JP4072979B2 - 画像処理装置、クロマキー処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は4:2:0p方式の画像データを画像処理する為の技術に関し、特に4:2:0p方式の画像データを画像処理する時に生じる遅延による弊害を解決する為の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高画質の要求から、走査方式がインタレース方式から順次走査方式に移行しつつある。代表的な順次走査方式として、525pアナログ信号の輝度信号をサンプリング周波数27MHzで、色差データを13.5MHzでサンプリングする8:4:4方式が特に知られている。
【0003】
又、上述の順次走査方式のディジタルインタフェースとしては、4:2:2P方式と4:2:0P方式とがある。
4:2:2P方式は、上述した8:4:4方式の映像データをライン一本毎にインタレース状に抜き出したものを一組のインタレースデータとし、抜き出したラインと相補関係にあるラインを別のインタレースデータとして分けた後、時間軸上に2倍に伸長して、各々が13.5MHzサンプリングの525インタレースデジタルコンポーネント信号と同一データ構造の二つのビットストリームでインタフェースする。
【0004】
一方、4:2:0P方式は、上述した8:4:4方式の映像データの色差データのみを垂直低域通過フィルタに通した後、垂直方向に1本毎にインタレース状に間引いたデータ方式である。従って、輝度信号は27MHzサンプリングの順次走査データを持ち、色差データは6.75MHzサンプリングのインタレース状のデータを持つ。尚、4:2:0P方式は、伝送速度が360Mbpsである為、従来の18MHzサンプルのインタレース4:2:2と伝送速度が同じであり、このシステム用に開発された従来の機器、IC等が使用できるという利点があり、注目を浴びている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、4:2:0P方式の画像データは、上述の如く輝度データは順次走査であるが、色差データはインタレースである。そこで、画像処理、例えばクロマキー処理等を行う場合、色差データを補間して色差データを順次走査に変換しなければならない。
【0006】
一方、色差データを補間する為の技術としては、上下ラインの相加平均や、対称型のディジタルフィルタなどが提案されている。しかし、いずれの方法であっても、数ラインの遅延が生じてしまう。
従って、4:2:0P方式の画像データを画像処理する場合、色差データを補間する為に要する時間や、画像処理に要する時間等により遅延が生じてしまい、画像処理装置の入出力遅延が問題となる。
【0007】
更に、DVE等の画像処理は連続して複数の処理が行われる場合が多い。例えば、クロマキー処理では、2つの画像データを合成した後、さらに合成された画像データを縮小処理する場合がある。
従って、複数回の画像処理を行うと、上述の遅延によるラインのずれが問題となる。
【0008】
そこで、本発明の目的は上記問題点を解決し、4:2:0p方式の画像データを画像処理によって遅延が生じても、ライン位置がずれることなく画像処理が出来る技術を提供することにある。
【0009】
【課題を解決する為の手段】
上記本発明の目的は、奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データを画像処理する画像処理装置であって、
奇数フィールド又は偶数フィールドの420Pの画像データを入力し、前記420Pの画像データに色差データを補間して422Pの画像データに変換する変換手段と、
前記422Pの画像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、
色差データのデータサンプリング構造が前記変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記画像処理手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き手段と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延手段と
を有することを特徴とする画像処理装置によって達成される。
【0010】
本発明の特徴は、画像処理の遅延によって生じるラインの位置ずれを1フィールド遅延させることにより解消する。
しかし、単に1フィールド遅延させたたげでは、420P方式特有の奇数フィールドと偶数フィールドとにおける色差データのデータサンプリング構造の相違を解消することは出来ない。
【0011】
そこで、画像データを1フィールド遅延させると共に、出力する画像データの色差データを入力されたフィールドの種別とは異なるフィールドのデータサンプリング構造に置き換える、例えば奇数フィールドが入力された場合には偶数フィールドのデータサンプリング構造に変換することにより、1フィールド遅延によって生じるフィールド種別の相違を解消している。
【0012】
尚、前記遅延手段は、画像処理が複数回行われる場合、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させて出力する手段である。
又、画像処理が特にクロマキー処理の場合において、上記本発明の目的は、奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データにクロマキー処理を行うクロマキー処理装置であって、
420Pの画像データにおける奇数フィールド又は偶数フィールドの第1の画像データを入力し、前記第1の画像データに色差データを補間して422Pの第1の画像データに変換する第1の変換手段と、
420Pの画像データにおける奇数フィールド又は偶数フィールドの第2の画像データを入力し、前記第2の画像データに色差データを補間して422Pの第2の画像データに変換する第2の変換手段と、
前記422Pの第1の画像データに基づいて、クロマキー信号を生成するクロマキー信号生成手段と、
前記クロマキー信号に基づいて、前記422Pの第1の画像データと前記422Pの第2の画像データとを合成する合成手段と、
色差データのデータサンプリング構造が前記第1及び第2の変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記合成手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き手段と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が、1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延手段と
を有することを特徴とするクロマキー処理装置によって達成される。
【0013】
尚、クロマキー処理を複数回行う場合、前記遅延手段は、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させて出力する手段であることを特徴とする。
上記本発明の目的は、奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データをを画像処理する画像処理方法であって、
奇数フィールド又は偶数フィールドの420Pの画像データを入力し、前記420Pの画像データに色差データを補間して422Pの画像データに変換する変換工程と、
前記422Pの画像データに所定の画像処理を施す画像処理工程と、
色差データのデータサンプリング構造が前記変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記画像処理手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き工程と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延工程と
を有することを特徴とする画像処理方法らよって達成される。
【0014】
尚、画像処理された420Pの画像データを再び画像処理する場合、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させてことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の概念について説明する。図1は本発明の画像処理装置の概念図である。
図1中、1は色差補間回路である。この色差補間回路1は、入力された420Pの画像データに対して、色差データを補間して422Pの画像データに変換する。
【0016】
2は画像処理回路である。この画像処理回路2は、色差補間回路1で生成された422Pの画像データに対して所定の画像処理を施す。
3は色差間引き回路である。この色差間引き回路3は、画像処理が施された422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する。間引きの方法として、色差データが色差補間回路1に入力された420Pの画像データのフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように間引く。例えば、色差補間回路1に入力された420Pの画像データのフィールドが奇数フィールドである場合、色差間引き回路3では出力される画像データが偶数フィールドの420Pの画像データとなるように422Pの画像データから色差データを間引く。
【0017】
4は遅延回路である。この遅延回路4は、色差間引き回路3から出力される420Pの画像データを、420Pの画像データが色差補間回路1に入力されて遅延回路4から420Pの画像データが出力されるまでの時間が1フィールドとなるように遅延して出力する。
以上の如く構成された回路において、具体的な動作を説明する。
【0018】
尚、本動作では、補間回路に入力される画像データが、420P画像データの奇数フィールドである場合を考える。
420P画像データが入力された色差補間回路1では、フィールドのうち色差データがないラインに対して色差データを補間する。例えば、図2 の奇数フィールドの2,4,6……ライン(×で示されるライン)に対して色差データを補間して422Pの画像データに変換する。
【0019】
この補間方法については、上下ラインの相加平均や、対称型のディジタルフィルタなどが提案されている。しかし、いずれの方法であっても、数ラインの遅延が生じる。ここでは、上下ラインの相加平均から色差データを補間するものとすると最低1ラインの遅延が生じることとなる。
次に、生成された422Pの画像データを画像処理回路2に入力し、画像処理を行う。この画像処理としては、クロマキーや、回転・縮小などの一般的な画像処理であれば種類を問わない。ここでは画像処理を行うのに2ラインの遅延が生じたとする。
【0020】
続いて、色差間引き回路3において、画像処理された画像データから色差データを間引く。この場合、入力された画像データが奇数フィールドなので、偶数フィールドとなるように間引く。すなわち、1,3,5……ライン(奇数ライン)の色差データを間引く。これにより出力される信号は偶数フィールドの420Pの画像データとなる。尚、この間引きの処理に1ライン分かかったとする。
【0021】
最後に遅延回路4で画像データを装置全体で1フィールド分遅延させる。遅延量の計算としては、ここまでの処理するのに遅延した時間を考慮する。この場合には、3+2+1=6ライン分遅延している。そこで、525−6=519ライン分遅延させれば、420P画像データが色差補間回路1に入力されてからちょうど1フィールド分遅延したことになる。そこで、入力された420Pの画像データを519ライン分遅延させて出力する。
【0022】
これにより、画像処理された信号が1フィールド分遅延されて出力され、色差データの補間処理や画像処理に要した遅延分によって生じる走査ラインのずれをなくすことが出来、かつフィールドによって異なるデータサンプリング構造に一致した420Pの画像データを出力することが出来る。
次に、上述の処理において、画像処理を複数回行う場合について説明する。
【0023】
例えば、図3に示されるように1度画像処理回路2で画像処理を行った画像データを、画像処理回路5に入力して画像処理をする場合を考える。
この場合を上述の動作に適用すると、1回目の画像処理で2ラインの遅延が生じ、2回目の画像処理でも2ラインの遅延が生じる。従って、画像処理で合計4ライン分の遅延が生じる。
【0024】
そこで、遅延回路4では、ここまでの処理するのに遅延した時間を考慮する。この場合の遅延量には、3+4+1=8ライン分遅延している。従って、525−8=517ライン分遅延させれば、420P画像データが色差補間回路1に入力されてからちょうど1フィールド分遅延することになる。
上記例では、画像処理を2回した場合について説明したが、3回以上した場合も同様に遅延量を考慮して決定する。
【0025】
尚、本装置にフィールドメモリを持たせ、常に装置の入力から1フィールド遅延した時間を読み出しのタイミングとし、書き込みタイミングを最終処理後に行えば、上述の遅延量の計算をする必要がなくなり、容易に実現可能となる。
次に、上述した画像処理をクロマキーに適用した場合について説明する。
図4はクロマキー回路のブロック図である。
【0026】
図4中、41は第1の420P画像データに色差データを補間し、第1の422P画像データに変換する第1の色差補間回路である。
42は第2の420P画像データに色差データを補間し、第2の422P画像データに変換する第2の色差補間回路である。
43はクロマキー信号生成回路である。このクロマキー信号生成回路43は、第1の422P画像データに基づいて、第1の422P画像データと第2の422P画像データとを合成する為のクロマキー信号を生成する。
【0027】
44は第1の遅延回路、45は第2の遅延回路である。これらの遅延回路44,45は、クロマキー信号を生成する為に要した遅延時間分だけ、第1の422P画像データ及び第2の422P画像データをそれぞれ遅延させ、後述するスイッチ46でのタイミングを調整する為の遅延回路である。
46はスイッチである。このスイッチ46は、遅延回路44から出力される第1の422P画像データと遅延回路45から出力される第2の422P画像データとを入力とし、クロマキー信号によりスイッチを切り替えて一方のみを出力する。すなわち、クロマキー信号が第1の422P画像データの出力を指示している場合には第1の422P画像データを出力し、クロマキー信号が第2の422P画像データの出力を指示している場合には第2の422P画像データを出力するのである。これにより、スイッチ46から出力される画像データは、第1の422P画像データと第2の422P画像データとが合成した画像データとなる。
【0028】
47は色差間引き回路である。この色差間引き回路47は、合成された画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する。間引き方法は、入力された第1の422P画像データ及び第2の422P画像データが奇数フィールドである場合には、合成された画像データが偶数フィールドのデータサンプリング構造となるように、又、入力された第1の422P画像データ及び第2の422P画像データとが偶数フィールドである場合には、合成された画像データが奇数フィールドのデータサンプリング構造となるように間引く。
【0029】
48は遅延回路である。この遅延回路48は、色差間引き回路47から出力される420Pの画像データが、第1の420P画像データ及び第2の420P画像データが入力されて遅延回路48から420Pの画像データが出力されるまでの時間が1フィールドとなるよう、画像データを遅延して出力する。
ここで上述のクロマキー装置の具体的な動作について説明する。尚、本動作では、クロマキー装置に入力される第1の420P画像データ及び第2の420P画像データが奇数フィールドの420P画像データである場合を考える。
【0030】
第1の420P画像データが入力された色差補間回路41では、フィールドのうち色差データがないラインに対して色差データを補間する。例えば、奇数フィールドの2,4,6……ラインに対して色差データを補間して第1の422Pの画像データに変換する。この補間方法については、上述に述べた方法により行う。尚、ここでは補間の為の遅延量を3ラインとする。
【0031】
同様に、第2の420P画像データが入力された色差補間回路42では、フィールドのうち色差データがないラインに対して色差データを補間する。例えば、奇数フィールドの2,4,6……ラインに対して色差データを補間して第2の422Pの画像データに変換する。尚、ここでも補間の為の遅延量を3ラインとする。
【0032】
次に、クロマキー信号生成回路では、生成された第1の422Pの画像データに基づいて、クロマキー信号を生成する。尚、クロマキー信号を生成する為の遅延量を1ラインとする。
一方、生成された第1の422Pの画像データは分岐されて遅延回路44に入力され、クロマキー信号生成の為に要した1ライン分遅延される。同様に第2の422Pの画像データは遅延回路45に入力され、クロマキー信号生成の為に要した1ライン分遅延される。
【0033】
そして、第1の422P画像データ及び第2の422P画像データは、スイッチ46に入力され、クロマキー信号に基づいてスイッチ46が切り替えられて一方のみが出力される。
色差間引き回路47では、スイッチ46から出力された422P画像データの色差データを間引く。ここでは、クロマキー装置に入力された画像データが奇数フィールドであるので、偶数フィールドのデータサンプリング構造となるように間引く。すなわち、1,3,5……ライン(奇数ライン)の色差データを間引く。これにより出力されるデータは偶数フィールドの420Pの画像データとなる。尚、この間引きの処理に1ライン分かかったとする。
【0034】
最後に遅延回路48で画像データが1フィールド分遅延するように遅延する。遅延量の計算としては、ここまでの処理するのに遅延した時間を考慮する。この場合には、色差補間回路41,42で3ライン、クロマキー生成回路43で1ライン、間引き回路で1ラインである。従って、合計、3+1+1=5ライン分遅延している。そこで、525−5=520ライン分遅延させれば、420P画像データがクロマキー装置に入力されてからちょうど1フィールド分遅延したことになる。そこで、入力された420P画像データを520ライン分遅延させて出力する。
【0035】
これにより、第1の422P画像データと第2の422P画像データとが合成された420Pの画像データが、1フィールド分遅延されて出力され、色差データの補間処理やクロマキー処理に要した遅延分によって生じる走査ラインのずれをなくすことが出来、かつフィールドによって異なるデータサンプリング構造に一致した420Pの画像データを出力することが出来る。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、画像データを遅延が生じるような画像処理を施してもラインの位置ずれを生じない。
更に、出力する際に画像データにおける色差データのデータサンプリング構造を変換しているので、420P特有のフィールド種別の相違による弊害を防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本実施形態における画像処理装置の概念図である。
【図2】図2 は本実施形態を説明する為の図である。
【図3】図3は本実施形態における画像処理を複数回行う場合の画像処理装置の概念図である。
【図4】図4は本実施形態におけるクロマキー回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 色差補間回路
2,5 画像処理回路
3 色差間引き回路
4 遅延回路
41,42 色差補間回路
43 クロマキー信号生成回路
44,45 遅延回路
46 スイッチ
47 色差間引き回路
48 遅延回路
Claims (6)
- 奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データを画像処理する画像処理装置であって、
奇数フィールド又は偶数フィールドの420Pの画像データを入力し、前記420Pの画像データに色差データを補間して422Pの画像データに変換する変換手段と、
前記422Pの画像データに所定の画像処理を施す画像処理手段と、
色差データのデータサンプリング構造が前記変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記画像処理手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き手段と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記遅延手段は、画像処理が複数回行われる場合、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させて出力する手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データにクロマキー処理を行うクロマキー処理装置であって、
420Pの画像データにおける奇数フィールド又は偶数フィールドの第1の画像データを入力し、前記第1の画像データに色差データを補間して422Pの第1の画像データに変換する第1の変換手段と、
420Pの画像データにおける奇数フィールド又は偶数フィールドの第2の画像データを入力し、前記第2の画像データに色差データを補間して422Pの第2の画像データに変換する第2の変換手段と、
前記422Pの第1の画像データに基づいて、クロマキー信号を生成するクロマキー信号生成手段と、
前記クロマキー信号に基づいて、前記422Pの第1の画像データと前記422Pの第2の画像データとを合成する合成手段と、
色差データのデータサンプリング構造が前記第1及び第2の変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記合成手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き手段と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が、1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延手段と
を有することを特徴とするクロマキー処理装置。 - クロマキー処理を複数回行う場合、前記遅延手段は、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させて出力する手段であることを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。
- 奇数フィールドと偶数フィールドとでは色差データのデータサンプリング構造が異なる420Pの画像データをを画像処理する画像処理方法であって、
奇数フィールド又は偶数フィールドの420Pの画像データを入力し、前記420Pの画像データに色差データを補間して422Pの画像データに変換する変換工程と、
前記422Pの画像データに所定の画像処理を施す画像処理工程と、
色差データのデータサンプリング構造が前記変換手段に入力されたフィールドとは異なるフィールドのデータサンプリング構造となるように前記画像処理手段からの422Pの画像データから色差データを間引き、420Pの画像データに変換する間引き工程と、
前記間引かれて生成された420Pの画像データの装置入力から出力までの遅延量が1フィールドとなるように遅延させて出力する遅延工程と
を有することを特徴とする画像処理方法。 - 画像処理された420Pの画像データを再び画像処理する場合、最終的な出力の遅延量が最初に入力された420Pの画像データに対して1フィールドの遅延となるよう、420Pの画像データを遅延させてことを特徴とする請求項5に記載の画像処理方法。
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