[发明专利]基于预计算的变换系数的胶片颗粒仿真方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.119(e)，本申请要求2004年11月23日申请的美国临时专利申请序列号60/630640的优先权，将其教益在此引入。

技术领域

本发明涉及一种对图像中的胶片颗粒进行仿真的技术。

背景技术

电影胶片包括分散在感光乳剂中的卤化银晶体，所述感光乳剂涂抹在胶片基底上的薄层中。这些晶体的曝光和显影形成了包括银的分散微粒的照相图像。在彩色负片中，对显影后的银进行化学去除，在形成银晶体的位置处出现微小的染料滴。这些染料小滴通常被称作彩色胶片中的颗粒(grain)。由于银晶体随机地形成于原始感光乳剂中，所以颗粒随机地分布在所产生的图像上。在均匀曝光的区域中，一些晶体在曝光后显影，而其它晶体并非如此。

颗粒的大小和形状有所不同。胶片形成越快，所形成的银块和所产生的染料滴就越大，并且更趋于以随机图案组合在一起。典型地，颗粒图案被称作‘颗粒度’。裸眼不能区分变化范围在0.0002mm至大约0.002mm的单个颗粒。然而，眼睛能够分辨被称作滴的颗粒组。观看者把这些滴的组识别为胶片颗粒。随着图像分辨率变得更大，对胶片颗粒的感知变得更高。胶片颗粒在电影图像和高清晰度图像上变得明显可察觉，而胶片颗粒在SDTV中逐渐丧失了重要性，并在较小格式中变得不可察觉。

典型地，电影胶片包含依赖于图像的噪声，这个噪声来自照相胶片的曝光和显影的物理工艺、或来自后续的图像编辑。照相胶片具有特有的准随机图案或纹理，这个图案或纹理来自照相感光乳剂的物理颗粒度。可选择地，可以根据计算产生的图像仿真类似的图案，以便把这些图案与照相胶片相混合。在这两种情况下，这个依赖于图像的噪声被称作颗粒。通常，适度的颗粒纹理在电影中呈现出期望的特征。在某些实例中，胶片颗粒提供了利于二维图像的正确感知的可视提示。胶片颗粒通常在单一胶片中变化，以提供关于时间参考、视点等的多种线索。在电影业中，存在用于控制颗粒纹理的多种其它的技术和艺术用途。因此，在图像处理和传送链中保持图像的颗粒外观已经成为电影业中的需求。

若干商业上可用的产品具有对胶片颗粒进行仿真的能力，通常用于把计算机产生的对象混合到自然场景中。来自Eastman Kodak Co，Rochester New York的是一种最早的数字胶片应用程序，用于实现颗粒仿真，它产生了多种颗粒类型的非常真实的结果。然而，由于应用程序针对高颗粒尺寸设置产生了可察觉的对角线条纹，所以应用程序没有为多种高速胶片产生良好的性能。此外，当图像进行前期处理时，例如图像被复制或进行数字处理时，应用程序不能以足够的保真度来仿真颗粒。

另一个商业上可用的、对胶片颗粒进行仿真的产品是来自VisualInfinity Inc的Grain Surgery^TM，它用作的插件。Grain Surgery^TM产品通过对随机数的集合进行滤波而产生合成的颗粒。这个方法受到高计算复杂度这个缺点的影响。

这些已有的方案中没有一个方案能够解决对压缩视频中的胶片颗粒进行恢复的问题。胶片颗粒构成了高频准随机现象，典型地不能进行使用常规空间和时间方法的压缩，其中所述方法利用了视频序列冗余的优点。试图使用MPEG-2或ITU-T／ISOH.264压缩技术来处理源自胶片的图像，通常这会导致不可接受的低压缩度或颗粒纹理的完全丢失。

因此，存在对胶片颗粒仿真技术的需求，特别是提供相对低的复杂性的技术。

发明内容

简要地，根据本发明，提供了一种对胶片颗粒块进行仿真的方法。所述方法从获得预计算的已变换系数开始。然后，包括预计算的已变换系数块的块响应频率范围而进行滤波，所述频率范围描述了胶片颗粒的期望图案的特征(实际中，所述频率范围处于二维滤波器的一组截频(cut frequency)f_HL、f_VL、f_HH、和f_VH内，所述滤波器描述了期望的胶片颗粒图案的特征)。此后，滤波后的系数集合进行逆变换以产生胶片颗粒图案。

附图说明

图1示出了胶片颗粒处理链中发射机和接收机的组合的示意框图，用于实践本发明的技术；

图2以流程图的形式示出了使用预计算的系数来创建胶片颗粒块的第一方法的步骤；

图3以流程图的形式示出了使用单一高斯噪声图像中预计算的离散余弦变换(DCT)系数来创建胶片颗粒图案的方法步骤；