JP3581515B2 - 映像信号処理装置及びその方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号処理装置及びその方法に関し、具体的には、映像信号の圧縮符号化処理に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、画像(映像)信号を記録媒体に記録する映像記録装置として、アナログ式の映像信号を磁気テープに記録するビデオテープレコーダ(以下、VTRと言う)があるが、今日においては、アナログ式の映像信号をディジタル化して記録媒体に記録するディジタル方式の映像記録装置も多く用いられている。
【0003】
このディジタル方式の映像記録装置としては、ディジタル映像信号を磁気テープに記録するディジタルVTR、固体ディスクや光磁気ディスクに記録するディジタルビデオディスク装置、フラッシュメモリやSRAM(Static Random Access Memory )等の固体メモリに記録する固体メモリビデオ装置等がある。
【0004】
ところで、上述のようなディジタル式の映像記録装置(以下、単に映像記録装置と言う)では、ディジタル映像信号に圧縮符号化処理を行って情報量を削減することにより、少ない記憶容量で多くの動画情報や静止画情報を記録できるようになされている。
【0005】
そこで、上述のような映像記録装置では、例えば、直交変換のなかでも特に圧縮効率の高い離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Transform )を用いたDCT方式が用いられている。
【0006】
このDCT方式では、先ず、1枚の画像を水平x画素、垂直n画素(x,n:整数)の複数のブロックに分割し、DCT変換を行う。次に、その変換後の各DCT係数をある除数(量子化ステップ)で割り算し、余りを丸めることで量子化する。そして、量子化後の画像は低周波成分に偏るという特性を利用して、高周波成分のビット数を減らすことにより、情報量が大幅に削減される。
【0007】
また、量子化後のデータに、そのデータの発生頻度に応じた符号長を割り当てる可変長符号化、例えば、ハフマン符号化等を行うことにより、さらなる情報圧縮が可能となる。
【0008】
さらに、動画像はフレーム間での相関が強いという特性を利用して、フレーム間の差分をとるフレーム間予測符号化を行うことで、さらに大幅に情報圧縮が可能となる。
【0009】
したがって、映像記録装置は、上述のような圧縮技術を組み合わせてディジタル映像信号を圧縮することにより、情報量を削減した上で、磁気テープ、固体ディスク、光磁気ディスク、固体メモリ等の記録媒体に記録することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の映像記録装置は、画質を重視し、どのような映像に対しても一定レベルの画質を保つようになされていたため、絵柄が細かい映像や、動きが激しい映像等、映像によって圧縮して得られる記録データの量(符号量)が大幅に変わることがあり、この結果、記録時間も変わってしまうことがあった。
このため、使用者は、撮影中に記録可能な時間等を把握することが非常に困難であり、使用者の意思に反して撮影の途中で記録不可能となってしまうこともあった。
【0011】
そこで、例えば、量子化のビット数を可変する等して、どのような映像に対しても一定の符号量となるように、単位時間当たりの符号量(符号レート)を制御するようになされた映像記録装置がある。
【0012】
しかしながら、このような映像記録装置は、符号レートを低くすると映像によって画質が大幅に変わってしまい、この結果、映像の絵柄によっては、見るに耐えない画質になってしまうことがあった。また、符号レートを高くすると、記憶容量が多く必要となり、その分記録時間も大幅に増大してしまっていた。
【0013】
上述のように、従来の映像記録装置は、画質を重視すると、一定の符号レートで所定の記録時間を確実に確保することができず、一方、符号レートが一定となるように構成すると、画質が劣化したり、記憶容量や記録時間を無駄に使用してしまうことがあった。
【0014】
そこで、本発明は、上記の欠点を除去するために成されたもので、操作性が優れており、使用者の使用目的に合わせて動作することにより、使用者の意図する好適な撮影を行うことができる映像信号処理装置及びその方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の映像信号処理装置は、入力された映像信号を圧縮符号化する符号化手段と、画質優先モード及び時間優先モードを含む複数の動作モードのうち任意の動作モードを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された動作モードに基づいて前記符号化手段の圧縮符号化処理を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記選択手段で画質優先モードが選択された場合には、画質のレベルが一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化手段を制御し、前記選択手段で時間優先モードが選択された場合には、所定時間当たりの生成符号量が略一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化手段を制御することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために本発明の映像信号処理方法は、入力された映像信号を圧縮符号化する符号化工程と、画質優先モード及び時間優先モードを含む複数の動作モードのうち任意の動作モードを選択する選択工程と、前記選択工程で選択された動作モードに基づいて前記符号化工程での圧縮符号化処理を制御する制御工程とを有し、前記制御工程では、前記選択工程で画質優先モードが選択された場合には、画質のレベルが一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化工程の圧縮符号化処理を制御し、前記選択工程で時間優先モードが選択された場合には、所定時間当たりの生成符号量が略一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化工程の圧縮符号化処理を制御することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0017】
まず、第1の実施の形態について説明する。
【0018】
本発明に係る映像信号処理方法は、例えば、図1に示すような記録装置100により実施され、この記録装置100は、本発明に係る映像信号処理装置を適用したものである。
【0019】
すなわち、記録装置100は、上記図1に示すように、被写体150を撮影するビデオカメラ101と接続されており、ビデオカメラ101の出力が各々供給されるデータ圧縮回路102及び加算器108と、データ圧縮回路102の出力が各々供給される符号量測定回路103及びメモリ104と、メモリ104と接続され且つ符号量測定回路103の出力が供給されるマイクロコンピュータ(以下、マイコンと言う)105と、マイコン105の出力が供給されるキャラクタジェネレータ107とを備えており、キャラクタジェネレータ107の出力は加算器108に供給されるようになされている。
また、記録装置100は、加算器108の出力が供給されるディスプレイ装置109と、スイッチ106とを備えており、マイコン105がスイッチ106の切換状態を読み取るようになされている。
【0020】
まず、上述のような記録装置100の一連の動作について説明する。
【0021】
マイコン105は、装置全体の動作制御を行うものであり、スイッチ106や、例えば、装置本体に設けられた図示していない操作部等の操作に従った動作制御を行う。
【0022】
そこで、先ず、使用者は、画質優先で撮影を行うか、或いは、記録時間(録画時間)優先で撮影を行うかを決め、スイッチ106を操作することにより、画質優先モードと録画時間優先モードの何れか所望の動作モードを選択する。
そして、使用者は、記録装置100が記録状態となるように、上述したような操作部を操作して、ビデオカメラ101で撮影を開始する。
【0023】
撮影が開始されると、ビデオカメラ101は、被写体150を撮影して得られた映像信号に所定の信号処理を行って、ディジタル映像信号(映像データ)を生成する。そして、ビデオカメラ101は、生成した映像データを記録装置100に供給する。
【0024】
記録装置100では、ビデオカメラ101からの映像データがデータ圧縮回路102及び加算器108に各々供給される。
【0025】
データ圧縮回路102は、マイコン105から指示された圧縮率とタイミングで、ビデオカメラ101からの映像データを圧縮して符号量測定回路103に供給すると共に、例えば、固体メモリからなるメモリ104に書き込む。
【0026】
符号量測定回路103は、データ圧縮回路102で圧縮された映像データから、その圧縮の際に発生した単位時間当たりの符号量を測定し、その測定結果をマイコン105に供給する。
【0027】
マイコン105は、上述したような操作部の操作に従って、装置全体の動作制御を行うが、特に、スイッチ106の切換状態を読み取り、画質優先モードが選択されているか、或いは、録画時間優先モードが選択されているかを認識する。そして、マイコン105は、現在選択されている動作モードに基づいて、データ圧縮回路102に上述したような圧縮率やタイミングの指示を与える。また、これと同時に、マイコン105は、現在選択されている動作モードに基づいて、メモリ104の残容量(メモリ残量)の情報や、撮影可能な残り時間(録画可能時間)の情報等を検出し、その検出した各種情報をキャラクタジェネレータ107に供給する。
【0028】
キャラクタジェネレータ107は、マイコン105からの各種情報から表示データを生成して加算器108に供給する。
【0029】
このとき、加算器108には、上述したようにビデオカメラ101で撮影して得られた映像データが供給されている。
【0030】
したがって、加算器108は、ビデオカメラ101からの映像データと、キャラクタジェネレータ107からの表示データとを合成(ミックス)して、ディスプレイ装置109に供給する。
【0031】
これにより、ディスプレイ装置109には、ビデオカメラ101で撮影された被写体150の映像に、マイコン105で得られたメモリ残量情報や録画可能時間情報等が合成された画面が表示されることとなる。
【0032】
具体的には、例えば、スイッチ106で画質優先モードが選択された場合、図2(A)に示すように、ディスプレイ装置109には、撮影された被写体150が画面表示されると同時に、その画面の左上部分201に、メモリ104の残量が棒グラフと文字(上記図2(A)では、「メモリ残量70%」)で表示される。
【0033】
また、スイッチ106で録画時間優先モードが選択された場合、上記図2(B)に示すように、ディスプレイ装置109には、撮影された被写体150が画面表示されると同時に、その画面の左上部分202に、撮影可能な残り時間が棒グラフと文字(上記図2(B)では、「残り時間10:23」)で表示される。
【0034】
つぎに、上述のような記録装置100の動作を制御するマイコン105の処理を、図3に示すフローチャート用いて具体的に説明する。
【0035】
先ず、マイコン105は、データ圧縮回路102に与える圧縮率を、画質のレベルが一定であり、どのような被写体でも最適な画質となる圧縮率Aとする(ステップS302)。
これにより、データ圧縮回路102は、ビデオカメラ101からの映像データを圧縮率Aで圧縮することとなる。
【0036】
次に、マイコン105は、メモリ104の残量Mを検出し、その検出したメモリ残量Mを図示していない内部メモリに一旦記憶する(ステップS303)。
【0037】
次に、マイコン105は、スイッチ106に切換状態を読み取り、画質優先モードが選択されているか、或いは、録画時間優先モードが選択されているかを判別する(ステップS304)。
【0038】
ステップS304の判別の結果、画質優先モードが選択されていた場合、マイコン105は、データ圧縮回路102に与える圧縮率をステップS302で設定した圧縮率Aに維持した状態とする(ステップS311)。
そして、マイコン105は、ステップS303で一旦記憶したメモリ残量Mの情報をキャラクタジェネレータ107を介して加算器108に供給する。これにより、ディスプレイ装置109には、上記図2(A)に示したような画面が表示される(ステップS312)。
ステップS312の処理後、マイコン105は、後述するステップS313の処理に進む。
【0039】
一方、ステップS304の判別の結果、録画時間優先モードが選択されていた場合、マイコン105は、先ず、符号量測定回路103の測定結果により、1フィールド当たりの符号量Xが予め設定されている所定値TH1より大きいか否かを判別する(ステップS305)。
【0040】
ステップS305の判別の結果、「符号量X>TH1」であった場合、マイコン105は、符号量Xが多いことを認識し、圧縮率Aより高い圧縮率で圧縮を行うことにより符号量Xを減らす指示をデータ圧縮回路102に与える(ステップS307)。
ステップS307の処理後、マイコン105は、後述するステップS313の処理に進む。
【0041】
ステップS305の判別の結果、「符号量X>TH1」でなかった場合、次に、マイコン105は、その符号量Xが予め設定されている所定値TH2より小さいか否かを判別する(ステップS306)。
【0042】
ステップS306の判別の結果、「符号量X<TH2」であった場合、マイコン105は、符号量Xが少ないことを認識し、圧縮率Aより低い圧縮率で圧縮を行うことにより符号量Xを増やす指示をデータ圧縮回路102に与える(ステップS308)。
ステップS308の処理後、マイコン105は、後述するステップS313の処理に進む。
【0043】
ステップS306の判別の結果、「符号量X<TH2」でなかった場合、すなわち、符号量XがTH1以下で且つTH2以上の場合、マイコン105は、現在適正な符号量Xであることを認識し、録画可能時間Tを、ステップS303で一旦記憶したメモリ残量M、符号量X、及び1秒当たりのフレーム数Fを持って、
T=M/(X×F)
なる式により算出する(ステップS309)。
【0044】
次に、マイコン105は、ステップS309で算出した録画可能時間Tの情報をキャラクタジェネレータ107を介して加算器108に供給する。これにより、ディスプレイ装置109には、上記図2(B)に示したような画面が表示される(ステップS310)。
【0045】
次に、マイコン105は、データ圧縮開始の指示をデータ圧縮回路102に与える(ステップS313)。
【0046】
次に、マイコン105は、データ圧縮回路102で映像データ1フレーム分の圧縮が完了し、メモリ105に書き込まれるまで待機状態となる(ステップS314)。
そして、データ圧縮回路102で映像データ1フレーム分の圧縮が完了し、メモリ104に書き込まれると、マイコン105はこれを認識し、上述したステップS303の処理に戻り、以降のステップ処理を繰り返し行う。
【0047】
上述のように、第1の実施の形態では、スイッチ106で画質優先モードが選択された場合には、高画質となる圧縮率で映像信号の圧縮符号化を行い、スイッチ106で録画時間優先モードが選択された場合には、時間当たりの生成符号量が一定となるように映像信号の圧縮符号化を行うように構成したため、使用者は、使用目的に合わせて、画質優先とするか、録画時間優先とするかを容易に選択することができ、その目的に合った適正な映像をメモリ104に記録することができる。
また、ディスプレイ装置109に撮影された被写体を画面表示すると同時に、同画面上に、スイッチ106で画質優先モードが選択された場合には、メモリ104の残量を表示し、スイッチ106で録画時間優先モードが選択された場合には、録画可能時間を表示するように構成したため、使用者は、メモリ104の残量或いは録画可能時間を一目で認識することができる。このため、従来のように、撮影途中で、使用者の意思に反して記録不可能となることはない。
したがって、使用勝手や操作性を向上させることができ、使用者の意図する好適な撮影を行うことができる。
【0048】
尚、上述した第1の実施の形態では、メモリ104を固体メモリとしたが、これに限らず、フラッシュメモリ、RAM、磁気テープ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気記録のハードディスク等でもよい。
【0049】
また、上述した第1の実施の形態では、本発明に係る映像記録装置をビデオカメラ101と接続された記録装置100に適用することとしたが、これに限らず、ビデオカメラ101そのものに適用してもよい。
すなわち、被写体を撮像する手段と一体型の映像記録装置又は再生装置に適用してもよい。これにより、重量や大きさが制限される持ち運び可能なポータブル機器等の限られたメモリ容量でも、使用目的に合わせて、撮影時間等を気にせずに安心して使用することができる。
【0050】
つぎに、第2の実施の形態について説明する。
【0051】
上述した第1の実施の形態では、画質優先モード選択時にはメモリ104の残量を表示し、録画時間優先モード選択時には録画可能時間を表示することとしたが、この第2の実施の形態では、画質優先モード選択時にはメモリ104の使用量を表示し、録画時間優先モード選択時には録画時間を表示する。
【0052】
尚、この第2の実施の形態で用いる記録装置は、上記図1に示した記録装置100と同様であるため、その詳細は省略し、上記図1を用いて以下の説明を行う。また、第1の実施の形態と異なる部分についてのみ具体的に説明する。
【0053】
まず、例えば、スイッチ106で画質優先モードが選択された場合、図4(A)に示すように、ディスプレイ装置109には、撮影された被写体150が画面表示されると同時に、その画面の左上部分401に、メモリ104の使用量が棒グラフと文字(上記図4(A)では、「25%」)で表示される。
【0054】
また、スイッチ106で録画時間優先モードが選択された場合、上記図4(B)に示すように、ディスプレイ装置109には、撮影された被写体150が画面表示されると同時に、その画面の左上部分402に、今までに撮影した時間(録画時間)が棒グラフと文字(上記図4(B)では、「15:40」)で表示される。
【0055】
そこで、マイコン105では、例えば、図5に示すフローチャートに従った処理が行われる。
【0056】
尚、上記図5のフローチャートにおいて、上記図3に示したフローチャートと同じ処理を行うステップには同じステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0057】
すなわち、マイコン105は、先ず、データ圧縮回路102に与える圧縮率を圧縮率Aとした後(ステップS302)、メモリ104の使用量mを検出し、その検出したメモリ使用量mを図示していない内部メモリに一旦記憶する(ステップS501)。
【0058】
次に、マイコン105は、スイッチ106に切換状態により、画質優先モードが選択されているか、或いは、録画時間優先モードが選択されているかを判別する(ステップS304)。
【0059】
ステップS304の判別の結果、画質優先モードが選択されていた場合、マイコン105は、データ圧縮回路102に与える圧縮率を圧縮率Aに維持した状態とし(ステップS311)、ステップS303で一旦記憶したメモリ使用量mの情報をキャラクタジェネレータ107を介して加算器108に供給する。これにより、ディスプレイ装置109には、上記図4(A)に示したような画面が表示される(ステップS504)。
ステップS504の処理後、マイコン105は、ステップS313の処理に進む。
【0060】
一方、ステップS304の判別の結果、録画時間優先モードが選択されていた場合、マイコン105は、符号量測定回路103の測定結果により、1フィールド当たりの符号量Xが予め設定されている所定値TH1より大きいか否かを判別した後(ステップS305)、その符号量Xが予め設定されている所定値TH2より小さいか否かを判別する(ステップS306)。
【0061】
これらの各ステップS305及びステップS306の判別の結果、符号量XがTH1以下で且つTH2以上の場合、マイコン105は、現在適正な符号量Xであることを認識し、録画時間tを、ステップS303で一旦記憶したメモリ使用量m、符号量X、及び1秒当たりのフレーム数Fを持って、
t=m/(X×F)
なる式により算出する(ステップS502)。
【0062】
次に、マイコン105は、ステップS502で算出した録画時間tの情報をキャラクタジェネレータ107を介して加算器108に供給する。これにより、ディスプレイ装置109には、上記図4(B)に示したような画面が表示される(ステップS503)。
【0063】
そして、マイコン105は、データ圧縮開始の指示をデータ圧縮回路102に与え(ステップS313)、データ圧縮回路102で映像データ1フレーム分の圧縮が完了し、メモリ105に書き込まれるまで待機状態となり(ステップS314)、データ圧縮回路102で映像データ1フレーム分の圧縮が完了し、メモリ104に書き込まれると、上述したステップS303の処理に戻り、以降のステップ処理を繰り返し行う。
【0064】
上述のように、第2の実施の形態では、ディスプレイ装置109に撮影された被写体を画面表示すると同時に、同画面上に、スイッチ106で画質優先モードが選択された場合にはメモリ104の使用量を表示し、スイッチ106で録画時間優先モードが選択された場合には録画時間を表示するように構成したため、使用者は、メモリ104の使用量或いは録画時間を一目で認識することができる。このため、従来のように、撮影途中で、使用者の意思に反して記録不可能となることはない。
したがって、この第2の実施の形態でも、使用勝手や操作性を向上させることができ、使用者の意図する好適な撮影を行うことができる。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画質優先モード選択時には、画質を重視して、どのような映像に対しても一定のレベルの画質を保つような圧縮符号化処理を行い、時間優先モード選択時には、単位時間当たりの符号量が略一定となるような圧縮符号化処理を行うように構成したことにより、使用者の使用目的に合わせて、画質を重視した映像信号の撮影や、一定のメモリ容量で且つ所定の時間での映像信号の撮影を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態において、本発明に係る映像信号処理装置を適用した記録装置の構成を示すブロック図である。
【図2】上記記録装置のディスプレイ装置での画面表示を説明するための図である。
【図3】上記記録装置のマイクロコンピュータで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【図4】第2の実施の形態において、上記ディスプレイ装置での画面表示を説明するための図である。
【図5】上記マイクロコンピュータで行われる処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
100 記録装置
101 ビデオカメラ
102 データ圧縮回路
103 符号量測定回路
104 メモリ
105 マイコン
106 スイッチ
107 キャラクタジェネレータ
108 加算器
109 ディスプレイ装置
150 被写体

Claims (8)

  1. 入力された映像信号を圧縮符号化する符号化手段と、
    画質優先モード及び時間優先モードを含む複数の動作モードのうち任意の動作モードを選択する選択手段と、
    前記選択手段により選択された動作モードに基づいて前記符号化手段の圧縮符号化処理を制御する制御手段とを有し、
    前記制御手段は、前記選択手段で画質優先モードが選択された場合には、画質のレベルが一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化手段を制御し、前記選択手段で時間優先モードが選択された場合には、所定時間当たりの生成符号量が略一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化手段を制御することを特徴とする映像信号処理装置。
  2. 前記符号化手段によって符号化された映像信号を記録媒体に記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の映像信号処理装置。
  3. 前記記録媒体は、固体メモリ、ディスクメモリ、及び磁気テープの何れか1つを含むことを特徴とする請求項2に記載の映像信号処理装置。
  4. 前記選択手段で画質優先モードが選択された場合には、前記記録媒体の使用量或いは残量を比率で表示し、前記選択手段で時間優先モードが選択された場合には、前記記録媒体への記録時間或いは記録可能時間を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項2に記載の映像信号処理装置。
  5. 前記表示手段は、映像信号を同時に表示することを特徴とする請求項4に記載の映像信号処理装置。
  6. 被写体を撮像して前記映像信号を生成する撮像手段を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の映像信号処理装置。
  7. 前記画質優先モードは、圧縮率を一定にして画質レベルが一定となるように圧縮符号化処理を行う動作モードであることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の映像信号処理装置。
  8. 入力された映像信号を圧縮符号化する符号化工程と、
    画質優先モード及び時間優先モードを含む複数の動作モードのうち任意の動作モードを選択する選択工程と、
    前記選択工程で選択された動作モードに基づいて前記符号化工程での圧縮符号化処理を制御する制御工程とを有し、
    前記制御工程では、前記選択工程で画質優先モードが選択された場合には、画質のレベルが一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化工程の圧縮符号化処理を制御し、前記選択工程で時間優先モードが選択された場合には、所定時間当たりの生成符号量が略一定となるような圧縮符号化処理を行うように前記符号化工程の圧縮符号化処理を制御することを特徴とする映像信号処理方法。
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