[发明专利]模拟胶片颗粒噪声的方法和装置

说明书

技术领域

[0002]本发明通常涉及信号处理，特别涉及视频信号的噪声模拟。更 进一步，本发明涉及视频信号的胶片颗粒噪声(film grain noise)的模拟以 及将模拟的胶片颗粒噪声应用到视频信号中。

发明背景

[0003]胶片是一种用来拍摄记录静止照片和电影的介质。例如，电影 公司将电影制作在胶片上，而个人可以制作家庭电影，尽管由于家庭摄像 机的日益普及而出现下降趋势。胶片的使用会导致在重放期间出现胶片颗 粒噪声，所以胶片颗粒噪声已经成为使用胶片的电影图像的一个特征。在 视觉上，观众不仅能够通过胶片颗粒噪声的存在而辨认出胶片，而且能够 区分出真正的胶片电影和其它后期胶片编辑或人工效果，如胶片效果、电 脑动画、动画制作和合成场面。

[0004]然而，胶片颗粒噪声经常就消失了，例如，它可以通过诸如压 缩和编码/解码的视频处理方法被过滤掉。而且，数码相机已被广泛应用， 人们可以将视频制作在存储器内而不是胶片上，所以在数字视频上根本不 存在胶片颗粒噪声。观看没有胶片颗粒噪声的视频，人们会有这样的感觉： 尽管显示的图像非常清晰，但是人造且不自然的。所以，为了保持视频的 高逼真度，人们期望将胶片颗粒噪声添加回到视频。

[0005]为了恢复视频图像上的胶片颗粒噪声，期望能够模拟出胶片颗 粒噪声。

发明概述

[0006]本发明的一个目是模拟胶片颗粒噪声。胶片颗粒噪声包括诸如 信号依赖性、颗粒噪声功率和模式的特征。这些特征是用来模拟的几个方 面。除胶片颗粒噪声之外，本发明还被用来模拟任何具有本发明说明书里 披露的类似特征的噪声。

[0007]根据胶片颗粒噪声的一个特征，信号依赖性，即在胶片上每帧 (或被称为图像)的亮区(高亮度区)或暗区(低亮度区)通常具有不同 于中亮度区的噪声功率特征。例如，对于YCbCr色彩空间而言，在Y分 量上，胶片颗粒噪声在亮区或暗区比中亮度区具有更低的噪声功率。但是， 在Cr和Cb分量上，亮区或暗区上比中亮度区有更高的噪声功率。对RGB 色彩空间而言，在每个R、G、B分量，亮区或暗区上比中亮度区具有更 低的噪声功率。所以，本发明的另一个目的是模拟信号依赖的胶片颗粒噪 声。

[0008]本发明的另一个目的是通过提供一种模拟信号依赖噪声特征 的方法来提高模拟胶片颗粒噪声的效率，不需要对每帧执行任何分割，以 便能够捕捉在一个给定帧上不同区的噪声特征。

[0009]本发明的另一个目的是通过减少估计的模型参数数量来提高 模拟胶片颗粒噪声的效率，例如，使用相同的模拟胶片颗粒噪声模型参数 用于相同场面的帧，而不是对每个帧进行参数估计。

[0010]本发明的另一个目的是通过提供多个噪声函数来增强模拟胶 片颗粒噪声的灵活性。使用的噪声函数和噪声函数参数是逐帧进行选择， 以便能够适应每帧的噪声特性。

[0011]本发明的另一个目的是模拟具有不同相关性的胶片颗粒噪声， 例如，空间相关性、色间相关性。

[0012]本发明的另一个目的是通过减少噪声模拟的自回归模型参数 的数量来进一步提高效率，从而使得从编码器传输到解码器的自回归模型 参数数目减少。

[0013]本发明的另一个目的是提高模拟胶片颗粒噪声的效率，因为仅 有噪声函数标识符、噪声函数参数和自回归模型参数需要从编码器传输到 解码器。结果，能够极大地减少有效负荷。

[0014]本发明的另一个目的是提供一种模拟胶片颗粒噪声并将胶片 颗粒噪声添加到视频的方法。

[0015]本发明的另一个目的是提供一种模拟胶片颗粒噪声并将胶片 颗粒噪声添加到视频的系统。

[0016]本发明的其它方面也将在以下进行披露。

附图说明

[0017]参照附图，本发明的其它方面和实施例将在随后详细描述，其 中：

[0018]图1显示一种模拟胶片颗粒噪声的方法流程图；

[0019]图2显示各种噪声函数的图形；

[0020]图3显示一种估计信号依赖噪声模型参数的方法流程图；

[0021]图4显示模拟胶片颗粒噪声方法的另一个实施例的流程图；

[0022]图5显示模拟胶片颗粒噪声方法的另一个实施例的流程图；