JP4484719B2 - ビデオカメラ - Google Patents

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Description

この発明は、ビデオカメラに関し、特にたとえば撮影された被写界の動画像を圧縮状態で記録媒体に記録する、ビデオカメラに関する。
従来のこの種のビデオカメラの一例が、特許文献1に開示されている。この従来技術によれば、撮影モードが選択されると、被写界がイメージセンサによって撮影され、撮影された被写界のスルー画像がモニタに表示される。この状態でシャッタボタンが操作されると、被写界像がM−JPEG方式またはMPEG方式で圧縮され、圧縮被写界像が記録媒体に記録される。
特開2004−104471号公報[H04N5/91]
しかし、M−JPEG方式およびMPEG方式のいずれも非可逆圧縮であり、記録される被写界像の品質は、被写界像が高周波成分を多く含むほど大きく低下する。従来技術では、この品質の劣化の程度が撮影時に判別されることはなく、この結果、使い勝手に問題があった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、圧縮被写界像の品質を撮影時に容易に判別することができる、ビデオカメラを提供することである。
請求項1の発明に従うビデオカメラは、被写界を繰り返し撮影する撮影手段、撮影手段から出力された被写界像をMフレーム(M:2以上の整数)を1単位として圧縮する圧縮手段、圧縮手段の圧縮動作がエラー条件に合致するか否かを1フレームの周期で判別する判別手段、判別手段の判別結果が肯定的であるとき注目するMフレームの残存期間に圧縮手段を不能化する不能化手段、および圧縮手段が不能化手段によって不能化されたことを通知するメッセージを操作者に向けて出力する出力手段を備える。
撮影手段から繰り返し出力された被写界像は、Mフレーム(M:2以上の整数)を1単位として、圧縮手段によって圧縮される。圧縮手段の圧縮動作がエラー条件に合致するか否かは、1フレームの周期で、判別手段によって判別される。不能化手段は、判別手段の判別結果が肯定的であるとき、注目するMフレームの残存期間に圧縮手段を不能化する。圧縮手段が不能化手段によって不能化されたことを通知するメッセージは、出力手段によって、操作者に向けて出力される。
圧縮手段の不能化によって、圧縮被写界像に欠落が生じる。これが、品質の劣化の原因となる。請求項1の発明では、圧縮手段が不能化されたときに操作者に向けてメッセージが出力される。このため、操作者は、圧縮動画像の品質を撮影時に容易に判別することができる。
請求項2の発明に従うビデオカメラは、請求項1に従属し、圧縮手段によって生成された圧縮被写界像のサイズに対応するキャラクタを操作者に向けて出力する第2出力手段をさらに備える。キャラクタの出力によって、操作者は、圧縮動画像の品質が劣化する可能性を容易に予測することができる。
請求項3の発明に従うビデオカメラは、請求項2に従属し、キャラクタはMフレームの圧縮被写界像の合計サイズ値を示すキャラクタである。
請求項4の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし3のいずれかに従属し、圧縮手段によって生成された圧縮被写界像を一時的に格納するメモリ、およびメモリに格納された圧縮被写界像をMフレームに相当する周期で読み出す第1読み出し手段をさらに備え、エラー条件はメモリがオーバフローするという条件を含む。これによって、メモリから未だ読み出されていない圧縮被写界像が後続の圧縮被写界像によって上書きされるのを防止できる。つまり、時間軸の反転が回避される。
請求項5の発明に従うビデオカメラは、請求項4に従属し、判別手段の判別結果が肯定的であるとき注目するMフレームに続く1フレームの圧縮静止画像をメモリから繰り返し読み出す第2読み出し手段をさらに備える。圧縮手段の不能化に起因して欠落した圧縮被写界像は、注目するMフレームに続く1フレームの圧縮被写界像によって補償される。これによって、時間軸が短縮される事態を回避することができる。
請求項6の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし5のいずれかに従属し、圧縮率変更操作を受け付ける受付手段をさらに備え、圧縮手段は受付手段によって受け付けられた圧縮率変更操作に従う圧縮率で被写界像を圧縮する。操作者は、圧縮率変更操作によって圧縮手段の不能化を回避することができる。
請求項7の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし6のいずれかに従属し、圧縮手段によって生成された圧縮静止画像を記録媒体に記録する記録手段をさらに備える。
請求項8の発明に従うビデオカメラは、請求項1ないし7のいずれかに従属し、圧縮手段は、Mフレームのうち先頭フレームでイントラ符号化を行い、Mフレームのうち先頭フレーム以外のフレームでインター符号化を行う。
この発明によれば、圧縮手段が不能化されたときに操作者に向けてメッセージが出力されるため、操作者は、圧縮動画像の品質を撮影時に容易に判別することができる。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例のディジタルビデオカメラ10は、イメージセンサ12を含む。被写界の光学像は、イメージセンサ12の撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷つまり生画像信号が生成される。
TG14は、CPU32から読み出し命令が与えられたとき、イメージセンサ12に向けてタイミング信号を発生する。撮像面で生成された生画像信号は、1/30秒に1回の割合で発生する垂直同期信号Vsyncに応答して、ラスタ走査に従う順序でイメージセンサ12から読み出される。読み出される生画像信号は、30fpsのフレームレートを有する。
イメージセンサ12から出力された生画像信号は、カメラ処理回路16によってAGC,ADS,A/D変換,白バランス調整,色分離,YUV変換などの処理を施される。この一連の処理によって、被写界像を表すYUV形式の画像データが作成される。作成される画像データは、生画像信号と同様、30fpsのフレームレートを有する。
カメラ処理回路16は、こうして作成された画像データをメモリ制御回路18を通してSDRAM20に書き込む。SDRAM20は、表示画像エリア20a,圧縮画像エリア20bおよびキャラクタ画像エリア20cを有する。カメラ処理回路16からの画像データは、表示画像エリア20aに書き込まれる。
ビデオエンコーダ22は、メモリ制御回路18を通してSDRAM20にアクセスし、表示画像エリア20aに格納された画像データを1/30秒に1フレームの割合で読み出す。読み出された各フレームの画像データはNTSC方式のコンポジットビデオ信号に変換され、変換されたコンポジットビデオ信号は加算器24を介してLCDモニタ26に与えられる。この結果、被写界のリアルタイム動画像つまりスルー画像がモニタ画面に表示される。
なお、キー入力装置36によって記録開始操作が行われない限り、キャラクタ合成回路28は停止状態にある。このため、加算器24は、コンポジットビデオ信号をそのままLCDモニタ26に与える。
記録開始操作が行われると、CPU32は、MPEGエンコーダ30およびキャラクタ合成回路28を起動する。MPEGエンコーダ30は、メモリ制御回路18を通してSDRAM20の表示画像エリア20aから画像データを読み出し、読み出された画像データをMPEG4方式で圧縮する。圧縮率は、キー入力装置36の圧縮率変更キー36aの操作に従う。イントラ符号化は15フレームに1回の割合で実行され、インター符号化は残りのフレームで実行される。この結果、1GOPは、先頭フレームに割り当てられるイントラ符号化データと残りの14フレームに割り当てられるインター符号化データとよって形成される。
こうして得られたMPEGデータは、バッファメモリ30mに一旦蓄積され、1GOPに相当する周期でバッファメモリ30mから読み出される。読み出されたMPEGデータは、メモリ制御回路18を通してSDRAM20の圧縮画像エリア20bに書き込まれる。
ただし、バッファメモリ30mの容量には限界があるため、パンニングやチルティングによる被写界の変化に起因してMPEGデータのサイズが急激に増大すると、1GOP相当のMPEGデータがバッファメモリ30mに蓄積される前にバッファメモリ30mがオーバフローを引き起こす可能性がある。
かかるオーバフローが発生したとき、圧縮動作は注目する1GOPの残存期間にわたって停止される。さらに、圧縮動作の停止に起因して欠落したMPEGデータが、次の1GOPの先頭フレームのMPEGデータ(イントラ符号化データ)によって補償される。たとえば、注目する1GOPの第11フレームをバッファメモリ30mに書き込む途中でオーバフローが発生すると、第1フレーム〜第10フレームのMPEGデータがバッファメモリ30mから読み出された後に、次の1GOPの先頭フレームのMPEGデータがバッファメモリ30mから繰り返し読み出される。つまり、MPEGデータは、図3に示す要領でMPEGエンコーダ30から出力される。
このように、オーバフローの発生に応答して圧縮動作を中断することで、バッファメモリ30mから未だ読み出されていないMPEGデータが後続のMPEGデータによって上書きされる事態が回避される。つまり、時間軸の反転が回避される。
また、圧縮処理の中断によって欠落したMPEGデータを次の1GOPの先頭フレームのMPEGデータによって補償することで、時間軸が短縮される事態が回避される。
さらに、符号化回路30bの圧縮率は、圧縮率変更キー36aの操作によって変更できるため、バッファメモリ30cがオーバフローする事態を操作者が主体的に回避することができる。
CPU32は、圧縮動作によって生成されるMPEGデータのサイズを1フレーム期間毎に検出し、検出されたサイズを1GOP毎に積算し、そして積算値を示すバーキャラクタデータをメモリ制御回路18を通してSDRAM20のキャラクタ画像エリア20cに書き込む。ただし、上述のオーバフローが発生すると、CPU32は、デフォルトのバーキャラクタデータをキャラクタ画像エリア20cに書き込む。
キャラクタ合成回路28は、このようなキャラクタデータをキャラクタ画像エリア20cから読み出し、読み出されたキャラクタデータをアナログのキャラクタ信号に変換し、そして変換されたキャラクタ信号を加算器24に与える。キャラクタ信号は、ビデオエンコーダ22から出力されたコンポジットビデオ信号と加算され、LCDモニタ26に与えられる。モニタ画面には、被写界のスルー画像とバーキャラクタとが図6(C)に示す要領で表示される。なお、1GOPのサイズに対応するバーキャラクタBsは白色であり、デフォルトのバーキャラクタBdは赤色である。
CPU32は、圧縮画像エリア20bに蓄積されたデータ量が閾値に達する毎に、メモリ制御回路18を通して圧縮画像エリア20bからMPEGデータを読み出す。読み出されたMPEGデータは、I/F38を通して記録媒体40に記録される。動画記録終了操作が行われると、CPU30は、MPEGエンコーダ30およびキャラクタ合成回路28を停止し、圧縮画像エリア20bに残存するMPEGデータの記録が完了した後にSDRAM20へのアクセスを終了する。
MPEGエンコーダ30は、図2に示すように構成される。符号化回路30eは、メモリ制御回路18から与えられたYUV形式の画像データをMPEG4方式で圧縮する。圧縮率は、上述のように、圧縮率変更キー36aによって設定された圧縮率に従う。符号化回路30eによって生成されたMPEGデータは、バッファメモリ30mに格納される。また、各フレームのMPEGデータのサイズ値は、コントローラ30cによってレジスタ30rに設定される。バッファメモリ30mに格納されたMPEGデータは、1GOP期間が経過する毎に、メモリ制御回路18に向けて転送される。
バッファメモリ30mがオーバフローを起こすと、コントローラ30cは、注目する1GOP期間の途中で符号化回路30eをオフし、このことをCPU32に通知するべくレジスタ30rをクリアする。コントローラ30cはまた、バッファメモリ30mに正当に格納された1GOP未満のMPEGデータをメモリ制御回路18に転送した後、次の1GOPの先頭フレームで生成されたMPEGデータを繰り返しメモリ制御回路18に転送する。符号化回路30eの停止によって欠落したフレームは、繰り返し転送されるMPEGデータによって補償される。
コントローラ30cは、詳しくは、図4〜図5に示すフロー図に従う動作を実行する。まず、起動命令がCPU32から与えられたか否かをステップS1で判別する。ここでYESであれば、ステップS3で符号化回路30eをオンし、ステップS5で変数Kを“0”に設定する。垂直同期信号Vsyncが発生すると、ステップS7からステップS9に進み、変数Kをインクリメントする。
符号化回路30eは、オンされた後に最初に発生する垂直同期信号Vsyncに応答して、圧縮動作を開始する。また、後述するように、変数Kは、垂直同期信号Vsyncに応答して“1”〜“15”の間で変化する。したがって、変数Kは、1GOPを形成する15フレームの各々の識別番号となる。
ステップS11では、前フレームつまり第K−1フレームのMPEGデータが書き込まれた時点のバッファメモリ30mの残量を検出する。ステップS13では、現フレームつまり第KフレームのMPEGデータのサイズ値を符号化回路30eから取得する。取得されたサイズ値つまり圧縮サイズ情報は、レジスタ30rに設定される。レジスタ30rに設定された前フレームの圧縮サイズ情報は、現フレームの圧縮サイズ情報によって更新される。
ステップS15ではバッファメモリ30mがオーバフローしたか否かを判別し、ステップS17では変数Kが“15”に達したか否かを判別する。ステップS15の判別処理は、ステップS11で検出された残量とステップS13で取得されたサイズ値とに基づいて実行される。ステップS15およびS17のいずれもNOであれば、ステップS7に戻る。ステップS17でYESであれば、バッファメモリ30mに格納された1GOP相当のMPEGデータをメモリ制御回路18に向けて転送し、その後ステップS5に戻る。
ステップS15でYESと判断されると、ステップS21で符号化回路30eをオフし、ステップS23でレジスタ30rをクリアし、そしてステップS25で変数K−1を変数Ksに設定する。符号化回路30eのオフは、レジスタ30dのクリアによって明らかとなる。変数Ksは、バッファメモリ30mに正当に格納された最新フレームの識別番号を示す。ステップS27では、バッファメモリ30mに正当に格納されたMPEGデータつまり第1フレーム〜第KsフレームのMPEGデータをメモリ制御回路18に転送する。
ステップS29では変数Kが“15”に達したか否かを判別し、ステップS31では垂直同期信号Vsyncが発生したか否かを判別する。ステップS27でNOである限り、垂直同期信号Vsyncが発生する毎にステップS33に進み、変数Kをインクリメントする。インクリメントされた変数Kの値は、ステップS29で再度判別される。
変数Kが“15”に達すると、ステップS27からステップS35に進み、符号化回路30eをオンする。垂直同期信号Vsyncが発生するとステップS37でYESと判断し、ステップS38で変数Kを“1”に設定する。ステップS39では、バッファメモリ30mに格納された第1フレームのMPEGデータをメモリ制御回路18に繰り返し転送する。繰り返し回数は、15−Ks回である。ステップS39の処理が完了すると、ステップS7に戻る。
CPU32は、記録開始操作が行われたとき、キャラクタ表示に関連して図7〜図8に示すフロー図に従う処理を実行する。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ34に記憶される。
図7を参照して、ステップS41ではMPEGエンコーダ30およびキャラクタ合成回路28に起動命令を発行し、ステップS43ではSDRAM20のキャラクタ画像エリア20cに設定される読み出しアドレスWpおよび書き込みアドレスRpを初期化する。読み出しアドレスWpはキャラクタ読み出しエリアCRの基準アドレスであり、書き込みアドレスRpはキャラクタ書き込みエリアCWの基準アドレスである。
図6(A)を参照して、初期化された読み出しアドレスWpは、キャラクタ画像エリア20cの左端に位置する。また、初期化された書き込みアドレスRpは、キャラクタ画像エリア20cの左端からキャラクタ読み出しエリアCRの横幅に相当する距離を隔てて、キャラクタ画像エリア20cのほぼ中央に位置する。
ステップS45では変数Iszを“0”に設定し、ステップS47では変数Nを“0”に設定する。変数Iszは、注目する1GOPを形成するMPEGデータのサイズの積算値である。また、変数Nは、注目する1GOPを形成する各フレームの識別番号であり、変数Kと同じ値を示す。
垂直同期信号Vsyncが発生するとステップS49でYESと判断し、ステップS51で変数Nをインクリメントする。ステップS53では、第NフレームのMPEGデータが生成されるまで待機し、ステップS55では図2に示すレジスタ30rから圧縮サイズ情報を取得する。
ステップS57では、取得された圧縮サイズ情報が示すサイズ値が“0”であるか否かを判別する。ここでNOであれば、取得された圧縮サイズ情報は第NフレームのMPEGデータのサイズを示しているとみなし、ステップS59に進む。一方、YESであれば、バッファメモリ30mのオーバフローによって圧縮動作が中断されたとみなし、ステップS67に進む。
ステップS59では第NフレームのMPEGデータのサイズ値を変数Iszに積算し、ステップS61では変数Nが“15”に達したか否かを判別する。ここでNOであれば、そのままステップS45に戻る。YESであればステップS63に進み、変数Iszに対応するバーキャラクタデータをキャラクタ書き込みエリアCWに書き込む。続くステップS65では、読み出しアドレスRpおよび書き込みアドレスWpの各々の値をキャラクタ書き込みエリアCWの横幅に相当する数値だけ増大させる。ステップS65の処理が完了すると、ステップS45に戻る。
ステップS67では、デフォルトのバーキャラクタデータをキャラクタ書き込みエリアCWに書き込む。垂直同期信号Vsyncが発生するとステップS69でYESと判断し、ステップS71で変数Nをインクリメントする。ステップS73では変数Nが“15”に達したか否かを判別し、NOであればステップS69に戻る一方、YESであればステップS45に戻る。
このような処理が繰り返されることによって、キャラクタ読み出しエリアCRおよびキャラクタ書き込みエリアCWは、図6(B)に示すように右側に移動する。キャラクタ読み出しエリアCRに属するバーキャラクタは、キャラクタ合成回路28によって読み出され、図6(C)に示す要領でスルー画像に多重される。
以上の説明から分かるように、イメージセンサ12から繰り返し出力された被写界像は、15フレームを1単位として、符号化回路30eによって圧縮される。符号化回路30eの圧縮動作がエラー条件(バッファメモリ30mのオーバフロー)に合致するか否かは、コントローラ30cによって1フレーム期間毎に判別される(S15)。コントローラ30cは、この判別結果が肯定的であるとき、注目する15フレームの残存期間に符号化回路30eを不能化する(S21)。CPU32は、符号化回路30eが不能化されたことを通知するメッセージ(デフォルトのバーキャラクタBd)を操作者に向けて出力する(S67)。
符号化回路30eの不能化によって、MPEGデータに欠落が生じる。これが、品質の劣化の原因となる。この実施例では、符号化回路30eが不能化されたときに操作者に向けてメッセージが出力される。このため、操作者は、MPEGデータの品質を撮影時に容易に判別することができる。
また、符号化回路30eの圧縮動作がエラー条件に合致しないときは、1GOP相当のMPEGデータのサイズを表すバーキャラクタBsが操作者に向けて出力される(S63)。かかるキャラクタの出力によって、操作者は、MPEGデータの品質が劣化する可能性を容易に予測することができる。
なお、この実施例では、1GOP相当のMPEGデータのサイズをバーキャラクタBsおよびBdによって表現するようにしているが、これに代えて、サイズに応じて“晴れ”,“曇り”および“雨”の間で変化するお天気マークを表示するようにしてもよい。さらに。この実施例では、1GOP毎にバーキャラクタを作成するようにしているが、バーキャラクタの作成周期はこれに限られない。
この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 図1実施例に適用されるMPEGエンコーダの構成の一例を示すブロック図である。 図1に示すMPEGエンコーダから出力されるMPEGデータの構造の一例を示す図解図である。 図3実施例に適用されるコントローラの動作の一部を示すフロー図である。 図3実施例に適用されるコントローラの動作の他の一部を示すフロー図である。 (A)はSDRAMに形成されたキャラクタ画像エリアのアクセス動作の一例を示す図解図であり、(B)はキャラクタ画像エリアから読み出されたキャラクタ画像データの一例を示す図解図であり、(C)は表示画像の一例を示す図解図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作の一部を示すフロー図である。 図1実施例に適用されるCPUの動作の他の一部を示すフロー図である。
符号の説明
10 …ディジタルビデオカメラ
12 …イメージセンサ
16 …カメラ処理回路
20 …SDRAM
22 …ビデオエンコーダ
26 …LCDモニタ
28 …キャラクタ合成回路
30 …MPEGエンコーダ
32 …CPU

Claims (8)

  1. 被写界を繰り返し撮影する撮影手段、
    前記撮影手段から出力された被写界像をMフレーム(M:2以上の整数)を1単位として圧縮する圧縮手段、
    前記圧縮手段の圧縮動作がエラー条件に合致するか否かを1フレームの周期で判別する判別手段、
    前記判別手段の判別結果が肯定的であるとき注目するMフレームの残存期間に前記圧縮手段を不能化する不能化手段、および
    前記圧縮手段が前記不能化手段によって不能化されたことを通知するメッセージを操作者に向けて出力する出力手段を備える、ビデオカメラ。
  2. 前記圧縮手段によって生成された圧縮被写界像のサイズに対応するキャラクタを前記操作者に向けて出力する第2出力手段をさらに備える、請求項1記載のビデオカメラ。
  3. 前記キャラクタは前記Mフレームの圧縮被写界像の合計サイズ値を示すキャラクタである、請求項2記載のビデオカメラ。
  4. 前記圧縮手段によって生成された圧縮被写界像を一時的に格納するメモリ、および
    前記メモリに格納された圧縮被写界像を前記Mフレームに相当する周期で読み出す第1読み出し手段をさらに備え、
    前記エラー条件は前記メモリがオーバフローするという条件を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載のビデオカメラ。
  5. 前記判別手段の判別結果が肯定的であるとき前記注目するMフレームに続く1フレームの圧縮静止画像を前記メモリから繰り返し読み出す第2読み出し手段をさらに備える、請求項4記載のビデオカメラ。
  6. 圧縮率変更操作を受け付ける受付手段をさらに備え、
    前記圧縮手段は前記受付手段によって受け付けられた圧縮率変更操作に従う圧縮率で前記被写界像を圧縮する、請求項1ないし5のいずれかに記載のビデオカメラ。
  7. 前記圧縮手段によって生成された圧縮静止画像を記録媒体に記録する記録手段をさらに備える、請求項1ないし6のいずれかに記載のビデオカメラ。
  8. 前記圧縮手段は、前記Mフレームのうち先頭フレームでイントラ符号化を行い、前記Mフレームのうち先頭フレーム以外のフレームでインター符号化を行う、請求項1ないし7のいずれかに記載のビデオカメラ。
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