用于数字图像数据的颜色修正的方法和系统的制作方法

专利名称：用于数字图像数据的颜色修正的方法和系统的制作方法

发明内容
本发明提供一种用于对由显示设备在显示屏幕上显示的图像的颜色特征进行管理的系统。


附图示出了一些事实，用于提供对本发明更好的理解。在附图中图1示意地示出了彩色胶片的结构的剖视图；图2以非常简化的形式示出了配色师的工作站的构造；图3示出了彩色胶片的蓝、绿、和红色层的光谱密度；图4示出了根据本发明的方法的流程图；图5示出了作为代码值的函数的颜色坐标；图6示出了根据本发明实施方式的系统；和图7示出了根据本发明替代实施方式的系统。
具体实施例方式
本发明提供了一种用于颜色修正的设备和方法，其与现有技术相比用不同的呈现装置在再现期间实现了颜色之间的改进的对应性。
根据本发明的方法用于对由第一呈现装置的滤色器中的白光的光谱吸收所产生的数字图像数据进行颜色修正。首先，检测图像数据的原色值，该原色值与第一呈现装置有关。然后对该原色值进行修正以产生次级颜色(secondarycolor)值，其与第二呈现装置有关并且其考虑滤色器的次级密度的光吸收。根据本发明，针对至少一个滤色器的不同密度来产生多个吸收光谱。建造在此之上，滤色器的吸收光谱的光谱特征影响对用于产生次级颜色值的原色值的修正。
本方法的一个优点是其实现了第一和第二呈现装置之间的更好的颜色再现对应。
在本发明所做出的贡献中，从滤色器的不同密度的多个吸收光谱中计算中间光谱。在这种情况中，如果对于所有滤色器产生多个吸收光谱则其是适当的。
在这种情况中，可以对于所有滤色器计算中间光谱。结果，可以获得更多的数据来对颜色值进行修正，其从原理上来说可以对所要争取的颜色呈现的对应产生有利的效果。
最后，可以提供将标准观测者的光谱理解曲线与滤色器的光谱进行卷积，以产生次级颜色值。以这种方式，可以考虑人眼对颜色的生理感受。
有效的后期处理依赖于例如调色师的监视器上的颜色呈现尽可能地确切对应于例如在电影院中放映的图像。现在，后期处理的开始点通常是由胶片扫描仪或者电子照相机所产生的数字化的图像数据。除此之外，还有从开始就作为数字图像数据存在的计算机产生的图像。
用于争取不同呈现装置的颜色呈现之间的这种对应的设备已经是可以商业获得的软件和硬件解决方案。这些设备基于下面的考虑。
在不同的再现介质上以不同的方式产生颜色。从最早期开始，人们就从绘画中得知通过将三种原色，即黄、蓝-绿和紫-红，进行混合可以就从上述三种原色的染料中产生所有中间色调。原色就是不能够通过混合其他颜色而得到但是可以通过混合它们来得到其他颜色的那些颜色。在现今的色彩学中，将这种颜色混合称为减性颜色混合。术语减性颜色混合是从下面事实得来的染料层吸收了入射的白光的特定光谱分量而反射其他的光谱分量，因此对于观看者产生颜色的印象。开始任何还不知道其他类型的颜色混合。
直到艾萨克.牛顿Isaac Newton发现还可以混合所谓色激励(color stimuli)的光色谱颜色之后很久人们才知道其他类型的颜色混合。与上面在染料情况中所述的减性颜色混合相反，对于这种类型的颜色混合，行话使用术语加性混合。通过还应用于自发光屏幕(诸如基于阴极射线管的监视器)的、所谓Grassmann定律的相对简单的规则来实行加性颜色混合。
减性颜色混合的一种特殊情况是光学滤波器的组合或者叠加。滤波器组合的传导与各个滤波器各自的传导的乘积是等效的，这就是行话在这种情况中也使用术语乘性颜色混合的原因。对于在放映具有三个彼此覆盖的不同颜色层的彩色胶片中进行颜色再现，最后提到的这种类型的颜色混合也是很重要的。
图1示意地以切面方向示出了彩色胶片1的结构的例子。层载体2承载具有原色红、绿和蓝的三个颜色层3、4、5，红色敏感层3与层载体2相邻，而蓝色敏感层5形成最上面的颜色层。黄色滤色器6处于蓝色敏感层5和绿色敏感层4之间。为了更好的进行图示，在图1中将各个层分开表示但是在实际中它们彼此相邻。在这里没有考虑用于防止绿敏感着色剂和红敏感着色剂相互扩散的中间层，因为其对于相对于本发明非常重要的胶片的颜色行为没有任何影响，所以也没有在图1中将其示出。
在加性和乘性颜色混合之间的一个重要的区别是不能将Grassmann定律应用于乘性颜色混合。人们发现这种情况的原因是，例如，随着蓝绿色滤色器的厚度增加，不仅在红光谱中的透射下降，而且在绿光谱范围中的透射也相当程度地下降。将在下面进一步详细解释这种情况和所产生结果。因此在已知颜色修正系统中，借助于光密度计来测量测试样式(“测试补片(test patches)”)的吸收，通过颜色坐标的变换来修正次级密度中的吸收。
但是已经在实际中示出，尽管有这些措施，但是在用不同的呈现装置进行再现的期间不会总能实现颜色对应。
图2以非常简化的形式示出了调色师工作站。在胶片制作的过程中，从通过摄像机进行原始曝光的胶片材料中制成第一拷贝。该拷贝形成用于胶片的后期处理的开始点，以用于制作进一步的复制件(print)。在图2中，将这种复制件插入到胶片扫描仪11。在对该复制件进行扫描的期间，将摄影图像信息转换为数字图像数据并且馈送到用于颜色修正的、通常由调色师进行操作的设备12。在胶片材料的修正期间，调色师在监视器13上观看要被处理的图像。由颜色修正设备的输出处的颜色值来确定在监视器13上的颜色呈现。还将颜色修正设备12的输出处的颜色值作为控制命令或者“代码值”转发到胶片曝光器14，该胶片曝光器14将数据曝光到中间负片(internegative)胶片上。然后通过接触拷贝将中间负片胶片的内容传送到正胶片上。在图2中由胶片卷16表示正胶片。为了检查所曝光的胶片的结果，通过胶片放映机17将后者放映到放映屏幕18上。
最好，在放映屏幕18上所放映的图像的颜色呈现与在监视器13上的相同图像的颜色呈现对应。为了接近于这种理想情况，将用于调节颜色坐标的设备19连接在颜色修正设备12和监视器13之间。调节设备19将发送到胶片曝光器14的“代码值”转换为用于监视器13的颜色坐标。这种转换的目的是在监视器13和放映屏幕18上尽可能地获得相同的颜色呈现。将在下面更详细地描述转换方法和转换设备19。
图3示出了在每种情况中用于红、绿和蓝颜色的不同密度的三个滤色器的光谱曲线。在纵坐标上绘出密度D而在横坐标上以纳米(nm)绘出波长。根据下面公式从其透射率T得出滤色器的密度DD＝-log(T)这意味着在密度零处，相关滤色器是完全透明的，并且随着密度增加透射率下降。对于每个原色红、绿和蓝绘出带有不同透射率的滤色器的密度曲线。可以清楚地看出，例如，对于红滤色器的密度曲线，在400nm附近的蓝光谱范围中出现可感知的次级最大值，并且导致对于颜色印象的相当的吸收。对于绿色滤色器的密度曲线这种现象以较轻程度发生。蓝色滤色器的密度曲线在440nm和380nm之间的波长范围中急剧下降，以在380nm以下再次上升。而且，带有增加的密度的蓝色滤色器的密度曲线在550nm附近的绿色光谱范围中显示出越来越明显地高台，该高台向右突出到红光谱范围中。将在除了被分配给各个原色的光谱范围之外的光谱范围中的原色滤色器的吸收称为密度曲线的“次级密度”，并且其在例如乘性颜色混合的情况中在放映彩色胶片期间产生颜色偏移。人们从原理上已经知道这些效应，并且通过例如颜色坐标的线性变换来进行修正。为了更好地理解本发明超出现有方法的程度，首先需要更详细地讨论传统修正方法。
不同的胶片材料在着色剂的吸收特性上与其它不同，因此需要将图2中所示的颜色修正设备12调节到具体的胶片材料。为此，胶片曝光器14用所谓“测试补片”(即带有不同颜色和颜色密度的图像窗口)的预定代码值进行曝光。然后将该胶片材料进行复制并且制作实际的胶片。然后由光密度计来测量测试补片以确定在特定波长窗口中的着色剂的吸收。根据DIN 4512-3或者对应的国际标准来确定光密度计的测量特性。据此，不仅在主最大点而且在次级最大点产生着色剂的吸收。以这种方式确定的值形成用于随后颜色值的变换的基础，该颜色值定义了在调色师的监视器13上的呈现。变换过的颜色值是修正过的颜色值，其定义了胶片曝光器14的亮度命令并且因此确定随后在放映屏幕18上的颜色呈现。换句话说，将控制胶片曝光器14的颜色或者代码值进行“预先失真”以对所使用的胶片材料的着色剂的“失真”影响进行补偿。
但是在实际中已经示出，以这种方式所争取的在监视器13上和在放映屏幕18上的颜色呈现之间的对应还有需要改进之处。本发明的目的就是改善所述的对应。
为了实现该目的，本发明开始于确定修正值。根据对图3中所示的滤色器的光谱密度曲线进行更加精确的考虑，还可以得出导致颜色偏移的着色剂的进一步的特性。但是，不能通过在实际中所使用的光密度计测量来识别这些特性。这是因为传统光密度计仅仅允许对着色剂的吸收特性进行总体考虑。当对光谱吸收曲线进行更加精确的考虑时，随着密度增加，对于所有原色可以识别主最大值向较短波长的偏移。使用例如图3中的红色的主最大值来表示这种偏移S。而且，密度曲线的形式也按照密度的函数而改变。确切地以这种方式，还可以确定并且相应地描述在拷贝处理和显影期间特定胶片处理的光谱影响。
在传统光密度计测量的情况中，仅仅将这些变化作为在各个测量窗口中的吸收的改变进行登记。为此，不能够用光密度计测量来确定在特定波长处的实际吸收。但是，这对于在不同呈现装置上的颜色呈现之间的尽可能精确的对应来说，是非常重要的。
因此本发明建议在整个波长范围上使用光谱仪来测量胶片材料的测试补片，并且根据因此所获得的光谱来内插中间光谱。根据所有光谱，还可以对于三种原色得出一个表，该表将确定调色师的监视器13上的呈现的颜色值与胶片曝光器14的代码值建立关系。在这种方式总体地产生三维的表。
下面参照图4来更加详细地描述根据本发明的方法。通过RGB颜色值来形成开始点，从颜色修正设备12将该RGB颜色值一方面输出到监视器13而在另一方面输出到胶片曝光器14。为了在监视器13上获得标准化的颜色再现，将用于监视器LUT(M)的所谓查询表存储在调节设备19中，所述表考虑监视器的再现特性。根据图4中的流程图，根据这些RGB值在胶片曝光器中将胶片进行曝光。然后将所述胶片拷贝到要被放映的材料上。在步骤22对以这种方式产生的颜色样式或者补片进行光谱测量。在所测量的这些光谱之外，在步骤23计算进一步的中间光谱。在步骤26将标准观察者的感知曲线与以这种方式所产生所有光谱进行卷积，以产生与RGB值对应的颜色坐标X、Y、Z。最终在步骤27，将颜色坐标X、Y、Z与监视器LUT(M)-1的“反相的”查询表进行链接。这产生新颜色值R′、G′、B′。可以从颜色值R、G、B和R′、G′、B′之间的差异得出胶片材料对颜色再现的影响。因此可以从所述差异中产生进一步的查询表，并且将该表存储在调节设备19中并且准备好以应用于颜色值RGB。以这种方式所实现的是在监视器13上的颜色呈现与在放映屏幕18上的颜色呈现非常好的对应。
图5示出了按照胶片曝光器的代码值的函数的颜色坐标X、Y、Z之一的特征。根据胶片材料上的灰补片的透射来测量颜色坐标。该结果允许对作为代码值的函数的密度分布进行描述，类似地在对修正过的颜色值R′、G′、B′的计算中对其进行考虑。
图6示出了根据本发明的实施方式的系统700。系统700提供颜色管理系统。在本发明的一个实施方式中，通过从数字放映机放映图像而将被显示的图像显示在放映屏幕上。本发明的其他实施方式将图像显示在高清晰度监视器和显示设备、阴极射线管(CRT)类型的显示器、以及适合于显示视频图像的任何其他显示设备上。
颜色转换单元根据显示设备色度(colorimetric)特性和参考特性来调节所显示的图像的色度特性。参考特性根据它们会在其他情况中(例如在其他类型显示器上)出现而对图像进行特征化。以该方式，可以调节显示器的色度响应以根据许多可选择的视频图像观看体验来提供所显示的图像。在本发明的一个实施方式中，参考图像包括用于所显示的图像的用户可选择的色度响应特性。
因此，可以考虑根据情况而变化的多个特性，来实现从用于所显示的图像的许多“表现(look)”中选择其中的一些。例如，有特征的“表现”受到诸如所使用的显示设备、周围光线条件、图像源设备特性、所期望胶片表现、放映屏幕类型、和源图像特性等许多特性的影响。此外，本发明有助于在给定显示环境中维持恒定的图像表现，而不管图像处理和处理技术、设备和捕获和存储介质如何。
经由颜色转换单元708将视频图像源750(未示出)耦合到数字放映机701。在本发明的一个实施方式中，参考图像源702提供在这里被称作“补片”的校准图像给数字放映机701，以将补片放映到放映屏幕704上。在本发明的一个实施方式中，将各个补片放映到屏幕704上，作为根据本发明的实施方式的校准处理的一部分。
传统校准方法具有缺点。在一方面它们可能是准确的，但是耗费时间并且总需要非常有技能的人员的介入。这些传统技术严重地依赖于胶片放映条件。在另一方面，一些传统的校准方法较不准确并且非常近似。这些方法引入了不能为专业电影行业运营商接受的人为失真。
本发明的实施方式的校准系统和处理过程包括例如在35mm胶片上产生的一组颜色补片。这组颜色补片提供颜色参考样本。使用本发明的技术，颜色补片能够使用相同的胶片处理标准在各种设施之间进行再现。这种技术将有价值的参考样本提供用于显示校准。根据本发明的示例方法，这种技术包括检测和修正失真。因为例如胶片的不均匀性和放映光系统的不均匀性而产生失真。
根据本发明的实施方式，提供一种允许非常短距离数据捕获活动的补片设计。
在本发明的一个实施方式中，对样本补片进行处理以提供测量参考点以及内插过的点给三维(3D)查询表(3D-LUT)。根据该LUT，对由放映机701放映的图像进行调节以对于图像实现选择的“表现”。在本发明的一个实施方式中，对于任何给定色空间，将256×256×256个控制点提供给3D-LUT。
校准处理器705分析参考色度特性并且将参考特性与所选择的特性，例如放映机类型、镜头类型、放映机灯输出等，进行比较。在本发明的一个实施方式中，由操作员将参考特性人工地提供给校准处理器705。在本发明的其它实施方式中，将参考特性存储在校准处理器705的存储器(未示出)中。
在本发明一个实施方式中，参考特性包括与要被屏幕704模仿(emulate)的设备对应的特性。例如，一组参考特性使得放映机屏幕704能够模仿HD监视器。另一组参考特性使得放映机屏幕704模仿传统CRT。相反地，对于包括传统CRT的显示设备704，一组参考特性使得显示器704模仿胶片放映机。在本发明的一个实施方式中，将与显示设备对应的参考特性存储在参考数据库中。系统700参考所选择的参考设备特性，并且参考显示设备704的色空间响应能力，以产生定制的LUT用于在显示设备704上显示图像，从而模仿与显示设备704不同的显示设备。
在本发明的另一个实施方式中，通过参考特性远端源(未示出)将参考特性提供给校准处理器705。从包括集中化数据库、远程计算系统、局域网、和诸如因特网的广域网等的一组选择中挑选远端源。通过适当的装置将远端源耦合到校准处理器705。适当装置的例子包括因特网、无线传送装置、和有线、电话、卫星等其他传送装置。
校准处理器705根据比较来确定要被提供给颜色转换单元708的颜色偏移信息。在本发明的一个实施方式中，校准处理器705使用颜色偏移信息来产生LUT。将所产生的LUT提供给颜色转换单元708。之后，颜色转换单元708根据所产生的LUT对由图像源750(未示出)所提供的图像进行操作。将调节过的图像从颜色转换单元708输出并且提供给放映机701。随后，放映机701将调节过的图像放映到放映屏幕704上。
颜色转换单元708
校准处理器705提供自动的并且基本上实时的颜色校准调节给例如数字影院放映机的显示设备。这种特点提供一种能力以在时间和距离上一致地和可靠地模仿影片表现。例如，本发明的实施方式包括使用相同系统的多个现场。因此，本发明的系统和方法将在后期制作和数字中间片领域具有许多应用之处。
本发明的其他实施方式包括耦合到多个显示设备704的颜色管理单元。颜色管理单元管理多个LUT、显示设备、数据源、放映机等。在本发明的一个实施方式中，校准处理器805包括控制器，由用户对其进行操作以管理多个显示环境，并且选择显示设备、模仿设备和颜色设置。
根据本发明的一个实施方式，为了适当的色度随后将调节过的图像进行验证。根据本发明的一个实施方式，系统700将校准设置和调节的历史记录在例如数据库中，从而方便用户、维护人员、颜色技师和系统设计者对感兴趣的显示事件进行调查。
例2后期制作图像处理在胶片上捕获的摄影图像包括大量信息。即使今天，也不存在对宽高比、分辨率、色空间和对比度方面没有进行折衷而能够存储所有这些信息的其他介质。当在设备之间以固定的格式将数字视频图像作为实时流进行分发时，将数据作为服从于打开、保存、导入和导出功能的计算机文件进行处理。许多这些操作将原始图像数据变换为不同格式或者色空间。
通过简化的图形用户界面进行工作的操作者很少牵扯到这些操作的技术方面中。因此，正在将什么样的改变施加给原始图像数据是不透明的。通常因为最终“以胶片发行(filmed out)”的结果与艺术家在他的图形显示设备上获得的不相象，所以对该结果的判断是非常令人失望的。
通常，校准处理或者是准确的或者是耗时的，牵扯到非常有技巧的人员的介入，并且非常依赖于胶片放映条件，或者因为没有对足够的测量补片和点进行考虑，所以校准处理非常近似并且引入许多对于专业影片产业运营商来说不能接收的人工失真。
在数字领域对胶片进行工作依赖于考虑大量参数以通过整个后期制作链，尽可能地将原始扫描的信息保持为透明。目标是简单的确保在分等级的显示器上所观看的图像的表现与在最后的输出介质上所记录并且被显示给观众的表现相同。最后的输出介质覆盖了从可交付的胶片到今天的SDTV、HDTV和DTV视频格式、以及DVD和因特网内容的所有全部。另一个目的是确保在分等级的显示器上所观看的并且被记录在最终的输出介质上的表现与被显示给观众的表现相同，而与显示设备无关。
下面参照图5对根据本发明一个实施方式的影院实验室处理系统20的一部分进行描述。
在图5中所示的处理系统20包括用于对例如银胶片进行数字化的图像扫描仪21。将与胶片对应的数字数据存储在存储器中，例如存储在计算机22的存储器中。处理系统20的一个实施方式还包括数字放映机23，通过其将影片在实验放映室中进行放映以便导演审查。在这种情况中，放映机23接收由计算机22所记录的视频数据。
使用视频数据处理设备103根据扫描仪21的输出来接收由计算机22所提供的视频数据。视频数据处理设备103将输出的视频数据发送到数字放映机23。在本发明的一些实施方式中，处理设备103基本上与上述的设备2类似。
根据本发明的替代实施方式，将与胶片对应的数字数据提供给在例如广播电视检测设施中的显示设备。第一等级的视频监视器室用于图像显示并且对这种环境中的输出介质进行监视的典型选择。在本发明的一个实施方式中，能够以从包括SDTV、HDTV和DTV标准的组中选择出来的电视格式来进行交付输出。这种格式确保图像满足所需要的广播标准。但是，与胶片相比这种设备所提供的色空间稍稍受到限制。用于在该情况中实现一致性的传统方法是对CRT荧光体进行标准化，以确保在依照对应标准所制造的各种监视器上可以一致地对视频进行再现。
现在用于电视监视的标准包括用于NTSC环境的SMPTE S170m、用于欧洲环境(PAL/SECAM)的ITU-R 601、和用于HDTV(720/1080线标准)环境的索尼BVM D24EIWU ITU-R BT.709、以及用于HDTV(1125线标准)环境的SMPTE S240m。
在广播视频监视环境中，视频数据处理设备103接收由计算机22或者其他广播视频数据源所提供的视频数据。视频数据处理设备103将输出的视频数据发送到工作室监视器23。在本发明的一些实施方式中，处理设备103与上述的设备2基本上类似。
上述本发明的实施方式提供了对数字显示和放映设备的颜色设置的修正和控制，而同时将所显示的颜色与诸如胶片的参考色空间的那些颜色进行匹配。特别是，在数字后期制作、数字中间片处理、和广播工作室环境中，本发明提供对视频监视显示设备的颜色设置的控制和修正，同时将所显示的颜色与其他参考色空间的那些颜色进行匹配。因此本发明的实施方式对数字显示或者放映设备的颜色设置提供控制和修正，同时对所显示的颜色与在数字后期制作和数字中间片处理环境中使用的任何其他参考色空间的颜色匹配进行准确地控制。
图7示出了根据本发明实施方式的颜色管理系统900。颜色管理系统900包括至少一个视频图像源950(未示出)、至少一个参考图像源(例如参考颜色补片902)、至少一个颜色转换单元908、与至少一个放映屏幕904在一起的至少一个显示设备(例如放映机901)、至少一个校准控制单元903、和至少一个校准处理器905。系统900还包括颜色管理单元980。
颜色管理单元980包括显示特征化单元906、生胶片(film stock)特征化单元926、模仿单元924、库单元930、表现合并单元932、和RGB-RGB LUT装载单元920。显示特征化单元906包括例如具有查询表(LUT)的数据库的存储器。LUT包括与显示设备色空间转换操作对应的系列的颜色特性。也就是，LUT为多个设备和色空间提供信息，用于将第一色空间，例如RGB色空间，转换为第二色空间，例如XYZ色空间。
颜色转换单元908将视频图像源950(未示出)经由颜色转换单元908耦合到例如数字放映机的显示设备901。而且将颜色管理单元980也耦合到颜色转换单元908。根据由颜色管理单元980提供的信息，颜色转换单元908对来自图像源950的视频图像进行调节。
根据本发明的一个实施方式，颜色转换单元908包括至少一个在颜色转换单元908中的存储器(未示出)中所存储的查询表(LUT)。在本发明的另一个实施方式中，颜色转换单元908包括由颜色管理单元980的RGB-RGB LUT装载单元920提供的LUT。在本发明的一个实施方式中，颜色转换单元908进行3×3矩阵运算(M)。LUT执行查询操作(L)。在本发明的实施方式中，由处理器来实现颜色转换单元908。在本发明的一个实施方式中，通过仅仅使用存储器查询和相加运算来执行查询操作，而不需要其他类型的运算。与需要附加的处理运算的算法相比，这种方法明显节省了计算量。
对于从950到来的像素，像素具有R、G和B的值，颜色转换单元908提供具有值R′、G′和B′的对应像素。在本发明的一个实施方式中，R′G′B′由下面给出
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)在本发明的一个实施方式中，R、G、B的值和它们对应的LUT变换值Lr(R)、Lg(G)、Lb(B)在最小和最大数字值之间。因为矩阵元素是恒定的，因此可以从在存储器中所存储的预先计算的值中查询矩阵元素。在本发明的实施方式中，通过下面更加普通的变换来实现线性矩阵变换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，可以在与颜色值相乘之前将每个矩阵元素延伸到曲线。因此，本发明提供用于对色空间进行“弯曲”或者调制的能力。在本发明的一个实施方式中，在FPGA(即硬件结构)中实现变换单元。在本发明的一个实施方式中，颜色变换单元708进行实时操作并且能够应用于多个标准输入/输出格式，包括例如HDSDI、和模拟VGA。
在本发明的实施方式中，颜色转换单元708对例如图1的目标图像显示器230的目标显示器执行比色法变换。在该实施方式中，将颜色转换单元708耦合在图像捕获设备210和目标图像显示器230之间，以在将图像数据从图像源传送到显示设备时对图像呈现进行操作。本发明的实施方式通过使用普通变换的第一或者第二或者更高级的多项式近似来为特定应用实现准确的近似。
在本发明的一个实施方式中，颜色转换单元908将10比特RGB源耦合到10比特显示器。本发明的实施方式使用8比特处理技术。一些实施方式对输入信号执行2比特移位(除以4)。而且，本发明的一些实施方式利用在输出信号上所执行的2比特填充(padding)运算(乘以4)。
在图9的转换单元908的一个实施方式中，在矩阵乘法运算中用查询表(LUT)来代替标量。在这种实施方式中，例如，如果(R、G、B)是三个一组的输入，则根据下面计算三个一组的输出(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]]>以便于实现下面关系
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]]>因为每个乘积都只依赖于R、G或B之一，所以其可以用更加普通的LUT L’来代替，即L′RR(R)＝L′RR(R).R，L′RG(G)＝LRG(G).G，等用于实现下面等式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)]]>根据本发明的实施方式，对于每个输出值(R′、G′或者B′)，由变换单元908所实施的处理步骤包括在两个相加之后的三次查询操作(一个用于R、一个用于G、一个用于B)。在本发明的一个实施方式中，使用8比特对每个LUT表L′XY进行编码。对角元素(L′RR、L′GG、L′BB)包括0和255之间的不带正负号的值。非对角元素(L′RG、L′RB、L′GR、L′GB、L′BR、L′BG)包括在-128和+127之间的带正负号的值。在本发明的实施方式中，(在将2比特进行填充以转换到10比特之前)将输出值R′、G′和B′限制在0到255之间。
在本发明的实施方式中，将转换单元908实施为现场可编程门阵列(FPGA)并且连接到1920×108010比特输入和输出视频接口。
在本发明的实施方式中，RGB-RGB装载单元920(以该顺序)提供每个都有256个值的9个查询表L′RR、L′RG、L′RB、L′GR、L′GG、L′GB、L′BR、L′BG、L′BB给颜色转换单元908。
系统900的实施方式(在图9中示出)包括转换单元908，以通过将所捕获图像转换为数字域中而提供自捕获设备210捕获的颜色一致性，如图1中的201和221处所示。本发明的实施方式还提供用于在后期制作链中的任何步骤处恢复初始的颜色参数的装置，并且在任何步骤处提供用于多个可选择的目标显示器的无缝虚拟控制。以该方式，使用一致的颜色参考用于在任何处理步骤处的设施之间的文件交换。
本发明对于每个新版本都减少了昂贵的调色师的工作量。本发明的一个实施方式自动地适应于不同的视觉环境，例如用于完全暗的环境的影院版本、带有场景对比度压缩(以在暗的起居室中看见暗场景的)的广播版本。DVD版本在广播版本和影院版本之间(顾客可能在起居室中将光线调暗)。
根据本发明的一个实施方式，颜色转换单元708对输入的颜色图像数据(R、G、B)进行操作，以根据下面关系提供输出的颜色图像数据(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是所述第一彩色图像的红色值，G是所述第一彩色图像的绿色值，B是所述第一彩色图像的蓝色值，M是矩阵运算，而L是在红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)上所执行的查询表运算。
将调节过的图像提供给显示设备901。在本发明的一些实施方式中，显示设备901在显示器904上直接显示图像。在图9所示的本发明的实施方式中，显示设备901是将图像放映到显示屏幕904上的数字图像放映设备。
系统900的实施方式还包括参考图像源902。参考图像源902提供校准图像(在此处称为“补片“)给数字放映机901，以将该补片放映到放映屏幕904上。在本发明的一个实施方式中，作为校准处理的一部分将各个补片放映到屏幕904上。校准处理器905将用于放映机901的校准结果提供给颜色管理单元980。颜色管理单元980将校准结果存储在显示校准单元906中。
权利要求
1.一种用于对通过第一呈现装置的滤色器中的白光的光谱吸收而产生的数字图像数据进行颜色修正的方法，该方法包括下面步骤(a)检测图像数据的原色值，该原色值与第一呈现装置有关；(b)对原色值进行修正以产生次级颜色值，其与第二呈现装置有关并且考虑滤色器的次级密度中的光吸收，其中(c)对于至少一个滤色器的不同密度产生多个吸收光谱，和(d)滤色器的吸收光谱的光谱特征对用于产生次级颜色值的原色值的修正进行影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对于滤色器的不同密度根据多个吸收光谱来计算中间片光谱。
3.根据权利要求1所述的方法，其中为所有滤色器产生多个吸收光谱。
4.根据权利要求2和3之一所述的方法，其中对于所有滤色器计算中间片光谱。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将标准观看者的光谱感觉曲线与滤色器的光谱进行卷积，以产生次级颜色值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中对第一呈现装置的不同密度的中性滤波器的透射率进行测量，以确定第一呈现装置中的不同着色剂的密度分布。
7.一种视频系统包括至少一个输入端，用于接收输入的视频数据，由第一组颜色特性对所述输入的视频数据进行特征化；至少一个输出端，用于将输出的视频数据发送到显示设备，由第二组颜色特性对所述输出的数据进行特征化；至少一个数据库，用于存储多组颜色特征；至少一个处理器(15)，其连接到所述数据库，并且用于根据在所述数据库中所存储的所述多组特征中的至少一组将所述输入的视频数据转换为输出的视频数据。
全文摘要
提出了一种用于对通过第一呈现装置的滤色器中的白光的光谱吸收而产生的数字图像数据进行颜色修正的方法。特别是，作为第一呈现装置，将彩色胶片材料进行考虑。为此，首先检测在彩色胶片上的图像数据的原色值R、G、B。对所述原色值R、G、B进行修正以产生与例如监视器的第二呈现装置相关的次级颜色值R′、G′、B′。这种修正涉及对形成第一呈现装置的滤色器的胶片材料的着色剂的次级密度中的光吸收进行考虑。为此，对于着色剂的不同密度产生多个吸收光谱。最后，着色剂的吸收光谱的光谱特性对用于产生次级颜色值的原色值的修正产生影响。这遵循了这样的目的在第一呈现装置的颜色呈现和第二呈现装置的颜色呈现之间实现最大的对应。
文档编号H04N9/73GK1875616SQ200480032169
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月29日
发明者克劳斯·安德利, 皮埃尔·奥利维尔, 于尔根·斯托德, 劳伦特·布朗德, 蒂里·博雷尔, 卡尔德·萨拉耶丹 申请人:汤姆森特许公司