JP3310143B2 - 映像圧縮伸張処理装置 - Google Patents

映像圧縮伸張処理装置

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JP3310143B2
JP3310143B2 JP25326495A JP25326495A JP3310143B2 JP 3310143 B2 JP3310143 B2 JP 3310143B2 JP 25326495 A JP25326495 A JP 25326495A JP 25326495 A JP25326495 A JP 25326495A JP 3310143 B2 JP3310143 B2 JP 3310143B2
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耕一 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばワイドTV
受信機に用いられ、映像の圧縮、伸張処理を行う映像圧
縮伸張処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、従来の4:3のアスペクト比を有
するTV受信機から、16:9の横に広いアスペクト比
を有するいわゆるワイドTV受信機が増えている。しか
し、放送はまだ従来の4:3の放送が多いのが実状であ
る。そのため、ワイドTV受信機では、4:3の画像を
16:9の画面全体に表示する数種の表示方法が用いら
れている。図7(a)に4:3の表示例を示し、(b)
〜(d)に各種表示方法による16:9の表示例を示
す。
【0003】図7において、(b)では、(a)に示す
4:3の画像をそのまま広げて表示するモード(以下、
フルモードと称する)を示している。この表示手法で
は、画像をそのまま横方向に広げた表示になっているた
め、画像の欠落はないが不自然な画像となっている。
【0004】(c)では、横に広がった分だけ垂直に引
き延ばして表示するモード(以下、垂直伸張モードと称
する)を示している。この場合は、横に広がった分を同
様に縦にも広げているため、真円率は1となっている。
但し、画像としては自然ではあるが、縦に引き延ばされ
た分だけ上下に画像が切れてしまうことになる。
【0005】(d)では、水平の圧縮・伸張率を変化さ
せて自然に広がって見えるようにしたモード(以下、ラ
イブモードと称する)である。この場合は、画像の中心
部を圧縮し、両サイドにいくに従って伸張していくよう
にすることにより、見かけ上不自然さがないように見せ
ている。さらに、この場合では、垂直にもやや引き延ば
している。
【0006】表示画像としては、(b)から(d)の中
では(d)のライブモードが一番不自然さが少ない。し
たがって、多くの場合にはライブモードで4:3の放送
を見ることになる。
【0007】従来のワイドTV受信機では、水平偏向の
走査速度を変化することにより、ライブモード特性を実
現している。図8に水平偏向パルスの例を示す。すなわ
ち、通常の水平偏向パルスが図8(a)に示すようにほ
ぼ一定の傾きを有するランプ波形となっているのに対
し、ライブモードでの水平偏向パルスは図8(b)に示
すように緩やかな傾きから中心付近で傾きが急峻とな
り、最後にまた緩やかになる波形となっている。
【0008】このようなライブモード特性を実現するた
めには、アナログ処理での微妙な調整が必要となる。し
たがって、特性の経年変化や温度変化は免れず、工場出
荷時にも特性の合わせ込みが必要となる。また、この手
法では、信号自身は変化していないため、偏向走査速度
を変えることのできない液晶TVやプロジェクションT
Vなどには適用することができない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ワ
イドTV受信機のライブモードのように、映像を連続的
に圧縮、伸張させて表示する場合、従来では、水平偏向
の走査速度を変化させることでを実現しているが、この
手法では偏向走査機能を持たない、あるいは偏向走査速
度を可変できない機種の場合には、そのような表示形態
を実現することができないという問題があった。
【0010】本発明の課題は、上記の問題を解決し、偏
向走査可変機能の有無によらず、簡易な構成で映像を連
続的に圧縮、伸張して表示することのできる映像圧縮伸
張処理装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、 (1)入力映像信号を当該映像信号のアスペクト比以上
のワイドアスペクト比でかつ任意の圧縮伸張比を有する
映像信号に変換する映像圧縮伸張処理装置において、前
記入力映像信号の水平走査周波数のM倍(Mは整数)の
周波数の第1のクロックによりサンプリングするサンプ
リング手段と、前記サンプリング手段でサンプリングさ
れた各シンボル列を前記圧縮伸張比に合わせて補間する
補間手段と、この手段で補間されたシンボル列を前記第
1のクロックを書込みクロックとしてメモリに書込み、
前記入力映像信号の水平走査周波数のN倍(Nは整数、
M>N)の周波数の第2のクロックを読出しクロックと
して前記メモリから読み出すことで前記圧縮伸張比を有
する映像信号のシンボル列に並べ替える映像並べ替え手
段とを具備することを特徴とする。
【0012】(2)(1)の構成において、前記補間手
段は、前記シンボル列を1シンボル分遅延して遅延前後
のシンボル列を生成する遅延手段と、前記圧縮伸張比に
応じた前記遅延前後の各シンボル列それぞれに対応する
第1の係数列と第2の係数列を生成する係数列生成手段
と、前記遅延前のシンボル列と前記第1の係数列を順次
乗算し、前記遅延後のシンボル列と前記第2の係数列を
順次乗算する第1及び第2の乗算器と、前記第1及び第
2の乗算器の各乗算結果を加算して補間出力とする加算
器とを備えることを特徴とする。
【0013】(3)(2)の構成において、前記係数列
生成手段は、前記圧縮伸張比から前記第1及び第2の係
数列を演算する演算処理装置と、この装置で演算される
第1及び第2の係数列を記憶する記憶手段とを備え、こ
の記憶手段から前記第1及び第2の係数列を前記第1の
クロックのタイミングで順次読出して前記第1及び第2
の乗算器に出力するようにしたことを特徴とする。
【0014】(4)(1)の構成において、前記サンプ
リング手段の出力の水平高域成分を補正して前記補間手
段に出力する水平高域成分補正手段を備えることを特徴
とする。
【0015】(5)(1)の構成において、前記入力映
像信号のアスペクト比が4:3、前記出力映像信号のア
スペクト比が16:9であるとき、前記第1のクロック
と第2のクロックの周波数比を3:2とすることを特徴
とする。
【0016】(6)(1)の構成において、前記入力映
像信号が色差信号であるとき、前記補間手段は、前記シ
ンボル列を2シンボル間隔で補間することを特徴とす
る。すなわち、ワイドTV受信機等において、従来では
水平偏向パルスを操作して、4:3画像を16:9表示
していたが、本発明は、CRT以外の液晶ディスプレイ
やプロジェクション等の水平偏向処理が困難なTVでも
不自然さの少ない16:9表示を実現するために、今ま
での水平偏向パルスによる圧縮伸張処理を止め、信号自
身を圧縮・伸張することにより前記課題を実現する。
【0017】また、ハードウェアの削減を図るために、
補間回路を1系統にする。そのために、入力のサンプリ
ング周波数を出力のサンプリング周波数よりも高くし、
補間を行った後にメモリに記録し、低いクロックで並び
替えて出力する。
【0018】通常、伸張時には隣り合う2点間で同時に
2点以上のサンプルを生成する処理が必要となり、その
ために補間回路が2つ以上必要となる。前記手法によれ
ば、伸張率よりも入力クロックと出力クロックの比が大
きければ2点間で同時に2サンプル以上の信号を生成す
る必要がなくなり、1系統の補間回路だけで実現可能と
なる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図6を参照して本
発明の実施形態を詳細に説明する。尚、ここでは前述の
ワイド映像を、液晶TVのように偏向走査機能を持たな
い、あるいは偏向走査速度を可変できないTVにライブ
モードで表示する場合を想定する。
【0020】図1は本発明に係る第1の実施形態とし
て、映像圧縮伸張処理装置のY(輝度)信号処理構成を
示すもので、端子1000には走査線数525本、アス
ペクト比4:3のY信号が供給される。また、端子20
00には、制御バス(例えばIICバス)を通じてTV
受信機内に搭載されるプロセッサ(図示せず)から制御
情報信号が供給され、端子3000,4000にはそれ
ぞれ同期再生回路(図示せず)から周波数fhの水平同
期信号、周波数fvの垂直同期信号が供給される。
【0021】端子1000に供給されるY信号はA/D
(アナログ/デジタル)変換器10に供給され、サンプ
リング周波数1368fh=6fsc(fhは水平周波
数)でサンプリングされる。
【0022】また、端子3000,4000に供給され
る水平同期信号と垂直同期信号は共にメモリ制御信号発
生回路110と係数発生回路120に入力され、メモリ
制御信号、係数の発生に供される。
【0023】さらに、端子2000に供給される制御バ
スからの制御情報信号はデコーダ100に入力される。
このデコーダ100は、制御情報信号から例えば前述の
フルモード、垂直伸張モード、ライブモードの指定をデ
コードするもので、そのデコード結果はメモリ制御信号
発生回路110及び係数発生回路120に供給され、そ
れぞれの信号発生に供される。
【0024】上記A/D変換器10の出力(8ビット)
は、第1の乗算器20に供給されると共に、ラッチ回路
30で1クロック分遅延されて乗算器40に供給され
る。また、係数発生回路120の出力は、第1の乗算器
20に供給されると共に、減算器130で固定値“1”
から減算されて第2の乗算器40に供給される。
【0025】第1及び第2の乗算器20,40の乗算器
結果(共に10ビット)は加算器50で加算された後
(11ビット)、四捨五入フロー処理回路60で四捨五
入処理によりビットの丸め込み(11ビット→10ビッ
ト)が施される。この回路60の出力はRAM(ランダ
ム・アクセス・メモリ:1ライン768画素*10ビッ
ト相当の記憶容量を有する)を記憶媒体とするメモリ回
路70に供給される。
【0026】このメモリ回路70はメモリ制御信号発生
回路120で発生されたメモリ制御信号に応じて信号の
並び替えを行う。ここで、RAM70の書き込みクロッ
クは、A/D変換器10と同じ1368fhであるが、
読み出しクロックは912fh=4fscとすること
で、ライブ特性を実現している。
【0027】このメモリ回路70の出力は、D/A(デ
ジタル/アナログ)変換器80でサンプリングクロック
912fhに基づいてアナログ信号に変換され、アスペ
クト比16:9表示の映像信号として端子5000から
出力される。
【0028】上記構成において、以下、図2及び図3を
参照してその制御処理内容を説明する。映像信号自身を
圧縮・伸張するためには、並べ替え処理と補間処理が必
要となる。並べ替え処理は、メモリ回路70を用いて圧
縮率、伸張率に応じた並べ替えを行う。補間処理は、圧
縮、伸張によって生じる位相のずれを補うために補間を
行う。
【0029】ここで、問題となるのは、伸張時に入力の
2点間で2点以上のサンプルを生成する必要が生じるこ
とである。この場合には、同時に補間処理を行う必要が
あるため、補間回路を2つ以上持つ必要が生じ、ハード
規模の増加を招く。そこで、本発明では、少ないハード
量で自由度の高い連続的な可変圧縮・伸張特性(ここで
はライブモード特性)を実現する。
【0030】本発明の特徴とする点は、入力のサンプリ
ングクロックを出力のサンプリングクロックよりも高く
設定することにより、圧縮処理における補間処理を1系
統のみで実現している点にある。
【0031】図2及び図3に本発明による圧縮・伸張処
理の概念図を示す。図2は伸張の場合、図3は圧縮の場
合を示している。図2において、(a)は入力Y信号の
波形とA/D変換器10にて1368fhのクロックで
サンプリングした点(以下、シンボルと称する)を示し
ている。(b)は(a)に示すY信号を仮想的に引き延
ばした波形と、1368fhのクロックでサンプリング
したシンボルを示している。(c)は最終的にRAM7
0から読み出されるY信号のシンボルとそのアナログ変
換波形を示している。この場合の読出しクロックは91
2fhで、書込みクロック(サンプリングクロック13
68fh)の2/3倍の周波数である。
【0032】図2からわかるように、伸張処理におい
て、一般的な補間処理では、入力Y信号を仮想的に引き
延ばした波形の2つの補間シンボルyi ,yi+1 を、入
力Y信号の2つのシンボルxi ,xi+1 から生成しなけ
ればならないため、補間回路が2系統必要となる。しか
し、読出しクロックの周波数を入力サンプリング位相の
2/3倍に合わせれば、シンボルxi ,xi+1 から1つ
の補間シンボルzを生成すればよい。したがって、この
関係を利用すれば、伸張時の補間回路は1系統で実現で
きる。
【0033】また、図3において、(a)は入力Y信号
の波形とA/D変換器10にて1368fhのクロック
でサンプリングしたシンボル、(b)は(a)に示すY
信号を仮想的に圧縮した波形と1368fhのクロック
でサンプリングしたシンボル、(c)は最終的にメモリ
回路70から読み出されるY信号のシンボルとそのアナ
ログ変換波形を示している。この場合も、読出しクロッ
クは912fhで、書込みクロック(サンプリングクロ
ック1368fh)の2/3倍の周波数である。
【0034】図3からわかるように、圧縮処理の場合に
は、仮想的な圧縮波形のサンプリング間隔が詰まってい
るため、伸張時のように2つのシンボル間で同時に2つ
のシンボルを生成する必要がない。したがって、圧縮時
の補間回路も1系統で実現できる。
【0035】図1の構成は上記の手法を実現したもので
あり、ラッチ回路30、第1及び第2の乗算器20,4
0、加算器11、四捨五入フロー処理回路60が補間回
路を構成している。
【0036】ここで、係数発生回路120は、例えば
4:3表示モード、ライブモードの係数列を格納してお
り、デコーダ100でデコードされたモードに応じて係
数列を切り替え、水平及び垂直同期信号のタイミングで
設定された係数列を出力する。各出力係数は減算器13
0で順次固定値“1”から減算される。これにより、2
つの直交係数列が生成される。
【0037】A/D変換器10にて得られたY信号(ア
スペクト比4:3)のシンボル(1368fhのサンプ
リングクロックでサンプリングされた値)は第1の乗算
器20で一方の係数列と乗算されると共に、ラッチ回路
30で1シンボル遅延された後、第2の乗算器40で他
方の係数列と乗算される。両乗算結果は加算器50で加
算され、これによって前後のシンボルから補間シンボル
が生成される。
【0038】但し、補間処理されたシンボル列は乗算及
び加算によりビット数が奇数個となっている。そこで、
四捨五入フロー処理によって1ビット削減し、偶数ビッ
トの状態でメモリ回路70に出力する。
【0039】メモリ回路70のRAMにはメモリ制御信
号により1368fhのタイミングで補間処理されたシ
ンボル列が書き込まれ、912fhのタイミングで格納
されたシンボル列が読み出される。これにより、シンボ
ル列はアスペクト比16:9のY信号に並べ替えられ、
D/A変換されて出力される。
【0040】したがって、上記構成によれば、1系統の
補間回路のみで圧縮伸張処理を実現でき、ハード規模の
増加を抑えることができる。図4は本発明に係る第2の
実施形態の構成を示すもので、ここでは、図1の実施形
態と基本的な構成は同じで、水平帯域補償と色信号処理
の構成を追加している。尚、図4において、図1と同一
部分には同一符号を付して示し、重複する説明を省略す
る。
【0041】図4において、輝度信号処理系の構成は図
1の構成とほぼ同じであるが、A/D変換後の輝度信号
(Y)を水平帯域補償回路140に通す点が異なる。こ
の水平帯域補償回路140は、簡単な水平高域成分の補
償を行うことで、直線補間による帯域劣化を補正する役
割を果たしている。
【0042】端子6000には色信号6000が入力さ
れる。この色信号(C)は、輝度信号系と同様にA/D
変換器150により1368fhでA/D変換された
後、補間フィルタ160、乗算器170,180及び加
算器190で構成される補間回路に供給される。
【0043】ここで、色信号は色差信号Ιと色差信号Q
が時分割多重されているため、補間フィルタ(IPF:
インターポレーションフィルタ)160により2サンプ
ル間隔で隣り合うシンボルから中間のシンボルを生成す
る。これにより、輝度信号で用いている補間係数を共有
して使用することができる。その後、四捨五入フロー処
理回路200とメモリ回路(RAM)210を用いて、
輝度信号系と同様の処理で圧縮伸張特性を実現する。
【0044】この際、圧縮伸張特性によっては、I信
号、Q信号の連続性が崩れる場合が発生する。そのた
め、色差信号をI信号とQ信号に分けるために、メモリ
回路180の出力をそれぞれ直接及び補間フィルタ(I
PF)220,230を介してセレクタ回路240,2
50に入力し、メモリ制御信号発生回路110で発生さ
れる読出しクロックに同期したセレクト信号により、セ
レクタ回路240,250から交互に選択出力する。こ
れらの選択信号をD/A変換器260,270を入力
し、サンプリング周波数912fhのタイミングでD/
A変換することにより、端子7000,8000から圧
縮伸張処理されたI信号、Q信号が得られる。
【0045】ところで、上記の実施形態では、メモリ回
路210による圧縮伸張処理を行ってからI信号、Q信
号を分ける場合の構成について説明したが、先にI信
号、Q信号に分けてから圧縮伸張処理を行うようにして
も同様に実施可能である。図5にその構成を示す。尚、
図5において、図4と同一部分には同一符号を付して示
し、ここでは重複する説明を省略する。
【0046】まず、四捨五入フロー処理回路200の出
力段階では、まだI、Q信号の連続性は保たれている。
そこで、ここでは四捨五入フロー処理回路200の出力
を直接及び補間フィルタ(IPF)280を介してセレ
クタ回路290,300に入力し、各セレクタ回路29
0,300から1368fhレートで選択的に導出す
る。これによって得られたI信号、Q信号は、それぞれ
メモリ回路(RAM)310,320に入力され、前述
の並び替え処理により圧縮伸張処理が施された後、D/
A変換回路260,270に供給される。
【0047】この構成では、メモリ回路が増えるもの
の、複雑な補間出力とスルー出力の切り替えタイミング
を発生しないですむという効果がある。図6に係数発生
部の回路構成例を示す。ライブモードのように画素位置
に応じて、圧縮・伸張特性を画素毎に切り替えるために
は、前後関係と圧縮・伸張率に応じた位相計算が必要と
なる。これらの特性を自由に設定できるようにするに
は、さらに複雑な回路構成が必要となる。
【0048】そこで、ここでは、これらのモード特性を
プロセッサ500で計算し、IICデータ発生回路51
0でモード特性に応じたIICデータを発生し、IIC
バスを通じてIICデコーダ(前述の制御デコーダ)1
00でモード特性データ復調し、この復調データを係数
発生回路130を構成する1ライン分のメモリ回路に書
き込み、このメモリ回路の出力をモード特性別の係数発
生出力としている。
【0049】この構成によれば、ハード規模の削減と自
由なモード特性の設定を実現することができる。また、
実際には、設定を変更した場合には、図1、図4及び図
5のメモリ制御信号発生回路110の特性も、IICデ
コーダ100によって同時に制御することになる。
【0050】以上のように、本実施形態による映像圧縮
伸張処理回路は、デジタル信号処理によって映像圧縮処
理を行っているため、偏向走査可変処理が不要であり、
特に補間回路の簡略化を実現しているので、簡易な構成
で映像を連続的に圧縮、伸張して表示することができ
る。
【0051】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏向走査
可変機能の有無によらず、簡易な構成で映像を連続的に
圧縮、伸張して表示することのできる映像圧縮伸張処理
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る映像圧縮伸張処理装置の第1の実
施形態を示す回路構成図。
【図2】同実施形態の伸張処理を説明するための波形
図。
【図3】本実施形態の圧縮処理を説明するための波形
図。
【図4】本発明に係る映像圧縮伸張処理装置の第2の実
施形態を示す回路構成図。
【図5】同実施形態の変形例を示す回路構成図。
【図6】上記第1、第2の実施形態の係数発生部の具体
的な構成を示す回路構成図。
【図7】本発明の技術分野に関わるワイドTV受信機の
各種表示モードを示す図。
【図8】上記ワイドTV受信機におけるライブモード時
の水平偏向の走査速度変化の様子を示す波形図。
【符号の説明】
1000…輝度信号入力端子 2000…制御情報入力端子 3000…水平同期信号入力端子 4000…垂直同期信号入力端子 5000…輝度信号出力端子 10…A/D変換器 20,40…乗算器 30…ラッチ回路 50…加算器 60…四捨五入フロー処理回路 70…メモリ回路(RAM) 80…D/A変換器 100…デコーダ 110…メモリ制御信号発生回路 120…係数発生回路 130…減算器 140…水平帯域補償回路 150…A/D変換器 160…補間フィルタ 170,180…乗算器 190…加算器 200…四捨五入フロー処理回路 210…メモリ回路(RAM) 220,230…補間フィルタ(IPF) 240,250…セレクタ回路 260,270…D/A変換器 280…補間フィルタ(IPF) 290,300…セレクタ回路 500…プロセッサ 510…IICデータ発生回路 6000…色信号入力端子 7000…I信号出力端子 8000…Q信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 直樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝マルチメディア技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平6−245195(JP,A) 特開 平7−7723(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/01 H04N 5/46

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力映像信号を当該映像信号のアスペク
    ト比よりワイドなアスペクト比でかつ任意の連続して変
    化する圧縮・伸張特性を有する出力映像信号に変換する
    映像圧縮伸張処理装置において、 前記入力映像信号をその水平走査周波数のM倍(Mは
    以上の整数)の周波数の第1のクロックによりサンプリ
    ングするサンプリング手段と、 前記サンプリング手段でサンプリングされた各シンボル
    列を入力し、前記出力映像信号の画素に相当する補間シ
    ンボルをその前後の入力シンボルから作成して前記圧縮
    ・伸張特性に合致したシンボル列を作成する補間手段
    と、 この手段で作成されたシンボル列を前記第1のクロック
    を書込みクロックとしてメモリに書込み、前記入力映像
    信号の水平走査周波数のN倍(Nは整数、M>N)の周
    波数の第2のクロックを読出しクロックとして前記メモ
    リから読み出すことで前記圧縮・伸張特性を有する出力
    映像信号のシンボル列に並べ替える映像並べ替え手段と
    を具備することを特徴とする映像圧縮伸張処理装置。
  2. 【請求項2】 前記補間手段は、 前記シンボル列を1シンボル分遅延して遅延前後のシン
    ボル列を生成する遅延手段と、 前記圧縮・伸張特性に応じた前記遅延前後の各シンボル
    列それぞれに対応する第1の係数列と第2の係数列を生
    成する係数列生成手段と、 前記遅延前のシンボル列と前記第1の係数列を順次乗算
    し、前記遅延後のシンボル列と前記第2の係数列を順次
    乗算する第1及び第2の乗算器と、 前記第1及び第2の乗算器の各乗算結果を加算して補間
    出力とする加算器とを備えることを特徴とする請求項1
    記載の映像圧縮伸張処理装置。
  3. 【請求項3】 前記係数列生成手段は、 前記圧縮・伸張特性から求められた前記第1及び第2の
    係数列を記憶する記憶手段とを備え、 この記憶手段から前記第1及び第2の係数列を前記第1
    のクロックのタイミングで順次読出して前記第1及び第
    2の乗算器に出力するようにしたことを特徴とする請求
    項2記載の映像圧縮伸張処理装置。
  4. 【請求項4】 さらに、前記サンプリング手段の出力の
    水平高域成分を補正して前記補間手段に出力する水平高
    域成分補正手段を備えることを特徴とする請求項1記載
    の映像圧縮伸張処理装置。
  5. 【請求項5】 前記入力映像信号のアスペクト比が4:
    3、前記出力映像信号のアスペクト比が16:9である
    とき、前記第1のクロックと第2のクロックの周波数比
    を3:2とすることを特徴とする請求項1記載の映像圧
    縮伸張処理装置。
  6. 【請求項6】 前記入力映像信号が色差信号であると
    き、前記補間手段は、前記シンボル列を2シンボル間隔
    で補間することを特徴とする請求項1記載の映像圧縮伸
    張処理装置。
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