Brevet FR2478834A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne un dispositif de mesure photométrique pour le réglage automatique de la quantité de lumière pénétrant dans un appareil de prise de vues à enregistrement sur film, tel qu'appareil photographique ou caméra cinématographique, ou pour le réglage de la sensibilité du capteur d'image d'un appareil tel que caméra vidéo, ce reglage se traduisant par un réglage automatique de l'ouverture d'un diaphragme et/ou de la durée d'ouverture d'un obturateur ou bien encore par la correction de sensibilité d'un tube vidicon. La plupart des photomètres automatiques qui sont utilisés dans les caméras de cinéma ou de télévision pour mesurer la luminosité de l'image prise, mesurent en général la luminosité moyenne, c'est-à-dire celle de l'ensemble de l'image, pour déterminer corrélativement l'ouverture du diaphragme ou la durée de l'exposition. Certains photomètres réalisent une mesure un peu plus sophistiquée en différenciant certaines zones et en leur accordant des poids différents, par exemple en accordant la plus grande importance au centre de l'image, une importance moitié à une zone environnante etc. Or la mesure de la valeur moyenne de la luminosité de l'image, même si elle est pondérée, peut entrainer des erreurs assez importantes dans le cas de certaines scènes, par exemple des scènes à forts contrastes. Ainsi, si en cours de tournage d'une scène à laquelle participent des personnages sur lesquels est effectuée la mise au point, vient à passer, dans le champ, une voiture blanche, la luminosité moyenne de l'image augmente corrélativement ce qui en trame une sous-exposition des personnages qui deviennent sombres. Or ceci est particulièrement gênant étant donné qu'en fait ce sont les personnages qui sont les sujets essentiels de la scène tournée. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception simple permettant d'effectuer la mesure de la lumière, qui va conditionner la quantité de lumière pénétrant dans l'appareil, sûr les personnages ou objets présentant seuls un intérêt, sur lesquels est effectuée la mise au point ou qui contribuent le plus dans la quantité informationnelle de l'image. A cet effet ce dispositif de mesure photométrique pour le réglage automatique de la quantité de lumière pénétrant dans un appareil de prise de vue ou la sensibilité du capteur d'image de cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour détecter, dans l'ensemble d'une image prise, les zones à détails présentant un intérêt, des moyens pour émettre un signal représentant la valeur moyenne du signal de luminance correspondant aux zones à détails ainsi sélectionnées ef des moyens pour commander, à partir de ce signal, la quantité de lumière pénétrant dans l'appareil. La detection des zones à détails peut être réalisée par voie optique ou électronique. Dans le premier cas on peut utiliser un filtre optique pas se haut situé en avant d'une caméra vidéo aùxiliaire de manière que les zones uniformes ne soient plus vues et que par contre seules les transitions correspondant aux zones à détails soient vues. Dans le second cas le dispositif comporte un circuit extracteur de contour recevant à son entrée un signal de luminance et connecté à sa sortie à un circuit à seuil qui commande, par l'intermédiaire d'un multivibrateur monostable, un intégrateur délivrent à sa sortie un signal représentant la valeur moyenne de la luminance des zones à détails. Ce signal est utilisé, dans un circuit de pondération à microprocesseur, pour délivrer, à la sortie de ce dernier , une tension d'erreur pour la correction de l'ouverture du diaphragme,de la durée ree d'exposition ou de la sensibilité.Le dispositif de mesure photométrique suivant l'invention permet ainsi d'obtenir à coup sûr une ouverture du diaphragme, une durée d'exposition ou un réglage de sensibilité qui correspond à la luminance des seules parties intéressantes dans l'ensemble d'une scène globale faisant l'objet de la prise de vues. Le calcul du réglage de la sensibilité de la caméra s'effectue ainsi non pas sur la totalité de l'image filmée mais uniquement sur les portions de cette image considérées comme étant intéressantes, c'està-dire riches en détails, donc porteuses d'informations. On décrira ci-après, à titre d'exemplesnon limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure photométrique suivant l'invention utilisé avec une caméra vidéo. La figure 2 est un schéma synoptique détaillé du circuit de traitement du signal de luminance apparaissant à la-sortie de la caméra vidéo de la figure 1. La figure 3 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure photométrique suivant l'invention utilisable avec un appareil photographique ou une caméra cinématographique. Le dispositif de mesure photométrique représenté sur les4figures- 1 et 2 est utilisé avec une caméra vidéo 1 qui délivre à sa sortie un signal de luminance Vs . L'amplitude de ce signal varie en fonction de la luminaRce de l'image filmée, cette valeur étant nulle pour le noir et maximale pouW le blanc. Le signal de luminance v est appliqué à un circuit- de trai s tement T dont un schéma détaillé est donné sur la figure 2. Ce circuit de traitement T émet à son tour un signal qui peut être appliqué soit à un diaphragme la de la caméra 1, pour régler l'ouverture de ce diaphragme, soit à ,un obturateur lb de la caméra, pour régler la durée d'ouverture de cet obturateur, soit encore à un circuit de commande de sensibilité lc, pour regler la sensibilité du tube vidicon de la caméra vidéo. On décrira maintenant, en se référant tout particulièrement à la figure 2 , une forme d'exécution du circuit de traitement T qui commande la quantité de lumière qui est prise en considération par la caméra vidéo l. Le circuit de traitement t comporte un circuit de pondération à microprocesseur 2 qui reçoit plusieurs signaux à ses entrées et qui délivre à sa sortie une tension d'erreur Z destinée à la correction de la sensibilité,de l'obturateur ou du diaphragme de la caméra 1 Le circuit de pondération 2 reçoit tout d'abord à une entrée un premier signal X qui correspond à la valeur moyenne de la luminosité de l'image totale. Cette valeur X est déterminée,à partir de la valeur instantanée v du signal de luminance, par un intégrateur 3 branché entre la sortie de la s caméra 1 et l'entrée X du microprocesseur 2. Le circuit de pondération 2 comprend par ailleurs une deuxième entrée à laquelle est appliqué un deuxième signal Y correspondant à la valeur moyenne de la luminosité des portions de l'image où existent des détails intéressants. Ce signal est obtenu, à partir du signal de luminance vs, par un circuit comprenant un détecteur de détails 4 dont l'entrée est relie à la sortie de la caméra à laquelle apparat le signal v La sortie du détecteur de détails 4, qui peut être constitué par un extracteur de contour de tout type classique, est reliée à une entrée d'un comparateur 5 fonctionnant en tant que circuit à seuil. A l'autre entrée de ce comparateur 5 est appliquée une-tension de réfé rence V .A la sortie du comparateur 5 est reliée une entrée d'un multivibra r teur monostable 6 qui constitue un circuit d'ouverture de voisinage. Chaque fois que ce multivibrateur 6 reçoit une impulsion à son entrée, il délivre à sa sortie une impulsion de durée déterminée qui est appliquée à un interrupteur 7. Cet interrupteur 7 est branché entre la sortie de la caméra 1 à laquelle apparaît le signal de luminance v et l'entrée d'un intégrateur 8 dont la sortie délivre le deuxième signal Y. La sortie du détecteur de détails 4 est également reliée, par l'intermédiaire d'une diode en série 9, d'une résistance 11 et d'un condensateur 12 en dérivation à la masse, à une troisième entrée du circuit de pondération 2 à laquelle est appliqué un signal A représentant l'amplitude des détails. La sortie du multivibrateur monos table 6 est également reliée par l'intermédiaire d'un intégrateur 13, à une quatrième entrée du circuit de pondération 2 à laquelle est appliqué un signal \ qui représente la durée de la mesure du signal de valeur moyenne Y, Le fonctionnement du dispositif de mesure qui vient d'être décrit est le suivant Lors de la mise en route de la caméra seul intervient le premier signal X représentant la valeur moyenne du signal de luminance sur la totalité de l'image, ce qui permet de prérégler la caméra par un premier réglage"grossier" de sensibilité. On évite ainsi, dans le cas d'une image très lumineuse ou au contraire très sombre, de ne pas pouvoir obtenir une détection des zones à détails intéressants.Après ce premier réglage grossier au moyen du signal X le réglage fin mettant en oeuvre le signal Y et éventuellement le signal A intervient. Ce réglage fin a lieu au fur et à mesure que les portions d'image sélectionnées ou zones à détails intéressants sont plus nombreuses. L'appréciation des détails de la scène ne peut se faire que si, comme on l'a vu précédemment, la sensibilité de la caméra est préalablement déjà bien réglée d'une manière approximative. Dans cette phase de réglage fin, si la caméra filme une scène ou portion de scène riche en détails, le signal vidéo correspondant est d'amplitude rapidement variable, ce qui peut se détecter par des circuits du type filtre ème passe-haut tels que filtres dérivateurs du n= ordre ou filtres en peignes pour une analyse de détails le long d'une ligne TV. Si on désire une détection de transition de teintes verticales ou horizontales on peut utiliser un circuit "extracteur de contour" sensible à des variations entre deux lignes successives d'une image de télévision (circuit analogue des correcteurs de contours verticaux). Dès que le signal de sortie du circuit détecteur de détails 4 dépasse le seuil correspondant à la tension de référence Vr, le comparateur 5 émet une impulsion de sortie qui est appliquée au multivibrateur monostable définissant la durée 1 de mesure. Pendant cette durée de mesure le multivibrateur monostable 6 ferme l'interrupteur 7 si bien que l'intégrateur 8 peut intégrer le signal de luminance VS appliqué à son entrée.L'intégrateur 8 délivre à sa sortie le signal Y qui dépend de la durée de la mesure t et de la luminance de l'image dans la zone à détails considérée La durée de mesure ? qui correspond à la durée de l'intégration donnant le signal Y, permet de connaître le rapport entre la surface totale de l'image et la surface prise en compte pour évaluer le signal Y. Si l'on estime que la durée utile d'une trame de durée totale 20 ms est de 15 ms (les cinq minisecondes restantes correspondant au retour de faisceau), la valeur moyenne de la luminance de l'image ramenée aux seules zones à détails est vm = Y x 15 et elle sert à calculer la correction de sensibilité. Le signal A correspond à l'amplitude de crête des détails et il permet d'introduire un critère supplémentaire. On peut ainsi privilégier certaines zones de l'image découpée en fonction de la densité locale des détails. On a indiqué dans ce qui précéde, que pour détecter les zones à détails, on utilisait de préférence un "extracteur de contour". En fait, on n'a pas besoin d'extraire vraiment le contour des zones à détails pour mesurer ces détails à l'intérieur du contour. On peut ainsi envisager de diviser le cadre délimitant l'image observée suivant un damier. On peut alors repérer les cases dans lesquelles se trouvent les détails intéressants et mesurer la luminance au centre de gravité de ces détails. On a indiqué,dans ce qui précéde,des moyens électroniques per mettant de réaliser La détection des détails intéressants. Suivant une variante cette sélection des détails peut se faire par des moyens optiques. On peut en effet placer devant l'objectif d'une caméra auxiliaire un filtre optique passe-haut ne laissant apparents que les détails de l'image, les zones uniformes n'étant pas transmises. Dans ce cas le signal issu du capteur de la caméra correspond en fait au signal de sortie du détecteur de détails 4 dans le cas du montage illustré sur le dessin. Dans la variante d' e.-écution illustrée sur la figure 3, le dispositif de mesure photométrique suivant l'invention est associé à un appareil de prise de vues sur film 21 tel qu9 appareil photographique ou caméra cinématographique. Dans ce cas la lumière qui pénétré dans 19appareil de prise de vues 21 en passant à travers un diaphragme 21a et un obturateur 21b, est déviée partiellement, par un jeu de miroirs 22 et 23,vers une caméra vidéo auxi- lia.ire/dont le signal de luminance v qui apparaît à sa sortie est appliqué comma signal d'entrée au circuit de traitement T. Ce dernier agit, comma dans 19exemple précédemment décrit, sur le diaphragme 21a et/ou sur l'obturateur 21b afin de commander l'ouverture du diaphragme 21a et/ou la durée d'ouverture de l'obturateur 21b. REVENDICiTIONS 1. Dispositif de mesure photométrique pour le réglage automatique de la quantité de lumIère pénétrant dans un appareil de prise de vues ou de la sensibilité du capteur d'image de cet appareil, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (T) pour détecter, dans l'ensemble d'une image prise, les zones à détails présentant un intérêt et pour émettre à Isursortie un signal représentant la valeur moyenne du signal de luminance(v )corres pondant aux zones à détails ainsi sélectionnées,de manière à commander, à partir de ce signal, l'ouverture d'un diaphragme la et/ou la durée d'ouver ture d'un obturateur(lb)ou un circuit(lc)de commande de la sensibilité du capteur d'image. 2. Dispositif de mesure suivant la revendication 1,caractérisé en ce qu'il com porte un filtre optique passe-haut situé en avant d'une caméra auxiliaire associé à l'appareil de prise de vues. 3. Dispositif de mesure suivant la revendication l associé à un appareil de prise de vues sur film tel qu'appareil photographique ou cinématographique, carac térisé en ce qu'une caméra vidéo auxiliaire (24) est associéeà l'appareil (21) et reçoit une partie du flux lumineux pénétrant dans l'appareil, cette caméra vidéo auxiliaire (24) délivrant à sa sortie un signal de luminance (v ) appli qué au circuit de traitement (T) commandant l'ouverture du diaphragme (21a) et/ou la durée d'ouverture de l'obturateur (21b) de l'appareil (21). 4. Dispositif de mesure suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac térisé en ce que le circuit de traitement (T) comporte un circuit de pondéra tion à microprocesseur(2)à plusieurs entrées et délivrant à sa sortie une tension d'erreur (Z) destinée à la correction de la sensibilité, de l'obturateur ou du diaphragmede la caméra, un premier intégrateur (3) branché entre la sor tie de la caméra (1) à laquelle apparaît le signal de luminance (v ) et une première entrée du circuit de pondération à microprocesseur (2) à laquelle ést appliqué un premier signal (X) correspondant à la valeur moyenne de lumi nosité de l'image totale, et un circuit branché entre la sortie de la caméra (1) où apparaît le signal de luminance (v ) et une deuxième entrée du circuit s de pondération à microprocesseur (2) pour appliquer à cette seconde entrée un deuxième signal (Y) correspondant à la valeur moyenne de la luminosité des portions de l'image où existent des détails intéressants. 5. Dispositif de mesure suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de détails (4) dont l'entrée est reliée à la sortie de la caméra à laquelle apparaît le signal(v ), un comparateur (5) à deux entrées fonctionnant en tant que circuit à seuil, une entrée de cecomparateur (5) étant reliée à la sortie du détecteur de détails (4) et l'autre entrée recevant une tension de référence (Vr), un multivibrateur monostable (6) dont l'entrée est reliée à la sortie du comparateur (5), et un interrupteur (7) connecté à la sortie du multivibrateur monostable et commandé par ce dernier, cet interrupteur (7) étant branché entre la sortie de la caméra (1) et un deuxième intégrateur (8) lui-même relié à la deuxième entrée du circuit de ppnaeSation à microprocesseur 2 à laquelle estaPPliquéle deuxième signai Y), - -- 6. Dispositif de mesure suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la sortie du détecteur de détails (4) est reliée, par l'intermédiaire d'une diode (9) en série et d'un condensateur (12) et d'une résistance (11) en dérivation, à une troisième entrée du circuit de pondération (2) à laquelle est applique un signal (A) représentant l'amplitude des détails. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la sortie du multivibrateur monostable (6) est reliée, par l'in termédiaire d'un troisième intégrateur (13), à une quatrième entrée du cir cuit de pondération (2) à laquelle est appliqué un signal représentant la durée de la mesure du deuxième signal (Y) correspondant à la valeur moyenne de la luminosité.