征。在某些實例中，膠片顆粒提供了利于二維圖像的正確感知的可視提示。膠片顆粒通常在單一膠片中變化，以提供關于時間參考、視點等的多種線索。在電影業中，存在用于控制顆粒紋理的多種其它的技術和藝術用途。因此，在圖像處理和傳送鏈中保持圖像的顆粒外觀已經成為電影業中的需求。

若干商業上可用的產品具有對膠片顆粒進行仿真的能力，通常用于把計算機產生的對象混合到自然場景中。來自Eastman?Kodak?Co，Rochester?New?York的Cineon是一種最早的數字膠片應用程序，用于實現顆粒仿真，它產生了多種顆粒類型的非常真實的結果。然而，由于Cineon應用程序針對高顆粒尺寸設置產生了可察覺的對角線條紋，所以Cineon應用程序沒有為多種高速膠片產生良好的性能。此外，當對圖像進行前期處理時，例如圖像被復制或進行數字處理時，Cineon應用程序不能以足夠的保真度來仿真顆粒。

另一個商業上可用的、對膠片顆粒進行仿真的產品是來自VisualInfinity?Inc的Grain?Surgery^TM，它用作AdobeAfter?Effects的插件。Grain?Surgery^TM產品通過對隨機數的集合進行濾波而產生合成的顆粒。這個方法受到高計算復雜度這個缺點的影響。

這些已有的方案中沒有一個方案能夠解決對壓縮視頻中的膠片顆粒進行恢復的問題。膠片顆粒構成了高頻準隨機現象，典型地不能進行使用常規空間和時間方法的壓縮，其中所述方法利用了視頻序列冗余的優點。試圖使用MPEG-2或ITU-T/ISO?H.264壓縮技術來處理源自膠片的圖像，通常這會導致不可接受的低壓縮度或顆粒紋理的完全丟失。

2004年11月4日以Thomson?Licensiing?S.A.的名義公布的國際專利申請WO/095829描述了一種用于對膠片顆粒進行仿真的技術。如其所述，通過如下方式對已編碼圖像中的膠片顆粒進行仿真：提取膠片顆粒，對膠片顆粒的特征進行描述以便在視頻流中進行編碼，從而在解碼時能夠恢復膠片顆粒。典型地，基于膠片的類型或通過使用具體模型來描述膠片顆粒的特征。實際中，把膠片顆粒的細節作為類似信息傳送至已編碼視頻流，當使用ITU?T?H.264視頻編碼標準時典型地為膠片顆粒補充增強信息(SEI)消息。雖然這個方法構成了有用的技術，然而與之相關的復雜度并不低。

因此，存在對膠片顆粒仿真技術的需求，特別是提供相對低的復雜度的技術。

發明內容