Введение к работе
Актуальность темы. Устранение искажений цветопередачи в различного назначения системах формирования, воспроизведения и анализа цветных изображений является важной и актуальной задачей. Особенно остро этот вопрос стоит в системах с повышенным требованием к качеству воспроизведения цвета: новых вещательных системах повышенной четкости и высокого качества, медицинских видеосистемах, в студийных вещательных телевизионных комплексах, а также в комплексах перезаписи, монтажа и при воспроизведении старых и отреставрированных киновидеоматериалов, где возникает необходимость цветовой коррекции в широком диапазоне в реальном масштабе времени. Известные алгоритмы и построенные на них системы цветокоррекции не позволяют добиться полностью независимой оперативной регулировки различных параметров цветного изображения, при этом коррекция .осуществляется в них с сохранением баланса белого, что не дает возможности использовать их для коррекции киновидеоматериалов на старых и отреставрированных пленках, где наряду с другими цветовыми искажениями наблюдается смещение баланса белого.
Поэтому важной и актуальной представляется задача анализа ограничений известных систем и методов цветовой коррекции, исследования способов их устранения и разработки новых методов и устройств оперативной студийной цветокоррекции, позволяющих осуществлять коррекцию киновидеоматериалов в реальном масштабе времени, в том числе в процессе их передачи в прямом эфире.
Цель работы. Основной целью работы является разработка новых методов и устройств цветовой коррекции, позволяющих осуществлять оперативную, практически независимую, коррек-
- 4 -щш отдельных параметров цвета изображения в реальном масштабе времени в широком диапазоне и с минимальным количеством регулировок, а также анализ результатов эксплуатации новых устройств цветовой коррекции киновидеоматериалов при их телевизионной передаче.
Задачи исследования.
-
Анализ известных телевизионных алгоритмов цветокоррекции и присущих им ограничений при телевизионной передаче киновидеоматериалов.
-
Анализ основных цветовых искажений киновидеоматериалов, хранящихся на старых и отреставрированных пленках.
-
Экспериментальное подтверждение изотропности восприятия цветовой яркости зрительной системой человека и получение экспериментальной зависимости воспринимаемой цветовой яркости от измеряемой яркости.
-
Разработка методов количественной оценки точности передачи основных параметров цвета кинопленками в рамках метрической модели представления цвета и проверка соответствия полученных оценок известный экспериментальным данным.
-
Разработка и анализ новых алгоритмов цветокоррекции, позволяющих производить оперативную независимую коррекцию цвета с учетом особенностей его восприятия зрительной системой человека.
-
Техническая реализация и анализ результатов эксплуатационных испытаний устройства оперативной студийной цветокоррекции киновидеоматериалов при их телевизионной передаче.
Методы исследования. Для решения указанных в диссертационной работе задач использовались методы математического анализа, статистической обработки результатов пря-
мых наблюдений, оптимизации радиоэлектронной аппаратуры, вычислительные методы, методы моделирования на ЭВМ и программирования в прикладных пакетах, математической обработки данных.
Новые научные результаты. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:
і. Разработаны новые методы оперативной цветовой коррекции, позволяющие учесть особенности восприятия цветовой яркости, насыщенности и цветового тона зрительной системой и получить в широком диапазоне в реальном масштабе времени практически независимую коррекцию по яркости, насыщенности и цветовому тону.
-
Получено экспериментальное доказательство изотропности восприятия цветовой яркости зрительным анализатором и методом прямой экспертной оценки подтверждено, что функциональная связь воспринимаемой цветовой яркости и яркости измеряемой близка к кореньквадратичной. которая использована в метрической модели цветового зрения. Это позволило сделать вывод о том, что метрическая модель цветового зрения может служить основой для создания алгоритмов оперативной цветовой коррекции, свободных от ограничений, присущих известным алгоритмам.
-
Разработаны новые методы количественной оценки точности передачи основных параметров цвета современными кинопленками, выполнена проверка их соответствия известным экспериментальным данным, показана их большая, по сравнению с известными методами, достоверность.
-
Проведен анализ результатов эксплуатационных испытаний устройства оперативней студийной цветовой коррекции, который подтверждает верность исходных предпосылок, заложенных при разработке нового метода цветовой коррекции при его использовании в процессе телевизионной передачи киновидеоматериалов.
- 6 -Практическая ценность
-
Предложенный метод оперативной независимой цветокоррекции был реализован в оперативном студийном устройстве цветокоррекции. Новое устройство оперативной студийной цветокоррекции было внедрено в эксплуатацию в составе аппаратуры телекинопро-екодонной Санкт-Петербургского телецентра. Цветокорректор прост в эксплуатации и позволяет добиваться оперативной цветовой коррекции киновидеоматериалов при их телевизионной передаче в реальном масштабе времени, в том числе, в прямом эфире.
-
Экспериментально подтверждена целесообразность использования метрической модели цветового зрения при создании новых алгоритмов цветовой коррекции, свободных от ограничений, присущих известным цветовым корректорам.
3. Предложенные количественные оценки искажений основных
параметров цвета (яркости, насыщенности и цветового тона)
представлены в виде удобных для практического применения мате
матических выражений. Они облегчают количественный анализ иска
жений основных параметров цветопередачи в кино и телевидении и
могут быть использованы при оценке точности передачи цвета
пленками, используемыми в кино и телевидении.
Аппробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции секции телевидения СПбГЭТУ за 1994 год, на XXX и XXXI секциях молодых ученых и специалистов научно-исследовательского института телевидения (Санкт-Петербург, 1988, 1989), на конференции общества имени А.С. Попова (1995г.)..Успешная эксплуатация построенного на базе нового метода цветокоррекции устройства на Санкт-Петербургском телецентре с марта 1994 года подтверждается "Актом об использовании
- 7 -цветокорректора КЦ-1 в составе аппаратуры Петербургского радиотелецентра".
Публикации. По материалам диссертации опубликовано пять печатных работ, в том числе одно авторское свидетельство на изобретение. Основное содержание диссертации рассматривалось на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ и конференциях молодых ученых и специалистов НИИ телевидения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 147 наименований, 3 приложений. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит 2 таблицы. 28 рисунков.
