Verfahren und Vorrichtung zur Veränderung der Farbsättiqunq elektronisch erfaßter Bilder Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Transformation von durch farbliche Filterung gewonnenen und logarithmisch kompri- mierten Bildsignalen, bei dem die Farbsättigung der aufgenomme- nen Bilder verändert wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Sättigungsstufe zur Durchführung des Verfahrens sowie eine di- gitale Kamera mit einer solchen Sättigungsstufe.

In der Foto-und Filmkameratechnik werden als Ersatz für her- kömmliches Filmmaterial in zunehmendem Maße elektronische Bild- aufnehmer eingesetzt, die eine optische Intensitätsverteilung in elektronische Bildsignale umwandeln. Derartige Bildaufnehmer weisen eine regelmäßige Anordnung von Bildpunkten ("Pixeln") auf, denen jeweils eine oder mehrere lichtempfindliche, im fol- genden als Bildzellen bezeichnete Schaltungen aus Halbleiter- bauelementen zugeordnet sind. Jede dieser Bildzellen erzeugt ein Bildsignal, dessen Spannungswert eine Funktion der Intensi- tät des auf die Bildzelle auftreffenden Lichts ist.

Bei Bildaufnehmern für die farbige Wiedergabe besteht jeder Bildpunkt in der Regel aus einem Tripel von Bildzellen, die je- weils durch ein Farbfilter für eine der drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau überdeckt sind. Jedes Signal einer solchen Bildzelle gibt einen auf die betreffende Spektralfarbe bezoge- nen Helligkeitswert wieder, so daß in der Gesamtheit der drei Einzelsignale die Farbinformation für den betreffenden Bild- punkt enthalten ist.

Betrachtet man ein durch derartige Bildsignale repräsentiertes Bild unmittelbar auf einem Monitor, so weicht das Ergebnis in der Regel mehr oder weniger deutlich von dem tatsächlichen Seh- eindruck ab, den ein Mensch durch unmittelbare Betrachtung des aufgenommenen Motivs gewinnt. Daher werden die Bildsignale in der Regel digitalisiert und in digitalen Signalprozessoren un- terschiedlichen Transformationen unterworfen, um die aufgenom- menen Bilder an den tatsächlichen Seheindruck anzupassen.

Mit Hilfe derartiger Transformationen lassen sich beispielswei- se Farbstiche entfernen (Farbtransformationen) oder aufgenomme- ne Bilder insgesamt aufhellen oder abdunkeln (Helligkeitstrans- formationen). Ferner ist es möglich, die Farbsättigung derarti- ger elektronischer Bilder zu verändern. Unter der Sättigung einer Farbe wird begrifflich der Unterschied zwischen der Farbe und einem Grauwert gleicher Helligkeit verstanden. Schwach ge- sättigte Farben sind daher blaß oder sogar gräulich, während stark gesättigte Farben kräftig und brillant wirken.

Bei der Beschreibung derartiger Transformationen geht man meist vom sog. RGB-Farbmodell aus, da dieses der Funktionsweise von Bildaufnehmern und Farbmonitoren weitgehend entspricht. Sowohl im RGB-Farbmodell als auch bei Bildaufnehmern und Farbmonitoren werden nämlich Farben durch Anteile der drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau wiedergegeben, die im Farbmodell jeweils Werte zwischen 0 und 1 annehmen können. Auf diese Weise läßt sich die Gesamtheit der darstellbaren Farben in einem Einheits- würfel darstellen, der von einem Koordinatensystem aufgespannt wird, auf dessen Achsen die drei Farbanteile aufgetragen sind.

Sind die Anteile der drei Primärfarben gleich groß, was einem Punkt auf einer Raumdiagonalen des Einheitswürfels entspricht, so erhält man einen reinen Grauwert. Bei einer schwach gesät- tigten Farbe liegt der diese Farbe repräsentierende Punkt in der Nähe dieser Raumdiagonalen, d. h. die Anteile der Spektral- farben weichen nur geringfügig voneinander ab.

Aus einem Aufsatz von Paul Haeberli aus dem Jahre 1993, der im Internet unter der Adresse http ://wwp. sgi. com/graphica/matrix/ index. html veröffentlicht ist, ist eine Transformation zur Sät- tigung von RGB-Farben bekannt. Wenn R ein Bildsignal für die Spektralfarbe Rot an einem bestimmten Bildpunkt bezeichnet, so ergibt sich nach der dort beschriebenen Transformation das transformierte Bildsignal R'aus der Gleichung R'= a (R-L) + L, wobei L einen Helligkeitswert für den betreffenden Bildpunkt und a einen Sättigungsfaktor bezeichnet. Bezüglich der trans- formierten Bildsignale G'und B'für die Spektralfarbe Grün bzw. Blau gelten entsprechende Gleichungen, wobei der Sätti- gungsfaktor a sowie der Helligkeitswert L für alle Spektralfar- ben eines Bildpunktes gleich sind. Der Helligkeitswert L wird dabei nach der Gleichung LZ = R WR + G WG + B WB bestimmt, wobei WR = 0, 3086, WG = 0, 6094 und WB = 0, 0820 beträgt. Wird der Sättigungsfaktor a kleiner als 1 gewählt, so führt dies zu einer Absenkung der Farbsättigung. Sättigungs- faktoren a, die größer sind als 1, ergeben stärker gesättigte Farben.

In dem Aufsatz wird ferner darauf hingewiesen, daß diese Trans- formation nur dann zu korrekten Ergebnissen führt, wenn die Bildsignale R, G und B linear sind. Lineare Bildsignale zeich- nen sich dadurch aus, daß zwischen dem Spannungswert eines sol- chen Bildsignales und der optischen Intensität, die auf den be- treffenden Bildpunkt auftrifft, eine lineare Beziehung besteht.

Dies ist beispielsweise bei den insbesondere in Videokameras häufig verwendeten Bildaufnehmern in CCD-Technik (CCD = charge coupled device) der Fall. Handelt es sich hingegen nicht um lineare Bildsignale, so müssen nach Haeberli diese zuerst in lineare Signale umgewandelt werden, bevor die vorstehend beschriebene Transformation zur Veränderung der Farbsättigung durchgeführt werden kann.

Aus der EP-B-0 632 930 ist ein Bildaufnehmer bekannt, der eine hohe Eingangssignaldynamik logarithmisch auf eine erheblich kleinere Ausgangssignaldynamik komprimiert. Jeder Bildpunkt dieses bekannten Bildaufnehmers erzeugt somit eine Ausgangs- spannung, die dem Logarithmus der darauf auftreffenden opti- schen Intensität entspricht. Damit läßt sich die extrem hohe Bestrahlungsstärke-Dynamik natürlicher Szenen, die in der Grö- ßenordnung von 120 dB liegt, signaltechnisch erfassen. Mit ei- nem derartigen Bildaufnehmer können somit Bilder elektronisch erfaßt werden, deren Helligkeitsdynamik dem tatsächlichen Se- hempfinden des Menschen äußerst nahe kommt. Dies liegt vor al- lem daran, daß auch das menschliche Auge eine annähernd log- arithmische Sehempfindlichkeit besitzt.

Während diese logarithmisch komprimierten Bildsignale eine Hel- ligkeitsdynamik von etwa 120 dB wiedergeben, sind die absoluten Differenzen zwischen den Bildsignalen der einzelnen Spektral- farben jedoch vergleichsweise gering. Dies führt dazu, daß die mit dem bekannten Bildaufnehmer aufgenommenen Bilder häufig ei- ne nicht ausreichende Farbsättigung aufweisen. Es erscheint da- her möglich, der in dem o. a. Aufsatz von P. Haeberli ausgespro- chenen Anregung zu folgen und die logarithmisch komprimierten Bildsignale nach einer Digitalisierung zunächst wieder zu line- arisieren, dann in der dort beschriebenen Weise zu transformie- ren und anschließend wieder zu logarithmieren. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine derartige Linearisierung (d. h. Entlog- arithmisierung) und anschließende Logarithmisierung der Bildsi- gnale rechentechnisch sehr aufwendig und daher nur mit teuren digitalen Signalprozessoren zu bewältigen ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine Veränderung der Farbsät- tigung auf möglichst einfache Weise gestattet.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Sättigungsstufe zur möglichst einfachen Veränderung der Farbsättigung von Bildern anzugeben, mit der durch farbliche Filterung gewonnene und log- arithmisch komprimierte Bildsignale transformierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest für eine Spektralfarbe die transformierten Bildsignale als Funktion der logarithmisch komprimierten Bildsignale und logarithmisch kom- primierter Helligkeitssignale ermittelt werden.

Hinsichtlich einer Sättigungsstufe wird die Aufgabe durch Re- chenmittel gelöst, mit denen für zumindest eine Spektralfarbe die transformierten Bildsignale als Funktion der logarithmisch komprimierten Bildsignale und logarithmisch komprimierter Hel- ligkeitssignale ermittelbar sind.

Es hat sich gezeigt, daß entgegen dem oben erwähnten Vorurteil eine unmittelbar auf der Grundlage logarithmisch komprimierter Bildsignale durchgeführte Transformation zu hervorragenden Er- gebnissen bei der Verbesserung der Farbsättigung führt. Voraus- setzung hierfür ist lediglich, daß in die Transformation auch logarithmisch komprimierte Helligkeitssignale eingehen. Die für lineare Bildsignale bekannten Transformationen lassen sich da- mit im wesentlichen übernehmen, und zwar überraschenderweise ohne entsprechende Logarithmierung der Transformationsgleichun- gen. So bleibt z. B. eine Rechenoperation für lineare Signale, bei der ein lineares Signal S mit einem Faktor k multipliziert wird, bei einem logarithmisch komprimierten Signal S'weiterhin eine Multiplikation mit k (oder einem Wert k'). Die Multiplika- tion mit k wird also nicht logarithmiert, d. h. in eine Addition von log k umgewandelt.

Für einen bestimmten Bildpunkt kann das logarithmisch kompri- mierte Helligkeitssignal beispielsweise von einer zusätzlichen Bildzelle bereitgestellt werden, die farblich ungefiltertes Licht aufnimmt und daher ein reines Helligkeitssignal für die- sen Bildpunkt liefert. Ebenso ist es natürlich möglich, das logarithmisch komprimierte Helligkeitssignal für den betreffen- den Bildpunkt unter Verwendung der-gegebenenfalls in geeigne- ter Weise gewichteten-logarithmisch komprimierten Bildsignale für die drei Spektralfarben zu ermitteln. Außerdem ist es mög- lich, das Helligkeitssignal für einen bestimmten Bildpunkt auch unter Verwendung von Bildsignalen eines oder mehrerer benach- barter Bildpunkte zu bestimmen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das logarithmisch kompri- mierte Helligkeitssignal für einen einzelnen Bildpunkt gleich dem arithmetischen Mittel der unterschiedlichen Spektralfarben zugeordneten Bildsignale des betreffenden Bildpunktes ist.

Diese rechentechnisch sehr einfach durchführbare Ermittlung ei- nes Helligkeitssignals führt zu überraschend guten Ergebnissen bei der Veränderung der Farbsättigung, wenn erfindungsgemäß unmittelbar logarithmisch komprimierte Bildsignale und log- arithmisch komprimierte Helligkeitssignale in die Transformati- on eingehen. Die Mittelwertbildung kann auch analog, d. h. vor einer Digitalisierung der Bildsignale, erfolgen, was die Ver- wendung rein analoger Schaltungsbauelemente erlaubt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die transformierten Bildsignale Lc'aus den Bildsignalen Lc für die zumindest eine Spektralfarbe c nach der Gleichung L,'= ac- (L,-L) + L bestimmt, wobei ac ein Sättigungsfaktor für die Spektralfarbe c und L ein logarithmisch komprimiertes Helligkeitssignal ist.

Die Differenz zwischen dem Bildsignal Lc einer Spektralfarbe und dem Helligkeitswert L an dem betreffenden Bildpunkt stellt dabei den eigentlichen Farbanteil dar, der durch den Sätti- gungsfaktor (x, verstärkt wird, sofern ac größer als 1 gewählt wird. Im Gegensatz zu bekannten Transformationen, bei denen der Sättigungsfaktor für alle Spektralfarben identisch ist, können bei dieser Ausgestaltung der Erfindung auch unterschiedliche Sättigungsfaktoren ac für die einzelnen Spektralfarben c ge- wählt werden. Auf diese Weise läßt sich die Farbsättigung der- art gezielt erhöhen, daß ein äußerst realistischer, den norma- len Sehgewohnheiten entsprechender Bildeindruck erzielbar ist.

Sofern die Verstärkungsfaktoren ac für die Spektralfarben c konstant sind, handelt es sich bei der vorstehenden Transforma- tion um eine lineare Transformation, die rechentechnisch beson- ders einfach durchführbar ist.

Eine noch realitätsgetreuere Erhöhung der Farbsättigung läßt sich in vielen Fällen aber dann erzielen, wenn die Sättigungs- faktoren ac abhängig von einem Kontrastfaktor y sind, mit dem die logarithmisch komprimierten Bildsignale vor der Transforma- tion im Rahmen einer y-Korrektur multipliziert werden.

Die an sich bekannte y-Korrektur, die bei linearen Bildsignalen einer Exponentialoperation mit einem Kontrastfaktor y entspricht, stellt sich bei logarithmischen Bildsignalen als Multiplikation mit dem Kontrastfaktor y dar. Die y-Korrektur führt auch bei log- arithmischen Bildsignalen zu einer Anderung des Kontrastes, d. h. der absoluten Helligkeitsdifferenz zwischen zwei benachbarten Bildpunkten. Dies wirkt sich auch auf die Farbsättigung aus, so daß in vielen Fällen eine Anpassung der Sättigungsfaktoren an den Wert der Verstärkung zu besseren Ergebnissen führt.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Sättigungsfaktoren ac mit zunehmendem Kontrastfaktor y abnehmen.

Eine höhere Verstärkung und damit ein höherer Kontrast führen nämlich zu einer verringerten Helligkeitsdynamik und erfordern daher auch eine geringere Verstärkung der Farbsättigung.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es be- vorzugt, daß der Zusammenhang zwischen den Sättigungsfaktoren a, und dem Kontrastfaktor y durch eine stückweise lineare und monoton fallende Funktion beschrieben wird. Auf diese Weise läßt sich auf rechentechnisch einfache Weise eine sehr gute Anpassung der Farbsättigung an die Verstärkung vornehmen.

Alternativ oder auch zusätzlich zu einer Abhängigkeit von einem Verstärkungsfaktor können die Sättigungsfaktoren (x, abhängig sein von den logarithmisch komprimierten Helligkeitssignalen.

Dadurch wird der Tatsache Rechnung getragen, daß das Sehempfin- den des Menschen im Dunklen kaum noch Farbunterschiede ausma- chen kann, so daß hier eine Erhöhung der Farbsättigung entbehr- lich ist. Bei hohen Helligkeiten hingegen werden Farben zuneh- mend als blasser empfunden, weswegen dort eine Erhöhung der Farbsättigung um so wichtiger ist. Vorzugsweise ist der Sätti- gungsfaktor ac für einen bestimmten Bildpunkt daher eine mono- ton zunehmende Funktion des für diesen Bildpunkt ermittelten logarithmisch komprimierten Helligkeitssignales.

Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Sättigungsfaktoren ac proportional zu den logarithmisch komprimierten Helligkeits- signalen sind.

Dadurch läßt sich die Verstärkung der Farbsättigung auf rechen- technisch einfache Weise sehr gut an die Helligkeit anpassen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der nachfolgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Darin zeigen : Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Kamera mit einem darin eingebauten Bildaufnehmer ; Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Elektronikeinheit zur Weiterverarbeitung von Bildsignalen, die von dem in Fig. 1 dargestellten Bildaufnehmer erzeugt worden sind ; Fig. 3 einen Farbwürfel zur Erläuterung des RGB-Farb- modells ; Fig. 4 eine schematische Darstellung des Wertebereichs von untransformierten Bildsignalen im Farbwürfel ; Fig. 5 eine schematische Darstellung des Wertebereichs von transformierten Bildsignalen im Farbwürfel, wobei die Sättigungsfaktoren nicht von der Helligkeit ab- hängen ; Fig. 6 eine schematische Darstellung des Wertebereichs von transformierten Bildsignalen im Farbwürfel, wobei die Sättigungsfaktoren von der Helligkeit abhängen ; Fig. 7 einen Graphen, in dem ein Sättigungsfaktor über einem Verstärkungsfaktor aufgetragen ist ; Fig. 8 eine stark schematisierte Darstellung einer Sätti- gungseinrichtung zur Durchführung der erfindungsge- mäßen Transformation.

Fig. 1 zeigt in einer stark vereinfachten schematischen Dar- stellung eine Digitalkamera 10, bei der es sich um eine Foto- oder auch um eine Filmkamera handeln kann. Die Digitalkamera 10 weist einen elektronischen Bildaufnehmer 12 auf, auf dessen lichtempfindliche Oberfläche ein Motiv 14 mit Hilfe eines hier nur angedeuteten Linsensystems 16 abgebildet wird. In einer Elektronikeinheit 18 werden die von dem Bildaufnehmer 12 aufge- nommenen Bilder digital weiterverarbeitet, so daß sie schließ- lich über einen Kameraausgang 20 ausgelesen werden können. Der Elektronikeinheit 18 kann ein-in Fig. 1 nicht dargestellter- Bildspeicher zugeordnet sein, in dem die aufbereiteten Bilder gespeichert werden können. Außerdem ist es möglich, nur einen Teil der Elektronikeinheit 18 innerhalb der Digitalkamera 10 anzuordnen. Die übrigen Teile sind dann außerhalb der Digital- kamera 10 z. B. als eine auf einem Personalcomputer ausgeführba- re Software realisiert.

In Fig. 2 ist der Bildaufnehmer 12 sowie die Elektronikeinheit 18 mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Der Bildaufnehmer 12 weist eine regelmäßige Anordnung von Bildpunkten 22 auf, die in an sich bekannter Weise jeweils drei lichtempfindliche Bildzel- len aufweisen, die von unterschiedlichen Farbfiltern abgedeckt werden. Jede Bildzelle eines Bildpunkts erzeugt eine Ausgangs- spannung, die eine Funktion der Intensität des Lichts derjeni- gen Spektralfarbe ist, die durch das dieser Bildzelle zugeord- nete Filter hindurchtreten kann. In jedem Bildpunkt 22 werden somit drei voneinander unabhängige Bildsignale erzeugt, die je- weils einer der drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau zugeord- net sind. Die im Bildaufnehmer 12 verwendeten Bildzellen sind dabei als Schaltungen von Halbleiterbauelementen realisiert, bei denen der funktionale Zusammenhang zwischen der Ausgangs- spannung und der Intensität des auftreffenden Lichtes logarith- misch ist. Die Bildzellen erzeugen daher logarithmisch kompri- mierte Bildsignale. Einzelheiten zum Aufbau derartiger Bildzel- len sind der zuvor erwähnten EP-B-0 632 930 entnehmbar.

Die an den Bildpunkten 22 erzeugten Bildsignale werden zeilen- und spaltenweise ausgelesen und in einem Multiplexer 24 zu ei- nem Gesamtsignal zusammengestellt. Das Gesamtsignal enthält so- mit in zeitlicher Abfolge die den einzelnen Bildpunkten 22 zu- geordneten Bildsignale. Im folgenden beziehen sich deswegen Ausführungen zu Bildsignalen immer auch auf das entsprechende Gesamtsignal und umgekehrt, soweit sich aus dem Zusammenhang nicht ein anderes ergibt.

Das Gesamtsignal wird anschließend in einer Offset-Schaltung 26 derart aufbereitet, daß Schwankungen der Eigenschaften der ein- zelnen Bildzellen, insbesondere die Schwellenspannungen der darin enthaltenen Fototransistoren, ausgeglichen werden. Bei diesem auch als Weißabgleich bezeichneten Vorgang, der nur ein einziges Mal durchgeführt zu werden braucht, wird das Gesamtsi- gnal zunächst in einem ersten Analog/Digital-Wandler 28 digita- lisiert, wobei als aufzunehmendes Motiv eine gleichmäßige Farb- fläche, z. B. eine Weißfläche, gewählt wird. Dieses Bild, ein invertiertes Bild oder ein Differenzbild, wird in einem Spei- cher 30 gespeichert, so daß es bei den nachfolgenden Aufnahmen stets zur Verfügung steht. Das im Speicher 30 gespeicherte Bild wird dann in einem Digital/Analog-Wandler 32 zurück in ein Ana- logsignal verwandelt und dem vom Multiplexer 24 stammenden ana- logen Gesamtsignal überlagert.

Das in der Offset-Schaltung 26 abgeglichene Gesamtsignal wird nun in der Helligkeit geregelt. Dies erfolgt durch eine Additi- on des Wertes log g in einem Addierer 34. Die Addition des Wer- tes log g entspricht der Verstärkung des Gesamtsignals um den Faktor g, die bei linearen Bildaufnehmern, z. B. CCD-Sensoren, die Anpassung der Helligkeit bewirkt.

Das verstärkte Gesamtsignal wird anschließend einer y-Korrektur unterworfen, durch die u. a. der Kontrast des aufgenommenen Bil- des verändert wird bzw. Verzerrungen der Bildsignale ausgegli- chen werden. Die in einem linearen Signalraum durch eine Expo- nentialoperation realisierte y-Korrektur stellt sich in einem logarithmischen Bildsignalraum als einfache Multiplikation mit dem Konstrastfaktor y dar. Der hierzu vorgesehene Multiplikator 36 kann daher als einfacher Bit-Shifter ausgeführt sein, wenn man die vom Kontrastfaktor y annehmbaren Werte auf Zweier- potenzen beschränkt.

Das verstärkte und korrigierte Gesamtsignal wird anschließend einer Sättigungsstufe 38 zugeführt, in der die Farbsättigung des aufgenommenen Bildes gezielt verändert, insbesondere er- höht, werden kann. Der Sättigungsstufe 38 können zu diesem Zweck von einer Steuerungseinheit oder unmittelbar von einem Benutzer Sättigungsfaktoren ac zugeführt werden, die festlegen, auf welche Weise die Farbsättigung in der Sättigungsstufe 38 verändert wird.

Die in der Sättigungsstufe 38 vorgenommene Transformation des Gesamtsignals wird nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 7 näher erläutert.

Fig. 3, die lediglich zur Erläuterung des RGB-Farbmodells dient, zeigt einen Farbwürfel 40, der zur Darstellung von Far- ben in diesem Modell verwendet wird. Der Farbwürfel 40 wird von einem Dreibein 42 aufgespannt, welches unterhalb des Farb- würfels 40 verkleinert dargestellt ist. Durch das Dreibein 42 wird ein Koordinatensystem festgelegt, auf dessen Achsen die Farbanteile für die Spektralfarben Rot, Grün und Blau aufgetra- gen sind. Zur Bezeichnung der Spektralfarben dienen in der Zeichnung eingerahmte Großbuchstaben R, G bzw. B. Jede Farbe ist durch eine Mischung dieser drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau darstellbar, wobei der Farbton durch das Verhältnis der Anteile dieser drei Spektralfarben und die Helligkeit durch die Absolutwerte festgelegt wird. Die Anteile können jeweils Werte zwischen 0 und 1 annehmen, so daß jede Farbe durch einen Punkt im Farbwürfel 40 wiedergegeben wird.

Die mit 44 bezeichnete Ecke des Farbwürfels 40 entspricht z. B. einem reinen Rot maximaler Helligkeit, da die Farbanteile für die Spektralfarben Grün und Blau jeweils 0 sind. Der durch die Ecke 46 des Farbwürfels 40 wiedergegebene Punkt repräsentiert die Farbe Gelb maximaler Helligkeit, da an diesem Punkt der Farbanteil der Farben Rot und Grün jeweils 1 beträgt, was zur Mischfarbe Gelb führt. Die Ecke 48 entspricht der Farbe Grün, die Ecke 50 der Farbe Magenta, die Ecke 52 der Farbe Cyan und die Ecke 54 der Farbe Blau.

In der Ecke 56 des Farbwürfels 40, die den Ursprung des Drei- beins 42 bildet, betragen die Farbanteile jeweils 0. Dies ent- spricht der Farbe Schwarz, die durch das schwarze Viereck 58 in Fig. 3 angedeutet ist. Die raumdiagonal gegenüberliegende Ecke 60 ist dadurch gekennzeichnet, daß dort die Anteile der drei Spektralfarben Rot, Grün und Blau jeweils 1 betragen. Dieser maximale Farbwert führt zur Mischfarbe Weiß, was durch den ein- gerahmten Buchstaben W angedeutet ist. Die auf der Raumdiagona- le zwischen den Ecken 56 und 60 liegenden Punkte zeichnen sich dadurch aus, daß auch dort die Farbanteile jeweils identisch sind. Folglich repräsentiert die Raumdiagonale 62 sämtliche Grauwerte, deren Helligkeit von der Ecke 56 (Schwarz) bis zur gegenüberliegenden Ecke 60 (Weiß) kontinuierlich zunimmt. In Fig. 3 ist diese Raumdiagonale mit 62 bezeichnet und verbrei- tert dargestellt, um die Grauwerte darstellen zu können.

Fig. 4 zeigt den Farbwürfel 40 aus Fig. 3, wobei anstelle der Raumdiagonalen 62 ein konzentrisch hierzu angeordneter Zylinder 64 eingezeichnet ist. Der Zylinder 64 deutet den Wertebereich an, den die Bildsignale annehmen können, bevor sie zur Erhöhung der Farbsättigung in der Sättigungsstufe 38 der erfindungsgemä- ßen Transformation unterworfen werden. Durch den konzentrisch zur Raumdiagonalen 62 angeordneten Zylinder 64 wird deutlich, daß die durch die Bildsignale wiedergegebenen Farbwerte relativ nahe beieinander liegen, d. h. sich in der Nähe der Raum- diagonalen 62 befinden. Dies bedeutet, daß die aufgenommenen Bilder relativ gräulich sind, d. h. eine geringe Farbsättigung aufweisen.

In Fig. 5 ist ebenfalls ein Farbwürfel 40 gezeigt, in dem ein anderer Zylinder 66 konzentrisch zur Raumdiagonalen zwischen den Ecken 56 und 60 eingezeichnet ist. Der Zylinder 66 gibt den Wertebereich der transformierten Bildsignale wieder. Wie durch diese schematische Darstellung unmittelbar erkennbar ist, kön- nen die transformierten Bildsignale einen wesentlich größeren Wertebereich innerhalb des Farbwürfels 40 einnehmen. Die Farb- werte haben im Mittel einen größeren Abstand von der die Grau- werte wiedergebenden Raumdiagonalen zwischen den Ecken 56 und 60, was einer höheren Farbsättigung entspricht.

Die transformierten Bildsignale R', G'und B'für die Farben Rot, Grün bzw. Blau sind dabei nach den Transformations- gleichungen R' = αR#(R-L) + L G'= = aG (G-L) + L B' = αB#(B-L) + L aus den logarithmisch komprimierten Bildsignalen R, G und B ab- geleitet, für die folgende Proportionalität gilt : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> R ~y (log IR + loGg)<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> G ~y (log IG + loGg) B (log I B + Dabei bezeichnet g den Verstärkungsfaktor, dessen Logarithmus im Addierer 34 den Bildsignalen hinzugefügt wurde. Die Größen IRAI IG und IB sind die spektral gefilterten Beleuchtungsstärken, die an den einzelnen Bildzellen eines Bildpunktes auftreten.

Die Helligkeitssignale L werden für jeden einzelnen Bildpunkt durch arithmetische Mittelung der den einzelnen Spektralfarben zugeordneten Bildsignale ermittelt, d. h. für das Helligkeits- signal L gilt L (R + G + B).

Eine Verstärkung der Farbsättigung ergibt sich dabei nur bei Sättigungsfaktoren, die größer sind als 1. Sind alle Sätti- gungsfaktoren aR, aG und aH gleich 1, so bleibt die Farbsätti- gung unverändert ; sind diese Sättigungsfaktoren hingegen klei- ner als 1, so nimmt die Farbsättigung ab, bis schließlich (alle Sättigungsfaktoren = 0) ein reines Grauwertbild entsteht.

Bei der in Fig. 5 schematisch angedeuteten Transformation sind die Sättigungsfaktoren aR, aG und aB identisch, wodurch die Wer- te für die transformierten Bildsignale innerhalb eines Kreis- zylinders liegen. Werden diese Sättigungsfaktoren unterschied- lich gewählt, so führt dies zu Zylindern mit elliptischen Grundflächen. Die Wahl der Sättigungsfaktoren aR, aG und aB er- möglicht es somit, bei der Erhöhung der Farbsättigung zusätzli- che farbliche Akzentuierungen zu erzeugen, durch die die aufge- nommenen Bilder noch besser an den tatsächlichen Seheindruck angepaßt werden können.

Außerdem sind bei der in Fig. 5 gezeigten Transformation die Sättigungsfaktoren au, au und aB Konstanten, die von einem Be- nutzer der Digitalkamera 10 festgelegt sein können, aber nicht von weiteren Größen abhängen. Dies bedeutet, daß die o. a. Glei- chungen für die transformierten Bildsignale R', G'und B'line- ar sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die Sättigungsfaktoren aR, aG und aB funktional von anderen Größen abhängig zu machen.

Fig. 6 zeigt einen Farbwürfel 40, in dem ein Kegelstumpf 68 konzentrisch zur Raumdiagonalen zwischen den Ecken 56 und 60 eingezeichnet ist, wobei die Spitze des Kegelstumpfes 68 mit der Ecke 56 zusammenfällt. Durch den Kegelstumpf 68 wird der Wertebereich einer Transformation wiedergegeben, bei dem die Sättigungsfaktoren aR, aG und ag eine Funktion der Helligkeit sind, so daß aR= aR (L) <BR> <BR> <BR> αG = αG(L)<BR> <BR> <BR> αB = αB(L) gilt. Durch die Einführung von helligkeitsabhängigen Sätti- gungsfaktoren sind die o. a. Transformationsgleichungn somit nicht mehr linear bezüglich des Helligkeitssignals L.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zu- sammenhang zwischen den Sättigungsfaktoren aR, aG und aB und der Helligkeit L linear, d. h. aR = kR L <BR> <BR> <BR> αG = kG#L<BR> <BR> <BR> αB = kB#L, wobei kR, kG und kg positive Proportionalitätskonstanten sind.

Bei gleichen Proportionalitätskonstanten kR, kG und kB ist die Grundfläche des Kegelstumpfes eine Kreisfläche. Diese Transfor- mation mit helligkeitsabhängigen Sättigungsfaktoren führt dazu, daß die Sättigung um so stärker erhöht wird, je größer die Hel- ligkeit an dem betreffenden Bildpunkt ist. Bei kleinen Hellig- keiten wird die Farbsättigung hingegen verringert und ver- schwindet schließlich vollständig für eine Helligkeit von L = 0. Diese Transformation führt in vielen Fällen zu einem beson- ders natürlichen Bildeindruck, da in dunklen Bildbereichen oh- nehin kaum Farbunterschiede auszumachen sind und deswegen dort die Farbsättigung sogar verringert wird. Helle Bereiche wirken dagegen oft unnatürlich blaß, weswegen dort die Farbsättigung besonders stark angehoben wird.

Es versteht sich, daß die Figuren 4, 5 und 6 lediglich schema- tischen Charakter haben und die dort dargestellten Zylinder 64 und 66 sowie der Kegelstumpf 68 keine exakte Wiedergabe des Wertebereichs darstellen, den die transformierten Bildsignale haben. Insbesondere sind aus Darstellungsgründen die Grund- flächen der Zylinder sowie des Kegelstumpfs innerhalb der Farb- würfel 40 gezeichnet. In Wirklichkeit jedoch liegen zumindest die Ecken 60 oder sich in der Nahe davon befindende Punkte in- nerhalb des Wertebereichs, da selbstverständlich sicherzustel- len ist, daß auch die Farbe Weiß korrekt dargestellt wird. Um- gekehrt kann natürlich der Wertebereich der transformierten Bildsignale auch nicht außerhalb der Farbwürfel 40 liegen. Bei der Progammierung der Transformation wird dem durch zusätzliche Normierungsfunktionen Rechnung getragen, die hier nicht im ein- zelnen aufgeführt zu werden brauchen.

Die Sättigungsfaktoren aR, aG und as können zusätzlich oder al- ternativ zu einer Abhängigkeit von den Helligkeitswerten L auch eine Abhängigkeit von dem Kontrastfaktor Y aufweisen, mit dem das Gesamtsignal in dem Multiplikator 36 vor der Transformation multipliziert wird. In Fig. 7 ist ein Graph gezeigt, in dem beispielhaft der Sättigungsfaktor aR für die Farbe Rot über dem Kontrastfaktor y aufgetragen ist. Der funktionale Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen wird durch eine monoton fallende und stückweise lineare Funktion beschrieben. Der Kontrastfaktor y, dessen Wert im allgemeinen vom darzustellenden Dynamikbe- reich des Bildes abhängt und sich deswegen von Bild zu Bild än- dern kann, ist in der Regel um so größer, je kleiner der Dyna- mikbereich des aufgenommenen Bildes ist. Hohe Kontrastfaktoren y führen dazu, daß das Bild insgesamt an Kontrast gewinnt und dadurch auch die vom Betrachter empfundene Farbsättigung zu- nimmt. Dieser Tatsache wird dadurch Rechnung getragen, daß die Sättigungsfaktoren au, au und aB in der in Fig. 7 dargestellten Weise mit zunehmender Verstärkung kleiner werden. Eine stück- weise lineare Funktion führt zu kürzeren Rechenzeiten, kann aber selbstverständlich ebenso durch einen anderen funktionalen Zusammenhang ersetzt werden.

Fig. 8 zeigt in stark vereinfachter Weise den Aufbau eine Sät- tigungsstufe 38. Die Sättigungsstufe 38 ist als digitaler Si- gnalprozessor 70 ausgeführt, der eine Recheneinheit 72 sowie einen frei programmierbaren ROM-Programmspeicher 74 umfaßt. In dem Programmspeicher 74 ist ein Computerprogramm gespeichert, welches die Durchführung der oben dargestellten Transformation in der Recheneinheit 72 steuert. Der digitale Signalprozessor 70 weist außerdem einen flüchtigen Speicher 76 auf, in dem von einer Bedienperson veränderbare Größen, z. B. Vorgaben hinsicht- lich der gewünschten Farbsättigung, gespeichert werden können.

Der digitale Signalprozessor 70 verfügt außerdem über einen Eingang 78, über den ein aufbereitetes, zu transformierendes Gesamtsignal zugeführt werden kann, sowie über einen Ausgang 80 zur Ausgabe der transformierten Bildsignale, z. B. an einen Bildschirm 82 oder einen Bildspeicher.

Es versteht sich, daß die Sättigungsstufe 38 auch auf andere Weise realisiert sein kann. Sie kann sich z. B. auch außerhalb einer digitalen Kamera befinden und dann etwa als Personalcom- puter ausgeführt sein, in den ein Programm zur elektronischen Bildverarbeitung geladen ist, welches die Durchführung der oben erörterten Transformation durch den Prozessor des Personalcom- puters steuert. Darüber hinaus kann die Sättigungsstufe auch als digitale oder analoge elektronische Schaltung realisiert sein.