KR20030029123A - 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어방법 - Google Patents

카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어방법 Download PDF

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Abstract

촬영되는 동화상의 내용과 성질에 맞추어 목표 정보량을 제어하도록 한 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어 방법이다. 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)는 목표 비트레이트에 의해서 부호화 압축 장치(10)를 제어함으로써, 필터 연산기(4)로부터의 동화상 데이터에 대하여 소정의 압축 부호화 처리를 실시하여, 부호화된 비트 스트림을 형성하는 것이다. 또한, 필터 연산기(4)에 대해서는 필터 계수를 명령하여, 동화상 데이터를 부호화에 적합한 해상도의 데이터로 변환하도록 하고 있다.

Description

카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어 방법{CAMERA-INTEGRATED VIDEO RECORDING AND REPRODUCING APPARATUS, AND RECORD CONTROL METHOD THEREOF}
MPEG2(Moving Picture Experts Group Phase(2))는 방송이나 AV 기기에 이용되는 부호화 방식으로서, 화상/음성/데이터 등의 정보 압축 기술로서 널리 이용되고 있다.
MPEG2의 표준 모델에 의한 압축 부호화 장치에 따르면, 입력되는 영상을 한번 부호화하고, 그 발생 정보량 등으로부터 영상의 복잡함이나 움직임을 추출하고, 그 영상의 특징을 분할하여, 특징에 맞는 부호화 제어를 행함으로써, 압축 신장 후의 화질의 향상을 도모할 수 있다.
그러나, 종래의 움직임 검출에 의한 부호화 제어에서는 실제의 촬영 상황을생각한 경우에는, 이하와 같은 문제점이 있었다. 예를 들면, 움직임이 심한 신(scene)에 주목하여 촬영을 행하는 경우와, 패닝 중과 같이 비주목 신임에도 불구하고, 화상의 상관 검출 결과로는 움직임이 심한 신과 마찬가지의 복잡도를 출력하는 경우를 구별할 수 없다.
이 때문에, 기록 용량에 한도가 있는 디스크 미디어를 이용한 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에, 움직임 검출에 의한 부호화 제어를 행하는 압축 부호화 장치를 적용하면, 재생 화상을 고화질로 유지하기 위해서는, 촬영하는 모든 신에 항상 최대의 비트레이트를 할당하는 것이 필요하게 된다. 그 결과, 디스크 미디어에의 기록 시간이 짧아진다.
본 발명의 목적은, 촬영되는 동화상의 내용과 성질에 맞추어 목표 정보량을 보정 제어하도록 한 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어 방법을 제공하는 것에 있다.
<발명의 개시>
상기 목적을 달성하기 위해, 촬영된 화상을 압축 부호화하여, 화상 신호를 소정의 기록 매체에 기록하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치가 제공된다. 본 발명의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치는 비디오 카메라의 렌즈 구동, 노광 조정, 화이트 밸런스, 또는 손떨림 검출을 행하여, 상기 화상 신호의 보정을 행하는 제1 제어 수단과, 상기 비디오 카메라에서의 촬영 개시, 정지를 제어하는 제2 제어 수단과, 상기 제1, 제2 제어 수단으로부터 출력되는 복수의 촬영 제어 정보를 수취하여, 촬영되는 신의 중요도, 촬영 환경을 판단하여, 상기 기록 매체에 기록되는 화상 신호의 목표 정보량을 최적으로 설정하는 제3 제어 수단으로 구성된다.
본 발명의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에서는, 목표 정보량을 부호화 압축 장치에 공급하는 경우에, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터에의 입력 신호, 입력 정보로서, 녹화 모드 신호, 줌 렌즈 위치 정보, 포커스 평가값, 손떨림 검출값, 아이리스 개폐량, 카메라 신호 게인량, 화이트 밸런스 제어량 등을 이용함으로써, 실제 촬영 상황을 가미한 새로운 목표 정보량을 설정할 수 있다.
본 발명은 촬영된 화상을 압축 부호화하여, 화상 신호를 소정의 기록 매체에 기록하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에 관한 것으로, 특히 촬상부에 촬상 조건을 설정하는 촬상 제어 데이터에 기초하여, 촬상된 피사체의 화상 데이터에 대하여 적절한 품질의 압축 부호화를 행하여, 최적의 화질 제어 처리를 행하도록 한 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치의 기록 제어 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치의 제어 모델을 도시한 블록도.
도 2는 MPEG2의 표준 모델의 구성을 도시한 블록 회로도.
도 3은 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트.
도 4는 저조도에서의 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트.
도 5는 화이트 밸런스 이상이나 손떨림 검출 시의 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트.
도 6은 제어 수순의 일례(그 1)를 도시한 플로우차트.
도 7은 제어 수순의 일례(그 2)를 도시한 플로우차트.
도 8은 제어 수순의 일례(그 3)를 도시한 플로우차트.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 각종 제어 마이크로컴퓨터 등이나 부호화 압축 장치가 내장된 카메라일체형 비디오 기록 재생 장치의 제어 모델을 도시한 블록도이다.
렌즈계(1)는 줌 렌즈(1z), 포커스 렌즈(1f)로 구성되고, 이 렌즈계(1)를 통하여, 피사체로부터의 광을 촬상 장치(2)에 입력하고 있다. 촬상 장치(2)에서는 피사체의 화상이 RGB(적, 녹, 청)의 3색에 상당하는 3가지 영상 신호로서 추출된다. 이 때, 렌즈계(1)는 피사체에 대하여 언제나 합초점을 유지하도록 위치 제어된다. 촬상 장치(2)로부터의 영상 신호는 동화상 데이터로서 A/D 변환기(3)에 전송되고, A/D 변환기(3)로서는 동화상 데이터를 디지털 데이터로 변환한다.
필터 연산기(4)는 디지털 필터를 이용하여 구성되어 있고, 필터 계수를 바꿈으로써, 주파수 성분의 통과 대역 특성을 제어하여, 소정의 주파수 변환이 행해진다. 이 동화상 데이터는 부호화 압축 장치(10)로부터 비트 스트림으로서 도시하지 않은 비디오 테이프 등의 기록 매체에 기록된다.
손떨림 검지 센서(5)는 각속도 센서 등에 의해 손떨림 검출 신호를 출력하는 것이다. 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)에서는 이 손떨림 검출 신호에 기초하여, 손떨림 보정을 행하여 손떨림에 의한 화질의 열화를 없애도록 하고 있다. 또한, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)는 손떨림 보정 외에, 촬상 장치(2)로부터의 영상 입력, 그것을 최적으로 제어하는 컨트롤 출력, 및 각종 신호 입력에 기초하여, 촬상 장치(2)에서의 광학계의 제어을 행하고 있다. 또한, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)는 줌 렌즈(1z), 포커스 렌즈(1f)를 구동함으로써, 줌잉 등의 제어도 행하고 있다.
목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)는 목표 비트레이트에 의해 부호화 압축장치(10)를 제어함으로써, 필터 연산기(4)로부터의 동화상 데이터에 대하여 소정의 압축 부호화 처리를 실시하고, 부호화된 비트 스트림을 형성하는 것이다. 또한, 필터 연산기(4)에 대해서는 필터 계수를 명령하여, 동화상 데이터를 부호화에 적합한 해상도의 데이터로 변환하도록 하고 있다.
휴먼 인터페이스 제어 마이크로컴퓨터(8)는 사용자로부터의 조작 스위치 입력 등에 의해 녹화의 개시, 정지, 녹화의 경과 시간 정보 등을 제어함과 함께, 사용자에 대한 표시를 제어하는 것이다.
또, 렌즈계(1)에는 줌 렌즈(1z), 포커스 렌즈(1f) 사이에 노광 조정용 아이리스(조리개)(9)가 배치되고, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)에 의해, 렌즈계(1)를 통하여 촬상 장치(2)에 입력하는 피사체로부터의 광량을 조정하고 있다.
목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에는 후술하는 바와 같이, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터의 정보, 예를 들면 비디오 카메라의 렌즈 위치 정보, 노광 조정 정보, 화이트 밸런스 제어 정보, 및 각속도 센서에 의한 손떨림 검출 정보 등이 입력되어 있다. 또한, 휴먼 인터페이스 제어 마이크로컴퓨터(8)로부터의 정보, 예를 들면 비디오 카메라의 촬영 개시, 정지 등을 제어하는 정보 등을 가미하여, 부호화 압축 장치(10)에 대하여 촬영 신에 최적의 부호화 제어를 지시함으로써, 한정된 기록 용량의 기록 미디어에 최적의 화질로 보다 많은 동화상을 기록하도록 하고 있다.
도 2는 디지털 영상 신호를 압축 처리하는 MPEG2의 표준 모델의 구성을 도시한 블록 회로도이다.
부호화 압축 장치(10)는 필터 연산기(4)를 통하여 A/D 변환기(3)로부터 공급되는 동화상 데이터에 대하여, 부호화 처리를 실시한 비트 스트림을 출력한다. 즉, 부호화 압축 장치(10)를 구성하는 이산 코사인 변환기(discrete cosine transform; DCT)(11)는 차분 계산을 행하는 가산기(12)를 통하여 공급되는 동화상 데이터에 대하여 이산 코사인 변환 처리를 행하여, 양자화기(13)에 공급하도록 구성되어 있다. 양자화기(13)는 DCT기(11)로부터의 화상 데이터에 대하여 양자화 처리를 실시하여, 가변 길이 부호화기(14) 및 역 양자화기(15)에 공급한다.
역 양자화기(15)는 양자화기(13)로부터 공급되는 양자화된 화상 데이터에 대하여, 역 양자화 처리를 실시하여, 역 DCT기(16)에 공급한다. 역 DCT기(16)는 역 양자화기(15)로부터의 역 양자화된 화상 데이터에 대하여 역 DCT 변환을 실시한 후, 움직임 보상기(17)에 공급한다. 움직임 보상기(17)는 화상 데이터에 대하여 움직임 보상을 행하여, 가산기(12)에 공급한다.
가변 길이 부호화기(14)는 양자화기(13)로부터의 화상 데이터에 대하여, 가변 길이 부호화 처리를 행하여, 출력 버퍼(18)에 공급한다. 출력 버퍼(18)는 가변 길이 부호화기(14)로부터의 화상 데이터를 일단 기억하고, 양자화 레이트를 제어하는 레이트 제어기(19)에 공급한다. 레이트 제어기(19)는 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)로부터의 압축 제어 신호에 기초하여, 양자화기(13)에 대하여 양자화 레이트를 제어하기 위한 레이트 제어 신호를 공급한다.
이와 같이 구성된 부호화 압축 장치(10)에서는, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)로부터의 목표 정보량에 합치하도록 부호화 제어가 행해져, 효율적으로고 압축의 비트 스트림을 출력할 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 종래의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에서는, 부호화 압축 장치(10) 내에서 화상의 복잡도나 특징 추출을 행할 뿐이었기 때문에, 실제 촬영 상황을 생각한 경우, 정말로 움직임이 심한 신의 화상 데이터인지, 그렇지 않으면 패닝 중과 같이, 비주목 신임에도 불구하고, 움직임이 심한 신과 마찬가지의 복잡도를 갖는 화상 데이터인지 구별할 수 없었다.
본 발명의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에서는, 목표 정보량을 부호화 압축 장치(10)에 공급하는 경우에, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에의 입력 신호, 입력 정보로서, 녹화 모드 신호, 줌 렌즈 위치 정보, 포커스 평가값, 손떨림 검출값, 아이리스 개폐량, 카메라 신호 게인량, 화이트 밸런스 제어량 등을 이용함으로써, 실제 촬영 상황을 가미한 새로운 목표 정보량을 설정하여, 종래의 문제점을 해결하고 있다. 즉, 주목하고 있는 움직임이 심한 신에 대해서는, 필터 연산기(4)에 의한 대역 제한을 행하지 않고, 또한 화질을 유지하기 위해 충분한 비트레이트를 할당하는 것이 가능하다. 한편, 패닝 중과 같이 비주목의 화상 데이터가 입력되는 경우에는, 기록 영상의 중요도는 낮다고 생각되어진다. 따라서, 그와 같은 경우에는, 적은 비트레이트로도 화질의 파탄을 초래하지 않도록, 필터 연산기(4)에 의한 대역 제한을 행하고, 비트레이트도 낮게 억제하여 기록하는 것이 유효하다.
또, 상술한 각종 제어 마이크로컴퓨터(6, 7, 8)는 하나의 IC나 마이크로컴퓨터에 내장되어 있어도, 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
이어서, 상기 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치의 화상 압축에서의 목표 정보량의 제어 동작에 대하여, 보다 더 상세히 설명한다.
도 3은 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트이다. 도 3(a)∼도 3(c)는 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력되는 상태 정보이며, 도 3(d) 및 도 3(e)은 각각 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)로부터 출력되는 목표 비트레이트, 및 필터 계수의 명령 신호이다.
도 3(a)은 녹화 모드 신호의 전환 상태를 도시하고 있다.
녹화 모드 신호는 휴먼 인터페이스 제어 마이크로컴퓨터(8)로부터 사용자의 조작에 기초하여 결정되는 것이다. 녹화 모드 신호는 기록 모드 RM과 스탠바이 모드 SBM의 2개의 동작 모드와 구별되며, 기록 모드 RM에서는 기록 미디어에 화상 신호를 기록하고 있지만, 스탠바이 모드 SBM에서는 카메라 화상은 출력되고는 있으나 기록하지는 않는다. 시각 t2에서 스탠바이 모드 SBM으로부터 기록 모드 RM으로 전환하고, 시각 t7까지 녹화 상태가 계속되고 있다. 그 후, 시각 t8까지 스탠바이 모드 SBM으로 되고, 다시 시각 t8로부터 시각 t9까지 기록 모드 RM이 계속되고 있다.
도 3(b)은 줌 렌즈 위치의 변동 상태, 도 3(c)은 포커스 평가값의 변화의 모습을 도시하고 있다.
줌 렌즈 위치 신호는 사용자의 조작에 기초하여 변경 설정되는 렌즈 위치에 대응하여, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터 출력되는 신호이다. 이 렌즈 위치는 종축 방향으로 망원(최장 초점 거리)으로부터 광각(최단 초점 거리)까지의 줌레인지 내에서, 수동, 또는 전동으로 이동 가능하다. 도 3(b)의 타이밍차트에서는, 줌 레인지 내에 경사진 라인에 의해 줌잉 중인 줌 렌즈 이동 상태가 도시되어 있다. 시각 t3에서는 사용자가 녹화 중인 렌즈 위치를 광각으로부터 망원으로 전환하고, 시각 t5에서는 다시 광각으로 전환하고 있다.
포커스 평가값이란, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)가 포커스 렌즈(1f)를 움직인 결과, 촬상 장치(2)의 CCD 등의 촬상 소자에 투영된 영상의 콘트라스트를 평가한 것으로, 정규화된 수치로서 표현되고 있다. 여기서, 포커스 렌즈의 합초 동작이란, 이 평가값이 커지는 방향으로 제어하는 것으로, 핀트를 맞추어 콘트라스트를 올림으로써, 투영되는 영상은 선명해진다. 시각 t1 이전의 스탠바이 모드 SBM 시, 시각 t3∼t4, 및 시각 t5∼t6 등의 줌잉 시에는, 포커스 합초 중이기 때문에, 포커스 평가값이 최적 콘트라스트를 하회하고 있다.
도 3(d)에 도시한 목표 비트레이트란, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)의 제어 알고리즘에 의해, 그 각 입력 신호, 입력 정보에 기초하여 결정된 MPEG2 표준 모델의 부호화 압축 장치(10)에 대한 파라미터로서 설정되는 것이다. MPEG2 표준 모델에서는, 출력되는 비트 스트림의 연산 결과를 이 설정값에 가깝도록, 그 내부 연산이 변경 제어된다.
도 3(e)에 도시한 필터 계수란, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)의 제어 알고리즘에 의해, 그 각 입력 신호, 입력 정보에 기초하여 결정된 MPEG2 표준 모델의 부호화 압축 장치(10)에 입력되기 전의 영상 신호에 필터링 처리를 행하는 필터 연산기의 파라미터이다. 이 필터 계수를 작게 설정함으로써, 필터 연산에서의 해상도를 내릴 수 있다. 이에 의해, 목표 비트레이트를 저하시키지 않아도, 출력되는 영상의 정보량을 작게 할 수 있다.
일반적으로, 인간은 시선 이동 중에는, 통상보다 시선 감도를 떨어뜨려, 필요 이상의 선명한 영상을 입력하지 않는다는 특성이 있다. 이것은, 피로나 불쾌감을 느끼지 않도록 하기 위해서이다. 따라서, 시각 t3으로부터 t4 등의 줌 중이나, 포커스 합초에의 동작 중에는, 화상에 대한 주목도가 낮게 되어 있는 것으로 상정할 수 있다.
즉, 이러한 촬영 상태에서는, 필요 이상으로 해상도가 높은, 선명한 영상으로 할 필요는 없다. 그래서, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력되는 상태 정보에 기초하여, 도 3(d)에 도시한 바와 같이 목표 비트레이트를 낮게 설정하고, 도 3(e)에 도시한 바와 같이 필터 계수를 작게 설정함으로써, 비트 스트림의 절대량을 줄이도록 하고 있다.
또한, 줌 직후에는 피사체의 프레임(화면 틀)을 바꾸었기 때문에, 일반적으로 촬영자의 주목도가 높아진다. 그래서, 포커스 평가값이 임계값을 초과한 시각 t4나 시각 t6등, 합초 완료 직후의 녹화 동작에서는 목표 비트레이트와 필터 계수가 높아지도록 설정함과 함께, 그 후의 시간 경과에 따라 평균 목표 정보량을 저하시키고 있다. 이에 의해, 한정된 기록 용량의 미디어에, 최적의 화질로 보다 많은 동화상을 기록할 수 있다.
도 4는 저조도에서의 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트이다. 도 3과 마찬가지로, 도 4(a)∼도 4(c)는 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력되는 상태 정보이며, 도 4(d) 및 도 4(e)는 각각 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)로부터 출력되는 목표 비트레이트, 및 필터 계수의 명령 신호이다.
도 4(a)는 녹화 모드의 전환 상태를 도시하고 있다. 시각 t1에서 스탠바이 모드 SBM으로부터 기록 모드 RM으로 전환하고, 시각 t5까지 녹화 상태가 계속되고 있다. 그 후, 시각 t6까지 스탠바이 모드 SBM으로 되고, 다시 시각 t6으로부터 시각 t8까지 녹화 모드 RM이다.
카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치인 경우에는, 촬영하고자 하는 영상에 주목한 곳으로부터 녹화 개시로 하는 케이스가 많다. 이것을 이용하여, 연속 촬영 시간 정보를 휴먼 인터페이스 제어 마이크로컴퓨터(8)로부터 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력하고, 시각 t1이나 시각 t6과 같은 녹화 스타트 직후에는 비교적 좀많이 목표 정보량을 할당하도록 하고 있다.
그 후, 연속하여 녹화를 계속한 경우, 긴 시간이 경과하면 촬영자, 및 재생 시의 시청자의 주목도가 내려가는 것으로 상정된다. 상술한 바와 같이, 화상에 대한 주목도가 내려간 경우에는, 필터 연산기(4)의 필터 계수를 바꾸어, 고역의 주파수 성분을 제거함으로써 해상도를 내리면, 후단의 부호화 압축 장치(10)에서의 압축 효율이 더 높아져, 낮은 비트레이트로도 영상 열화를 억제할 수 있다. 그래서, 녹화 개시로부터 녹화 모드가 일정 시간 계속한 후, 예를 들면 시각 t4로부터 평균 목표 정보량을 내리도록 목표 정보량을 제어하고 있다.
도 4(b)는, 피사체의 노광 정보에 기초하여 변화하는 아이리스 개폐량의 변화를 도시하고, 도 4(c)에는 카메라 신호 게인량의 변화의 모습을 도시하고 있다.
아이리스 개폐량과 카메라 신호 게인량은, 모두 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)가 촬상 소자에 투영된 영상의 신호 레벨을 검출하여 결정되는 것이다. 통상의 비디오 카메라에서는, 실내가 어두운 곳 등에서는 아이리스(9)가 완전 개방된다. 또한, 카메라 신호 게인량은, 촬상 장치(2) 내의 도시하지 않은 카메라 신호 처리 회로에서, 영상 신호 레벨이 적절한 신호량이 되도록 게인(이득) 컨트롤되는 것이다.
통상, 비디오 카메라에서는 카메라 신호 처리 회로의 게인을 올리면, 신호 내의 노이즈 성분도 커지게 되므로, 실내가 어두운 곳에서는 우선 아이리스 개폐량을 조절에 의해 신호 레벨을 컨트롤하여, 완전 개방으로 된 후에, 카메라 신호 처리 회로의 게인을 올리는 제어을 행하고 있다. 아이리스 개폐량이 완전 개방으로, 카메라 신호 게인량이 큰 경우에는 저조도의 촬영이라고 할 수 있다.
예를 들면, 녹화 중의 시각 t3에서 아이리스 개폐량이 완전 개방으로, 카메라 신호 게인량이 증가하는 상태에서는 영상이 어둡고, S/N도 나쁘기 때문에, 해상도를 내림과 함께, 비트레이트를 낮게 설정해도 화질에 대하여 나쁜 인상을 주는 경우는 적다. 마찬가지로 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 정보를 입력하여 비트레이트를 낮춤과 함께, 영상 열화를 억제한다.
이와 같이 아이리스(9)가 오픈 상태이고, 촬상 장치(2)의 게인이 오른 저조도의 환경에서는, 이들 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터의 노광 보정의 정보를 이용하여, 목표 정보량을 적절하게 제어하는 것이 가능하다.
도 5는, 화이트 밸런스 이상이나 손떨림 검출 시의 목표 정보량 제어의 일례를 도시한 타이밍차트이다. 도 3과 마찬가지로, 도 5(a)∼도 5(c)는 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력되는 상태 정보이며, 도 5(d) 및 도 5(e)는 각각 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)로부터 출력되는 목표 비트레이트, 및 필터 계수의 명령 신호이다.
도 5(a)는 녹화 모드의 전환 상태를 도시하고 있다. 시각 t1에서 스탠바이 모드 SBM으로부터 기록 모드 RM으로 전환하고, 시각 t2까지 녹화 상태가 계속되고 있다. 그 후, 시각 t3까지 스탠바이 모드 SBM으로 되고, 다시 시각 t3으로부터 시각 t8까지 녹화 모드가 계속된다.
도 5(b)는 화이트 밸런스 제어량의 변화의 모습을 도시하고 있다.
화이트 밸런스 제어량이란, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)가 촬상 소자에 투영된 영상 신호의 색 성분을 분석하여 구하는 것으로서, 이 화이트 밸런스 제어에 의해 RGB(적, 녹, 청)의 3색에 상당하는 3가지 영상 신호 전체의 합이 백색이 되도록, 카메라 신호 처리 회로의 색 성분 비율이 제어된다. 그러나, 피사체의 밝기나 환경의 광원의 변화 등에 의해 일시적으로 제어 밸런스를 취할 수 없는 상태가 되는 경우가 있다. 이 값이 클 수록 제어 밸런스가 취해진 상태이지만, 도 5에서는 시각 t4로부터 t5의 타이밍에, 화이트 밸런스 제어의 이상 상태가 생긴 것을 도시하고 있다.
화이트 밸런스의 정보를 이용한 경우로서, 화이트 밸런스의 평가값이 흑체 방사 커브로부터 벗어난 것은, 영상으로서는 NG라고 판단된다. 그 때문에, 이 영상을 높은 비트레이트로 기록할 필요는 생기지 않는다. 시각 t3으로부터 시각 t8까지의 녹화 모드 중에, 예를 들면 시각 t4에서 화이트 밸런스 제어량이 이상으로 된 경우에는, 필터 계수를 작게 하여 해상도를 내림과 함께, 목표 비트레이트를 낮게 설정하는 것이 가능하다.
도 5(c)에는 손떨림 검출값의 변화의 모습을 도시하고 있다.
손떨림 검출값이란, 비디오 카메라의 렌즈계(1) 근방에 설치된 손떨림 검지 센서(5)로부터의 출력 신호에 기초하여 결정되는 것으로, 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)에서는 정규화된 수치로서 처리되고 있다. 이 수치가 클수록 렌즈의 움직임이 심한 것으로 인식된다.
비디오 카메라에 의해 이동 중인 피사체나 파노라마 화상 등을 영출하는 경우에, 카메라를 수평하게 좌우 방향으로 크게 움직여, 패닝 등이 행해진다. 이러한 경우, 예를 들면 시각 t6으로부터 t7에 도시한 바와 같이, 손떨림 검출값이 임계값을 초과한 큰 값으로 된다. 종래의 카메라 제어 마이크로컴퓨터에서는 정지된 풍경 등의 패닝 중에서도, 시간축 상에서의 화상의 상관 검출, 특징 추출에 의해 피사체에 큰 움직임이 있다고 인식하여, 부호화 압축 장치(10)에 명령되는 목표 정보량을 필요 이상으로 올리게 되었다.
여기서는, 손떨림 검지 센서(5)의 출력에 의한 패닝 중이라는 부가 정보를 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 입력하여, 목표 정보량을 필요 이상으로 올리지 않도록 제어하고 있다. 이 때에도, 필터 연산기(4)의 필터 계수를 바꾸어, 고역의 주파수 성분을 제거하는 것을 행하면,후단의 부호화 압축 장치(10)에서의 압축 효율이 더 높아져, 낮은 비트레이트로도 영상 열화를 억제할 수 있다.
또한, 패닝 중에는 도 3, 도 4에서 설명한 녹화 모드의 전환의 경우와 마찬가지로, 화상에 대한 주목도가 내려가 있으므로, 필요 이상으로 해상도가 높은, 선명한 영상으로 할 필요는 없다.
이상에서 설명한 바와 같이, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에 의해 부호화 압축 장치(10)로부터 출력되는 비트 스트림의 절대량을 줄일 수 있어, 한정된 기록 용량의 미디어에, 쾌적하고 또한 적절한 화질로 보다 많은 동화상을 기록하는 것이 가능해진다.
이어서, 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)의 입력 신호/입력 정보에 대한 제어 방법의 구체예에 대하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 제어 순서의 일례를 도시한 플로우차트이다.
도 6에 도시한 단계 S1에서는, 전원 투입 직후에 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에서의 초기값이 설정된다. 여기서 설정되는 목표 정보량의 초기값은 목표 비트레이트와 필터 계수의 초기값이다.
단계 S2에서는 카메라 제어 마이크로컴퓨터(6)로부터 카메라의 현재 상태를 나타내는 정보가 입력된다. 이 정보는 줌 렌즈 위치 정보, 포커스 평가값, 아이리스 개폐량, 카메라 신호 게인량, 화이트 밸런스 제어량의 변화, 손떨림 검출값 등이다.
단계 S3에서는 휴먼 인터페이스 제어 마이크로컴퓨터(8)로부터 사용자의 조작 상태를 나타내는 정보가 입력된다. 이 정보는 녹화 모드 신호, 녹화 개시로부터의 경과 시간 정보 등이다.
단계 S4에서는 녹화 모드 신호에 의해 기록 미디어에의 기록 중인지의 여부를 판정한다. 기록 모드 RM이면 녹화 중이므로, 단계 S5로 진행하고, 스탠바이 모드 SBM이면 단계 S18로 진행하여, 대기한다. 이것은 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에서는 촬영하고자 하는 영상에 주목했을 때부터, 실제의 녹화를 개시하는 케이스가 많기 때문이다.
단계 S5에서는 연속 촬영 시간 t1의 측정 신호에 의해 기록 개시로부터의 시간 경과를 판정한다. 녹화 개시 직후의 경우(T1 ≤ K1)에는 단계 S12(도 7)로 진행하고, 녹화 개시로부터 충분히 시간이 경과한 경우(K2 ≤ T1)에는 단계 S15(도 8)로 진행한다. 그 이외의 경우(K1<T1<K2)에는 단계 S6으로 진행한다. 연속하여 일정 시간(= K2) 이상 녹화를 계속한 경우에는, 촬영자뿐만 아니라 재생 영상의 시청자에게도 주목도가 저하하는 것이 상식으로서 알려져 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연속 촬영 시간이 녹화 개시로부터 K2(= t4-t1)를 초과한 시점에서 평균 목표 정보량을 내리고 있기 때문이다.
단계 S6에서는 아이리스 개폐량과 카메라 신호 게인으로부터 촬영 환경이 저조도인지의 여부를 판정한다. 아이리스(9)가 완전 개방이며, 또한 카메라 신호 게인량이 최대인 경우(저조도 촬영)에는 단계 S15(도 8)로 진행한다. 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에서 노광 보정의 정보를 이용함으로써, 아이리스(9)가 오픈 상태에서 촬상 장치(2)의 게인이 올라간 저조도의 환경하에서의 촬영이 상정되기 때문이다. 조도가 충분하면, 단계 S7로 진행한다.
단계 S7에서는 화이트 밸런스 정보에 의해 화이트 밸런스가 이상인지의 여부를 판정한다. 이상이라고 판단한 경우에는, 단계 S15(도 8)로 진행한다. 목표 정보량 제어 마이크로컴퓨터(7)에서 화이트 밸런스의 정보를 이용함으로써, 화이트 밸런스의 평가값이 흑체 방사 커브로부터 벗어난 것은, 영상으로서는 NG라고 판단되기 때문이다. 정상이면, 단계 S8로 진행한다.
단계 S8에서는 손떨림 검출값에 의해 카메라가 패닝 중인지의 여부를 판정한다. 손떨림 검출값이 일정한 값을 초과한 경우에는, 패닝 중인 것으로 하여, 단계 S15(도 8)로 진행한다. 손떨림이 검출되지 않았을 때는 단계 S9로 진행한다.
단계 S9에서는 줌 렌즈 위치의 변화에 의해 줌잉 중인지의 여부를 판정한다. 줌잉 중이면, 단계 S15(도 8)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S10으로 진행한다.
단계 S10에서는 포커스 평가값의 크기에 의해 합초 동작 중인지의 여부를 판정한다. 포커스 평가값이 포커스 임계값보다 작은 경우에는, 합초 동작 중인 것으로 하여, 단계 S15(도 8)로 진행하며, 그렇지 않으면 단계 S11로 진행한다. 패닝 중이거나, 줌잉 중, 및 포커스 초점에의 동작 중에는, 촬영자 등의 화상에 대한 주목도가 내려가고 있기 때문이다. 특히, 패닝 중에는 종래의 시간축 상에서의 화상의 상관 검출, 특징 추출에 의하면, 움직임이 있는 화상이라는 판단이 이루어지므로, 필요 이상으로 목표 정보량을 높게 설정하지 않기 위해서이다.
단계 S11에서는 줌 렌즈 위치의 변경 후의 경과 시간 t2를 판정한다.
줌잉 개시 직후의 경우(T2 ≤ K3)에는 단계 S12(도 7)로 진행하며, 그 외의경우(K3<T2)에는 단계 S18로 진행한다. 줌 개시 직후의 녹화시에, 화상에 대한 주목도가 높아지므로, 목표 정보량을 올리는 것이 바람직하기 때문이다. 그 후의 시간 경과와 동시에 주목도는 저하하므로, 경과 시간 t2가 소정 시간 K3을 초과한 시점에서는 평균 목표 정보량을 내려간다.
도 7에 도시한 단계 S12에서는, 목표 비트레이트가 최대값으로 되어 있는지의 여부를 판단한다. 최대값이면 단계 S13로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S14로 진행한다.
단계 S13에서는 필터 계수가 최대 해상도로 설정되어 있는지의 여부를 판단한다. 최대값이면 단계 S18(도 6)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S14로 진행한다.
단계 S14에서는 목표 정보량을 변경한다. 즉, 목표 비트레이트를 최대값으로 함과 함께, 해상도를 높이는 방향으로 필터 계수를 1 스텝만큼 증가시키고나서, 단계 S18(도 6)로 진행한다.
도 8에 도시한 단계 S15에서는 목표 비트레이트가 최소값으로 되어 있는지의 여부를 판단한다. 최소값이면 단계 S16로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S17로 진행한다.
단계 S16에서는 필터 계수가 최소 해상도로 설정되어 있는지의 여부를 판단한다. 최소값이면 단계 S18(도 6)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계 S17로 진행한다.
단계 S17에서는 목표 정보량을 변경한다. 즉, 목표 비트레이트를 1 스텝만큼 감소시킴과 함께, 해상도를 줄이는 방향으로 필터 계수를 1 스텝만큼 감소시키고나서, 단계 S18(도 6)로 진행한다.
단계 S18에서는 일정 시간만큼 대기하고, 그 후에 단계 S2로 되돌아간다.
이상의 플로우차트는 전원 투입 직후부터 일정 시간마다 루프 동작이 개시되고, 전원 차단에 의해 정지하는 것으로 한다. 루프 시간은 임의로 설정할 수 있지만, MPEG2의 표준 모델에 대하여 목표 정보량을 제어하는 경우에는, 1GOP(Group of Picture) 단위 이내에서의 목표 비트레이트의 변경이 곤란하기 때문에, 그 정수배의 시간을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 판단 단계 5, 11 등의 상수 K1∼K3의 크기는 실제의 촬영 조건하에서의 필드 테스트에 의해 결정된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치, 및 그 기록 제어 방법에 따르면, MPEG2의 표준 모델에 대하여 비디오 카메라의 렌즈 구동, 노광 조정, 화이트 밸런스, 및 각속도 센서에 의한 손떨림 검출을 행하여, 보정하는 제어 마이크로컴퓨터로부터의 정보나 비디오 카메라의 촬영 개시, 정지 등을 제어하는 휴먼 인터페이스 마이크로컴퓨터로부터의 정보를 가미하고, 그 촬영 신에 최적의 부호화 제어를 행함으로써, 한정된 기록 용량의 미디어에 최적의 화질로 보다 많은 동화상을 기록할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 촬영된 화상을 압축 부호화하여, 화상 신호를 소정의 기록 매체에 기록하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치에 있어서,
    비디오 카메라의 렌즈 구동, 노광 조정, 화이트 밸런스, 또는 손떨림 검출을 행하여, 상기 화상 신호의 보정을 행하는 제1 제어 수단과,
    상기 비디오 카메라에 있어서의 촬영 개시, 정지를 제어하는 제2 제어 수단과,
    상기 제1, 제2 제어 수단으로부터 출력되는 복수의 촬영 제어 정보를 수취하여, 촬영되는 신의 중요도, 촬영 환경을 판단하여, 상기 기록 매체에 기록되는 화상 신호의 목표 정보량을 최적으로 설정하는 제3 제어 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 제어 수단은 MPEG2의 표준 모델에 의한 압축 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 제어 수단은, 부호화되는 동화상 데이터를 전처리하는 필터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치.
  4. 촬영된 화상을 압축 부호화하여, 화상 신호를 소정의 기록 매체에 기록하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치의 기록 제어 방법으로서,
    기록 계속 시간 정보와 광학계의 촬영 제어 정보에 기초하여, 압축 부호화되는 화상의 목표 정보량을 보정하도록 한 것을 특징으로 하는 카메라 일체형 비디오 기록 재생 장치의 기록 제어 방법.
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