JP2000050306A - 映像信号a―d変換装置 - Google Patents
映像信号a―d変換装置Info
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Abstract
信号を所定のデジタル符号化規格の信号に変換する安価
で高品質の装置を提供する。 【解決手段】 アナログ方式の信号を2N ビットのデジ
タル信号に変換するA−Dコンバータ回路と、デジタル
信号から同期信号を検出する同期信号検出回路と、A−
Dコンバータ回路から出力されるデジタル信号を同期信
号検出回路から出力される同期信号を用いて輝度信号と
搬送波色信号に分離するY/C分離回路と、輝度信号を
規定値に変換する同期信号変換回路と、輝度信号のレベ
ルをデジタル的に増幅するデジタル振幅増幅回路を装備
する。また、デジタル振幅増幅回路をシフターで構成す
る。また、ローパスフィルタを使用して、丸め誤差をな
くす。また、映像の種類によっては、ローパスフィルタ
を使用しないようにする。
Description
関し、特にアナログ方式のテレビジョン信号を所定のデ
ジタル符号化規格に適合するように変換するものに関す
る。
セット)等映像信号をデジタル処理することによりノイ
ズの少ない映像を記録出来る機器が普及し始めている。
そこで、より精度よく、より簡単にアナログ方式のテレ
ビジョン信号を所定のデジタル符号化規格に準じる信号
に変換する装置の開発が求められている。
号は、例えばNTSC方式ではEIA規格RS−170
として制定されている。
送波色信号が多重された映像信号部分とテレビ受像器に
映像を映すために用いられる同期信号部分よりなり、そ
れぞれの信号レベルは、同期信号を40とすると映像信
号は黒レベルから白ピークまでの間が100の映像信号
レベルになるように定められている。
ポーネント信号のデジタル符号化規格として、ITU勧
告ITU−R.BT601として定められている。
グ信号をデジタル信号へ変換するときに、サンプリング
周波数、量子化の信号レベルなどが定められている。
同期信号はなく、また輝度信号はアナログデータの値を
採取する周期たるサンプリング周波数が13.5Mh
z、量子化の信号レベルが1サンプルを8ビットで表現
する(変換する)場合、黒レベルは16/255(=2
8 −1)、白ピークレベルは235/255とされてい
る。
では、映像信号レベルの相違が生じる。本図において、
左がEIA規格RS−170であり、右がITUの勧告
ITU−R.BT601である。
る場合、この調整が必要となる。以下、このことを考慮
して従来のアナログ方式のテレビジョン信号をデジタル
符号化規格の信号へ変換する装置について、図を参照し
つつ説明する。
側及び下流側のA−Dコンバータ回路である。12は、
Y/C分離回路である。131と132は、各上流側及
び下流側の同期信号検出回路である。31は、D−Aコ
ンバータ回路である。32は、振幅増幅回路である。1
4は、同期信号変換回路である。
る。
のテレビジョン信号が入力端子10から上流側のA−D
コンバータ回路111に入力されると、ここで8ビット
のデジタル信号に変換される。このA−Dコンバータ回
路の信号レベルであるが、先の図1に示すような信号
は、図4に示すように黒レベル部分が例えば64/25
5、白ピークレベルが210/255とされる。
8ビットデジタル信号から同期信号を検出する。
号を用いて8ビットデジタル信号を輝度信号と搬送波色
信号に分離する。
ータ回路31により再度アナログ信号に変換され、また
同期信号と輝度信号と搬送波色信号の入ったコンポジッ
ト信号を輝度信号と同期信号の入った信号及び搬送波色
信号に分割したコンポーネント信号に直すべく振幅増幅
回路32により黒レベルと白ピークの間の信号レベルが
入力信号の1.5倍になるように増幅される。
ンバータ回路112により再度8ビットデジタル信号に
変換される。
力信号の信号レベルは、図2の右側に示すように黒レベ
ル16/255、白ピークレベル235/255に変換
することが出来る。
増幅回路32からの出力信号から同期信号を検出する。
出回路からの同期信号を用いて、輝度信号の同期信号部
分は例えば16/255に固定し、映像部分はそのまま
出力する。
に図示しない表示部へ出力され、両信号を足し合わせて
送る場合よりも良好な映像が表示されることとなる。
なアナログ方式のテレビジョン信号を規定のデジタル符
号化規格に適合した信号に変換することが出来る。
路構成では、入力信号が上流側のA−Dコンバータ回路
111でデジタル信号に変換された後、コンポジット信
号をコンポーネント信号に変換するため再度D−Aコン
バータ回路31と下流側のA−Dコンバータ回路112
で変換されることとなり、その結果S/N比が劣化す
る。
めに、D−Aコンバータ回路と2個のA−Dコンバータ
回路を用いるためコストが高くなる。
く、更に回路規模も小さく安価な映像信号処理装置の実
現が望まれている。
いるNTSC方式のテレビジョン映像におけるA/D変
換での処理を対象としたものであるが、A/D変換に際
して技術の進歩等に伴い、幾つかの規格が相違するた
め、その調整としての増幅等が必要という問題は他の方
式でも生じうる。
術の開発が望まれていた。
って映像が見づらくなったりしてはならないのは当然で
ある。
劣化したりしない技術の開発も望まれていた。
決することを目的としてなされたものであり、従来の処
理の要部をアナログでなくデジタルで行うものである。
式のテレビジョン信号を2N ビット、例えば8ビット、
のデジタル信号に変換するA−Dコンバータ回路と、A
−Dコンバータ回路から出力されたデジタル信号から同
期信号を検出する同期信号検出回路と、A−Dコンバー
タ回路から出力されたデジタル信号を同期信号検出回路
から出力される同期信号を用いて輝度信号と搬送波色信
号に分離して出力するY/C分離回路と、Y/C分離回
路から出力された輝度信号の同期信号部分を規定値に変
換する同期信号変換回路と、同期信号変換回路から出力
された信号レベルを通信規格や映像信号用機器の規格か
ら定まる所定倍、例えば1.5倍に増幅するデジタル振
幅増幅回路とを有している。
ジタル振幅増幅回路をデジタル乗算器若しくはディジタ
ル信号を右や左へ所定ビットだけシフトする1又は複数
個のシフターと該シフター(群)からの出力信号と原信
号を加算する加算回路にて構成している。
いてデジタル振幅増幅回路から出力されたデジタル信号
を入力されて、外部から入力された映像信号にあらかじ
め含まれていないと判明している高周波等処理の都合で
発生した誤差等をカットし、所定の低域周波数成分を通
過させるローパスフィルタを有している。
いて入力されてきた信号の所定の性質を検出し、該検出
値に対応した制御部と、制御部からの制御信号によりデ
ジタル振幅増幅回路の出力そのままと一旦ローパスフィ
ルタを通した信号のいずれか一方を選択して出力する選
択回路とを有している。
が丸め誤差がある信号または丸め誤差は少ないがフィル
タにより画質が多少劣化している信号の一方を、視覚特
性に合わせて適切に選択し出力することとなる。
ジタル振幅増幅回路を、デジタル乗算器若しくはディジ
タル信号を右や左へ所定ビットだけシフトする1又は複
数個のシフターと該シフター(群)からの出力信号と原
信号加算をする加算回路を有している。
求項4と同5における制御部は入力されてきた映像信号
の動き検出を行い、動き検出値がしきい値以上であれば
選択手段がデジタル振幅増幅回路の出力を選択し、しき
い値より小さければローパスフィルタの出力を選択する
制御信号を生成する動き検出制御部としている。
動画と判断した場合には、動画は視覚特性的に丸め誤差
が目立たないために丸め誤差があっても元の信号に近い
信号を出力し、静止画と判断した場合には、静止画は視
覚特性的に丸め誤差が目立つためにフィルタを通過させ
た丸め誤差が小さい信号を出力する。
請求項4と同5における制御部は入力されてきた映像信
号の相関検出を行い、相関検出値がしきい値以上であれ
ば選択手段がデジタル振幅増幅回路の出力を選択し、し
きい値より小さければローパスフィルタの出力を選択す
る制御信号を生成する相関検出制御部としている。
相関が弱いと判断した場合には、相関の弱い映像信号は
視覚特性的に丸め誤差が目立たないために丸め誤差があ
っても元の信号に近い信号を出力し、相関が強いと判断
した場合には、相関の強い映像信号は視覚特性的に丸め
誤差が目立つためにフィルタを通過させた丸め誤差が小
さい信号を出力する。
請求項4と同5における制御部は、動きと相関の両方を
検出して、適切な制御を行なう動き相関検出制御部とし
ている。
の好ましい形態に基づいて説明する。
る映像信号処理装置の第1の実施の形態の構成図であ
る。
路である。12は、Y/C分離回路である。13は、同
期信号検出回路である。14は、同期信号変換回路であ
る。15は、デジタル振幅増幅回路である。
のテレビジョン信号が、入力端子10からA−Dコンバ
ータ回路11に入力されると、この回路にて、この入力
されたアナログ信号は8ビットのデジタル信号に変換さ
れる。
ルは、従来技術と同じく例えば図4に示すように黒レベ
ル部分が例えば64/255、白ピークレベルが210
/255となるように変換される。
ットデジタル信号から同期信号を検出する。
号を用いてA−Dコンバータ回路11から出力される8
ビットデジタル信号を輝度信号と搬送波色信号に分離す
る。このときの輝度信号の信号レベルは、上述の如く例
えば黒レベル64/255、白ピークレベル210/2
55である。
路13から出力される同期信号を用いて、輝度信号を同
期信号部分の信号レベルを例えば64/255に固定す
る。
この信号が黒レベル16/255、白ピークレベル23
5/255になるように変換され、デジタル符号化規格
に直した信号として出力される。
ついて説明する。
例えば黒レベル64/255、白ピークレベル210/
255とし、同期信号変換回路14から出力された任意
の信号のレベルをXとする。
レベルを黒レベル16/255、白ピークレベル235
/255とする。
力される上述のXに対応する信号のレベルをYとする
と、 すると、Y=(235−16)/(210−64)×(X−64) = 1.5×(X−64) = {1+(1/2)}×(X−64) となる。
示す。
信号を1/2にすることは、すなわち8ビット信号を1
ビット分右にシフトする(最下位の桁は切り捨てる)こ
とである。
は、図6の(a)に示すように加算回路150と1ビッ
ト右シフト回路(シフター)151を組み合わせた簡単
な回路となる。
合の処理であるが、ハイビジョン放送においては10ビ
ットとなる。しかし、この場合の処理も原理的には同じ
である。
所定倍率への増幅回路は、シフターを適宜組み合わせる
ことにより、簡単に作製可能である。
回路152を組み合わせて1.75倍に増幅する場合の
デジタル振幅増幅回路を示す。
左へシフトする回路を使用したり、デジタル乗算器を使
用したりしての処理もなしうるのは勿論である。
る映像信号処理装置の第2の実施の形態の構成図であ
る。
デジタル振幅増幅回路15の後流に設けているのが先の
第1の実施の形態と相違する。
(部分)については同じ符号を付してその説明を省略す
る。
のようなアナログ方式のテレビジョン信号が先の第1の
実施の形態と同じようにして処理され、その結果、デジ
タル振幅増幅回路15が、この入力信号を黒レベル16
/255、白ピークレベル235/255になるように
変換し、デジタル符号化規格に準じた信号としてローパ
スフィルタ16へ出力する。
は、例えば図8に示すようなアナログ信号が入力される
と、A−Dコンバータ回路11の出力は切捨てがなされ
るため図9のようになり、更にこのデータがデジタル振
幅増幅回路15に入力されて、その出力が1.5倍され
ることとなる。このため、そこでの出力は図10のよう
になる。
すると、元のアナログ信号では存在しない形状が出来る
こととなり、このためA点において演算の丸め誤差が目
立ってしまうこととなる。
増幅回路15の出力を一旦ローパスフィルタ16に通す
ことにより、NTSC方式では本来含まれていない6M
Hz以上の高周波をカットしてしまうこととしている。
の補正がなされ、演算の丸め誤差が低減されることとな
る。
る。
る周波数は、本来のアナログ映像の放送、通信方式等や
映像の内容に応じて、適宜他の値が採用されたり、調整
可能とされていてもよいのは勿論である。
第3の実施の形態に係わる映像信号A−D変換装置の構
成を示す。
の形態の装置に、更に制御回路17とセレクタ18を備
えた点が相違する。このため、第2の実施の形態と同じ
構成については、同じ符号を付して、その説明を省略す
る。
14への信号線が途中から分岐して制御回路17へ入力
されるが、この信号線を17aとする。また、制御回路
17からセレクタ18への出力信号線を17bとする。
また、ローパスフィルタ16からセレクタ18への出力
信号線を16bとする。
パスフィルタ16への信号線が途中から分岐してセレク
タ18へ出力されるが、この信号線を15bとする。
出力された輝度信号を入力され、後述の処理を行なった
後、セレクタへ所定の切り替え信号を出力する。
の切り替え信号をもとに、デジタル振幅増幅回路15か
らの出力信号線15bと、ローパスフィルタ16からの
出力信号線16bのいずれの信号線を下流側へ接続する
かを選択し、選択された方の信号線の信号が下流側へ出
力されることとなる。
る制御回路17の諸々の構成例を示す。以下、(a)〜
(c)を順に説明する。
が、各フレーム間の相関を利用して局所的に映像の動き
を検出する動き検出制御回路171である場合である。
の(a)に、概略処理を図14の(b)に示す。
本点記憶部である。1712は標本点採取部である。1
713は、しきい値記憶部である。1714は、比較部
である。1715は、動き判定部である。1716は、
切り替え信号出力部である。
12は、本装置の製造時に標本点記憶部1711にあら
かじめ入力されている標本点を読み出し、読み出したデ
ータをもとに輝度信号から、ある座標Xの標本点と1フ
レーム前の同じ座標Xの値を取り出し、これを比較部1
714へ出力する。
記憶部1713にあらかじめ記憶されているデータと比
較し、その結果を動き判定部1715へ出力する。
もとに、動画か静止画かを判断してその旨を切り替え信
号出力部1716へ出力する。
じて切り替え信号をセレクタ18へ出力する。
示す。
あればフィルタをかけていない信号を出力し、静止画と
判定された信号であればフィルタをかけた信号を出力す
ることとなる。
力をローパスフィルタ16に通過させることにより演算
の丸め誤差を目立たなくさせることができるため、通過
後の信号は静止画として出力する場合において有効であ
る。
め本来の信号に近い信号であり、また人間が動画を見る
場合、視覚効果により視覚の分解能が低下し演算の丸め
誤差が目立たなくなり、丸め誤差は実質的には問題にな
らない。
クタより出力される輝度信号の劣化を低減させることが
出来る。
が局所的にフィールド内(同一画面内の各部)の相関を
検出する相関検出制御回路172である場合の回路図で
ある。
ある座標Yの標本点とその周囲8点(上下2点、左右2
点、斜め方向4点)の視覚に影響のある色彩と輝度の値
の平均値を計算し、その計算結果と標本点の値との差を
求め、その差がある基準値以上であれば相関関係無し、
その差がある基準値以下であれば相関関係有りと判定し
てセレクタ18へ判定結果を出力する。
判定された信号であればローパスフィルタ16をかけて
いない信号を出力し、相関関係有りと判定された信号で
あればローパスフィルタ16をかけた信号を出力する。
おいてフィールド内の相関関係が大きい場合は演算の丸
め誤差が目立ち、相関関係が小さい場合は演算の丸め誤
差が目立たない。
め誤差が目立たない場合を判断し、その場合においてロ
ーパスフィルタを通過させない元の信号に近い信号を出
力しても実質的に問題をならない。
の場合はセレクタより出力される輝度信号の劣化を低減
させることが出来る。
成、処理手順は先の動き検出制御回路と同様なので、わ
ざわざの図示は省略する。
回路170と相関検出回路173と判定回路174で構
成されている動き相関検出制御回路である場合の回路で
ある。
0で、動画/静止画の判定を行い、相関検出回路173
で、相関関係有り/無しの判定を行う。判定回路174
では、出力する信号が静止画で且つ相関関係がある場合
のみセレクタ18がローパスフィルタ16を通過させた
信号を選択するようにして、その他の場合はセレクタ1
8がローパスフィルタ16を通過させない信号を選択す
るようにする。
且つ相関関係が有るといった演算の丸め誤差が目立つ場
合のみにローパスフィルタの出力信号を選択することに
より、更にローパスフィルタの選択範囲をしぼりこむこ
とが可能となる。
相関関係有り以外の場合はセレクタより出力される輝度
信号の劣化を低減させることが出来る。
て説明してきたが、本発明は何も以上の実施の形態に限
定されないのは勿論である。すなわち、例えば以下のよ
うにしてもよい。 製造の便宜等もあり、本発明の1つの構成要素を物
理的に複数の物に分割したり、逆に複数の構成要素を一
体にしたりしている。 サンプリング周波数を変更し、これに合わせてロー
パスフィルタのカットする周波数を変更している。ある
いは、使用者が入力されてくるアナログ映像信号の程度
に応じて調整することが可能としている。 既存のアナログ映像のデジタル映像への変換専用機
であり、このため記録部や表示部を有していない。 表示部はCRTでなく、その他のもの、例えば液晶
表示盤、としている。 第3の実施の形態において、制御回路は、A−Dコ
ンバータ回路から直接信号を入力されるようになってい
る。また、確実に各フレームを検出するため、同期信号
を入力されたり、別途クロック信号を入力されたりする
ようになっている。また、相関検出も、回路的に負担と
ならないので、全ての画素につき検出している。 A−Dコンバータ回路等は、外部から入力されてく
るアナログ映像信号が、通常のNTSC方式かハイビジ
ョン放送かを自動的に検出したり、別途使用者から入力
されたりして、それに応じての処理をなせるようプログ
ラムされている(極端な場合、必要な回路等は複数有
し、入力信号に適した方に切り換えを行なう)。
念的にを示した図である。
信号を変換する様子を概念的に説明するための図であ
る。
成図である。
信号に変換するときの信号レベルを説明するための概念
図である。
の実施の形態の構成図である。
タル振幅増幅回路の構成図である。
の実施の形態の構成図である。
入力されたアナログ信号とそのサンプリング点を示す。
サンプリング点でのデジタル値をしめす。
り、図9に示すデジタル値を1.5倍した値を示す。
り、ローパスフィルタ通過後のデジタル値を示す。
3の実施の形態の構成図である。
御回路の構成図である。
き検出制御回路の構成と処理手順を示した図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 アナログ方式のテレビジョン信号を2の
N乗ビットのデジタル信号に変換するA−Dコンバータ
回路と、 前記A−Dコンバータ回路から出力されたデジタル信号
から同期信号を検出する同期信号検出回路と、 前記A−Dコンバータ回路から出力されたデジタル信号
を前記同期信号検出回路から出力される同期信号を用い
て輝度信号と搬送波色信号に分離して出力するY/C分
離回路と、 前記Y/C分離回路から出力された輝度信号の同期信号
部分を規定値に変換する同期信号変換回路と、 前記同期信号変換回路から出力された信号レベルを通信
規格や映像信号用機器の規格から定まる所定倍に増幅す
るデジタル振幅増幅回路とを有していることを特徴とす
る映像信号A−D変換装置。 - 【請求項2】 前記デジタル振幅増幅回路は、 デジタル乗算器若しくは1又は複数のシフターと該シフ
ター(群)からの出力と原信号を加算する加算回路から
なっていることを特徴とする請求項1記載の映像信号A
−D変換回路。 - 【請求項3】 前記デジタル振幅増幅回路から出力され
たデジタル信号を入力されて所定の低域周波数成分を通
過させるローパスフィルタを有していることを特徴とす
る請求項2記載の映像信号A−D変換装置。 - 【請求項4】 アナログ方式のテレビジョン信号を2の
N乗ビットのデジタル信号に変換するA−Dコンバータ
回路と、 前記A−Dコンバータ回路から出力されたデジタル信号
から同期信号を検出する同期信号検出回路と、 前記A−Dコンバータ回路から出力されたデジタル信号
を前記同期信号検出回路から出力される同期信号を用い
て輝度信号と搬送波色信号に分離して出力するY/C分
離回路と、 前記Y/C分離回路から出力された輝度信号の同期信号
部分を規定値に変換する同期信号変換回路と、 前記同期信号変換回路から出力された信号レベルを通信
規格や映像信号用機器の規格から定まる所定倍に増幅す
るデジタル振幅増幅回路と、 前記デジタル振幅増幅回路から出力されたデジタル信号
を入力されて所定の低域周波数成分を通過させるローパ
スフィルタと、 入力されてきた信号の所定の性質を検出し、該検出値に
対応した制御信号を出力する制御部と、 前記制御部からの制御信号により前記デジタル振幅増幅
回路の出力と前記ローパスフィルタの出力のいずれか一
方を選択して外部へ出力する選択回路とを有しているこ
とを特徴とする映像信号A−D変換装置。 - 【請求項5】 前記デジタル振幅増幅回路は、 デジタル乗算器若しくは1又は複数のシフターと該シフ
ター(群)からの出力と原信号を加算する加算回路から
なっていることを特徴とする請求項4記載の映像信号A
−D変換回路。 - 【請求項6】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の動き検出を行い、該動き検出値がしきい値以上
であれば前記選択手段が前記デジタル振幅増幅回路の出
力を選択し、しきい値より小さければ前記ローパスフィ
ルタの出力を選択する制御信号を生成する動き検出制御
部であることを特徴とする請求項5記載の映像信号A−
D変換装置。 - 【請求項7】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の相関検出を行い、該相関検出値がしきい値以上
であれば前記選択手段が前記デジタル振幅増幅回路の出
力を選択し、しきい値より小さければ前記ローパスフィ
ルタの出力を選択する制御信号を生成する相関検出制御
部であることを特徴とする請求項5記載の映像信号A−
D変換装置。 - 【請求項8】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の動き検出と相関検出を行い、該動き検出値と相
関検出値が共にしきい値以上であれば前記選択手段が前
記デジタル振幅増幅回路の出力を選択し、その他の場合
は前記ローパスフィルタの出力を選択する制御信号を生
成する動き相関検出制御部を有していることを特徴とす
る請求項5記載の映像信号A−D変換装置。 - 【請求項9】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の動き検出を行い、該動き検出値がしきい値以上
であれば前記選択手段が前記デジタル振幅増幅回路の出
力を選択し、しきい値より小さければ前記ローパスフィ
ルタの出力を選択する制御信号を生成する動き検出制御
部であることを特徴とする請求項4記載の映像信号A−
D変換装置。 - 【請求項10】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の相関検出を行い、該相関検出値がしきい値以上
であれば前記選択手段が前記デジタル振幅増幅回路の出
力を選択し、しきい値より小さければ前記ローパスフィ
ルタの出力を選択する制御信号を生成する相関検出制御
部であることを特徴とする請求項4記載の映像信号A−
D変換装置。 - 【請求項11】 前記制御部は、 A−Dコンバータ回路若しくはY/C分離回路からの出
力信号の動き検出と相関検出を行い、該動き検出値と相
関検出値が共にしきい値以上であれば前記選択手段が前
記デジタル振幅増幅回路の出力を選択し、その他の場合
は前記ローパスフィルタの出力を選択する制御信号を生
成する動き相関検出制御部を有していることを特徴とす
る請求項4記載の映像信号A−D変換装置。
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JP3606766B2 (ja) | 2005-01-05 |
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