專利名稱：數(shù)字視頻攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字式電視攝像機，尤其涉及適用于將攝像管得到的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號并進行數(shù)字信號處理的電視攝像機中的裝置。


圖1A和1B表示一個普通的視頻攝像裝置，它對固態(tài)攝像元件輸出的模擬信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并以數(shù)字方式進行信號處理。參照圖1A和1B，借助透鏡單元1，固態(tài)攝像裝置2、相關二次取樣電路3和增益調(diào)節(jié)電路4所得的視頻信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器5取樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
將所取樣的數(shù)字信號送至數(shù)字信號處理電路6。數(shù)字信號處理電路6從輸入的數(shù)字信號產(chǎn)生一個數(shù)字亮度信號和一個數(shù)字色差信號。由數(shù)字信號處理電路6產(chǎn)生的數(shù)字亮度信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器12和低通濾波器13轉(zhuǎn)換成帶限模擬亮度信號。
數(shù)字色差信號由D/A轉(zhuǎn)換器35、36和低通濾波器37、38轉(zhuǎn)換成帶限模擬色差信號。而且將這種模擬色差信號送至調(diào)制電路39，轉(zhuǎn)換成模擬色度信號。將此模擬色度信號與模擬亮度信號一起送至數(shù)字信號記錄裝置21。至此，在攝像管的取樣頻率下完成處理過程。
當把YC分離輸入信號做為視頻信號從外部輸入時，將這些信號分別輸入至轉(zhuǎn)換電路8和9。當把一個合成視頻信號VIDEO輸入時，這個信號VIDEO被亮度/色度分離電路7分離成亮度信號和色度信號，并將這些分離的信號輸入至轉(zhuǎn)換電路8和9。由轉(zhuǎn)換電路8和9來選擇這些YC分離的輸入信號及合成視頻信號中的一個。
攝像機的模擬亮度信號和模擬色差信號以及從外部輸入的模擬亮度信號及模擬色差信號由轉(zhuǎn)換電路14和15來選擇。模擬亮度信的頻帶由低通濾波器17限定。將帶限模擬亮度信號送至A/D轉(zhuǎn)換器18，轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度信號。
模擬色度信號由解調(diào)裝置40轉(zhuǎn)換成模擬色差信號，而這個模擬色差信號再由A/D轉(zhuǎn)換器41和42轉(zhuǎn)換成數(shù)字色差信號。如此，則在數(shù)字VTR(數(shù)字式磁帶錄像機)的取樣頻率下完成A/D轉(zhuǎn)換。
數(shù)字信號記錄裝置把經(jīng)上述那樣轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號和數(shù)字色差信號記錄在磁帶22上，從而記錄下一個數(shù)字視頻信號。
此時，將轉(zhuǎn)換電路25和26轉(zhuǎn)到REC一邊，由轉(zhuǎn)換電路25和26選擇并輸出模擬亮度信號和模擬色度信號。由EVF33進行建立在所輸出的亮度信號及色度信號基礎上的顯示，以監(jiān)視攝像操作。
為了還原，數(shù)字信號記錄裝置21從磁帶22所還原的信號產(chǎn)生數(shù)字還原亮度信號和數(shù)字還原色差信號。所有這些信號，還原的亮度信號由在數(shù)字VTR的取樣頻率下工作的D/A轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換成模擬亮度信號，該模擬亮度信號的頻率由低通濾波器24所限定，從而得到一個模擬還原亮度信號。
另，數(shù)字色差信號由在數(shù)字VTR的取樣頻率下工作的D/A轉(zhuǎn)換器28和29轉(zhuǎn)換成模擬色差信號。這些模擬色差信號的頻率由低通濾波器30和31限定，得到一個模擬還原色差信號。另外，這種模擬還原色差信號由調(diào)制裝置32調(diào)制。
這時，將轉(zhuǎn)換電路25和26轉(zhuǎn)到PB一邊，與模擬還原亮度信號一起選擇這些經(jīng)調(diào)制的模擬還原色差信號，并使他們作為還原視頻信號輸出。
在圖1A和1B所示的普通數(shù)字視頻攝像裝置中，為了使由攝像機來的數(shù)字亮度信號和數(shù)字色差信號與由外來的模擬亮度信號和模擬色差信號都能記錄/還原，就需要許多A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等。為此，使構(gòu)成數(shù)字視頻攝像裝置的電路規(guī)模變得很大，難以降低成本。
在普通的采用數(shù)字信號處理系統(tǒng)的攝像記錄裝置中，攝像信號處理電路是模擬處理電路，并且把模擬處理電路的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。為此，由于電路規(guī)模很大，元件的數(shù)目就變得很多，耗電量也增加，而且裝置不緊湊，成本高。
基于這種裝置既包括模擬信號處理電路，也包括數(shù)字信號處理電路，由于諸如數(shù)字信號混到模擬信號中的相互影響，通常不能滿足具有足夠的S/N比，也不能使裝置緊湊。
由于攝像信號處理電路采用模擬處理，所以圖像的質(zhì)量就由諸如頻率特征、噪聲特性、因溫度變化所致的特性變化、各電路單元的特性變化等決定，難以達到較高的圖像質(zhì)量。
為了得到使用幀存儲和數(shù)字計數(shù)的特殊效果，就需要更多數(shù)量的電路元件，這將使裝置難以緊湊，功耗也會增加。
本發(fā)明考慮到上述問題，其目的在于，簡化數(shù)字電視攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)，選擇數(shù)字式電視攝像機的視頻信號與來自外部輸入端的視頻信號中的一個，將所選的視頻信號記錄在記錄媒體上。
本發(fā)明為解決上述問題，其另一目的在于，提供一種具有較少數(shù)量元件的數(shù)字視頻攝像裝置。
本發(fā)明考慮到上述問題，其再一個目的在于，簡化數(shù)字式記錄攝像信號裝置的電路結(jié)構(gòu)。
按照本發(fā)明一種情況的數(shù)字視頻攝像裝置，它包括一個數(shù)字信號處理電路和一個數(shù)字信號記錄裝置。在本裝置中，將攝像管送來的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號，將所轉(zhuǎn)換成的數(shù)字視頻信號送至數(shù)字信號處理電路。在經(jīng)過預定的數(shù)字處理之后，由數(shù)字信號記錄裝置將數(shù)字視頻信號記錄在記錄媒體上，將這些信號從數(shù)字信號處理電路送至數(shù)字信號記錄裝置。亮度信號以模擬信號狀態(tài)傳送，而色度信號以數(shù)字信號狀態(tài)傳送。
按照本發(fā)明的另一種情況，以攝像管的時鐘頻率下取樣的數(shù)字信號狀態(tài)傳送色度信號。
按照本發(fā)明的再一種情況，外部輸入的亮度信號以模擬信號狀態(tài)傳送，而外部輸入的色度信號以付載波頻率四倍的頻率下取樣的數(shù)字信號狀態(tài)傳送。
因此，當在數(shù)字領域內(nèi)將來自固態(tài)攝像元件的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并處理，隨后又使處理過的信號與現(xiàn)有的數(shù)字記錄裝置發(fā)生聯(lián)系時，由固態(tài)攝像元件送來的亮度信號和外面輸入的亮度信號都以模擬形態(tài)被傳送。色差信號以在固態(tài)攝像元件的取樣頻率下的數(shù)字色差信號形態(tài)被傳至數(shù)字記錄裝置，而外部輸入的色度信號在它以付載波頻率四倍的頻率下取樣之后被傳送，并將所取樣的信號轉(zhuǎn)換成多個數(shù)字色差信號。所以，為了從數(shù)字視頻攝像機輸入的視頻信號與從外部輸入端輸入的視頻信號中選擇一個，以及將所選的信號記錄到記錄媒體上所需要的電路結(jié)構(gòu)均可得到簡化。
按照本發(fā)明的又一種情形，當在數(shù)字領域內(nèi)將來自固態(tài)攝像元件的信號A/D轉(zhuǎn)換并處理，而且隨后又使處理過的信號與現(xiàn)有的數(shù)字信號記錄裝置發(fā)生聯(lián)系時，要使送至數(shù)字信號記錄裝置的外部輸入的亮度信號在該數(shù)字信號記錄裝置的取樣頻率下被A/D轉(zhuǎn)換，而要使送至該數(shù)字信號裝置的外部輸入的色度信號在例如付載波頻率四倍的頻率下被A/D轉(zhuǎn)換。
按照本發(fā)明的再一種情形，當在數(shù)字領域內(nèi)將來自固態(tài)攝像元件的信號A/D轉(zhuǎn)換并處理，而且隨后又使處理過的信號與現(xiàn)有的數(shù)字信號記錄/還原裝置發(fā)生聯(lián)系時，來自攝像裝置的數(shù)字色差信號，在不改變他們的取樣頻率，如付載波頻率四倍的頻率情況下，被送至調(diào)制電路，而由數(shù)字記錄/還原裝置來的色差輸出信號在數(shù)字領域內(nèi)發(fā)生頻率變換，之后被調(diào)制。
按照本發(fā)明的再一種情形，當在數(shù)字領域內(nèi)將來自固態(tài)攝像元件的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并處理，隨后又使處理過的信號與現(xiàn)有的數(shù)字信號記錄/還原裝置發(fā)生聯(lián)系時，來自攝像裝置的數(shù)字色差信號的取樣頻率在數(shù)字領域內(nèi)發(fā)生變換，而要輸出的色差信號在數(shù)字領域內(nèi)受到調(diào)制。
由此，可減少元件的數(shù)量，而且很容易與現(xiàn)有的數(shù)字信號處理攝像機及現(xiàn)有的數(shù)字VTR發(fā)生聯(lián)系。
按照本發(fā)明的再一種情況，攝像記錄裝置具有電子變焦電路，用以放大或者縮小圖像。該裝置的第一時鐘頻率用來控制攝像裝置，第二時鐘其頻率與第一時鐘的頻率不同，用來控制記錄裝置。在電子變焦電路中，第一時鐘頻率下的攝像視頻信號特性被轉(zhuǎn)換成第二時鐘頻率下的視頻信號特性。
按照本發(fā)明的再一種情況，用于把通過將彩色攝像管輸出的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)字信號分離，并形成亮度信號和色度信號的電路是由多級延遲電路，多個用來分別放大從具有預定系數(shù)的多級延遲電路輸出的系數(shù)乘法器，用來對來自多個系數(shù)乘法器的輸出求和的求和電路，以及用從多級延遲電路輸出的一些信號形成色度信號的色度信號形成電路構(gòu)成。
因此，由于在第一時鐘頻率下用來控制攝像裝置的攝像視頻信號的特性，以及在第二時鐘頻率下用來控制記錄裝置的視頻信號特性在電子變焦電路中發(fā)生變換，所以可由數(shù)字記錄器記錄攝像機所形成的視頻信號，而無需D/A轉(zhuǎn)換，從而使圖像質(zhì)量的損害減到最小。另外，由于數(shù)字電路部分的數(shù)目增加，就能實現(xiàn)高度集成化，具有低功耗和高精度。
由下面的詳細描述和附圖，可使本發(fā)明的目的和特性以及其它目的和特性更為明顯。
圖1由圖1A和1B組成，它是表示普通數(shù)字攝像裝置結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2由圖2A和2B組成，它是表示本發(fā)明數(shù)字視頻攝像裝置第一種實施方式的方框圖；圖3由圖3A和3B組成，它是表示本發(fā)明數(shù)字視頻攝像裝置第二種實施方式的方框圖；圖4是表示本發(fā)明第三種實施方式的方框圖；圖5是表示本發(fā)明第四種實施方式的方框圖；圖6是表示本發(fā)明第五種實施方式的方框圖；圖7是表示本發(fā)明第六種實施方式的方框圖；圖8由圖8A和8B組成，它是表示本發(fā)明第七種實施方式的攝像記錄裝置的方框圖9是表示圖8A和8B中數(shù)字式電子變焦電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖10是表示圖8A和8B中數(shù)字式電子變焦電路又一種結(jié)構(gòu)的電路圖；圖11A和11B是表示本發(fā)明第八種實施方式的方框圖；圖12是表示圖11A和11B中數(shù)字式電子變焦電路主要部分的方框圖；圖13是表示本發(fā)明第九種實施方式的方框圖；圖14是表示圖13中分色濾光部件結(jié)構(gòu)的數(shù)字電路圖；圖15是表示圖13中分色濾光部件另一種結(jié)構(gòu)的數(shù)字電路圖。
以下參照各附圖描述本發(fā)明數(shù)字視頻攝像裝置的優(yōu)選實施方式。圖2A和2B表示本發(fā)明數(shù)字視頻攝像裝置第一種實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。
如圖2A和2B所示，由透鏡單元1、固態(tài)攝像裝置2、相關二次取樣電路3和增益調(diào)節(jié)電路4所得到的視頻信號在固態(tài)攝像裝置2的時鐘頻率(MCLK)下被A/D轉(zhuǎn)換器5取樣，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
數(shù)字信號處理電路6產(chǎn)生一個數(shù)字亮度信號和多個數(shù)字色差信號。此后，將數(shù)字亮度信號作為帶限模擬亮度信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器12和低通濾波器13送到轉(zhuǎn)換電路14。數(shù)字色差信號則送至轉(zhuǎn)換電路15和16。
當把YC分離輸入信號做為視頻信號從外面輸入時，將這些信號直接輸入轉(zhuǎn)換電路8和9。當把合成視頻信號作為外部輸入的視頻信號輸入時，這個合成視頻信號被亮度/色度分離電路7分離成亮度信號和色度信號，并將這些分離的信號輸入轉(zhuǎn)換電路8和9。對于轉(zhuǎn)換電路8和9，其中轉(zhuǎn)換電路8用來選擇亮度信號Y，而轉(zhuǎn)換電路9用來選擇色度信號C。
把由轉(zhuǎn)換電路9分出的色度信號送至A/D轉(zhuǎn)換器10。由A/D轉(zhuǎn)換器將色度信號在四倍于副載波頻率下轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將數(shù)字色度信號送至解調(diào)裝置11。由解調(diào)電路11把數(shù)字色度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字色差信號。
來自攝像機的模擬亮度信號和數(shù)字色差信號，以及由外部輸入的模擬亮度信號和數(shù)字色差信號分別由轉(zhuǎn)換電路14至16選擇。由低通濾波器17限制模擬亮度信號的頻帶，而帶限信號被送到A/D轉(zhuǎn)換器18，轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度信號。這時，可在數(shù)字VTR的取樣頻率下進行取樣。
用取樣頻率變換電路19和20把數(shù)字色差信號的頻率從固態(tài)攝像裝置2的時鐘頻率(MCLK)，或付載波頻率四倍的頻率變換成數(shù)字VTR的取樣頻率。
經(jīng)變換的數(shù)字亮度信號及色差信號都送至數(shù)字信號記錄裝置21，并由數(shù)字信號記錄裝置21記錄到磁帶22上，從而記錄下一個數(shù)字視頻信號。
此時，將轉(zhuǎn)換電路25至27換到REC側(cè)，直接輸出模擬亮度信號。用工作在數(shù)字VTR取樣頻率下的D/A轉(zhuǎn)換電路28和29把數(shù)字色差信號轉(zhuǎn)換成模擬色差信號，而模擬色差信號又由調(diào)制裝置32調(diào)制，變換成色度信號，并輸出該色度信號。EVF用輸出亮度信號和色度信號進行顯示操作，用所顯示的圖像來控制攝像機的工作。
還原時，數(shù)字信號記錄裝置21接收由磁帶22重放的信號，產(chǎn)生數(shù)字重放亮度信號及色差信號。對于這些重放的信號，其中重放的亮度信號由在數(shù)字VTR取樣頻率下工作的D/A轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換成模擬亮度信號。之后，模擬亮度信號的頻帶由低通濾波器24所限制，從而得到一個模擬還原亮度信號。
下面對照圖3A和3B描述本發(fā)明的第二種實施方式。
圖3A和3B中與圖2A和2B中的相同標號代表相同部分。
由透鏡單元1、固態(tài)攝像裝置2、相關二次取樣電路3和增益調(diào)節(jié)電路4所得到的視頻信號在固態(tài)攝像裝置2的時鐘頻率(MCLK)下被A/D轉(zhuǎn)換器5取樣，以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
數(shù)字信號處理電路6產(chǎn)生一個數(shù)字亮度信號和多個數(shù)字色差信號。此后，將數(shù)字亮度信號作為帶限模擬亮度信號與數(shù)字色差信號一起，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器12和低通濾波器13送至數(shù)字信號記錄裝置21。
當把YC分離輸入信號做為視頻信號從外部輸入時，將這些信號輸入轉(zhuǎn)換電路8和9。當把一個合成視頻信號作為外部輸入的視頻信號輸入時，這個合成視頻信號被亮度/色度分離電路7分離成亮度信號和色度信號，并將所分得的信號輸入轉(zhuǎn)換電路8和9。由轉(zhuǎn)換電路8和9選擇這些視頻信號中的一個，并將所選的視頻信號送至后面的電路。
此后，色度信號被A/D轉(zhuǎn)換器10在副載波頻率四倍的頻率下轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號再由解調(diào)裝置11轉(zhuǎn)換成數(shù)字色差信號。
把來自攝像機的模擬亮度信號和數(shù)字色差信號與外部輸入的模擬亮度信號和數(shù)字色差信號送至轉(zhuǎn)換電路14至16，再將這些電路所選擇的信號送至后面的電路。
由低通濾波器17限制模擬亮度信號的頻帶，再由A/D轉(zhuǎn)換器18將帶限信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字亮度信號。這時，在數(shù)字VTR的取樣頻率下進行取樣。
用取樣頻率變換電路19b和20b把數(shù)字色差信號的頻率從固態(tài)攝像裝置2的時鐘頻率(MCLK)或副載波頻率四倍的頻率變換成數(shù)字VTR的取樣頻率。
這時，用開關電路34選擇所連接的裝置是數(shù)字攝像機，還是外部輸入，而取樣頻率變換電路19b和20b改變以選擇結(jié)果為基礎的因數(shù)，以便把時鐘頻率(MCLK)變換成數(shù)字VTR的取樣頻率，或者把副載波頻率的四倍頻率變換成數(shù)字VTR的取樣頻率。
這樣，既使時鐘頻率(MCLK)不等于副載波頻率的四倍(例如使用具有250,000個象素的固態(tài)攝像元件的NTSC裝置的情況)，也能恰當?shù)剡M行頻率變換。
由數(shù)字信號記錄裝置21將經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)字亮度信號和數(shù)字色差信號記錄到磁帶22上，從而記下一個數(shù)字視頻信號。這時，將轉(zhuǎn)換電路25至27換到REC邊，模擬亮度信號直接輸出。
由在數(shù)字VTR的取樣頻率下工作的D/A轉(zhuǎn)換器28和29將數(shù)字色差信號轉(zhuǎn)換成模擬色差信號，之后，由低通濾波器30和31限制該模擬色差信號的頻帶。帶限信號受到調(diào)制裝置32的調(diào)制，并轉(zhuǎn)換成色度信號。于是，輸出色度信號。EVF33用輸出亮度信號和色度信號進行顯示操作，所顯示的圖象用來控制攝像機的工作。
此外，還原時，數(shù)字信號記錄裝置21接收由磁帶22重放的信號，并產(chǎn)生數(shù)字還原亮度信號及色差信號。對于這些還原信號，其中還原亮度信號由工作于數(shù)字VTR的取樣頻率下的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬亮度信號，之后，由低通濾波器24限制模擬亮度信號的頻帶，從而得到一個模擬還原亮度信號。
這時，將轉(zhuǎn)換電路25至27轉(zhuǎn)換至PB邊，直接輸出模擬亮度信號。由在數(shù)字VTR的取樣頻率下工作的D/A轉(zhuǎn)換器28和29將數(shù)字色差信號轉(zhuǎn)換成模擬色差信號，之后，由調(diào)制裝置32將模擬色差信號調(diào)制成色度信號。色度信號與亮度信號一起作為還原視頻信號被輸出。
在本發(fā)明的上述各實施方式中，當把在數(shù)字領域中自固態(tài)攝像元件輸出的信號進行A/D轉(zhuǎn)換并處理這種數(shù)字信號所得到的視頻信號，以及由外部輸入線端輸入的視頻信號送至數(shù)字信號記錄裝置，并將其記錄于記錄媒體上時，就將一個亮度信號和一個外部輸入的亮度信號以模擬信號形式送給這個數(shù)字信號記錄裝置，同時將一色度信號以數(shù)字信號形態(tài)送至該裝置。由于這個原因，就能簡化數(shù)字電視攝像裝置的電路結(jié)構(gòu)，并降低成本，這種電路可從來自數(shù)字攝像機的視頻信號及來自外部輸入線端的視頻信號中選擇其一，并能將所送的信號記錄于記錄媒體上。
圖4表示本發(fā)明的第三種實施方式。參照圖4，由透鏡單元101和固態(tài)攝像單元102所得到的視頻信號借助于相關二次取樣電路103及增益調(diào)節(jié)電路104，由A/D轉(zhuǎn)換器105轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該視頻信號，由A/D轉(zhuǎn)換器105在固態(tài)攝像單元102的時鐘頻率(MCLK)下采樣。數(shù)字信號處理電路106從攝像機輸入的信號中產(chǎn)生一個數(shù)字亮度信號Y和一個數(shù)字色度信號C。
由頻率變換器134將數(shù)字亮度信號Y的頻率從固態(tài)攝像單元102的時鐘頻率(MCLK)變換成數(shù)字信號記錄/還原裝置(數(shù)字記錄裝置)113的取樣頻率(約13.5MHZ)。之后，將該數(shù)字亮度信號送至選擇器135。
從外部輸入線端110的亮度信號Y，由A/D轉(zhuǎn)換器136在數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率(約13.5MHZ)下取樣，以便將其A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。之后將此數(shù)字亮度信號送至選擇器135。選擇器135選擇攝像機所輸入的亮度信號Y，以及外部輸入的亮度信號Y當中之一，并將所選的亮度信號送至數(shù)字記錄裝置113。
另，將數(shù)字信號處理電路106所產(chǎn)生的數(shù)字色度信號C送至選擇器137。從外部輸入線端118來的色度信號C由A/D轉(zhuǎn)換器138在副載波頻率fsc四倍的取樣頻率4fsc下取樣。選擇器137選擇攝像機輸入的色度信號C與外部輸入的色度信號C當中的一個。選擇器137的輸出受到解調(diào)器119的解調(diào)，從而得到數(shù)字色差信號R-Y和B-Y。這時各色差信號的取樣頻率都是4fsc，而數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率大約是13.5MHZ。因而色差信號R-Y和B-Y要由頻率變換裝置139a和139b進行頻率變換。從而將具有13.5MHZ取樣頻率的數(shù)字色差信號輸入給數(shù)字記錄裝置113，并與數(shù)字亮度信號Y一起記錄在磁帶114上。
還原時，由數(shù)字記錄裝置以還原在磁帶114上所記錄的數(shù)字視頻信號。數(shù)字還原亮度信號經(jīng)選擇器140由D/A轉(zhuǎn)換器141在數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率下轉(zhuǎn)換成模擬信號，該模擬信號作為亮度信號Y經(jīng)低通濾波器142由輸出端125輸出。需說明，在記錄時，選擇器135的輸出被直接送至選擇器140，以便控制輸出端125的亮度信號Y。
另，還原數(shù)字色差信號R-Y和B-Y分別由頻率變換裝置143和144進行頻率變換。此時，將取樣頻率從數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率(13.5MHZ)變換成4fsc。經(jīng)變換頻率的色差信號被分別送至選擇器145和146。由數(shù)字調(diào)制器147將這些信號調(diào)制成數(shù)字色度信號。這時數(shù)字色度信號，由D/A轉(zhuǎn)換器148在取樣頻率4fc下轉(zhuǎn)換成模擬信號，這種模擬色度信號作為色度信號C，經(jīng)低通濾波器149從輸出端132輸出。需說明，在記錄時，解調(diào)器119的輸出直接送至選擇器145和146，而無需從4fsc變換他們的取樣頻率，從而控制輸出端132的色度信號C。
圖5表示在發(fā)明的第四種實施方式。圖5中與圖4相同的標號表示相同的部分。
在該實施方式中，記錄過程的電路結(jié)構(gòu)及工作、還原時與亮度信號Y相關的電路結(jié)構(gòu)及工作均與圖4中的情形相同。所以以下就說明還原時與色度信號有關的電路結(jié)構(gòu)和工作。
由數(shù)字記錄裝置113還原的數(shù)字還原色差信號R-Y和B-Y被分別送至選擇器145和146。這些信號分別被D/A轉(zhuǎn)換器150和151在數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率下轉(zhuǎn)換成模擬信號，這些模擬信號經(jīng)低通濾波器152和153由調(diào)制器130進行模擬調(diào)制，從而得到一個色度信號，由輸出端132輸出。還原時，將來自頻率變換裝置139a和139b的輸出是送到選擇器145和146，并在它們經(jīng)歷D/A轉(zhuǎn)換和調(diào)制后，由輸出端132處控制色度信號C。
圖6表示本發(fā)明的第五種實施方式。圖6中與圖5中相同的標號表示相同的部分。參照圖6，將A/D轉(zhuǎn)換器105在固態(tài)攝影單元102的時鐘頻率(MCLK)下轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號送到數(shù)字信號處理電路106，從而產(chǎn)生一個數(shù)字亮度信號Y和數(shù)字色差信號R-Y及B-Y。
數(shù)字亮度信號Y由D/A轉(zhuǎn)換器154在取樣頻率MCLK下轉(zhuǎn)換成模擬信號，而模擬信號則經(jīng)低通濾波器155輸入至選擇器156。亮度信號Y做為模擬信號自處部輸入端110輸入選擇器156。選擇器156選擇攝像機輸入的亮度信號Y以及外面輸入的亮度信號Y當中的一個。通過低通濾波器157將所選的信號濾波，再由A/D轉(zhuǎn)換器158在數(shù)字記錄裝置113的采樣頻率(約13.5MHZ)下轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將該數(shù)字信號傳給數(shù)字記錄裝置113。
另，由數(shù)字信號處理電路106產(chǎn)生的數(shù)字色差信號R-Y和B-Y分別作為數(shù)字信號被送至選擇器159和160。色度信號C在外部輸入端118處經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器161轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，該數(shù)字信號被輸入給解調(diào)器162，于是生成外部輸入的色差信號R-Y和B-Y。選擇器159和160或者選擇攝像機輸入的色差信號，或者選擇外部輸入的色差信號。這時，自選擇器159和160輸出的每個色差信號的取樣頻率均為4f8c，而數(shù)字記錄裝置113的取樣頻率為13.5MHZ，由于這個原因，對色差信號R-Y和B-Y分別由頻率變換裝置139a和139b進行頻率變換。從而把取樣頻率為13.5MHZ的數(shù)字色差信號輸入數(shù)字記錄裝置113，并和亮度信號Y一起記錄于磁帶114上。
還原時，從磁帶114還原的數(shù)字還原亮度信號經(jīng)數(shù)字記錄裝置113，由D/A轉(zhuǎn)換器在取樣頻率(約13.5MHZ)下轉(zhuǎn)換成模擬信號，再將此模擬信號經(jīng)低通濾波器123輸入選擇器140。隨后，這個模擬亮度信號作為亮度信號Y自輸出端125輸出。記錄時，來自選擇器156的輸出被直接送給選擇器140，用以控制輸出端125處的亮度信號。
另，還原數(shù)字還原色差信號R-Y和B-Y的頻率被頻率轉(zhuǎn)換器143和144從13.5MHZ的取樣頻率變換成4fsc。變換了頻率的色差信號被分別送至選擇器145和146，并由數(shù)字調(diào)制器147調(diào)制，從而得到一個色度信號。這個色度信號被D/A轉(zhuǎn)換器148在取樣頻率4fsc下轉(zhuǎn)換成模擬信號，該模擬信號通過低通濾波器149被濾波，于是，在輸出端132處得到一個色度信號C。還原時，來自選擇器159和160的輸出被送至選擇器145和146，而不改變它們的取樣頻率4fsc，用以控制輸出端132處的色度信號C。
圖7表示本發(fā)明的第六種實施方式。圖7和圖6中同樣的標號表示同樣的部分。
在該實施方式中，記錄時的電路結(jié)構(gòu)及工作和還原時與亮度信號Y有關的電路結(jié)構(gòu)及其工作均與第五種實施方式的情況相同。所以，下面將要說明還原時與色度信號有關的電路結(jié)構(gòu)及工作。
參照圖7，由數(shù)字記錄裝置113還原的數(shù)字還原色差信號R-Y和B-Y被輸入到選擇器145和146。這些信號由D/A轉(zhuǎn)換器150和151在13.5MHZ的取樣頻率下轉(zhuǎn)換成模擬信號，這些模擬信號通過低通濾波器152及153濾波。之后，經(jīng)濾波的信號再由調(diào)制器130調(diào)制，受調(diào)制的信號被輸出至輸出端132。記錄時，來自頻率變換器139a和139b的輸出被直接送至選擇器145和146，以控制輸出端132處的色度信號C。
如上所述，在第三種實施方式中，送至數(shù)字記錄裝置的外部輸入亮度信號在數(shù)字記錄裝置的取樣頻率下被A/D轉(zhuǎn)換，而送至數(shù)字記錄裝置的外部輸入色度信號在付載波頻率四倍的頻率下被A/D轉(zhuǎn)換。
在第四種實施方式中，來自攝像單元的色差信號被送到調(diào)制器，而不改變它們的4fsc的取樣頻率。當輸出一個視頻信號時，來自數(shù)字記錄裝置的色差輸出信號的取樣頻率被變換成4fsc，這些色差信號在數(shù)字領域中受到調(diào)制，以產(chǎn)生一個色度信號。
在第五種實施方式中，輸入的色差信號R-Y和B-Y的取樣頻率從4fsc被轉(zhuǎn)換成數(shù)字記錄裝置的取樣頻率。此外，當輸出一個視頻信號時，數(shù)字色差信號在取樣頻率下被D/A轉(zhuǎn)換，同時模擬色差信號在模擬領域中受到調(diào)制，產(chǎn)生一個色度信號。
所以，按照這些實施方式，可以減少部件的數(shù)目，而且可以很容易地與現(xiàn)有的數(shù)字攝像機及現(xiàn)有的數(shù)字信號記錄/還原裝置，如數(shù)字VTR聯(lián)系在一起。
圖8A和8B表示本發(fā)明攝像記錄裝置第七種實施方式的方框圖。參見圖8A和8B，攝像機鏡頭201包括光闌和濾光器。
圖8A和8B中所示的裝置包括用作彩色攝像單元的CCD202和攝像定時信號發(fā)生器203。由攝像定時信號發(fā)生器203產(chǎn)生CCD202，信號處理電路(后將描述)等所需的時間脈沖。CCD202的輸出被取樣及保持(S/H)電路204變換成連續(xù)的輸出。
本裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器205、213、215和216，還有攝像信號處理電路206。攝像信號處理電路206通過數(shù)字計算進行濾波、分色、r校正、增益調(diào)節(jié)、限幅等。本裝置包括利用存儲器放大/縮小圖象的電子變焦電路207，分離Y(亮度)-C(色度)的外部視頻信號輸入端208，以及合成視頻信號的外部視頻輸入端209。
本裝置包括從輸入的合成視頻信號分離Y、C信號和YC分離電路210、按照YC-分離(S)信號/合成(CO)信號變換外部輸入信號類型的變換電路211和212，以及用來從輸入的C信號分離并解調(diào)色差信號R-Y和B-Y的彩色解調(diào)電路214。
本裝置包括用于輸入變焦信號ZOOM的變焦端217、用來按照變換信號CAMERA(攝像機信號)/LINE(外部輸入)變換輸入信號類型的變換電路218、219和220，以及用來進行諸如數(shù)據(jù)壓縮/展開、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)等數(shù)字處理的數(shù)字記錄電路221。
本裝置包括記錄/還原頭(磁頭)222，數(shù)字錄像磁帶223，用來根據(jù)變換信號REC(記錄)/PB(還原)變換輸出信號類型的轉(zhuǎn)換電路224、225和226，D/A轉(zhuǎn)換器228、229和230，低通濾波器231、232和233，用來接收色差信號R-Y及B-Y，并輸出一個調(diào)制的色度信號C的彩色調(diào)制電路234，以及YC分離視頻輸出端235。
在具有上述結(jié)構(gòu)的第八種實施方式的攝像記錄裝置中，當按照圖8A和8B中由控制信號(未示出)所產(chǎn)生的信號CAMERA/LINE和REC/PB變換轉(zhuǎn)換電路218、219、220、224、225和226時，就實現(xiàn)攝像記錄、外部輸入記錄和還原三種主要方式。這些方式的操作將在下面描述。
下面描述攝像記錄方式。這時，將轉(zhuǎn)換電路218、219和220連列CAMERA(C)一邊，而將轉(zhuǎn)換電路224、225和226連到REC(R)一邊。
利用CCD202將由攝像鏡頭201在CCD202的攝像面上形成的物體圖象以光電方式轉(zhuǎn)換成電信號，并按照攝像機定時信號發(fā)生器203所產(chǎn)生的驅(qū)動信號順序讀出這些電信號，于是得到攝像信號。由S/H電路204將這些攝像信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)的攝像信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器205將這些信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字攝像信號。
利用攝像信號處理電路206，使這種數(shù)字攝像信號經(jīng)過上面提到的信號處理，即濾波、分色、
校正、限幅等，從而得到亮度信號Y和色差信號R-Y及B-Y。然后，將這些信號輸入電子變焦電路207，并按照由變焦端217輸入的變焦信號ZOOM使之得到放大或縮小。然后將這些處理過的信號，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路218、219和220輸入數(shù)字記錄電路221。
所輸入的信號在數(shù)字記錄電路221中經(jīng)過諸如數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)字調(diào)制等處理，由電路221輸出的數(shù)字處理信號經(jīng)磁頭222記錄在數(shù)字錄像磁帶223上。
由轉(zhuǎn)換電路218、219和220來的輸出分別經(jīng)轉(zhuǎn)換電路224、225和226送至D/A轉(zhuǎn)換器228、229和230，并由這些轉(zhuǎn)換器進行D/A轉(zhuǎn)換。
由轉(zhuǎn)換電路218、219和220來的經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換的輸出被送至低通濾波器231、232和233，從那里得到多個低頻信號。從低通濾器231輸出的信號作為亮度(Y)信號，直接由對應的輸出端235輸出到諸如電視監(jiān)視器(未圖示)的外部裝置作為監(jiān)視信號。
由低通濾器232和233來的輸出信號在彩色調(diào)制電路234中受到彩色付載波的平衡調(diào)制，得到色度信號C，色度信號C與上述Y信號一起從對應的輸出端235輸出。需說明，電子變焦電路207接收由攝像機定時信號發(fā)生器203所產(chǎn)生的同步信號HD和VD，并隨這些信號同步地動作。
此時，作為控制各單元的時鐘信號，CCD202、S/H電路204、A/D轉(zhuǎn)換器205，以及攝像機信號處理電路206均采用攝像機定時信號發(fā)生器203所產(chǎn)生的攝像機時鐘信號(以下CCLK表示)。
在電子變焦電路207中，前半部分電路采用CCLK，后半部分電路采用數(shù)字記錄電路221所產(chǎn)生的記錄器時鐘信號(以下用RCLK表示)。在這兩部分電路的聯(lián)合線路處進行時鐘頻率變換。另外，數(shù)字記錄電路221，以及D/A轉(zhuǎn)換器228、229和230都采用RCLK。
為什么要采用不同的時鐘頻率的原因在于CCD202等根據(jù)CCD的象素數(shù)目采用基準鐘頻率(例如在具有250,000個象素的CCD情況下大約為10MHZ，在具有380,000個象素的CCD情況下大約為(14MHZ)，而數(shù)字記錄電路221采用由它的記錄格式所確定的基準鐘頻率(如13.5MHZ)。
既然這樣，時鐘頻率就得在這兩種頻率之間變換。根據(jù)時鐘頻率的變換，如圖8A和8B所示，當電子變焦電路207發(fā)生這種頻率變換時，該電子變焦電路中所包括的存儲器和內(nèi)插電路可被別的電路使用，從而簡化整個裝置的結(jié)構(gòu)。
以下描述外部輸入記錄方式。在這種方式中，轉(zhuǎn)換電路218、219和220接到LINE(L)一邊，而轉(zhuǎn)換電路224、225和226接到REC(R)一邊。
當YC-分離信號作為外部輸入信號輸入時，由S輸入端208輸入這些信號。既如此，則Y信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路211送到A/D轉(zhuǎn)換器213，并被轉(zhuǎn)換成數(shù)字Y信號。
C信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路212送到彩色解調(diào)電路214進行彩色解調(diào)，得到色差信號R-Y和B-Y。然后這些色差信號分別由A/D轉(zhuǎn)換器215和216轉(zhuǎn)換成數(shù)字色差信號R-Y和B-Y。
當外部輸入信號為合成視頻信號CD時，從合成信號外部輸入端209輸入它。這種合成視頻信號由YC分離電路210分離成Y信號和C信號，這種Y信號和C信號以上面所描述的同樣方式，分別經(jīng)轉(zhuǎn)換電路211和212，由彩色解調(diào)電路214和A/D轉(zhuǎn)器213、215和216轉(zhuǎn)換成數(shù)字Y信號和數(shù)字色差信號R-Y和B-Y。
這些信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路218、219和220輸入數(shù)字記錄電路221，并由磁頭222記錄在數(shù)字錄像磁帶223上。
來自轉(zhuǎn)換電路218、219和220的輸出信號作為類似于攝像機記錄方式中那樣的監(jiān)視信號從視頻信號輸出端235輸出。
這時，作為控制各單元的時鐘信號，A/D轉(zhuǎn)換器213、215和216，數(shù)字記錄電路221，以及D/A轉(zhuǎn)換器228、229和230都使用RCLK。
如上所述，由于數(shù)字記錄電路221使用由它的記錄格式所確定的基準鐘頻率，A/D轉(zhuǎn)換器213、215和216也使用與該記錄電路221相同的時鐘工作，因而就簡化了整個裝置的結(jié)構(gòu)。
以下描述不原方式，這時將轉(zhuǎn)換電路224、225和226連到PB(P)邊。由磁頭222還原記錄在數(shù)字錄像磁帶223上的數(shù)字視頻信號，并轉(zhuǎn)換成電信號。將此電信號送至數(shù)字記錄電路221，并經(jīng)過諸如數(shù)字解調(diào)、數(shù)字展開等處理，從而產(chǎn)生數(shù)字視頻信號Y、R-Y和B-Y。
以與上述兩種方式相同的方式將這些信號作為控制信號從視頻信號輸出端235輸出。這時，作為控制各單元的時鐘信號，數(shù)字記錄電路221和D/A轉(zhuǎn)換器228、229及230都使用RCLK。
在本實施方式中，由于攝像機信號處理系統(tǒng)使用最適合于CCD及其處理系統(tǒng)的時鐘工作，所以能得到高質(zhì)量圖象的信號。由于外部輸入信號處理系統(tǒng)直接使用數(shù)字記錄電路的時鐘，所以其電路結(jié)構(gòu)就能簡化。特別是，既使外部輸入信號的同步信號有瞬時改變組分(抖動)的缺點，但這種抖動的影響也可以達到最小。
圖9表示圖8A和8B中所示實施方式中的數(shù)字變焦電路207的詳細結(jié)構(gòu)。參見圖9，這種數(shù)字變焦電路207包括輸入端401至408、系數(shù)電路409、乘法器410、控制電路411、用于實現(xiàn)信號放大處理的變焦處理電路421，以及輸出端426、427和428。變焦處理電路412包括用來存儲一個縱向區(qū)域的圖像信號的幀存儲器413，用來存儲一個橫向區(qū)域的圖像信號的行存儲器414，觸發(fā)電路(FFS)415和416，它們用來將圖像信號延遲一個象素，乘法器417、418、419和420，還包括加法器421、422和423。
變焦電路207包括變焦處理電路424和425，它們與電路412相同。為簡便，未詳述電路424和425。
關于這個電路中的信號，圖像信號采用與其數(shù)據(jù)寬度、如8位相對應的信號行。為簡單，將圖像信號的這些信號行表示為一個信號行。
從變焦信號輸入端402輸入的變焦信號ZOOM作為縱向變焦系數(shù)VZOOM被輸入控制電路411，并被輸入乘法器410。
乘法器410的另一輸入端接收來自系數(shù)電路409的系數(shù)信號。這個系數(shù)電路409存儲由圖8A和8B中的攝像機定時信號發(fā)生器203送來的CCLK的頻率FCCLK與由數(shù)字記錄電路221送來的RCLK的頻率FRCLK之間的比值FRCLK/FCCLK。這個值與變焦信號之間的乘積從乘法器410輸出，作為橫向變焦系數(shù)HZOOM送到控制電路411。
控制電路411根據(jù)HD、VD及RCK計算屏幕上的位置，并得到內(nèi)插系數(shù)X1、X2、X3和X4，還得到橫向時鐘啟動信號CE以及讀出橫向同步信號RHD。電路411用這些信號控制電子變焦電路207的工作。
從Y輸入端403輸入的亮度信號Y被輸入到變焦處理電路412，并將一個縱向區(qū)域的信號存儲于幀場存儲器413中。這種幀場存儲器413是一種被稱作雙端口存儲器的存儲器。存儲器413以與時鐘WCK同步的方式接收輸入圖象信號DIN、橫向同步信號HD、縱向同步信號VD以及用于寫方式的同步啟動信號WHC。由于接收時鐘RCK、橫向同步啟動信號RHC和作為讀出方式的時鐘啟動信號RCE，存儲器413與這些信號相應地輸出一個輸出圖象信號Dout。來自存儲器413的這個輸出信號輸入到行存儲器414的數(shù)據(jù)輸入端DIN。
行存儲器414存儲與橫向同步信號HD及時鐘啟動信號CE相應的輸入信號，并輸出所存儲的來自端Dout的信號。
將來自幀存儲器413及行存儲器414的輸出信號分別輸入乘法器417和419，并由觸發(fā)器415和416延遲一個象素。延遲了的輸出信號分別輸入乘法器418和420。
倍增器417、418、419和420的另一段分別接收由控制電路411來的輸出信號X1、X2、X3和X4，由這些輸出信號給出的信號通過加法器421、422和423彼此相加，得到Y(jié)輸出信號Yout。信號Yout自Y輸出端426輸出。
色差信號R-Y和B-Y分別由輸入端407和408輸入，并以與上述的Y信號相同的方式由變焦處理電路424和425處理，再分別從色差輸出端427和428輸出。
下面將詳述這一操作過程，為了簡單起見，以下將說明，當系數(shù)電路409的值是1而變焦ZOOM的值是“2”時Y信號系數(shù)的工作。每兩個橫向區(qū)域2H便產(chǎn)生控制電路411的輸出RHC，而幀存儲器413輸出同樣兩個橫向區(qū)域的橫行信號。
另外，由于每兩個RCLK時鐘便產(chǎn)生橫向時鐘啟動信號RCE，所以對每兩個輸出象素得到同樣的輸出。行存器414輸出由將這些象素延遲一個橫向區(qū)域所得到的信號。
由于觸發(fā)器415和416輸出由將這些象素延遲一個水平象素所得到的信號，所以對于每兩個時鐘周期，在乘法器417至420中得到四個象素的信號，即現(xiàn)在的象素P(x，y)，它的左鄰象素P(x-1，y)，它的上鄰象素P(x，y-1)，和它的上左鄰象素P(x-1，y-1)。
在兩個時鐘周期中的第一時鐘，乘法器417至420的另一輸入端接受X1＝0，X2＝0，X3＝0和X4＝1，同時得到現(xiàn)在的象素上左鄰象素的信號。
在下一時鐘，輸入為X1＝0，X2＝0，X3＝0.5和X4＝0.5，同時得到上左鄰象素與上鄰象素的平均值。
在下一個橫向區(qū)域，如上所述，由于RHC不是輸出，所以在與其上面所述位置相同的水平位置處得到相同象素的信號。所以，乘法器417至420以與前行相同的方式，如前行那樣，每兩個RCLK時鐘周期接收相同的信號。
這時，在兩個時鐘周期中的第一時鐘，乘法器417至420的另一輸入端接收X1＝0，X2＝0.5，X3＝0和X4＝0.5，同時得到上左鄰象素和左鄰象素的平均值。
在下一時鐘，輸入為X1＝0.25，X2＝0.25，X3＝0.25和X4＝0.25。
同時得到四個象素，即上左鄰象素，上鄰象素，左鄰象素和現(xiàn)在的象素的平均值。
在這種方式中，利用線性內(nèi)插法得到相鄰象素間的信號，并得到X2圖象。當變焦信號ZOOM的值為除2以外的值，或者當系數(shù)電路409的值不是1時，上面所述值的值差被送到控制電路的V ZOOM端和HZOOM端。不過，以上述操作相同的方式，從加法器423的輸出得到一個圖象，此圖象是通過沿水平方向?qū)⑤斎氲男盘柗糯蟮絏HZOOM，并沿豎直方向?qū)⑤斎氲男盘柗糯蟮絏VZOOM而得到的。
變焦處理中電路424和425輸出通過沿著水平方向和豎直方向按變焦信號ZOOM放大色差信號R-Y和B-Y所得到的圖象信號，并以上述相同的方向從系數(shù)電路409輸出。
在這種實施方式中，由于通過線性內(nèi)插法修正，進行了圖象的放大和時鐘頻率變換，所以能把因處理過程引起的圖象變壞達到最小。由于可以單獨輸入時鐘頻率的變換比率和變焦比，所以如果采用不同的時鐘頻率，只需要改變所需時鐘頻率的變換比率，就無需改變電路的結(jié)構(gòu)。
圖10是表示本發(fā)明實施方式中的電子變焦電路207第二種結(jié)構(gòu)的詳細方框圖。圖10中相同的標號表示圖9中相同的或者相應的部分。參見圖10，電路207包括與幀存儲器413相同的幀存儲器430和431。
控制電路411接收CCLK，并在VZOOM端接收變焦信號ZOOM，還在HZOOM端接收如圖9那樣通過乘法器410由系數(shù)電路409的輸出倍增變焦信號ZOOM所得到的值。
自控制電路411來的輸出WHC為用于幀存儲器413、430和431的寫入水平同步啟動信號，而輸出WCE是用于幀存儲器413、430和431的寫入時鐘啟動信號。這些輸出信號被輸入到幀存儲器，以控制它們的動作。
下面描述這種結(jié)構(gòu)的工作過程。為簡單，下面將說明在系數(shù)電路409的輸出為1，變焦信號ZOOM的值為0.5時Y信號系統(tǒng)的工作情況。
每兩個橫向區(qū)域2H便產(chǎn)生控制電路411的輸出WHC，而且在幀存儲器413中，信號被寫入在兩個橫向區(qū)域的同樣水平位置處。
另外，由于每兩個CCLK時鐘便得到寫入時啟動信號WCE，所以這些信號被寫入在每兩個輸入象素的同樣位置處。
在讀出的時候，由于水平同步信號HD是作為讀出水平同步啟動信號被寫入的，而RCLK是作為讀出時鐘輸入的，所以就讀出一個通過把一個輸入圖象沿水平及豎直方向縮成1/2所得到的圖象。
在這種方式中，由于象素信號變疏到1/2，所以圖象就被壓縮到1/2。
當變焦信號ZOOM的值是除0.5以外的值，或者系數(shù)電路的值不為1時，把上述的這些值的值差輸入到控制電路的VZOOM端和HZOOM端。不過，通過沿水平方向?qū)⒁惠斎胄盘枆嚎s到XHZOOM，并沿豎直方向?qū)⑵鋲嚎s到XVZOOM，而得到的圖象可按如上所述操作的同樣方式，從幀存儲器413的輸出中得到。
幀存儲器430和431所輸出的圖象信號是通過與上述同樣的方式根據(jù)信號ZOOM及系數(shù)電路409的輸出，沿水平方向和豎直方向壓縮色差信號R-Y和B-Y所得到的。
既然如此，由于無需給這些幀存儲器附加安排任何附帶的電路，就能實現(xiàn)圖象放大及時鐘頻率變換，因而可以減少安裝面積，降低功耗，并能降低成本。
圖9和10所示的電路分別作為實現(xiàn)圖象放大和縮小的電路結(jié)構(gòu)示例。若將這些電路結(jié)合起來，并由開關變換它們的工作，就能很容易地得到由信號電路實現(xiàn)縮小及放大的電路結(jié)構(gòu)。因此，如果借助放大電路和縮小電路而一般地采用控制電路和幀存儲器，那么只需給圖9所示的電路附加一個轉(zhuǎn)換電路即可，而且所增加的電路部件數(shù)目可減至最少。
此外，如果給這個電路增加一個用來控制幀存儲器的讀出/寫入操作的裝置，則很容易實現(xiàn)諸如定格、頻閃等特殊效果。
圖11A和11B是表示本發(fā)明第八種實施方式的結(jié)構(gòu)方框圖。圖中與圖8A和8B的相同標號表示相同的或者對應的部分。
參照圖11A和11B，這種裝置包括用于改變輸入信號增益的AGC電路501和同步信號分離電路502，后者用來從帶同步信號的輸入數(shù)字Y信號中分離出同步信號，并得到一個與所分出的同步信號同步的時鐘信號LCLK。
該裝置還包括轉(zhuǎn)換電路503和504，用來根據(jù)圖象轉(zhuǎn)換電路211中那樣的變換信號
選擇輸入信號；還包括轉(zhuǎn)換電路505，用來根據(jù)圖象轉(zhuǎn)換電路218、219和220中那樣的變換信號C/L變換輸入的信號。
需說明，設置YC分離電路210和彩色解調(diào)電路214，為的是不同于圖8A和8B那樣去處理數(shù)字信號。
參見圖11A和11B，當按照由一個控制信號(圖未示)產(chǎn)生的信號CAMERA/LINE變換轉(zhuǎn)換電路線路218、219、220、224、225和226時，該裝置具有三種主要工作方式，即，攝像機記錄方式，外部輸入記錄方式和還原方式。下面將描述這些方式的工作過程。
在攝像機記錄方式中，轉(zhuǎn)換電路218、219、220以及505都接到CAMERA(C)一側(cè)，而轉(zhuǎn)換電路224、225和226接到REC(R)一側(cè)。
從透鏡201到攝像機信號處理電路206的工作過程與圖8A和8B所示電路相同。
從攝像機信號處理電路206輸出的亮度信號Y和色差信號R-Y及B-Y經(jīng)轉(zhuǎn)換電路218、219和220輸入電子變焦電路207。此時，由攝像機定時信號發(fā)生器203所產(chǎn)生的CCLK經(jīng)轉(zhuǎn)換電路505輸入電子變焦電路207。
在電子變焦電路207中，如圖8A和8B那樣，在與由變焦端217輸入的變焦信號相應的放大倍率下進行放大或縮小處理。而且前半部分電路使用CCLK，后半部分電路使用由數(shù)字記錄電路所產(chǎn)生的RCLK，并在這些電路之間的聯(lián)合部分進行時鐘頻率變換。由電子變焦電路來的輸出以圖8A和8E同樣的方式輸入到數(shù)字記錄電路221中，之后進行與圖8A和8E一樣的工作過程。
在外部輸入記錄方式中，轉(zhuǎn)換電路218、219、220以及505接到LINE(L)一側(cè)，而轉(zhuǎn)換電路224、225和226接到REC(R)一側(cè)。
當把YC分離信號作為外部輸入信號輸入時，這些信號從S輸入端208輸入。將Y信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路211送到AGC電路501，并根據(jù)同步信號SYNC(后面將描述)調(diào)整它的信號幅度，使同步信號部分具有預定的幅度。AGC電路501的輸出由A/D轉(zhuǎn)換器213進行A/D轉(zhuǎn)換。
作為A/D轉(zhuǎn)換器213輸出的數(shù)字Y信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路503和218輸入到電子變焦電路207。這個數(shù)字Y信號還輸入到同步分離電路502，從而得到同步信號SYNC和與信號SYNC同步的外部輸入時鐘信號LCLK。
利用諸如鎖相環(huán)路(PLL)得到外部輸入時鐘信號LCLK，使其具有與同步信號中的水平同步頻率及彩色付載波頻率整數(shù)倍的頻率。將時鐘信號LCLK經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器213和215、YC分離電路210、彩色解調(diào)電路214和轉(zhuǎn)換電路505送到電子變焦電路207中。
從相應的S輸入端208輸入的色度信號C由A/D轉(zhuǎn)換器215轉(zhuǎn)換成數(shù)字色度信號，并將這個數(shù)字色度信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路504送到彩色解調(diào)電路214。該數(shù)字色度信號被電路214解調(diào)成為色差信號R-Y和B-Y，這些色差信號R-Y和B-Y分別經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路219和220輸入到電子變焦電路207中。
當外部輸入信號是一個合成視頻信號CO時，這個信號CO由合成信號外部輸入端209輸入，并經(jīng)轉(zhuǎn)換電路211送到AGC電路501。與上述方式相同，由電路501按照同步信號調(diào)整該合成視頻信號CO的信號幅度，致使它的同步信號部分具有預定的幅度。由A/D轉(zhuǎn)換器213對AGC電路501的輸出信號進行A/D轉(zhuǎn)換。
作為A/D轉(zhuǎn)換器213輸出信號的數(shù)字合成視頻信號被YC分離電路210分離成Y信號和C信號。其中，Y信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路503和218輸入電子變焦電路207中。
對于從YC分離電路210輸出的信號，其中色度信號C與上述方式相同，經(jīng)轉(zhuǎn)換電路504由彩色解調(diào)電路214解調(diào)成數(shù)字色差信號R-Y和B-Y。這些色差信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路219和220輸入電子變焦電路207中。
在電子變焦電路207中，如圖8A和8B所示，在與自變焦端217輸入的變焦信號相應的放大倍率下進行放大或縮小處理。而且前半部分電路使用LCLK，后半部分電路使用由數(shù)字記錄電路221所產(chǎn)生的RCLK，并在這些電路之間的聯(lián)合部分進行時鐘頻率變換。來自電子變焦電路的輸出以圖8A和8B同樣的方式輸入到數(shù)字記錄電路221中，之后進行與圖8A和8B一樣的運作過程。
由于還原方式時的工作過程與圖8A和8B中所示情況相同，在此省略了詳細描述。
在這種實施方式的結(jié)構(gòu)中，關于外部輸入信號，其中S輸入信號當中的Y信號以及合成輸入信號都要受到信號AGC電路的幅度調(diào)整。為此，既使在外部輸入信號的幅度不具有正常值，或者在這個幅度改變的情況下，也可以不使圖象質(zhì)量變壞。
由于采用數(shù)字信號進行YC分離，彩色解調(diào)和同步分離，所以能防止因相鄰電路間信號串音以及由于溫度變化，個別電路元件的變化而使電路部件變化所引起的特性變劣或者隨著時間而改變。
當電路集成成半導體電路時，就能得到具有較高集成化程度，低成本和低功耗的裝置。只需要兩個A/D轉(zhuǎn)換器，它們用于外部輸入。諸如放大、縮小某特殊效果都可以作為攝像方式類似地用于外部輸入信號。
圖12表示圖11A和11B的本發(fā)明第八種實施例的電子變焦電路207主要部分的詳細結(jié)構(gòu)。圖12所表示之外的其它電路部分與圖9或10所示相應部分相同。
參照圖12，變焦電路207包括轉(zhuǎn)換電路510和分別具有系數(shù)K1和K2的系數(shù)電路511和512。
由變焦輸入端402輸入的變焦信號ZOOM作為縱向變焦信號VZOOM輸入到控制電路411，同時也輸入乘法器410。乘法器410的輸出作為橫向變焦信號HZOOM輸入控制電路411中。
轉(zhuǎn)換電路510根據(jù)攝像機或外部輸入變換信號選擇系數(shù)電路511和512的系數(shù)K1和K2中的一個，將所選的系數(shù)輸入到上述乘法器410的另一個輸入端。
控制電路411與上述的輸入RCLK、HD、VD、VZOOM以及HZOOM相對應地產(chǎn)生內(nèi)插系數(shù)X1、X2、X3及X4，還有CE和RHD，它還以圖9或10同樣的方式進行放大、縮小以及時鐘頻率變換。由此，就可以根據(jù)攝像機記錄方式或外部輸入記錄方式，以適當?shù)谋嚷首儞Q時鐘頻率。這樣就能把電子部件數(shù)目的增加減至最少。
下面參見圖13描述本發(fā)明的第九種實施方式。對照圖13，該裝置包括攝像鏡頭201，作為彩色攝像單元的CCD202，S/H電路204和A/D轉(zhuǎn)換器。
該裝置還包括濾波分色部件255，用它來得到亮度信號Yo、自Y延遲一個橫向區(qū)域(以下用1H表示)的亮度信號Y1和色度信號YL、CR及CB。
該裝置還包括低通濾波器256和分色矩陣電路257，后者用來進行輸入色度信號YL、CR及CB的矩陣計算，以得到還原信號R、G和B。
該裝置還包括白色平衡電路258，用來以與物體的照明光的色溫相應的系數(shù)放大輸入信號R、G和B，還包括對輸入信號R、G和B進行r校正的r電路259，由輸入信號R、G和B合成色差信號R-Y及B-Y的色差矩陣260，以及以彩色付載波頻率對輸入信號R-Y和B-Y進行正交調(diào)制的調(diào)制電路261。
該裝置還包括脈沖串加法器262，色度信號輸出端263、減法器264、包括增益變化處理、基線(base)限幅處理及低通濾波處理的垂直孔闌信號處理電路(VAPC處理)265、加法器266、r電路267、黑白限幅電路268、延遲電路269、同步加法器270和Y輸出端271。
在具有上述結(jié)構(gòu)的這種實施方式中，借助攝像鏡頭201使物體成像于CCD202的光電轉(zhuǎn)換面上，并以光電方式轉(zhuǎn)換成攝像信號。這些攝像信號輸出至S/H電路204，由S/H電路204將這些攝像信號轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器205將這些連續(xù)信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字攝像信號。這些數(shù)字攝像信號被濾波分色部件255轉(zhuǎn)換成色度信號YL、CR和CB以及亮度信號Y0和Y1。
色度信號YL、CR和CB如下述情形。確切地說，在CCD222的光電轉(zhuǎn)換部分形成四種不同類型的小型濾色片Ye、Cy、Mg和G。在讀出操作中，CCD202通過交叉操作將由這些濾色片輸出的信號相加，并讀成四種組合，Ye+Mg、Cy+G、Ye+G和Cy+Mg。為簡單，將它們表示成Wr、Gb、Gr和Wb。
在濾波分色部件上進行以下計算YL＝Wr+Gb或Gr+WbCR＝Wr-GbCB＝Gr-Wb這些信號中的原色成分是YL＝2R+3G+2B；CR＝2R-GCB＝G-2B。
由分色矩陣(下述)進行這些信號的矩陣計算，得到原色成分R、G和B。
將所得到的信號YL、CR和CB輸入低通濾波器256，以便得到它們的低頻成分。然后，分色矩陣進行輸入信號YL、CR和CB的下述矩陣計算，以便分離原色成分R、G和B。RGB=a11a12a13a21a22a23a31a32a33YLCRCB]]>
利用白色平衡電路258，通過以物體照明光中的適當色彩成分比率放大上述所得的成分R、G和B，使它們受到調(diào)整，使白色物體的成分R、G和B具有1∶1∶1的比率。之后，使成分R、G和B在r電路259中經(jīng)受預先確定的r校正。
然后，由色差矩陣260進行預定的計算，得到色差信號R-Y和B-Y。在調(diào)制電路261中使這些色差信號受到正交調(diào)制，并由脈沖串加法器262將一個脈沖串加到被調(diào)制的信號上。由加法器262輸出的色度信號經(jīng)C輸出端263直接輸出，或者在D/A轉(zhuǎn)換后輸出到諸如電視接收機、VTR等外部裝置。
將濾波分色部件255輸出的信號Y0和Y1輸入到減法器264，得到信號Y1-Y0。這個信號在VAPC處理電路265中受到增益變化處理、基線(base)限幅處理和低通濾波處理，為的是形成一個垂直孔闌信號。
利用加法器266將這個縱向信號加到信號Y0上，并使求和信號在r電路267中經(jīng)受r校正。然后，在黑白限幅電路268中將由電路267輸出的信號限幅于預定的黑白幅度，最后再由延遲電路269延遲。
由于在由電路256、257、258、259、260、261、262和263所形成的處理電路中的總延遲級數(shù)大于由電路264、265、266、267、268、269、270和271所形成的亮度信號處理電路的總延遲級數(shù)，所以將延遲電路269的延遲量設定為與這些總級數(shù)之間的差異相對應的延遲量。由同步加法器270將延遲電路269的輸出加到同步信號上，并將求和信號以上述信號同樣的運作方式經(jīng)Y輸出端與外部裝置發(fā)生聯(lián)系。
圖14詳細表示圖13的濾波分色部件255結(jié)構(gòu)的方框圖。參見圖14，部件255包括1H的延遲線(1HD、L、)901和諸如D-型觸發(fā)電路那樣的延遲單元902、903、904、905、906、907、924、925、926、927、928和929。
部件255還包括分別具有預定系數(shù)K1至K7的系數(shù)乘法器908、909、910、911、912、913、914、930、931、932、933、934、935和936。
部件255還包括求和電路915和937，用來將所有輸入信號求和，還包括加法器916、921、938，總系數(shù)乘法器917和939，轉(zhuǎn)換電路918、919、922、923、940和941，以及減法器920和942。
在具有上述結(jié)構(gòu)的濾波分色部件255中，輸入信號受到延遲單元902至907的延遲，而且信號Sin和這些延遲單元的輸出信號分別由系數(shù)乘法器908至914以系數(shù)K1至K7放大。所得到的這些信號由求和電路915求和，從而形成并輸出亮度信號Y0。
將輸入信號Sin和延遲單元903的輸出信號由加法器916彼此相加，求和信號再由系數(shù)乘法器917以1/2放大。然后，由轉(zhuǎn)換電路918和919根據(jù)變換信號S1交替選擇這個所得到的信號和由延遲單元902輸出的信號。這個變換信號S1根據(jù)CCD202上的濾色片的結(jié)構(gòu)，按照與水平掃描時鐘同步的方式被用做變換信號。
將轉(zhuǎn)換電路918和919的輸出彼此相加，得到信號YL。同時，用減法器920計算這些輸出之間的差。由轉(zhuǎn)換電路922和923根據(jù)轉(zhuǎn)換信號S2交替地轉(zhuǎn)換減法器920的輸出和減法器942(后面描述)的輸出，從而形成并輸出信號C12和C13。
另，由延遲線901將輸入信號Sin延遲1H，由Y0延遲1H的亮度信號Y1由延遲單元924至929，系數(shù)乘法器930至936，以及求和電路937按上述同樣的方式產(chǎn)生并輸出。
正如上述操作那樣，延遲線901及延遲單元925的輸出信號彼此相加并利用加法器938及系數(shù)電路939以1/2放大，以及由轉(zhuǎn)換電路940和941交替選擇系數(shù)乘法器939的輸出和延遲單元924的輸出，并利用減法器942計算來自轉(zhuǎn)換電路940和941的輸出之間的差，以如上所述，交替選擇減法器942的輸出和減法器920的輸出，以便形成并輸出CR和CB。
在圖14中，Y0由下述傳遞函數(shù)H1(Z)得到H1(Z)＝K1+Z-1·K2+Z-2·K3+Z-3·K4+Z-4·K5+Z-5·K6+Z-6·K7在標準的視頻濾波器中，K1＝K7，K2＝K6，K3＝K5。此時，群延遲時間是3τ(τ是每一級延遲單元的延遲時間)。就Y1而言，假設沿水平方向的群延遲時間為3τ 。
就YL，CR和CB而言，雖然包括非線性電路(轉(zhuǎn)換電路)，但只有沿水平方向的群延遲時間被假設為1τ。
所以，信號YL，CR和CB比信號Y0和Y1早輸出2τ，而且可以減少上述延遲電路269的級數(shù)。
圖15是表示濾波分色部件又一種實施方式的方框圖。圖15中與圖14中相同的標號表示相同的部分。
參見圖15，濾波分色部件包括1H延遲線943，加法器944和具有1/2系數(shù)的系數(shù)乘法器945。
利用加法器944將輸入信號S1加到一個2H延遲的信號(后面描述)上，其求和信號被系數(shù)乘法器945以1/2放大。之后，將所得的信號以圖14相同的方式輸入到延遲單元902，系數(shù)乘法器908以及加法器916。如圖14所示，把延遲線901的輸出信號輸入給延遲單元924，系數(shù)乘法器930及加法器938，同時還輸入到1H延遲線943。
延遲線943再把輸入信號延遲1H，并輸出一個總共延遲2H的信號。如上所述，這個2H延遲的信號即由加法器944加到信號Ssn上。以后的工作過程與圖14所示情況相同。
基于這種結(jié)構(gòu)，若用Sfn表示一個由輸入信號Sfn延遲了1H的信號，用S2H表示一個由信號Sin延遲了2H的信號，則用來產(chǎn)生色度信號的信號就是Sin+S2H/2和S1H，又由于沿豎直方向的中心彼此相等，就能排除因錯誤所致的彩電條紋(偽色信號)。由于亮度信號的縱向邊緣的信號也具有相等的中心，也可排除圖象縱向畸變。
在上述的每一種實施方式中，數(shù)字記錄電路完成圖象的記錄/還原。然而，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明可用于接收數(shù)字信號的記錄/還原裝置。
如上所述，按本發(fā)明的這些實施方式，由于具有第一時鐘頻率，用于操縱攝像單元的攝像視頻信號的特性和具有第二時鐘頻率，用于操縱記錄單元的視頻信號的特性，在用來以電子方式放大、縮小圖象的電子變焦電路中發(fā)生轉(zhuǎn)換，所以可以由數(shù)字記錄器記錄攝像機所形成的視頻信號，而無需D/A轉(zhuǎn)換。這樣，就能把圖象質(zhì)量的退化降至最低限度。
若將電路做成集成化的電路，由于它包括很多數(shù)字電路部分，就能實現(xiàn)高度集成化，低功耗和高精度。
另外，由于電子變焦電路中可采用普通的存儲器和內(nèi)插電路，就可以通過給電路附加少量元件而實現(xiàn)電子變焦功能，以此完成攝像機信號和外部信號的記錄/還原。因此，功耗及裝配的面積都可以降至最小程度，并能簡化整體裝配的結(jié)構(gòu)。
還有，可以不增加電路的復雜程度就能得到數(shù)字攝像信號處理電路。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字視頻攝像裝置，用以將數(shù)字信號處理裝置在處理攝像單元的攝像信號過程中所得到的數(shù)字亮度信號和數(shù)字色差信號提供給一個數(shù)字信號記錄/重放裝置，其特征在于，包括一個變頻器，用以將來自所述的數(shù)字信號記錄/重放裝置的重放色差信號的取樣頻率從所述的數(shù)字信號記錄/重放裝置的取樣頻率變換成為與副載波頻率的整數(shù)倍相對應的一個頻率；和一個數(shù)字調(diào)制器，在記錄方式時對來自所述的數(shù)字信號處理裝置的數(shù)字色差信號輸出進行調(diào)制，在重放方式時對來自所述的變頻器的輸出信號進行調(diào)制。
全文摘要
為了得到減少部件數(shù)目和便于與數(shù)字VTR聯(lián)系的數(shù)字視頻攝像裝置,利用A/D轉(zhuǎn)換器(136,138)在數(shù)字記錄/還原裝置(113)的取樣頻率下和付載波頻率四倍的頻率下分別取樣,將從外部輸入端(110,118)輸入的亮度信號Y和色度信號C轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,利用選擇器(135,137)與從數(shù)字信號處理電路(106)所得到的信號Y和C一起選擇這些數(shù)字信號,并將所選的信號送到數(shù)字信號記錄/還原裝置(113)。色差信號在它們的頻率被頻率變換器(139a,139b)變換成數(shù)字信號記錄/還原裝置的取樣頻率之后再被傳送。
文檔編號H04N9/804GK1275860SQ98115019
公開日2000年12月6日 申請日期1998年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月19日
發(fā)明者稗田輝夫, 上田理, 川原范弘 申請人:佳能株式會社