JP2008521345A - 事前に計算された変換係数に基づいたビットアキュレートのフィルムグレインシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

フィルムグレインパターンのビットアキュレートなクリエーションは、ビットアキュレート変換係数のセットをはじめに確立することで行われる。ビットアキュレート変換係数のセットは、周波数フィルタリング及びその後のビットアキュレート逆変換を受け、フィルムグレインパターンを得る。

Description

本発明は、画像におけるフィルムグレインをシミュレートする技術に関する。
本出願は、２００４年１１月１７日に提出された米国特許仮出願６０／６２８８３７号に対する１５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下での優先権を主張するものであり、その教示は、本明細書に盛り込まれる。

動画フィルムは、エマルジョンで分散され、フィルムベースに薄い層でコートされるハロゲン化銀を有する。これらの結晶の露光及び現像は、銀の個々の小さな粒子を構成する写真画像を形成する。カラーネガチブでは、銀は、現像の後に化学的な除去を受け、ダイの小さな塊は、銀の結晶が形成されるサイトに生じる。これらのダイの小さな粒は、カラーフィルムにおける「グレイン」と一般に呼ばれる。グレインは、オリジナルエマルジョンの銀の結晶のランダムなフォーメーションのため、結果的に得られる画像でランダムに分散される。一様に露光されるエリア内で、ある結晶は露光の後に現像され、他の結晶は露光の後に現像されない。

グレインはサイズ及び形状において変動する。フィルムを高速にすると、形成される銀の塊及び生成されるダイのブロブが大きくなり、ランダムなパターンで互いにグループ化する傾向がある。グレインのパターンは、「グラニュラリティ“ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ”」として典型的に知られている。裸眼は、０．０００２ｍｍ〜０．００２ｍｍに変動する個々のグレインを区別することができない。代わりに、目は、ブロブ（ｂｌｏｂ）と呼ばれるグレインのグループを分解する。視聴者は、これらのブロブのグループをフィルムグレインとして識別する。画像の解像度が大きくなると、フィルムグレインの認識は高くなる。フィルムグレインは、シネマ及び高精細画像に関して明らかに知覚可能となり、フィルムグレインは、ＳＤＴＶにおいて重要性を次第に失い、小型のフォーマットにおいて認識不可能になる。

動画フィルムは、典型的に、写真フィルムの露光及び現像の物理的なプロセスから、又は画像の後続する編集から結果的に得られる画像に依存する雑音を含む。写真フィルムは、写真のエマルジョンの物理的なグラニュラリティから得られる、特徴的な擬似ランダムパターン、又はテクスチャを有する。代替的に、類似のパターンは、写真フィルムとブレンドするため計算された生成された画像にわたりシミュレートされる。両方のケースにおいて、画像に依存した雑音は、グレインと呼ばれる。しばしば、控えめなグレインテクスチャは、動き画像において望まれる特徴を与える。幾つかの例では、フィルムグレインは、２次元画像の正しい認識を容易にする視覚的な手掛かりを与える。フィルムグレインは、タイムリファレンス、ポイントオブビュー等に関する様々な手掛かりを提供するため、１つのフィルム内で変動する。多くの他の技術的かつ芸術的な使用は、動画像の産業においてグレインテクスチャを制御するために存在する。したがって、画像処理及びデリバリチェインを通した画像のグレインの外観を保持することは、動画像の産業において必須となっている。

幾つかの商業的に利用可能な製品は、コンピュータで生成されたオブジェクトを自然のシーンにブレンドするため、フィルムグレインをシミュレートする機能を有している。Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ Ｃｏ， Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ Ｎｅｗ ＹｏｒｋのＣｉｎｅｏｎ（登録商標）は、グレインシミュレーションを実現するために第一のデジタルフィルムアプリケーションのうちの１つであり、多数のグレインタイプについて非常に現実的な結果を生成する。しかし、Ｃｉｎｅｏｎ（登録商標）アプリケーションは、知覚できる対角線のストライプのために、多数の高速フィルムについて良好なパフォーマンスが得られず、アプリケーションは、高いグレインサイズの設定を生成する。さらに、Ｃｉｎｅｏｎ（登録商標）アプリケーションは、たとえば画像がコピーされるか、又はデジタル処理されるときのような、画像が前処理を受けるときに適切な忠実度でグレインをシミュレートすることができない。

フィルムグレインをシミュレートする別の商業的なプロダクトは、Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｆｉｎｉｔｙ ＩｎｃのＧｒａｉｎ Ｓｕｒｇｅｒｙ（登録商標）であり、Ａｄｏｂｅ（登録商標）Ａｆｔｅｒ Ｅｆｆｅｃｔｓ（登録商標）のプラグインとして使用される。Ｇｒａｉｎ Ｓｕｒｇｅｒｙ（登録商標）プロダクトは、ランダム数のセットをフィルタリングすることで、合成のグレインを生成するために現れている。このアプローチは、高い計算の複雑さの問題点に苦しむ。

これら過去のスキームのいずれも、圧縮されたビデオにおけるフィルムグレインを回復するという問題を解決するものではない。フィルムグレインは、ビデオ系列における冗長度を利用する従来の空間及び時間的な方法を使用した圧縮を典型的に受けない高周波の擬似ランダムな現象を構成する。ＭＰＥＧ−２又はＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０圧縮技術を使用したフィルムで発生された画像を処理する試みは、通常、受け入れられない低い程度の圧縮又はグレインテクスチャの完全な損失の何れかとなる。

したがって、フィルムグレインをシミュレートする技術、特に比較的低い複雑度を与える技術が必要とされている。

要するに、本発明の原理によれば、フィルムグレインパターンをシミュレートする方法が提供される。本方法は、ビットアキュレート（ｂｉｔ−ａｃｃｕｒａｔｅ）な変換係数のセットを取得することで開始する。ビットアキュレートの変換係数のセットは、フィルタリングを受ける。その後、フィルタリングされたビットアキュレートの変換係数のセットは、ビットアキュレートの逆変換を受け、フィルムグレインパターンを生じる。

ビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する本発明の原理の技術を理解するため、フィルムグレインシミュレーションの簡単な概要が役に立つことを理解されるであろう。図１は、送信機１０のブロック概念図を示し、この送信機は、入力ビデオ信号を受け、その出力で圧縮されたビデオストリームを生成する。さらに、送信機１０は、（もしあれば）サンプルに存在するフィルムグレインを示す情報を生成する。実際に、送信機１０は、ケーブルテレビジョンシステム、又は１以上のダウンストリームレシーバ１１に圧縮されたビデオを分配する他のかかるシステムのヘッドエンドアレイの一部を有しており、レシーバのうちの１つのみが図１に示されている。送信機１０は、ＤＶＤのようなメディアを与えるエンコーダの形式を取る。受信機１１は、フィルムグレイン情報及びデコードされたビデオに従って、符号化されたビデオストリームをデコードし、フィルムグレインをシミュレートし、シミュレートされたフィルムグレインを有する出力ビデオストリームが得られる。これらフィルムグレイン情報及びデコードされたビデオは、共に、送信機１０から受信されるか、又はＤＶＤ等のケースでメディア自身から直接に受ける。受信機１１は、セットトップボックス、又は圧縮されたビデオをデコードし、そのビデオにおけるフィルムグレインをシミュレートする役割を果たす他のかかるメカニズムの形式を取る。

フィルムグレインの全体の管理は、到来するビデオにおけるフィルムグレインに関する情報を送信機１０（すなわちエンコーダ）が提供することを必要とする。言い換えれば、送信機１０は、フィルムグレインを「モデル化」する。さらに、受信機１１（すなわちデコーダ）は、送信機１０から受信されたフィルムグレイン情報に従ってフィルムグレインをシミュレートする。送信機１０は、ビデオ符号化プロセスの間にフィルムグレインを保持することに困難さが存在するとき、受信機１１がビデオ信号におけるフィルムグレインをシミュレートするのをイネーブルにすることで、圧縮されたビデオの品質をエンハンスする。

図１の例示される実施の形態では、送信機１０は、ビデオエンコーダ１２を含んでおり、このエンコーダは、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ビデオ圧縮規格のような公知のビデオ圧縮技術の何れかを使用してビデオストリームをエンコードする。任意に、フィルムグレインリムーバ１４は、フィルタの形式又は図１における破線で示されるように、エンコードの前に到来するビデオストリームにおける任意のフィルムグレインを除くためにエンコーダ１２のアップストリームに存在する。到来するビデオがフィルムグレインを含まない程度まで、フィルムグレインリムーバ１４の必要がない。

フィルムグレインモデラー１６は、（存在するとき）フィルムグレインリムーバ１４の出力信号と同様に、入力ビデオストリームを受け入れる。かかる入力情報を使用して、フィルムグレインモデラー１６は、到来するビデオ信号におけるフィルムグレインを確立する。その最も簡単な形式で、フィルムグレインモデラー１６は、異なるフィルムストックのフィルムグレインモデルを含むルックアップテーブルを有する。到来するビデオ信号における情報は、ビデオ信号への変換前に画像を記録するためにオリジナルに使用される特定のフィルムストックを規定し、フィルムグレインモデラー１６は、かかるフィルムストックの適切なフィルムグレインモデルを選択することが可能である。代替的に、フィルムグレインモデラー１６は、１以上のアルゴリズムを実行して、到来するビデオをサンプリングし、存在するフィルムグレインパターンを判定するプロセッサ又は専用のロジック回路を有する。

受信機１１は、典型的に、送信機１０から受信された圧縮されたビデオストリームをデコードするための役割を果たすビデオデコーダ８を含む。デコーダ１８の構造は、送信機１０内のエンコーダ１２により実行される圧縮のタイプに依存する。したがって、たとえば出力されるビデオを圧縮するためにＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ビデオ圧縮規格を利用するエンコーダ１２の送信機１０内での使用は、Ｈ．２６４準拠のデコーダ１８の必要を指示する。受信機１１内では、フィルムグレインシミュレータ２０は、フィルムグレインモデル１６からのフィルムグレイン情報を受信する。フィルムグレインシミュレータ２０は、プログラムされたプロセッサ、又はデコードされたビデオストリームとのコンバイナー２２を介した結合のためにフィルムグレインをシミュレートする機能を有する専用のロジック回路の形式を取る。

フィルムグレインシミュレーションは、オリジナルのフィルムコンテンツの外観をシミュレートするフィルムグレインサンプルを合成することを狙いとする。記載されるように、フィルムグレインモデリングは、図１の送信機１０で行われ、フィルムグレインシミュレーションは受信機１１で行われる。特に、フィルムグレインシミュレーションは、デコードされたビデオストリームの出力のアップストリームで送信機１１から到来するビデオストリームのデコードに合わせて、受信機１１で行われる。なお、デコーディングプロセスは、受信機１１で行われ、付加されたフィルムグレインをもつ画像を利用しない。むしろ、フィルムグレインシミュレーションは、表示のためにデコードされた画像におけるシミュレートされたフィルムグレインを合成するためのポストプロセス方法をなす。その理由のため、ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ビデオ圧縮規格は、フィルムグレインシミュレーションプロセスに関する仕様を含まない。しかし、フィルムグレインシミュレーションは、到来するビデオ信号におけるグレインパターンに関する情報を必要とし、この情報は、典型的に、その圧縮規格のＡｍｅｎｄｍｅｎｔ１（Ｆｉｄｅｌｉｔｙ Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）により規定されるようにＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４｜ＩＳＯ／ＩＥＣ １４４９６−１０ビデオ圧縮規格を使用するとき、フィルムグレイン特性のＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）メッセージにおける送信を受ける。

本発明によれば、本明細書で開示されるのは、ＨＤ ＤＶＤシステムにおけるフィルムグレインシミュレーションのためのデータベースにおける記憶のような、ビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する方法の幾つかの実現である。かかるフィルムグレインパターンデータベースは、上述されたＨ．２６４｜ＭＰＥＧ−４ＡＶＣ規格に従うフィルムグレインのＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）メッセージにおけるパラメータに従ってフィルムグレインシミュレーションをイネーブルにする。より詳細には、既存又は将来的なＨＤ ＤＶＤ仕様を実現する装置及びシステムは、かかるフィルムグレインパターンを採用し、異なるフィルムグレインタイプのサンプルを記憶し、それぞれ異なる周波数モデルのパラメータにより特徴づけられる。

以下に詳細に説明されるように、本発明の原理である、フィルムグレインのビットアキュレートのパターンを作成する方法は、受信機１１内での幾つかの異なる方法での実現を可能にする基本的なストラテジを利用する。ビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する基本的なストラテジは、必須ではないがＮを整数として典型的にＮ×Ｎサイズである離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数である、整数の変換係数のセットを確立することで始まる。用語「画像“ｉｍａｇｅ”」とは、かかる整数の変換係数のセットを示すことがある。整数の変換係数のセット又は画像を確立するステップは、幾つかの異なるやり方で生じる。たとえば、確立するステップは、以下に説明されるように、図１の受信機におけるプロセッサ又はディスクリートなロジック回路が整数の変換係数のデータベースにアクセスすることを必要となる。代替的に、受信機１１におけるプロセッサ又はディスクリートなロジック回路は、ガウス性のランダム数のデータベースを読み取ること、又はそれらを直接に生成することのいずれかにより、ガウス性のランダム数のセット又は画像を確立する。その後、整数のＤＣＴは、ガウス性のランダム数の画像に実行され、整数のＤＣＴ係数のセットが得られる。

ビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する基本プロセスにおける次のステップは、所望のフィルムグレインサイズ及び形状に従って整数変換された係数（ｉｎｔｅｇｅｒ−ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）を周波数フィルタリングするのを必要とする。たとえば、周波数フィルタリングは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけするフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す遮断周波数の予め定義されたセットｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨを利用する。周波数フィルタリングに続いて、整数の変換係数は、逆変換を受け、データベースにおけるその後の記憶のためにビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する。幾つかの例では、係数の逆変換に続いてスケーリングが行われる。

実際に、本発明の原理によるフィルムグレインパターンのクリエーション方法は、整数ＤＣＴ及び逆ＤＣＴ演算を利用し、検証及び検査目的にとって有効であるビットアキュレートを保証する。しかし、以下に記載されるような基本ストラテジの異なる実現は、互いの間でビットアキュレートを必ずしも与えるものではない。特定の実現を選択することは、メモリ要件と計算上のコストとの間の所望のトレードオフに依存する。

図２は、フィルムグレインのビットアキュレートのパターンを作成する本発明の原理に係る方法の第一の実現を例示する。図２の方法は、必ずしも初期化が行われる必要がないが、初期化が行われる開始ステップ１００の実行に応じて始動する。次のステップ１０１が行われ、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返すループへのエントリを始動する。ループへのエントリに応じて、ステップ１０２が行われ、ランダムなガウス性の値の画像の作成を達成する。実際に、ガウス性のランダムな画像は、Ｎ×Ｎ値のサイズを有する。図２の方法では、ガウス性のランダム値の画像の作成は、ガウス性のランダム数の発生器１０３を介してかかる値を発生することで行われる。

ステップ１０２の間に作成されるガウス性のランダム値の画像は、典型的に、他のビットアキュレートの変換技術が存在するが、ステップ１０４の間に整数の離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算を介してビットアキュレートの変換を受ける。ステップ１０２の間に確立された整数のＤＣＴ係数は、ステップ１０６の間に周波数フィルタリングを受ける。典型的に、周波数フィルタは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけるフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す予め定義された遮断周波数ｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨのセットを使用して行われる。次のステップ１０８が行われ、周波数フィルタリングされた変換係数は、典型的に、必須ではないが整数の逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）である逆のビットアキュレート変換を受け、ビットアキュレートなフィルムグレインパターンを生じる。幾つかの状況下では、ステップ１０８に後続する、逆変換された係数のブロックのスケーリングは、ビットアキュレートのフィルムグレインパターンの強度を変化させるために有効である。

ステップ１０８に続いて、ステップ１１０が行われ、整数のＩＤＣＴ変換（及び実行される場合にはスケーリング）から生じるビットアキュレートなフィルムグレインは、データベース１１１におけるストレージを受ける。ステップ１０２〜１１０は、ステップ１０１の間に始動されるループの実行の間に繰り返しを受ける。ループは、全ての可能性のあるフィルムグレインサイズ及び形状について継続し、ステップ１１２の間のループ実行が終了し、その後、ステップ１１４の間に本方法は終了する。

ビットアキュラシーを達成するため、図２の方法は、ビットアキュレートなガウス性のランダム数の発生器、並びにビットアキュレートなＤＣＴ及び逆ＤＣＴ変換演算を必要とする。本方法の異なる実現のなかでビットアキュラシーを達成することは、ビットアキュレートなガウス性のランダム数の発生器の使用を必要とする。どの特定のガウス性のランダム数の発生器が使用されるかは、全ての実現が同じ発生器を使用する限り依然として重要ではない。例として、Ｂｏｘ−Ｍｕｌｌｅｒ変換に基づいた刊行物“Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｒｅｃｉｐｅｓ ｉｎ Ｃ： Ｔｈｅ Ａｒｔ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ”（ＩＳＢＮ０−５２１−４１１０８−５）に記載されるビットアキュレートなガウス性発生器の整数の近似を使用する。

ビット精度のガウス性ランダム数の発生器に加えて、離散コサイン変換のビットアキュレートな実現は、システム全体のビット精度を提供するために依然として必要である。本明細書で記載される例示される実施の形態は、ＤＣＴの整数の近似を利用する。整数の近似の使用は、整数変換により得られた結果がフローティングポイントＤＣＴにより得られた結果に合理的に近くにある場合に可能である。この要件は、変換された領域で実行されるフィルタリングが周波数フィルタリングを構成することを保証する。

例示される実施の形態では、整数バージョンのＤＣＴは、ＤＣＴのフローティングポイントのバージョンをスケーリングすることで行われる。Ｎ×ＮのＤＣＴマトリクスは以下のように計算される。

ここでＣ（ｉ，ｊ）は行ｊ及び列ｉでの変換行列の係数を表す。

次いで、整数マトリクスは以下のように計算される。

ここでｒｏｕｎｄ（ｘ）はｘの最も近い整数の近似をリターンし、ｓｃａｌｉｎｇ＿ｆａｃｔｏｒは正の整数値である。スケーリングファクタの値は、ＤＣＴの整数の近似の品質を決定し（スケーリングファクタが大きくなると、近似が良好になる）、変換を計算するために必要とされるビット数を決定する（スケーリングファクタが小さくなると、少ないビットが必要とされる）。

ひとたび、ＤＣＴの整数近似が定義されると、ＤＣＴ変換は以下のように計算される。

ここでＣｉｎｔ^Ｔは変換行列の転置されたバージョンを示す。同様に、逆変換は以下のように計算される。

８×８ＤＣＴが使用される特定の実施の形態では、整数の近似は以下に示される。

ここでスケールファクタは１６に等しい。

図３は、フィルムグレインのビットアキュレートなパターンを作成する本発明の原理に係る方法の第二の実現を例示する。図３の方法は、初期化が行われる開始ステップ２００の実行に応じて始動する。かかる初期化は必ずしも行われる必要がない。次のステップ２０１が行われ、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返すループへのエントリを開始する。ループへのエントリに応じて、ステップ２０２は、ランダムなガウス性の値のセット又は画像を作成するために実行する。実際に、ガウス性のランダムな値は、Ｎ×Ｎ値のサイズを有する。ガウス性のランダム値の画像の作成は、ガウス性のランダム数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０３からガウス性のランダム値のセットを読み取ることで、図３の方法の実行の間に行われる。

ステップ２０２の間に得られるガウス性のランダム値の画像は、他のビットアキュレートな変換技術が存在するが、典型的に、ステップ２０４の間に整数の離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算といった、ビットアキュレートな変換を受ける。ステップ２０２の間に確立された整数の変換係数は、ステップ２０６の間に周波数フィルタリングを受ける。典型的に、周波数フィルタは、所望のフィルムグレインパターンを特徴付けるフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す予め決定された遮断周波数ｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨのセットを使用して行われる。次のステップ２０８が行われ、変換係数の周波数フィルタリングされたブロックは、典型的に、必須ではないが整数の逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）といった逆のビットアキュレートな変換を受け、ビットアキュレートなフィルムグレインパターンが得られる。幾つかの状況下で、周波数フィルタリングされた逆変換された係数のブロックのスケーリングが有効である。

その後、ステップ２１０が行われ、整数の逆変換（及び実行される場合にはスケーリング）から得られるフィルムグレインパターンは、データベース２１１におけるストレージを受ける。ステップ２０１の間に始動されるループ内でステップ２０２〜２１０は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状についての繰り返しを受ける。これに応じてループの実行はステップ２１２の間に終了し、その後、本方法はステップ２１４の間に終了する。このように、データベース２１１は、ビデオ信号におけるフィルムグレインのシミュレートにおける将来の使用のために複数のフィルムグレインパターンを記憶する。

図２の方法と比較したとき、図３のフィルムグレインシミュレーション方法は、ガウス性のランダム数の発生器の使用を除く。代わりに、図３の方法は、事前に計算されたガウス性のランダム値を含むルックアップテーブル２０３を使用する。アプローチは、実現のために必要とされるハードウェアを簡単にする。

図４は、フィルムグレインのビットアキュレートパターンを作成する本発明の原理に係る方法の第三の実現を示す。図４の方法は、初期化が必ずしも行われる必要がないが、初期化が行われる開始ステップ３００の実行に応じて始まる。つぎに、ステップ３０２が行われ、ランダムなガウス性の値のセット又は画像を作成する。実際に、ガウス性のランダムな画像は、Ｎ×Ｎの値のサイズを有する。ガウス性のランダム値の画像の作成は、ガウス性のランダム値のルックアップテーブル（ＬＵＴ）３０３からのガウス性のランダム値のセットを読み取ることで、図４の方法で行われる。ガウス性のランダム数ＬＵＴ３０３を作成するために使用される方法は、ビットアキュラシーを必要としない。フィルムグレインパターンのデータベースのクリエーションの全ての実現が同じＬＵＴを使用する限り、結果はビットアキュラシーを保証する。しかし、かかるＬＵＴを作成するためにビットアキュレートな方法を使用するとき、フィルムグレインパターンのデータベースクリエーションプロセスの開始でＬＵＴ生成が行われ、ＬＵＴの永続的なストレージの必要性を回避させる。単一の変換（ステップ３０４）が全体のフィルムグレインパターンデータベースの生成のために計算される必要がある場合、先に例示された実現で得られた結果（図２及び図４）に比較したとき、データベースに記憶されたフィルムグレインパターンのランダム性が低減される。しかし、図４に例示された第三の実現は、低い計算の必要を有し、これはハードウェア及び／又はリアルタイム実現にとって有効である。ステップ０２の間に作成されたガウス性のランダム値の画像は、他のビットアキュレートな変換技術が存在するが、典型的にステップ３０４の間の整数の離散コサイン変換（ＤＣＴ）演算によるといった、ビットアキュレートな変換を受ける。ステップ３０４に続いて、ステップ３０５が行われ、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返すループへのエントリが始まる。ステップ３０６は、ループ内での最初のステップであり、ステップ３０４の間に確立された整数のＤＣＴ係数の周波数フィルタリングを始める。典型的に、周波数フィルタは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけるフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す予め定義された遮断周波数ｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨのセットを使用して行われる。ステップ３０６に続いて、周波数フィルタリングされた整数ＤＣＴ係数は、典型的に、必須ではないが、ステップ３０８の間で整数の逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）といった逆のビットアキュラシー変換を受け、ビットアキュレートフィルムグレインパターンを生じる。ある状況下では、ステップ３０８に後続する逆変換され係数から形成されたフィルムグレインパターンのスケーリングが有効である。その後、ステップ３１０が行われ、フィルムグレインパターンは、データベース３１１におけるストレージを受ける。

ステップ３０５の間に始動されるループ内のステップ３０６〜３１０は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返しを受け、これに応じてステップ３１２の間にループの実行が終了し、その後、本方法はステップ３１４の間に終了する。このように、データベース３１１は、全てのフィルムグレインのサイズ及び形状についてフィルムグレインパターンを記憶する。

図５は、フィルムグレインのビットアキュレートパターンを作成する本発明の原理に係る方法の第四の実現を示す。図５の方法は、初期化が必ずしも行われる必要はないが、初期化が行われる開始ステップ４００の実行に応じて始動する。つぎに、ステップ４０２が行われ、ＤＣＴ係数の画像又はセットはガウス性のランダム値の画像から作成されたルックアップテーブル４０３から読み取られる。実際に、ＬＵＴ４０３から読み取られたＤＣＴ係数の画像は、Ｎ×Ｎのサイズを有する。したがって、図２〜図４の上述された実現とは異なり、図５のフィルムグレインシミュレーション方法は、ＬＵＴ４０３から読み取られた値が、ＬＵＴへのロードの前にかかる変換をすでに受けているため、個別の整数ＤＣＴ演算を実行する必要を回避する。

ステップ４０２に続いて、ステップ４０５が行われ、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返すループにエントリを始動する。ステップ４０６は、ループ内の第一のステップは、ステップ４０２の間に得られた整数のＤＣＴ係数の周波数フィルタリングを始動する。典型的に、周波数フィルタは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけるフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す予め定義された遮断周波数ｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨのセットを使用して行われる。ステップ４０６に続いて、周波数フィルタリングされた整数ＤＣＴ係数は、典型的に、必須ではないが、ステップ４０８の間で整数の逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）といった逆のビットアキュレート変換を受け、フィルムグレインパターンを生じる。ある状況下では、ステップ４０８に後続する逆変換された係数のブロックのスケーリングが有効である。その後、ステップ４１０が行われ、整数ＤＣＴ変換（及び実行される場合にスケーリング）から得られるフィルムグレインパターンは、データベース４１１におけるストレージを受ける。

ステップ４０５の間に始動されるループ内のステップ４０６〜４１０は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返しを受け、これに応じてステップ４１２の間にループの実行が終了し、その後、本方法はステップ４１４の間に終了する。このように、データベース４１１は、全てのフィルムグレインのサイズ及び形状についてフィルムグレインパターンを記憶する。

図５の方法は、データベース４１１をポピュレートするフィルムグレインパターンを生成するため、変換された係数の単一の事前に計算されたブロックを利用する。図２〜図４と共に記載される先の実現に比較して、図５の実現は、整数のＤＣＴ変換を実行するステップを除き、したがって計算上のコストを低減する。

図６は、フィルムグレインのビットアキュレートパターンを作成するための本発明の原理に係る方法の第五の実現を示す。図６の方法は、初期化が必ずしも行われる必要がないが、初期化が行われる開始ステップ５００の実行に応じて始動する。つぎに、ステップ５０１が行われ、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返すループへのエントリを始める。ステップ５０２は、ループにおける第一のステップであり、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）５０３からの整数のＤＣＴ係数のセットの画像の読み取りを始動する。実際に、ＤＣＴ係数の画像は、Ｎ×Ｎのサイズを有する。図５の実現と同様に、図６の実現は、ＬＵＴ５０３からの整数のＤＣＴ係数のセットを取得することで整数の変換された係数の画像を確立する。実際に、ＬＵＴ５０３内の値は、整数のＤＣＴを続いて受けるガウス性のランダム値の画像から生じる。したがって、図２〜図４の上述された説明とは異なり、図６の実現は、図５の実現と同様に、ルックアップテーブル５０３から読み取られた値がテーブルへのロードの前にかかる変換を既に受けているため、個別の整数のＤＣＴを実行する必要を回避する。

ステップ５０２に続いて、ステップ５０６が行われ、整数ＤＣＴ係数は周波数フィルタリングを受ける。典型的に、周波数フィルタは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけるフィルタの（２次元における）遮断周波数を表す予め定義された遮断周波数ｆ_ＨＬ、ｆ_ＶＬ、ｆ_ＨＨ及びｆ_ＶＨのセットを使用して行われる。ステップ５０６に続いて、周波数フィルタリングされた整数ＤＣＴ係数は、典型的に、必須ではないが、整数の逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）といった逆ビットアキュレート変換を受け、ステップ５０８の間にフィルムグレインのブロックを生じる。ある状況下では、ステップ５０８に後続して、逆変換された係数のブロックのスケーリングが有効である。その後、ステップ５１０が行われ、整数のＩＤＣＴ変換（及び実行された場合にはスケーリング）から得られたフィルムグレインのブロックは、データベース５１１におけるストレージを受ける。

ステップ５０１の間に始動されるループ内のステップ５０２〜５１０は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返しを受け、これに応じてステップ５１２の間にループの実行が終了し、その後、本方法はステップ５１４の間に終了する。このように、データベース５１１は、全てのフィルムグレインのサイズ及び形状についてフィルムグレインパターンを記憶する。

図６に関して記載されたフィルムグレインパターンの作成の実現は、図２及び図３の実現と同様に、整数のＤＣＴ係数の異なるセットを利用する。整数のＤＣＴ係数の異なるセットを使用することで、整数の変換係数の単一のブロックを利用する、図１、図４及び図５の実現に比較してフィルムブロックパターンのリッチなデータベースのクリエーションが可能になる。図１、図４及び図５に関して記載される実現は、提言されたストレージ及び計算上の要件を与えるものであるが、かかる実現は、同じノイズパターンが全てのフィルムグレインパターンを生成するための基礎としての役割を果たすために低いパフォーマンスを与える。

上述した内容は、ビデオ信号におけるフィルムグレインをシミュレートするため、少なくとも１つ、好ましくは複数のフィルムグレインパターンを作成する技術の幾つかの異なる実現を記載するものである。

本発明の原理の技術を実施するために有効なフィルムグレイン処理チェインにおける送信機及び受信機の組み合わせのブロック図である。 ガウス性ランダム数の発生器を使用したビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する方法のステップをフローチャートの形式で示す図である。 ガウス性ランダム数のルックアップテーブルを使用したビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する方法のステップをフローチャートの形式で示す図である。 ガウス性ノイズの単一画像を使用したビットアキュレートのフィルムグレインパターンのクリエーションを形成する方法のステップをフローチャートの形式で示す図である。 ガウス性ノイズの単一画像の事前に計算された離散コサイン変換（ＤＣＴ）係数のセットを使用したビットアキュレートのフィルムグレインパターンのクリエーションを作成する方法のステップをフローチャートの形式で示す図である。 ガウス性ノイズの幾つかの画像の事前に計算されたＤＣＴ係数を使用したビットアキュレートのフィルムグレインパターンを作成する方法をフローチャート形式で示す図である。

Claims (18)

1. フィルムグレインのパターンを形成する方法であって、
   （ａ）ビットアキュレートな変換係数のセットを確定するステップと、
   （ｂ）ビットアキュレートな変換係数のセットに周波数フィルタリングを行うステップと、
   （ｃ）周波数フィルタリングされた変換係数にビットアキュレートな逆変換を実行して、フィルムグレインのパターンを得るステップと、
   を含む方法。
2. 前記ステップ（ａ）〜（ｃ）は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返される、
   請求項１記載の方法。
3. 前記フィルムグレインのパターンをデータベースに記憶するステップ（ｄ）を更に含む、
   請求項１記載の方法。
4. 前記ステップ（ａ）〜（ｄ）は、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状について繰り返される、
   請求項３記載の方法。
5. 前記フィルムグレインパターンをスケーリングするステップを更に含む、
   請求項１記載の方法。
6. 前記ビットアキュレートな変換係数のセットを確定するステップは、データベースから整数の離散コサイン変換された係数のセットを読み取るステップを含む、
   請求項記載の方法。
7. 前記ビットアキュレートな変換係数のセットを確定するステップは、全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状についてデータベースから整数の離散コサイン変換係数のセットを読み取るステップを含む、
   請求項１記載の方法。
8. 前記ビットアキュレートな変換係数のセットを確定するステップは、
   ガウス性のランダム数の画像を生成するステップと、
   ガウス性のランダム数に整数の離散コサイン変換を実行するステップと、
   を含む請求項１記載の方法。
9. 前記ビットアキュレートな変換係数のセットを確定するステップは、
   （ｉ）ガウス性のランダム数の画像を生成するステップと、
   （ｉｉ）ガウス性のランダム数の画像に整数の離散コサイン変換を実行するステップと、
   （ｉｉｉ）全ての可能性のあるフィルムグレインのサイズ及び形状についてステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を繰り返すステップと、
   を含む請求項１記載の方法。
10. 前記周波数フィルタリングを行うステップは、所望のフィルムグレインパターンを特徴づけるフィルタの２次元における遮断周波数を表す予め定義された遮断周波数のセットを使用する、
    請求項１記載の方法。
11. 前記周波数フィルタリングされた変換係数にビットアキュレートな逆変換を実行するステップは、整数の逆離散コサイン変換を実行するステップを含む、
    請求項１記載の方法。
12. （ａ）ビットアキュレートな変換係数のセットを確定し、（ｂ）前記ビットアキュレートな変換係数のセットに周波数フィルタリングを行い、及び（ｃ）周波数フィルタリングされた変換係数にビットアキュレートな変換を実行して、フィルムグレインパターンを得ることで、フィルムグレインのパターンを形成するためのプロセッサ又は専用のロジック回路のうちの１つを有する装置。
13. 前記フィルムグレインのパターンを記憶する第一のメモリを更に有する請求項１２記載の装置。
14. 整数の離散コサイン変換係数の少なくとも１つのセットを記憶する第二のメモリを更に有する、
    請求項１２記載の装置。
15. 整数の離散コサイン変換係数の複数のセットを記憶する第二のメモリを更に有する、
    請求項１３記載の装置。
16. ガウス性のランダム数の画像を生成するガウス性ランダム発生器と、
    前記ガウス性のランダム数の画像に整数の離散コサイン変換を実行して、ビットアキュレートな変換係数のセットを得る手段と、
    を更に有する請求項１２記載の装置。
17. ガウス性のランダム数の画像を記憶する第二のメモリと、
    前記ガウス性のランダム数の画像に整数の離散コサイン変換を実行して、ビットアキュレートな変換係数のセットを得る手段と、
    を更に有する請求項１２記載の装置。
18. フィルムグレインのパターンを形成する装置であって、
    ビットアキュレートな変換係数のセットを確定する手段と、
    前記ビットアキュレートな変換係数のセットに周波数フィルタリングを行う手段と、
    周波数フィルタリングされた変換係数にビットアキュレートな変換を行い、フィルムグレインパターンを得る手段と、
    を有する装置。

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