Brevet FR2858088A1 — publié le 20050128

] PROCEDE DE MODIFICATION NUMERIQUE DE L'EXPOSITION D'IMAGES Domaine technique La présente invention concerne un procédé de modification numérique de l'exposition d'images de prise de vue. On entend par modification de l'exposition, une correction ou une compensation de l'exposition de l'image. Celle-ci peut affecter l'image soit dans son ensemble soit dans certaines de ses couleurs seulement. La modification de l'exposition est une modification a posteriori, c'està-dire une modification effectuée postérieurement à la prise de vue. Elle consiste à simuler la densité de l'image ou la densité de l'une au moins de ses composantes 10 colorées telles qu'elles auraient été obtenues avec une exposition différente. L'invention concerne également un procédé de prise de vue incluant une étape de modification numérique de l'exposition. La modification a posteriori de l'exposition peut résulter de choix techniques ou de choix artistiques. D'un point de vue artistique, un chef opérateur ou un photographe peuvent décider de sur-exposer ou de sous-exposer un film en vue d'augmenter ou au contraire de réduire le grain apparent des images. Ils peuvent aussi décider d'opérer des décalages de couleur ou de température de couleur de façon à conférer aux images une atmosphère particulière. Des décalages de couleur et d'exposition permettent, par exemple, de simuler des conditions de prise de vue nocturnes, pour des scènes saisies en plein jour. La modification a posteriori de l'exposition peut aussi avoir des raisons simplement techniques. En effet la possibilité de corriger l'exposition a posteriori permet d'utiliser de façon quasi indifférente des films du type lumière du jour (Day 25 Light) ou tungstène (Tungsten) lors des prises de vue. L'invention peut trouver des applications dans différents domaines de prise de vue sur film, et en particulier dans les domaines de la cinématographie et du cinéma. Etat de la technique antérieure Un film argentique, tel qu'un film de cinéma, par exemple, se caractérise essentiellement par sa courbe de sensitométrie. La courbe de sensitométrie, traduit la réponse du film à la lumière d'exposition qui l'impressionne. Elle relie plus précisément les énergies lumineuses reçues par le film à des valeurs de densité résultant d'un traitement chimique du film. La courbe de sensitométrie qui peut être établie pour chacune des couleurs primaires du film, est une donnée précieuse pour régler les appareils de prise de vue, mais aussi pour ajuster les paramètres de traitements qui interviennent après la prise de vue, tels que, par exemple, le développement. Ces ajustements de paramètre sont généralement effectués en considération de courbes de sensitométries standard. En effet, les fabricants de film mettent généralement à disposition des utilisateurs des courbes de sensitométrie standard pour chaque type de film. Ces courbes standard reflètent le comportement du film tel qu'il est lors de sa commercialisation, et qui a subi un traitement chimique de référence. Toutefois, la réponse du film à la lumière n'est pas stable dans le temps. 15 Elle est susceptible de se modifier notamment avec le vieillissement du film et les contraintes thermiques subies par le film. Les traitements chimiques subis par le film, tels que le développement, affectent également sa densité en réponse à une exposition lumineuse reçue. I est possible de reconstituer la courbe de sensitométrie d'un film en 20 prenant soin de former au préalable sur une partie du film un témoin de sensitométrie. Le témoin présente plusieurs plages qui ont reçu des énergies d'exposition différentes. Il s'agit d'énergies d'expositions connues ou tout au moins d'énergies d'expositions dont la valeur ou la progression sont susceptibles d'être établies par calcul. Le témoin de sensitométrie est formé de préférence lors de la 25 prise de vue. En effet, la partie du film portant le témoin de sensitométrie subit les mêmes contraintes, le même vieillissement et le même traitement chimique que la partie restante du film. Elle permet ainsi de rendre fidèlement compte de l'évolution de ses caractéristiques. Une autre difficulté existe lorsqu'un film est numérisé. Elle est liée à la fiabilité plus ou moins bonne du scanner, à son étalonnage plus ou moins précis, et à la chaîne numérique de traitement. Il peut encore être utile de prendre en compte un témoin de sensitométrie. A titre d'illustration, on peut se reporter au document (1) dont la référence exacte est indiquée à la fin de la présente description. Le document (1) se rapporte à la saisie de valeurs numériques et à leur traitement en vue de correspondre le plus précisément possible à la scène filmée. Exposé de l'invention. L'invention ne vise pas la saisie des valeurs numériques mais leur modification en vue de simuler des conditions particulières de prise de vue, ce qui revient à une modification a posteriori des conditions d'exposition. Les traitements opérés sur les valeurs numériques, encore appelés codes numériques, consistent à 10 remplacer ces codes par des codes correspondant à une exposition supérieure ou inférieure. Ils peuvent être effectués sur toutes les composantes de couleurs ou sur une partie seulement des composantes de couleurs, et permettent de changer dans une large mesure le rendu des images. On observe toutefois que la modification des codes numériques affecte souvent le caractère naturel des images. L'invention a pour but de proposer un procédé de modification numérique de l'exposition des images ne présentant pas les difficultés mentionnées ci-dessus. Un but est en particulier de permettre la modification d'exposition, pour une ou plusieurs composantes de couleurs qui n'affecte pas le caractère naturel des images. Un but est encore de faciliter le traitement numérique des images en réduisant les paramètres de contrôle mis à disposition de l'utilisateur. Pour atteindre ces buts, l'invention concerne plus précisément un procédé de modification numérique de l'exposition d'images de prise de vue d'un support photographique comportant les images de prise de vue et au moins un témoin de 25 sensitométrie correspondant à une pluralité de valeurs d'exposition, le procédé comprenant les étapes suivantes a) la numérisation dans des conditions sensiblement identiques des images et du témoin de sensitométrie, de façon à associer au moins un code numérique à des pixels des images et du témoin de sensitométrie, 2858088' b) l'établissement d'au moins une relation de sensitométrie à partir de différentes valeurs d'exposition du témoin de sensitométrie et les codes numériques associés aux pixels correspondant à ces valeurs, c) le décalage d'au moins une partie des codes numériques des pixels des images, chaque code étant décalé d'une valeur établie en fonction d'une amplitude de modification d'exposition souhaitée, en respect de la relation de sensitométrie préalablement établie. Le nombre de pixels et de codes pris en compte pour chaque image est dicté pour l'essentiel par la résolution de l'image numérique recherchée. La numérisation des images et du témoin de sensitométrie est effectuée sensiblement dans les mêmes conditions. De préférence le même scanner est utilisé, avec les mêmes réglages, pour numériser les images et le témoin de sensitométrie. Cette précaution ne permet pas de garantir la fidélité des données numériques aux images saisies mais garantit une cohérence entre les données en 15 provenance du témoin de sensitométrie et en provenance des images. En d'autres termes, un code numérique identique est associé à un pixel pris dans des plages de même densité du témoin de sensitométrie ou d'une image. L'établissement de la relation de sensitométrie revient à établir en quelque sorte une courbe de sensitométrie. Toutefois, à la différence d'une courbe de sensitométrie traditionnelle, la relation de sensitométrie ne relie pas des énergies d'exposition à des densités optiques mais à des codes numériques. La relation de sensitométrie ne traduit donc pas seulement le comportement du film développé mais incorpore aussi celui du scanner. La relation de sensitométrie peut être établie, par exemple, sous la forme d'une table de valeurs qui associe les énergies 25 d'exposition du témoin de sensitométrie à des codes numériques. La table peut, bien entendu, comporter des valeurs d'interpolation additionnelles, de telle façon qu'à chaque code numérique, pris dans une gamme donnée, corresponde une énergie d'exposition. Comme mentionné dans la partie introductive, la modification de l'exposition est une modification a posteriori. L'utilisateur choisit l'amplitude de la modification ou de la compensation qu'il souhaite opérer. Il peut s'agir d'une 2858088; valeur unique pour une ou plusieurs images. Plusieurs valeurs de compensation peuvent aussi être retenues différentes pour différentes composantes de couleur des images (rouge, vert bleu ou magenta, cyan, jaune). Les valeurs peuvent être choisies pour l'ensemble d'une l'image, ou éventuellement pour une partie de l'image. Selon le cas, le procédé peut être appliqué à tout ou partie des codes numériques de tout ou partie de l'image. Une modification des codes peut être effectuée pour une pluralité d'images d'un film, par exemple, pour l'ensemble des images d'une séquence. La modification peut aussi varier pour des images d'une 10 même séquence en vue d'obtenir un effet artistique. L'amplitude de la modification souhaitée n'est pas traduite par une modification proportionnelle des codes numériques des images. Il a été constaté qu'une modification proportionnelle des codes, ou une modification des codes en accord avec des courbes préétablies, conduisaient à des rendus d'image peu 15 naturels. La modification des codes numériques selon un procédé conforme à l'invention prend certes en compte l'amplitude de modification de l'exposition souhaitée par l'utilisateur, mais aussi la relation de sensitométrie du film établie à partir du témoin de sensitométrie. La relation de sensitométrie peut être prise en 20 compte dans ses moindres détails, ce qui reste impossible avec une courbe de sensitométrie standard. Le calcul du décalage à apporter à chaque code numérique des pixels de l'image est effectué en fonction du code numérique initialement établi par le scanner, ou éventuellement en fonction d'un écart entre ce code et un code pris 25 comme référence. Dans une mise en oeuvre particulière du procédé l'étape c) de décalage des codes peut comporter, pour chaque code les sous-étapes suivantes: - la recherche d'une valeur d'exposition associée au code numérique par la relation de sensitométrie, - le décalage de cette valeur d'exposition de l'amplitude de modification 30 d'exposition souhaitée, pour obtenir une valeur d'exposition modifiée, la recherche d'un nouveau code numérique associé à la valeur d'exposition modifiée par la relation de sensitométrie, - le remplacement du code numérique par le nouveau code numérique. Ces étapes sont illustrées de façon plus détaillée dans la suite de la description. L'étape c) peut aussi comporter la formation d'une table de conversion pour chaque modification d'exposition souhaitée, la table de conversion associant, dans une gamme de codes déterminée, à chaque code numérique un code décalé en respect de la relation de sensitométrie. Dans ce cas, le remplacement des codes 10 numériques des images peut être effectué directement au moyen de la table de conversion. La formation de la table de conversion des codes numériques peut avoir lieu, de façon avantageuse, en utilisant la table de valeurs mentionnée précédemment, qui relie les codes numériques aux énergies d'exposition. 15 La table de conversion peut être unique ou différente pour chaque composante de couleur, c'est à dire pour chaque couche de couleur du support photographique. La même table de conversion ou un même jeu de tables de conversion peut être utilisé pour une pluralité d'images se trouvant sur le même support photographique. Elle peut être appliquée de manière automatique à 20 l'ensemble des images d'une séquence ou à l'ensemble des images du film. L'invention concerne également, et de façon plus générale, un procédé de prise de vue comprenant la saisie d'images sur un support photographique et la formation d'au moins un témoin de sensitométrie sur le même support photographique, et, après le développement du support, une modification numérique de l'exposition telle qu'exposée précédemment. Comme indiqué précédemment, un tel procédé permet d'utiliser un même type de film dans des conditions de prise de vue très différentes. Par exemple, un même film peut être utilisé dans des conditions d'éclairage naturel et artificiel. Dans ce cas, des correctifs supplémentaires peuvent éventuellement être 30 apportés pour tenir compte du recouvrement des sensibilités spectrales des films dans leurs composantes colorées. Une telle correction est effectuée par calcul au moyen de matrices de correction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence aux figures des dessins annexés. Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif. Brève description des dessins La figure 1 est un diagramme indiquant les principales étapes d'une mise en oeuvre particulière d'un procédé conforme à l'invention. La figure 2 est un tableau représentatif d'une relation de sensitométrie 10 susceptible d'être établie lors de la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention. La figure 3 est une courbe représentative d'une relation de sensitométrie susceptible d'être établie lors de la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention La figure 4 est un tableau représentatif d'une table de conversion susceptible d'être établie lors de la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention. La référence 10 de la figure 1 désigne un support photographique. Il s'agit 20 ici d'un film déjà développé. Le film 10 porte d'une part des images 12, résultant de prises de vues photographiques ou cinématographiques, et, d'autre part, un témoin de sensitométrie 14. Le témoin de sensitométrie 14 est formé de préférence de façon concomitante avec les prises de vues. I peut aussi être formé antérieurement ou postérieurement aux prises de vues. Toutefois, le fait de réaliser le témoin de façon sensiblement concomitante avec les images de prise de vue, garantit un "vieillissement" comparable des images de prise de vue et du témoin de sensitométrie. Dans le cas d'une prise de vue effectuée au moyen d'une caméra cinématographique, cette camera peut être équipée d'un dispositif d'exposition 30 intégré, permettant de former le témoin de sensitométrie 14 sur une partie d'amorce du film. Un témoin de sensitométrie peut être enregistré en différentes parties du film. Il est formé, par exemple, en début du film, ou en début de chaque séquence enregistrée sur le même film. Le témoin de sensitométriel 4 est formé sur une portion de film ne présentant pas d'images de prise de vue. Il comporte une pluralité de plages 16 soumises à des énergies d'exposition différentes. Un dispositif d'exposition calibré permet de former les plages avec des énergies d'exposition connues, ou présentant une progression connue, de telle sorte que les énergies correspondantes puissent être établies par calcul. Les plages 16 peuvent être uniformes ou présenter un gradient d'exposition. Le film 10 est ensuite numérisé. Cette étape est indiquée sur la figure avec la référence 20. Lors de cette opération un code numérique est associé à chaque pixel de l'image. Le pixel est défini ici par le scanner utilisé pour effectuer la numérisation. Pour la saisie d'images en couleur, un code numérique peut être associé à chaque composante de couleur d'un pixel. Ainsi, les codes numériques 15 traduisent, par exemple, la densité optique du film pour les couleurs rouge, vert et bleu. La numérisation est effectuée pour les images 12 mais aussi pour le témoin de sensitométrie. La numérisation du témoin de sensitométrie permet d'établir une table 22 reliant aux énergies d'exposition du témoin de sensitométrie des codes numériques. Une telle table est représentée sommairement à la figure 2. Pour un certain nombre de valeurs d'exposition E correspondant à des plages du témoin de sensitométrie, le scanner délivre des codes numériques X. Ces valeurs d'énergie sont indiquées par une majuscule El, Ex. Le nombre de valeurs d'énergie auxquelles sont associés des codes numériques, correspond, par exemple, au nombre de plages du témoin de sensitométrie. Lorsque le témoin de sensitométrie présente un gradient d'exposition continu, le nombre de codes et d'énergies pris en compte dépend du nombre de points de mesure effectués lors de la numérisation. Des valeurs intermédiaires, obtenues par interpolation peuvent aussi être générées. Ces valeurs sont indiquées sur la figure 4 par des minuscules ex+l, eX+2. De façon avantageuse, le nombre de valeurs d'énergie mesurées ou intermédiaires peut être choisi égal à la résolution numérique du scanner de telle sorte que, dans une plage d'énergie ou de codes donnés, une valeur d'énergie puisse être associée de façon biunivoque à chaque code numérique. Par retour à la figure 1, on peut noter également une étape 24 consistant à établir des données d'image à partir des codes numériques. Un fichier de données d'image 26 peut être associé à chacune des images. Ce fichier contient pour l'essentiel les codes numériques associés aux pixels d'une image. Les données d'image 26 et la table de correspondance 24, sont utilisées dans une étape 30 de modification des codes numériques. Lors de cette étape la modification de l'exposition souhaitée par l'utilisateur est également prise en compte. Elle est notée AE. La modification de l'exposition peut être identique ou différente pour les différentes composantes de couleur; elle peut affecter tout ou partie d'une image elle peut être prévue pour tout ou partie des images, selon le choix de l'utilisateur. A partir de la modification d'exposition souhaitée, de nouveaux codes 15 numériques pour tout ou partie des pixels d'une image sont établis. En d'autres termes, chaque code x est décalé ou modifié d'une grandeur 8x qui lui est propre. On obtient ainsi de nouveaux fichiers d'image 36 qui correspondent aux images dont l'exposition est modifiée. La façon dont ce décalage est établi ou calculé, est illustré en référence à la figure 3. La figure 3 est un graphique comparable à une courbe de sensitométrie. I traduit le contenu de la table de valeurs 22 des figures 1 et 2. La courbe C de la figure 3 correspond plus précisément à une interpolation vers un continuum des valeurs de la table 22. La courbe relie des énergies d'exposition, indiquées en abscisse, à des codes numériques indiqués en ordonnée. Une courbe comparable 25 peut être établie le cas échéant pour chacune des composantes de couleur. Les valeurs chiffrées des codes numériques dépendent de la résolution du scanner utilisé et de sa calibration. Une résolution à 10 bits correspond à des codes échelonnés entre 0 et 1023, par exemple. Le principe du décalage des codes numériques peut être décrit comme suit. 30 On considère qu'un code numérique x, pour une composante de couleur donnée, d'un pixel donné, d'une image donnée d'un fichier d'image, constitue une valeur d'entrée. La deuxième valeur d'entrée est la modification d'exposition AE souhaitée par l'utilisateur pour cette composante de couleur. La courbe C de la figure 3, ou le tableau 22 des figures 1 ou 2, permettent de détermrniner, pour le film en question, à quelle exposition E correspond le code x. A cette énergie d'exposition E est ajoutée (ou retranchée) la correction AE choisie par l'utilisateur, de façon à déterminer une nouvelle exposition E' telle que E'= E+AE. La courbe C, ou le tableau 22, permettent ensuite de déterminer quel nouveau code x' correspond à la nouvelle énergie E'. Cette opération peut être effectuée et répétée pour tous les pixels de toutes les images. Si l'opération est 10 effectuée avec une table qui ne contient pas exactement les valeurs E' ou x' mentionnées ci-dessus, une interpolation peut être faite, en utilisant la ou les valeurs existantes les plus proches. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention il est possible également d'établir une table de conversion spécifique associée à la modification d'exposition 15 souhaitée AE. Pour ce faire, on établit de façon systématique tous les nouveaux codes x' correspondant à tous les codes x' numériques possibles. Cette opération est effectuée indépendamment du contenu des fichiers d'image 26. Selon le principe illustré précédemment on calcule pour chaque code numérique x un nouveau code x'. Ceci correspond à un décalage $x tel que x'=x+6x. La valeur 8x 20 est généralement différente pour différents codes, dans la mesure ou la courbe C de la figure 3 n'est pas linéaire. Comme mentionné précédemment, lorsque les calculs ne sont pas effectués avec une courbe continue mais à partir d'un tableau de valeurs discrètes, tel que le tableau de la figure 2, et que la nouvelle valeur d'exposition ou de code numérique ne figure pas dans le tableau, la valeur 25 d'exposition ou de code numérique existant la plus proche peut être utilisée. Une table de conversion est représentée sommairement à la figure 4 avec la référence 23. Une telle table peut être utilisée ensuite comme table à consulter (LUT Look-Up Table) pour établir les nouveaux codes numériques de toues les images du même film. Les valeurs d'entrée Xi sont les codes numériques des 30 images et les valeurs de sortie X'i sont les valeurs modifiées. Des tables de conversion peuvent être dressées pour différentes modifications de l'exposition et pour différentes composantes de couleur. L'établissement des tables de conversion et leur utilisation pour corriger l'exposition peuvent être des opérations réalisées par logiciel. Elles peuvent aussi être câblées. En se reportant à la figure 4, on peut observer que la table ne comporte pas nécessairement des valeurs pour tous les codes possibles mais seulement pour des codes situés dans une plage de valeurs correspondant au contraste maximum du film et/ou la plage de réglage du scanner. Les nouveaux codes numériques sont enregistrés dans de nouveaux fichiers d'image 36, comme le montre la figure 1. Selon une autre possibilité, les nouveaux fichiers d'image 36 peuvent être identiques aux anciens fichiers 26, c'est à dire contenir les mêmes codes numériques, mais en comportant, sous forme de métadonnées, les modifications à apporter aux codes. Par exemple, les nouveaux 15 fichiers peuvent contenir les données de la table de conversion de la figure 4. Les fichiers 26, contenant les codes non encore modifiés peuvent aussi contenir des méta données. Celles-ci peuvent comporter, par exemple, des données concernant les modifications d'exposition ou les compensations d'exposition souhaitées par un chef opérateur. Document cité (1) US-B-6 439 784 REVENDICATIONS 1 - Procédé de modification numérique de l'exposition d'images de prise de vue d'un support photographique (10) comportant les images de prise de vue (12) et au moins un témoin de sensitométrie (16), le procédé comprenant les étapes suivantes: a) la numérisation (20) dans des conditions sensiblement identiques des images et du témoin de sensitométrie, de façon à associer au moins un code numérique à des pixels des images et à des pixels du témoin de sensitométrie, b) l'établissement d'au moins une relation de sensitométrie (22) à partir de différentes valeurs d'exposition du témoin de sensitométrie et les codes numériques associés aux pixels correspondant à ces valeurs, c) le décalage d'au moins une partie des codes numériques des pixels des images, chaque code étant décalé d'une valeur établie en fonction d'une 15 amplitude de modification d'exposition souhaitée et, en respect de la relation de sensitométrie. 2 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur de décalage de chaque code est fonction dudit code. 3 - Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape c) comprend, pour chaque code: - la recherche d'une valeur d'exposition associée au code numérique par la relation de sensitométrie, - le décalage de cette valeur d'exposition de l'amplitude de modification d'exposition souhaitée, pour obtenir une valeur d'exposition modifiée, - la recherche d'un nouveau code numérique, associé à la valeur d'exposition modifiée par la relation de sensitométrie, - le remplacement du code numérique par le nouveau code numérique. 30 4 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape b) comprend la formation d'une table de valeurs (22) associant à chaque énergie d'exposition du témoin de sensitométrie un code numérique. 5 - Procédé selon la revendication 4, dans lequel la formation de la table de valeurs comprend l'établissement de valeurs d'énergie d'exposition intermédiaires par interpolation, et l'association d'une valeur d'énergie d'exposition à chaque code numérique d'une plage de codes déterminée. 6 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le témoin de sensitométrie est enregistré sur le support (10) de façon sensiblement concomitante avec les images. 7 - Procédé selon la revendication 1, dans lequel, l'étape c comprend la formation 15 d'une table de conversion (23) pour chaque modification d'exposition souhaitée, la table de conversion associant, dans une plage de code déterminée, à chaque code numérique un code décalé en respect de la relation de sensitométrie, et, la conversion des codes numériques des images en utilisant de la table de conversion comme table à consulter. 20 8 - Procédé selon la revendication 7, dans lequel on établit une table de conversion (23) distincte pour chaque couche de couleur du support photographique. 9 - Procédé selon la revendication 7, dans lequel on utilise la même table de 25 conversion pour toutes les images se trouvant sur le même support photographique. - Procédé de prise de vue comprenant la saisie d'images sur un support photographique et la formation d'au moins un témoin de sensitométrie sur le 30 même support photographique, et après le développement du support, une modification numérique de l'exposition, conformément au procédé de la revendication 1.