JPH0296480A - ノイズリデューサ - Google Patents

ノイズリデューサ

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JPH0296480A
JPH0296480A JP63247342A JP24734288A JPH0296480A JP H0296480 A JPH0296480 A JP H0296480A JP 63247342 A JP63247342 A JP 63247342A JP 24734288 A JP24734288 A JP 24734288A JP H0296480 A JPH0296480 A JP H0296480A
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JP63247342A
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Akishi Mitsube
晃史 三邊
Hiroyasu Otsubo
宏安 大坪
Hitoaki Owashi
仁朗 尾鷲
Hideo Nishijima
英男 西島
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は映像借り処理に係り2特にその高画質化に好適
なノイズリデューサに関する。
[従来の技術] 従来から良く知られている画像の雑音抑圧手段どして、
相関の強いIn接するライン間、フィールド間、フレー
ム111ノの信号を足し合わせ平均化する手法がある。
例えは、1フレ〜ム前の信号ど現在の信号を足し合オ)
せだ場合、信−)本来の電圧は、その相関性からほぼ2
倍となる。しかし、雑音成分には相関性がないので、そ
の電圧は、/N倍程度にしかならない。従って、この信
号のS/Nは足し合わせただけで1./f1倍となる。
ただし、今述べたことは、画像が静止していることを前
提としている。実際の映像信号は01画なので、単純に
1フレームI油の信号を足し合わせると1フレーム前の
映像が残像となってしまう。そこで、実際は、]フレー
ム前の信号と現在の信号の差信号により、加算比を制御
する他、1フレーム萌の信号と現在の人力信号の差分と
直接動作制限する等の方法により、出力信号に含まれる
現在人力と遅延入力信号の割合を制限してする方法を用
いている。従って、動画部でのS/N改浮は、必ずしも
先に述へた程の改善があるわけではない。同様の手法に
よって、ライン・ノイズリデューサの場合は垂直H1′
像度の劣化を防止し、フィール1へ・ノイズリデューサ
は、その両−汁の防止を行っている。
この■1nの装置の例として、今述べたフレーム間相関
を個用した装置についての説明が、吹抜敬彦著作、D 
F11工業社発1:すの「画像のティジタル信号処理」
の中で述べられている。
また、画像データの圧縮手rムとしては、同文献(p、
80〜85.p、132〜1:35.p、146〜14
8)の中で述べられている予、11!I符号化(差分1
) CM )がある。その内容は先の雑音抑圧の装置と
同様に、1賛接するサンブリンク・ポイント、あるいは
、1隣接するライン間、フィールj〜゛間、フレーム間
の相関を利用したものである。即ち、隣接画素の差分の
分布が比1咬的0付近に集中する。
このことを利用して、画像データそのものをビソト圧縮
するのではなく、その差分をビット圧縮する手法が用い
られている。ここで、この差分のとり方としては、必ず
しも隣接する1画素だけを差分とするわけではない。つ
まり基準値を1画素とし、連続するその前後の画素を何
ポイントまで差分て表現するかは、対象としているシス
テムの必要に応用し任意の値となる。また更に、その差
分を圧縮する方法として、次に述べる非線形の圧縮手法
が用いられている。つまり、差分の大きさが小さい程ビ
ット圧縮率を小さく、逆に、差分が大きい程ビット圧縮
率を大きくするといった手法である。以上の手lムによ
って画質劣化の少ない画像データ圧縮が実現し、実用化
されている。
[発明が解決しようとする課題] 近年、家庭用の映像機器における雑音抑圧の方式は、半
導体技術の進歩とともに大規模化の道を辿っている。特
に、家庭用VTRにおいては、他のディジタル機能を実
現する意味もあって、1フイ一ルド分の画像メモリを有
するものが一般化している。しかし、家庭用製品におい
て、これだけのメモリ容量を搭載することは必すしも楽
なことではなく、原価低減の大きな障害となるとともに
、メモリとICの入出力ピン数の増加といった設計上の
問題をも生んでいる。
そこで、上記従来技術に述べた様に、幾つかの画像デー
タ圧縮が試られている。
ところが1.h記の障害を低減あるいは解決するために
画像データの圧縮をした場合、それに伴う画質劣化が高
画質化のための雑音抑制の目的を損うといった新たな問
題が生じる。
本発明は、この問題を解決すべ(、画像データ圧縮によ
る雑音抑制装置への悪影響を軽減しつつ。
省メモリ化を実現する一般計手法について考案するもの
である。
[課題を解決するための手段] 上記]」的を達成するため、以下に述ムる手段を考案す
る。第1図にその原理図を示す。
ノイズリデューサ1は、従来の技術の項で前述した通り
、現在の入力信号7とメモリ6によって必要時間遅延さ
せることによって得られる隣接画素との相関を利用して
雑音抑制を行う。
ここで、メモリ6で必要時間の遅延を行うこととは、即
ち、ライン・ノイズリデューサであればI H分の遅延
、フィールド・ノイズリデューサであれば1フイ一ルド
分の遅延、フレーム・ノイズリデューサであれは1フレ
一ム分の遅延を意味する。
以」二の様にして得られるノイズリデューサの出力信号
8は、そのまま外部へ向う一方、次に述べる画像データ
圧縮処理をうける。先ず、信号8をD−PCM変調器2
によって差分PCM処理を行う。ここで差分PCM処理
の原理及び手法は従来の技術の項で述べた通りである。
ただし、差分をとる方向は、サンプリングポイント間で
もライン間でもフィールド間でもフレーム間でもシステ
ムの必要に応じて何れの方向でもかまわない。
また、基準値1つに対する差分値の数は任意で、基準値
の前後の任意個の画素データを差分て表現してもかまわ
ない。D−PCM変調器6の出力は2つあり、1つは基
準値出力10で、メモリ6へ人力し遅延する、もう一方
は差分出力11で、これは差分符8:(2に人力して、
ビット圧縮を行い。
信号12としてメモリへ人力する。一方、メモリの出力
側では、圧縮し遅延した差分出力13を差分復調器z3
で伸長し、その出力1・1と遅延した基f(+!値出力
15から、D−I)CM復調!I謹5によって本来の画
像データ9を得る。
ここで、本発明において特徴的な部分は、差分符号器2
の入力から差分復壮器:3の出力までの人出力特性を次
に述る様に設計したことである。即ち、先の従来の技術
の項で述べた通り、ノイズリデューサは、解(m度ぼけ
や、残像低減を目的として、何らかの方法によって、現
在人力と遅延人力信号の動作制限を行っている。このこ
とを利用して、差分符号器2の入力から差分復旧3の出
力までの入出力特性をノイズリデューサの動作制限の範
囲と同じ太きさまでの差分に対してはピッIへ圧縮を一
切行わず、それよりも大きな差分のものをビット圧縮す
るといった手lムである。
以上が」二記[1的を遠制するための基本構成である。
[作用] 上記手段によれば、D−PCM処理が差分演算を行う1
隣接画素の方向と、ノイズリデューサが相関を利用して
演算処理を行う方向は、システムの必要に応して、必す
しも一致するものではない。
しかし、差分符号復号器の入出力特性における線形領域
が、ノイズリデューサにおける動作制限範囲よりも大き
くI設定されている。従って、視覚的にいって3[l爪
な画面、あるいは、時間的にゆっくり変化する画面にお
いては、■〕・II) CM処理における差分が、何れ
の方向に用いられても、その差分はビット圧縮処理を受
けないのでノイズリデューサに対する悪影響はない。逆
に、その差分かピント圧縮を受ける範囲にあるならば、
画像がその画素の付近で大きく変化していることを意味
し、更に、その変化量がノイズリデューサがS/N改汀
を図ろうとしている範囲の外にあることを意味する。従
って、その差分付近の画像は、データ圧縮を用いないノ
イズリデューサであっても画質数片効果があまり期待で
きない領域であると言える。
以上の様にして、ノイズリデューサのS/N改停能力を
概ね共うことなく、データ圧縮を行うことができる。
[実施例] 以上、本発明の一実施例を第3図により説明する。具す
始めに本発明の構成及び動作について説明する。
入力端子17に人力された入力信号;31は、ローパス
フィルタ1日で帯域制限される。そして、その出力32
はA / D変換′A:÷3でティシタル化され信号7
となる。この信号7とフィールドメモリ2うで1フイー
ル(く遅延した信号9の間でノイズリデューサの処理が
施されて信号8を得る。fa号8はシリアル・パラレル
変換器2;3によって、サンブリンク時間軸方向に2つ
1組のデータとされる。即ち、信号10と36がそれで
ある。信号]0はそのままメモリへ記憶される。一方、
信号36は減算器24において信号10を引き算されて
、差分信−)11となる。更に、信号11は差分符号8
:L+によってヒノ1へ圧i3’tiさ、(シ信号12
となリメモノ25)\記憶される。メモリ出力側では、
信号12を1フィール1−遅延した(、1号133か差
分復号)侶・1で本求のビット長に伸長される。その出
力1・1は、(a号]O?、:1フィールI−遅延した
信=−じ15とhII算器2 eで加算されて、本ヰく
の画(龜データ38に復元さ、1シる。そして、信号1
5と11;号38がセレクタ27によって交互に選択さ
れて、1フイール1く遅延した画像データ9となる。−
・方、出力信号38は、411号8を1) / A変換
:(呂28にてアナログ化して、ついて、その出力37
をローパスフィルタ29において名111間して、出力
端子30に出力される。以上一連の処理を実行するため
には、信号の流れを制御するクロックが必要となるが、
それらは大旨以上の様にして生成され動作する。先ず、
映像信号の同期信号を同期分離器20において1人力信
号31から分離する。これによって得られた水平同期信
号33は、f□ロック’i f scクロック発生:!
:’j 2 ]に人力さ、れ、水qz同期信号23r3
か9J−0逓(,3されたflj号;35が得られる。
この信号35を利用してΔ/D変換)++19及びパラ
レル・シリアル変換器23及びセレクタ27及びD/A
変換器28が制御される。また、フィールドメモリ25
を制御するためには、そのメモリ仕様に応した制御信号
53が必要であり、それは、信号35及び信号33及び
垂直同期信号3・4を基に、メモリ制御タロツク発生器
22において生成される。
次に、ノイズリデューサ1の構成について第4図(a)
を用いてもう少し1洋しく述へる。入力信号7をメモリ
6出力の信号9から引き算し、その差信号43を動作制
限器110で動作制限する。吹に、その出力44をに倍
H:441でに倍した後、加算器42にて信号7と信号
45を加算して、出力または遅延器入力へ向かう信号8
を得る。ここで、第5図(a)〜(c)に動作制限器4
0の入出力持性例を示す。
ノイズリデューサ1の構成は−通りではなく、その他の
構成例として、第4図(b)について、説明する。本方
式では、信号7と信号9の差分を直接動作制限するので
はなく、その差分信号4・1に応じてに倍器41のkを
制御するようにしている。
また、信号44をに倍するかわりに信号9をに倍し、ま
た、(ト号7を(1−k)倍したものを加算器42で加
算することによって、第4図(a)と同一の伝達関数を
有するノイズリデューサが構成される。従って、この場
合でも、出力信号8の中に動作制限された信号44成分
が存在することになる。
以下、本実施例の特徴的四項についてまとめる。
第2図に示す差分符号復号器の入出力特性の線形領域1
Gを第5図に示す動作制限用非線形回路の演算範囲50
の大きさより大きく設定する。また、D−PCMの相関
利用の方向性とノイズリデューサの相関利用の方向性と
は第6図(a)に示す関係にある。つまり、D−PCM
はサンプリング時間軸方向に、ノイズリデューサは垂直
方向の相関を利用している。ここで、b点の画素がビッ
ト圧縮される場合、非線形領域にあるならば、画素85
間には大きな変化があり、それはノイズリデューサがS
/N改善を図ろうとする領域の範囲外にあるものとなる
以上によって、本実施例においては、フィールド・ノイ
ズリデューサのS/N改冴能力を損うことなく、省メモ
リ化を実現する効果がある。
次に、本発明の2番l」の実施例を第7図によって説明
する。本実施例は第1の実施例と土な部分か一致してい
るので、主として異なるノイズリデューサとメモリのイ
ンターフェイス部分について述べる。
先ず始に、本実例の構成と動作について述へる。
本実施例は、フレーム・ノイズリデューサを実現する際
にフィールド間の相関を利用してD・LICM処理を行
うものである。
ノイスリテユーサ1の出力8は、フィールi−・メモリ
25に人力される。また、1フイール1〜前の信号52
から信号8を引き算に:+24にて引き算し、フィール
ド間の隣接画素の差分を求める。そして、この差分信号
11は差分符号器3でビット圧縮されて、差分用のフィ
ールド・メモリ51に入力される。1フイールド遅延し
た差分データ13は、差分復号器4で本来のビット長に
復元さ才する。そして、その出力14と1フイールド後
のデータ52を加算することにより、1フレーム遅した
信号9を得る。ノイズリデューサは、現在の入力信号7
と1フレーム前の信号9を演算するので、フレーム・ノ
イズリデューサを構成することになる。
第6図(b)に、本実施例において、D−PCMが差分
をとる隣接画素とノイズリデューサか演算処理する口接
画素の関係を示す。この図かられかる様に、第2の実施
例における差分の方向は、第1の実施例のそわと比1校
して、ノイズリデューサの演算処理の方向により近いこ
とを示している。
従って、差分符号復号特性の非線形領域のビット圧縮を
実施例1などと比較して高く設定することができる。以
上の構成により、ノイズリデューサの効果を損わずに省
メモリ化を実現したフレーム・ノイズリデューサを構成
することができる。
つづいて、本発明の第3の実施例を第8図を用いて説明
する。本実施例は、サンプリング時間軸方向に一画2+
1ごとに差分を求める点、フィールド相関を利用したノ
イズリデューサを採用している点において第1の実施例
と基本的に同じ(1カ成をとっている。従って、本実施
例は、第1の実施例を拡張した形となっているので、そ
の特徴的部分を中心に述べる。
先ず、本実施は多入力信号を1つのノイスリテユーサ及
びD−1)CM処理装置にて処理するものである。即ち
、水・ド同期信号にロックした(Efscのクロック5
4から、3f、cとl / 21 scを生成し、3f
bc信号でか111信号31をA/D、D/A変換処理
する。また、1/2fsc信号で2つの色差信号31’
 、31’をA/D、D/A変換処理する。更に、これ
ら3つの信号を実施例と同様の構成のノイズリデューサ
及びD−PCMで処理するために、6f、c信号54を
2/3分周して生成した4f、c信号64を基して、S
W制制御クロッ9生生器55よって、入力及び出力切換
スイッチ60.61を制御する信号6日を生成する。こ
こで、本実施で特徴的なことは、同クロック68で、差
分符号器3及び復号器4の入出力特性を可変にしたこと
である。これはつまり、一般には、輝度信号と色差信号
の量子化ビット数が−・致しないこと、また、ノイズリ
デューサの動作制限用の非線形回路の演算範囲が、輝度
信号と色差信号で異なることに対応するためのものであ
る。以上の構成により、風子化ビン1〜数、及び、動作
制限範囲の異なる多人力信シJを重畳したシステムにお
いて、本発明におけるノイズリデューサを実現すること
ができる。
また、本発明が次に示すようにもが成されるvTFくの
再生信号に対して特に有効な手段であることを第9図に
より説明する。テープ69に記録された信号を111生
ヘツ1く70により読み出す。この内。
輝度信号は記録時にI” M変調されているので輝度信
号処理71にて復調される。一方、色信号は記録時に低
減色変換処理をうけているので色信号処理72において
周波数変換される。ここで、色信号はテープ上での隣接
トラックからのイa号漏をおさえるため、ラインくし形
フィルタ74処理を行う。これに対し、輝度信号は、記
録前の輝度色分離処理だけでは不七分な場合があるので
、再生時にもう一度、信号77をラインくし形フィルタ
によって色信号を除去する。これにより、輝度信号及び
色信号はより−WJの平均化をうけることになる。例え
ば第10図(、)に示す様にVTRの再生信号には時間
軸変動があり、これにより信号の輪郭部は垂直方向で微
妙なくいちがいを生じる。
あるいは画面上でわずかでも斜めに見える線もまた、時
間軸変動によらず、信号の輪郭部はずれることになる。
この様な信号を直接D・P CM した例が同図(b)
である。これに対し、(a)にラインくし形フィルタ処
理をすると(c)の様に波形かゆるやかな変化となる。
ここで(a)の11J号を直接D−PCMした(b)の
場合は、その非線形性より、大きな歪を生じることにな
るが、(c)の信号をD−PCMした(d)の場合には
、D・P CMによる歪は小さくなる。この結果(a)
の波形に前述してきた実施例のノイスリテユーサを施し
てもあまり、ノイズの低減にはならない。これにχ、t
 して、(lの波形に同様のノイズリデューサを施せば
大きなS/N改49効果を得られる。
従って、第9図のシステl〜により処理をうけた、輝度
あるいは色信号に対し、前述してきた実施例1または2
のノイスリテユーサとI〕・PCM処理を施すと、 I
)・I) CM処理に伴う信号の劣化のより少ないフィ
ールド、またはフレームノイズリデューサを構成するこ
とができる。ただし、この際色信号80は、テコーダ8
1によりベースバントの色差イ、1号に変換した後に処
理する必要がある。
[発明の効果コ 本発明によれば、ノイズリデューサの雑音低減能力を概
ね損うことなくデータ圧縮を行い、省メモリ化を実現で
きる効果がある。
従って、メモリ容にの低減によるコストダウンはjうま
でもなく、逆に、メモリ容置に余裕がある場合には、ノ
イズリデューサの演算によって生しる演算端数を切り捨
てることなく利用することによって、ノイズリデューサ
の演算誤差に伴うピノ1ル精度の減少をおこさせること
もできる。
また、本発明によれは、メモリとの人出力ピン数の減少
にもなるので、IC化する際に問題となるICピン数の
減少に役立ち、設計」二の負担を低減する効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理図である6第2図は差分符号?蹄
の入力から差復号器の出力までの人出力特性例を示す特
性図。第3図は本発明の第1の実施例を示すブロック図
である。第11図はノイズリデューサの構成例を示すブ
ロック図である。第5図はノイズリデューサの動作制御
’! 器の特性例を示す特性図である。第6図は実施例
におけるD−PCMの処理の方向とノイズリデューサの
処理の方向を示す模、弐図である。第7図は本発明の第
2の実施例を示すブロック図である。第8図は本発明の
第3の実施例を示すブロック図である。第9図は。 VTRの再生系の信号処理を示すブロック図である。第
10図は、第9図に示すシステムに本発明を接続した場
合の信号の変化を示す図。 符号の説明 1・・・ノイズリデューサ、2・・・D−PCM変調器
、3・・・差分符号器、4・・・差分復号器、5・・・
D−PCM復調器、6・・・メモリ、16・・・線形領
域、2o・・・同期分離器、21・・・f、ロック4f
scクロツク発生器、22・・・メモリ制御クロック発
生器、23・・・シリアル・パラレル変換器、25・・
・フィールド・メモリ、27・・・セレクタ、40・・
・動作制御器、41・・・k倍器、46・・・動き検出
器、47・・・(1−k)倍器、50・・・動作制限範
囲、51・・・差分フィールド・メモリ、54・・・f
110ツク6f、。クロック発生器、55・・・SW制
制御クロッ9生生器60・・・入力信号切換SW、61
・・・出力信号切換SW、69・・・テープ、70・・
・再生ヘッド、71・・・再生輝度信号処理、72・・
・再生色信号処理、73・・・輝ラインくし形フィルタ
、74・・・色ラインくし形フィルタ。 81・・デコーダ。 光 第 0DPC閘丸理り痴l ・DPC間笈理してt+fニ【I直毛 ■AノOat表+Q、i 4L¥1 第 5L¥1 菓 図 (b) 71・−一1デど一ノ炙イー号、?! 74 己うイニ〈L力プフールフ (C) 50(トカイ乍停り戸1.a二F0 IJc場8゜ 第10図 刈哩LL鳩合 π3里り几螺合

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1信号と第2信号(第1信号と相関を有した信号
    )を利用して雑音の抑制された出力の第3信号を得る第
    1手段と、該第3信号を隣接画素間との差分で表現した
    第4信号を得る第2手段と、該第4信号をビット圧縮し
    た第5信号を得る第3手段と、該第5信号を必要時間遅
    延して第6信号を得る第4手段と、該第6信号を本来の
    差分のビット長に復元した第7信号を得る第5手段と、
    該第7信号から本来の画像データを復元した第2信号を
    得る第6手段を具備した装置において、少なくとも第3
    信号は第2信号と第1信号の差成分を含み、かつ、該差
    成分のレベルを所定値以下に制限する手段を有する第1
    手段と、第4信号をビット圧縮する際に、少なくとも概
    略前記所定値以下の第4信号にはビット圧縮を施さず、
    前記所定値の大きさよりも大きな第4信号にビット圧縮
    を施すことを特徴とした第3手段を有するノイズリデュ
    ーサ。 2、第2信号から第1信号を減算した第8信号を得る手
    段と、該第8信号を非線形の入出力特性を有する回路に
    よって動作制限した第9信号を得る手段と、該第9信号
    をk倍(0≦k≦1)して第10信号を得る手段と、該
    第10信号と第1信号を加算して第3信号を得る手段と
    を具備したことを特徴とする請求項1記載のノイズリデ
    ューサ。 3、第1信号を(1−k)倍して第11信号を得る手段
    と、第2信号をに倍して第12信号を得る手段と、該第
    11信号と第12信号を加算して第3信号を得る手段と
    、第2信号と第1信号の差分を表す第13信号を得る手
    段と、該第13信号の大きさにより、前記(1−k)倍
    手段とに倍手段のにの値を制御することを特徴とする請
    求項1記載のノイズリデューサ。 4、第1手段により生じる第3信号の桁数増加を第3手
    段により抑制することを特徴とする請求項1記載のノイ
    ズリデューサ。 5、現在の入力の第1信号と遅延された過去の第2信号
    の相関を利用して雑音の抑制された出力の第3信号を得
    る第1手段と、該第3信号を隣接画素間との差分で表現
    した第4信号を得る第2手段と、該第4信号をビット圧
    縮した第5信号を得る第3手段と、該第5信号を必要時
    間遅延して第6信号を得る第4手段と、該第6信号を本
    来の差分のビット長に復元した第7信号を得る第5手段
    と、該第7信号から本来の画像データを復元した第2信
    号を得る第6手段を具備した装置において、 第1手段は第1信号のある特定値以下の変化分にのみ影
    響する構成とし、一方、第3手段は第4信号を前記特定
    値の大きさ付近まではビット圧縮せず、前記特定値より
    も大きい第4信号だけをビット圧縮する構成とすること
    を特徴とするノイズリデューサ。 6、現在の入力の第1信号と遅延された過去の第2信号
    の相関を利用して雑音の抑制された出力 の第3信号を
    得る第1手段と、該第3信号を隣接画素間との差分で表
    現した第4信号を得る第2手段と、該第4信号をビット
    圧縮した第5信号を得る第3手段と、該第5信号を必要
    時間遅延して第6信号を得る第4手段と、該第6信号を
    本来の差分のビット長に復元した第7信号を得る第5手
    段と、該第7信号から本来の画像データを復元した第2
    信号を得る第6手段とを具備するとともに、第3信号は
    少なくとも第2信号と第1信号の差成分を含み、かつ、
    第3信号における該差成分の占める割合を制限すると同
    時に、第4信号のビット圧縮において、少なくとも該差
    成分の大きさ近傍までの第4信号に対してはビット圧縮
    を施ず、該差成分以上の大きさの第4信号のみビット圧
    縮する装置において、第4手段にメモリを使し、該メモ
    リの構成が第3手段のビット圧縮後のビット構成及びア
    ドレス構成に適合していることを特徴とするメモリ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11504490A (ja) * 1996-02-19 1999-04-20 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ ビデオ信号符号化方法及び装置

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JPH11504490A (ja) * 1996-02-19 1999-04-20 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ ビデオ信号符号化方法及び装置

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