JP4178455B2 - フレーム変換方法、フレーム変換回路および電子カメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、動画の撮影・再生機能を有する電子カメラに関し、特にＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式へのフレーム変換に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラは、撮像する画像や撮像結果の画像を確認できるようにするため、ＬＣＤファインダを備えているものが多い。また、ビデオ出力端子を備え、外部のテレビ受像機などに画像を表示することのできるデジタルスチルカメラも多い。
【０００３】
さらに、デジタルスチルカメラとして、静止画だけでなく動画を撮像することのできる機種もある。そして、デジタルスチルカメラが動画の撮像を行う場合には、パーソナルコンピュータで見ることを考慮して、ＶＧＡサイズ（横640ドット×縦480ドット）で、ＮＴＳＣ方式で記録することが多い（例えば、特許文献１、２および３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２２６６３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−１７２６０９号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００１−３１３８９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ビデオカメラ（テレビカメラ）においては、図６Ａの上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサは１フィールド期間ごとに１フィールド期間分ずつ撮像を行い、ＣＣＤイメージセンサからは１フィールド期間ごとに１フィールド期間分ずつ画像データが出力される。そして、その画像データが処理され、図６Ａの下側に示すように、ビデオ信号としてカメラから出力される。
【０００８】
なお、図６において、数字１、２、３、・・・は、任意の連続するフレームあるいはフィールドに付けた通し番号である。また、フィールド番号に付けた添え字Ａは、そのフィールドが奇数フィールドであり、添え字Ｂは偶数フィールドであることを示す。さらに、実線の矢印は奇数フィールドの画像データを示し、破線の矢印は偶数フィールドの画像データを示す（以下、他の図においても同様）。
【０００９】
しかし、デジタルスチルカメラは、もともと静止画の撮像がメインであり、この静止画を適切に撮像できるようにしている。このため、デジタルスチルカメラにおいては、図６Ｂの上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサは１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ撮像を行い、ＣＣＤイメージセンサからは１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ画像データが出力される。そして、図６Ｂの下側に示すように、その１フレーム分の画像データが奇数フィールドの画像データ（実線の矢印）と偶数フィールドの画像データ（破線の矢印）とに分割され、ビデオ信号としてカメラから出力される。
【００１０】
そして、この撮像および出力の方法は動画を撮像する場合であっても同じである。したがって、デジタルスチルカメラにより動画の撮像を行うと、画像の撮像間隔がビデオカメラの場合の２倍になるので、画像の動きがぎこちなくなってしまう。
【００１１】
また、ＮＴＳＣ方式およびＰＡＬ方式における同期周波数およびその周波数比は、図７に示すとおりである。したがって、ＮＴＳＣ方式で動画を撮像した場合（あるいはさらに記録した場合）、ＰＡＬ方式のテレビ受像機で見るには、画像データをＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式にフレーム変換する必要がある。
【００１２】
図８および図９は、そのようなフレーム変換方法の例を示す。この場合、図８および図９の上側はフレーム変換前の画像データを示し、これはＣＣＤイメージセンサの出力や記録された画像データなどが該当する。また、下側はフレーム変換後でＰＡＬ方式の画像データを示し、これはカメラから外部のテレビ受像機に出力されるビデオ信号や内蔵のＬＣＤモニタに供給されるビデオ信号などが該当する。なお、以下においては、フレーム周波数の変換についてのみ説明し、水平周波数の変換については説明を省略する。
【００１３】
そして、図８の場合には、ＮＴＳＣ方式の第１フレーム〜第３フレームは、そのままＰＡＬ方式の第１フレーム〜第３フレームにそれぞれ使用されるが、ＮＴＳＣ方式の第４フレームは、奇数フィールドがＰＡＬ方式の第４フレームの奇数フィールド４Ａに使用され、偶数フィールドは間引かれる。さらに、ＮＴＳＣ方式の第５フレームは、ＰＡＬ方式の第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとに使用される。
【００１４】
そして、以後、ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式とのフレーム周波数比1200：1001が成立するように、ＮＴＳＣ方式のフィールドが間引かれてＰＡＬ方式に変換されていく。
【００１５】
しかし、このようにＮＴＳＣ方式の画像データを1200フレームごとに1001フレームに間引く処理は、その間引くフィールドが時間とともに移動していくので、シーケンスが複雑であり、ＣＰＵの制御により実行するときには、ソフトウェアにとってかなり大きな負担となってしまう。
【００１６】
そこで、図９に示すように、ＣＣＤイメージセンサや記録メディアから画像データを１／30秒ごとにフレーム単位で取り出し、これをＰＡＬ方式にフレーム変換することが考えられている。つまり、この場合には、原画像データのフレーム周波数と、ＰＡＬ方式のフレーム周波数との比は、
30Hz：25Hz＝６：５
となるので、図９にも示すように、ＮＴＳＣ方式の６フレームにつき１フレームの割り合いで間引くことによりＰＡＬ方式の画像データを得ることができ、したがって、フレーム変換の処理が容易になる。
【００１７】
しかし、このフレーム変換方法の場合には、ＰＡＬ方式の５フレームごとに不連続点が現れることになり、スムーズな再生ができない。しかも、デジタルスチルカメラで動画を撮像する場合には、上記のように、ビデオカメラの場合に比べ、画像の動きがぎこちなくなっているので、そのような動画をさらに図９の方式でフレーム変換すると、なおさら動きがぎくしゃくしたものとなってしまう。また、デジタルスチルカメラのＬＣＤモニタが60Hzの同期周波数系に対応していない場合もあり、ＬＣＤモニタで表示ができないことがある。
【００１８】
この発明は、以上のような問題点を一掃しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
第１のフレーム周期の動画の画像データが上記第１のフレーム周期分ずつ書き込まれたメモリから、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記メモリから、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記読み出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データを形成するとともに、
上記読み出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データを形成し、
上記第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データと、上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとを交互に出力することにより、上記第１のフレーム周期の画像データを上記第２のフレーム周期の画像データに変換して出力するとともに、
上記混合する割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する
ようにしたフレーム変換方法
とするものである。
したがって、もとの画像データが第１のフレーム周期であっても、第２のフレーム周期におけるフィールド位置の画像データが平均値補間により形成され、この形成された画像データによりスムーズな動きの動画が表示される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔１〕 デジタルスチルカメラの例
図１は、この発明によるデジタルスチルカメラ１０の一例を示す。すなわち、被写体OBJの像が撮像レンズLNSによりＣＣＤイメージセンサ１１に投影され、イメージセンサ１１からは被写体OBJの３原色の画像信号が取り出され、この画像信号がＡ／Ｄコンバータ回路１２に供給されてデジタル画像データにＡ／Ｄ変換される。そして、この画像データがカメラ信号処理回路１３に供給されてホワイトバランスの補正およびガンマ補正などの処理が施されてからＹＵＶ形式の画像データに変換され、この画像データがメモリコントローラ１４により画像バス１５を通じてメモリ１６の表示用エリアに書き込まれる。
【００２１】
これと平行してメモリコントローラ１４によりメモリ１６の表示用エリアから画像データが読み出され、この読み出された画像データが画像バス１５を通じて表示用信号処理回路１７に供給され、ＲＧＢ形式の画像データに変換されるとともに、アナログ画像信号にＤ／Ａ変換され、このアナログ画像信号がＬＣＤパネル１８に供給されてカラー画像として表示される。
【００２２】
さらに、表示用信号処理回路１７において、アナログ画像信号と同時にカラービデオ信号も形成され、このビデオ信号が外部ビデオ出力端子１９に取り出され、モニタ用のテレビ受像機（図示せず）に供給される。なお、このとき、メモリ１６から読み出されて表示に使用される画像データは、解像度変換回路２１により解像度が例えばＶＧＡサイズに変換される。
【００２３】
また、メモリ１６の表示用エリアにおける画像データがメモリコントローラ１４により画像バス１５を通じて画像圧縮回路２２に供給されて所定のフォーマット、例えばＪＰＥＧフォーマットの符号データに画像圧縮され、この符号データが画像バス１５を通じてメモリ１６の作業用エリアにいったん書き込まれる。そして、このメモリ１６の作業用エリアに書き込まれた符号データがメモリコントローラ１４により読み出され、この読み出された符号データがマイクロコンピュータ２３によりメモリスティック（登録商標）などの外部記憶メディア２４に書き込まれて保存される。
【００２４】
さらに、再生時には、マイクロコンピュータ２３により外部記憶メディア２４から符号データが読み出されてメモリ１６の作業用エリアにいったん書き込まれるとともに、この書き込まれた符号データが画像圧縮回路２２によりもとの画像データに解凍され、この解凍結果の画像データがメモリ１６の表示用エリアに書き込まれる。そして、この書き込まれた画像データが上記のように表示用信号処理回路１７により処理されてＬＣＤパネル１８にカラー画像として表示されるとともに、外部ビデオ出力端子１９にカラービデオ信号として取り出される。
【００２５】
そして、撮像時および再生時に、ＬＣＤパネル１８に表示される動画や外部ビデオ出力端子１９に取り出されるカラービデオ信号の動画がスムーズな動きとなるようにするため、この発明においては、さらに、以下の信号処理が実行される。
【００２６】
〔２〕 動画の撮像時および再生時
動画の撮像時、図２の上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１１は、ＮＴＳＣ方式で１フレーム期間おきに１フレーム分ずつ撮像を行い、１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ画像データを出力するように制御される。したがって、図６により説明したように、デジタルスチルカメラ本来の機能である静止画の撮像もフレーム単位で最適に実行することができる。
【００２７】
また、このようにＮＴＳＣ方式でフレーム単位で撮像するので、外部記憶メディア２４に保存される動画およびこれを読み出したときの動画もＮＴＳＣ方式でフレーム単位となる。
【００２８】
〔３〕 フレーム変換方法
〔３−１〕 ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を取り出す場合
以下の説明においては、ＣＣＤイメージセンサ１１の出力などのように、フレーム変換前の画像データを「原画像データ」と呼び、カメラから出力されるビデオ信号などのように、フレーム変換後の画像データやビデオ信号を「出力画像データ」あるいは「出力ビデオ信号」と呼ぶものとする。
【００２９】
原画像データは図２の上側に示すようにＮＴＳＣ方式でフレーム単位で得られるが、今の場合、この原画像データをＮＴＳＣ方式のビデオ信号の形態で外部に取り出すのであるから、出力ビデオ信号のフレーム周波数は原画像データのフレーム周波数に等しい。
【００３０】
そこで、
ＤOUT：フレーム変換後の出力画像データおよび出力ビデオ信号。
Ｄn ：原画像データのうち、第ｎ番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データ。
Ｄn+1：原画像データのうち、第（ｎ＋１）番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データ。
ｋ ：所定の係数（０≦ｋ≦１）
とするとき、図２に示すように、出力画像データＤOUTを、
ＤOUT＝（１−ｋ）Ｄn＋ｋ・Ｄn+1 ・・・ (1)
のような信号成分とする。
【００３１】
ただし、出力画像データＤOUTが奇数フィールドのときには、原画像データＤn、Ｄn+1は奇数フィールドの画像データとし、画像データＤOUTが偶数フィールドのときには、原画像データＤn、Ｄn+1は偶数フィールドの画像データとする。また、このとき、係数ｋは、例えば、
ｋ＝１／４ ・・・ 出力画像データＤOUTが奇数フィールドのとき
ｋ＝３／４ ・・・ 出力画像データＤOUTが偶数フィールドのとき
のように、出力画像データＤOUTのフィールドに対応して切り換える。
【００３２】
つまり、原画像データの連続する２フレームを、フィールドごとに所定の割り合いで、かつ、その割り合いをフィールド期間ごとに切り換えて混合し、出力ビデオ信号（出力画像データ）とする。
【００３３】
このようにすれば、原画像データがフレーム周期であっても、その中間の画像データが平均値補間により１フィールド期間ごとに形成され、この形成された画像データにより表示が行われるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善される。
【００３４】
〔３−２〕 ＰＡＬ方式のビデオ信号を取り出す場合
原画像データは図３Ａに示すように得られるが（図３Ａは図２の上側と同じ）、この原画像データをＰＡＬ方式のビデオ信号として取り出すとき、図３Ｂに示すように変換して取り出す。
【００３５】
すなわち、この場合にも、(1)式にしたがって出力画像データＤOUTを形成する。このとき、係数ｋは、原画像データＤn、Ｄn+1と出力画像データＤOUTとのフレームのずれに対応して、出力画像データＤOUTのフィールド期間ごとに、所定の大きさずつ変更する。したがって、原画像データの連続する２フレームを、フィールドごとに所定の割り合いで混合して、かつ、その割り合いをフィールド期間ごとに、原画像データＤn、Ｄn+1とのずれに対応して変更して出力ビデオ信号を得ることになる。
【００３６】
なお、図３の場合、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂに原画像データの第６フレームの偶数フィールド（破線の矢印）が使用され、出力画像データの第５フレームの奇数フィールド５Ａに原画像データの第５フレームの奇数フィールド（実線の矢印）が使用されるので、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとの時間関係が逆転するかのように見えるが、以下の理由により問題になることはない。
【００３７】
すなわち、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂおよび第５フレームの奇数フィールド５Ａに使用される原画像データは同じであるとともに、原画像データにおける奇数フィールドと偶数フィールドとは、同一時刻の信号である。また、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとでは、それらのフィールドに使用される原画像データの第５フレームおよび第６フレームの割り合いを異ならせ、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂでは、原画像データの第５フレームの割り合いを多く、出力画像データの第５フレームの奇数フィールド５Ａでは、原画像データの第６フレームの割り合いを多くする。この結果、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとの時間関係が逆転することはない。
【００３８】
したがって、図３Ｂのようにすれば、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式のフィールド位置の画像データが平均値補間により形成されて表示が行われるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善される。
【００３９】
〔４〕 原画像データから出力画像データを形成する回路の例
原画像データを出力画像データ（出力ビデオ信号）にフレーム変換する処理は、例えば図４に示すように、主としてメモリコントローラ１４および表示用信号処理回路１７により実行される。なお、以下においては、出力画像データがＰＡＬ方式の画像データの場合を中心にして説明する。また、メモリ１６には、原画像データが表示画面に対応するビットマップ形式で書き込まれ、水平走査位置に対応するアドレスから原画像データが読み出されるものとする。
【００４０】
図７からも明かなように、ＮＴＳＣ方式の1200フレーム期間と、ＰＡＬ方式の1001フレーム期間とが等しい長さであり、この期間ごとにＮＴＳＣ方式のフレームと、ＰＡＬ方式のフレームとのずれが一巡する。
【００４１】
このため、表示用信号処理回路１７は、各種のタイミング信号を形成する信号形成回路１７１、１７２を有する。そして、信号形成回路１７１は、図３Ｃに示すように、ＮＴＳＣ方式の1200フレームごとにパルスRSTPを出力するとともに、図３Ｄに示すように、ＮＴＳＣ方式のフレーム周期のパルスNTFMも出力する。
【００４２】
また、信号形成回路１７２は、ＮＴＳＣ方式のフィールド周期で、あるいは図３Ｅ、Ｆに示すようにＰＡＬ方式のフィールド周期で、パルスPAFDおよび矩形波信号PFDSを出力するものである。そして、マイクロコンピュータ２３から信号形成回路１７２に所定の制御信号が供給され、パルスPAFDおよび信号PFDSの周期が、ＮＴＳＣ方式のフィールド周期あるいはＰＡＬ方式のフィールド周期に設定される。また、信号形成回路１７２には、信号形成回路１７１からパルスRSTPも供給される。
【００４３】
さらに、メモリ１６から原画像データを読み出すとき、水平走査位置に対応するアドレスから読み出すので、メモリコントローラ１４には、２組のレジスタ（ラッチ回路）１４１〜１４３、１４４〜１４６と、加算回路１４７と、データセレクタ１４８とが設けられる。この場合、レジスタ１４１〜１４３は、奇数フィールドの開始アドレス（第１番目の奇数ラインの開始アドレス）ODSTをメモリ１６のアドレスカウンタ（図示せず）に設定するためのものであり、レジスタ１４４〜１４６は、１ラインあたりのアドレス数（画素数）を示すデータADNOを保持するためのものである。
【００４４】
なお、メモリ１６は、図示はしないが、アドレスカウンタを有し、開始アドレスが供給されると、読み出しアドレスが、その開始アドレスから奇数ラインごとに、あるいは偶数ラインごとにインクリメントされて奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データが順次読み出されるものとする。
【００４５】
そして、マイクロコンピュータ２３からレジスタ１４１に奇数フィールドの開始アドレスODSTおよびクロックCKが供給されると、その開始アドレスODSTがレジスタ１４１に保持され、このレジスタ１４１の出力と、信号形成回路１７１からのパルスNTFMとがレジスタ１４２に供給されて奇数フィールドの開始アドレスODSTがレジスタ１４２に保持される。さらに、レジスタ１４２の出力と、信号形成回路１７２からのパルスPAFDとがレジスタ１４３に供給され、レジスタ１４３からはパルスPAFDごとに奇数フィールドの開始アドレスODSTが出力される。
【００４６】
同様に、マイクロコンピュータ２３からレジスタ１４４に１ラインあたりのアドレス数を示すデータADNOが供給され、このデータレジスタ１４６から取り出される。
【００４７】
そして、加算回路１４７において、レジスタ１４３から出力される奇数フィールドの開始アドレスODSTと、レジスタ１４６から出力される１ラインあたりのアドレス数のデータADNOとが加算されるので、加算回路１４７からは偶数フィールドの開始アドレス（第１番目の偶数ラインの開始アドレス）EVSTが出力される。
【００４８】
そして、これら奇数フィールドの開始アドレスODSTおよび偶数フィールドの開始アドレスEVSTがデータセレクタ１４８に供給されるとともに、データセレクタ１４８には信号形成回路１７２からの信号PFDSが制御信号として供給される（今の場合、信号PFDSはＰＡＬ方式のフィールド周期で反転する）。したがって、図３Ｇに示すように、データセレクタ１４８からは、奇数フィールドの開始アドレスODSTと偶数フィールドの開始アドレスEVSTとが、ＰＡＬ方式のフィールド期間ごと交互に取り出される。
【００４９】
そして、このデータセレクタ１４８から取り出された開始アドレスがメモリ１６に供給され、したがって、メモリ１６からは、原画像データがＰＡＬ方式のフィールド周期で取り出される。
【００５０】
そして、この取り出された原画像データが、表示用信号処理回路１７に設けられた補間処理回路７６に供給される。この補間処理回路７６は、(1)式にしたがった補間処理により、メモリ１６の原画像データを出力画像データに変換するためのものであり、このため、変換回路１７６と、演算回路１７７〜１７９とを有する。この場合、変換回路１７６は、メモリ１６から読み出された原画像データのうち、第ｎ番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データＤnと、第（ｎ＋１）番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データＤn+1とを同時に出力するための回路である。
【００５１】
そして、変換回路１７６から出力される画像データＤnおよびＤn+1が減算回路１７７に供給されてデータＤn+1からデータＤnが減算され、その減算結果（Ｄn+1−Ｄn）が乗算回路１７８に供給されるとともに、後述する係数形成回路７３から乗算回路１７８に係数ｋが供給されて値（Ｄn+1−Ｄn）に乗算される。そして、その乗算結果ｋ（Ｄn+1−Ｄn）が加算回路１７９に供給されるとともに、変換回路１７６からのデータＤnが加算回路１７９に供給される。
【００５２】
したがって、加算回路１７９からは、
で示される画像データＤOUTが出力される。
【００５３】
そして、この画像データＤOUTが、アナログのカラービデオ信号にＤ／Ａ変換されてから外部ビデオ出力端子１９に取り出される。したがって、外部ビデオ出力端子１９に接続されたモニタ用のテレビ受像機には、ＰＡＬ方式で画像が表示される。
【００５４】
そして、この場合、その表示された画像の動きを滑らかにするため、表示用信号処理回路１７には、係数形成回路７３が設けられる。この係数形成回路７３は、上述のように、ＮＴＳＣ方式のフレームと、ＰＡＬ方式のフレームとのずれに対応して変化する係数ｋを形成するものである。
【００５５】
この例においては、原画像データからＰＡＬ方式の出力画像データを形成するとき、その出力画像データの時間位置の分解能をＰＡＬ方式の１／128フィールド期間とする場合である。
【００５６】
そして、係数形成回路７３は、所定の変化分をＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに積算して係数ｋを形成するものであり、このため、係数形成回路７３は、初期値と変化分とを切り換えるデータセレクタ１７３と、積算を行うための加算回路１７４と、その積算結果を保持する７ビットのレジスタ（ラッチ回路）１７５とを有する。また、マイクロコンピュータ２３から初期値および変化分として、例えば「０」および「76」が出力され、データセレクタ１７３および加算回路１７４に供給される。さらに、信号形成回路１７１からデータセレクタ１７３にパルスRSTPが制御信号として供給される。
【００５７】
すると、RSTP＝“１”になったとき、データセレクタ１７３からは初期値「０」が取り出され、この取り出された初期値「０」が信号形成回路１７２からのパルスPAFDによりレジスタ１７５に保持される。したがって、図３Ｈに示すように、パルスRSTPから１フィールド期間（ＰＡＬ方式の１フィールド期間）は、レジスタ１７５の出力Ｑkは「０」となっている。また、このとき、レジスタ１７５の出力Ｑk（＝０）と、マイクロコンピュータ２３からの変化分「76」とが加算回路１７４において加算され、その加算値「76」が加算回路１７４から出力されるようになる。
【００５８】
続いて、RSTP＝“０”になり、その後、１フィールド期間（フィールド１Ａの期間）が経過すると、その経過後の時点には、RSTP＝“０”なので、加算回路１７４の出力、今の場合、値「76」がデータセレクタ１７３を通じてレジスタ１７５に供給され、パルスPFDSによりレジスタ１７５に保持される。したがって、図３Ｈに示すように、この時点からＱk＝76となる。また、これにより加算回路１７４の出力は「152」になる。
【００５９】
さらに、ＰＡＬ方式の１フィールド期間が経過すると、加算回路１７４の出力「152」がデータセレクタ１７３を通じてレジスタ１７５に供給され、パルスPFDSによりレジスタ１７５に保持される。ただし、このとき、レジスタ１７５は７ビットのレジスタなので、加算回路１７４の出力「152」のうち、下位７ビットだけがレジスタ１７５にラッチされることになり、図３Ｈに示すように、レジスタ１７５の出力Ｑkは「24」（＝152−128）となる。
【００６０】
そして、以後、以上のような動作がＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに繰り返されるので、レジスタ１７５の出力Ｑkは、ＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに図３Ｈに示すように変化していくことになる。そして、この出力ＱkがＬＳＢ方向に７ビットだけシフトされて乗算回路１７８に係数ｋとして供給される。つまり、値Ｑk／128が係数ｋとして乗算回路１７８に供給される。なお、(1)式の両辺を128倍すると、
となる。
【００６１】
したがって、図３の場合、出力画像データの第１フレームの奇数フィールド１Ａの期間では、Ｑk＝０（ｋ＝０）なので、図３Ｉに示すように、原画像データの第１フレームの奇数フィールドと第２フレームの奇数フィールドとが、128：０の割り合いで混合されて奇数フィールド１Ａの画像データが形成される。また、出力画像データの第１フレームの偶数フィールド１Ｂの期間では、Ｑk＝76（ｋ＝76／128）なので、原画像データの第１フレームの偶数フィールドと第２フレームの偶数フィールドとが、52：76の割り合いで混合されて偶数フィールド１Ｂの画像データが形成される。
【００６２】
さらに、出力画像データの第２フレームの奇数フィールド２Ａの期間では、Ｑk＝24（ｋ＝24／128）なので、原画像データの第２フレームの奇数フィールドと第３フレームの奇数フィールドとが、104：24の割り合いで混合されて奇数フィールド２Ａがの画像データが形成される。また、出力画像データの第２フレームの偶数フィールド２Ｂの期間では、Ｑk＝100（ｋ＝100／128）なので、原画像データの第２フレームの偶数フィールドと第３フレームの偶数フィールドとが、28：100の割り合いで混合されて偶数フィールド２Ｂの画像データが形成される。
【００６３】
そして、以下同様に原画像データの連続する２フレームの各フィールドの画像データが、ＰＡＬ方式のフィールド期間ごとに図３Ｉに示すような割り合いで混合されて出力画像データＤOUT（出力ビデオ信号）が形成される。
【００６４】
したがって、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式で撮像したときのフィールド位置の画像データが平均値補間により形成されることになり、この形成された画像データが出力画像データＤOUTとされるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善され、スムーズな動きとなる。
【００６５】
一方、ＮＴＳＣ方式の出力画像データＤOUTを得る場合には、マイクロコンピュータ２３により信号形成回路１７２が制御されてパルスPAFDおよび信号PFDSの周期がＮＴＳＣ方式のフィールド周期に設定される。また、マイクロコンピュータ２３から初期値および変化分として、例えば「32」および「64」が出力され、データセレクタ１７３および加算回路１７４に供給される。
【００６６】
したがって、この場合には、係数形成回路７３の出力Ｑkは、ＮＴＳＣ方式の１フィールド期間ごとに「32」あるいは「96」に交互に切り換わるので、補間処理回路７６における混合比となる係数ｋは、ＮＴＳＣ方式の１フィールド期間ごとに１／４あるいは３／４に交互に切り換わることになる。したがって、図２により説明した処理となるので、ＮＴＳＣ方式の出力画像データＤOUTを得る場合も、スムーズな動きの動画を表示することができる。
【００６７】
〔５〕 補間処理回路７６の他の例
図５は補間処理回路７６の他の例を示す。この例においては、変換回路１７６から出力される画像データＤnおよびＤn+1が乗算回路２７１、２７２に供給されるとともに、係数形成回路７３から係数（１−ｋ）、ｋが取り出され、これら係数（１−ｋ）、ｋが乗算回路２７１、２７２に供給される。そして、乗算回路２７１、２７２の乗算出力が加算回路１７９に供給され、加算回路１７９からは、(1)式で示される画像データＤOUTが取り出される。
【００６８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
Ａ／Ｄ ：Analog to Digital
ＣＣＤ ：Charge Coupled Device
ＣＰＵ ：Central Processing Unit
ＪＰＥＧ：Joint Photographic Experts Group
ＬＳＢ ：Least Significant Bit
ＮＴＳＣ：National Television System Committee
ＰＡＬ ：Phase Alternation by Line
ＲＧＢ ：Red, Green and Blue
ＶＧＡ ：Video Graphics Array
ＹＵＶ ：Y-signal, U-signal and V-signal
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式のフィールド位置の画像データを平均値補間により形成し、この形成した画像データを表示に使用するようにしているので、スムーズな動きの動画を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明を説明するための図である。
【図３】この発明を説明するための図である。
【図４】この発明の一部を示す系統図である。
【図５】この発明を説明するための図である。
【図６】この発明を説明するための図である。
【図７】この発明を説明するための図である。
【図８】この発明を説明するための図である。
【図９】この発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…デジタルスチルカメラ、１１…ＣＣＤイメージセンサ、１２…Ａ／Ｄコンバータ回路、１３…カメラ信号処理回路、１４…メモリコントローラ、１５…画像バス、１６…メモリ、１７…表示用信号処理回路、１８…ＬＣＤパネル、１９…外部ビデオ出力端子、２１…解像度変換回路、２２…画像圧縮回路、２３…マイクロコンピュータ、２４…外部記憶メディア、１４１〜１４６および１７５…レジスタ、１４８および１７３…データセレクタ、１７１および１７２…信号形成回路、１７６…変換回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、動画の撮影・再生機能を有する電子カメラに関し、特にＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式へのフレーム変換に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラは、撮像する画像や撮像結果の画像を確認できるようにするため、ＬＣＤファインダを備えているものが多い。また、ビデオ出力端子を備え、外部のテレビ受像機などに画像を表示することのできるデジタルスチルカメラも多い。
【０００３】
さらに、デジタルスチルカメラとして、静止画だけでなく動画を撮像することのできる機種もある。そして、デジタルスチルカメラが動画の撮像を行う場合には、パーソナルコンピュータで見ることを考慮して、ＶＧＡサイズ（横640ドット×縦480ドット）で、ＮＴＳＣ方式で記録することが多い（例えば、特許文献１、２および３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２２６６３号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−１７２６０９号公報
【０００６】
【特許文献３】
特開２００１−３１３８９６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ビデオカメラ（テレビカメラ）においては、図６Ａの上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサは１フィールド期間ごとに１フィールド期間分ずつ撮像を行い、ＣＣＤイメージセンサからは１フィールド期間ごとに１フィールド期間分ずつ画像データが出力される。そして、その画像データが処理され、図６Ａの下側に示すように、ビデオ信号としてカメラから出力される。
【０００８】
なお、図６において、数字１、２、３、・・・は、任意の連続するフレームあるいはフィールドに付けた通し番号である。また、フィールド番号に付けた添え字Ａは、そのフィールドが奇数フィールドであり、添え字Ｂは偶数フィールドであることを示す。さらに、実線の矢印は奇数フィールドの画像データを示し、破線の矢印は偶数フィールドの画像データを示す（以下、他の図においても同様）。
【０００９】
しかし、デジタルスチルカメラは、もともと静止画の撮像がメインであり、この静止画を適切に撮像できるようにしている。このため、デジタルスチルカメラにおいては、図６Ｂの上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサは１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ撮像を行い、ＣＣＤイメージセンサからは１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ画像データが出力される。そして、図６Ｂの下側に示すように、その１フレーム分の画像データが奇数フィールドの画像データ（実線の矢印）と偶数フィールドの画像データ（破線の矢印）とに分割され、ビデオ信号としてカメラから出力される。
【００１０】
そして、この撮像および出力の方法は動画を撮像する場合であっても同じである。したがって、デジタルスチルカメラにより動画の撮像を行うと、画像の撮像間隔がビデオカメラの場合の２倍になるので、画像の動きがぎこちなくなってしまう。
【００１１】
また、ＮＴＳＣ方式およびＰＡＬ方式における同期周波数およびその周波数比は、図７に示すとおりである。したがって、ＮＴＳＣ方式で動画を撮像した場合（あるいはさらに記録した場合）、ＰＡＬ方式のテレビ受像機で見るには、画像データをＮＴＳＣ方式からＰＡＬ方式にフレーム変換する必要がある。
【００１２】
図８および図９は、そのようなフレーム変換方法の例を示す。この場合、図８および図９の上側はフレーム変換前の画像データを示し、これはＣＣＤイメージセンサの出力や記録された画像データなどが該当する。また、下側はフレーム変換後でＰＡＬ方式の画像データを示し、これはカメラから外部のテレビ受像機に出力されるビデオ信号や内蔵のＬＣＤモニタに供給されるビデオ信号などが該当する。なお、以下においては、フレーム周波数の変換についてのみ説明し、水平周波数の変換については説明を省略する。
【００１３】
そして、図８の場合には、ＮＴＳＣ方式の第１フレーム〜第３フレームは、そのままＰＡＬ方式の第１フレーム〜第３フレームにそれぞれ使用されるが、ＮＴＳＣ方式の第４フレームは、奇数フィールドがＰＡＬ方式の第４フレームの奇数フィールド４Ａに使用され、偶数フィールドは間引かれる。さらに、ＮＴＳＣ方式の第５フレームは、ＰＡＬ方式の第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとに使用される。
【００１４】
そして、以後、ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式とのフレーム周波数比1200：1001が成立するように、ＮＴＳＣ方式のフィールドが間引かれてＰＡＬ方式に変換されていく。
【００１５】
しかし、このようにＮＴＳＣ方式の画像データを1200フレームごとに1001フレームに間引く処理は、その間引くフィールドが時間とともに移動していくので、シーケンスが複雑であり、ＣＰＵの制御により実行するときには、ソフトウェアにとってかなり大きな負担となってしまう。
【００１６】
そこで、図９に示すように、ＣＣＤイメージセンサや記録メディアから画像データを１／30秒ごとにフレーム単位で取り出し、これをＰＡＬ方式にフレーム変換することが考えられている。つまり、この場合には、原画像データのフレーム周波数と、ＰＡＬ方式のフレーム周波数との比は、
30Hz：25Hz＝６：５
となるので、図９にも示すように、ＮＴＳＣ方式の６フレームにつき１フレームの割り合いで間引くことによりＰＡＬ方式の画像データを得ることができ、したがって、フレーム変換の処理が容易になる。
【００１７】
しかし、このフレーム変換方法の場合には、ＰＡＬ方式の５フレームごとに不連続点が現れることになり、スムーズな再生ができない。しかも、デジタルスチルカメラで動画を撮像する場合には、上記のように、ビデオカメラの場合に比べ、画像の動きがぎこちなくなっているので、そのような動画をさらに図９の方式でフレーム変換すると、なおさら動きがぎくしゃくしたものとなってしまう。また、デジタルスチルカメラのＬＣＤモニタが60Hzの同期周波数系に対応していない場合もあり、ＬＣＤモニタで表示ができないことがある。
【００１８】
この発明は、以上のような問題点を一掃しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
第１のフレーム周期の動画の画像データが上記第１のフレーム周期分ずつ書き込まれたメモリから、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記メモリから、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記読み出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データを形成するとともに、
上記読み出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データを形成し、
上記第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データと、上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとを交互に出力することにより、上記第１のフレーム周期の画像データを上記第２のフレーム周期の画像データに変換して出力するとともに、
上記混合する割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する
ようにしたフレーム変換方法
とするものである。
したがって、もとの画像データが第１のフレーム周期であっても、第２のフレーム周期におけるフィールド位置の画像データが平均値補間により形成され、この形成された画像データによりスムーズな動きの動画が表示される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔１〕 デジタルスチルカメラの例
図１は、この発明によるデジタルスチルカメラ１０の一例を示す。すなわち、被写体OBJの像が撮像レンズLNSによりＣＣＤイメージセンサ１１に投影され、イメージセンサ１１からは被写体OBJの３原色の画像信号が取り出され、この画像信号がＡ／Ｄコンバータ回路１２に供給されてデジタル画像データにＡ／Ｄ変換される。そして、この画像データがカメラ信号処理回路１３に供給されてホワイトバランスの補正およびガンマ補正などの処理が施されてからＹＵＶ形式の画像データに変換され、この画像データがメモリコントローラ１４により画像バス１５を通じてメモリ１６の表示用エリアに書き込まれる。
【００２１】
これと平行してメモリコントローラ１４によりメモリ１６の表示用エリアから画像データが読み出され、この読み出された画像データが画像バス１５を通じて表示用信号処理回路１７に供給され、ＲＧＢ形式の画像データに変換されるとともに、アナログ画像信号にＤ／Ａ変換され、このアナログ画像信号がＬＣＤパネル１８に供給されてカラー画像として表示される。
【００２２】
さらに、表示用信号処理回路１７において、アナログ画像信号と同時にカラービデオ信号も形成され、このビデオ信号が外部ビデオ出力端子１９に取り出され、モニタ用のテレビ受像機（図示せず）に供給される。なお、このとき、メモリ１６から読み出されて表示に使用される画像データは、解像度変換回路２１により解像度が例えばＶＧＡサイズに変換される。
【００２３】
また、メモリ１６の表示用エリアにおける画像データがメモリコントローラ１４により画像バス１５を通じて画像圧縮回路２２に供給されて所定のフォーマット、例えばＪＰＥＧフォーマットの符号データに画像圧縮され、この符号データが画像バス１５を通じてメモリ１６の作業用エリアにいったん書き込まれる。そして、このメモリ１６の作業用エリアに書き込まれた符号データがメモリコントローラ１４により読み出され、この読み出された符号データがマイクロコンピュータ２３によりメモリスティック（登録商標）などの外部記憶メディア２４に書き込まれて保存される。
【００２４】
さらに、再生時には、マイクロコンピュータ２３により外部記憶メディア２４から符号データが読み出されてメモリ１６の作業用エリアにいったん書き込まれるとともに、この書き込まれた符号データが画像圧縮回路２２によりもとの画像データに解凍され、この解凍結果の画像データがメモリ１６の表示用エリアに書き込まれる。そして、この書き込まれた画像データが上記のように表示用信号処理回路１７により処理されてＬＣＤパネル１８にカラー画像として表示されるとともに、外部ビデオ出力端子１９にカラービデオ信号として取り出される。
【００２５】
そして、撮像時および再生時に、ＬＣＤパネル１８に表示される動画や外部ビデオ出力端子１９に取り出されるカラービデオ信号の動画がスムーズな動きとなるようにするため、この発明においては、さらに、以下の信号処理が実行される。
【００２６】
〔２〕 動画の撮像時および再生時
動画の撮像時、図２の上側に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１１は、ＮＴＳＣ方式で１フレーム期間おきに１フレーム分ずつ撮像を行い、１フレーム期間おきに１フレーム期間分ずつ画像データを出力するように制御される。したがって、図６により説明したように、デジタルスチルカメラ本来の機能である静止画の撮像もフレーム単位で最適に実行することができる。
【００２７】
また、このようにＮＴＳＣ方式でフレーム単位で撮像するので、外部記憶メディア２４に保存される動画およびこれを読み出したときの動画もＮＴＳＣ方式でフレーム単位となる。
【００２８】
〔３〕 フレーム変換方法
〔３−１〕 ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を取り出す場合
以下の説明においては、ＣＣＤイメージセンサ１１の出力などのように、フレーム変換前の画像データを「原画像データ」と呼び、カメラから出力されるビデオ信号などのように、フレーム変換後の画像データやビデオ信号を「出力画像データ」あるいは「出力ビデオ信号」と呼ぶものとする。
【００２９】
原画像データは図２の上側に示すようにＮＴＳＣ方式でフレーム単位で得られるが、今の場合、この原画像データをＮＴＳＣ方式のビデオ信号の形態で外部に取り出すのであるから、出力ビデオ信号のフレーム周波数は原画像データのフレーム周波数に等しい。
【００３０】
そこで、
ＤOUT：フレーム変換後の出力画像データおよび出力ビデオ信号。
Ｄn ：原画像データのうち、第ｎ番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データ。
Ｄn+1：原画像データのうち、第（ｎ＋１）番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データ。
ｋ ：所定の係数（０≦ｋ≦１）
とするとき、図２に示すように、出力画像データＤOUTを、
ＤOUT＝（１−ｋ）Ｄn＋ｋ・Ｄn+1 ・・・ (1)
のような信号成分とする。
【００３１】
ただし、出力画像データＤOUTが奇数フィールドのときには、原画像データＤn、Ｄn+1は奇数フィールドの画像データとし、画像データＤOUTが偶数フィールドのときには、原画像データＤn、Ｄn+1は偶数フィールドの画像データとする。また、このとき、係数ｋは、例えば、
ｋ＝１／４ ・・・ 出力画像データＤOUTが奇数フィールドのとき
ｋ＝３／４ ・・・ 出力画像データＤOUTが偶数フィールドのとき
のように、出力画像データＤOUTのフィールドに対応して切り換える。
【００３２】
つまり、原画像データの連続する２フレームを、フィールドごとに所定の割り合いで、かつ、その割り合いをフィールド期間ごとに切り換えて混合し、出力ビデオ信号（出力画像データ）とする。
【００３３】
このようにすれば、原画像データがフレーム周期であっても、その中間の画像データが平均値補間により１フィールド期間ごとに形成され、この形成された画像データにより表示が行われるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善される。
【００３４】
〔３−２〕 ＰＡＬ方式のビデオ信号を取り出す場合
原画像データは図３Ａに示すように得られるが（図３Ａは図２の上側と同じ）、この原画像データをＰＡＬ方式のビデオ信号として取り出すとき、図３Ｂに示すように変換して取り出す。
【００３５】
すなわち、この場合にも、(1)式にしたがって出力画像データＤOUTを形成する。このとき、係数ｋは、原画像データＤn、Ｄn+1と出力画像データＤOUTとのフレームのずれに対応して、出力画像データＤOUTのフィールド期間ごとに、所定の大きさずつ変更する。したがって、原画像データの連続する２フレームを、フィールドごとに所定の割り合いで混合して、かつ、その割り合いをフィールド期間ごとに、原画像データＤn、Ｄn+1とのずれに対応して変更して出力ビデオ信号を得ることになる。
【００３６】
なお、図３の場合、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂに原画像データの第６フレームの偶数フィールド（破線の矢印）が使用され、出力画像データの第５フレームの奇数フィールド５Ａに原画像データの第５フレームの奇数フィールド（実線の矢印）が使用されるので、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとの時間関係が逆転するかのように見えるが、以下の理由により問題になることはない。
【００３７】
すなわち、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂおよび第５フレームの奇数フィールド５Ａに使用される原画像データは同じであるとともに、原画像データにおける奇数フィールドと偶数フィールドとは、同一時刻の信号である。また、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとでは、それらのフィールドに使用される原画像データの第５フレームおよび第６フレームの割り合いを異ならせ、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂでは、原画像データの第５フレームの割り合いを多く、出力画像データの第５フレームの奇数フィールド５Ａでは、原画像データの第６フレームの割り合いを多くする。この結果、出力画像データの第４フレームの偶数フィールド４Ｂと、第５フレームの奇数フィールド５Ａとの時間関係が逆転することはない。
【００３８】
したがって、図３Ｂのようにすれば、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式のフィールド位置の画像データが平均値補間により形成されて表示が行われるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善される。
【００３９】
〔４〕 原画像データから出力画像データを形成する回路の例
原画像データを出力画像データ（出力ビデオ信号）にフレーム変換する処理は、例えば図４に示すように、主としてメモリコントローラ１４および表示用信号処理回路１７により実行される。なお、以下においては、出力画像データがＰＡＬ方式の画像データの場合を中心にして説明する。また、メモリ１６には、原画像データが表示画面に対応するビットマップ形式で書き込まれ、水平走査位置に対応するアドレスから原画像データが読み出されるものとする。
【００４０】
図７からも明かなように、ＮＴＳＣ方式の1200フレーム期間と、ＰＡＬ方式の1001フレーム期間とが等しい長さであり、この期間ごとにＮＴＳＣ方式のフレームと、ＰＡＬ方式のフレームとのずれが一巡する。
【００４１】
このため、表示用信号処理回路１７は、各種のタイミング信号を形成する信号形成回路１７１、１７２を有する。そして、信号形成回路１７１は、図３Ｃに示すように、ＮＴＳＣ方式の1200フレームごとにパルスRSTPを出力するとともに、図３Ｄに示すように、ＮＴＳＣ方式のフレーム周期のパルスNTFMも出力する。
【００４２】
また、信号形成回路１７２は、ＮＴＳＣ方式のフィールド周期で、あるいは図３Ｅ、Ｆに示すようにＰＡＬ方式のフィールド周期で、パルスPAFDおよび矩形波信号PFDSを出力するものである。そして、マイクロコンピュータ２３から信号形成回路１７２に所定の制御信号が供給され、パルスPAFDおよび信号PFDSの周期が、ＮＴＳＣ方式のフィールド周期あるいはＰＡＬ方式のフィールド周期に設定される。また、信号形成回路１７２には、信号形成回路１７１からパルスRSTPも供給される。
【００４３】
さらに、メモリ１６から原画像データを読み出すとき、水平走査位置に対応するアドレスから読み出すので、メモリコントローラ１４には、２組のレジスタ（ラッチ回路）１４１〜１４３、１４４〜１４６と、加算回路１４７と、データセレクタ１４８とが設けられる。この場合、レジスタ１４１〜１４３は、奇数フィールドの開始アドレス（第１番目の奇数ラインの開始アドレス）ODSTをメモリ１６のアドレスカウンタ（図示せず）に設定するためのものであり、レジスタ１４４〜１４６は、１ラインあたりのアドレス数（画素数）を示すデータADNOを保持するためのものである。
【００４４】
なお、メモリ１６は、図示はしないが、アドレスカウンタを有し、開始アドレスが供給されると、読み出しアドレスが、その開始アドレスから奇数ラインごとに、あるいは偶数ラインごとにインクリメントされて奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データが順次読み出されるものとする。
【００４５】
そして、マイクロコンピュータ２３からレジスタ１４１に奇数フィールドの開始アドレスODSTおよびクロックCKが供給されると、その開始アドレスODSTがレジスタ１４１に保持され、このレジスタ１４１の出力と、信号形成回路１７１からのパルスNTFMとがレジスタ１４２に供給されて奇数フィールドの開始アドレスODSTがレジスタ１４２に保持される。さらに、レジスタ１４２の出力と、信号形成回路１７２からのパルスPAFDとがレジスタ１４３に供給され、レジスタ１４３からはパルスPAFDごとに奇数フィールドの開始アドレスODSTが出力される。
【００４６】
同様に、マイクロコンピュータ２３からレジスタ１４４に１ラインあたりのアドレス数を示すデータADNOが供給され、このデータレジスタ１４６から取り出される。
【００４７】
そして、加算回路１４７において、レジスタ１４３から出力される奇数フィールドの開始アドレスODSTと、レジスタ１４６から出力される１ラインあたりのアドレス数のデータADNOとが加算されるので、加算回路１４７からは偶数フィールドの開始アドレス（第１番目の偶数ラインの開始アドレス）EVSTが出力される。
【００４８】
そして、これら奇数フィールドの開始アドレスODSTおよび偶数フィールドの開始アドレスEVSTがデータセレクタ１４８に供給されるとともに、データセレクタ１４８には信号形成回路１７２からの信号PFDSが制御信号として供給される（今の場合、信号PFDSはＰＡＬ方式のフィールド周期で反転する）。したがって、図３Ｇに示すように、データセレクタ１４８からは、奇数フィールドの開始アドレスODSTと偶数フィールドの開始アドレスEVSTとが、ＰＡＬ方式のフィールド期間ごと交互に取り出される。
【００４９】
そして、このデータセレクタ１４８から取り出された開始アドレスがメモリ１６に供給され、したがって、メモリ１６からは、原画像データがＰＡＬ方式のフィールド周期で取り出される。
【００５０】
そして、この取り出された原画像データが、表示用信号処理回路１７に設けられた補間処理回路７６に供給される。この補間処理回路７６は、(1)式にしたがった補間処理により、メモリ１６の原画像データを出力画像データに変換するためのものであり、このため、変換回路１７６と、演算回路１７７〜１７９とを有する。この場合、変換回路１７６は、メモリ１６から読み出された原画像データのうち、第ｎ番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データＤnと、第（ｎ＋１）番目のフレームにおける奇数フィールドあるいは偶数フィールドの画像データＤn+1とを同時に出力するための回路である。
【００５１】
そして、変換回路１７６から出力される画像データＤnおよびＤn+1が減算回路１７７に供給されてデータＤn+1からデータＤnが減算され、その減算結果（Ｄn+1−Ｄn）が乗算回路１７８に供給されるとともに、後述する係数形成回路７３から乗算回路１７８に係数ｋが供給されて値（Ｄn+1−Ｄn）に乗算される。そして、その乗算結果ｋ（Ｄn+1−Ｄn）が加算回路１７９に供給されるとともに、変換回路１７６からのデータＤnが加算回路１７９に供給される。
【００５２】
したがって、加算回路１７９からは、
【００５３】
そして、この画像データＤOUTが、アナログのカラービデオ信号にＤ／Ａ変換されてから外部ビデオ出力端子１９に取り出される。したがって、外部ビデオ出力端子１９に接続されたモニタ用のテレビ受像機には、ＰＡＬ方式で画像が表示される。
【００５４】
そして、この場合、その表示された画像の動きを滑らかにするため、表示用信号処理回路１７には、係数形成回路７３が設けられる。この係数形成回路７３は、上述のように、ＮＴＳＣ方式のフレームと、ＰＡＬ方式のフレームとのずれに対応して変化する係数ｋを形成するものである。
【００５５】
この例においては、原画像データからＰＡＬ方式の出力画像データを形成するとき、その出力画像データの時間位置の分解能をＰＡＬ方式の１／128フィールド期間とする場合である。
【００５６】
そして、係数形成回路７３は、所定の変化分をＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに積算して係数ｋを形成するものであり、このため、係数形成回路７３は、初期値と変化分とを切り換えるデータセレクタ１７３と、積算を行うための加算回路１７４と、その積算結果を保持する７ビットのレジスタ（ラッチ回路）１７５とを有する。また、マイクロコンピュータ２３から初期値および変化分として、例えば「０」および「76」が出力され、データセレクタ１７３および加算回路１７４に供給される。さらに、信号形成回路１７１からデータセレクタ１７３にパルスRSTPが制御信号として供給される。
【００５７】
すると、RSTP＝“１”になったとき、データセレクタ１７３からは初期値「０」が取り出され、この取り出された初期値「０」が信号形成回路１７２からのパルスPAFDによりレジスタ１７５に保持される。したがって、図３Ｈに示すように、パルスRSTPから１フィールド期間（ＰＡＬ方式の１フィールド期間）は、レジスタ１７５の出力Ｑkは「０」となっている。また、このとき、レジスタ１７５の出力Ｑk（＝０）と、マイクロコンピュータ２３からの変化分「76」とが加算回路１７４において加算され、その加算値「76」が加算回路１７４から出力されるようになる。
【００５８】
続いて、RSTP＝“０”になり、その後、１フィールド期間（フィールド１Ａの期間）が経過すると、その経過後の時点には、RSTP＝“０”なので、加算回路１７４の出力、今の場合、値「76」がデータセレクタ１７３を通じてレジスタ１７５に供給され、パルスPFDSによりレジスタ１７５に保持される。したがって、図３Ｈに示すように、この時点からＱk＝76となる。また、これにより加算回路１７４の出力は「152」になる。
【００５９】
さらに、ＰＡＬ方式の１フィールド期間が経過すると、加算回路１７４の出力「152」がデータセレクタ１７３を通じてレジスタ１７５に供給され、パルスPFDSによりレジスタ１７５に保持される。ただし、このとき、レジスタ１７５は７ビットのレジスタなので、加算回路１７４の出力「152」のうち、下位７ビットだけがレジスタ１７５にラッチされることになり、図３Ｈに示すように、レジスタ１７５の出力Ｑkは「24」（＝152−128）となる。
【００６０】
そして、以後、以上のような動作がＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに繰り返されるので、レジスタ１７５の出力Ｑkは、ＰＡＬ方式の１フィールド期間ごとに図３Ｈに示すように変化していくことになる。そして、この出力ＱkがＬＳＢ方向に７ビットだけシフトされて乗算回路１７８に係数ｋとして供給される。つまり、値Ｑk／128が係数ｋとして乗算回路１７８に供給される。なお、(1)式の両辺を128倍すると、
【００６１】
したがって、図３の場合、出力画像データの第１フレームの奇数フィールド１Ａの期間では、Ｑk＝０（ｋ＝０）なので、図３Ｉに示すように、原画像データの第１フレームの奇数フィールドと第２フレームの奇数フィールドとが、128：０の割り合いで混合されて奇数フィールド１Ａの画像データが形成される。また、出力画像データの第１フレームの偶数フィールド１Ｂの期間では、Ｑk＝76（ｋ＝76／128）なので、原画像データの第１フレームの偶数フィールドと第２フレームの偶数フィールドとが、52：76の割り合いで混合されて偶数フィールド１Ｂの画像データが形成される。
【００６２】
さらに、出力画像データの第２フレームの奇数フィールド２Ａの期間では、Ｑk＝24（ｋ＝24／128）なので、原画像データの第２フレームの奇数フィールドと第３フレームの奇数フィールドとが、104：24の割り合いで混合されて奇数フィールド２Ａがの画像データが形成される。また、出力画像データの第２フレームの偶数フィールド２Ｂの期間では、Ｑk＝100（ｋ＝100／128）なので、原画像データの第２フレームの偶数フィールドと第３フレームの偶数フィールドとが、28：100の割り合いで混合されて偶数フィールド２Ｂの画像データが形成される。
【００６３】
そして、以下同様に原画像データの連続する２フレームの各フィールドの画像データが、ＰＡＬ方式のフィールド期間ごとに図３Ｉに示すような割り合いで混合されて出力画像データＤOUT（出力ビデオ信号）が形成される。
【００６４】
したがって、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式で撮像したときのフィールド位置の画像データが平均値補間により形成されることになり、この形成された画像データが出力画像データＤOUTとされるので、動画の撮像時のぎこちなさが改善され、スムーズな動きとなる。
【００６５】
一方、ＮＴＳＣ方式の出力画像データＤOUTを得る場合には、マイクロコンピュータ２３により信号形成回路１７２が制御されてパルスPAFDおよび信号PFDSの周期がＮＴＳＣ方式のフィールド周期に設定される。また、マイクロコンピュータ２３から初期値および変化分として、例えば「32」および「64」が出力され、データセレクタ１７３および加算回路１７４に供給される。
【００６６】
したがって、この場合には、係数形成回路７３の出力Ｑkは、ＮＴＳＣ方式の１フィールド期間ごとに「32」あるいは「96」に交互に切り換わるので、補間処理回路７６における混合比となる係数ｋは、ＮＴＳＣ方式の１フィールド期間ごとに１／４あるいは３／４に交互に切り換わることになる。したがって、図２により説明した処理となるので、ＮＴＳＣ方式の出力画像データＤOUTを得る場合も、スムーズな動きの動画を表示することができる。
【００６７】
〔５〕 補間処理回路７６の他の例
図５は補間処理回路７６の他の例を示す。この例においては、変換回路１７６から出力される画像データＤnおよびＤn+1が乗算回路２７１、２７２に供給されるとともに、係数形成回路７３から係数（１−ｋ）、ｋが取り出され、これら係数（１−ｋ）、ｋが乗算回路２７１、２７２に供給される。そして、乗算回路２７１、２７２の乗算出力が加算回路１７９に供給され、加算回路１７９からは、(1)式で示される画像データＤOUTが取り出される。
【００６８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
Ａ／Ｄ ：Analog to Digital
ＣＣＤ ：Charge Coupled Device
ＣＰＵ ：Central Processing Unit
ＪＰＥＧ：Joint Photographic Experts Group
ＬＳＢ ：Least Significant Bit
ＮＴＳＣ：National Television System Committee
ＰＡＬ ：Phase Alternation by Line
ＲＧＢ ：Red, Green and Blue
ＶＧＡ ：Video Graphics Array
ＹＵＶ ：Y-signal, U-signal and V-signal
【００６９】
【発明の効果】
この発明によれば、原画像データがＮＴＳＣ方式のフレーム周期であっても、ＰＡＬ方式のフィールド位置の画像データを平均値補間により形成し、この形成した画像データを表示に使用するようにしているので、スムーズな動きの動画を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明を説明するための図である。
【図３】この発明を説明するための図である。
【図４】この発明の一部を示す系統図である。
【図５】この発明を説明するための図である。
【図６】この発明を説明するための図である。
【図７】この発明を説明するための図である。
【図８】この発明を説明するための図である。
【図９】この発明を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…デジタルスチルカメラ、１１…ＣＣＤイメージセンサ、１２…Ａ／Ｄコンバータ回路、１３…カメラ信号処理回路、１４…メモリコントローラ、１５…画像バス、１６…メモリ、１７…表示用信号処理回路、１８…ＬＣＤパネル、１９…外部ビデオ出力端子、２１…解像度変換回路、２２…画像圧縮回路、２３…マイクロコンピュータ、２４…外部記憶メディア、１４１〜１４６および１７５…レジスタ、１４８および１７３…データセレクタ、１７１および１７２…信号形成回路、１７６…変換回路
Claims (13)
- 第１のフレーム周期の動画の画像データが上記第１のフレーム周期分ずつ書き込まれたメモリから、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記メモリから、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出し、
上記読み出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データを形成するとともに、
上記読み出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データを形成し、
上記第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データと、上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとを交互に出力することにより、上記第１のフレーム周期の画像データを上記第２のフレーム周期の画像データに変換して出力するとともに、
上記混合する割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する
ようにしたフレーム変換方法。 - 請求項１に記載のフレーム変換方法において、
上記第２の画像データは、上記第１の画像データの次のフレームの画像データである
ようにしたフレーム変換方法。 - 請求項１に記載のフレーム変換方法において、
上記第１のフレーム周期はＮＴＳＣ方式のフレーム周期であり、
上記第２のフレーム周期はＰＡＬ方式のフレーム周期である
ようにしたフレーム変換方法。 - 請求項１に記載のフレーム変換方法において、
上記第１のフレーム周期はＮＴＳＣ方式のフレーム周期であり、
上記第２のフレーム周期を、ＮＴＳＣ方式のフレーム周期あるいはＰＡＬ方式のフレーム周期に切り換える
ようにしたフレーム変換方法。 - 第１のフレーム周期でその第１のフレーム周期分ずつ動画の画像データが書き込まれるメモリと、
このメモリから、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ取り出すとともに、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ取り出す第１の回路と、
上記取り出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記取り出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データとして出力するとともに、上記取り出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記取り出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとして出力する第２の回路と、
上記混合する割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する第３の回路と
を有するフレーム変換回路。 - 請求項５に記載のフレーム変換回路において、
上記第２の画像データは、上記第１の画像データの次のフレームの画像データである
ようにしたフレーム変換回路。 - 請求項５に記載のフレーム変換回路において、
上記第１のフレーム周期はＮＴＳＣ方式のフレーム周期であり、
上記第２のフレーム周期はＰＡＬ方式のフレーム周期である
ようにしたフレーム変換回路。 - 請求項５に記載のフレーム変換回路において、
上記第２のフレーム周期を、ＮＴＳＣ方式のフレーム周期あるいはＰＡＬ方式のフレーム周期に切り換える第４の回路を有し、
上記第１のフレーム周期がＮＴＳＣ方式のフレーム周期である
ようにしたフレーム変換回路。 - 被写体の像が投影されて第１のフレーム周期で画像データを出力するイメージセンサと、
上記画像データが書き込まれるメモリと、
このメモリから、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ取り出すとともに、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ取り出す第１の回路と、
上記取り出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記取り出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データとして出力するとともに、上記取り出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記取り出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとして出力する第２の回路と、
上記混合する割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する第３の回路と、
上記第２の回路から出力される上記画像データを外部に出力する外部端子と
を有する電子カメラ。 - 請求項９に記載の電子カメラにおいて、
上記第２の画像データは、上記第１の画像データの次のフレームの画像データである
ようにした電子カメラ。 - 請求項９に記載の電子カメラにおいて、
上記第２のフレーム周期を、ＮＴＳＣ方式のフレーム周期あるいはＰＡＬ方式のフレーム周期に切り換える第４の回路を有し、
上記第１のフレーム周期がＮＴＳＣ方式のフレーム周期である
ようにした電子カメラ。 - 被写体の像が投影されて第１のフレーム周期で画像データを出力する撮像手段と、
上記画像データを記憶する記憶手段と、
この記憶手段から、第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出すとともに、第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データおよび偶数フィールドの画像データをそれぞれ読み出す読み出し手段と、
上記読み出した第１の画像データにおける奇数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける奇数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して第２のフレーム周期の奇数フィールドにおける画像データとして出力するとともに、上記読み出した第１の画像データにおける偶数フィールドの画像データと、上記読み出した第２の画像データにおける偶数フィールドの画像データとを所定の割り合いで混合して上記第２のフレーム周期の偶数フィールドにおける画像データとして出力する画像データ混合手段と、
この混合手段において画像データを混合するときの上記割り合いを、上記第２のフレーム周期におけるフィールドごとに、上記第１のフレーム周期と上記第２のフレーム周期とのずれに応じた値に設定する設定手段と
を有する電子カメラ。 - 請求項１２に記載の電子カメラにおいて、
上記読み出した奇数フィールドの画像データと、次に読み出した奇数フィールドの画像データとは、連続するフレームにおける画像データであり、
上記読み出した偶数フィールドの画像データと、次に読み出した偶数フィールドの画像データとは、連続するフレームにおける画像データである
ようにした電子カメラ。
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