DE10123787A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur bei Filmabtastern - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Digitalisierung von auf Filmmaterial gespeicherten Bildern weist im Anschluss an die Bildwandlung mit einer Digitalisiereinrichtung (3) zunächst eine von Benutzereingaben unabhängige elektronische Farbwertkorrektur auf. Erst nach der in Abhängigkeit von Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung (3) und von Filmmaterialeigenschaften erfolgten elektronischen Farbwertkorrektur wird anschließend eine vom Benutzer steuerbare Korrektur und Manipulation der elektronisch gespeicherten Informationen durchgeführt. Die elektronische Farbwertkorrektur hängt von Parametern ab, die an sich verändernde Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung (3) anpassbar sind. Ein an dieses Verfahren angepasster Filmabtaster weist eine Digitalisiereinrichtung (3) sowie eine Einrichtung zur steuerbaren Korrektur (5) der gewandelten Bilddaten auf. Zwischen die Digitalisiereinrichtung (3) und die Einrichtung zur steuerbaren Korrektur (4) ist eine diskret aufgebaute Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur (5) geschaltet. Eine Schnittstelle (6) zum Einlesen und Auslesen elektronisch gespeicherter Korrekturdaten ist mit der Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur (5) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Digitalisierung von auf Filmmaterial gespeicher­ ten Bildern, wobei ein Bild mittels einer Digitalisiereinrichtung in elektronisch gespeicher­ te Informationen gewandelt wird und anschließend eine vom Benutzer steuerbare Korrek­ tur der elektronisch gespeicherten Informationen erfolgt, wobei auch eine elektronische Farbwertkorrektur durchführbar ist.

Die ständig zunehmende Rechenleistung und Speicherkapazität elektronischer Datenverar­ beitungsanlagen ermöglicht es, nicht nur einzelne Bilder, sondern ganze Filme nahezu vollständig automatisiert zu digitalisieren.

So können mittlerweile in großem Umfang auf Filmmaterial gespeicherte Bild- und Film­ dokumente digital aufbereitet und gespeichert werden. Je nach Qualität und Lagerungs­ bedingungen des belichteten Filmmaterials können chemische Vorgänge das Filmmaterial angreifen oder gar zerstören. Die digitalen Bildinformationen können dagegen über lange Zeiträume nahezu verlustfrei gespeichert und vervielfältigt werden.

In zunehmendem Maß werden bei Filmproduktionen für Fernsehen und Kino computer­ gestützte oder vollständig computergenerierte Veränderungen der Bildinformationen durchgeführt. Bei aufwendigen Kinoproduktionen werden ganze Filmsequenzen, wenn nicht sogar der gesamte Film, nachträglich bearbeitet. Die dabei möglichen Veränderungen reichen von leicht korrigierenden Farb- oder Helligkeitsänderungen bis zum Hinzufügen neuer oder Herauslöschen ungewollter Bildteile.

Es wurden Aufnahmetechniken entwickelt, die ein einfaches Ausblenden des Hintergrunds oder einzelner Bildteile ermöglichen. So agieren beispielsweise die Darsteller während der Filmaufnahmen vor einem homogen blauen Hintergrund, der "blue box". Im Verlauf einer elektronischen Bildbearbeitung kann dann der blaue Hintergrund durch einen belie­ bigen anderen, eventuell vollständig computergenerierten Hintergrund ausgetauscht werden.

Vor allem aufwendige Bildmanipulationen längerer Filmsequenzen erfordern einen großen Aufwand an Rechenleistung und Speicherkapazität sowie Bearbeitungszeit. Bei aufwendig nach zu bearbeitenden Filmproduktionen muss dann wesentlich mehr Zeit und Arbeits­ aufwand und dadurch verursachte Kosten für die Nachbearbeitung der digitalisierten Bilder verwendet werden als für die eigentlichen Filmaufnahmen. Es gibt nur wenige darauf spezialisierte Unternehmen, die sich auf Grund ihrer Größe und technischen Ausstattung für die elektronische Nachbereitung eines umfangreichen Filmprojekts eignen.

Die Digitalisierung der Filmaufnahmen erfolgt durch Filmabtaster. Jedes Einzelbild eines Films wird dazu von einer Abbildungseinheit auf einen lichtsensitiven elektronischen Bildwandler, üblicherweise eine CCD-Kamera projiziert. Die Projektion des einzelnen Bildes wird dann von punkt-, zeilen- oder matrixförmig angeordneten CCDs abgetastet und in elektronische Bildinformationen umgewandelt. Jeder gemessene Bildpunkt wird dabei durch Koordinaten in einem Farbsystem, meistens dem YcrCb-System eindeutig beschrieben. Die Anzahl der elektronisch messbaren Bildpunkte pro Einzelbild sowie die Genauigkeit, mit der die Koordinaten im Farbsystem festgelegt werden, bestimmen wesentlich die Qualität der digitalisierten Bildinformationen. Die technischen Möglich­ keiten erlauben ein hochauflösendes Digitalisieren eines Filmes in einer Geschwindigkeit, die etwa dem Abspielen des Films entspricht.

Die digitalisierten Bildinformationen können für jeweils einzelne Bilder oder eine ganze Bildsequenz einheitlich korrigiert und manipuliert werden. Eine Korrektur der elektro­ nischen Bilddaten ist regelmäßig auf Grund der Fertigungstoleranzen der optischen und elektronischen Komponenten des Filmabtasters notwendig. Je nach verwendeten Film­ material würde die digitalisierte Bildinformation vor der Korrektur deutliche Unterschiede in Farbton und Sättigung aufweisen, da die oft breitbandige Farbempfindlichkeit des Filmmaterials meist von den durch Filtersysteme definierten Farbempfindlichkeiten der Digitalisiereinrichtung des Filmabtasters abweicht. Diese zum Teil deutlich wahrnehm­ baren Unterschiede müssen im Rahmen der nachträglichen Bildbearbeitung korrigiert werden. Diese Korrekturen sind insbesondere wichtig, wenn auf verschiedenen Filmab­ tastern mit unterschiedlichen Farbempfindlichkeiten digitalisierte Bildsequenzen miteinan­ der kombiniert werden sollen.

Für die Ermittlung der gerätespezifischen Korrekturdaten werden spezielle, mit hohem Aufwand standardisierte Filmsequenzen verwendet. Die einzelnen Bilder weisen dabei bekannte, genau definierte Farb- und Helligkeitswerte auf, so dass die bestmögliche Korrektur der gemessenen digitalisierten Bildinformationen bestimmt werden kann.

Das Digitalisieren von Bildsequenzen erfolgt, außer vielleicht zu Archivierungszwecken, immer zum Zweck einer mehr oder weniger deutlich sichtbaren Bildmanipulation. Die elektronisch vorliegenden Bilddaten können dabei beliebig verändert werden. Auch das Retuschieren einzelner Bildbereiche oder das Manipulieren des gesamten Bildinhalts entspricht im wesentlichen nur einer Änderung von Helligkeit und Farbwert einer ent­ sprechenden Anzahl von Bildpunkten. Die Korrektur sowie die bewusste Bildmanipulation erfolgt demnach durch die kontrollierte Änderung der Bildpunktinformationen, die üblicherweise jedoch komplexe und aufwendige Berechnungen beinhalten.

Die hohe Auflösung und Digitalisiergeschwindigkeit erfordert eine entsprechend leistungs­ fähige Hardware, welche die anfallenden großen Datenströme in Echtzeit berechnen, manipulieren und speichern kann. Nicht nur aus Kostengründen werden deshalb einzelne Korrekturen und die bewusste, von Benutzereingaben abhängige Bildmanipulation sowohl in den Berechnungsalgorithmen als auch durch die schaltungstechnische Anordnung einzelner elektronischer Baugruppen zusammengefasst. Für jeden Bildpunkt wird deshalb eine einzige, wenn auch komplexe Berechnung durchgeführt, mit der sowohl die Film­ abtaster-spezifischen Korrekturen als auch die vielfältigen, benutzerabhängigen Bildmani­ pulationen durchgeführt werden. Als vorteilhaft erwiesen haben sich dabei Algorithmen wie die Matrix-Korrektur oder die 6-Sektor-Farbkorrektur.

Eine vollständige Trennung der Korrekturberechnung von der von Benutzereingaben ab­ hängigen Bildmanipulation ist ohne die zusätzliche Implementierung hardwarenaher Rechenschritte zur Zeit nur schwer möglich. Dies ist in der Lage der verschiedenen Farb­ korrekturelemente zueinander und dem damit unangemessen hohen Rechenaufwand für eine voneinander unabhängige Korrektur der Filmabtastereigenschaften und der benutzer­ abhängigen Bildmanipulation begründet. So sind die für jeden Bildpunkt durchzuführen­ den Berechnungen teilweise so aufwendig, dass Berechnungsschritte durch Verweise auf im Voraus berechnete Werte ersetzt werden. Bei derartigen Rechenverfahren ist ein Zurück­ rechnen auf einzelne Ausgangsparameter wegen des nicht-funktionalen Zusammenhangs nicht mehr möglich. Die Korrektur auf Eigenschaften des Filmabtasters erfolgt demzufolge immer auch in Abhängigkeit der für die spätere Bildmanipulation vorgegebenen Benutzer­ eingaben. Auch Korrekturberechnungen bei ansonsten identischen Benutzervorgaben füh­ ren wegen unterschiedlicher physikalischer Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung ver­ schiedener Filmabtaster zu abweichenden Endergebnissen der digitalisierten und korrigier­ ten Bildsequenzen. Eine zusammenhängend gezeigte Filmsequenz muss deshalb immer auf dem selben Filmabtaster digitalisiert werden, um identische Ergebnisse der digitalisierten Bildinformationen zu ermöglichen.

Gerade bei größeren Projekten, bei denen eine Aufteilung auf mehrere Filmabtaster oder gar mehrere Produktionsstätten sinnvoll wäre, führt die Einschränkung auf einen einzigen Filmabtaster zumindest zu unnötig langen Projektlaufzeiten und Kostenrisiken. Jeder Gerätedefekt führt dann zwangsläufig zu langen Verzögerungen und macht im schlimm­ sten Fall eine vollständige Neubearbeitung des Filmmaterials notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es demzufolge, eine unabhängige Korrektur der digitalisierten Bildinformationen auf die gerätespezifischen Eigenschaften des jeweils verwendeten Film­ abtasters zu ermöglichen. Eine Anpassung der Korrekturparameter an unterschiedliche Filmmaterialien sollte ebenfalls unabhängig von Benutzerangaben durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Anschluss an die Bildwand­ lung mit einer Digitalisiereinrichtung und vor der vom Benutzer steuerbaren Korrektur eine von Benutzereingaben unabhängige elektronische Farbwertkorrektur durchgeführt wird.

Die nachträgliche Bearbeitung der digitalisierten Bildinformation wird dadurch in zwei getrennt voneinander ablaufende Verfahrensschritte unterteilt. Die zuerst durchgeführte elektronische Farbwertkorrektur ist dabei vollständig unabhängig von Benutzereingaben, so dass diese keinen Einfluss auf die direkt nach der elektronischen Bildwandlung durchge­ führten Korrekturberechnungen haben. Dadurch ist eine eindeutige Trennung in benutzerunabhängige und benutzerabhängige Verfahrensschritte möglich.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die elektronische Farbwertkorrektur in Abhängigkeit von Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung und von Filmmaterialeigenschaften erfolgt.

Unvermeidbare Abweichungen einzelner optischer oder elektronischer Komponenten sind eine wesentliche Ursache unterschiedlicher Messergebnisse bei verschiedenen Filmabta­ stern. Herstellungsbedingte Toleranzen der optischen Bauelemente und der elektronischen Digitalisiereinheit führen beispielsweise dazu, dass die Auflösung des Filmabtasters inner­ halb bestimmter Bereiche des Farbraums reduziert wird. Die direkt im Anschluss an die Digitalisierung durchgeführte elektronische Farbwertkorrektur berücksichtigt solche bestimmbaren Eigenschaften des Filmabtasters. Die Korrekturberechnung kann durch Auswertung einzelner Bilder mit genau definierter Farbwertinformationen kalibriert werden. Diese Kalibration kann jeweils mit dem gewünschten Filmmaterial durchgeführt werden, so dass eine individuelle Anpassung auch an verschiedene Filmmaterialeigenschaf­ ten möglich ist. Da die zuerst durchgeführte elektronische Farbwertkorrektur nur vom Filmabtaster und dem verwendeten Filmmaterial abhängt, führt die selbe Bildsequenz beim Digitalisieren auf verschiedenen derart kalibrierten Filmabtastern zu weitestgehend identi­ schen digitalisierten Bildinformationen. Die elektronische Aufbereitung von Filmsequen­ zen kann deshalb nach Belieben auf verschiedene Filmabtaster oder gar verschiedene Arbeitsstätten verteilt werden.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die elektronische Farbwertkorrektur von Parametern abhängt, die an sich verändernde Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung anpassbar sind.

Sich mit der Zeit verändernde Eigenschaften, beispielsweise der verwendeten Lichtquelle oder einzelner optischer Komponenten, können die Eigenschaften des Filmabtasters merk­ lich verändern. Die einzelnen Bauteile des Filmabtasters werden bewusst für eine best­ mögliche zeitliche Konstanz optimiert. So muss beispielsweise die zur Ausleuchtung der einzelnen Bilder verwendete Lichtquelle über möglichst lange Zeiträume eine konstante Lichtemission aufweisen, um dadurch begründete Helligkeits- und Farbwechsel innerhalb einer sukzessiv aufgenommenen Bildsequenz zu vermeiden. Dennoch treten unvermeid­ bare Veränderungen der Eigenschaften des Filmabtasters auf. Diese Veränderungen können beispielsweise durch regelmäßige Wartung des Filmabtasters minimiert, aber nicht vollständig verhindert werden. Die resultierenden Abweichungen der digitalisierten Bild­ informationen können jedoch erfasst und im Rahmen der elektronischen Farbwertkorrek­ tur berücksichtigt werden. Auf diese Weise kann durch eine regelmäßige Rekalibration des Filmabtasters eine über einen langen Zeitraum gleichbleibende Digitalisiereigenschaft des Filmabtasters gewährleistet werden.

Es ist vorgesehen, dass die Benutzereingaben zur Korrektur der elektronisch gespeicherten Bildinformationen als Satz von Parametern erfassbar und speicherbar sind und die Para­ meter über eine Schnittstelle einlesbar und auslesbar sind.

Die Kenntnis dieser Parameter kann verwendet werden, um durch zusätzliche Informatio­ nen die Wartung der Filmabtaster zu vereinfachen. Es ist auch möglich, durch gezieltes Verändern dieser Parameter die Korrektur der digitalisierten Bildinformationen optimal an unterschiedliche Eigenschaften des verwendeten Filmmaterials anzupassen. So ist denkbar, dass durch einzelne Korrekturparameter unmittelbar bestimmte Eigenschaften des Film­ materials wie beispielsweise die Farbsensitivität des verwendeten Filmmaterials berück­ sichtigt werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Digitalisiereinrichtung und einer steuerbaren Einrichtung zur Korrektur der elektronisch gespeicherten Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine diskret aufgebaute Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur aufweist und die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur zwischen die Digitali­ siereinrichtung und die Einrichtung zur steuerbaren Korrektur der elektronisch gespeicher­ ten Informationen geschaltet ist.

Die elektronische Bildbearbeitung wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei unabhängig voneinander durchgeführte Verfahrensschritte unterteilt. Die jeweils notwen­ digen Berechnungen müssten deshalb nacheinander abgearbeitet werden. Die verwendeten elektronischen Baugruppen müssten dazu alle denkbaren Bildmanipulationen ermöglichen und könnten nicht an jeweils spezielle Anforderungen angepasst werden. Eine diskret auf­ gebaute Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur kann dagegen für diese Aufgabe optimiert werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrek­ tur eine Schnittstelle zum Einlesen und Auslesen elektronisch gespeicherter Korrekturdaten aufweist.

Auf diese Weise ist es möglich, die Wartung und Kalibration des Filmabtasters völlig unab­ hängig von Steuerungseinrichtungen und vom Benutzer gewählten Einstellungen durch­ zuführen.

Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Einlesen und Auslesen elektronisch gespeicherter Korrekturdaten aufweist. Neben den gerätespezifischen oder filmmaterialabhängigen Korrekturparametern kann über eine allgemein nutzbare Schnittstelle auch ein Austausch der jeweils vom Benutzer gewählten Bildbearbeitungsparameter erfolgen. Ein Wechsel des gerade ver­ wendeten Filmabtasters ist damit unter Beibehaltung aller für die Bildbearbeitung relevan­ ten Parameter zu jedem Zeitpunkt möglich. Bei Kenntnis aller relevanten Parameter können auch komplexe Bearbeitungsvorgänge dokumentiert und reproduzierbar wieder­ holt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in der Zeichnung näher erläutert.

Der in Zeichnung dargestellte Filmabtaster weist eine Lichtquelle 1 auf, an der das Film­ material 2 vorbeibewegt wird. Die von der Lichtquelle 1 projizierte Abbildung eines einzelnen Bildes des Films 2 wird von einer Digitalisiereinrichtung 3 in elektronische Bildinformationen gewandelt. Die Digitalisiereinrichtung 3 besteht üblicherweise aus einer Kombination optischer Linsen und Filter sowie einem zeilenförmig oder matrixförmig angeordneten CCD-Chip.

Die nach der Bildwandlung in elektronischer Form vorliegenden Bildinformationen kön­ nen mittels einer Einrichtung zur steuerbaren Korrektur 4 beliebig manipuliert werden, bevor die Bilddaten auf geeigneten Speichermedien gespeichert werden. Die Einrichtung zur steuerbaren Korrektur 4 der digitalisierten Bildinformationen besteht üblicherweise aus einer großen Anzahl miteinander verschalteter Prozessoren und Speicherbausteine.

Zwischen die Digitalisiereinrichtung 3 und die Einrichtung zur steuerbaren Korrektur 4 ist eine Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur 5 geschaltet. Die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur 5 ist vollständig diskret aufgebaut und unabhängig von der vom Benutzer beeinflussbare Einrichtung zur steuerbaren Korrektur 4. Die in der Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur 5 durchgeführten Korrekturberech­ nungen sind nur von Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung 3 und des verwendeten Filmmaterials 2 abhängig. Erst nachdem die elektronische Farbwertkorrektur durchgeführt wurde, werden die Bilddaten mittels der Einrichtung zur steuerbaren Korrektur 4 in Ab­ hängigkeit von Benutzervorgaben verändert und manipuliert.

Die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur 5 weist eine Schnittstelle 6 zum Einlesen und Auslesen der Korrekturdaten auf; diese Schnittstelle 6 kann beispielsweise aus einem Disketten- oder CD-Laufwerk bestehen, welches mit Hilfe eines Bildschirmes und einer Tastatur bedienbar ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Digitalisierung von auf Filmmaterial gespeicherten Bildern, wobei ein Bild mittels einer Digitalisiereinrichtung in elektronisch gespeicherte Informationen gewandelt wird und anschließend eine vom Benutzer steuerbare Korrektur der elektronisch gespeicherten Informationen erfolgt, wobei auch eine elektronische Farbwertkorrektur durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Bildwandlung mit einer Digitalisiereinrichtung (3) und vor der vom Benutzer steuerbaren Korrektur eine von Benutzereingaben unabhängige elektroni­ sche Farbwertkorrektur durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Farbwertkorrektur in Abhängigkeit von Eigenschaften der Digitali­ siereinrichtung (3) und von Filmmaterialeigenschaften erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Farbwertkorrektur von Parametern abhängt, die an sich verändernde Eigenschaften der Digitalisiereinrichtung (3) anpassbar sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Benutzereingaben zur Korrektur der elektronisch gespeicherten Bildinformationen als Satz von Parametern erfassbar und speicherbar sind und die Parameter über eine Schnittstelle (6) einlesbar und auslesbar sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Digitali­ siereinrichtung (3) und einer steuerbaren Einrichtung (4) zur Korrektur der elektronisch gespeicherten Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine diskret aufgebaute Einrichtung zur elektronischen Farbwert­ korrektur (5) aufweist und die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur (5) zwischen die Digitalisiereinrichtung (3) und die Einrichtung zur steuerbaren Korrektur (4) der elektronisch gespeicherten Informationen geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur elektronischen Farbwertkorrektur (5) eine Schnittstelle (6) zum Einlesen und Auslesen elektronisch gespeicherter Korrekturdaten aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Einlesen und Auslesen elektronisch gespeicher­ ter Korrekturdaten aufweist.