JPH1023318A

JPH1023318A - 高速度カメラシステム

Info

Publication number: JPH1023318A
Application number: JP8178903A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ono; 博幸小野; Ryoji Asada; 良次浅田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JP3237527B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の高速度カメラシステムが持つ、分割さ
れた標準出力信号をモニターでみた時に動きが飛び飛び
になり、Ｓ／Ｎが悪いという問題点を解決し、動きの滑
らかなＳ／Ｎの良い標準速度信号を得る高速度カメラシ
ステムを提供することを目的とする。【解決手段】標準のＭ倍の走査速度で走査を行うＭ倍
速デジタルカメラ１の出力を、速度変換回路２により、
Ｍ個の分割標準信号にして出力する。Ｍ個の分割標準信
号のうち、標準速度同期信号と異なるフィールドに相当
する信号について、１水平期間離れた信号を加算するこ
とで、標準速度同期信号とフィールドを合わせた後、他
の標準速度同期信号と同一フィールドの信号と位相を合
わせて加算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテレビジョン放送に
於けるスローモーション画像を撮影する為の高速度カメ
ラシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、スポーツ中継等でスローモーショ
ン再生が頻繁に利用されるにあたり、より再生画像の動
きのなめらかさが要求され、標準のテレビジョン走査速
度より更に高速度で走査することにより、被写体の動き
情報をより多く撮影できる高速度カメラシステムの使用
も増加しつつある。

【０００３】以下に、従来の高速度カメラシステムつい
て説明する。従来の高速度カメラシステムとしては特公
平５−５４３１５号公報に記載されたものが知られてい
る。図９はこの従来の高速度カメラシステムのブロック
図を示すものである。図９において、１は標準の走査速
度の３倍で走査を行うデジタルテレビジョンカメラ（以
下３倍速カメラ）、２は速度変換回路、３は分割標準出
力ａ、４は分割標準出力ｂ、５は分割標準出力ｃであ
る。図１０は速度変換回路２のブロック図を示すもので
ある。図１０において、１６は３倍速信号、１７は書き
込み／読みだし制御回路、１８はフィールドメモリ（Ｆ
Ｍ１〜ＦＭ１６）である。

【０００４】以上のように構成された従来の高速度カメ
ラシステムについて、以下その動作について説明する。

【０００５】図１１は従来の３倍速カメラシステムの速
度変換回路の動作を示すタイミング図である。まず、３
倍速カメラ１は外部からの標準速度の同期信号によりゲ
ンロック動作が行われており、標準のテレビジョン走査
速度の３倍の速度で走査を行う。３倍速カメラ１の出力
信号は標準の３倍速であるので、図１１に示す様に標準
速度の１番目の奇数フィールド期間に、３倍速奇数フィ
ールド１信号１ｏ、３倍速偶数フィールド１信号１ｅ、
３倍速奇数フィールド２信号２ｏの３つの信号が連続し
て出力される。同様に標準速度の１番目の偶数フィール
ド期間には、３倍速偶数フィールド２信号２ｅ、３倍速
奇数フィールド３信号３ｏ、３倍速偶数フィールド３信
号３ｅが連続して出力される。３倍速カメラ１の出力は
速度変換回路２に入力され、３つの信号に分割されると
同時に標準速度信号に時間伸長される。３倍速信号を３
分割し、標準速度に時間伸長するには、図１０に示す６
つのフィールドメモリ１８を独立に書き込み／読みだし
制御を行うことで実現できる。図１１に示すように、標
準速度奇数フィールド１期間に、１ｏ信号をＦＭ１に、
１ｅ信号をＦＭ２に、２ｏ信号をＦＭ３に各々３倍速で
書き込む。次に、標準速度偶数フィールド１期間に、Ｆ
Ｍ１、ＦＭ２、ＦＭ３の３つのフィールドメモリは標準
速度で読み出し動作を行う。それと同時に、２ｅ信号を
ＦＭ４に、３ｏ信号をＦＭ５に、３ｅ信号をＦＭ６に書
き込む。次に標準速度奇数フィールド２期間で、ＦＭ
４、ＦＭ５、ＦＭ６は標準速度で読みだし動作を行う。
この時ＦＭ１、ＦＭ２、ＦＭ３のフィールドメモリは全
データの読み出しを終えているので、新たに書き込み動
作に入り、４ｏ信号をＦＭ１に、４ｅ信号をＦＭ２に、
５ｏ信号をＦＭ３に３倍速で書き込む。以上の様な動作
により、分割・時間伸長回路２出力として、図１１に示
す分割標準信号ａ、分割標準信号ｂ、分割標準信号ｃを
得る。

【０００６】このように、従来の高速度カメラシステム
は、高速度信号を複数の標準速度信号として取り扱うこ
とができるようなされたものである。スローモーション
出力を得るには、３つの分割標準信号ａ〜ｃをメモリ等
により、撮影時のフィールド順に並び直した上、１つの
信号に変換することで、通常の３分の１のスローモーシ
ョン出力得る。更に並び直した信号をＶＴＲ等に記録
し、ＶＴＲのスローモーション再生を行うことで更なる
スローモーション信号を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、３つの分割標準信号を各々標準の信号と
してモニターで見た場合、個々の信号においてはフィー
ルドが不連続であり、特に動きのある映像では、動きが
飛び飛びになり不自然になる。また、更に３倍速撮影時
はＣＣＤの電荷の蓄積時間が３分の１になるので、３つ
の分割信号を標準の信号として見た場合、元々のＳ／Ｎ
が標準速度撮影時に比べて悪いという問題点を有してい
た。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、動きの違和感を低減し、Ｓ／Ｎの良い標準信号をも
出力する高速度カメラシステムを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の高速度カメラシステムは、速度変換回路のＭ
個の出力を各々１水平走査時間遅延させるＭ個の遅延手
段と、速度変換回路のＭ個の出力の内、標準のテレビジ
ョン同期信号と奇数フィールド、偶数フィールドの区別
において、同一フィールドである複数の信号の各々に遅
延手段への入力信号と遅延手段出力信号とを切り換えて
出力する選択回路と、標準のテレビジョン同期信号の奇
数フィールド、偶数フィールドの区別において異なるフ
ィールドである複数の信号の各々に遅延手段への入力信
号と遅延手段出力信号とを加算する第１の加算器と、複
数の選択回路の選択信号を発生する選択信号発生回路
と、複数の選択回路出力と複数の第１の加算器出力を加
算する第２の加算器とを備えることで、標準速度の同一
フィールド期間内に出力されるＭ個のフィールド信号か
ら、動きの違和感が少なく、Ｓ／Ｎを向上させた標準信
号を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のは、外部からの標準のテ
レビジョン同期信号によりゲンロックされており、標準
のテレビジョンのＭ倍（Ｍは任意の正の整数）の速度で
走査を行うＭ倍速デジタルテレビジョンカメラと、Ｍ倍
速デジタルテレビジョンカメラの出力信号を、Ｍ倍の走
査速度でのフィールド単位毎に分割し、各々を標準走査
速度に時間伸長し、Ｍ個の分割標準信号を同期させて出
力する速度変換回路と、Ｍ個の分割標準信号を各々標準
の１水平走査時間遅延させるＭ個の遅延手段と、Ｍ個の
分割標準信号の内、標準のテレビジョン同期信号と奇数
フィールドまたは偶数フィールドの区別において同一フ
ィールドである複数の分割標準信号を、個々に遅延手段
への入力信号と遅延手段の出力信号とを切り換えて出力
する選択回路と、Ｍ個の分割標準信号の内、標準のテレ
ビジョン同期信号と奇数フィールドまたは偶数フィール
ドの区別において異なるフィールドである複数の分割標
準信号を、個々に遅延手段への入力信号と遅延手段の出
力信号とを加算する第１の加算器と、複数の選択回路へ
の選択信号を発生する選択信号発生回路と、複数の選択
回路の出力と複数の第１の加算器の出力とを加算する第
２の加算器とを備えたものであり、標準の１フィールド
期間内に出力されるＭフィールド分の信号のフィールド
を合わせて加算することで、動きの違和感が少なく、Ｓ
／Ｎの良い標準信号を得る。

【００１１】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。（実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１による高
速度カメラシステムの構成を示すブロック図である。図
１において１は３倍速カメラ、２は速度変換回路、３〜
５は分割され、標準走査速度に時間伸長され同期化した
分割標準信号（各々分割標準信号ａ〜ｃとする）、６は
１Ｈ遅延手段で、入力信号を標準走査速度での１水平走
査期間だけ遅延させる。７は選択回路、８は第１の加算
器、９は第２の加算器、１０は選択信号発生回路、１１
は係数器、１２は標準出力Ｎである。

【００１２】図４は３倍速カメラ１のＣＣＤ部分での画
素構成を基にした動作原理を示す図面である。図４中の
入力ａ、入力ｂ及び入力ｃは、各々分割標準信号ａ、分
割標準信号ｂ、分割標準信号ｃに対応する。まず、図４
（ａ）は標準走査速度におけるフィールドが偶数フィー
ルドの場合を示している。なお、図１１でもわかるよう
に、３倍速カメラ１の出力信号は、速度変換回路２に一
旦書き込まれた後に読みだされる為、標準速度の１フィ
ールド分遅延されて出力される。従って、標準速度奇数
フィールド１で書き込まれた３倍速カメラ１の信号は、
標準速度偶数フィールド１で読みだされるので、入力ａ
は３倍速奇数フィールド１、入力ｂは３倍速偶数フィー
ルド１、入力ｃは３倍速奇数フィールド２になる。入力
ａ及び入力ｃはどちらも奇数フィールドであるので、標
準走査速度のフィールドに合わない為、そのまま加算す
ると、インターレス関係が崩れ映像が垂直方向にずれた
様になる。入力ｂについては、偶数フィールドであるの
で問題ない。従って、入力ａ、入力ｃについては、１水
平走査期間離れた２つの信号を加算し、空間的に偶数フ
ィールドの位置に合う信号にした上で、入力ｂと加算す
る。

【００１３】図４において、０Ｈが示す信号を現在の入
力信号とすると、１Ｈが示す信号は１水平期間前の信
号、２Ｈが示す信号は２水平期間前の信号である。ま
た、図４中、フォトダイオードの位置を記号□、フォト
ダイオードミックスによる実際の信号の位置を記号○で
示す。図４（ａ）に示す様に、インターレスの位相関係
を考慮すると、入力ａを（０Ｈ＋１Ｈ）した信号は、図
中Ｐ１で示す偶数フィールド位相の信号となる。同様に
入力ｃについても（０Ｈ＋１Ｈ）した信号はＰ２に示す
偶数フィールド位相の信号となる。Ｐ１及びＰ２信号は
入力ｂの０Ｈ信号に相当する。従って、入力ｂの０Ｈ信
号と、Ｐ１信号と、Ｐ２信号とを加算しても垂直方向の
映像のずれは起こらない。３つの信号を加算した後、ゲ
インを合わせる為、係数器１１により５分の１すること
で、３フィールド分の信号を加算した標準走査速度信号
（標準出力Ｎ）を得る。

【００１４】同様に図４（ｂ）は標準走査速度の奇数フ
ィールドの場合である。入力ａ、入力ｃは偶数フィール
ドであるのに対し、入力ｂは奇数フィールドである。入
力ａを（０Ｈ＋１Ｈ）した信号は、図中Ｑ１で示す奇数
フィールド位相の信号となり、入力ｃを（０Ｈ＋１Ｈ）
した信号は図中Ｑ２で示す奇数フィールド信号となり、
入力ｂの１Ｈ信号に相当する。従って、Ｑ１信号と、入
力ｂの１Ｈ信号と、Ｑ２信号とを加算しても、垂直方向
の映像のずれは起こらない。

【００１５】このように、Ｍ倍速走査においてＭが奇数
の時は、標準走査速度の奇数フィールドと偶数フィール
ドでは、入力ａ、入力ｂ、入力ｃ各々に入力される信号
のフィールドが反転しているので、正確に加算処理を行
う為には、第２の加算器９に入力する選択回路７の出力
を偶数フィールドでは０Ｈ、奇数フィールドでは１Ｈと
いうように切り換える必要がある。選択信号発生回路１
０はこの切り変え動作を担う制御回路で、標準速度のフ
ィールド単位で、選択回路７の出力を切り換える。この
ようにして３つの３倍速フィールド信号を、標準の走査
速度でのフィールドに合わせて加算することで、従来に
比べＳ／Ｎがよく、動きに違和感のない、標準速度信号
を得る。

【００１６】なお、高速度カメラの走査速度が、標準の
偶数倍（Ｍ＝偶数）の場合も、同様な考え方で、標準走
査信号を得る、図７はＭ＝２（偶数）の時の動作原理を
示す図面である。図７（ａ）は、標準走査速度における
偶数フィールド時の加算処理を示す。入力ａは奇数フィ
ールド信号であるので、そのまま加算を行うが、入力ｂ
は偶数フィールド信号であるので、（０Ｈ＋１Ｈ）によ
り図中Ｒで示す奇数フィールドデータを求め加算するこ
とで映像の垂直ずれは起こらない。図７（ｂ）に示す奇
数フィールド時も同様である。

【００１７】以上の様に、本実施の形態によれば、分割
されたＭ個の分割標準信号をフィールドを合わせて加算
することで、動画部分の不自然さを解消し、Ｓ／Ｎ劣化
の少ない標準走査速度映像信号を得ることができる。

【００１８】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２による高速度カメラシステムの構成を示すブロック
図である。図２において、分割標準信号から標準走査速
度信号を得る演算処理に関わる構成が、実施の形態１と
相違する。

【００１９】図５は本実施の形態における高速度カメラ
システムの動作を表すタイミング図である。以下にその
動作について説明する。

【００２０】実施の形態１の場合、標準信号を得るには
３つの分割標準信号のうち２つについて（０Ｈ＋１Ｈ）
という演算を行う必要がある。この演算は垂直方向にロ
ーパスフィルターをかけたことに等しく、垂直方向の周
波数特性が悪くなる。これを改善する為に、３倍速カメ
ラ１の出力信号のフィールドを反転することで、３つの
分割標準信号のうち１つだけに（０Ｈ＋１Ｈ）という演
算を行うだけで、３つの分割標準信号のフィールドを合
わせることができる。

【００２１】図５に示す様に、標準速度奇数フィールド
において出力されるカメラ出力を偶数フィールドから始
めることにより、速度変換回路２の３つの分割標準信号
出力は、標準速度偶数フィールドにおいては、３倍速偶
数フィールド１ｅ、３倍速奇数フィールド１ｏ、３倍速
偶数フィールド２ｅとなる。この時のライン加算回路の
動作を図６（ａ）に示す。入力ａ及び入力ｃは偶数フィ
ールド信号であるので、何等処理する必要はない。入力
ｂについては奇数フィールド信号であるので、（０Ｈ＋
１Ｈ）という演算によりＱという偶数フィールド信号を
求め、入力ａ及び入力ｃの０Ｈ信号に加算する。同様に
標準奇数フィールドについても、図６（ｂ）に示すよう
に、入力ｂのみを（０Ｈ＋１Ｈ）して、奇数フィールド
信号Ｐを求め、入力ａ及び入力ｃの１Ｈ信号と加算す
る。この場合、選択信号発生回路１０は、入力ａ及び入
力ｃについて０Ｈと１Ｈを切り換えて出力するよう動作
する。なお、係数機１１は、８分の１にするものとす
る。

【００２２】以上の様に本実施の形態によれば、３倍速
カメラ１出力のフィールドを外部からの標準の同期信号
におけるフィールドと反転させることで、実施の形態１
に比べ、ローパスフィルター成分を少なくし、垂直方向
の周波数特性を改善することができる。また、前述した
ように、図１０に示す速度変換回路では、外部からの標
準のテレビジョン同期信号に対して分割標準信号のフィ
ールドが反転する。従って、同期合わせの為、３つの分
割標準信号を１フィールド遅延させる為のフィールドメ
モリを外部に必要としていたが、本実施例によれば、３
倍速カメラ１出力のフィールドが反転しているので、外
部にフィールドメモリを必要とせずに、同期合わせを行
うことができる。

【００２３】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３による高速度カメラシステムの構成を示すブロッ
ク図である。図３において、１３は任意の係数α倍する
係数器、１４は任意の係数β倍する係数器、１５は任意
の係数γ倍する係数器である。図８は、標準の場合、実
施の形態２の場合、及び、実施の形態３の場合の垂直方
向の周波数特性を示す図である。図８（ｂ）に示す様
に、通常の周波数特性はＣＣＤの２画素ミックス動作か
ら、その周波数特性は１＋Ｚ^-1で表される。また図８
（ｃ）に示す様に、実施の形態２記載の方法による周波
数特性は、各係数α＝β＝γ＝１であるので、１＋３Ｚ
^-1＋３Ｚ^-2＋Ｚ^-3に示す特性となる。図８（ｄ）は、α
＝γ＝３、β＝１の係数をかけ、垂直方向の周波数特性
の劣化を改善したものである。この場合周波数特性は１
＋７Ｚ^-1＋７Ｚ^-2＋Ｚ^-3で表される。そして、図８
（ａ）に各々の場合の周波数特性を示す。本実施の形態
に示す様にフィルタ特性を適切に選択することで、実施
の形態２に比較し大幅に垂直方向の周波数特性を改善す
ることができる。

【００２４】なお、以上の実施の形態において、Ｍ＝２
または３の場合について述べたが、本発明は、これに限
定されるものではなく、Ｍ（任意の正の整数）に合わせ
て、遅延手段、選択回路を必要数備えればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、速度変換回路の
出力のＭ個の分割標準信号を各々１水平走査時間遅延さ
せるＭ個の遅延手段と、Ｍ個の分割標準信号の内、標準
のテレビジョン同期信号と奇数または偶数フィールドの
区別において同一フィールドである複数の分割標準信号
の各々に遅延手段への入力信号と遅延手段出力信号とを
切り換えて出力する選択回路と、標準のテレビジョン同
期信号と奇数または偶数フィールドの区別において異な
るフィールドである複数の分割標準信号の各々に遅延手
段への入力信号と遅延手段出力信号とを加算する第１の
加算器と、複数の選択回路の選択信号を発生する選択信
号発生回路と、複数の選択回路出力と複数の第１の加算
器出力を加算する第２の加算器とを備えることで、動き
の違和感が少ない、かつＳ／Ｎの良い標準走査速度映像
信号を得ることができる。

【００２６】更に、Ｍ倍速デジタルカメラ出力のフィー
ルド状態を、外部からの標準のテレビジョン同期信号の
フィールドと反転することで、第２の加算器出力である
標準走査速度映像信号の垂直方向の周波数特性を改善し
画質を向上することができる。また、第２の加算器入
力前段の各々に任意の係数倍する係数器を設けること
で、更に垂直方向の周波数特性を向上した標準速度映像
信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による高速度カメラシス
テムの構成を示すブロック図

【図２】同実施の形態２による高速度カメラシステムの
構成を示すブロック図

【図３】同実施の形態３による高速度カメラシステムの
構成を示すブロック図

【図４】同実施の形態１による高速度カメラシステムの
動作原理を示す図

【図５】同実施の形態２による高速度カメラシステムの
動作を示すタイミング図

【図６】同高速度カメラシステムの動作原理を示す図

【図７】本発明の実施の形態２におけるＭが偶数の時の
ライン加算の原理図

【図８】本発明の実施の形態３における垂直方向の周波
数特性を示す特性図

【図９】従来の高速度カメラシステムの構成を示すブロ
ック図

【図１０】同高速度カメラシステムの速度変換回路の動
作を示すタイミング図

【図１１】同高速度カメラシステムにおける速度変換回
路を示すブロック図

【符号の説明】

１Ｍ倍速デジタテレビジョンカメラ２速度変換回路３〜５分割標準信号６遅延手段７選択回路８第１の加算器９第２の加算器１０選択信号発生回路１１係数器１２標準出力１３任意のα倍する係数器１４任意のβ倍する係数器１５任意のγ倍する係数器１６Ｍ倍速信号１７書き込み／読みだし制御回路１８フィールドメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部からの標準のテレビジョン同期信号
によりゲンロックされており、標準のテレビジョンのＭ
倍（Ｍは任意の正の整数）の速度で走査を行うＭ倍速デ
ジタルテレビジョンカメラと、前記Ｍ倍速デジタルテレビジョンカメラの出力信号を、
Ｍ倍の走査速度でのフィールド単位毎に分割し、各々を
標準走査速度に時間伸長し、Ｍ個の分割標準信号を同期
させて出力する速度変換回路と、前記Ｍ個の分割標準信号を各々標準の１水平走査時間遅
延させるＭ個の遅延手段と、前記Ｍ個の分割標準信号の内、前記標準のテレビジョン
同期信号と奇数フィールドまたは偶数フィールドの区別
において同一フィールドである複数の分割標準信号を、
個々に前記遅延手段への入力信号と前記遅延手段の出力
信号とを切り換えて出力する選択回路と、前記Ｍ個の分割標準信号の内、前記標準のテレビジョン
同期信号と奇数フィールドまたは偶数フィールドの区別
において異なるフィールドである複数の分割標準信号
を、個々に前記遅延手段への入力信号と前記遅延手段の
出力信号とを加算する第１の加算器と、前記複数の選択回路への選択信号を発生する選択信号発
生回路と、前記複数の選択回路の出力と前記複数の第１の加算器の
出力とを加算する第２の加算器とを備えた高速度カメラ
システム。
【請求項２】Ｍ倍速デジタルテレビジョンカメラの出
力の奇数フィールド、偶数フィールドの状態を、外部か
らの標準のテレビジョン同期信号のフィールドに対して
反転することを特徴とする請求項１記載の高速度カメラ
システム。
【請求項３】複数の第１の加算器の出力と複数の選択
回路の出力を各々任意の係数倍するＭ個の係数器を有す
ることを特徴とする請求項１または２に記載の高速度カ
メラシステム。