DE69514950T2

DE69514950T2 - Herstellung von imitierten Kunstwerken

Info

Publication number: DE69514950T2
Application number: DE69514950T
Authority: DE
Inventors: Chuen-Chien Lee; Masao Mizutani
Original assignee: Sony Electronics Inc
Current assignee: Sony Electronics Inc
Priority date: 1994-04-15
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2015-04-14
Also published as: EP0678831B1; JP3830555B2; US5844565A; JPH0844867A; US5621868A; TW330264B; CA2146740A1; DE69514950D1; EP0678831A3; KR950033955A; CA2146740C; KR100369909B1; EP0678831A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die automatische Erzeugung von Bildern, die einem speziellen Kunstwerk ähneln, z. B. zum Anzeigen oder Ausdrucken derselben.
Es ist bekannt, auf Probleme bei der Erzeugung von Bildern und deren Verbesserung Computer anzuwenden. Es sind Bildverbesserungstechniken auf wissenschaftliche Aufgaben angewendet worden, die Bilder mit höherer Auflösung, die eine verbesserte Einsicht bieten, erzeugen. Es ist die Computer-Animation benutzt worden, um hochaufgelöste Bilder, die Fotografien ähneln, für Spielfilme und andere Unterhaltungsmedien zu erzeugen. Als Computer und Software leistungsfähiger wurden, kamen computererzeugte oder -verbesserte Bilder dem fotografischen Ideal näher.
Einige Softwarepakete schaffen außerdem Spezialeffekte, die Bilder verformen. Beispielsweise offenbart die US-Patentschrift Nr. US-A-4 956 872 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Modifizieren eines Ausgangsbildes zum Erzeugen eines sich ergebenden Bildes, welches das Aussehen eines speziellen Kunstwerks hat, welches Verfahren und welche Vorrichtung mit den Oberbegriffen der vorliegenden Ansprüche 1 bzw. 14 übereinstimmen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Modifizieren eines Ausgangsbildes zum Erzeugen eines sich ergebenden Bildes, welches das Aussehen eines speziellen Kunstwerks hat, nach Anspruch 1 vorgesehen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Modifizieren eines Ausgangsbildes zum Erzeugen eines sich ergebenden Bildes, welches das Aussehen eines speziellen Kunstwerks hat, nach Anspruch 14 vorgesehen.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das im folgenden beschrieben wird, wird die Genauigkeit eines Ausgangsbildes durch eine automatische Bildverarbeitung in einer Weise verringert, die Techniken nachahmt, welche beim Herstellen eines speziellen Kunstwerks benutzt werden, um ein Bild mit einem gefälligen, üblichen Aussehen zu erzeugen, das für Verbraucher wünschenswert sein kann, die nach einem dekorativen Kunstwerk suchen. Obgleich das sich ergebende Bild das Produkt menschlicher Arbeit zu sein scheint, erfordert der Prozess kein menschliches Eingreifen.
Gemäß dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Genauigkeit eines Ausgangsbildes durch Modifizieren von Teilen des Bildes verringert, um eine gleichförmigere Leuchtdichte, Farbsättigung oder Farbtönung zu bekommen, die ein sich ergebendes Bild erzeugen, das Pinselstriche ähnlich denen in Ölgemälden zu enthalten scheint. Insbesondere werden für jeden Teil, der einen Pinselstrich nachamt, Leuchtdichte- und Farbwerte aus einem Pixel in dem Ausgangsbild ausgewählt und als die Grundlage für alle der Pixel in dem Teil benutzt. Um den Gesamtkontrast des Bildes zu verbessern, kann die Leuchtdichte des ausgewählten Werts verringert werden, wenn der Wert geringer als ein berechneter mittlerer Wert ist. Andernfalls kann die Leuchtdichte des ausgewählten Werts erhöht werden. Die Pixel des Teiles werden dann aus den berechneten Leuchtdichte- und Farbwerten erzeugt. Außerdem kann eine kleine zufällige Änderung oder eine Verwackelung zugefügt werden, um ein realistischeres Ergebnis zu erzielen.
Die Teile können verlängert werden und in einem Ausführungsbeispiel parabolisch gekrümmte verlängerte Ränder haben, und sie können demzufolge ein realistischeres pinselstrichartiges Aussehen haben. Diese verlängerten Teile können in einer von vier Orientierungen (vertikal, horizontal oder diagonal) angeordnet sein. Die Orientierung kann durch Messen der Richtung des maximalen Kontrasts in einer unscharf gemachten Version des Ausgangsbildes und Orientieren des Teiles senkrecht zu dieser Richtung, das typische Maltechniken nachahmt, bestimmt werden. Für eine weiter verbesserte Nachahmung kann die Größe des Teiles in Reaktion auf die Stufe des Kontrastes modifiziert werden. Die Teile, welche auf diese Weise erzeugt sind, können über einen Hintergrund gelegt werden, der durch Unscharfmachen des Ausgangsbildes gebildet ist.
Um die Nachahmung weiter zu verbessern, können kleinere Teile, die kleine Pinselstriche nachahmen, über dem anfänglichen Satz großer Teile in Bereichen hohen Kontrasts erzeugt werden. Diese kleineren Teile ahmen detaillierte Pinselstriche nach, die üblicherweise in einem Original-Ölgemälde nahe den Objekträndern erzeugt werden.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches im folgenden offenbart wird, gestattet die Erzeugung einer Nachahmung eines speziellen Kunstwerks durch Nachahmung von Pinselstrichen.
Im folgenden wird die Erfindung weiter anhand eines veranschaulichenden und nichteinschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Fig. 1A u. Fig. 1B zeigen perspektivische Ansichten eines Video-Druckers, einer Video-Kamera und eines Monitors, welche die. Prinzipien der vorliegenden Erfindung benutzen können, und Fig. 1C zeigt ein Funktions-Blockschaltbild einer Berechnungenschaltung, die mit dem Drucker, der Kamera oder dem Monitor zusammenarbeitet.
Fig. 2A zeigt ein Ausgangsbild vor einer Verarbeitung, Fig. 2B zeigt ein Bild, das durch Erzeugen nachgeahmter Pinselstriche in dem Bild gemäß Fig. 2A in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist, und Fig. 2C zeigt ein Bild, das durch Erfassung und Verbesserung von Rändern in dem Bild gemäß Fig. 2A hergestellt ist.
Fig. 3 zeigt ein Übersichts-Flussdiagramm eines Computerprogramms zum Zufügen nachgeahmter Pinselstriche in einem Bild.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Auslesen einer gespeicherten Datei für ein Bild.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung der Beziehungen von Sättigungs- (S-) u. Farbtönungs- (H-)Farbwerten zu U- u. V-Farbwerten.
Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Umwandeln von U- u. V-Farbwerten in S- u. H-Werte.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Malen von Pinselstrichen in einem Bild.
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm einer Unterprozedur zum Ableiten von Pinselstrichgrößen und -orientierungen.
Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm einer Unterprozedur zum Ausfüllen eines Pinselstrichs in dem Bild.
Fig. 10A, Fig. 10B, Fig. 100 u. Fig. 10D zeigen Darstellungen von Pinselstrichen, die durch die Unterprozeduren gemäß Fig. 8 u. Fig. 9 gebildet sind.
Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm einer Prozedur zum Umwandeln von S- u. H-Farbwerten in U- u. V-Werte.
Fig. 1A zeigt einen Video-Drucker 10. Der Drucker 10 kann über abgeschirmte Kabel 14 mit einer Video-Kamera 12 verbunden sein. Der Drucker 10 enthält ein Bedienungsfeld 16, das Tasten 18 hat, mit denen eine Bedienungsperson den Video- Drucker 10 steuern kann, um ein gewünschtes Bild auf einem Video-Band in der Kamera 12 auszuwählen. Wenn ein gewünschtes Bild aufgefunden worden ist, drückt die Bedienungsperson eine Taste 20, um eine Fotografie 22 zu erzeugen, die einen Bildausdruck des ausgewählten Bildes aufweist. Der Video-Drucker 10 kann z. B. von Verbrauchern benutzt werden, um von Video- Bändern Fotografien von Urlauben, Familientreffen usw. zu erzeugen. Auf diese Weise gestattet der Video-Drucker 10 der Video-Kamera 12, zwei Zwecken zu dienen, nämlich mit den Funktionen einer Video- und einer Festbild-Kamera.
Fig. 1B zeigt einen Monitor 23, der in ähnlicher Weise über Kabel 14 mit der Video-Kamera 12 verbunden werden kann, um ein Video von der Kamera 12 anzuzeigen. Alternativ dazu kann irgendeine andere Video-Quelle, wie eine Fernsehsendung, ein Heim-Videorecorder oder ein Laser-Plattenspieler, ein Video zu dem Monitor 23 übertragen.
Gemäß Fig. 1C verarbeiten in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Vorliegenden Erfindung eine Berechnungsschaltung 25, z. B. eine Spezialzweck-Berechnungsschaltung und/oder einer oder mehrere Mikroprozessoren, die eine Software abarbeiten, Bilder, bevor die Bilder durch den Drucker 10 gedruckt oder auf dem Bildschirm des Monitors 23 angezeigt werden.
Wie im folgenden im einzelnen beschrieben wird, hat das verarbeitete Bild Charakteristika, die das Aussehen eines Original-Kunstwerks nachahmen. Auf diese Weise erzeugt der Drucker 10, wenn er mit der Berechnungsschaltung 25 benutzt wird, Festbilder, die spezielle Kunstwerke nachahmen. Wenn der Monitor 23 mit der Berechnungsschaltung 25 benutzt wird, erzeugt er entweder Festbilder, die spezielle Kunstwerke nachahmen, oder eine Reihe von sequentiell angezeigten Bildern, die eine übliche Animation nachahmen.
Die Berechnungsschaltung 25 kann in einer getrennten Einheit 25 montiert sein, die in Fig. 1C gezeigt ist, oder sie kann in die bestehende Schaltung des Druckers 10, des Monitors 23 oder der Kamera 12 eingebaut sein.
Fig. 2A zeigt ein unverarbeitetes Bild der Art, wie sie durch den Drucker 10 oder den Monitor 23 erzeugt werden könnte. In dem Bild sind zwei Kontrastränder 24, 26 und Bereiche 28 mit sich ändernden Kontrasten angegeben.
In Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Bild gemäß Fig. 2A modifiziert werden, um Techniken nachzuahmen, die bei der Anfertigung von Ölgemälden benutzt werden. Wie mittels der folgenden Figuren mehr ins einzelne gehend beschrieben wird, werden zum Durchführen einer solchen Modifizierung Teile des Ausgangsbildes derart modifiziert, dass sie eine gleichförmigere Leuchtdichte, Farbsättigung und/oder Farbtönung haben, was sichtbare Teile mit gleichförmiger Leuchtdichte oder Farbtönung in dem sich ergebenden Bild erzeugt, die Pinselstrichen von Ölgemälden ähneln. Derartige nachgeahmte Pinselstriche 29 sind in den Bereichen 28 in Fig. 2B zu sehen, Außerdem wird, wie im folgenden mehr ins einzelne gehend beschrieben wird, der Gesamtkontrast des Bildes verstärkt, wie dies durch Vergleich von Fig. 2B und Fig. 2A ersichtlich ist.
Gemäß Fig. 2C kann das in Fig. 2A gezeigte Ausgangsbild durch Anordnen von Kontrasträndern in dem Bild, wie Rändern 24 und 26, und Modifizieren der Leuchtdichte des Bildes längs solchen Rändern modifiziert werden, was ein sich ergebendes Bild erzeugt, in dem Kontrastlinien, wie die Linien 24 u. 26, in signifikanter Weise hervorgehoben sind, was das Aussehen eines Original-Aquarellkunstwerks nachahmt.
Die folgenden Figuren beschreiben Prozeduren zum. Erzeugen der zuvor beschriebenen Effekte. Die beschriebenen Prozeduren wurden benutzt, um die Bilder, welche in Fig. 2B u. Fig. 2C gezeigt sind, auf dem Bildschirm einer Computer-Anzeigeeinrichtung zu erzeugen.
Obwohl die folgende Beschreibung Einzelheiten eines Programms für einen Allzweck-Computer betrifft, können die Bildverarbeitungs-Prozeduren, welche im folgenden beschrieben werden, auf verschiedenen Wegen, z. B. durch Software, die in einem Mikroprozessor abläuft, der in eine Allzweck-Einrichtung, wie den Video-Drucker 10, den Monitor 23, die Kamera 12 eingebaut ist, oder durch eine für sich allein bestehende Bildverarbeitungseinheit, ausgeführt werden. Alternativ dazu können diese Prozeduren mittels einer Spezial-Berechnungsschaltung in einem Erweiterungssteckplatz eines Allzweck-Computers oder einer solchen, die in eine Spezial-Einrichtung eingebaut ist, durchgeführt werden. Aus Gründen der Klarheit wird in der folgenden Beschreibung der allgemeine Ausdruck "Berechnungsschaltung" benutzt, um kollektiv auf irgendeine einen oder mehrere eine Saftware abarbeitende Mikroprozessoren enthaltende Elektronik-Konfiguration, die eine Berechnung durchführen kann, eine Spezial-Berechnungsschaltung oder eine Kombination von beiden Bezug zu nehmen.
Gemäß Fig. 3 liest (30) die Berechnungsschaltung, um nachgeahmte Pinselstriche in einem Ausgangsbild zu erzeugen, zuerst eine gespeicherte Eingangsdatei, die eine in Pixel zerlegte Darstellung des zu verarbeitenden Bildes enthält. Als nächstes wird das Bild in eine Darstellung umgewandelt (32), in der es leichter verarbeitet werden kann (wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wird). Dann verarbeitet die Berechnungsschaltung die Pixel des Bildes, wobei sie nachgeahmte Pinselstriche in dem Bild erzeugt oder "malt" (34). Wenn das Bild vollständig gemalt worden ist, wandelt (36) die Berechnungsschaltung die Farbdarstellung in ihr anfängliches Format zurück und schreibt (38) eine Ausgangsdatei, die das verarbeitete Bild enthält.
Gemäß Fig. 4 liest (31) die Berechnungsschaltung, um eine Eingangsdatei zu lesen (30), zuerst Leuchtdichte- (Y-)Werte aus der Eingangsdatei und speichert diese Werte in einem Arbeitspufferspeicher. Dann erzeugt (33) die Berechnungsschaltung eine Arbeitskopie des Bildes durch Subtrahieren eines vorbestimmten Versatzes von jedem Y-Wert und Begrenzen des Ergebnisses auf einen zulässigen Bereich. Danach liest (35) die Berechnungsschaltung U-Farbwerte, liest (37) V-Farbwerte aus der Eingangsdatei und speichert diese Werte in Arbeitspufferspeichern.
Gemäß Fig. 5 basiert die Beziehung zwischen U- und V-Farbwerten und Sättigungs- (S-) und Farbtönungs- (H-)Werten auf einer trigonomertischen Darstellung. Wenn die U- und V-Werte die Länge der zwei Schenkel eines rechtwinkligen Dreiecks repräsentieren, repräsentiert die Länge der Hypotenuse dieses Dreiecks den Farbsättigungs-Wert S, und der Winkel, der an dem U-Schenkel liegt, repräsentiert den Farbtönungs-Wert H.
Gemäß Fig. 6 berechnet (39) die Berechnungsschaltung, um Farbwerte in eine brauchbare Darstellung in jedem Pixel in dem Arbeitsbild umzuwandeln (32), den Sättigungswert unter Benutzung des Satzes von Pythagoras und berechnet den Farbtönungs-Wert aus der inversen Tangente des Verhältnisses des V-Werts und des U-Werts.
Gemäß Fig. 7 macht die Berechnungsschaltung, um Pinselstriche in das Bild in dem Arbeitspufferspeicher zu malen (34), zuerst das Ausgangsbild durch Ersetzen jedes Pixelleuchtdichte-Werts durch den Mittelwert der Leuchtdichte-Werte von z. B. 100 Pixeln in einem Quadrat von 10 mal 10 Pixeln, die das jeweils betreffende Pixel umgeben, unscharf (41). Dieser Prozess zum Unscharfmachen füllt Lücken zwischen Pinsel strichen, welche durch die im folgenden beschriebenen Frozeduren zuzufügen sind, um ein realistischeres Ergebnis zu erzielen.
Nachdem das Bild in dem Arbeitspufferspeicher unscharf gemacht worden ist, berechnet (42) die Berechnungsschaltung die mittlere Leuchtdichte des zentralen Drittels des Bildes. Dieser Wert wird in der nachfolgenden Verarbeitung benutzt, um den Kontrast des Bildes zu verbessern, was zu einem realistischeren Ergebnis führt.
Nach Durchlaufen der einleitenden Verarbeitung beginnt die Berechnungsschaltung, nachgeahmte Pinselstriche zu erzeugen. Um dies zu bewerkstelligen, erstellt (43) die Berechnungsschaltung zuerst einen Arbeitspufferspeicher, der Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werte für jedes Pixel des sich ergebenden Bildes enthält. Die Berechnungsschaltung füllt dann diesen Fufferspeicher mit den unscharf gemachten Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werten aus dem Ausgangsbild, die in dem zuvor beschriebenen Schritt 41 erzeugt wurden. Weil der Pufferspeicher mit einer unscharf gemachten Hintergrundversion des Ausgangsbildes initialisiert wird, sind Lücken zwischen nachgeahmten Pinselstrichen in dem sich ergebenden Bild nicht merklich vorhanden.
Um Pinselstriche zu erzeugen, tastet die Berechnungsschaltung das Bild dreimal in Blöcken von z. B. 7 Pixeln auf einer Seite ab. Während der Abtastungen erzeugt die Berechnungsschaltung in aufgesuchten Blöcken nachgeahmte Pinselstriche. Während der ersten zwei Abtastungen 44 erzeugt die Berechnungsschaltung in jedem aufgesuchten Block große Pinselstriche. Während einer dritten Abtastung 55 erzeugt die Berechnungsschaltung in aufgesuchten Blöcken, die bestimmte Kriterien erfüllen, kleine Pinselstriche, wie dies im folgenden ausgeführt wird.
Die großen Pinselstriche können größer als die Größe des Blocks sein und können sich demzufolge mit Pinselstrichen benachbarter Blöcke überlappen. Wenn sich große Pinselstriche überlappen, löscht der neuere Pinselstrich die überlappenden Teile des älteren Pinselstrichs aus. Um die realistische Beschaffenheit des Ergebnisses zu verbessern, erfolgt die Abtastung (44) für große Pinselstriche verschachtelt. Die erste Abtastung wird längs regelmäßige Abständen voneinander aufweisenden Reihen von Blöcken, die über das Bild verlaufen, durchgeführt, und die zweite Abtastung wird längs regelmäßige Abstände voneinander aufweisenden Reihen, die mit den Reihen der ersten Abtastung verschachtelt sind, durchgeführt. Durch das Durchführen zweier verschachtelter Abtastungen enthält das sich ergebende Bild eine realistisch wirkende Mischung vollständiger Pinselstriche (aus der zweiten Abtastung) und teilweise ausgelöschter Pinselstriche (aus der ersten Abtastung).
In jedem Block untersucht (45) die Berechnungsschaltung während der drei Abtastungen zuerst das Bild in dem Arbeitspufferspeicher und leitet eine Pinselstrichgröße und eine Pinselstrichorientierung ab. Die Pinselstrichgrößen und -orientierungen werden besser aus dem unscharf gemachten Bild als aus dem Originalbild erzeugt. Dies wird gemacht, weil das unscharf gemachte Bild durch Rauschen relativ "unverschmutzt" ist und daher ein gleichförmigeres und regelmäßigeres Muster von Pinselstrichgrößen und -orientierungen erzeugen wird, was zu einer realistischeren Wirkung führt.
Um einen Pinselstrich zu erzeugen, wählt (46) die Berechnungsschaltung die Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werte für das Pixel in dem Zentrum des neuen Pinselstrichs aus und berechnet einen neuen Leuchtdichte- und Sättigungswert durch "Verwackeln" (48) (d. h. durch Addieren eines zufallserzeugten positiven oder negativen Inkrements) der Leuchtdichte- und Sättigungswerte des Pixels in dem Zentrum des Pinselstrichs.
Als nächstes vergleicht (50) die Berechnungsschaltung, um den Gesamtkontrast des Bildes zu verstärken, den berechneten Leuchtdichte-Wert mit demjenigen des zentralen Drittels des des Bildes, der in Schritt 42 berechnet wurde. Wenn die berechnete Leuchtdichte geringer als diejenige des zentralen Drittels des Bildes ist, wird die berechnete Leuchtdichte verringert. Wenn die berechnete Leuchtdichte jedoch größer als diejenige des zentralen Drittels des Bildes ist, wird die berechnete Leuchtdichte erhöht.
Schließlich wird der Pinselstrich mit den berechneten Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werten ausgefüllt (52), und die Berechnungsschaltung fährt mit dem nächsten Schritt über das Bild fort und wiederholt die Prozedur beginnend mit Schritt 45.
Wie zuvor angemerkt werden während der ersten zwei Abtastungen in jedem aufgesuchten Block große Pinselstriche erzeugt. Demzufolge werden in jedem aufgesuchten Block vier Schritte 46, 48, 50 u. 52 durchgeführt. Während der dritten Abtastung werden hingegen in nur wenigen der aufgesuchten Blöcke kleine Pinselstriche erzeugt.
In einem Original-Ölgemälde sind Objektränder typischerweise durch eine relativ große Anzahl von kleinen Pinselstrichen definiert, was ein natürliches Ergebnis der Notwendigkeit von Genauigkeit ist, wenn solche Ränder gemalt werden. Der Körper eines Objekts ist jedoch typischerweise durch eine kleinere Anzahl von großen Pinselstrichen definiert, weil in diesen Bereichen eine geringe Genauigkeit notwendig ist. Diese Methodik wird in Übereinstimmung mit der Erfindung durch Erzeugen kleiner Pinselstriche nur längs Kontrastlinien in dem Bild nachgeahmt.
Während eines Abtastens (55), das kleine Pinselstriche erzeugt, bestimmt (57) die Berechnungsschaltung in jedem Block, ob das Bild an dem Ort des Blocks einen hohen Kontrast hat, und erzeugt nur einen kleinen Strich, wenn das Bild einen hohen Kontrast hat. Wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 ausgeführt, mißt der Untersuchungsschritt 45 den Kontrast des Bildes in dem gegenwärtigen Block und erzeugt eine kleine Pinselstrichgröße, wenn das Bild einen hohen Kontrast hat. Dazu bestimmt die Berechnungsschaltung in Schritt 57, ob der Pinselstrich klein, z. B. kleiner als sieben Pixel lang, ist und erzeugt, wenn dies der Fall ist, den Pinselstrich durch die Schritte 46, 48, 50 u. 52. Falls der Pinselstrich größer als sieben Pixel ist, gibt es keine signifikanten Kontrastlinien in dem gegenwärtigen Block, und die Berechnungsschaltung setzt die Prozedur mit dem nächsten Block ohne Erzeugung eines kleinen Pinselstrichs fort.
Gemäß Fig. 8 untersucht die Berechnungsschaltung in Schritt 45 das Bild, um Pinselstrichgrößen und -orientierungen abzuleiten. Dies wird durch Berechnen (47) des Kontrastes des Ausgangsbildes längs vier Richtungen durchgeführt. Diese vier Richtungen können z. B. vertikale, horizontale Richtungen und eine diagonale Richtung von unten links nach oben rechts und eine diagonale Richtung von oben links nach unten rechts sein. Um den Kontrast in jeder dieser Richtungen zu berechnen, berechnet die Berechnungsschaltung die Differenz von Leuchtdichte-Werten passender Gruppen von Pixeln, die dem Pixel in dem Zentrum des Pinselstrichs benachbart sind. Um beispielsweise den Kontrast in einer horizontalen Richtung zu berechnen, berechnet die Berechnungsschaltung die Differenz zwischen Leuchtdichte-Werten im einem oder mehreren Pixeln direkt nach rechts von dem zentralen Pixel und Leuchtdichte- Werte in einem oder mehreren Pixeln direkt nach links von dem zentralen Pixel. Der absolute Wert der Differenz repräsentiert den Kontrast des Bildes bei dem Pinselstrich in der horizontalen Richtung. Ähnliche Berechnungen werden längs vertikalen und diagonalen Richtungen durchgeführt, um vier Kontrast-Werte zu erzeugen. Die Berechnungsschaltung bestimmt dann, welcher dieser vier Werte der maximale Wert ist. Der Pinselstrich wird dann in einer Richtung senkrecht zu der Richtung des maximalen Kontrast-Werts orientiert. Durch Orientieren der Pinselstriche senkrecht zu der Richtung des maximalen Kontrasts werden die Pinselstriche in dem verarbeiteten Bild im allgemeinen besser längs als quer zu den Kontrastlinien in dem Bild ausgerichtet. Dies verbessert die Nachahmung von Ölgemälde-Techniken, weil Ölgemälde typischerweise Pinselstriche enthalten, die längs der Richtung von Objektumrissen ausgerichtet sind.
Nach dem Berechnen der Pinselstrich-Richtung wird die Pinselstrich-Länge unter Bezugnahme auf die maximale Kontrasthöhe, die in dem vorhergehenden Schritt bestimmt ist, berechnet (49). In Fällen, in denen die maximale Kontrasthöhe groß ist, wird die Länge des Pinselstrichs gekürzt. Dies ahmt auch die Ölgemälde-Techniken nach, weil Ölgemälde typischerweise kurze Pinselstriche bei detaillierten Rändern enthalten, die Objekte umgeben. Die Breite des Pinselstrichs wird so unter Bezugnahme auf die Länge berechnet (51), dass der Pinselstrich geringfügig länger als die Breite ist. Exemplarische Pinselstriche sind in Fig. 10A, Fig. 10B, Fig. 10C u. Fig. 10D gezeigt und werden im folgenden ins einzelne gehend erläutert.
Gemäß Fig. 9 führt die Berechnungsschaltung, um einen Pinselstrich mit berechneten Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werten auszufüllen (52), wiederholt eine Reihe von Schritten längs der Länge des Pinselstrichs durch (54). Die erzeugten Pinselstriche können rechteckig oder blattförmig sein.
Exemplarische rechteckige Pinselstriche sind in Fig. 10A u. Fig. 10B gezeigt. Fig. 10A zeigt einen horizontal orientierten Pinselstrich, der eine horizontale Länge L und eine vertikale Breite W hat. Fig. 10B zeigt einen diagonal orientierten Pinselstrich der gleichen Ausdehnungen. (Die horizontalen und vertikalen Ausdehnungen in Fig. 10B sind um einen einen Faktor (Quadratwurzel von 2) verringert, weil der Strich einen Schrägheitswinkel von 45º aufweist.
Fig. 100 zeigt einen blattförmigen Pinselstrich in einer horizontalen Orientierung, und Fig. 10D zeigt einen blattförmigen Pinselstrich in einer diagonalen Orientierung. Die blattförmigen Pinselstriche sind durch gekrümmte Seiten längs deren langen Ausdehnungen gekennzeichnet. Die Kurven werden gemäß einer quadratischen Gleichung erzeugt, und demzufolge sind die Kurven parabolische Kurven. Der blattförmige Pinselstrich, welcher in Fig. 100 gezeigt ist, hat eine horizontale Länge L, die gleich der Länge L des Pinselstrichs ist, der in Fig. 10A gezeigt ist. Die maximale Breite W des blattförmigen Pinselstrichs, der in Fig. 10C gezeigt ist, ist gleich der Breite des Pinselstrichs, der in Fig. 10A gezeigt ist. Ähnliche Beziehungen können zwischen dem diagonal orientierten blattförmigen Pinselstrich, der in Fig. 10D gezeigt ist, und dem diagonal orientierten rechteckigen Pinselstrich, der in Fig. 10B gezeigt ist, gefunden werden. (Wiederum sind die horizontalen und vertikalen Ausdehnungen gemäß Fig. 10D um einen Faktor entsprechend der Quadratwurzel von 2 verringert, weil der Pinselstrich gemäß Fig. 10D einen Schrägheitswinkel von 45º aufweist.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 9 angemerkt werden die Pinselstriche durch eine Reihe von Schritten erzeugt, die längs der Länge des Pinselstrichs ausgeführt werden. Während jedes Schritts folgt (58) die Berechnungsschaltung einer vertikalen, horizontalen oder diagonalen Linie von Pixeln, wie Linien 59, die in Fig. 10A bis Fig. 10D gezeigt sind, über die Breite des Pinselstrichs, wobei jedes Pixel längs der Linie durch die berechneten Leuchtdichte-, Sättigungs- und Farbtönungs-Werte ersetzt wird. Die Berechnungsschaltung beginnt bei einem Pixel in einer zufällig ausgewählten Position nahe dem Rand des Pinselstrichs. Zum Zwecke einer vermehrt realistischen Wirkung fügt die Berechnungsschaltung dem Aussehen des Bildes eine geringfügige Willkürlichkeit durch willkürliches Variieren des Leuchtdichte-Werts Y hinzu, wenn eine Linie 59 quer über den Strich gefolgt wird. Um dies durchzuführen, wird der Leuchtdichte-Wert auf der Grundlage des gegenwärtigen Orts über die Breite des Pinselstrichs variiert.
Nach dem Ausfüllen einer Linie 59 über die Breite des Pinselstrichs setzt sich die Prozedur gemäß Fig. 9 zu der nachfolgenden Linie über die Breite des Pinselstrichs fort, usw., bis der Pinselstrich vollständig ausgefüllt worden ist.
Blattförmige Pinselstriche werden durch einen zusätzlichen Schritt 56 erzeugt, der während der zuvor beschriebenen Prozedur durchgeführt wird. In diesem Schritt berechnet (56) die Berechnungsschaltung eine Pinselstrich-Breite auf der Grundlage des gegenwärtigen Orts längs der Länge des Pinselstrichs. Die Gleichung, welche zum Berechnen des Breiten- Werts benutzt wird, ist - wie zuvor angemerkt - eine quadratische Gleichung, und sie erzeugt einen maximale Breiten- Wert in dem Zentrum des Pinselstrichs. Nachdem die Pinselstrich-Breite berechnet worden ist, füllt die Berechnungsschaltung eine Linie 59 quer über den Pinselstrich, der die berechnete Breite hat, in der Weise aus, wie sie zuvor beschrieben wurde.
Gemäß Fig. 11 wird die Farb-Darstellung, nachdem das Bild derart verarbeitet worden ist, dass es Pinselstriche enthält, in U- und V-Farbwerte rückumgewandelt (36). Um dies durchzuführen, berechnet (60) die Berechnungsschaltung für jedes Pixel in dem Arbeitspufferspeicher die Sättigung S multipliziert mit dem Kosinus der Farbtönung H, um den U-Wert zu erzeugen, und berechnet die Sättigung S multipliziert mit dem Sinus der Farbtönung H wird, um den V-Wert zu erzeugen.
Während die vorliegende Erfindung durch eine Beschreibung verschiedenartiger Ausführungsbeispiele erklärt worden ist und während diese Ausführungsbeispiele ins einzelne gehend beschrieben worden sind, ist es nicht die Absicht der Anmelder, in irgendeiner Weise den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche auf solche Einzelheiten zu beschränken. Zusätzliche Vorteile und Modifizierungen leuchten dem Fachmann leicht ein. Beispielsweise benutzen die zuvor beschriebenen Prozeduren den mittleren Leuchtdichte-Wert aus dem zentralen Drittel des Bildes, um sich dem mittleren Leuchtdichte-Wert über das Bild anzunähern. Es ist herausgefunden worden, dass diese Technik zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann, wenn das zentrale Drittel des Bildes besonders hell oder dunkel ist. Demzufolge können in einem alternativen Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von unterschiedlichen Bereichen des Bildes benutzt werden, um den mittleren Leuchtdichte-Wert zu berechnen. Die Erfindung ist daher hinsichtlich ihrer weiteren Aspekte nicht auf bestimmte Einzelheiten, repräsentative Vorrichtungen und Verfahren sowie auf das veranschaulichende Beispiel, das gezeigt und beschrieben ist, beschränkt. Demgemäß können ohne Verlassen des Schutzumfangs der vorliegenden Ansprüche Abänderungen dieser Einzelheiten vorgenommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Modifizieren eines Ausgangsbildes, um ein sich ergebendes Bild zu erzeugen, welches das Aussehen eines speziellen Kunstwerks hat, welches Verfahren umfasst:

das Speichern (43) einer in Pixel zerlegten Darstellung des Ausgangsbildes in einem elektronischen Speicher,

das Auswählen (44, 45, 55) von Teilen des gespeicherten Ausgangsbildes und das Modifizieren der ausgewählten Teile, um ohne Eingabe durch eine Person Modifizierungen zu gewinnen, welche die Genauigkeit des Ausgangsbildes durch Modifizieren von Teilen des Bildes herabsetzen, um auf diese Weise eine gleichförmigere Leuchtdichte, Farbe, Sättigung und/oder Farbtönung zu erhalten, so dass das sich ergebende Bild das Aussehen von Pinselstrichen hat, und

das Erzeugen (25) einer visuellen Ausgabe des sich ergebenden Bildes,

dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung jedes ausgewählten Teils umfaßt:

das Auswählen (46) eines Leuchtdichte- und Farbwerts, der einem oder mehreren Pixeln innerhalb des ausgewählten Teils entspricht,

das Vergleichen (50) des ausgewählten Leuchtdichtewerts mit einem mittleren Leuchtdichtewert, der aus einer Vielzahl von Pixeln des Ausgangsbildes gewonnen (42) ist,

das Verringern (50) des ausgewählten Leuchtdichtewerts, falls der ausgewählte Leuchtdichtewert geringer als der mittlere Leuchtdichtewert ist, oder andernfalls das Erhöhen des ausgewählten Leuchtdichtewerts,

das Gewinnen (52) von Pixel-Leuchtdichte- und Farbwerten aus dem ausgewählten Farbwert und dem verringerten oder erhöhten ausgewählten Leuchtdichtewert und

das Modifizieren (52) von Pixeln des ausgewählten Teils, um eine Annäherung der gewonnenen Pixel-Leuchtdichte- und Farbwerte zu erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen einer visuellen Ausgabe des sich ergebenden Bildes einen oder mehrere Vorgänge umfaßt zum

Drucken einer Kopie der in Pixel zerlegten Darstellung des sich ergebenden Bildes und

Erzeugen einer Anzeige der in Pixel zerlegten Darstellung des sich ergebenden Bildes mittels einer elektronischen Anzeigeeinrichtung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gewinnen (52) von Pixel-Leuchtdichte- und Farbwerten das Verstärken (48) des ausgewählten Farbwerts und des verringerten oder erhöhten ausgewählten Leuchtdichtewerts mit einem Pseudo- Zufallsrauschen umfasst, um eine Änderung in der Leuchtdichte oder der Farbe von Pixeln des ausgewählten Teils zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Auswählen (44, 45, 55) von Teilen des Ausgangsbildes das Auswählen von länglichen Teilen umfasst, die im wesentlichen parabolisch gekrümmte Ränder haben.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Auswählen (44, 45, 55) von Teilen des Ausgangsbildes das Auswählen von länglichen Teilen umfasst, die in einer von zumindest zwei möglichen Richtungen orientiert sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Auswählen vor Teilen des Ausgangsbildes umfasst:

das Auswählen eines Ortes für einen Teil,

das Bestimmen (47) eines Kontrastes des Ausgangsbildes in jeder von vier Richtungen an dem Ort und das Bestimmen einer Richtung eines maximalen Kontrastes an dem Ort und

das Auswählen eines länglichen Teil an dem Ort, wobei der längliche Teil mit seiner langen Abmessung senkrecht zu der Richtung des maximalen Kontrastes orientiert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Auswählen von Teilen des Ausgangsbildes das Auswählen eines länglichen Teils umfasst, der eine Größe hat, die auf der Kontrast des Ausgangsbildes in der Richtung des maximalen Kontrastes bezogen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Bestimmen des Kontrastes des Ausgangsbildes das Bestimmen des Kontrastes aus einer unscharf gemachten Version (58) des Ausgangsbildes umfasst, was zu einer erhöhten Gleichförmigkeit der Orientierung des Teils führt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem

das Auswählen von Teilen des Ausgangsbildes das Auswählen (44, 45) eines ersten Satzes von Reihen von Blöcken, die sich durch das Bild erstrecken, und dann das Auswählen eines zweiten Satzes von Rehen von Blöcken, die mit dem ersten Satz von Reihen von Blöcken verschachtelt sind und sich durch das Bild erstrecken, umfasst und

das Modifizieren der Teile das Modifizieren von Teilen längs des ersten. Satzes von Reihen vor dem Modifizieren von Teilen längs des zweiten Satzes von Reihen umfasst, wodurch sich die Modifizierungen der Teile innerhalb des Bildes variabel überlappen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem

das Auswählen von Teilen des Ausgangsbildes das Auswählen (44, 45) großer Teile und das Auswählen (55, 45) kleinerer Teile des Bildes umfasst und

das Modifizieren der Teile das Modifizieren der großen Teile vor dem Modifizieren der kleineren Teile umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem

das Auswählen großer Teile des Bildes das Auswählen großer Teile längs eines ersten Satzes von Reihen, die sich durch das Bild erstrecken, und das Auswählen großer Teile längs eines zweiten Satzes von Reihen, die mit dem ersten Satz von Reihen verschachtelt sind und sich durch das Bild erstrecken, umfasst und

das Modifizieren der Teile das Modifizieren von Teilen längs des ersten Satzes von Reihen vor dem Modifizieren von Teilen längs des zweiten Satzes von Reihen umfasst,

wodurch sich die Modifizierungen der großen Teile innerhalb des Bildes variabel überlappen.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Auswählen kleiner Teile des Bildes das Bestimmen eines Kontrastes des Bildes und das Auswählen kleiner Teile in Bereichen des Bildes, die einen hohen Kontrast haben, umfasst.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Verringernder Genauigkeit des Ausgangsbildes durch Unscharfmachen (41) des Ausgangsbildes umfasst, um einen Hintergrund zu bilden, innerhalb dessen die Teile modifiziert werden.

14. Vorrichtung zum Modifizieren eines Ausgangsbildes, um ein sich ergebendes Bild Zu erzeugen, welches das Aussehen eines speziellen Kunstwerks hat, welche Vorrichtung umfasst:

einen elektronischen Speicher zum Speichern (43) einer in Pixel zerlegten Darstellung des Ausgangsbildes,

eine Berechnungsschaltung zum Auswählen (44, 45, 55) von Teilen des gespeicherten Ausgangsbildes und Modifizieren der ausgewählten Teile, um ohne Eingabe durch eine Person Modifizierungen zu gewinnen, welche die Genauigkeit des Ausgangsbildes durch Modifizieren von Teilen des Bildes verringern, um auf diese Weise eine gleichförmigere Leuchtdichte, Farbe, Sättigung und/oder Farbtönung zu erhalten, so dass das sich ergebende Bild das Aussehen von Pinselstrichen hat, und

eine Ausgabeanschluß zur Verbindung mit einer Ausgabeeinrichtung (25), die in der Lage ist, eine visuelle Ausgabe des sich ergebenden Bildes zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsschaltung betreibbar ist, um die Modifizierung jedes ausgewählten Teils zu bewirken durch

Auswählen (46) eines Leuchtdichte- und Farbwerts, der einem oder mehreren Pixeln innerhalb des ausgewählten Teils entspricht,

Vergleichen (50) des ausgewählten Leuchtdichtewerts mit einem mittleren Leuchtdichtewert, der aus einer Vielzahl von Pixeln des Ausgangsbildes gewonnen (42) ist,

Verringern (50) des ausgewählten Leuchtdichtewerts, falls der ausgewählte Leuchtdichtewert geringer als der mittlere Leuchtdichtewert ist, oder andernfalls Erhöhen des ausgewählten Leuchtdichtewerts,

Gewinnen (52) von Pixel-Leuchtdichte- und Farbwerten aus dem ausgewählten Farbwert und dem verringerten oder erhöhten ausgewählten Leuchtdichtewert und

Modifizieren (52) von Pixeln des ausgewählten Teils, um eine Annäherung der gewonnenen Pixel-Leuchtdichte- und Farbwerte zu erreichen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Ausgabeanschluß zur Verbindung mit einem Drucker und/oder einem elektronischen Anzeigemonitor konfiguriert ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der die Berechnungsschaltung betreibbar ist zum Auswählen von Teilen des Ausgangsbildes durch Auswählen eines Ortes zur einen Teil, Bestimmen (47) eines Kontrastes des Ausgangsbildes in jeder Von vier Richtungen bei dem Ort, Bestimmen einer Richtung eines maximalen Kontrastes bei dem Ort und dann Auswählen eines länglichen Teils bei dem Ort, wobei der längliche Teil mit seiner langen Abmessung senkrecht zu der Richtung des maximalen Kontrastes orientiert ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die länglichen Teile, welche durch die Berechnungsschaltung ausgewählt werden, eine Größe haben, die auf den Kontrast des Anfangsbildes in der Richtung des maximalen Kontrastes bezogen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Berechnungsschaltung zum Bestimmen eines Kontrastes des Ausgangsbildes aus einer unscharf gemachten Version (58) des Anfangsbildes, die zu erhöhten Gleichförmigkeit der Orientierung der Teile führt, betreibbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der die Berechnungsschaltung betreibbar ist zum

Auswählen von Teilen des Ausgangsbildes durch Auswählen eines ersten Satzes von Reihen von Blöcken, die sich durch das Bild erstrecken, und dann Auswählen eines zweiten Satzes von Reihen von Blöcken, die mit dem ersten Satz von Reihen vor Blöcken verschachtelt sind und sich durch das Bild erstrecken; und

Modifizieren von Teilen längs des erster Satzes von Reihen vor dem Modifizieren von Teilen längs des zweiten Satzes von Reihen,

wodurch sich die Modifizierungen der Teile innerhalb des Bildes variabel überlappen.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei der die Berechnungsschaltung betreibbar ist zum

Auswählen großer Teile und kleinerer Teile des Bildes und

Modifizieren der großen Teile vor dem Modifizieren der kleineren Teile.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die Berechnungsschaltung betreibbar ist zum Auswählen kleinerer Teile des Bildes durch Bestimmen eines Kontrastes des Bildes und Auswählen kleinerer Teile in Bereichen des Bildes, die einen hohen Kontrast haben.