CN1148745C - 图像采集装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于记录和再现视频信号的图像采集装置，包括：第一记录和再现装置，用于将视频信号以第一数据比率记录到第一记录介质，并从第一介质上再现；第二记录和再现装置，用于将视频信号以第二数据比率记录到第二记录介质，并从第二介质上再现；转换装置，用于将具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号；其中将通过第二记录和再现装置从第二记录介质中再现的具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号，并且该转换后的视频信号由第一记录和再现装置记录在第一记录介质上。

Description

图像采集装置
技术领域
本发明涉及一种图像采集装置，适合于在数字摄录机或类似的使用半导体存储器以及磁记录介质的装置中使用。本发明具体涉及允许以例如视频信号的数据比率采集静止图像信号，该静止图像信号是以例如不同的数据比率记录并且由半导体存储器或者类似部件提供的。
背景技术
数字摄录机中应用了一种记录和再现装置，在这种装置中安装有用来记录已存在的运动图像的半导体存储器以及磁记录介质(录像带)，并且将静止的图像记录在半导体存储器上。根据这种类型的记录和再现装置，安装有一个半导体存储器，该半导体存储器与在称之为个人计算机中使用的半导体存储器相兼容，因此通过例如摄录机采集的静止图像可以很容易地采集到个人计算机或者类似机器中。
对于普通的数字型视频信号，由于与传输速率与类似量的关系，通常使用4∶2∶2(NTSC)或者4∶1∶1(PAL)的亮度信号(Y)：第一色信号(R-Y)：第二色信号(B-Y)的比值表示数据比率。该数据比率也用于例如摄录机中。相反，对于由例如个人计算机处理的静止图像信号有时使用的数据比率是例如4∶4∶4。
另一方面，上述摄录机显示通过半导体存储器由个人计算机在内置的显示单元上处理的静止图像，和以预定的时间间隔将静止图像记录在录像带上。在这种情况中，如果由个人计算机处理的静止图像的数据比率是4∶2∶2或4∶1∶1，不会出现问题。然而，对于4∶4∶4的数据比率，常规的记录和再现装置不能处理静止图像，也不能在内置的显示单元上显示图像和将图像记录在录像带上。
发明内容
从上述方面出发做出了本发明。即，这些缺点已经按如下所述被克服了。常规记录和再现装置不能以视频信号的数据比率从半导体存储器或者类似部件中取出以不同于视频信号的数据比率记录的静止图像信号，不能在数字摄录机的内置的显示单元上显示由个人计算机处理的并且记录在半导体存储器或者类似元件上的静止图像信号，和不能在录像带上记录这些静止的图像信号。
为了克服这些缺点，本发明提供一种用于记录和再现视频信号的图像采集装置，包括：第一记录和再现装置，用于将视频信号以第一数据比率记录到第一记录介质，并从第一介质上再现；其中第一数据比率是用来传输运动图像的数据比率；第二记录和再现装置，用于将视频信号以第二数据比率记录到第二记录介质，并从第二介质上再现；其中第二数据比率是用来传输静止图像的数据比率；转换装置，用于将具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号；该转换装置包括：前置滤波器，用于限制具有第二数据比率的视频信号的频带；和削减装置，包括一触发器，用于将前置滤波器的输出信号转换成具有第一数据比率的信号；所述图像采集装置还包括：图像采集装置；其中所述第一记录和再现装置记录来自图象采集装置的图象采集信号；并且其中将通过第二记录和再现装置从第二记录介质中再现的具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号，并且该转换后的视频信号由第一记录和再现装置记录在第一记录介质上。
附图说明
图1是使用根据本发明的图像采集装置的摄录机的一个实施例的结构方框图，；
图2是整个系统的结构示意图；
图3是表示根据本发明的图像采集装置的重要部分的方框图；
图4A到4C是图3中所示的重要部分的结构示意图；
图5是根据本发明的图像采集装置中的前置滤波器的具体电路图；
图6A和6B是前置滤波器的示意图；
图7是根据本发明的图像采集装置中的削减(thinning-out)电路的具体电路图；和
图8A到8C是削减电路的结构示意图。
具体实施方式
本发明包括转换装置，提供用于运动图像传输的具有第一和第二数据比率的信号，和用于静止图像的传输的具有第三数据比率的信号，该转换装置用于将具有第三数据比率的信号转换成具有第一和第二数据比率的信号。
以下将参照附图描述本发明。图1是表示使用根据本发明的图像采集装置的摄录机的一个实施例的结构方框图。注意字母缩写VTR(Video-Tape-Recorder)用来表示设在装置中的录像带机的作用。
在图1中，来自图像采集部分1和来自模拟输入终端2的模拟图像信号提供给A/D(Analog-to-Digital模/数)转换电路3，并且由电路3转换成数字图像信号。由A/D转换电路3转换的数字图像信号和来自数字输入终端4的数字图像信号通过转换开关5提供给VTR部分6。结果，由例如图像采集部分1采集或者提供给模拟输入终端2和数字输入终端4的运动图像视频信号记录在安装在VTR部分6中的磁记录介质(图1中没有表示的录象带)上。
另外，来自A/D转换电路3和来自数字输入终端4的数字图像信号提供给半导体存储器7。这个半导体存储器7由来自例如存储器控制部分8的控制信号控制，从而，对应于由例如图像采集部分1采集的图像信号中的任意一帧的每个静止图像信号，或者提供给模拟输入终端2或数字输入终端4的图像信号都数字地记录在半导体存储器7中。注意半导体存储器7是非易失性的和可以从该装置中可拆卸的。
此外，由于半导体存储器7由来自例如存储器控制部分8的控制信号控制，记录在例如半导体存储器7中的静止图像信号和对应于一帧的每个信号可以反复地再现。来自半导体存储器7的再现信号提供给比率转换电路9。比率转换电路9根据信号的标题部分中的ID信号检测该再现信号的数据比率。如果以亮度信号(Y)∶第一色信号(R-Y)∶第二色信号(B-Y)的比值表示的数据比率是4∶4∶4，则将其转换成4∶2∶2或者4∶1∶1。后面将给出比率转换电路9的详细描述。
具有转换后的数据比率的数字视频信号通过转换开关5从比率转换电路9提供给VTR部分6。结果，记录。在例如半导体存储器7的静止图象信号并每个对应于一帧被重复记录的视频信号被记录在安装在VTR部分6的磁性介质上。此外，在开关10处选择性地取出从半导体存储器7重复再现并具有由数据转换电路9转换数据比率的数字视频信号和从VTR部分6再现的数字视频信号。
另外，在开关10处和在数字输出终端12处采集的数字视频信号同时提供给D/A(模/数)转换电路11。另外，由D/A转换电路11转换的和在模拟输出终端14取出的模拟视频信号同时提供给显示部分13，该显示部分13构成液晶显示单元或者类似结构并且内置在该装置中。
因此，通过利用该装置，由摄录机装置100采集或者向其提供的运动图像的视频信号记录在例如图2中所示的录像带上。然后取出录像带101并且安放到录像带走带机构103中，从而在例如图像接收器104上再现和显示记录在录像带101上的运动图像视频信号。注意来自摄录机装置100的运动图像图片信号可以直接提供给录像带走带机构103或者图像接收器104。
另外，通过采集或者提供给装置100的任意帧的运动图像视频信号逐一地作为静止图像信号由半导体存储器102记录。然后取出半导体存储器102并且安装到个人计算机105中，从而将记录在半导体存储器102上的静止图像信号采集到计算机105中，并且显示在例如监视器上。在这种情况中，不需要单独准备一个视频信号采集电路或类似电路。通过利用通常功能的半导体存储器102的安装部分或类似部分采集静止图像信号。
由例如个人计算机105产生的静止图像信号可以记录在半导体存储器102上，并且提供给装置100。在这种情况下，如果记录在个人计算机105的半导体存储器102中的静止图像信号的数据比率是4∶2∶2或者4∶1∶1，可以在装置100中如它们原来的样子处理这些静止图像信号。另一方面，如果记录在半导体存储器102中的静止图像信号的数据比率是4∶4∶4，通过上面所述的比率转换电路9将该数据比率变换成4∶2∶2或者4∶1∶1，从而在装置100中处理这些静止图像信号。
也就是，如图3所示，在比率转换电路9中，具有4∶4∶4数据比率的信号提供给预滤波器201，用来将该信号转换成具有4∶2∶2数据比率的信号；和提供给预滤波器202，用来将该信号转换成具有4∶1∶1数据比率的信号。来自预滤波器201和202的信号分别提供给削减电路203，用来将数据比率从4∶4∶4转换成4∶2∶2，和提供给削减电路204，用来将数据比率从4∶4∶4转换成4∶1∶1。结果，供给的信号的数据比率从例如4∶4∶4转换成4∶2∶2或4∶1∶1，然后对信号进行处理。
在电路9中，前置滤波器201和202的通带设成如图4所示。也就是说，如果具有例如4∶4∶4数据比率的色信号的采样率由图4中的右侧的箭头所指，具有4∶4∶4数据比率的色信号具有图4A中所示的频带。另一方面，如图4B所示，前置滤波器2 01的通带限制成原始信号的1/2。如图4C所示，前置滤波器202的通带限制成原始信号的1/4。
因此，能够消除电路9的后级的削减电路203和204中的削减操作引起的反循环失真等问题。也就是，具有4∶2∶2数据比率的色信号的采样频率是具有4∶4∶4数据比率的原始色信号的1/2。基于此，色信号的频带限定为原始采样频率的1/4，从而使得它能够消除反循环失真等问题。类似地，具有4∶1∶1数据比率的色信号的频带限定为原始采样频率的1/8，从而使得它能够消除反循环失真等问题。
图5表示前置滤波器201和202的具体结构。也就是，如图5所示，每个前置滤波器201和202由数字滤波器构成，用来在每个单位延迟时间随机地加权多个抽头。传输到例如输入终端20的按4∶4∶4数据比率的色信号提供给串联连接的16个数字锁存电路21a至21p。从终端22分别向数据锁存电路21a至21p的时钟终端提供具有4∶4∶4数据比率的色信号的采样率的时钟信号。
结果，数据锁存电路21a至21p保持各自数据比率为4∶4∶4的色信号的采样值。然后，从数据锁存电路21a至21p引出17个抽头，并且在这些抽头得到的信号分别提供给乘法器23a至23q，用于加权。此外，来自ROM(Read-only-memories)24a至24q的抽头系数分别提供给乘法器23a至23q。由加法器25将由抽头系数加权的信号加在一起，并且在输出终端26取出来。
另外，在ROM 24a至24q采集抽头系数并且分别提供给乘法器23a至23q，其中抽头系数用来构成如上所述的具有原始采样频率的1/4或1/8的频率用来作为截止频率的低通滤波器。换句话说，为了构成这种类型的低通滤波器，利用了图6中所示的这些抽头频率。在图6中的图中，对理想的低通滤波器的SINC(SinX/X)函数曲线等距离地和沿着纵轴对称地采样，得到的采样值用作对应的抽头系数。
如果将数据比率为4∶4∶4的色信号转换成数据比率为4∶2∶2的信号，例如图6A中所示的处于采样间隔的采样值用来作为抽头系数。如图6B所示，如果将数据比率为4∶4∶4的色信号转换成数据比率为4∶1∶1的信号，通过将数据比率转换成4∶2∶2时使用的密度的两倍进行采样得到的采样值用来作为抽头系数。尽管实际上需要无限多的抽头，无限多的抽头对于实现低通滤波器是不现实的。因此，在该实施例中，抽头的数量限定为例如17，来实现低通滤波器。
此外，进行增益设定使得抽头系数的总和是1。因此，可以构成如上所述的具有对应于原始采样频率的1/4或1/8的频率作为截止频率的低通滤波器。在这种情况下，仅仅通过改变抽头系数，可以实现具有同样的电路设置的上述前置滤波器201和202。因此，用于滤波器201和202两者的所有抽头系数储存在ROM 24a至24q中，并且通过来自例如终端27的转换信号来进行转换，因此可以实现具有同样的电路设置的前置滤波器201和202。
图7表示削减电路203和204的具体结构。每个削减电路由具有使能端子的触发器31构成。具有限定频带的色信号从前置滤波器201和202提供给触发器31的数据端子D，对应于4∶4∶4数据比率的时钟信号提供给时钟端子33。时钟信号可以是例如图8A中所示的信号。如图8B和8C所示的用于4∶2∶2数据比率和4∶1∶1数据比率的采样脉冲分别提供给端子34和35。
来自这些端子34和35的采样脉冲提供给转换开关36。通过转换信号选择转换开关36，用来将来自转换端子37的输出信号的数据比率转换成4∶2∶2和4∶1∶1。被选择的采样脉冲提供给触发器31的使能端子E。然后触发器31只在每个采样脉冲的时间上采集信号和削减该信号。在输出端子38取出削减后的信号。
如可以看到的，如果具有例如4∶4∶4数据比率的色信号削减后变成4∶2∶2数据比率，色信号的频带首先限制为原始采样频率的1/4，然后色信号削减后变成4∶2∶2数据比率。如果色信号削减后变成4∶1∶1数据比率，色信号的频带首先限定成原始采样频率的1/8，然后色信号削减后变成4∶1∶1数据比率。因此，能够转换数据并没有反循环失真等问题。
在上述装置中，提供原始信号的采样频率的数据比率作为例如信号标题部分的ID信号。基于此，通过利用该ID信号可以知道数据比率和采样频率。如果所希望的数据比率由例如用户设定，则原始信号的数据比率转换成用户所希望的数据比率。
因此，根据本发明的装置设有转换装置，用来将具有在例如静止图像的传输中使用的数据比率的信号转换成具有在运动图像中使用的数据比率的信号，因此具有在例如静止图像的传输中使用的数据比率的信号和在另一个任意设备中形成的信号，可以转换成具有在该装置中使用的运动图像中使用的数据比率的信号，转换后的信号可以在例如内置在该装置中的显示单元上显示，可以作为连续的视频信号记录在录像带或者类似装置上，或者输出给外部单元。
根据常规的图像采集装置，不能以例如视频信号的数据比率从半导体存储器或者类似元件中，取出以不同的数据比率记录的静止图像信号。不能在数字摄录机的内置的显示单元上显示由个人计算机处理的和记录在半导体存储器或者类似元件上的静止图像信号，和不能在录像带上记录这些静止的图像信号。本发明能够很容易地克服这些传统的缺点。
注意，在上述装置中使用的转换的数据比率的组合不限于上述组合。除此以外，转换的信号的内容应当不限于上面所述的这些静止图像信号和运动图像视频信号。
根据上面所述的图像采集装置，提供转换装置，该装置提供用于运动图像的传输的具有第一和第二数据比率的信号，和用于静止图像的传输的具有第三数据比率的信号，该转换装置用来将具有第三数据比率的信号转换成具有第一和第二数据比率的信号。转换装置的构造允许将具有在例如静止图像的传输中使用的数据比率的信号和在另一个任意设备中形成的信号，转换成具有在该装置中使用的运动图像中使用的数据比率的信号，转换后的信号可以在例如内置在该装置中的显示单元上显示，可以作为连续的视频信号记录在录像带或者类似装置上，或者输出给外部单元。
注意，本发明应不限于上面所述的实施例，并且在本发明的构思内可以做出各种变化和修改。
根据本发明的第一方面，提供转换装置，用来将具有在例如静止图像的传输中使用的数据比率的信号转换成具有在运动图像中使用的数据比率的信号。转换装置的构造允许将具有在例如静止图像的传输中使用的数据比率的信号和在另一个任意设备中形成的信号，转换成具有在该装置中使用的运动图像中使用的数据比率的信号；转换后的信号可以在例如内置在该装置中的显示单元上显示；可以作为连续的视频信号记录在录像带或者类似装置上；或者输出给外部单元。
另外，根据本发明的第二方面，转换装置具有一个对应于第一和第二数据比率的前置滤波器，和一个用来将第三数据比率分别转换成第一和第二数据比率的削减装置，因此，它能够进行很好的数据转换，而没有反循环失真等问题。
根据本发明的第三方面，该前置滤波器是一个数字滤波器，用于根据单位延迟时间随机地加权多个抽头，和具有开关装置，用于根据第一数据比率转换抽头系数，从而它能够以简单的结构进行很好的数据比率转换。
根据本发明的第四方面，第一数据比率具有4∶2∶2的亮度信号：第一色信号：第二色信号的比率；第二数据比率具有4∶1∶1的亮度信号：第一色信号：第二色信号的比率；第三数据比率具有4∶4∶4的亮度信号：第一色信号：第二色信号的比率。因此，由例如个人计算机处理的静止图像可以很好地由该图像采集装置处理，显示在内置在该装置中的显示单元上，记录在录像带等装置上。
根据传统的图像采集装置，不能以例如视频信号的数据比率从半导体存储器或者类似元件中，取出以不同的数据比率记录的静止图像信号。不能在数字摄录机的内置的显示单元上显示由个人计算机处理的和记录在半导体存储器或者类似元件上的静止图像信号，和不能在录像带上记录这些静止的图像信号。本发明能够很容易地克服这些传统的缺点。
参照附图已经对本发明的各优先实施例进行了描述，但本技术领域的技术人员清楚，在不背离由所附权利要求书所限定的本发明的构思和范围的条件下，可以做出其他各种修改和改变。

Claims (6)

1.一种用于记录和再现视频信号的图像采集装置，包括：
第一记录和再现装置，用于将视频信号以第一数据比率记录到第一记录介质，并从第一介质上再现；其中第一数据比率是用来传输运动图像的数据比率；
第二记录和再现装置，用于将视频信号以第二数据比率记录到第二记录介质，并从第二介质上再现；其中第二数据比率是用来传输静止图像的数据比率；
转换装置，用于将具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号；该转换装置包括：前置滤波器，用于限制具有第二数据比率的视频信号的频带；和削减装置，包括一触发器，用于将前置滤波器的输出信号转换成具有第一数据比率的信号；
图像采集装置；其中所述第一记录和再现装置记录来自图象采集装置的图象采集信号；
并且其中
将通过第二记录和再现装置从第二记录介质中再现的具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号，并且该转换后的视频信号由第一记录和再现装置记录在第一记录介质上。
2.根据权利要求1的图像采集装置，其中：
该图像采集装置还包括显示装置；和
该转换装置将由第二记录和再现装置再现的具有第二数据比率的视频信号转换成具有第一数据比率的视频信号，显示装置显示转换后的视频信号。
3.根据权利要求1的图像采集装置，其中：
第一数据比率具有4∶2∶2或4∶1∶1的亮度信号：第一色信号：第二色信号的比率；第二数据比率具有4∶4∶4的亮度信号：第一色信号：第二色信号的比率。
4.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中：
从视频信号的标题部分中的ID信号检测来自输入装置的视频信号的数据比率，并且如果检测到的数据比率是第二数据比率，通过该转换装置转换该视频信号。
5.根据权利要求1的图像采集装置，其中：
该前置滤波器是一个数字滤波器，用于根据单位延迟时间随机地加权多个抽头，和具有开关装置，用于根据第一数据比率转换抽头系数。
6.根据权利要求1所述的图像采集装置，其中
第二记录和再现装置还将图像采集信号记录在第二记录介质上。
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