DE69021047T2 - Verfahren zur ausdehnung des linearbereichs der aufgenommenen bilder eines films. - Google Patents

Description

• Die Erfindung behandelt allgemein Wiedergabevorrichtungen für Farbbilder und dazugehörige Verfahren. Insbesondere behandelt die Erfindung ein Verfahren zur Vergrößerung des linearen Bereichs von auf Farb-Negativmaterial aufgenommenen Farbbildern.
• Nach dem Stand der Technik bekannte Farbbild-Wiedergabesysteme ermöglichen die Abtastung von Bildern, die auf fotografischem Film aufgenommen worden sind, an einer Mehrzahl von Stellen sowie ihre Umsetzung in digitale Rot-, Grün- und Blau-Werte (R, G, B). Diese digitalen Werte können durch digitale Rechnermittel verändert werden, um Verbesserungen in den dadurch dargestellten Bildkenndaten zu erreichen; und sie können anschließend in eine sichtbare Form umgesetzt werden, wie beispielsweise als Abzug, Folie oder Bild auf einem Videomonitor, wobei eines von mehreren nach dein Stand der Technik bekannten digitalen Bildwiedergabemitteln verwendet wird. Beispielsweise beschreibt US-A-4,500,919 ein Bildwiedergabesystem einer Art, bei der eine elektronische Leseeinrichtung eine Farbbildvorlage auf Filmmaterialgrundlage, die als Folie oder als Abzug vorliegen kann, abtastet und dann in ein digitales Bild umsetzt. Eine Computer-Workstation und eine interaktive Bedienerschnittstelle mit Videomonitor ermöglichen es einer Bedienperson, das Bild mittels der Anzeige auf dem Monitor zu bearbeiten. Wenn die Bedienperson ein gewünschtes Bild auf dem Monitor zusammengestellt hat, bewirkt die Workstation, daß die Ausgabeschreibeinrichtung eine Ausgabe des wiedergegebenen Bildes unter Einsatz von Tinte anfertigt.
• US-A-4,402,015 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Dichtebereich einer Bildvorlage in einen anderen, an die Bildausgabeinrichtung angepaßten Dichtebereich umgewandelt wird. Die Umwandlung kann linear oder nichtlinear erfolgen. In der erwähnten Schrift wird nicht das Verfahren zur Berechnung der Transformationstabelle (LUT) beschrieben, wenn die Umwandlung nicht linear erfolgt.
• Die Erfindung kann in derartigen System eingesetzt werden, ist aber nicht auf ein äystem mit interaktiver Bedienerschnittstelle beschränkt. Die Erfindung kann auch in automatischen Systemen eingesetzt werden, in denen die Farbbildvorlage auf Filmmaterialgrundlage abgetastet wird, wobei die so erzeugten analogen Signale in einen repräsentativen digitalen Wert umgesetzt, über eine vorbestimmte Gruppe von Algorithmen verarbeitet und zu einer Schreibeinrichtung ausgegeben werden, die eine Bildwiedergabe oder Ausgabe zu einer Bildspeichereinrichtung anfertigt, so daß mit einer beliebigen geeigneten Einrichtung eine spätere Wiedergabe erfolgen kann.
• Die Verwendung von Farb-Filmmaterial oder Durchsichtfolienfilm als Vorlagenaufnahmemedium bringt einige Vorteile mit sich, die normalerweise bei anderen Aufnahmemedien wie beispielsweise Videofilm oder "Sofortbild"-Fotographieprodukten nicht verfügbar sind. Zu den Vorteilen der Verwendung von Karb-Negativfilmmaterial zählt dessen großer Belichtungsspielraum, der über einen Belichtungsbereich hinausgehen kann, der der 1,8fachen relativen Belichtung (log) oder auch sechs Einstellpositionen der Kamera entspricht. Kameras, die primär für die Aufzeichnung von Bildern unter Verwendung von Negativfilmmaterial konzipiert sind, nutzen diesen Spielraum oft aus, um die Anforderungen an ihre Belichtungssteuerung zu reduzieren. Zu den Vorteilen von Durchsichtfolienfilmen zählt dessen großer Dynamikbereich, der einen Lichtdurchlaßgrad von 1000 zu 1 übersteigen kann. Bei auf Folienfilm aufgenommenen Bildern bleibt ein natürlicher Eindruck entstehen, der bei anderen Medien mit niedrigerem Dynamikbereich nicht erzielt werden kann.
• Es kann angemerkt werden, daß die meisten natürlichen Szenenbildelemente die auftreffende Beleuchtung ändern, indem eine Teilmenge des Lichts reflektiert wird. Unter normalen Umständen ist diese Teilmenge in erster Linie eine Eigenschaft des Objekts und sehr zu einem sehr geringen Teil eine Eigenschaft des Beleuchtungspegels. Aus diesem Grund hat das menschliche Sehvermögen die Fähigkeit entwickelt, das Reflexionsvermögen von Gegenständen auch dann zu erkennen, wenn sie durch Lichtquellen unterschiedlicher Art und unterschiedlicher Stärke beleuchtet werden. Bildaufzeichnungs- und -wiedergabesysteme müssen Szenenbilder mit ähnlichen Änderungen des Typs und des Pegels der Beleuchtung aufzeichnen. Um eine für den menschlichen Betrachter befriedigende Farbskala zu erhalten, müssen sie zumindest bei der abschließenden Bildwiedergabe das relative Reflexionsvermögen erhalten. Hierzu kann es erforderlich sein, daß die Systeme den Bereich des eingegebenen Bildes so abgleichen, daß der Dynamikbereich des Bildwiedergabemediums berücksichtigt wird, und es kann erforderlich sein, den Kontrast des eingegebenen Bildes so abzugleichen, daß das Bildwiedergabemedium und die Betrachtungsbedingungen berücksichtigt werden.
• Der Abgleich des Eingabebereichs zur Berücksichtigung des Wiedergabebereichs bei gleichzeitiger Beibehaltung des Reflexionsvermögens erfordert eine Multiplikation der relativen Szenenbildbelichtung, während beim Kontrast eine Potenzierung erforderlich ist. Falls jedoch der Logarithmus der relativen Szenenbildbelichtung verwendet wird, kann der Bereichsabgleich (d.h. der Nachgleich) übel Additionen erfolgen, und Kontraständerungen können über Multiplikationen ausgeführt werden.
• Wie Fachleuten bereits bekannt ist, wird das Verhältnis zwischen der in einem individuellen Bereich des fotografischen Films empfangenen Belichtung und der anschließenden Übertragung desselben Bereichs nach dem Entwickeln üblicherweise grafisch unter Verwendung logarithmischer Achsen ausgedrückt. Angesichts des eingangs geschilderten Sachverhalts bietet diese Wiedergabe der Filmübertragung anhand der Filmdichte eine Reihe offensichtlicher Vorteile, und zwar insbesondere, wenn das Bild auf dem Film mittels der Abtastung und Bearbeitung durch Rechnermittel in eine digitale Form umgesetzt wird.
• Zum ersten ist über den größten Teil des Bereichs das Verhältnis zwischen (logarithmischer) relativer Szenenbildbelichtung und Dichte -annähernd linear. Dies bedeutet, daß die als Dichten gespeicherten digitalen Bilder über einfache Additionen (oder Subtraktionen) nachbearbeitet werden können, und ihr Kontrast kann über Multiplikationen abgeglichen werden, während die Wiedergabe von mindestens dem relativen Szenenbild- Reflexionsvermögen erhalten bleibt. Hierdurch wird eine Verzerrung der Farbskala bei der Wiedergabe vermieden.
• Da das Kontrastempfinden beim menschlichen Sehvermögen eher logarithmisch als linear verläuft, ist zum zweiten die Verwendung der Dichte ein wirksameres Mittel bei der digitalen Codierung der Bilddaten. Das heißt, daß weniger digitale Bits erforderlich sind, um die hohe Bildqualität zu erhalten, die auf Negativ- oder Positivfilmmaterial aufgezeichnet ist.
• Fachleuten ist es aber auch bereits bekannt, daß das Verhältnis zwischen dem Logarithmus der Belichtung und der auf dem Film gebildeten Dichte im Endbereich der Skala, das heißt in den "Spitzen"- und "Schulter- Bereichen der Kurven, nicht annähernd linear verläuft. Hierdurch wird der Bereich eingeschränkt, über den die Farbskala einer Bildausgabe ohne Verzerrungen des Kontrasts und des Farbgleichgewichts wiedergegeben werden kann.
• Die Form dieser Spitzen- und Schulterbereiche kann bei verschiedenen Zusammensetzungen der Emulsion unterschiedlich sein. Belspielsweise unterscheiden sich die Formen der Spitzen- und Schulterbereiche bei Negativfilmmaterial deutlich von den entsprechenden Formen bei Durchsichtfolienmaterial. Weiter können sich diese Formen für unterschiedliche Typen von Negativfilmmaterial mit verschiedenartigen Emulsionen unterscheiden. Bei KODAK EKTAR25 ist die Spitzenform beispielsweise anders als bei KODAK GOLD400Film. Das gleiche gilt für unterschiedliche Typen von Durchsichtfolienmaterial.
• Über die Formunterschiede hinaus kann sich auch der bei verschiedenen Proben der gleichen Emulsion vorliegende Grad der Mindestdichte in Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Verwendung und Verarbeitung des Film ändern. Dieser Unterschied kann annähernd als Verschiebung der Gradationskurve der Emulsion nach oben bzw. unten auf der Dichteachse beschrieben werden.
• Die Erfindung hat zum Ziel, den Bereich der Szenenbildbelichtung von Vorlagen zu erweitern, in dem auf Film aufgenommene Bilder ihren linearen Charakter beibehalten, so daß beim Abtasten des Bildes mit anschließender Umsetzung in eine digitale Form alle diesbezüglichen Vorteile erhalten bleiben. Dieses Ziel wird erreicht durch eine invertierte Formgebung, bei der der Kontrast zwischen den "Spitzen"- und "Schulter"- Bereichen der individuellen R-, G- und B-Gradationskurven so erhöht wird, daß er, soweit dies praktikabel ist, dem Kontrastwert im Mittelteil entspricht.
• Insbesondere beinhaltet ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erweiterung des praktisch linear verlaufenden Bereichs von auf Farb-Negativmaterial aufgenommenen Bildern folgende Schritte:
• a) Bildung von invertierten Transformationstabellen (LUT), die verwendet werden zur Erhöhung des Kontrasts zwischen den Dichtewerten in den "Spitzen"- und "Schulter"-Bereichen der Standard-Gradationskurven eines Filmmaterials auf Werte, die besser an die entsprechenden Werte im Mittelteil der Kurven angenähert sind;
• b) Abtasten der Übertragung von bildfreien Bereichen von Karb-Negativmaterial einer Mehrzahl von Punkten unter Verwendung von Sensoren, die auf rote, grüne bzw. blaue Bereiche des Farbspektrums ansprechen, wobei eine Messung der Minimaldichten des gleichen Films, der auch einen Bildbereich enthält, erfolgen kann;
• Umsetzung analoger Abfrageergebnisse der Übertragungswerte in entsprechende digitale Werte;
• d) Umsetzung der digitalen Übertragungswerte in digitale Dichtewerte;
• e) Absuchen der Dichtewerte, um einen Schätzwert der Mindestdichtewerte für den betreffenden Filmabschnitt zu finden;
• f) Anwendung der Schritte b), c) und d) unter Ausschluß des Bildbereichs auf dem gleichen Film, um ein digitales RGB-Dichtebild zu erhalten;
• g) Verschieben des Bildes gemäß Schritt f) oder der LUTs aus Schritt a), so daß die in Schritt e) gefundenen tatsächlichen Mindestdichtewerte den in Schritt a) verwendeten Standard-Mindestdichtewerten entsprechen; und
• h) Verarbeitung der in g) erhaltenen verschobenen digitalen Bilddaten mittels der LUTS aus Schritt a) oder Verarbeitung der in Schritt f) erhaltenen digitalen Bilddaten mittels der in Schritt g) erzeugten verschobenen LUTs.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 ein Blockdiagramm eines digitalen Bildverarbeitungssystems, das zur Erweiterung des Bereichs der Szenenbildbelichtung von Vorlagen, in dem auf Film aufgenommene Bilder ihnen linearen Charakter beibehalten, verwendet werden kann;
• Fig. 2 je ein Beispiel für eine Standard-Gradationskurve und eine linearisierte Version einer derartigen Standardkurve;
• Fig. 3 eine grafische Darstellung von zwei möglichen Ausführungsformen von LUTS, mittels derer bei der Szenenbildbelichtung von Vorlagen der Bereich, in dem auf Film aufgenommene Bilder ihren linearen Charakter beibehalten, erweitert werden kann.
• Vor der detaillierten Beschreibung des genauen Verfahrens zum Erhalt eines erweiterten Bereichs, in dem auf Film aufgenommene Bilder ihren linearen Charakter beibehalten, bei der Szenenbildbelichtung von Vorlagen ist anzumerken, daß die Erfindung primär aus einer neuartigen Kombination von Schritten zur Erzeugung und Verwendung einer invertierten Anpassungs-LUT besteht, die auf einfache Weise unter Verwendung konventioneller digitaler Schaltungen und Komponenten zur Bildabtastung und -verarbeitung ausgeführt werden. Dementsprechend wurden die Struktur, die Steuerung und die Anordnung dieser konventionellen Schaltungen und Komponenten in den Zeichnungen durch leicht verständliche Blockdiagramme dargestellt, die nur solche spezifischen Einzelheiten wiedergeben, die die Erfindung selbst betreffen, um die Beschreibung nicht durch strukturelle Einzelheiten zu erschweren, die für Fachleute unter Zuhilfenahme dieser Beschreibung sofort ersichtlich sind. Die Darstellungsweise des Blockdiagramms in Fig. 1 gibt somit nicht notwendigerweise die mechanisch-strukturelle Anordnung des beispielhaften Systems wieder, sondern dient primär zur Veranschaulichung der wesentlichen strukturellen Komponenten des gesamten Bildabtast- und -verarbeitungssystems in einer zweckmäßigen funktionellen Zusammenstellung, in der die Erfindung leichter rachvollziehbar ist.
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm umfassenden digitalen Bildverarbeitungssystems. Ein Bildscanner 10 gibt digital codierte Werte aus, die den RGB-Farbgehalt an einer n-x- m-Matrix aus dem Filmbild 12 entnommenen räumlichen Abtastpunkten darstellen. Diese digitalen RGB-Werte sind mit einem programmierten digitalen Prozessor 14 verbunden, der beispielsweise ein allgemein einsetzbarer digitaler VAX-Computer sein kann, der von der Digital Equipment Corporation angeboten wird, oder ein eigens konzipierter Computer für ein spezifisches Bildverarbeitungssystem. In jedem Fall ist der Computer so programmiert, daß die im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschriebenen Schritte ausgeführt werden, wobei die digitalen RGB-Werte gesteuert geändert werden, um die erwünschte Erweiterung des linearen Bereichs zu erreichen. Die geänderten RGB-Werte können weiterverarbeitet werden, um weitere gewünschte Verbesserungen im Prozessor 14 auszuführen, bevor sie zu einer digitalen Aufzeichnungseinrichtung 16 übertragen werden, um sie zur späteren Verwendung digital zu codieren und zu speichern, bzw. bevor sie zu einem Digital-Analog-Umsetzer 18 und anschließend zu einem Filmrekorder oder Sichtgerät 20 übertragen werden, wie beispielsweise einem Farbdruckwerk oder einer Farbanzeige, wobei das im Kontrast abgeglichene Bild wiederhergestellt wird.
• Der erste Schritt der Aufstellung einer invertierten Transformationstabelle (LUT), die in dem in Fig. 1 dargestellten Prozessor 14 enthalten ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Die Kurve 1 zeigt ein Beispiel des Spitzenbereichs eines Diagramms der Gradationskurve für den Film. Die Kurve 2 wird erhalten, indem der (nicht dargestellte) geradlinige mittlere Bereich aus Kurve 1 erweitert wird. Zur Verdeutlichung ist nur der Spitzenbereich wiedergegeben. Zum Zweck der Veranschaulichung ist eine einzelne Kurvengruppe dargestellt, doch müssen selbstverständlich drei Kurvengruppen verwendet werden, und zwar jeweils eine für rote, grüne und blaue digitale Bilder. Die gestrichelten Linien geben den Abstand der Dichten wieder, der sich bei zwei benachbarten Belichtungen auf dem tatsächlichen Film, durch Kurve 1 dargestellt, und einem in idealer Weise "linearisierten" Film, durch Kurve 2 dargestellt, ergeben würde. Das in der Gleichung (1) angegebene Verhältnis ist ein Maß des Kontrastabgleichs, der sich für die angegebene Stelle im Spitzenbereich bei einer Linearisierung der Kurve 1 ergeben würde:
• mit
• ΔD&sub1; als Dichteunterschied, der sich beim tatsächlichen Film (Kurve 1) aus zwei nahezu identischen Belichtungen ergeben würde;
• ΔD&sub2; als entsprechender Dichteunterschied, der sich beim linearisierten Film (Kurve 2) bei denselben Belichtungswerten ergeben würde;
• γ als Kontrastabgleichfaktor, der zur Linearisierung von Kurve 1 erforderlich ist.
• Wenn sich die Neigung von Kurve 1 bei niedrigen Belichtungen an 0 annähert, geht auch ΔD&sub1; gegen 0, und bei einer derartigen Idealisierung würde der Kontrastabgleich ohne Grenzwert anwachsen. Bei der Anwendung mit einem tatsächlichen Film, der in ein reell vorliegendes digitales Bild umgesetzt wird, ist dies aber nicht praktikabel. Unter reellen Bedingungen weisen alle Filme beim Abtasten mit praktisch einsetzbaren Blendengrößen Kornstörungen auf, und ferner enthalten alle digitalen Bilder gewisse Störungen (d.h. Quantisierungsstörungen), die darauf zurückgehen, daß für jeden Bildpunkt die Größe mit endlicher Genauigkeit dargestellt werden muß. Diese beiden Störungsquellen bleiben auch in dem Teil des Spitzenbereichs aus Kurve 1, der eine verschwindend kleine Neigung aufweist, im Ausmaß endlich begrenzt. Falls die durch Kurve 2 beispielhaft dargestellten Linearisierungsprozesse bis zu ihrem extremen Grenzwert durchgeführt werden, würden diese Störungen somit bis zu einem unendlichen Betrag gesteigert. Dies würde die Bildqualität selbstverständlich negativ beeinflussen.
• Dieses Problem läßt sich jedoch steuern, während gleichzeitig die Vorteile für die Farbskala des Bildes dennoch zum großen Teil erzielt werden, indem der Kontrastabgleich auf einen oberen Höchstwert wie beispielsweise 4,0 begrenzt wird. Diese Teillinearisierung kann in der folgenden Funktionsform ausgedrückt werden: falls max
• wobei
• γ, ΔD&sub2; und ΔD&sub1; die gleiche Bedeutung wie in Gleichung (1) haben; und
• γ' der Kontrastabgleich ist, der bei Kurve 1 anzuwenden ist, um die teilweise linearisierte Dichte zu erzielen; und
• γmax der Maximalwert ist, der zur Erzielung der Teillinearisierung von Kurve 1 verwendet werden soll.
• Der maximale Grenzwert γmax wird in Abhängigkeit von den im digitalen Bild enthaltenen Störungen auf unterschiedliche Pegel eingestellt. Bei Filmmaterial mit geringen Störungen, wie beispielsweise bei KODAK EKTAR25 Negativfilm, der mit einer Präzision von 10 Bit aufgezeichnet ist, kann dann der obere Grenzwert des Abgleichs bis zu 8 betragen. Bei Film mit stärkeren Störungen, wie beispielsweise bei KODAK GOLD1600 Film oder Filmmaterial, das mit einer niedrigeren Bit- Auflösung aufgezeichnet ist, kann der obere Grenzwert für den Abgleich unter Umständen nur 2 betragen.
• Um die Verbesserung erzielen zu können, muß ein Schätzwert der Mindestdichte aus dem zur Aufnahme des Bildes verwendeten Film erhalten werden. Dies kann erfolgen, indem ein unbelichteter Abschnitt des gleichen Filmstreifens abgetastet wird, auf dem auch das Bild aufgenommen wurde, wobei die Abtastsignale in ein digitales Bild umgesetzt werden, das unter Verwendung von Mitteln, wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt sind, aus der RGB-Übertragung des Films in dessen RGB- Dichte umgesetzt worden ist. Jeder geeignete Bereich kann abgetastet werden, um die Mindestdichte zu ermitteln. Beispielsweise könnten die schmalen Bereiche zwischen den Bildfeldern abgetastet werden oder auch helle Flächen am Filmrand oder der Vorspann oder Nachspann vor dem ersten bzw. nach dem letzten Bild.
• Wenn das Abtasten mit einer relativ großen Blende erfolgt, die ausreichend wäre, um ein digitales Bild zur Ausgabe auf einem Wiedergabemedium mit relativ niedriger Auflösung zu erzeugen (beispielsweise auf üblichem Fernseh-Videobandmaterial), dann können die so erzeugten Dichtedaten nach den niedrigsten R-, G- und B-Werten durchsucht werden. Diese Werte können anschließend als Schätzwert für die Mindestdichte verwendet werden.
• Falls das Abtasten jedoch unter Verwendung einer relativ kleinen Blende erfolgt, die zur Erzeugung eines digitalen Bildes für die Wiedergabe durch eine hochauflösende Ausgabeeinrichtung erforderlich wäre, muß bei der Übertragung für jedes der R-, G- und B-Bilder der Mittelwert einer n-x-n-Matrix aus benachbarten Abtastwerten gebildet werden, und dieser Mittelwert muß in eine Dichte zurückgewandelt werden. Der Wert von "n" liegt normalerweise im Bereich von 4 bis 32. Dieser Prozeß ergibt ein zweites RGB-Bild in niedrigerer Auflösung, das nach seinen niedrigsten R-, G- und B- Werten durchsucht werden kann. Diese Werte können dann als Schätzwert der Mindestdichte mit geringeren Störungen verwendet werden.
• Nachdem die Mindestdichte ermittelt worden ist, muß auch der Bildbereich des Filmmaterials unter Verwendung der gleichen Mittel, die in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurden, abgetastet und in ein digitales RGB- Dichtebild umgesetzt werden. Das digitale Bild kann dann so verschoben werden, daß es nach dem Verschieben die gleichen Dichtewerte hat, die es hätte, wenn es auf dem durch das Beispiel in Kurve 1 in Fig. 2 dargestellte Standard-Filmmaterial aufgenommen worden wäre. Schließlich muß ein Abgleich des digitalen Bildes erfolgen, indem mittels einer Funktion die Neigung gemäß der eingangs in Gleichung (2) angegebenen Funktionsform erhöht wird. Dies kann erfolgen, indem das digitale Bild eine LUT durchläuft.
• In Fig. 3 ist die Kurve 1 eine grafische Darstellung einer derartigen LUT, wobei der Kontrastabgleich einen oberen Grenzwert von 4,0 hat. Die Tabelle kann durch eine numerische Integration der Funktion (2) erzeugt werden, um eine LUT aufzustellen, wobei die ermittelte Dichte mit der "linearisierten" Dichte in eine Beziehung gebracht wird. Hierauf kann ein Verschieben der Ausgabewerte der Tabelle folgen, so daß für mindestens einen eingegebenen Dichtewert im Mittelteil die gleiche Ausgabedichte erzielt wird.
• Für Fachleute auf dem Gebiet der digitalen Bildverarbeitung ist es ersichtlich, daß der Bereich der Eingabewerte in der tUT durch den Bereich der numerischen Werte bestimmt wird, die für das Eingabemedium kennzeichnend sind. Für Fachleute auf dem Gebiet der digitalen Bildverarbeitung ist es weiter ersichtlich, daß, falls sich bei der Ausführung des eingangs beschriebenen Verfahrens einige Ausgabewerte der LUT als negative Werte ergeben und falls das digitale Verarbeitungssystem diese negativen Werte im wiedergegebenen Bild nicht tolerieren kann, eine weitere Verschiebung in die LUT-Ausgabewerte eingebracht werden muß, um sicherzustellen, daß die Bildwiedergabe ausschließlich positive Warte enthält. Dies würde selbstverständlich erfordern, daß sämtliche nachfolgenden Verarbeitungsschritte dem Auftreten von numerischen Werten für das digitale Bild vorgreifen, die größer sind, als es anderenfalls der Fall gewesen wäre.
• Weiter ist anzumerken, daß die LUT-Werte nach oben oder unten abgeglichen werden können, um die tatsächliche Mindestdichte des abgetasteten Filmmaterials zu berücksichtigen, statt die Dichte des Bildes abzugleichen, um die Position der Mindestdichte in der LUT zu berücksichtigen.
• Eine zweite Ausführungsform des Kontrastabgleichs kann auf die im folgenden beschriebene Weise verwirklicht werden. An einem bestimmten Punkt im Spitzenbereich der Kurve 1, wobei diese Stelle von den Störungen im digitalen Bild abhängig ist, erreicht der Störabstand eines digitalen Bildes mit niedriger Modulation einen Wert unterhalb von eins. Wenn dies der Fall ist, wird der potentielle Nutzen einer verbesserten Farbskala durch die erkennbar stärkeren Störungen mehr als aufgehoben. Unterhalb dieses Punktes ist es daher nicht nur nicht vorteilhaft, den Kontrast weiter zu erhöhen, sondern es ist dann nicht vorteilhaft, den Kontrast überhaupt zu erhöhen. Statt den Kontrastabgleich auf einem konstanten Wert zu halten, sollte der Umfang des Kontrastabgleichs schrittweise zurückgenommen werden. Ein bevorzugtes Beispiel einer Funktion, die den Kontrastabgleich schrittweise bis auf 1 reduziert, ist durch die folgenden Gleichungen angegeben: falls max
• wobei
• γ, ΔD&sub2; und ΔD&sub1; die gleiche Bedeutung wie in Gleichung (1) haben; und
• γ' der Kontrastabgleich ist, der bei Kurve 1 anzuwenden ist, um die teilweise linearisierte Dichte zu erzielen;
• γmax der Maximalwert ist, der zur Erzielung der Teillinearisierung von Kurve 1 verwendet werden soll; und
• A, B, C, D Konstanten sind, die vom maximalen Kontrastabgleich abhängig sind. Wenn der maximale Kontrastabgleich beispielsweise 4,0 sein soll, wäre A gleich 3,0; und B wäre etwa gleich 0,632, falls C gleich 1,0 und D gleich 5,0 ist.
• Wie bei der ersten Ausführungsform der Kontrastabgleichsfunktion - wiedergegeben durch die Gleichung (2) - bei der ein maximaler Kontrastabgleich verwendet wurde, kann auch diese Verbesserung unter Einsatz einer Transformationstabelle erzielt werden. Dies kann erfolgen, indem die eingangs für die erste Ausführungsform wiedergegebene Prozedur benutzt wird, wobei aber bei der numerischen Integration die durch die Gleichung (3) wiedergegebene Kontrastabgleichsfunktion verwendet wird. Die Kurve 2 in Fig. 3 ist eine grafische Darstellung einer derartigen LUT, wobei der Kontrastabgleich einen oberen Grenzwert von 4,0 hat. Für Fachleute ist es ersichtlich, daß auch andere Funktionen eingesetzt werden können, um den Kontrastabgleich schrittweise zu reduzieren, wobei alle diese Funktionen im Rahmen der Erfindung liegen.
• Weiter kann ein zusätzlicher Funktionsumfang in der Linearisierungs-LUT bereitgestellt werden. Beispielsweise könnten sämtliche Ausgabewerte mit einer Konstanten multipliziert werden, die den gesamten Bildkontrast so abgleicht, daß eine Standard-Datenmaßangabe oder die nachgeschaltete Ausgabeeinrichtung berücksichtigt werden. Zusätzlich kann der Dynamikbereich des im Kontrast abgeglichenen Bildes gegebenenfalls eingeschränkt werden, indem einfach der Bereich der LUT-Ausgabewerte eingegrenzt wird. Ferner kann die Anzahl der Bits, die das Bild darstellen, in zweckmäßiger Weise verringert werden, indem eine Anzahl von Eingabewerten in einem einzelnen Ausgabewert zusammengefaßt wird. Schließlich kann die Bildwiedergabe durch die Linearisierungs-LUT in nichtlinearer Weise umgewandelt werden, falls die Ausgabeeinrichtung dies erfordert. Somit können beispielsweise die Ausgabewerte der LUT der negative Antilogarithmus der negativen im Kontrast abgeglichenen Dichten sein. Für Fachleute ist es ohne weiteres ersichtlich, daß bei Verwendung der Linearisierungs-LUT alle Mischformen dieses zusätzlichen Funktionsumfangs verwirklicht werden können.
• Die Erfindung wurde mit Bezugnahme auf digitale Werte als repräsentative Werte für das Bild beschrieben. Für Fachleute auf dem Gebiet der Bildbearbeitung ist es jedoch ersichtlich, daß die Erfindung bei allen Formen von repräsentativen Werten, einschließlich analoger Darstellungen, anwendbar ist.
• Die Erfindung wurde anhand einer bevorzugen Ausführungsform dargestellt und beschrieben. Die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht darauf beschränkt und kann daher zahlreichen Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, wie für Fachleute ersichtlich ist. Es soll daher keine Einschränkung auf die dargestellten und beschriebenen Einzelheiten gelten; vielmehr sollen alle für den Durchschnittsfachmann selbstverständlichen Änderungen und Abwandlungen davon erfaßt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Farbbildes mit erweitertem Linearitätsbereich, um davon eine Wiedergabe mit vollem Farbumfang und ohne Verlust an Kontrast oder Farbgleichgewicht zu erhalten, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Aufnehmen des Farbbildes auf Farb-Negativmaterial;

- Abtasten des Filmnegativs, um digital codierte Dichtewerte der Farbanteile des Farbbildes zu erhalten;

- Bilden einer Transformationstabelle (LUT) zum Abgleichen der codierten Dichtewerte;

- Abgleichen der codierten Dichtewerte des Farbbildes mittels der LUT, um den Linearitätsbereich des Farbbildes zu erweitern; und

- Erzeugen der Wiedergabe anhand der abgeglichenen Dichtewerte mittels eines Filmrekorders oder eines Sichtgeräts;

dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der LUT folgende Schritte umfaßt:

(a1) Berechnen des Verhältnisses des repräsentativen Mittelteils einer Standard-Gradationskurve zu allen übrigen Punkten der Kurve, wobei jede der Verhältnisgrößen ihrer entsprechenden Standarddichte zugeordnet wird;

(a2) Begrenzen der Gradationsverhältnisfunktion von (a1);

(a3) Integrieren der in (a2) begrenzten Gradationsverhältnisfunktion relativ zur Dichte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsverhältnisfunktion auf einen Maximalwert begrenzt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradationsverhältnisfunktion auf einen Maximalwert begrenzt ist, bei dessen Erreichen die Funktion allmählich auf den Wert 1 zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der Gradationsverhältnisfunktion auf den Wert 1 gemäß der Funktion 1+A/(B+e(cy-D)) erfolgt, wobei A, B, C und D Konstanten sind und γ =ΔD&sub2;/Δ D&sub1; ist, wobei Δ D&sub1; der Dichteunterschied ist, der sich beim Filmmaterial aus zwei nahezu identischen Belichtungen ergäbe, und wobei D&sub2; der entsprechende Dichteunterschied ist, der sich bei linearisiertem Material bei denselben Belichtungswerten ergäbe.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet durch folgenden Schritt

- Verschieben der integrierten Funktion, so daß zumindest einer ihrer Werte mit dem entsprechenden Dichtewert im Mittelteil der Standard-Gradationskurve übereinstimmt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten des Farbfilmmaterials die Abtastung einer Vielzahl von Punkten eines bildfreien Materialbereichs einschließt, um die außerhalb des Bildbereichs befindlichen Minimaldichten des Filmmaterials zu bestimmen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtasten des Farb-Negativmaterials folgende Schritte umfaßt

(b1) Abtasten von Dichtewerten eines bildfreien Materialbereichs, wie Vorspann, Nachspann, Filmränder oder der zwischen den Bildfeldern befindlichen Stege;

(b2) Berechnen des Mittelwerts der rechtwinkligen Anordnung der benachbarten Dichtewerte;

(b3) Absuchen der gemäß Schritt (b2) erhaltenen Mittelwerte nach dem Minimalwert; und

(b4) Verwenden des aus Schritt (b3) erhaltenen Minimaldichtewerts als Schätzwert der für alle auf dem Filmmaterial vorhandenen Bilder geltenden Minimaldichte.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch Verschieben von Bild oder LUT, so daß die im bildfreien Materialbereich ermittelte Minimaldichte den in Schritt (a1) verwendeten Standard-Minimaldichtewerten entspricht.