(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フレームの画像信号を記憶するフレームメモリと、
それぞれ前記フレームメモリから読み出された１ラインの画像信号を記憶する第１及び第２のラインメモリと、
前記フレームメモリの所定の矩形領域の画像信号を任意の台形領域に変換するに当たり、前記台形領域に関するパラメータに応じて前記フレームメモリから前記第１及び第２のラインメモリに読み出すラインの位置を決定し、前記決定したラインの画像信号をライン単位で前記フレームメモリから読み出して前記第１及び第２のラインメモリに書き込む制御手段と、
前記台形領域に関するパラメータに基づいて、前記第１及び第２のラインメモリから画素単位に画像信号を読み出して補間処理を施し、前記台形領域の画像信号として出力する補間手段とを備える信号処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は所定期間毎に前記台形領域に関するパラメータの値を変更することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記制御手段はｎフレーム毎に前記台形領域に関するパラメータの値を変更することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記補間手段から出力された前記台形領域の画像信号を記録媒体に記録する記録手段を備え、前記制御手段は前記記録手段による記録開始の指示に応じて所定期間にわたり徐々に前記台形領域に関するパラメータの値を変更することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記補間手段から出力された１ラインの前記台形領域の画像信号を記憶する第３のラインメモリと、
前記第３のラインメモリから読み出された画像信号を１フレーム分記憶する第２のフレームメモリとを備え、
前記制御手段は前記台形領域に関するパラメータに応じて前記第２のフレームメモリに対する前記第３のラインメモリからの画像信号の書き込みアドレスを決定することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項６】
撮像手段を備え、前記フレームメモリは前記撮像手段により得られた画像信号を記憶することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【請求項７】
記録媒体より画像信号を再生する再生手段を備え、前記フレームメモリは前記再生手段により再生された画像信号を記憶することを特徴とする請求項１記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は信号処理装置に関し、特に画像信号に対して特殊効果を施す装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル信号処理技術の進歩により、動画像信号や静止画像信号、音声信号などをデジタル信号に変換して処理を行うことが一般的になっている。この様なデジタル信号処理技術を利用した装置として、画像信号や音声信号をデジタル信号として記録再生するデジタルビデオカメラが知られている。
【０００３】
デジタルビデオカメラでは、高度なデジタル信号処理技術を用いて、フェードやワイプなどの様々な特殊効果機能を持つものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特殊効果としてより複雑な処理を行うためには高速の大規模なＣＰＵが必要となる。また、ビデオカメラでは動画像を扱うためリアルタイムに画像信号を処理する必要があり、複雑な処理を高速に処理するためには広帯域のデータバスや高速なメモリが必要になる。
【０００５】
そのため、装置が非常に高価となり且つ消費電力が大きくなるため、民生用のビデオカメラにこの種の複雑な機能を搭載することが困難となっている。
【０００６】
本発明はこの様な問題点を解決することを目的とする。
【０００７】
本発明の他の目的は、小規模回路による安価で低消費電力な構成でありながら、高度な映像効果を実現可能とする処にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明においては、１フレームの画像信号を記憶するフレームメモリと、それぞれ前記フレームメモリから読み出された１ラインの画像信号を記憶する第１及び第２のラインメモリと、前記フレームメモリの所定の矩形領域の画像信号を任意の台形領域に変換するに当たり、前記台形領域に関するパラメータに応じて前記フレームメモリから前記第１及び第２のラインメモリに読み出すラインの位置を決定し、前記決定したラインの画像信号をライン単位で前記フレームメモリから読み出して前記第１及び第２のラインメモリに書き込む制御手段と、前記台形領域に関するパラメータに基づいて前記第１及び第２のラインメモリに記憶された画像信号のうち補間処理に用いる画素を決定し、前記決定された画素の画像信号を画素単位に読み出して補間処理を施して前記台形領域の画像信号として出力する補間手段とを備える構成とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明が適用されるビデオカメラ１００の構成を示す図である。
【００１１】
図１において、１０１は周知の光学系や撮像素子などを有し、デジタル画像信号を出力する撮像部、１０２は記録時においては撮像部１０１からの画像信号を入力すると共に再生時には信号処理回路１０３からの画像信号を入力し、入力された画像信号に対して後述の特殊効果処理を施す画像処理部、１０３は記録時には画像処理部１０２からの画像信号を符号化し、再生時には記録再生部１０４からの画像信号を復号する信号処理部、１０４は回転ヘッドによりテープＴに対して符号化された画像信号を記録再生する記録再生部、１０５はビデオカメラ１００の動作を制御する制御部、１０６は各種の操作キーを有する操作部、１０７は画像処理部１０２からの画像信号に係る画像を表示する表示部、１０８は画像処理部１０２からの画像信号を外部モニタ等に出力する出力部である。
【００１２】
図１のビデオカメラ１００は、記録時においては撮像部１０１により得られた動画像信号が画像処理部１０２により後述の様に処理されて信号処理部１０３に出力される。そして、信号処理部１０３はこの動画像信号をＭＰＥＧ等周知の符号化技術により符号化し、記録再生部１０４に出力する。記録再生部１０４は符号化された画像信号をテープＴ上の多数のトラックに記録する。また、画像処理部１０２により処理された画像信号は表示部１０７に出力され、表示されると共に、出力部１０８より外部に出力される。
【００１３】
一方、再生時においては記録再生部１０４によりテープＴから動画像信号を再生し、信号処理部１０３により復号して画像処理部１０２に出力する。画像処理部１０２は信号処理部１０３により復号された画像信号を後述の如く処理し、表示部１０７に出力して表示すると共に、出力部１０８より外部に出力する。
【００１４】
次に、画像処理部１０２による特殊効果処理について説明する。
【００１５】
本形態では特に、画像を台形に変形し、この台形のサイズ（高さ）を徐々に小さく、あるいは大きくしていく様な特殊効果を実現するための構成について説明する。
【００１６】
図２は画像処理部１０２及び制御部１０５の詳細な構成を示す図である。
【００１７】
図２の画像処理部１０２には、記録時においては撮像部１０１からの動画像信号が供給され、再生時においては画像処理部１０３からの動画像信号が供給される。
【００１８】
ここで、操作部１０６より台形効果の指示があると、入力された矩形の画像を台形画像に変換するために必要な画像信号を１ライン単位にフレームメモリ２０１より読み出し、スイッチ２０２を介してラインメモリ２０３及び２０４に書き込む。
【００１９】
図３は本形態による台形効果の様子を示す図である。本形態では、フレームメモリ２０１上の所定の矩形領域３０１の画像信号をフレームメモリ２０７上の台形領域３０２に変換する。図３の例では、矩形領域３０１は幅６画素、高さ５画素であり、台形領域３０２は上底４画素、下底８画素、高さ４画素であり、いずれの領域も上下の辺がフレームメモリ２０１、２０７の水平な画素の並びに平行である。
【００２０】
この様な矩形領域３０１を台形領域３０２に変換する場合、垂直方向の変換処理に着目すると、５ライン（画素）から４ライン（画素）への変換処理となる。そのため、この場合には、図４に示すように変換後の各ラインは変換前の隣接する２ラインからそれぞれ０：４、１：３、２：２、３：１の比率の位置に補間される。具体的には、上下に隣接する２画素の画像信号の値をそれぞれの比率で合成することで補間信号を得る。
【００２１】
制御部１０５はこの様な台形変換を行うに当たり、垂直方向の補間のために用いる画像信号のラインを予めパラメータとして持っている。具体的には、フレームメモリ２０１において読み出すべき矩形領域の左上端座標（ｒｘ，ｒｙ）、矩形領域の幅（ｒｗ）、矩形領域の高さ（ｒｈ）、及び台形領域の高さ（ｈ）を予めパラメータ値として持っており、これらの値に基づいてフレームメモリ２０１より読み出すべきラインを決定する。なお、通常は矩形領域としてフレームメモリ２０１の記憶領域全てを指定している。
【００２２】
フレームメモリ２０１より読み出された画像信号はスイッチ２０２を介して１ライづつラインメモリ２０３、２０４に書き込まれる。
【００２３】
次に、水平方向の変形処理に着目すると、図３の例では上底に当たる最初のラインは６画素から４画素への変換処理である。本形態では垂直の補間処理と同様、変換前の隣接する２画素を用いて線形補間により補間画素を算出する。次に、台形領域３０２の２ライン目は６画素から５画素の補間であり、同様に補間画素を算出する。
【００２４】
補間部２０５はこの様な垂直方向及び水平方向の補間処理を行う回路であり、制御部１０５は補間処理に必要なパラメータを保管部２０５に出力する。
【００２５】
即ち、制御部１０５は、前述の矩形領域の左上端座標（ｒｘ，ｒｙ）、矩形領域の幅（ｒｗ）、矩形領域の高さ（ｒｈ）、台形領域の高さ（ｈ）の情報に加え、台形領域の上底幅（ｗ）、台形領域の左斜辺傾き（ｄｌ）及び右斜辺傾き（ｄｒ）の情報を補間部２０５に出力する。ここで、傾きとは台形領域における１ラインあたりの端座標の増減値を示す。
【００２６】
補間部２０５はこれらのパラメータを用いて前述のように垂直補間及び水平補間の際の隣接２画素の比率を決定し、この比率に応じて隣接２画素の画像信号を合成することで補間処理を行い、台形領域の画像信号を１ライン単位にラインメモリ２０６に出力する。なお、本形態では、補間部２０５は垂直方向の補間処理を行った後、この補間後の画像信号を用いて水平方向の補間処理を行う。
【００２７】
制御部１０５はラインメモリ２０６に１ライン分の台形領域の画像信号が書き込まれると、ラインメモリ２０６より台形領域の画像信号を読み出し、予め記憶したもう一つのパラメータ、即ち台形領域の左上端座標（ｘ，ｙ）に基づいて決定したフレームメモリ２０７のアドレスに書き込む。
【００２８】
台形領域の１ライン分の処理が終了すると、制御部１０５は次の１ラインの処理に必要な画像信号をフレームメモリ２０１より読み出してラインメモリ２０３、２０４に書き込む。
【００２９】
以上の処理を繰り返すことで、１フレームの矩形領域の画像信号を台形領域に変換することができる。
【００３０】
そして、本形態では、台形領域の各パラメータ値を時間と共に徐々に変更することで、図５に示すように矩形領域の形状（サイズ）を徐々に変化させる特殊効果を実現することが可能となる。特に、予め台形効果を設定しておき、その後操作部１０６による記録開始の指示に応じて１フレーム毎に所定期間の間徐々に台形領域のパラメータ値を変更することで、記録開始に応じて撮像部１０１からの画像が台形画面として徐々に大きくなるような効果を得ることができる。具体的には、制御部１０５は、記録開始指示に応じて内部カウンタをスタートし、１フレーム毎にカウントアップするカウンタ値に応じてパラメータ値を変更する。なお、この場合、台形領域以外の背景は所定の色、例えば黒画面にしておく。
【００３１】
本形態では、フレームメモリ２０１からは１ライン単位で画像信号を読み出してラインメモリ２０３、２０４に書き込んだ後、補間部２０５はフレームメモリ２０１にはアクセスしない。即ち、補間部２０５による画素単位のアクセスはラインメモリ２０３、２０４に対してのみ行うので、例えば、フレームメモリ２０１として比較的大容量で安価なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic RAM）を用いた場合にも、読み出しがライン単位となるためフレームメモリ２０１からの画像信号の読み出し速度が低下することがない。また、ラインメモリ２０３、２０４に対しては画素単位のアクセスでも高速なメモリが必要となるが、容量は２ライン分ですむため、処理速度を低下させることなくコストの上昇を防ぐことができる。
【００３２】
本形態の画像処理部１０２は、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂからなる画像信号を扱うことも可能である。例えば、輝度信号２画素に対して色差信号Ｃｒ，Ｃｂがそれぞれ１画素に間引かれた画像信号に対してこの様な台形変換処理を行う場合、図６に示す様にフレームメモリ２０１に記憶された水平方向に隣接する２画素の輝度信号とこの輝度信号に対応する位置の色差信号Ｃｒ，Ｃｂの組を処理単位として読み出す構成とする。
【００３３】
この様に構成することで、処理単位を効率的にまとめ、各メモリへのアクセス回数を４分の１に低減し、処理量の多いカラー画像の処理に対しても消費電力を削減することができる。
【００３４】
この場合、輝度信号に対する補間処理やラインメモリ２０６に対する書き込みも２画素単位となる。そのため、図７に示す処理単位７０１、７０２、７０３のように台形領域から周期的に画像信号がはみ出してしまうことも考えられる。そこで、制御部１０５は台形領域の左右の斜辺の傾きに応じた周期でラインメモリ２０６における処理単位７０１の左側の画素、７０２の右側の画素、７０３の色差信号を白や黒など背景の画素と同じ値に変換してフレームメモリ２０７に書き込むことで、はみ出しの目立たない高品質な変換処理を実現することが可能となる。
【００３５】
なお、台形変換の際のパラメータとして、上底の長さを固定しておき、他のパラメータを適当に設定することで、図８のように画面の上側から台形領域が大きくなるような効果を得ることも可能である。また、ラインメモリ２０６の読み出し順序を書き込み時と逆にすることで、左右反転した画像を得ることも容易に可能である。
【００３６】
また、フレームメモリ２０１からの画像信号の読み出し順序を上下逆にすることで、台形領域の画像を上下反転することも可能である。
【００３７】
また、図２の画像処理部１０２において、台形変換処理を行わない場合、フレームメモリ２０１に記憶された画像信号はそのまま読み出されて信号処理部１０３あるいは表示部１０７、出力部１０８に出力される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、フレームメモリに記憶された矩形領域の画像信号を台形領域に変換するに当たり、フレームメモリから二つのラインメモリに画像信号を読み出し、このラインメモリの画像信号に対して台形領域に関するパラメータを用いて補間処理を行うので、安価な構成で台形変換効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるビデオカメラの構成を示す図である。
【図２】画像処理部の構成を示す図である。
【図３】台形変換処理を示す図である。
【図４】補間処理を示す図である。
【図５】台形変換の効果を示す図である。
【図６】メモリの読み出し単位を示す図である。
【図７】台形変換における補間画素の置き換えの様子を示す図である。
【図８】台形変換の効果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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