CN1674662A - 数字摄像设备和用于产生图像采集信号的方法 - Google Patents

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Abstract

数字摄像设备包含数字压缩图像数据生成单元，数字压缩图像数据生成单元根据通过用图像采集单元采集一个对象的图像而产生的视频信号，产生具有大量图片组(GOP)(具有多个图片帧)的数字压缩图像数据，并且向图片组的头(SH)添加数字压缩图像数据的图片组中预定图片帧(P图片)的地址信息。数字压缩图像数据被记录到记录介质上。于是，所采集和产生的图像数据被快速传送到图像记录和再现设备，而没有发生退化。

Description

数字摄像设备和用于 产生图像采集信号的方法
对相关专利申请的交叉引用
本申请基于2004年3月23日提交的在先日本专利申请2004-85603并且根据该专利申请要求优先权；这里参考引用了该专利申请的全部内容。
技术领域
本发明涉及数字摄像设备，和用于产生图像采集(pick-up)信号的方法，所述数字摄像设备和方法能够向各种外部记录设备快速传送被采集和记录到数字摄像机的数字图像数据。
背景技术
通常，用于向磁带顺序记录数字图像数据的数字视频摄像机作为图像记录和再现设备被投入实际使用，其中对通过用图像采集设备采集对象(subject)的图像而产生的运动图象或静止图象信号进行数字处理，数字图像数据被记录到记录介质，并且再现记录的数字图像数据。
近来，个人计算机和因特网的普及允许实际使用数字摄像机，包含利用例如硬盘，光盘和半导体存储器的随机访问记录介质的数字视频摄像机和数字静止图像摄像机。
尤其是，在最近的数字静止图像摄像机中，连续拍照功能允许在预定时间内进行运动图象和静止图象的图像采集操作和记录操作。根据用于向记录介质记录运动图象和静止图象的方法，静止图象被记录到用于运动图象的磁带，静止图象被记录到充当与运动图象的记录介质不同的记录介质的半导体存储器，或静止图象被记录到光盘或硬盘中。
当向各种记录介质记录数字图像数据时，图像采集信号被转换成数字信号，接着数字信号被压缩，产生数字图像数据，并且大量运动图象或静止图像数据能够被记录到记录介质上。
数字信号的压缩方法包含JPEG，MPEG1，MPEG2等等。通过上述压缩方法压缩运动图象或静止图象，并且压缩图像被记录到充当顺序访问介质的磁带，或硬盘、光盘，或充当随机访问介质的半导体存储器。
充当用于再现和显示通过压缩方法记录的运动图象或静止图象的图像再现和显示设备的电视接收器，具有标准电视的屏幕纵横比(4∶3)和高清晰电视(HDTV)的屏幕纵横比(16∶9)。数字电视标准包含按照垂直分辨率分类的480隔行(此后被称作I)，480逐行(此后被称作P)，720P，1080I等等。
除了电视接收器之外，在个人计算机的监视器上以高分辨率再现和显示运动图象或静止图象，并且通过打印机打印静止图象。
也就是说，常规数字摄像机需要将运动图象和静止图象压缩和记录到记录介质和记录格式的方法，所述记录介质和记录格式对应于输出，再现和显示被采集和记录的数字图像数据的电视接收器，监视器和打印机。
日本待审专利申请公开说明书No.2004-32105提出了一种数字摄像机，其中当采集和记录对象的图像时，根据对应于多个再现和显示格式，即对应于标准电视和高清晰电视(HDTV)的记录格式，图像数据被产生和记录到记录介质，并且当再现图像数据时，数字摄像机将记录到记录介质的图像数据恢复成基于再现和显示格式的图像数据，并且输出所恢复的图像数据。
在常规数字摄像机中，图像数据被恢复成具有对应于再现和显示设备的记录格式的数据，并且被输出以在再现和显示侧产生具有对应于再现和显示设备的记录格式的图像数据，将产生的图像数据记录到记录介质上，并且从记录介质再现图像数据。然而，如果数字摄像机侧使用具有与数字摄像机侧的记录格式不同的记录格式，即用于记录非图像数据的记录格式或用于恢复非图像数据的记录格式的再现和显示设备，则再现和显示设备侧需要将用于再现和显示从常规数字摄像机输出的图像数据的记录格式转换成能够在再现和显示设备中再现和显示图像数据的记录格式。
也就是说，在通过再现和显示设备再现和显示由常规数字摄像机采集和记录的图像数据的情况下，图像数据在数字摄像机侧被转换成具有对应于再现和显示设备的记录格式的数据，或者来自数字摄像机的图像数据在再现和显示设备侧被转换成具有对应于再现和显示设备的记录格式的数据，以便再现和显示图像数据。
然而，在向具有硬盘，光盘或充当随机访问介质的半导体存储器的图像记录和再现设备传送由常规数字摄像机采集和记录的图像数据，即进行所谓的复制(dubbing)的情况下，从数字摄像机传送的具有视频格式的图像数据需要在图像记录和再现设备中被解码，并且解码的图像数据需要被编码成具有图像记录和再现设备中的记录格式的数据，即需要进行再转换，并且如果数字摄像机的记录格式不同于图像记录和再现设备的记录格式，则还需要进行记录。再转换和记录需要的时间与图像数据的实际图像采集时间相同，并且图象质量由于图像数据的记录格式的再转换而产生退化。
在向个人计算机传送数字摄像机的图像数据并且在个人计算机上记录，管理，再现和显示图像数据的情况下，个人计算机将从数字摄像机传送的图像数据的视频格式解码一次，并且将解码的视频格式再转换成个人计算机的视频格式。再转换需要的时间与数字摄像机采集图像的实际图像采集时间相同，并且再转换导致图象质量的退化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种数字摄像设备和用于产生图像采集信号的方法，所述设备和方法能够产生具有一记录格式的对象的图像数据，其中通过该记录格式快速而无退化地将采集和产生的图像数据传送到图像记录和再现设备。
根据本发明的数字摄像设备包括：图像采集单元，其采集一个对象的图像并且产生视频信号；数字压缩图像数据生成单元，其根据来自图像采集单元的视频信号产生具有大量图片组的数字压缩图像数据，所述图片组包括多个图片帧，并且向图片组的头部添加有关数字压缩图像数据的图片组中的预定图片帧的地址信息；和记录单元，其向记录介质记录由数字压缩图像数据生成单元产生的数字压缩图像数据。
在根据本发明的一个方面的数字摄像设备中，记录到记录介质的数字压缩图像数据通过数据传送线以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
在根据本发明的另一个方面的数字摄像设备中，在数字压缩图像数据中，对于包括从一个I图像开始的多个图片帧的每个图片组，图片组的头部具有所述每个图片组中的第一P图片和第二P图片的地址信息。
一种根据本发明的另一个方面、用于产生图像采集信号的方法包括：根据通过采集一个对象的图像而产生的视频信号，产生具有大量图片组的数字压缩图像数据的步骤，所述图片组包括多个图片帧；和产生包括每个图片组的头部的数字压缩图像数据并且将产生的数据记录到记录介质的步骤，所述头部包括数字压缩图像数据的图片组中预定图片帧的地址信息。
在根据本发明的另一个方面、用于产生图像采集信号的方法中，记录到记录介质的数字压缩图像数据通过数据传送线以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
在根据本发明的另一个方面、用于产生图像采集信号的方法中，数字压缩图像数据包括图片组的头部，其中对于包括从一个I图像开始的多个图片帧的每个图片组，所述图片组的头部包括所述每个图片组中的第一P图片和第二P图片的地址信息。
在根据本发明的数字摄像设备中，图像记录和再现设备不需要对视频格式进行再转换，并且压缩图像数据被快速而无退化地传送。
附图说明
图1的模块图示出了根据本发明实施例的数字摄像设备的结构；
图2的说明性图例根据本发明的实施例说明了DVD记录器和电视监视器通过LAN线路连接到数字摄像设备的状态；
图3的说明性图例根据本发明的实施例说明了数字摄像设备的压缩图像数据的记录格式；
图4的流程图根据本发明的实施例说明了数字摄像设备和DVD记录器之间的压缩图像数据的传送操作；而
图5的说明性图例根据本发明的实施例说明了DVD记录器和电视监视器通过LAN线路经由底座连接到数字摄像设备的状态。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本发明的实施例。首先参照图1描述根据本发明实施例的数字摄像设备的结构。
根据本发明的实施例，数字摄像机31包括：包括固态图像采集设备的图像采集单元10，其将通过用固态图像采集设备对对象图像进行光电转换而产生的模拟图像采集信号A/D转换成数字图像采集信号，并且输出数字图像采集信号；摄像机信号处理电路11，其输入A/D转换信号，并且执行例如白均衡的预定信号处理；充当数字压缩图像数据生成单元的JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12，其以JPEG格式(在静止图象的情况下)或MPEG格式(在运动图象的情况下)对经过摄像机信号处理电路11的信号处理的数字图像信号进行压缩/解压缩；存储器13，其临时记录来自JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12的压缩图像数据；硬盘驱动器(此后被称作HDD)14，其向硬盘记录被临时记录到存储器13的压缩图像数据；充当非易失存储器的存储器卡15；视频解码电路16，其对临时记录到存储器13的压缩图像数据进行解码；LCD驱动电路17，其根据视频解码电路16解码的图象信号控制液晶显示器面板(此后被称作LCD)18的驱动操作；LAN控制电路19和LAN输出端子21，其通过LAN线路向图像记录和再现设备传送被记录到HDD 14或存储器卡15的压缩图像数据；USB控制电路20和USB输出端子22，其通过USB线路向图像记录和再现设备传送被记录到HDD 14或存储器卡15的压缩图像数据；和充当微处理器的CPU 23，其控制数字摄像机31的整体驱动操作。数字摄像机31当加电时根据硬盘中存储的软件向存储器13再现控制程序，并且CPU 23使用该控制程序控制和计算数据。
充当用于产生数字压缩图像数据的单元的JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12具有根据来自图像采集单元10的视频信号产生具有大量图片组GOP的数字压缩图像数据(JPEG或MPEG图像数据)的功能，该图片组GOP包括多个图片帧，并且具有向图片组的头部添加数字压缩图像数据的图片组GOP中预定图片帧的地址信息的功能，后面会描述这些功能。
充当非易失存储器的HDD 14的硬盘和存储器卡15用作记录介质，其记录数字压缩图像数据生成单元产生的数字压缩图像数据。
CPU 23根据控制程序控制数字摄像机31的整体驱动操作，并且还控制数字压缩图像数据到记录介质的写入和再现操作。也就是说，CPU 23包括记录单元23a，记录单元23a向记录介质记录由JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12产生的数字压缩图像数据，并且从记录介质再现记录数据。
视频解码电路16再现被记录到HDD 14或存储器卡15的压缩图像数据，并且在LCD 18上再现和显示由JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12解压缩的图像数据。
尽管未示出，然而数字摄像机31包括将对象光捕捉到固态图像采集设备中的光学透镜***，和通过利用针对对象的光测量和距离测量来对光学透镜***进行聚焦和调节光学透镜***的光圈，以及驱动快门的功能，等等。然而，由于这些功能不直接涉及本发明，因而不对其进行描述。
也就是说，在CPU 23的控制下，当数字摄像机31采集静止图象时，作为被固态图像采集设备光电转换的模拟信号的静止图象信号被转换成数字信号，并且被输入到摄像机信号处理电路11。在摄像机信号处理电路11中，数字静止图象信号经过预定信号处理并且被输出到JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12。在JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12中，经过JPEG压缩的静止图像数据被临时记录到存储器13，临时记录的静止图像数据被视频解码电路16解码，并且所采集的静止图象通过LCD驱动电路17被再现和显示在LCD 18上。此外，静止图象被记录到HDD 14或存储器卡15中。
在CPU 23的控制下，对于利用数字摄像机31采集运动图象的情况，作为由固态图像采集设备光电转换的模拟信号的运动图象信号被转换成数字信号，并且被输入到摄像机信号处理电路11。在摄像机信号处理电路11中，数字运动图象信号经过预定信号处理并且被输出到JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12。在JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12中，经过MPEG压缩的运动图像数据被临时记录到存储器13，临时记录的运动图像数据被视频解码电路16解码，所采集的运动图象通过LCD驱动电路17被再现和显示在LCD 18上，并且图像被记录到HDD 14或存储器卡15中。
在再现被记录到HDD 14或存储器卡15的压缩静止图像数据或压缩运动图像数据的情况下，从HDD 14或存储器卡15再现的压缩静止图像数据或压缩运动图像数据被JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12解压缩。此外，解压缩数据通过存储器13被输出到视频解码电路16，并且进行预定解码。静止图象或运动图象通过LCD驱动电路17被再现和显示在LCD 18上，并且是经过检查的采集图像。
在将记录到数字摄像机31中的HDD 14或存储器卡15的压缩静止图像数据或压缩运动图像数据传送到充当外部图像记录和再现设备的个人计算机或DVD记录器的情况下，视频解码电路16通常对记录到HDD 14或存储器卡15并且经过MPEG压缩的运动图像数据进行解码，并且解码数据被解调为模拟图象信号。解调的模拟图象信号从为数字摄像机配置的视频端子或S端子被输出到DVD记录器。在DVD记录器中，其MPEG压缩电路再次对从数字摄像机31传送的模拟图象信号进行MPEG压缩，并且压缩数据被记录到充当DVD记录器的记录介质的硬盘或光盘中。
在数字摄像机31中，所采集和记录的一个小时的运动图像数据的压缩运动图像数据同样以一个小时作为图像采集时间被传送和记录到DVD记录器。此外，利用USB线路或LAN线路从数字摄像机31向个人计算机传送运动图像数据的情况与DVD记录器的情况相同。
在根据本发明实施例的数字摄像机31中，在MPEG压缩格式中，头部具有图片组(GOP)的一个图片帧的位置信息。于是注意，在DVD记录器中，MPEG压缩格式中的数据被识别成流数据，并且通过LAN线路被快速传送到DVD记录器或个人计算机。
图2的说明性图例根据本发明的实施例说明了将DVD记录器和电视监视器通过LAN线路连接到数字摄像设备的状态。
参照图21，根据本发明实施例的数字摄像机31的LAN输出端子21通过LAN电缆35连接到路由器33，并且路由器33通过LAN电缆36连接到DVD记录器32。附带地，DVD记录器32可以无需通过路由器33而直接连接到数字摄像机31。
数字摄像机31通过视频电缆37连接到电视监视器34。此外，DVD记录器32通过视频电缆38连接到电视监视器34。
电视监视器34显示包括从数字摄像机31输出的压缩图像信号的运动图象，和数字摄像机31的操作菜单。电视监视器34的输入被切换，从而显示记录到DVD记录器32的运动图象或DVD记录器32的操作菜单。
在根据本发明的数字摄像机31中，参照图3，根据MPEG2压缩将运动图象信号编码成包括序列层的流数据，该序列层包括序列头(SH)和图片组数据(也称作图片组，简称为GOP)，从而在图1示出的JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12中对运动图象信号进行MPEG压缩。序列层的GOP包括15帧的帧内图片(intra-picture)(此后简称为I图像)，帧间方向的预测图片(此后简称为P图片)和双向预测图片(此后简称为B图片)。
此外，在根据本发明的数字摄像机31中，JPEG/MPEG压缩/解压缩电路12向序列头SH写入和记录在由GOP形成、从I图像开始的多个图片帧的P图片和B图片中间第一P图片和第二P图片的地址信息，于是DVD记录器2识别出从数字摄像机31传送的运动图像数据是通过MPEG2方法压缩的。从数字摄像机31传送的压缩运动图像数据被原样快速记录到DVD记录器32的记录介质。DVD记录器32不需要对来自数字摄像机31的压缩运动图像数据解码一次并且再次将其编码成压缩图像数据，于是能够快速而无退化地传送压缩运动图像数据。
与将从常规数字摄像机传送到DVD记录器32的压缩运动图像数据解码一次，再次将解码的运动图像数据编码为DVD记录器32的压缩运动图像数据并且记录编码数据所用的时间相比，传送时间被降低到1/10。因此，对应于一个小时的运动图像数据在大约6分钟内被快速传送和记录，并且无需对压缩运动图像数据进行重新编码处理便可防止数据退化。
参照图4描述从数字摄像机31向DVD记录器32传送和记录运动图像数据的操作。
图4的流程图根据本发明的实施例说明了用于在数字摄像设备和DVD记录器之间传送压缩图像数据的操作。
参照图2，数字摄像机31和DVD记录器32通过LAN电缆35和36连接到路由器33，并且数字摄像机31从菜单屏幕再现通信模式的设置，并且在电视监视器37上显示再现数据(在步骤S1)。在通信模式的设置菜单上，设置用于获得充当DVD记录器32的标识信息(ID)的MAC地址的菜单(在步骤S2)。
DVD记录器32从菜单屏幕再现通信模式的设置(在步骤S3)。在通信模式中，请求获得充当数字摄像机31的标识信息(ID)的MAC地址(在步骤S4)。
数字摄像机31向DVD记录器32请求传输数字摄像机31的ID和DVD记录器32的ID(在步骤S5)。DVD记录器32响应在步骤S5的发送ID的请求而识别数字摄像机31的ID，向数字摄像机31返回DVD记录器32的ID，并且交换ID(在步骤S6)。
通过在步骤S5和S6交换ID来检查数字摄像机31和DVD记录器32的ID，并且识别相互通信(在步骤S7)。当在步骤S7检查相互通信之后，数字摄像机31检查和请求DVD记录器32侧压缩图像的记录容量(在步骤S8)。响应于在步骤S8的请求，DVD记录器32返回有关DVD记录器32的记录介质的记录容量的信息，例如厂商名称，类型号和空闲容量(在步骤S9)。
数字摄像机31根据在步骤S9来自DVD记录器32的有关记录容量的信息确定传送压缩图像数据(在步骤S10)。接着，从数字摄像机31上的菜单屏幕中选择要传送的压缩图像数据的文件(在步骤S11)。选择的文件的压缩图像数据被传送到DVD记录器32(在步骤S12)。
从数字摄像机31传送的文件的压缩图像数据被DVD记录器32接收，并且作为压缩图像数据流被记录到记录介质(在步骤S13)。DVD记录器32向数字摄像机31返回从数字摄像机31传送到DVD记录器32的文件的压缩图像数据的记录状态(在步骤S14)。在DVD记录器32中，检查确定传送的文件被正常记录(在步骤S15)。接着，检查确定是否传送记录到数字摄像机31的另一个文件的压缩图像数据。当检查确定传送另一个文件的压缩图像数据时，处理返回到步骤S11。当检查确定不传送另一个文件的压缩图像数据时，传送操作结束。
用于接收压缩图像数据的个人计算机连接到数字摄像机31的USB输出端子22。个人计算机允许从数字摄像机31传送的压缩运动图像数据被临时记录到其HDD中，并且允许在监视器上显示运动图象。此外，在个人计算机中，利用为个人计算机配置的编辑刻录应用程序等等以DVD视频格式或DVD-VR格式记录运动图象。
下面参照图5根据本发明的实施例描述通过LAN电缆连接数字摄像机31和DVD记录器32的另一个方法。
图5的说明性图例根据本发明的实施例说明了DVD记录器和电视监视器通过LAN线路经由底座连接到数字摄像设备的状态。
回来参照图2，在数字摄像机31和DVD记录器32的连接中，LAN电缆35直接连接到数字摄像机31的LAN输出端子21。然而，数字摄像机31通常不具有LAN输出端子21，并且在许多情况下只具有USB输出端子22。
底座40具有通过LAN线路传送来自USB输出端子22的数据的转换功能。于是，数字摄像机31的USB输出端子22利用为底座40配置的功能可以连接到底座40，并且还可以通过LAN电缆35，路由器33和LAN电缆36从底座40连接到DVD记录器32。
也就是说，根据本发明的数字摄像机31将采集的压缩图像数据转换为按照充当DVD记录器32的记录格式的DVD-VR格式的压缩图像数据，并且将转换数据记录到记录介质。
DVD-VR格式的压缩图像数据数百万次地没有图象质量退化地快速记录到DVD-RAM，并且还以比用于记录对象的采集图像的实际时间更短的时间传送和记录到另一个DVD-RAM。在数字摄像机31中，当以DVD-VR格式记录数字视频数据时，序列头具有从I图像开始的图片帧的第一P图片和第二P图片在包括I图像，P图片和B图片、形成图片组GOP的多个图片帧中间的地址信息。于是，在DVD记录器中，当将DVD-VR格式的数据转换成DVD视频格式的数据时，识别第一P图片和第二P图片的地址信息。结果，无需将DVD-VR格式的数据重新编码成DVD视频格式的数据便可快速传送和记录数据。在个人计算机中同样能够进行快速传送和记录。个人计算机的编辑软件利于将数据转换成DVD视频格式。
可以利用LAN线路或USB线路向DVD记录器32或个人计算机快速传送和记录由数字摄像机31采集，产生和记录的压缩运动图像数据。
根据本发明的实施例描述了运动图象的压缩图像数据。显然本发明能够应用于包含音频信息的静止图象。
虽然参照附图描述了本发明的优选实施例，然而应当理解，本发明不局限于这些特定实施例，并且在不偏离所附权利要求书限定的本发明的实质或范围的前提下，本领域技术人员可对这些实施例进行各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种数字摄像设备，包括：
图像采集单元，其采集一个对象的图像并且产生视频信号；
数字压缩图像数据生成单元，其根据来自图像采集单元的视频信号产生具有大量图片组的数字压缩图像数据，所述图片组包括多个图片帧，并且向图片组的头部添加有关数字压缩图像数据的图片组中的预定图片帧的地址信息；和
记录单元，其向记录介质记录由数字压缩图像数据生成单元产生的数字压缩图像数据。
2.如权利要求1所述的数字摄像设备，其中记录到记录介质的数字压缩图像数据通过数据传送线以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
3.如权利要求1所述的数字摄像设备，其中记录到记录介质的数字压缩图像数据通过经由数据传送线连接的底座以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
4.如权利要求1-3中任何一个所述的数字摄像设备，其中，在数字压缩图像数据中，对于包括从一个I图像开始的多个图片帧的每个图片组，图片组的头部具有所述每个图片组中的第一P图片和第二P图片的地址信息。
5.一种用于产生图像采集信号的方法，包括：
根据通过采集一个对象的图像而产生的视频信号，产生具有大量图片组的数字压缩图像数据的步骤，所述图片组包括多个图片帧；和
产生包括每个图片组的头部的数字压缩图像数据并且将产生的数据记录到记录介质的步骤，所述头部包括数字压缩图像数据的图片组中预定图片帧的地址信息。
6.一种如权利要求5所述的用于产生图像采集信号的方法，其中记录到记录介质的数字压缩图像数据通过数据传送线以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
7.一种如权利要求5所述的用于产生图像采集信号的方法，其中记录到记录介质的数字压缩图像数据通过经由数据传送线连接的底座以数字压缩图像数据的相同状态被快速传送到图像记录和再现设备。
8.如权利要求5-7中任何一个所述的用于产生图像采集信号的方法，其中，对于包括从一个I图像开始的多个图片帧的每个图片组，数字压缩图像数据在图片组的头部具有所述每个图片组中的第一P图片和第二P图片的地址信息。
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