專利名稱：在膠片上制作視頻存檔的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生成視頻內(nèi)容的膠片存檔，以及從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雖然有很多可用于存檔目的的媒體格式，膠片檔案相比其他格式仍然有優(yōu)勢(shì)，包括已被證明的存檔壽命超過(guò)五十年。暫且不談退化問(wèn)題，例如錄像帶和數(shù)字格式的其他媒體也有可能過(guò)時(shí)，潛在的顧慮是未來(lái)是否仍有用于閱讀磁性或數(shù)字格式的設(shè)備。將視頻轉(zhuǎn)化為膠片的傳統(tǒng)方法包括在顯示監(jiān)視器上拍攝視頻內(nèi)容。在某些情況下，這意味著通過(guò)若干單獨(dú)的彩色濾鏡拍攝顯示在黑白顯示器上的彩色視頻。其結(jié)果是視頻圖像的照片。使用電視電影(telecine)來(lái)從存檔照片中追溯或恢復(fù)視頻圖像。視頻攝像機(jī)掃描每一幀膠片并且可以直播或錄播生成的視頻圖像。這個(gè)存檔和恢復(fù)過(guò)程的缺點(diǎn)是，最終的視頻是“視頻顯示器中照片的視頻攝像機(jī)的圖像”，這是不同于原始視頻的。從這種類型的膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容典型地需要手動(dòng)、藝術(shù)的干預(yù)以還原色彩和原始圖像質(zhì)量。即使是這樣，恢復(fù)的視頻往往呈現(xiàn)出空間、時(shí)間和/或色度的偽像(artifacts)?？臻g偽像由于不同的原因出現(xiàn)，例如，如果顯示視頻圖像、攝影捕捉視頻顯示或視頻相機(jī)捕捉攝影存檔時(shí)有任何空間錯(cuò)位。出現(xiàn)時(shí)間偽像可能是由于拍攝隔行掃描的(interlaced)視頻顯示的相鄰的兩行被捕獲的時(shí)間差造成的。在視頻幀速率和膠片幀速率不是1:1的情況下，由于幀速率不匹配膠片圖像產(chǎn)生時(shí)間偽像，例如，電視電影的顫抖。例如，當(dāng)膠片的幀速率為每秒24幀(fps)并且視頻的幀速率為60fps的(在美國(guó))或50fps (在歐洲)時(shí)，對(duì)兩個(gè)或多個(gè)視頻幀重復(fù)膠片的一幀，這種情況可能發(fā)生，。此外，由于顯示器、膠片、視頻攝像機(jī)之間的色度差(metamerism)引入色度偽像，即，由顯示器生成的不同的顏色可表現(xiàn)為對(duì)膠片來(lái)說(shuō)相同的顏色，同樣地存檔膠片中不同顏色可以表現(xiàn)為對(duì)視頻攝像機(jī)來(lái)說(shuō)相同的顏色。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)方法中的這些問(wèn)題通過(guò)本發(fā)明的一種方法來(lái)克服這，其中使用膠片介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍來(lái)保存一種自我記錄的、可準(zhǔn)確恢復(fù)的、抗退化的并且人類可讀的格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)至少基于非線性關(guān)系(例如，使用顏色查找表)將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)編碼為膠片密度代碼，并提供一個(gè)用于解碼存檔的與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案來(lái)創(chuàng)建膠片存檔。特征圖案可以也可不與顏色查找表編碼。生成的存檔有足夠的質(zhì)量適用于電視電影或膠片拷貝(film print)以制作密切近似于原始視頻的膠片圖像視頻，同時(shí)與原始視頻相比，使得恢復(fù)視頻具有可忽略的空間、時(shí)間和色度偽像，而且無(wú)需人為干預(yù)色彩還原或色域重新映射(gamut remapping)。本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于在膠片上存檔視頻內(nèi)容的方法，包括:通過(guò)至少基于非線變換將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為膠片密度代碼來(lái)編碼數(shù)字視頻數(shù)據(jù)；提供包括已編碼數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和與該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案的已編碼數(shù)據(jù)；根據(jù)該膠片密度代碼來(lái)將已編碼數(shù)據(jù)記錄在膠片上；以及從具有已記錄已編碼數(shù)據(jù)的膠片中制作膠片存檔。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用于從視頻存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的方法，包括:掃描至少膠片存檔的一部分，該膠片存檔包含已編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和與該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案；其中該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)已通過(guò)非線性變換編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)；以及基于包含在該特征圖案中的信息對(duì)該視頻存檔解碼。本發(fā)明的又一個(gè)方面提供了一種用于在膠片上存檔視頻內(nèi)容的系統(tǒng)，其包括:用于生成包含對(duì)應(yīng)于數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案的基于膠片數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)的編碼器，其中該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和特征圖案的像素值通過(guò)非線性變換編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)；用于將已編碼數(shù)據(jù)記錄在膠片上的膠片記錄器；以及用于處理膠片以制作膠片存檔的膠片處理器。本發(fā)明的又一個(gè)方面提供了用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的系統(tǒng)，其包括:用于掃描膠片存檔以生成基于膠片的數(shù)據(jù)的膠片掃描器，從基于膠片的數(shù)據(jù)中識(shí)別特征圖案，并基于該特征圖案解碼該基于膠片的數(shù)據(jù)以生成用于恢復(fù)視頻內(nèi)容的視頻數(shù)據(jù)的解碼器；其中該基于膠片的數(shù)據(jù)通過(guò)非線性變換與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)。


參考下面與附圖相結(jié)合的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的教義可被容易理解。附圖中:圖1A示出用于將視頻存檔為適用于電視電影或拷貝(printing)使用的膠片的系統(tǒng)；圖1B示出用于恢復(fù)之前存檔為膠片的視頻的系統(tǒng)以及從存檔中創(chuàng)建膠片照片的系統(tǒng)；圖2示出已存檔為膠片的逐行幀的視頻序列；圖3示出已存檔為膠片的場(chǎng)(field)隔行掃描的視頻幀序列；圖4A示出在膠片上的逐行幀視頻存檔首部使用的特征圖案；圖4B是圖4A的一部分的放大視圖。圖5示出使用視頻數(shù)據(jù)上的顏色查找表(cLUT)和特征圖案創(chuàng)建視頻的膠片存檔的過(guò)程；圖6示出從圖5過(guò)程創(chuàng)建的膠片存檔中恢復(fù)視頻的過(guò)程；圖7示出僅使用視頻數(shù)據(jù)上的cLUT創(chuàng)建視頻的膠片存檔的過(guò)程；圖8示出從圖7過(guò)程創(chuàng)建的膠片存檔中恢復(fù)視頻的過(guò)程；圖9示出創(chuàng)建cLUT的第一樣本的過(guò)程，在制作適合制造膠片拷貝的膠片存檔的方法中使用；圖10示出創(chuàng)建cLUT的又一樣本的過(guò)程，在制作適合制造膠片拷貝的膠片存檔的方法中使用；圖11是表示示例性cLUT的圖；以及圖12A-B示出一些生膠片(film stocks)的特性曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供制作視頻內(nèi)容的膠片存檔以及從該存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的方法和系統(tǒng)。編碼視頻數(shù)據(jù)，之后將其和與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案一塊記錄在膠片上，這使得恢復(fù)原始視頻數(shù)據(jù)成為可能。編碼視頻數(shù)據(jù)使得從膠片存檔中生成的電視電影或膠片拷貝可以產(chǎn)生出更好地接近原始視頻的視頻或膠片圖像，對(duì)于原始視頻數(shù)據(jù)的可復(fù)原性只具有輕微的折衷。例如，至少視頻數(shù)據(jù)的部分會(huì)有量化噪聲的增加。在一些實(shí)施例中，視頻數(shù)據(jù)的某些部分會(huì)有量化噪聲的減少，但整體上是凈增加的。當(dāng)沖洗膠片后，得到的膠片提供了存檔品質(zhì)的存儲(chǔ)介質(zhì)，它可以通過(guò)電視電影讀取，或用攝影術(shù)印刷。當(dāng)為了恢復(fù)而掃描該存檔，特征圖案提供將膠片幀解碼為視頻的基準(zhǔn)。后續(xù)對(duì)膠片幀掃描數(shù)據(jù)的解碼生成類似原始視頻的視頻，即使在膠片染料褪色已出現(xiàn)幾十年的情況下。與現(xiàn)有技術(shù)將視頻內(nèi)容作為記錄在膠片上的圖片來(lái)呈現(xiàn)不同(例如，通過(guò)使用顯像管或電影攝像機(jī)對(duì)在監(jiān)視器上顯示的每個(gè)視頻幀采集一幅圖片)，本發(fā)明的存檔文件制作系統(tǒng)將視頻信號(hào)視作數(shù)值數(shù)據(jù)，它可以通過(guò)使用特征圖案基本準(zhǔn)確地恢復(fù)。圖1A示出本發(fā)明的膠片存檔系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例，它包括:編碼器112，用于提供包含視頻內(nèi)容108和特征圖案110的編碼文件114，膠片記錄器116，用于記錄編碼文件，和膠片處理器124，用于處理所記錄的文件和生成視頻內(nèi)容的膠片存檔126。正如這里與編碼器112的所有行為聯(lián)合使用，術(shù)語(yǔ)“編碼”，包括從視頻數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成膠片數(shù)據(jù)格式，例如，從Rec.709碼(代表三種視頻顯示基色的分?jǐn)?shù)值)到膠片密度碼(代表在膠片底片中的三種染料的各自密度，例如，Cineon碼，其值在O至1023的范圍內(nèi))，以及時(shí)空格式化(例如，視頻數(shù)據(jù)108和特征圖案110中的像素映射到膠片記錄器116的圖像空間中的類似像素)。在此背景下，時(shí)間格式化是指按照視頻數(shù)據(jù)的時(shí)間序列，從視頻到膠片圖像空間的像素的映射，例如，視頻中連續(xù)的圖片被映射到膠片中連續(xù)的幀。對(duì)逐行的視頻，記錄獨(dú)立視頻幀為單一膠片幀，而記錄隔行掃描的視頻為單獨(dú)的場(chǎng)，例如，奇數(shù)行的像素形成一個(gè)場(chǎng)并且偶數(shù)行的像素形成另一場(chǎng)，同時(shí)幀的單獨(dú)場(chǎng)記錄在同一膠片幀中。通過(guò)視頻源104將原始視頻內(nèi)容102提供給系統(tǒng)100。這些內(nèi)容的例子包括當(dāng)前存儲(chǔ)在錄像帶上的電視節(jié)目，無(wú)論以數(shù)字或模擬形式。視頻源104 (例如，錄像帶播放器)，適合與原始視頻內(nèi)容102的格式一同使用，向視頻數(shù)字化器106提供內(nèi)容以生成視頻數(shù)據(jù)108。在一個(gè)實(shí)施例中，視頻數(shù)據(jù)108以，或可轉(zhuǎn)換為，RGB (紅色，綠色，藍(lán)色)碼值，因?yàn)橄鄬?duì)于其他格式它們產(chǎn)生可忽略的偽像。雖然可以非RGB格式向編碼器112提供視頻數(shù)據(jù)108，例如，亮度和色度值，使用這些格式的存檔和視頻轉(zhuǎn)換過(guò)程的各種瑕疵及串?dāng)_可在恢復(fù)的視頻中引入偽像。視頻數(shù)據(jù)108由數(shù)字化器106以不同的視頻格式提供，包括，例如，高清晰度格式如“Rec.709”，它提供了使用數(shù)值對(duì)視頻像素編碼的慣例。根據(jù)Rec.709標(biāo)準(zhǔn)(Recommendation BT.709,國(guó)際電信聯(lián)盟出版，無(wú)線電通訊部分，或ITU-R,瑞士，日內(nèi)瓦)，兼容視頻顯示器將對(duì)視頻數(shù)據(jù)施加一個(gè)2.4的冪函數(shù)(也被稱為具有g(shù)a_a2.4)，由此使得當(dāng)正確顯示時(shí)，RGB碼值為X的像素(例如，來(lái)自數(shù)字化器106)，將產(chǎn)生正比于x2.4的光輸出。其他的視頻標(biāo)準(zhǔn)提供其他冪函數(shù)，例如，與sRGB標(biāo)準(zhǔn)兼容的監(jiān)視器會(huì)有一個(gè)為2.2的伽馬值。如果源頭上的視頻內(nèi)容已經(jīng)以數(shù)字形式提供，例如，專業(yè)級(jí)錄像帶播放器的SDI視頻輸出(“串行數(shù)字接口”)，可以省略視頻數(shù)字化器106。在某些配置中，原始視頻內(nèi)容102可以被表示為亮度和色度值，S卩，以YCrCb碼(或者，對(duì)于模擬表示，YPrPb)，或其它可被翻譯成RGB碼值的編碼。此外，原始視頻內(nèi)容102可以是子采樣，例如4:2:2 (其中，每四個(gè)像素，亮度“Y”由四個(gè)采樣表示，但色度分量“Cr”和“Cb”各自只被采樣兩次)，減少了所需帶寬的1/3，且沒(méi)有顯著影響的圖像質(zhì)量。與內(nèi)容的視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的、并且要在下面結(jié)合圖4A-B更詳細(xì)地討論的特征圖案110，被提供給編碼器112以建立在存檔文件創(chuàng)建時(shí)該存檔的空間、色度、和/或時(shí)間配置(或至少這些配置之一)。此外，給編碼器112提供顏色查找表(cLUT) 128，該編碼器根據(jù)特征圖案110和CLUT128編碼視頻數(shù)據(jù)108。使用cLUT128編碼或處理視頻數(shù)據(jù)，cLUT128提供了一個(gè)將視頻數(shù)據(jù)從數(shù)字視頻代碼轉(zhuǎn)換成膠片密度代碼的非線性變換。編碼的文件114中包含編碼后的視頻數(shù)據(jù)和特征圖案110，其可能會(huì)或可能不會(huì)與CLUT128處理或編碼，如在下面結(jié)合圖5和7討論。也可能編碼文件中只包括特征圖案的一部分，只要對(duì)解碼器來(lái)說(shuō)提供有足夠的信息用于解碼膠片存檔。在已編碼文件114中，可在已編碼視頻數(shù)據(jù)的前部定位特征圖案110，例如，在圖4A-B中，或可在與已編碼視頻數(shù)據(jù)相同的膠片幀中提供(未示出)。使用cLUT，或更一般地，使用非線性變換，該方法會(huì)生成最適于制作質(zhì)量比較高的膠片拷貝的膠片存檔。如需要，可投影出此膠片拷貝以與從膠片存檔中恢復(fù)的視頻內(nèi)容作視覺(jué)對(duì)比。編碼器112的空間和時(shí)間編碼列于特征圖案110中，其指示在存檔的每一幀中的哪處可以找到視頻信息的每一幀。如果視頻內(nèi)容102中有隔行掃描的場(chǎng)，那么特征圖案110也表示由編碼器112對(duì)時(shí)間上的不同場(chǎng)執(zhí)行的空間編碼。該信息可以以包含在圖案110中的數(shù)據(jù)或文本提供，或基于該圖案的空間配置或版面設(shè)計(jì)(二者中任一項(xiàng)都適用于機(jī)器或人類可讀)提供。例如，圖案110可能包含涉及圖像數(shù)據(jù)的位置和版面設(shè)計(jì)的文本，例如，表述，“圖像數(shù)據(jù)完全在紅色邊界內(nèi)并且不包括該邊界”(例如，參照?qǐng)D4B，元件451)，并且這樣的特定信息對(duì)不熟悉存檔格式的人特別有幫助。也可使用文本來(lái)標(biāo)注圖案,例如，為了指示原始視頻的格式,如,可標(biāo)記“ 1920 X 1080，隔行掃描的，60HZ，”并且可標(biāo)記每一幀的時(shí)間碼(其中在整個(gè)存檔中至少定期提供校正圖案的一部分)。此外，可以使用特定的元素(例如，邊界或指示線)來(lái)向編碼器112指示數(shù)據(jù)的物理范圍或位置，而且對(duì)應(yīng)于一幀中兩個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域(或一個(gè)雙高元素)的兩個(gè)這樣的元素的存在可用來(lái)指示每幀隔行掃描的兩個(gè)場(chǎng)的存在。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用如二進(jìn)制值的集合的數(shù)據(jù)作為亮和暗像素，可選地與幾何參考標(biāo)記(指參考幀和水平與垂直坐標(biāo)的范圍)結(jié)合?？墒褂眠@樣的基于數(shù)字的位置和范圍代替圖形化描繪數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界。這樣的二進(jìn)制圖案也可代表每個(gè)幀的適合的SMPTE時(shí)間碼。對(duì)于編碼器112的色度編碼，特征圖案110包括形成選定代碼值的預(yù)定空間排列的塊(patch)。選定的代碼值(例如,視頻白色、黑色、灰色、色度藍(lán)色、色度綠色、各種肉色系、大地色系、天藍(lán)色以及其他顏色)之所以被選定是因?yàn)樗鼈儗?duì)于圖像的正確的技術(shù)呈現(xiàn)(rendering)很關(guān)鍵,對(duì)于人們的感知很重要或是一個(gè)大范圍的顏色的示例。每個(gè)預(yù)定的顏色具有預(yù)定的位置(例如，塊內(nèi)呈現(xiàn)顏色的地方)，以便解碼器知道在哪里可以找到它。選擇這些塊使用的代碼值來(lái)基本上覆蓋視頻碼值的全部范圍，包括在每種顏色分量的極端處或附近的值，以便以足夠的精度允許非選定值的內(nèi)插或外推，特別是如果覆蓋是稀疏的。如果也使用cLUT對(duì)特征圖案進(jìn)行編碼，在由cLUT編碼前，可用塊表示視頻代碼(對(duì)應(yīng)于正在存檔的視頻內(nèi)容)的全部范圍，例如，選擇代碼值作為基本上視頻代碼的整個(gè)范圍的稀疏表示。在不使用cLUT編碼或處理特征圖案的情況下，塊應(yīng)具有預(yù)定的密度值并且可以使用距此值的任何偏離來(lái)確定在存檔文件中的任何偏移(例如，來(lái)自老化，或來(lái)自膠片處理中的變動(dòng))的補(bǔ)償(compensation)。如此確定補(bǔ)償，當(dāng)與逆cLUT —起使用時(shí),將使得可以準(zhǔn)確恢復(fù)原始視頻數(shù)據(jù)代碼。特征圖案110中提供的塊子集可能會(huì)呈現(xiàn)單獨(dú)或獨(dú)立于其它分量的顏色分量(即，其他分量的值固定或?yàn)榱?和/或以不同的組合(例如，其中所有分量具有相同值的灰度等級(jí)，和/或非灰度值的不同集合)。特征圖案110分別呈現(xiàn)分量的用途之一是允許簡(jiǎn)單的線性特性和隨著存檔文件老化而發(fā)生的彩色染料的褪色，以及任何染料串?dāng)_的影響。然而，塊與各種顏色分量的組合也可用于傳遞類似信息。提供空間排列和特征圖案中色塊(color patches)的代碼值給解碼器用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻。例如，有關(guān)塊位置(絕對(duì)或相對(duì)于基準(zhǔn)位置)及其顏色或代碼值表示的信息允許解碼器正確理解塊，而無(wú)論整體處理偏移或存檔老化的干擾問(wèn)題。無(wú)論是視頻數(shù)字化器106產(chǎn)生RGB的代碼值，或其他表示方式，視頻數(shù)據(jù)108包括的代碼值是，或者可以被轉(zhuǎn)換為RGB代碼值。RGB代碼值通常為10位表示，但該表示可以更小或更大(例如，8位或12位)。視頻數(shù)據(jù)108的RGB代碼范圍(例如，由視頻數(shù)字化器106的配置或轉(zhuǎn)換為RGB時(shí)選擇的處理確定，或由原始視頻內(nèi)容102或視頻源104的代表預(yù)先確定)應(yīng)對(duì)應(yīng)于特征圖案110中表示的代碼的范圍。換言之，特征圖案優(yōu)選至少覆蓋可能使用視頻像素值的代碼范圍，使得不需要外推范圍。這種外推不大可能是非常準(zhǔn)確的。例如，如果該圖案包括在100-900范圍內(nèi)的代碼，但視頻涵蓋的范圍是64-940，那么在視頻的兩端子范圍64-100和900-940，有必要從最接近的兩個(gè)或三個(gè)相鄰值外推(比如說(shuō)，可能是，每一百個(gè)計(jì)數(shù))。由于必須基于視頻代碼100、200和300等的變換估計(jì)出對(duì)于視頻代碼64的變換而導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)，其假設(shè)膠片性能在視頻代碼64上的對(duì)光的回應(yīng)與其在視頻代碼100、200等等上的回應(yīng)類似，而這可能并非如此，因?yàn)槟z片的特性曲線在低和高曝光界限附近通常具有非線性響應(yīng)。例如，如果特征圖案110使用10位的代碼值，并且如果用于視頻數(shù)據(jù)108的編碼只有8位，那么作為編碼器112的編碼操作的一部分，視頻數(shù)據(jù)108會(huì)左移位并用零填充來(lái)變成10位值，其中最重要的八個(gè)位對(duì)應(yīng)于原始的8位值。在另一個(gè)例子中，如果特征圖案110使用比視頻數(shù)據(jù)108的表示少的比特位，那么視頻數(shù)據(jù)108多余的最不重要的位可以被截?cái)?帶或不帶舍入)以與特征圖案的表示的大小相匹配。
根據(jù)圖案的具體實(shí)施或設(shè)計(jì)，將使用CLUT128編碼的特征圖案110并入已編碼文件114中可為理解存檔文件提供自記錄(self-documenting)或自給自足的信息,包括老化對(duì)存檔的影響。例如，老化的影響可通過(guò)色度元素(例如代表視頻數(shù)據(jù)的代碼值的全部范圍的密度梯度)而說(shuō)明，因?yàn)樵撎卣鲌D案中的元素會(huì)與存檔中視頻圖像具有同樣的老化效果。如果設(shè)計(jì)顏色圖案用于代表視頻內(nèi)容的整個(gè)顏色范圍，也可以按算法或啟發(fā)地解碼該圖案，而無(wú)須該解碼器具有關(guān)于該圖案的現(xiàn)有知識(shí)或預(yù)定信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，用于理解存檔的文字說(shuō)明可包括在特征圖案中，從而使解碼器可以解碼該存檔，而不具有關(guān)于該圖案的現(xiàn)有知識(shí)。在一個(gè)沒(méi)有使用CLUT128編碼特征圖案110的實(shí)施例中(而是使用數(shù)字像素值和膠片密度代碼之間的線性變換或使用恒等變換(identity transform)來(lái)編碼),老化對(duì)存檔的影響可通過(guò)使用該特征圖案中的密度梯度來(lái)說(shuō)明，但需要更多以原始CLUT128或其反轉(zhuǎn)(圖1B中的元件148)的形式的文件或知識(shí)來(lái)理解存檔。已編碼文件114，無(wú)論是否存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備(未示出)且之后編碼器112操作時(shí)對(duì)其檢索或流化，都提供給膠片記錄器116，膠片記錄器116按照已編碼的文件數(shù)據(jù)曝光彩色生膠片118以產(chǎn)生具有潛在存檔數(shù)據(jù)的膠片輸出122 (B卩，曝光的膠片)，其在化學(xué)膠片處理器124中沖洗并固定以制作膠片存檔126。膠片記錄器116的目的是要接受已編碼文件114中每個(gè)像素的密度代碼值并且在膠片庫(kù)118上產(chǎn)生曝光量使得在膠片存檔126上生成一個(gè)特定的由膠片處理器124生成的顏色膠片密度。為了改善呈現(xiàn)給膠片記錄116的代碼值和膠片存檔上的最終的密度代碼之間的關(guān)系或相關(guān)性，使用來(lái)自校準(zhǔn)例程的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120來(lái)校準(zhǔn)膠片記錄器116。在一個(gè)用于將膠片密度代碼轉(zhuǎn)換為膠片密度的查找表中提供的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120取決于膠片庫(kù)118的具體制造和膠片處理器124的預(yù)期設(shè)置。就膠片庫(kù)118的特性曲線具有任何非線性來(lái)說(shuō)，即，1g10曝光量(照度-秒)和密度(透射率的倒數(shù)的1gltl)之間的關(guān)系，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120產(chǎn)生一個(gè)這樣的線性化使得在整個(gè)密度代碼值范圍內(nèi)，一個(gè)給定的密度代碼值變化產(chǎn)生一個(gè)固定的密度變化。此外，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可以包括染料靈敏度中串?dāng)_的補(bǔ)償矩陣。在一個(gè)實(shí)施例中，生膠片118是一個(gè)中間生膠片(例如，伊斯曼彩色中間底片II膠片5272，在紐約州羅切斯特的柯達(dá)公司生產(chǎn))，尤其是設(shè)計(jì)為與膠片記錄器(例如，柯達(dá)VIS10N3彩色數(shù)字中間膠片5254，也由柯達(dá)生產(chǎn))一同使用，并設(shè)計(jì)為具有更線性化的特性曲線。圖12A示出在一定的曝光量和加工條件下，該膠片上藍(lán)色，綠色和紅色的特性曲線。也可以使用其他類型的具有不同的相應(yīng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120的生膠片。圖12B示出這些生膠片的特性曲線的另一個(gè)例子(例如，對(duì)于一種顏色)，這可以表現(xiàn)為更短的線性區(qū)域，即，相比圖12A，線性區(qū)域BC內(nèi)較小的曝光值范圍。此外，特性曲線有較大的(例如，超過(guò)一個(gè)較大的曝光量范圍)在低曝光量下具有減小的膠片敏感性的“腳趾”區(qū)域AB，即該曲線具有較小的斜率其中相比線性區(qū)域BC，增量曝光量產(chǎn)生相對(duì)小的增量密度，和較高曝光量的“肩部”區(qū)域CD，作為曝光量的函數(shù)，其具有類似的減小的膠片敏感性。對(duì)于這些生膠片，總體特性曲線有更明顯的S形曲線的形狀。不過(guò)，可使用對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120來(lái)線性化像素代碼值和將要被記錄在膠片存檔上的密度之間的關(guān)系。然而，所得到的膠片存檔126將對(duì)膠片記錄器116和膠片處理器124的準(zhǔn)確性的變化更敏感。此外，由于該特性曲線的線性區(qū)域BC比所述柯達(dá)中間底片II膠片5272的線性區(qū)域更陡峭，即，對(duì)于給定的曝光量上的增量變化，密度上的變化會(huì)更大，這樣的庫(kù)在這個(gè)中間區(qū)域會(huì)更容易產(chǎn)生噪聲(而在低或高曝光區(qū)域會(huì)較少產(chǎn)生噪聲)。因此，為了生成膠片存檔，根據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120，提供已編碼文件114中的數(shù)字密度代碼值‘c’(例如，像素的顏色中對(duì)應(yīng)于紅基色的量)給膠片記錄器116用于轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的基于膠片的參數(shù)，例如，膠片密度(通常按“狀態(tài)-M”為單位來(lái)衡量)。該校準(zhǔn)提供密度代碼值‘c’和生成的密度之間精確的、預(yù)定的線性關(guān)系。在一個(gè)常用的例子中，校準(zhǔn)該膠片記錄器以提供每增量碼值增量密度為0.002。生成期望的膠片密度所需的曝光量從膠片特性曲線(類似于圖12A-B)中確定并施加到生膠片，其在膠片處理器124處理后生成膠片存檔。為了從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容，校準(zhǔn)膠片掃描器將膠片密度轉(zhuǎn)換回代碼值‘C’，如下面在圖1B的存檔恢復(fù)系統(tǒng)中討論。圖1B示出用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻的存檔讀取或恢復(fù)系統(tǒng)130的示例，例如，存檔生成系統(tǒng)100制作的膠片存檔126。膠片存檔126可能剛剛由膠片存檔系統(tǒng)100制作，或已老化很多(即，存檔讀取系統(tǒng)130可運(yùn)行在存檔已生成五十多年后的存檔126上)。由于基于非線性變換(例如使用cLUT)已將視頻數(shù)據(jù)從數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換為膠片密度代碼，本發(fā)明的膠片存檔提升了質(zhì)量(相比其他使用視頻數(shù)據(jù)和膠片密度代碼之間線性變換的存檔)使得通過(guò)膠片拷貝輸出系統(tǒng)160從該存檔中生成的膠片拷貝有足夠的質(zhì)量適用于投影或顯示。膠片掃描儀132掃描膠片存檔126來(lái)將膠片密度轉(zhuǎn)換為膠片數(shù)據(jù)136，S卩，由密度代碼值表示。膠片掃描儀132具有校準(zhǔn)數(shù)據(jù)134，其類似于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)120，是一個(gè)用于對(duì)掃描儀對(duì)于膠片密度的響應(yīng)進(jìn)行線性化和標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)值的集合(例如，偏移、縮放，其可以是非線性的，或是其自身的一個(gè)顏色查找表)。使用校準(zhǔn)掃描儀測(cè)量膠片存檔126的密度并在膠片數(shù)據(jù)136中制作線性代碼值，即，至少在膠片存檔126的整個(gè)密度范圍內(nèi)，一個(gè)增量的代碼值表示相同的密度變化。在另一實(shí)施例中，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)134可在由膠片掃描儀132可測(cè)的整個(gè)密度范圍內(nèi)線性化密度代碼。有了合適的校準(zhǔn)掃描儀(例如，密度代碼值和膠片密度之間具有線性關(guān)系)，掃描儀132讀取或測(cè)量一個(gè)記錄有對(duì)應(yīng)已編碼文件114中代碼值‘C’的密度的圖像部分，除任何老化的影響或處理偏移外，所得數(shù)字密度碼值，將約等于，如果不完全等于，‘C’。為了創(chuàng)建空間和時(shí)間的解碼參數(shù)，解碼器138讀取和檢查膠片數(shù)據(jù)136來(lái)找到對(duì)應(yīng)于特征圖案110的部分，并將其進(jìn)一步研究以確定膠片數(shù)據(jù)136中數(shù)據(jù)區(qū)域的位置，即，含有視頻數(shù)據(jù)108的代表的區(qū)域。此檢查將揭示視頻數(shù)據(jù)108是否包括逐行掃描或隔行掃描的光柵，以及在哪里找到與幀或場(chǎng)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域。為了解碼膠片存檔的色度，S卩，將膠片密度或膠片密度代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻代碼，可以基于來(lái)自特征圖案110的信息由解碼器建立色度查找表。取決于該特征圖案原本是如何在存檔中編碼的(即，其是否使用與視頻數(shù)據(jù)相同的CLUT編碼)，該查找表可用于獲得用來(lái)解碼膠片存檔中圖像數(shù)據(jù)的信息或變換。如果該存檔中的特征圖案使用CLUT128編碼，解碼器138 (基于涉及或來(lái)自特征圖案的現(xiàn)有知識(shí)或信息)識(shí)別出膠片數(shù)據(jù)136中哪個(gè)密度代碼值與特征圖案110中的原始像素代碼相對(duì)應(yīng)，并且在解碼器138內(nèi)創(chuàng)建色度查找表。例如，涉及該圖案的現(xiàn)有知識(shí)可預(yù)先確定或單獨(dú)提供給該解碼器，或者明示或按照慣例，圖案本身可能包含信息。該查找表，其可能是稀疏的，是專門為一同使用解碼膠片數(shù)據(jù)136而創(chuàng)建。隨后，可解碼對(duì)應(yīng)視頻內(nèi)容數(shù)據(jù)的、從膠片數(shù)據(jù)136的部分中讀出的密度代碼值，即，使用該查找表將其轉(zhuǎn)換成視頻數(shù)據(jù)，其中根據(jù)需要，包括通過(guò)內(nèi)插。本實(shí)施例中解碼該存檔不需要外部提供的逆CLUT148，因?yàn)樘卣鲌D案包含足夠的信息使得作為解碼行為的一部分，解碼器可以構(gòu)建逆cLUT。這是因?yàn)?，?duì)于表示在原始特征圖案110中的每個(gè)視頻代碼值，內(nèi)嵌在從膠片存檔126中恢復(fù)的膠片數(shù)據(jù)136中的特征圖案現(xiàn)在包括相應(yīng)的實(shí)際膠片密度值。預(yù)定的視頻數(shù)據(jù)值和相應(yīng)的觀察到的膠片密度值的集合對(duì)那些值來(lái)說(shuō)是精確的逆cLUT，其可被內(nèi)插來(lái)處理不在內(nèi)部構(gòu)建的逆cLUT中代表的值。此解碼方法將結(jié)合圖6做進(jìn)一步的討論和闡釋。如果該存檔中的特征圖案110未使用CLUT128編碼，解碼器138識(shí)別出膠片數(shù)據(jù)136中哪個(gè)密度代碼值與特征圖案110中的原始像素代碼相對(duì)應(yīng)(再一次地，基于涉及特征圖案的現(xiàn)有知識(shí)或來(lái)自特征圖案的信息)，并且在解碼器138內(nèi)創(chuàng)建一個(gè)可能是稀疏的顏色查找表。該查找表與一個(gè)逆CLUT148相乘，產(chǎn)生專門適用于對(duì)應(yīng)于視頻數(shù)據(jù)108的膠片數(shù)據(jù)136的部分的解碼變換。隨后，解碼膠片數(shù)據(jù)136的部分中的對(duì)應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)108的密度代碼值，即，使用解碼變換，根據(jù)需要包括通過(guò)內(nèi)插，將其轉(zhuǎn)換為視頻數(shù)據(jù)格式。這個(gè)解碼例程可以理解為:1)存檔的老化影響通過(guò)使用根據(jù)圖案創(chuàng)建的查找表來(lái)對(duì)膠片密度代碼值進(jìn)行變換來(lái)說(shuō)明，2)逆cLUT之后轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)換“去老化的”(即去除老化效果的)密度代碼值為視頻代碼值。在本實(shí)施例中，逆CLUT148 (這是用于對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的cLUT128的逆)對(duì)于恢復(fù)原始視頻數(shù)據(jù)是必須的。此解碼的方法結(jié)合圖8和圖11做進(jìn)一步的討論和闡釋。因此，以適當(dāng)?shù)姆绞?，或按逐?chǎng)或按逐幀地，解碼器138從膠片數(shù)據(jù)136中提取并按色度解碼視頻數(shù)據(jù)。視頻輸出設(shè)備142讀取恢復(fù)的視頻數(shù)據(jù)140，其可以將視頻數(shù)據(jù)140格式化成適用于視頻記錄器144的視頻信號(hào)以生成再生的視頻內(nèi)容146。視頻記錄器144可以是，例如，視頻磁帶或數(shù)字視頻磁盤記錄器?？蛇x地，替代視頻記錄器144，可以使用廣播或內(nèi)容流傳輸系統(tǒng)，并且可以直接提供用于播放恢復(fù)的視頻數(shù)據(jù)140無(wú)需中間記錄形式。作為對(duì)存檔制作和存檔讀取系統(tǒng)100和130的質(zhì)量檢查或有效性證明，視頻比較系統(tǒng)150可用于檢查原始視頻內(nèi)容102和再生視頻內(nèi)容146，其可包括顯示器152和154，以允許操作者按并行顯示方式查看原始視頻和恢復(fù)視頻。在另一個(gè)比較系統(tǒng)150的實(shí)施例中，A/B開關(guān)可以在共同的顯示器上交替顯示一個(gè)視頻，然后另一個(gè)視頻。在另一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)視頻可以顯示在一個(gè)“蝴蝶”顯示器上，其在同一顯示器上顯示原始視頻的一半和恢復(fù)的視頻相同的一半的鏡像圖像。這樣的顯示相比雙(例如，并行的)顯示提供優(yōu)勢(shì)在于在類似的環(huán)境中顯示兩個(gè)視頻的對(duì)應(yīng)部分(例如，對(duì)他們各自的背景類似的對(duì)比)，從而有利于兩個(gè)視頻之間的視覺(jué)比較。根據(jù)本發(fā)明從膠片存檔中生成的視頻內(nèi)容146將基本上與原始視頻內(nèi)容102相同。此外，膠片拷貝輸出系統(tǒng)160特定的生膠片拷貝162提供膠片存檔126至已經(jīng)適當(dāng)調(diào)整的膠片沖印機(jī)164(包括顯影處理器，未單獨(dú)示出)，以制作膠片拷貝166，其之后通過(guò)使用投影系統(tǒng)168投射。當(dāng)膠片拷貝166的投影與無(wú)論原始視頻內(nèi)容102或再生視頻內(nèi)容146的顯示一同觀看時(shí)，操作者應(yīng)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)顯示基本上是匹配的(即無(wú)需重新定時(shí)膠片顏色以匹配視頻顯示152/154)，假設(shè)膠片存檔126或膠片拷貝166都沒(méi)有老化。圖2和圖3示出了在膠片存檔126中編碼的視頻數(shù)據(jù)幀的示例性實(shí)施例。膠片存檔200中，幾個(gè)逐行掃描視頻幀被編碼為存檔上的幀F(xiàn)1，F(xiàn)2和F3，在膠片存檔300中，幾個(gè)隔行掃描視頻幀被編碼為單獨(dú)的、連續(xù)的場(chǎng)如Fl-fl、F2-f2等，其中Fl-fl和Fl_f2表示同一幀F(xiàn)l中不同的場(chǎng)fl，f2。膠片存檔200和300分別存儲(chǔ)或?qū)懺谏z片202和302上，并具有用于建立示例性膠片幀220和320各自的位置和區(qū)間的如204和304的穿孔。每個(gè)膠片存檔具有一個(gè)可選的聲帶206，306，它可以是模擬或數(shù)字的或兩者的，或是一個(gè)時(shí)間代碼軌道(未示出)，用于與一個(gè)單獨(dú)存檔的音軌同步。膠片存檔200的數(shù)據(jù)區(qū)域210、211和212，以及膠片存檔300的數(shù)據(jù)區(qū)域310、311、312、313、314和315包含在其相應(yīng)的膠片幀(幀220和320作為示例)中隔開的獨(dú)立的視頻場(chǎng)的代表。這些數(shù)據(jù)區(qū)域有來(lái)自相應(yīng)的膠片幀邊緣的水平間距224、225、324、325，來(lái)自相應(yīng)的膠片幀起始點(diǎn)的垂直間距221、321，垂直高度222和322，以及隔行掃描場(chǎng)具有場(chǎng)間隔離323。這些參數(shù)或尺寸都由特征圖案中提供的空間和時(shí)間描述確定，并在下面結(jié)合圖4A-B更詳細(xì)地描述。圖4A示出記錄為膠片存檔126內(nèi)的首部400的特征圖案110，在這個(gè)例子中，其對(duì)應(yīng)于具有隔行掃描場(chǎng)的原始視頻內(nèi)容102。膠片幀的高度420，與連著的四個(gè)穿孔(圖示為穿孔404)的長(zhǎng)度相同，形成一個(gè)常規(guī)的4-穿孔(“4-perf”)膠片幀。替代的實(shí)施例中，可選擇不同整數(shù)數(shù)目的膠片穿孔作為膠片幀高度。圖示的實(shí)施例中，在每個(gè)4-穿孔膠片幀中，數(shù)據(jù)區(qū)域412和413包含兩個(gè)視頻場(chǎng)的代表(例如，類似于膠片存檔300中的場(chǎng)312，313)，并且可由其各自的邊界定義。在這個(gè)例子中，每個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域的邊界由三個(gè)矩形來(lái)表示，如圖4B中更詳細(xì)所示，其描繪了對(duì)應(yīng)于形成數(shù)據(jù)區(qū)域412邊界的矩形451、452和453的角部部分的區(qū)域450的放大視圖。換言之，圖4A中具有角部部分450的矩形包括三個(gè)矩形:451、452和453，其在膠片400上繪制為像素，例如，每個(gè)矩形是一個(gè)像素厚(pixel thick)。矩形452與其相鄰的矩形451和453在顏色和/或膠片密度上不同，并以一個(gè)哈希圖案示出。在此示例中，場(chǎng)412的數(shù)據(jù)區(qū)域包括位于矩形452上或內(nèi)的像素(B卩，矩形452內(nèi)部的區(qū)域412，包括那些在矩形453內(nèi)的)，但不包括那些在矩形451以內(nèi)或以外的。矩形451可以呈現(xiàn)為容易識(shí)別的顏色，例如，紅色，以便于檢測(cè)數(shù)據(jù)與非數(shù)據(jù)區(qū)域之間的邊界。因此，在膠片存檔300的每個(gè)分別包含數(shù)據(jù)的幀中，將第一和第二場(chǎng)(例如，F(xiàn)2-fl和F2-f2)與相應(yīng)的膠片幀(如，幀320)布局按照與區(qū)域412和413在特征圖案幀420中完全一樣的布局(包括邊界矩形452外)。在本實(shí)施例中，要求膠片記錄器116和膠片掃描儀132準(zhǔn)確和重復(fù)地分別定位生膠片118和膠片存檔126，以確?？稍偕蜏?zhǔn)確地將已編碼文件114映射成膠片存檔，以及在視頻恢復(fù)過(guò)程中將膠片存檔映射成膠片數(shù)據(jù)136。因此，當(dāng)掃描儀132讀取時(shí)，矩形451-453精確地指定每個(gè)膠片幀中的第一場(chǎng)的位置或邊界。膠片記錄器和膠片掃描儀操作基于能夠以子像素的準(zhǔn)確度定位膠片相對(duì)于穿孔的位置的原則進(jìn)行操作。因此，相對(duì)于膠片300的四個(gè)穿孔304，每個(gè)第一場(chǎng)(例如，F(xiàn)l-fl、F2-fl和F3-fl)和其他的奇數(shù)場(chǎng)與它所在幀的穿孔具有相同的空間關(guān)系，同樣的關(guān)系適用于第二場(chǎng)Fl-f2、F2-f2和F3-f2。此同樣的空間關(guān)系適用于特征圖案400，其定義了第一場(chǎng)和第二場(chǎng)所在的區(qū)域。因此，由其具體邊界配置(如矩形451、452和453)表示的區(qū)域412，指定了第一場(chǎng)Fl-fl、F2-fl和F3-fl等的位置。同樣，數(shù)據(jù)區(qū)域413周圍的矩形指定在哪里可以發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的第二場(chǎng)(例如，F(xiàn)l_f2、F2-f2和F3-f2)。對(duì)于逐行掃描實(shí)施例，具有相應(yīng)邊界(例如，類似圖4B中詳述的那些矩形)的單一數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)⒅付ㄔ诤罄m(xù)的膠片幀(例如，220)中哪里可以找到逐行幀視頻數(shù)據(jù)區(qū)域(例如，210-212)。在圖4A和4B中示出第一場(chǎng)412的頂部412T，并且其定義了首部間隙421。與側(cè)間隙424和425，以及區(qū)域413以下的尾部間隙426 —起，選擇首部間隙421是為了確保數(shù)據(jù)區(qū)域412和413充分內(nèi)嵌在膠片幀420中使得膠片記錄器116能夠可靠地尋址到數(shù)據(jù)區(qū)域412和413的整體來(lái)寫入，并且膠片掃描儀132能夠可靠地訪問(wèn)數(shù)據(jù)區(qū)域的整體來(lái)讀取。隔行掃描場(chǎng)的視頻內(nèi)容的存檔中的場(chǎng)間間隙423 (對(duì)比第一和第二場(chǎng)412和413以夸大的比例示出)的存在，保證了每個(gè)場(chǎng)可被精確和清楚地存儲(chǔ)和恢復(fù)，而沒(méi)有引入可能由于掃描儀中膠片的對(duì)準(zhǔn)誤差引起的掃描后圖像中的重大錯(cuò)誤。在另一個(gè)實(shí)施例中，有可能沒(méi)有場(chǎng)間的間隙423，即，一個(gè)實(shí)際上為零的間隙，在兩個(gè)相互鄰接的場(chǎng)間。然而，如果沒(méi)有場(chǎng)間間隙423，掃描儀中的對(duì)準(zhǔn)誤差可導(dǎo)致一個(gè)場(chǎng)邊緣附近的像素被讀取或掃描為相鄰場(chǎng)的像素。膠片幀420中的特征圖案包括，例如，色度元素430-432。色度元素可以包括一個(gè)中性梯度430，其在一個(gè)例子中是一個(gè)覆蓋每一個(gè)顏色染料的最小至最大的密度范圍的21級(jí)灰度(例如，密度為約0.05至3.05，每梯級(jí)為0.15，假設(shè)這樣的密度是可以從新膠片存檔126中的生膠片118中實(shí)現(xiàn)的)。正如前面所提到的，可使用密度梯度作為對(duì)老化影響的自校準(zhǔn)工具。例如，如果發(fā)現(xiàn)梯度430明亮的端部(即，最小密度)在未來(lái)的某個(gè)時(shí)候掃描時(shí)變濃10%，解碼器138通過(guò)按相應(yīng)的數(shù)量減少在存檔中最輕的或最低的密度來(lái)修正這種老化的影響。如果該梯度暗的端部(即，最大密度)變稀5%，那么該存檔膠片中類似的暗像素將按相應(yīng)的數(shù)量增加。此外，可以基于該梯度的兩個(gè)讀數(shù)，作出任一密度值的線性插值，并且通過(guò)使用跨接梯度430的額外讀數(shù)該系統(tǒng)可以補(bǔ)償非線性的老化影響。色度元素還可以包括一個(gè)或多個(gè)基色或第二色梯度431，它在一個(gè)例子中是21級(jí)其范圍從基本上只有一種染料(原色測(cè)量)或兩種染料(測(cè)量第二顏色)的最小密度到最大密度。與上面對(duì)中性密度梯度的描述相似，也可以對(duì)由個(gè)別染料的老化所產(chǎn)生的密度偏移進(jìn)行測(cè)量和提供賠償。為了更完整的特征，色度元素可包括代表特定的顏色的塊432的集合。顏色的示范性集合一般與那些在針對(duì)色彩通信和控制的ANSI IT8標(biāo)準(zhǔn)中發(fā)現(xiàn)的類似，例如，通常用來(lái)校準(zhǔn)掃描儀的 IT8.7/lR2003Graphic Technology-Color Transmission Target forInput Scanner Calibration,由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)行，華盛頓特區(qū)；或者M(jìn)unsellColorChecker marketed by X-Rite, Inc.0f Grand Rapids,密歇根。這樣的顏色強(qiáng)調(diào)色域中更自然的部分，提供比灰度或純?cè)虻诙伾哂写硇缘哪w色和植物的顏色樣本?？稍谝粋€(gè)單一膠片幀420的首部提供特征圖案。在替換實(shí)施例中，幀420的特征圖案可以在幾個(gè)附加幀中的每一幀中完全相同地復(fù)制，其優(yōu)勢(shì)在于可在若干讀數(shù)和適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾的基礎(chǔ)上消除噪聲(例如，來(lái)自影響膠片記錄、處理或掃描的污垢斑點(diǎn))。在又一實(shí)施例中，也可以在膠片幀420之外的多個(gè)膠片幀之上的首部(圖中未示出)提供特征圖案以便，例如，提供更多的特征信息(例如，額外的色塊或階梯梯度)。例如，特征圖案可以包括在一些膠片幀上提供的不同測(cè)試圖案的序列，例如，在第一幀中用于測(cè)試灰度的測(cè)試圖案，三個(gè)幀中的三個(gè)用于測(cè)試單獨(dú)的顏色(例如，分別為紅色，綠色和藍(lán)色)的不同的測(cè)試圖案，和另外具有包含有用的枝葉和皮膚色調(diào)圖案的測(cè)試圖案的四個(gè)幀。這種特征圖案可以被視為推廣至超過(guò)八幀的特征圖案，或可替代地，視為在八個(gè)幀中提供的不同的特征圖案。圖5示出創(chuàng)建膠片上的可沖印視頻存檔文件的過(guò)程500的例子?？赏ㄟ^(guò)如圖1A中的膠片存檔系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)流程500，從步驟510開始，提供數(shù)字視頻數(shù)據(jù)108給(或由其接收)編碼器112。在步驟512中，又提供了與該視頻數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)的特征圖案。特征圖案，具有與編碼器相兼容的格式(并且也與用于恢復(fù)視頻的解碼器相兼容)，可以作為一個(gè)含有與視頻數(shù)據(jù)有關(guān)的信息的文本文件提供，或作為將要并入視頻幀的圖像提供。這種并入可通過(guò)在不包含圖像數(shù)據(jù)的可讀/可寫區(qū)域內(nèi)，例如幀內(nèi)間隙區(qū)域，作為首部預(yù)掛起(與特征圖案一起形成前導(dǎo)字符)或包括在或作為一個(gè)或多個(gè)圖像數(shù)據(jù)幀的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)。特征圖案包括一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)用于傳遞至少涉及以下之一的信息的元素:除了別的以外，視頻格式，視頻幀的時(shí)間代碼，數(shù)據(jù)區(qū)域的位置，顏色或密度值，膠片存檔的老化程度，膠片記錄器和/或掃描儀的非線性或失真。在步驟514，使用CLUT128 (在下面結(jié)合圖9和10討論其創(chuàng)建)對(duì)視頻數(shù)據(jù)108 (例如，以Rec.709格式)的所有像素值和特征圖案110進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生已編碼的數(shù)據(jù)114，其是對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素值的密度代碼值。根據(jù)特征圖案所描述的布局，特征圖案和視頻數(shù)據(jù)像素可能同時(shí)出現(xiàn)或共駐留在已編碼數(shù)據(jù)114的一個(gè)或多個(gè)幀中，或者該圖案和視頻數(shù)據(jù)像素可能占據(jù)單獨(dú)的幀(例如，在將該圖案作為首部預(yù)掛起的情況下)。使用cLUT對(duì)特征圖案或視頻數(shù)據(jù)的像素值進(jìn)行編碼意味著該圖案或視頻的數(shù)據(jù)基于一個(gè)非線性變換被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的密度代碼值。圖11中的曲線1130是cLUT的例子，它提供了視頻碼值和密度代碼值之間的非線性映射或相關(guān)性。在這個(gè)例子中，來(lái)自特征圖案中各種元素的原始像素代碼，例如，中性梯度430，基色或第二色梯度431，或特定的色塊432,表示為曲線1130上的實(shí)際的數(shù)據(jù)點(diǎn)(點(diǎn))。在步驟516，膠片記錄器116將已編碼數(shù)據(jù)114寫入到生膠片118。在基于密度代碼值(例如Cineon代碼值)和膠片密度值之間的線性關(guān)系將記錄器校準(zhǔn)過(guò)后，潛在的圖像根據(jù)各自的密度代碼值使用合適的曝光在膠片底片上形成在。在步驟518，使用已知的或常規(guī)的技術(shù)來(lái)處理或沖印生膠片以便在步驟520生成膠片存檔126。可沖印的膠片存檔126可以沖印為膠片，或使用電視電影直接轉(zhuǎn)換為視頻，這取決于使用的CLUT128?？梢詢?yōu)化CLUT128用于沖印至特定的生膠片，或在具有特定的校準(zhǔn)的電視電影上使用。在不同的生膠片上沖印，或者在不同地校準(zhǔn)的電視電影機(jī)上使用，可以預(yù)見地，將有較低的保真效果。該cLUT的目的是將原始的視頻Rec.709代碼值映射為最適合在目標(biāo)應(yīng)用中直接使用的膠片密度值的集合，且仍然允許恢復(fù)原始Rec.709代碼值。圖6示出從由存檔創(chuàng)建過(guò)程500制作的可沖印的膠片存檔(可以是老化的存檔)中恢復(fù)視頻內(nèi)容的過(guò)程600的例子。在步驟610，將膠片存檔(例如，圖1A中的存檔126)提供至膠片掃描儀，其通過(guò)讀取和將膠片存檔上的密度轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的如Cineon碼的膠片密度代碼值生成膠片數(shù)據(jù)136。根據(jù)具體的存檔和特征圖案，沒(méi)有必要掃描或讀取整個(gè)膠片存檔，但代替地，掃描或讀取至少一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，即，含有相對(duì)應(yīng)于視頻內(nèi)容的數(shù)據(jù)的部分。例如，如果該特征圖案僅包含視頻數(shù)據(jù)的空間和時(shí)間信息(沒(méi)有色度信息)，那么在甚至無(wú)需掃描特征圖案本身的情況下，有可能識(shí)別出正確的視頻數(shù)據(jù)部分。(類似于膠片記錄器，也基于密度代碼值和膠片密度值之間的線性關(guān)系校準(zhǔn)掃描儀。)
在步驟614中，基于有關(guān)特征圖案的現(xiàn)有知識(shí)，解碼器138從膠片數(shù)據(jù)136中選擇或識(shí)別特征圖案110的記錄。在步驟616中，解碼器138使用該特征圖案，和/或與各種元素的配置(例如，某些對(duì)應(yīng)于以白色開始，按照10個(gè)線性梯級(jí)步進(jìn)的灰度的塊，或某些代表顏色的特定順序集合的塊)有關(guān)的其它現(xiàn)有知識(shí)，以確定適合于膠片數(shù)據(jù)136的解碼信息，包括數(shù)據(jù)區(qū)域和/或色度的位置和時(shí)間的規(guī)范。正如前面所討論的，因?yàn)樵诒緦?shí)施例中的特征圖案通過(guò)使用與用于視頻數(shù)據(jù)的相同的cLUT編碼，它包含足夠的信息使得作為解碼動(dòng)作的一部分，解碼器可以獲得或構(gòu)建一個(gè)逆cLUT。在步驟618中，解碼器138使用從步驟616得到的解碼信息來(lái)解碼包含視頻數(shù)據(jù)的存檔文件126內(nèi)的數(shù)據(jù)區(qū)域，同時(shí)轉(zhuǎn)換膠片密度代碼值用來(lái)制作視頻數(shù)據(jù)。流程600在步驟620結(jié)束，此時(shí)已經(jīng)從視頻數(shù)據(jù)中恢復(fù)視頻。圖7示出另一個(gè)在膠片上創(chuàng)建可沖印視頻存檔的流程。在步驟710，數(shù)字視頻數(shù)據(jù)108被提供給或由編碼器接收。在步驟712，使用CLUT128對(duì)視頻數(shù)據(jù)108中的各像素的值進(jìn)行編碼，即，該視頻數(shù)據(jù)從數(shù)字視頻格式(例如，Rec.709碼值)轉(zhuǎn)換成例如密度代碼值的基于膠片的格式。同樣地，圖11中的曲線1130是cLUT的一個(gè)例子。在步驟714，相應(yīng)的特征圖案110，S卩，與視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的圖案，也被提供給編碼器。已編碼的數(shù)據(jù)114包含使用cLUT編碼的視頻數(shù)據(jù)，和沒(méi)有使用CLUT128編碼的特征圖案。替代地，該特征圖案通過(guò)使用預(yù)定的關(guān)系對(duì)其編碼，例如將該圖案中色塊的視頻代碼值轉(zhuǎn)換成密度代碼值的線性映射。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將Rec.709代碼值轉(zhuǎn)換為密度代碼值來(lái)對(duì)該圖案的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，上述變換基于圖11中直線1120代表的線性函數(shù)(在本例中的情況下，直線1120斜率為1，使得的Rec.709代碼值完全與密度代碼值相同)。正如上面提到的，可分別在不同的幀中提供特征圖案和視頻數(shù)據(jù)(例如，像在圖4中)，或者特征圖案可以包括在還包含圖像數(shù)據(jù)的幀中，例如，在非圖像數(shù)據(jù)區(qū)域(如在幀內(nèi)間隙323中)。在步驟716中，膠片記錄器116將已編碼數(shù)據(jù)114寫入到生膠片118，在步驟718，對(duì)生膠片118處理以生成膠片存檔126。可沖印歸檔文件的創(chuàng)建流程700在步驟720完成。在本實(shí)施例中，在步驟712沒(méi)有使用CLUT128對(duì)特征圖案編碼。與流程500的產(chǎn)物相同，從流程700中生成的存檔126可以沖印到膠片，或使用電視電影直接轉(zhuǎn)換為視頻，具有相似的結(jié)果。圖8示出從存檔創(chuàng)建流程700中生成的可沖印的膠片存檔126中恢復(fù)視頻的流程800。在步驟810，提供該可沖印膠片存檔126 (例如，可以是“老化的”存檔文件)給一臺(tái)掃描儀，如圖1B中的膠片掃描儀132。在步驟812，通過(guò)將已掃描的讀數(shù)從膠片密度轉(zhuǎn)換為膠片代碼值來(lái)制作膠片數(shù)據(jù)136。在步驟814，基于有關(guān)特征圖案的現(xiàn)有知識(shí)，解碼器138從膠片數(shù)據(jù)136中選擇或標(biāo)識(shí)出特征圖案。在步驟816，使用該特征圖案，和/或涉及該圖案中各種元素的現(xiàn)有知識(shí)，來(lái)確定適合于膠片數(shù)據(jù)136的解碼信息。該解碼信息包括數(shù)據(jù)區(qū)域的位置和時(shí)間的規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化的色度，和為了完善對(duì)色度的規(guī)范的一個(gè)逆CLUT148 (其是在膠片存檔的創(chuàng)建過(guò)程中用于編碼視頻數(shù)據(jù)的cLUT的逆)。在步驟818，解碼器138使用來(lái)自步驟816的解碼信息來(lái)對(duì)包含視頻數(shù)據(jù)的存檔126中的數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行解碼，并從膠片密度代碼轉(zhuǎn)換以生成視頻數(shù)據(jù)。視頻在步驟820從視頻數(shù)據(jù)中恢復(fù)。
圖7-8中的此編解碼-解碼方法(其中只有視頻數(shù)據(jù)使用如圖11中曲線1130的cLUT進(jìn)行編碼，并且基于如圖11中直線1120的線性變換對(duì)該圖案進(jìn)行編碼)特征化了膠片的整個(gè)密度范圍如何隨老化而移動(dòng)或偏移，而圖5-6中的方法(使用cLUT對(duì)視頻數(shù)據(jù)和特征圖案兩者進(jìn)行編碼)不僅描繪了用于編碼圖像數(shù)據(jù)的膠片密度值的子范圍如何偏移，也包含了逆cLUT，使得在解碼時(shí)，不單獨(dú)需要或應(yīng)用逆cLUT。在圖7-8的方法中，如果不保留用于對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的原始cLUT用于反向查找，不能從特征圖案中確定圖11中曲線1130上的位置
dlow，^high 和 dmid。上述流程的其他變型可以包括從膠片存檔中省略特征圖案或它的一部分，即使其已被用于編碼目的并提供在已編碼文件中。在這種情況下，解碼器可能需要附加信息來(lái)正確解碼該膠片存檔。例如，如果已經(jīng)按照一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)指定該圖像的位置和密度，那么就沒(méi)有必要在膠片存檔中包括特征圖案。替代地，該標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)有知識(shí)或其他公約將提供用于解碼的附加信息。在不需要掃描特征圖案這個(gè)和其他的情況下，可以省略流程600和800中的步驟614和814。另一個(gè)例子可以涉及在膠片存檔中僅包括該圖案的一部分，例如，色塊。為了對(duì)該存檔進(jìn)行解碼，可與膠片存檔分開地，提供用于理解該色塊的附加信息給解碼器。在討論本發(fā)明的膠片存檔的制作中使用的cLUT的創(chuàng)建方法之前，在下面提供涉及cLUT的其他詳細(xì)信息和背景。cLUT的使用在計(jì)算機(jī)圖形和圖像處理中是已知的。cLUT提供了一種從第一像素值(源)到第二像素值(目的)的映射。在一個(gè)示例中，cLUT將一個(gè)Rec.709代碼值形式的標(biāo)量值映射為一個(gè)密度代碼形式的標(biāo)量值(例如，圖11中的線1130，其中Rec.709代碼僅代表一個(gè)單一的顏色分量，例如像素的紅色，綠色，或藍(lán)色之一)。該單值LUT適用于不存在串?dāng)_或?qū)Ξ?dāng)前目的來(lái)說(shuō)可以忽略串?dāng)_的系統(tǒng)?？捎靡痪S矩陣表示這樣的cLUT，其中對(duì)單獨(dú)的基色(紅，綠，藍(lán))單獨(dú)處理，例如，具有紅色值為10的源像素可能被轉(zhuǎn)換為具有紅色值為20的目的像素,而不管來(lái)源像素的綠色和藍(lán)色的值。在另一例子中，cLUT將代表源值的像素的顏色三元組(例如，代表R，G和B的三個(gè)Rec.709代碼值)映射為代表對(duì)應(yīng)的密度代碼的三元組。這種表示在三色軸并不是真正的正交的時(shí)候是適當(dāng)?shù)?例如，由于對(duì)紅色敏感和對(duì)綠色敏感的膠片染料之間的串?dāng)_產(chǎn)生，如果對(duì)綠色敏感的染料也對(duì)紅光有一點(diǎn)敏感，或者如果當(dāng)沖洗對(duì)綠色敏感的染料時(shí)，其對(duì)綠色光以外有非零吸收，則上述干擾可能會(huì)發(fā)生)?？捎靡粋€(gè)三維(3D)矩陣表示cLUT，在這種情況下，三基色被視為源色立方中的將要轉(zhuǎn)化成目的像素的3D坐標(biāo)。在3D cLUT中，源像素中各基色的值可能影響任何、所有、或沒(méi)有在目的像素中的基色。例如，具有紅色值為10的源像素可能被轉(zhuǎn)換為具有紅色值為
20、0、50等的目的像素，這進(jìn)一步取決于綠色和/或藍(lán)色分量的值。通常情況下，特別是在具有大量的表示每種顏色分量的比特的系統(tǒng)中，(例如，10個(gè)或更多)成分，cLUT可能是稀疏的，即，LUT中只提供少數(shù)的值，其他的值根據(jù)需要進(jìn)行內(nèi)插供其使用。這節(jié)省了內(nèi)存和訪問(wèn)時(shí)間。例如`，一個(gè)密集的3D cLUT，具有10位的基色值，就需要(2~10)~3(其中2~ 10表示2的10次方)，或略超過(guò)十億條輸入來(lái)為每一個(gè)可能的源像素值提供映射。對(duì)于cLUT是規(guī)范的(well-behaved)，即，沒(méi)有極端的曲率也沒(méi)有不連續(xù)性，可以創(chuàng)建一個(gè)稀疏cLUT并且目的像素的值可通過(guò)眾所周知的方法以內(nèi)插值替換，所述方法涉及基于它們對(duì)應(yīng)的源像素距離關(guān)注的源像素的相對(duì)距離按比例分配最近的鄰元素(或最近的鄰元素，和它們的鄰元素)。通常用于Rec.709值的稀疏cLUT的合理密度是17~3，gp，每個(gè)基色有17個(gè)值，沿每個(gè)顏色立方的軸，這會(huì)導(dǎo)致在cLUT中略小于5000次的目的像素輸入。圖9示出用于創(chuàng)建適于在本發(fā)明中使用的cLUT的流程900，例如，圖1A中的CLUT128。在這個(gè)例子中，其目的是創(chuàng)建一個(gè)可將視頻代碼值轉(zhuǎn)換成適合于曝光膠片記錄器116中的生底片118的膠片密度代碼值的cLUT，并且生成的膠片存檔126可選地適于制作出膠片拷貝166,使得檢查投影系統(tǒng)168的和顯不器152與154中任一個(gè)的輸出的操作者會(huì)感知到明顯的匹配。流程900開始于步驟910，原始視頻代碼空間(在這個(gè)例子中為Rec.709)，被描述為參照?qǐng)鼍暗?scene-referred)。在步驟911，視頻數(shù)據(jù)從它原來(lái)的顏色空間(例如，Rec.709)轉(zhuǎn)換成參照觀眾的(observer-referred)顏色空間(例如XYZ),其是1931CIE染色表中的坐標(biāo)系統(tǒng)。這通過(guò)在Rec.709代碼值上施加一個(gè)指數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)(伽瑪值為2.35或2.4，適于被認(rèn)為是典型的用于觀看電視的客廳或書房的代表的“周邊暗淡”的觀看環(huán)境)。轉(zhuǎn)換為參照觀眾的顏色空間的原因是因?yàn)閏LUT的目的是制作出一部呈現(xiàn)給觀眾時(shí)與所述視頻看起來(lái)一樣，盡可能接近的影片。在將觀眾作為參考點(diǎn)(因此術(shù)語(yǔ)為，“參照觀眾的”)的顏色空間中，因?yàn)檫@是最方便實(shí)現(xiàn)的。請(qǐng)注意，術(shù)語(yǔ)“參照?qǐng)鼍暗摹被颉皡⒄蛰敵龅摹保瑸楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員所公知，被用來(lái)描述在一個(gè)給定的顏色空間中代碼值實(shí)際上限定的是什么。在Rec.709的例子中，“參照?qǐng)鼍暗摹敝竻⒄請(qǐng)鼍爸械哪承〇|西，特別地，在照相視角中，參照來(lái)自校準(zhǔn)卡的反射的光量(一片物理紙板，其上有專門印刷的，專門地啞光的色塊)的攝像頭(卡的白色應(yīng)該是碼值940，卡的黑色應(yīng)該是碼值64，也定義特定的灰色色塊，以設(shè)置指數(shù)曲線的參數(shù))?！皡⒄蛰敵龅摹笔侵复a值應(yīng)該產(chǎn)生特定的在監(jiān)視器或投影屏幕上的光量。例如，針對(duì)一個(gè)代碼，屏幕需要發(fā)出多少英尺朗伯(foot-Lambert)的光。Rec.709指定使用什么基色以及哪個(gè)顏色對(duì)應(yīng)白色，所以在該標(biāo)準(zhǔn)中有一定“參照輸出的”意義，但代碼值的關(guān)鍵定義是“參照?qǐng)鼍暗摹?。“參照觀眾的”與人類如何感知光線和色彩相關(guān)聯(lián)。XYZ顏色空間是基于對(duì)人類如何感知顏色的度量，并且不受例如系統(tǒng)使用哪些基色來(lái)捕捉或顯示圖像之類事情的影響。XYZ空間中定義的顏色看起來(lái)是一樣的，而不管它是如何產(chǎn)生的。因此，兩個(gè)對(duì)應(yīng)于相同的XYZ值的表述(例如，影片和視頻)看起來(lái)是一樣的。有其他參照觀眾的顏色空間，例如，Yuv, Yxy等等,這些都或來(lái)自1931CIE數(shù)據(jù)，或來(lái)自其稍微改變了某些細(xì)節(jié)的更現(xiàn)代化的改進(jìn)。在步驟912，進(jìn)行檢查或查詢以確定所得到的色域(S卩，轉(zhuǎn)換為參照觀眾的顏色空間(識(shí)別為XYZ1)后的圖像數(shù)據(jù)的色域)是否顯著超過(guò)表示在膠片上的(由什么構(gòu)成“顯著”是一個(gè)政策問(wèn)題，除其他事項(xiàng)外，很可能與以什么程度和持續(xù)時(shí)間超越膠片色域有關(guān))。如果做出沒(méi)有顯著超越膠片色域的判斷，之后(在色域XYZ1中)參照觀眾的代碼傳遞至步驟914。膠片色域是指所有可以呈現(xiàn)在膠片介質(zhì)上的顏色的軌跡。當(dāng)有需要的顏色無(wú)法在膠片上表示時(shí)，膠片色域被“超越”。膠片色域在一些地方(例如，深青色，黃色，紅紫)超越視頻色域，在其它地方(例如，深紅色，綠色和藍(lán)色)視頻色域超越膠片色域。否則，如果在步驟912中，擔(dān)心XYZ1中的色域會(huì)顯著超過(guò)膠片拷貝166的色域，那么在步驟913重新映射該色域來(lái)生成重整的色域(仍然在XYZ顏色空間中，但現(xiàn)在識(shí)別為XYZ2)中的代碼。注意，色域不是顏色空間，但是顏色空間中值的軌跡。膠片的色域是可以以膠片表達(dá)的所有可能的顏色，視頻的色域是可以以視頻表達(dá)的所有可能的顏色，特定的視頻數(shù)據(jù)(例如，視頻數(shù)據(jù)108)的色域是實(shí)際在該視頻數(shù)據(jù)整體中使用的獨(dú)特顏色的集合。通過(guò)將其表示為XYZ顏色空間，可以比較否則不相像圖像(膠片是一種吸收介質(zhì)，視頻顯示器是發(fā)射的)的色域。許多色域重新映射的技術(shù)是已知的，最成功的是來(lái)自不同色域區(qū)域中不同技術(shù)的雜交相結(jié)合的結(jié)果。一般情況下，色域重新映射在感性統(tǒng)一的顏色空間(參照觀眾的顏色空間的特殊子集)中執(zhí)行的最好，CIE1976 (L*，a*，b*)顏色空間(CIELAB)尤其適用。因此，在色域重新映射步驟913的一個(gè)實(shí)施例中，使用Rec.709白點(diǎn)(光源)將XYZ1色域中的代碼轉(zhuǎn)換為CIELAB，將所得的代碼重新映射到基本上不超過(guò)膠片色域，并之后重新轉(zhuǎn)換回XYZ顏色空間以生成修改后的色域XYZ2，此時(shí)具有不顯著超越已有膠片色域的特性。在CIELAB而不是XYZ顏色空間上執(zhí)行色域的重新映射的價(jià)值或有益之處在于對(duì)某些顏色作出的特定規(guī)模的變化在可感知到的變化程度上與在色域中其它地方(即，對(duì)其他顏色(CIELAB的一個(gè)屬性，因?yàn)樗歉兄辖y(tǒng)一的))做出的同等規(guī)模的變化相似。換言之，在CIELAB空間中，沿顏色空間中任何軸的一定量的相同的變化，在任何方向上，被人類認(rèn)為是“相同大小”的變化。這有助于提供一種域的重映射，當(dāng)在色域的某些區(qū)域的一個(gè)方向上以及該色域的其他區(qū)域的不同方向上(或完全不)修改顏色時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生令人不安的或其他多余的偽像。(由于視頻顯示具有與膠片色域不同的色域，視頻色域會(huì)有一定的顏色在膠片色域中消失。因此，如果在膠片色域無(wú)法找到視頻色域中明亮、飽和的綠色，那么，通過(guò)在XYZ空間的負(fù)y方向(一般來(lái)說(shuō))移動(dòng)該綠色而重新映射該顏色。這將有使該特定綠色飽和度降低的趨勢(shì)效果(向XYZ空間CIE圖的白色區(qū)域移動(dòng)“白向的”)。然而，由于色域中的綠色被重新映射為一個(gè)顏色較淺的綠色，可能需要在類似的方向上移動(dòng)或修改原始視頻色域中其他的綠色顏色，但也許是以不同的量，以保持固化在色域中的效果。)例如，如果視頻數(shù)據(jù)108中要求某些飽和的綠色，但這些都是在膠片拷貝166可重現(xiàn)的色域之外，那么視頻數(shù)據(jù)108中的這些飽和綠色在映射步驟913將會(huì)變得低飽和和/或低明亮。然而，對(duì)于沒(méi)有超出可用膠片色域的其它附近的值，有必要使用重映射來(lái)避免與必須被重新映射的值重疊。此外，除避免重疊外，還應(yīng)努力使得映射盡可能平滑(在可感知的顏色空間)，以減少發(fā)生可見偽像的可能性(例如，馬赫帶)。在第914步，通過(guò)逆膠片沖印仿真(iFPE)處理自然色域(XYZ1)或重新映射域(XYZ2)內(nèi)的代碼?？捎靡粋€(gè)函數(shù)或一個(gè)表示該函數(shù)的CLUT來(lái)表示iFPE，就像構(gòu)建其它c(diǎn)LUT一樣(雖然由于不同的原因和基于不同的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ))。在這種情況下，表示iFPE的cLUT將XYZ顏色值轉(zhuǎn)換成膠片密度代碼，并且可以實(shí)現(xiàn)為一個(gè)3D cLUT.膠片沖印仿真(FPE)是生膠片118和162以及投影系統(tǒng)168的光源(投影燈及反射光學(xué)器件)的表征，它將將要提供給膠片記錄器116的一組密度值(例如，Cineon代碼)轉(zhuǎn)換成在瀏覽投影系統(tǒng)168時(shí)所希望對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的顏色值。FPE在電影業(yè)的數(shù)字媒介制作工作中是眾所周知的，因?yàn)樗试S在數(shù)字監(jiān)控器工作的操作員對(duì)拍攝進(jìn)行色彩校正并且依靠該在數(shù)字和基于膠片的影片分布中都看起來(lái)正確的校正。如上述對(duì)稀疏FPE的描述，F(xiàn)PE可以以良好的效果充分表示為17x17x17的稀疏CLUT0反轉(zhuǎn)FPE來(lái)生成iFPE是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)操作(對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō))。然而，在許多情況下，17xl7xl7cLUT的逆可能無(wú)法提供足夠的平滑性能和/或規(guī)范的邊界效應(yīng)。在這種情況下，使用一個(gè)較低的稀疏矩陣對(duì)將要進(jìn)行逆變換的FPE建模，例如，34x34x34，或使用一個(gè)在表現(xiàn)出更高的變化率的區(qū)域具有更密集的采樣的非均勻矩陣。在步驟914中iFPE的結(jié)果是產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所提供的色域(即Rec.709的色域)的XYZ值的膠片密度代碼(例如，Cineon20個(gè)代碼)。因此，聚類變換915，將視頻代碼值(例如，Rec.709)轉(zhuǎn)換成在已編碼文件114中可用于制作膠片底片的密度代碼，沖印該膠片底片時(shí)將在膠片(如拷貝166)上產(chǎn)生原始視頻內(nèi)容102的可理解近似。對(duì)應(yīng)步驟910中的初始代碼的膠片密度作為CLUT128在步驟916存儲(chǔ)。cLUT創(chuàng)建流程900生成cLUT128后在步驟917結(jié)束。該cLUT可以是ID或3D的。圖10示出了另一個(gè)cLUT的創(chuàng)建流程1000，它在步驟1010以視頻代碼(再次，使用Rec.709為例)開始。在步驟1015中，使用總函數(shù)915簡(jiǎn)化的近似來(lái)表示從視頻代碼空間到膠片密度數(shù)據(jù)(再次，使用Cineon代碼為例)的變換。簡(jiǎn)化的一個(gè)例子是跳過(guò)步驟912和913。另一種簡(jiǎn)化可以是將Rec.709到XYZ再到密度數(shù)據(jù)結(jié)合成單一的伽瑪指數(shù)和3x3矩陣，也許還包括足夠的縮放以確保不超過(guò)膠片色域。但注意，這樣的簡(jiǎn)化將造成沖印存檔時(shí)圖像質(zhì)量的下降。這樣的簡(jiǎn)化可能會(huì)也可能不會(huì)改變恢復(fù)的視頻數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在步驟1016中，在簡(jiǎn)化的cLUT(它可能與步驟916中一樣密集，也可能更簡(jiǎn)單地建模，例如，作為每個(gè)基色的一維(ID)LUT)上填充值。在步驟1017中，這種簡(jiǎn)化的cLUT是與cLUT128—樣是可用的。圖11示出了表示從Rec.709代碼值1111到Cineon密度代碼值1112的示例轉(zhuǎn)換的圖1110。可以使用線性映射或函數(shù)1120來(lái)制作一部視頻內(nèi)容的膠片存檔，該存檔目的不在用于沖印，其屬性的目的是優(yōu)化寫和使用最優(yōu)或接近最優(yōu)的噪聲分布(即，每個(gè)寫入的代碼值由膠片上相同大小的密度值范圍表示)恢復(fù)代碼值(通過(guò)膠片記錄器116和膠片掃描儀132)的能力。在這個(gè)例子中 ，線性映射1120將Rec.709代碼值范圍(64至940)映射到具有相似值(并且“合法的”，即 符合Rec.709的)的Cineon代碼值(64至940)。結(jié)合這種手段的方法由Kutcka等在美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/393858,題為“Method and System ofArchiving Video to Film”中講授。然而,線性映射1120不適合于期望從其中制作出膠片沖印166或電視電影轉(zhuǎn)換的膠片存檔，因?yàn)樯钌念伾词共缓陲@得過(guò)暗，淺色的顏色即使不是剪輯的白色也會(huì)顯得太亮。非線性映射或函數(shù)1130，可由cLUT128(為清楚起見，此處顯示為一個(gè)ID的cLUT)描述，在單一的維度(而不是3D)中，是流程900的結(jié)果。在這個(gè)例子中，即應(yīng)用到Rec.709視頻代碼值范圍(64...940)，標(biāo)準(zhǔn)化為該標(biāo)準(zhǔn)的線性光值，自乘到指數(shù)YVI_=2.35次冪(適于“周邊暗淡”觀看環(huán)境的伽瑪值，但另一種常見的選擇為2.40)，其產(chǎn)生的線性光值的范圍“I (V)”顯示在下面的公式中:公式1:
權(quán)利要求
1.一種在膠片上對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行存檔的方法，包括: 通過(guò)基于非線性變換，至少將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為膠片密度代碼來(lái)對(duì)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼； 提供已編碼的數(shù)據(jù)，其中包括已編碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和與該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案； 根據(jù)膠片密度代碼將已編碼數(shù)據(jù)紀(jì)錄在膠片上；以及 從具有已記錄的已編碼數(shù)據(jù)的膠片中制作膠片存檔。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，通過(guò)基于非線性變換將所述特征圖案的像素值轉(zhuǎn)換成膠片密度代碼來(lái)對(duì)所述已編碼數(shù)據(jù)中的特征圖案進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，通過(guò)基于線性變換將所述特征圖案的像素值轉(zhuǎn)換成膠片密度代碼來(lái)對(duì)所述已編碼數(shù)據(jù)中的特征圖案進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中，使用代表非線性變換的顏色查找表來(lái)執(zhí)行該編碼。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述特征圖案提供涉及數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的時(shí)間，空間和色度信息中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述特征圖案包括視頻幀的時(shí)間代碼、指示視頻數(shù)據(jù)在膠片存檔上的位置的元素、以及代表預(yù)定的像素代碼值的色塊中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述特征圖案包括數(shù)據(jù)、文本和圖形元素中的至少一種。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述特征圖案還包括: 密度梯度和代表不同顏色成分的色塊中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中，非線性變換如下創(chuàng)建: 將來(lái)自原始顏色空間的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有不超過(guò)膠片色域的色域的參照觀眾的顏色空間； 使用逆膠片沖印仿真變換，將參照觀眾的顏色空間中的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的代碼值轉(zhuǎn)換為膠片密度代碼； 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換后的膠片密度代碼作為非線性變換使用。
9.一種用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的方法，包括: 掃描膠片存檔的至少一部分，該膠片存檔包含已編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和與該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案；其中已通過(guò)非線性變換將所述數(shù)字視頻數(shù)據(jù)編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)；并且 基于包含在特征圖案中的信息對(duì)所述膠片存檔進(jìn)行解碼。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中，已通過(guò)非線性變換將所述膠片存檔中特征圖案的像素值編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中，所述特征圖案提供涉及數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的時(shí)間、空間和色度信息中的至少一種。
12.如權(quán)利要求9的方法，其中，所述特征圖案包括數(shù)據(jù)、文本和圖形元素中的至少一種。
13.如權(quán)利要求9的方法，其中，所述解碼基于涉及所述非線性變換的信息執(zhí)行。
14.一種用于在膠片上對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行存檔的系統(tǒng)，包括:編碼器，用于生成包含對(duì)應(yīng)于數(shù)字視頻數(shù)據(jù)以及與該視頻數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的特征圖案的基于膠片的數(shù)據(jù)的已編碼數(shù)據(jù)，其中，通過(guò)非線性變換將所述數(shù)字視頻數(shù)據(jù)和所述特征圖案的像素值編碼為基于膠片的數(shù)據(jù)； 膠片記錄器，用于在膠片上記錄所述已編碼數(shù)據(jù)；以及 膠片處理器，用于對(duì)所述膠片進(jìn)行處理以制作膠片存檔。
15.一種用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的系統(tǒng)，包括: 膠片掃描儀，用于對(duì)所述膠片存檔進(jìn)行掃描以生成基于膠片的數(shù)據(jù)； 解碼器，用于從所述基于膠片的數(shù)據(jù)中識(shí)別出特征圖案，并且用于基于該特征圖案對(duì)該基于膠片的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼以生成用于恢復(fù)視頻內(nèi)容的視頻數(shù)據(jù)；其中，所述基于膠片的數(shù)據(jù)通過(guò)非線性變換與所述視頻 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。
全文摘要
一種用于將視頻內(nèi)容存檔到膠片上以及從該膠片存檔中恢復(fù)該視頻的方法和系統(tǒng)。以已編碼數(shù)據(jù)提供視頻內(nèi)容和與該內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的特征圖案，所述已編碼數(shù)據(jù)記錄在膠片上并對(duì)其進(jìn)行處理以制作膠片存檔。通過(guò)使用視頻代碼和膠片密度代碼之間的非線性變換對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，由此產(chǎn)生的膠片存檔可以生產(chǎn)出相比其他膠片存檔技術(shù)更高質(zhì)量的膠片拷貝。該特征圖案包含涉及視頻內(nèi)容的空間，時(shí)間和色度的信息，并提供了用于從膠片存檔中恢復(fù)視頻內(nèi)容的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G11B7/003GK103155545SQ201180049669
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者C.S.庫(kù)特卡, J.派因斯 申請(qǐng)人:湯姆遜許可公司