JP2006311414A - 映像記録装置及び映像記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】映像データの記録時間と符号化率とのバランスのとれたデータ記録を可能とする映像記録装置及び映像記録方法を提供する。
【解決手段】映像データの記録時間Dを入力する入力操作部206と、記録部204のデータ空き容量情報P0を取得する空き容量取得部205と、記録時間Dと取得されたデータ空き容量情報P0とに基づき、エンコーダ部201の標準符号化ビットレートRを決定する標準符号化ビットレート決定部205と、映像データを所定時間dだけエンコーダ部201で符号化して記録部204に記録した後、所定時間dに対応した符号化データ量Q1から符号化ビットレートR’を算出すると共に、この符号化ビットレートR’と標準符号化ビットレートRとの乖離率kに基づきエンコーダ部201の符号化ビットレートを変更する符号化ビットレート変更部205とを備えた。
【選択図】図2

Description

本発明は、映像記録装置及び映像記録方法に係り、特に映像データの記録時間と符号化率とのバランスのとれたデータ記録を可能とする映像記録装置及び映像記録方法に関する。
従来の映像監視システムにおいては、監視映像カメラで撮像した映像データをモニタの画面に表示させて監視者が監視すると共に、映像データを映像記録装置に記録して保存することが行われている。
このような映像監視システムにおいて、映像データを映像記録装置が具備する記録媒体に記録する際には、利用者は、映像データのフレームレート、圧縮率、画面サイズ等のデータ記録に関する諸パラメータの設定を行ってから、これらの設定パラメータに応じた映像データの記録を実行させている。このパラメータの設定については、例えば動きが比較的激しいような被写体を監視する場合はフレームレートを高くし、監視映像カメラから遠く離れた被写体を監視する場合は画面サイズを大きくしたり等と、監視対象や監視目的等に応じた適切なパラメータは様々であるため、利用者自身の判断と操作によってこれらのパラメータの設定を行っている。
また、記録媒体に記録した映像データの保存期間についても監視用途や監視対象によって様々であり、例えば1日毎に新しい映像データを上書きする場合や、1ヶ月分の映像データを保存しておくといったように、映像監視システムにおける映像データの保存期間は様々であり、よって記録媒体に対しては効率の良いデータ記録が望まれる。
ところで、ハードディスクや光ディスク等の記録媒体の記録容量は年々大容量化してきているが、映像データのようなデータ量の大きなものを記録する場合においては、多少記録媒体の記録可能容量が増えたとしても、従来から行っていたパラメータ設定にまつわる操作が不要になるものではない。つまり、何度も試し撮りを行ったり、計算によって大よそのビットレートを求めたりしてパラメータの設定を行い、あるいは予定される記録時間分の映像データが記録媒体に十分記録されるように必要以上に画質を落としたパラメータの設定を行っている。
これに対して、特許文献1には、映像録画装置のハードディスクの空き容量、録画時間、及び録画モードに基づいて録画実行直前に録画品質の調整処理を実行し、例えばハードディスクの空き容量が不十分である場合には、受け付けた録画予約の指示を低画質モードに変更して録画を実行する映像録画装置について開示されている。
特開2002−271742号公報
しかしながら、一般的な映像監視システムで使用されている映像記録装置や特許文献1に記載された映像監視装置においては、MPEG方式やJPEG方式等による画像圧縮処理が用いられているが、このような圧縮処理においては、原画像データの絵柄の複雑さや動きの大きさ等によって圧縮後の単位時間当たりのデータ量には差が生ずる。
そのため、特許文献1記載の映像記録装置の方式をもってしても、映像データの記録量が予め予測したとおりになるとは限らず、予定時間の録画をすることができない場合があるといった課題を有している。すなわち、従来の映像記録装置においては、記録する映像データの画質と記録時間とのバランスがとれた適切な記録を行うことが極めて困難である。
そこで、本発明は、映像データの記録時間と符号化率とのバランスのとれたデータ記録を可能とする映像記録装置及び映像記録方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
入力映像信号を映像符号化手段(201)で符号化して記録手段(204)に記録する映像記録装置において、
前記入力映像信号の記録時間を入力する記録時間入力手段(206,205)と、
前記記録手段(204)のデータ空き容量情報を取得する空き容量取得手段(205)と、
前記入力された記録時間と前記取得されたデータ空き容量情報とに基づき、前記映像符号化手段(201)の標準符号化ビットレートを決定する標準符号化ビットレート決定手段(205,201)と、
前記入力映像信号を所定時間分だけ前記映像符号化手段(201)で符号化して前記記録手段(204)に記録した後、前記所定時間に対応した符号化データ量から符号化ビットレートを算出すると共に、この符号化ビットレートと前記標準符号化ビットレートとの比に基づき前記映像符号化手段(201)の符号化ビットレートを変更する符号化ビットレート変更手段(205,201)と、
を備えたことを特徴とする映像記録装置(101)
を提供するものである。
請求項2に記載の発明は、
入力映像信号を映像符号化手段(201)で符号化して記録手段(204)に記録する映像記録方法において、
前記入力映像信号の記録時間が外部から入力される記録時間入力ステップと、
前記記録手段(204)のデータ空き容量情報を取得する空き容量取得ステップ(S501)と、
前記入力された記録時間と前記取得されたデータ空き容量情報とに基づき、前記映像符号化手段(201)の標準符号化ビットレートを決定する標準符号化ビットレート決定ステップ(S502,S503)と、
前記入力映像信号を所定時間分だけ前記映像符号化手段(201)で符号化して前記記録手段(204)に記録する符号化処理ステップ(S504,S505)と、
前記所定時間に対応した符号化データ量から符号化ビットレートを算出すると共に、この符号化ビットレートと前記標準符号化ビットレートとの比に基づき前記映像符号化手段(201)の符号化ビットレートを変更する符号化ビットレート変更ステップ(S506〜S510)と、
を有したことを特徴とする映像記録方法
を提供するものである。
本発明に係る映像記録装置及び映像記録方法によれば、入力映像信号を映像符号化手段で符号化して記録手段に記録する場合において、符号化映像データの記録開始当初は所定の標準符号化ビットレートに基づく符号化処理であっても、所定時間だけ符号化して得られた符号化データ量に基づき実際の符号化ビットレートを得て、この符号化ビットレートに基づきそれ以降の符号化ビットレートを調整するようにしたので、将来の符号化映像データ量を精度良く予測することができる。すなわち、これによって、入力映像信号の記録時間と映像画質とのバランスがとれて且つ効率の良いデータ記録を容易に実行することができる。
以下、本発明を実施するための最良の一形態例について図面を参照しながら説明する。まず、本発明になる映像記録装置が適用された映像監視システムの実施形態例のシステム構成図を図1に示す。同図に示すとおり、映像監視システム1は、映像記録再生装置101の入力側に4台の映像カメラ102−1〜102−4が接続されると共に、映像記録再生装置101の出力側にはモニタ103とステータスモニタ104とがそれぞれ接続された構成をなしたものである。本発明になる映像記録装置の機能は、映像記録再生装置101に含まれるものである。
なお、映像記録再生装置101に接続される映像カメラの台数は4台に限る必要はなく、監視の規模や用途等に応じて適宜変更可能なものである。
映像カメラ102−1〜102−4のそれぞれと映像記録再生装置101とは4系統の映像信号線で接続され、映像カメラ102−1〜102−4で撮像された各映像データが映像記録再生装置101に供給される。
映像記録再生装置101とモニタ103とは少なくとも1系統の映像信号線で接続され、映像カメラ102−1〜102−4から供給されたリアルタイム映像データ、または映像記録再生装置101に記録されている記録映像データが、後述する所定のフォーマットでモニタ103に供給されて表示される。
映像記録再生装置101とステータスモニタ104とも少なくとも1系統の映像信号線で接続され、映像記録再生装置101の動作を制御している制御ソフトウェアによるステータス画面や利用者に操作をさせるためのメニュー画面がステータスモニタ104に表示される。
次に、映像記録再生装置101内部の概略構成を示したブロック図を図2に示す。同図において、映像記録再生装置101は、エンコーダ部201と、デコーダ部202と、フレームメモリ部203と、記録部204と、制御部205と、入力操作部206と、表示制御部207とを備えている。
エンコーダ部201は、映像カメラ102−1〜102−4のそれぞれから供給された映像データをMPEG方式、JPEG方式、Motion JPEG方式等の符号化方式によってそれぞれ符号化して4つの符号化映像データを生成する機能を有する。本実施の形態においては、映像カメラ102−1〜102−4からそれぞれ供給されたアナログ方式の映像データがエンコーダ部201でデジタル変換された後、Motion JPEG方式によって符号化される例とする。そして、エンコーダ部201で生成された4つの符号化映像データは、デコーダ部202と記録部204とのそれぞれに供給される。
デコーダ部202は、エンコーダ部201から供給された4つの符号化映像データの系統、または制御部205の制御に基づき記録部204から読み出された1つ乃至4つの符号化映像データの系統のいずれかが制御部205の選択制御によって供給され、エンコーダ部201の符号化方式に対応した復号方式によって復号して映像信号を出力する機能を有する。
より具体的な例としては、デコーダ部202は、制御部205の選択制御によってエンコーダ部201から供給された4つの符号化映像データの系統が選択されると、これら4つの符号化映像データのうち制御部205の制御に基づき選択された1つの符号化映像データのみをMotion JPEG方式で復号してアナログ映像信号に変換して出力したり、あるいは4つの符号化映像データのそれぞれを復号すると共に各復号画像を縮小処理してフレームメモリ203上に4つの縮小画像を2×2画面としてマッピングさせて構成した映像データをアナログ映像信号に変換して出力する。制御部205が記録部204から読み出される符号化映像データの系統を選択する場合の処理についても同様である。
なお、エンコーダ部201におけるエンコード処理、デコーダ部202におけるデコード処理、及び復号画像を縮小処理してフレームメモリ203にマッピングさせてマルチ画面を構成させる技術については、公知の画像処理技術によるものであるため詳細の説明を省略する。
記録部204は、エンコーダ部201から供給された4つの符号化映像データを制御部205の制御に基づき書き込む機能と、記録されている1つ以上の符号化映像データの中から制御部205によって選択された1つ乃至4つの符号化映像データを制御部205の制御に基づき読み出してデコーダ部202に供給する機能とを有する。
なお、記録部204に記録される符号化映像データは、ファイルとして管理されるものである。
制御部205は、不図示ではあるが少なくともCPUとメモリとを備えており、これらのCPUとメモリとにおいて実行される制御ソフトウェアによって映像記録再生装置101全体の動作を制御すると共に、特に入力操作部206を介して利用者から入力された所定の設定パラメータ情報をエンコーダ部201やデコーダ部202に設定する機能を有する。
また、制御部205は、エンコーダ部201で生成された符号化映像データをファイルデータとして記録部204に書き込んだり、すでに記録部204に記録されている1つ以上のファイル化された符号化映像データの中から入力操作部206を介して利用者から要求されたファイルを読み出す機能を有する。
入力操作部206は、映像記録再生装置101の利用者によって操作されるスイッチ類を少なくとも備えたユーザインターフェース部である。入力操作部206の模式的な外観図の例を図3に示す。同図において、入力操作部206は、利用者が操作する設定スイッチ301と、カーソルボタン302と、ジョグダイヤル303とを少なくとも備えたものである。入力操作部206の操作及び動作については後述する。
表示制御部207は、制御部205で実行される制御ソフトウェアによるステータス画面や、利用者が入力操作部206を操作するために必要なメニュー画面をステータスモニタ104に表示させるための表示出力インターフェース機能を有する。
次に、映像記録再生装置101の動作について、映像カメラ102−1〜102−4から供給された映像データの記録動作を中心に説明する。以下においては、映像記録再生装置101が映像データを記録開始する前に利用者が行うパラメータの設定手順について、及び実際に映像記録再生装置101が映像データを記録する動作についてそれぞれ説明する。
<パラメータの設定>
利用者による映像記録再生装置101へのパラメータの設定手順について、図4に示したステータスモニタ104に表示されるメニュー画面の例を併せ参照して説明する。予め、映像記録再生装置101では、制御部205が制御ソフトウェアを起動して制御状態にあるものとし、ステータスモニタ104には利用者が映像記録再生装置101にパラメータを入力するために必要なメニュー初期画面が表示されているものとする。
まず、利用者が入力操作部206の設定スイッチ301を押すと、制御部205は、ステータスモニタ104のメニュー初期画面の表示から図4(a)に示したメニュー画面の表示に移行するように表示制御部207を制御する。
次に、利用者がカーソルボタン302の上下ボタン又はジョグダイヤル303を操作すると、制御部205は、利用者の操作に応じてカーソル41がメニュー上の複数の項目を順次移動するよう表示制御部207を制御する。このようにして、利用者はカーソル41を「保存期間」に移動させる。
次に、利用者がカーソルボタン302の右ボタンを押すと、制御部205は、図4(b)のサブメニュー42を表示するよう表示制御部207を制御し、これによって利用者はカーソルボタン302の上下ボタン又はジョグダイヤル303を操作すると、制御部205は、利用者の操作に応じてカーソル43がサブメニュー42上の保存期間の候補日を順次移動するよう表示制御部207を制御する。このようにして、利用者はカーソル43を所望の保存期間Dに移動させる。ここで、保存期間Dはすなわち記録時間であり、本実施の形態例では「30日」を選択したとする。
カーソル43が「30日」に合わせて表示されたところで利用者が設定スイッチ301を押すと、制御部205は、保存期間D=30日を制御部205のメモリに一時記憶して、メニュー画面を図4(a)の状態に移行させる。
そして、利用者がカーソル41を「設定終了」に合わせて設定スイッチ301を押すことにより、制御部205は、メモリに一時記憶されていた保存期間D=30日を記録部204に記録すると共に、ステータスモニタ104の表示を終了するよう表示制御部207を制御する。
<映像データの記録>
次に、映像記録再生装置101の映像データの記録動作の例について、図5のフローチャートを参照して説明する。前述したように、利用者による保存期間の入力がされて記録部204に保存期間Dが記録された後、入力操作部206で映像記録操作を行うことにより、映像記録再生装置101は、映像カメラ102−1〜102−4から供給された映像データの記録処理を開始する。まず、制御部205は、記録部204に対して記録可能な空き容量の情報を得るために空き容量情報要求信号を出力し、この要求信号を受信した記録部204は記録可能な空き容量データP0を制御部205に供給する(ステップS501)。本実施の形態例では、P0=200GBであるとする。
次に、制御部205は、メモリに一時記憶された、又は記録部204に記録されている保存期間Dを読み出して、この保存期間Dと空き容量データP0とに基づいて映像データの記録ビットレートを計算する(ステップS502)。ここで、記録ビットレートRは式1のようにして求めることができる。
<式1>
R=P0/D
=200(GB)/30(日)
=647(Kbps)
次に、制御部205は、エンコーダ部201に対してエンコード処理に必要なパラメータを設定する(ステップS503)。映像データの記録開始時点では実際に映像記録再生装置101に入来する映像データの特性は不明であるため、予め制御ソフトウェアが有しており制御部205のメモリに展開されている標準パラメータテーブルを適用して設定する。
この標準パラメータテーブルの具体例を図6に示す。標準パラメータテーブルは同図に示したような構成を有するものであり、制御部205は、ステップS502で算出された記録ビットレートRに応じて、R値が含まれる目標ビットレート範囲に対応した画面サイズとフレームレートと圧縮設定値とを選択してエンコーダ部201に設定する。具体的には、式1で算出されたR=647(Kbps)より、図6の標準パラメータテーブルから、
画面サイズ :320×240(ピクセル)
フレームレート:7(フレーム/秒)
圧縮設定値 :中
が選択され、適切な設定コードに変換されてエンコーダ部201に設定される。
以上のようにしてパラメータの設定が完了すると、制御部205はエンコーダ部201にエンコード処理の開始命令信号を出力し、この命令信号を受信したエンコーダ部201は、設定されたパラメータに対応して映像カメラ102−1〜102−4からそれぞれ供給された映像データのエンコード処理を開始する。そして、エンコーダ部201は、供給された4つの映像データにそれぞれ対応した4つの符号化映像データを生成出力して記録部204に記録する(ステップS504)。
これにおいて、実際にエンコーダ部201に供給された映像データの画面が複雑な輝度分布であったり、動きの激しい画面であったりすると、画面は複雑であるために、エンコーダ部201から生成される符号化映像データの実際の記録ビットレートは、算出された記録ビットレートRと大きく相違することになり得る。
そこで、映像データの記録を開始してから所定の時間を経た時点でパラメータ値の調整処理を実行する。すなわち、制御部205は、ステップS504の映像記録を開始した時点からエンコード処理を実行しつつ所定時間dが経過するのを監視する(ステップS505)。時間dの経過を制御部205が検出すると(ステップS505 Yes)、制御部205は、時間dの間に記録部204に記録された符号化映像データのデータ量Q1を記録部204から取得する(ステップS506)。本実施の形態例においては、時間d=30分とし、記録部204から取得されたデータ量Q1=0.2GBであったとする。
次に、制御部205は、時間dにおける実際の記録ビットレートR’を式2によって算出する(ステップS507)。
<式2>
R’=Q1/d
=0.2(GB)/30(分)
=932(Kbps)
次に、制御部205は、実際の記録ビットレートR’とステップS502で算出された記録ビットレートRとの乖離率kを式3によって算出する(ステップS508)。
<式3>
k=R’/R
=932/647
=1.44
式3によれば、実際に記録部204に記録された符号化映像データは、標準パラメータテーブルによって符号化されたものよりもk=1.44倍のデータ量となる複雑な画像であったことを示している。
次に、制御部205は、乖離率kを考慮した新規記録ビットレートR1を計算する(ステップS509)。すなわち、新規記録ビットレートR1は式4によって算出することができる。
<式4>
R1=R/k
=647/1.44=449(Kbps)
次に、制御部205は、式4にて算出した新規記録ビットレートR1を図6の標準パラメータテーブルに適用させて画面サイズとフレームレートと圧縮設定値とを選択してエンコーダ部201に設定する(ステップS510)。すなわち、式4のR1=449(Kbps)と図6の標準パラメータテーブルとによって、
画面サイズ :320×240(ピクセル)
フレームレート:5(フレーム/秒)
圧縮設定値 :高
が選択されてエンコーダ部201に設定される。
このようにして調整後のパラメータがエンコーダ部201に設定されると、エンコーダ部201は、新たに設定されたパラメータに対応した映像データのエンコード処理を実行して符号化映像データを出力し記録部204に記録する(ステップS511)。
そして、保存期間Dが経過するまでステップS505からステップS511までの処理を繰り返し実行する(ステップS512)。そして、保存期間Dが経過したとき(ステップS512 Yes)映像データの記録処理を終了する。
以上説明したとおり、本実施形態例の映像監視システム1によれば、映像カメラ102−1〜102−4から供給される映像データを映像記録再生装置101のエンコーダ部201で符号化する場合において、符号化映像データの記録開始当初は所定の標準パラメータに基づく符号化によるものであっても、一定時間符号化して得られた符号化映像データ量に基づき実際の記録ビットレートを得て、この記録ビットレートに基づきそれ以降の記録ビットレートを調整するようにしたので、将来の符号化映像データ量を精度良く予測することができる。これによって、監視映像データの記録時間と監視映像の画質とのバランスがとれて且つ効率の良いデータ記録を容易に実行することができる。
なお、本発明になる映像記録装置が適用された映像監視システムの別の実施形態例として、図7に示したように、バス708を介して各処理手段を接続する構成にすれば、一般的なパーソナルコンピュータを用いて映像記録再生装置を構成することが可能である。
また、同図のような構成において、ネットワークインターフェース手段707を備えると共に、映像カメラ102−1〜102−4をネットワーク対応映像カメラとして構成すれば、図8に示すようなネットワーク監視カメラシステムを構築することが可能である。
本発明は、監視映像カメラで撮像した映像データを効率よく記録することが求められる映像監視カメラシステムや、テレビ放送等の番組情報記録装置に有用である。
本発明になる映像記録装置が適用された映像監視システムの実施形態例のシステム構成図である。 実施形態例である映像記録再生装置101内部の概略構成を示したブロック図である。 実施形態例である映像記録再生装置101における入力操作部206の模式的な外観図の例である。 利用者が映像記録再生装置101へのパラメータ設定を実行するためのステータスモニタ104に表示されるメニュー画面の例である。 映像記録再生装置101の映像データの記録動作の例を説明するためのフローチャートである。 標準パラメータテーブルの具体例を示した図である。 別実施形態例としての映像記録再生装置の概略構成を示したブロック図である。 本発明になる映像記録装置が適用された映像監視システムの別実施形態例のシステム構成図である。
符号の説明
1 映像監視システム
101 映像記録再生装置
102−1〜102−4 映像カメラ
103 モニタ
104 ステータスモニタ
201 エンコーダ部
202 デコーダ部
203 フレームメモリ部
204 記録部
205 制御部
206 入力操作部
207 表示制御部

Claims (2)

  1. 入力映像信号を映像符号化手段で符号化して記録手段に記録する映像記録装置において、
    前記入力映像信号の記録時間を入力する記録時間入力手段と、
    前記記録手段のデータ空き容量情報を取得する空き容量取得手段と、
    前記入力された記録時間と前記取得されたデータ空き容量情報とに基づき、前記映像符号化手段の標準符号化ビットレートを決定する標準符号化ビットレート決定手段と、
    前記入力映像信号を所定時間分だけ前記映像符号化手段で符号化して前記記録手段に記録した後、前記所定時間に対応した符号化データ量から符号化ビットレートを算出すると共に、この符号化ビットレートと前記標準符号化ビットレートとの比に基づき前記映像符号化手段の符号化ビットレートを変更する符号化ビットレート変更手段と、
    を備えたことを特徴とする映像記録装置。
  2. 入力映像信号を映像符号化手段で符号化して記録手段に記録する映像記録方法において、
    前記入力映像信号の記録時間が外部から入力される記録時間入力ステップと、
    前記記録手段のデータ空き容量情報を取得する空き容量取得ステップと、
    前記入力された記録時間と前記取得されたデータ空き容量情報とに基づき、前記映像符号化手段の標準符号化ビットレートを決定する標準符号化ビットレート決定ステップと、
    前記入力映像信号を所定時間分だけ前記映像符号化手段で符号化して前記記録手段に記録する符号化処理ステップと、
    前記所定時間に対応した符号化データ量から符号化ビットレートを算出すると共に、この符号化ビットレートと前記標準符号化ビットレートとの比に基づき前記映像符号化手段の符号化ビットレートを変更する符号化ビットレート変更ステップと、
    を有したことを特徴とする映像記録方法。

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