JPH04105481A - 映像信号のノンインタレース変換用後置垂直フィルタ - Google Patents

映像信号のノンインタレース変換用後置垂直フィルタ

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JPH04105481A
JPH04105481A JP2224582A JP22458290A JPH04105481A JP H04105481 A JPH04105481 A JP H04105481A JP 2224582 A JP2224582 A JP 2224582A JP 22458290 A JP22458290 A JP 22458290A JP H04105481 A JPH04105481 A JP H04105481A
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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、テレビジョン信号等のノンインタレース変換
後において、フィールド間で変化のあった領域に発生す
る特定の垂直周波数に起因する横縞を減衰させることの
できる後置垂直フィルタに関するものである。
[従来の技術] テレビジョン信号は、画面のちらつきを少なくするため
にインクレース(飛び越し)走査を採用している。例え
ば、NTSC信号では、525ラインの走査線で構成さ
れる1枚の画面(フレーム)は、1ライン毎に走査線を
間引いた粗い2625ラインの走査線を持つ2枚のフィ
ールドに分解して送られる。2枚のフィールドは、相互
に1ラインずれた走査線を1本づつ間引いた関係になっ
ている。
画像符号化方式を定めたCCITT H,261勧告で
は、すべての画像コーディソク間で相手のテレビジョン
信号方式を意識することな(通信できるように、画像フ
ープイックの入出力信号フォーマットとして、共通中間
フォーマット(CIF: Coa+mon Inter
mediate Format)を定めている。
即ち、lフレームの有効ライン数か、CIFでは288
、Q −CI F (Quater−CI F )では
144と定められている。
従来、NTSC信号からCIFの288ラインに変換す
る場合、垂直解像度を損なわないように、一般的に、ノ
ンインタレース変換されたNTSC信号を、垂直フィル
タにより、帯域制限すると共に、480のライン数を3
15に変換する操作が行われている。以下、片フィール
ドの有効ライン数がN/2=24.0で、有効ライン数
かN−480のノンインタレースNTSC信号を、有効
ライン数がM=288のCIFに変換する場合の垂直フ
ィルタを例に、従来技術について説明を行う。
第1図に、従来から用いられ、かつ本発明の実施例でも
用いる垂直フィルタのハードウェアの回路構成例を示す
。この垂直フィルタは5タツプのディジタル形のフィル
タであり、その構成において、aはライン毎に入力され
るテレビジョン信号の入力端子、bはこの垂直フィルタ
により帯域制限されたテレビ/−Jン信号の出力端子、
11〜14はラインメモリ、21〜25は乗算器、3は
加算器、4は垂直フィルタの係数上ノドか蓄えられてい
るフィルタ係数回路である。上記において、入力端子a
は乗算器25とラインメモリ14の入力に接続され、ラ
インメモリ14の出力は乗算器24とラインメモリ13
の入力に接続され、ラインメモリ13の出力は乗算器2
3とラインメモリ12の入力に接続され、ラインメモリ
12の出力は乗算器22とラインメモリ11の入力に接
続され、ラインメモリ11の出力は乗算器21に接続さ
れている。また、フィルタ係数回路4の出力は、各乗算
器21〜25のもう一方の入力に接続され、それぞれに
予め定められた係数C1,C2,C3C4,C5を与え
る。各乗算器21〜25の出力は加算器3に入力され、
加算器3の出力は出力端子すに接続されている。
以上のように構成された5タツプ垂直フイルタの回路動
作は、以下の通りである。
まず、上記垂直フィルタは、テレビジョン信号のノンイ
ンタレース変換用後置垂直フィルタとして、図示されて
いないテレビジョン信号のノンインタレース変換回路の
後に接続されるので、入力端子aから入力されるテレビ
ジョン信号の形式はノンインタレース形式である。この
人力されたテレビジョン信号は、乗算器25へ人力され
ると共に、ラインメモリ14に入力される。これと同時
に、1ライン前に入力されたテレビジョン信号がライン
メモリ14から出力され、乗算器24に人力されると共
に、ラインメモリ13に入力される。
ラインメモリ12および11の入出力は、ラインメモリ
14および13と同様である。入力端子aおよびライン
メモリ14〜11から入力される連続した5ラインの信
号は、フィルタ係数回路4から入力される5種類のフィ
ルタ係数と乗算器25〜21によりそれぞれ乗算される
。このときのフィルタ係数は、NTSCと変換されるC
IFとのライン間の位相関係に対応して与えられる。上
記各乗算器25〜21の出力は、加算器3により合算さ
れる。このとき、ライン数変換のための間弓きか行われ
、出力端子すからは、加算器3の出力が帯域制限される
と共にライン数の変換されたテレビジョン信号として出
力される。なお、ライン数変換のための間引きは、垂直
フィルタの外部で行われることもある。
従来のフィルタ係数回路4から与えられる垂直フィルタ
の係数は、先ず、後記する仮想的共通標本化間隔毎の係
数として、所望の通過域と阻止域になるように、振幅周
波数特性の離散的逆フーリエ変換即ち標本化関数から、
あるいは標本化関数と窓関数との組合せやチエビシエフ
近似によるReme z法なとから求められる。こうし
て求めた係数の中で、各入出カライン間の位相関係に対
応した係数セットは、出力ラインを基準に実際に存在す
る入力ラインの位相に対応した係数となる。
ただし、垂直フィルタのタップ数をTとした場合、各係
数セットの直流成分に対する利得は1でなければならな
い。すなわち、各タップの係数をCI。
C”、・・、CTとした場合、次式を満足する必要かあ
る。
C1+C!+・十C” ’+C”= 1   ・ (1
)なお、第1図において01〜C5は、上記式(1,)
では、T−5とした場合の01〜C5に対応している。
このようなノンインタレース変換用後置垂直フィルタを
、NTSC−CI F変換用として用いる場合について
、第7図により説明する。第7図は、N=480ライン
のNTSC信号とM=288ラインのCIFとの垂直空
間配置を示している。CIFのライン間の位相差をπ(
1801f)とした標本化関数において、NTSC信号
のライン間の位相差は3π15に相当するので、CIF
の各ラインは、角速fJj3nπ15で回転するNTS
C信号の各ラインの総和で表される。総和のライン数を
無限大とすれば、正しいライン数変換か原理的にてきる
が、垂直フィルタのハードウェアとしては、前述したよ
うにそのタップ数に対応したラインメモリや乗算器を必
要とすることから、有限でなければならない。ライン数
を315に変換する垂直フィルタの人出カライン間の位
相関係は3種類あることから、フィルタ係数セット(第
1図の例てはC1〜C5のセット)は、Fl、F2.F
3の3種類あれば良い。なお、第7図において、太線は
NTSC信号とCIFにおいて実際に存在するラインで
あり、細線はライン数変換用は本化関数における仮想的
共通標本化間隔π15の位相を示している。この場合、
共通標本化周波数は3へ一5M= 1440ライン対で
ある。
1発明か解決しようとする課題] しかしなから、上記従来の技術におけるテレビンヨン信
号のノンインタレース変換用後置垂直フィルタでは、こ
れを用いてノンインタレース変換後のNTSC信号に対
しNTSC−CI F変換を行う場合、ツノインタレー
ス変換に伴い画面」二で横縞か発生することから、画品
質劣化か問題となっていた。
まず、インタレース形式のNTSC信号のノンインタレ
ース変換に伴う横縞発生の原理を第8図により説明する
。Aは奇数フィールドの画面、Bは偶数フィールドの画
面、Cはノンインタレース変換されたフレームの画面で
ある。奇数フィールドの画面Aにおいて時刻tのときに
画面の左側の位置にあった動いている矩形物体を示す黒
い領域A1が、偶数フィールドの画面Bにおいて時刻か
t′に移るために画面の右側の位置に移動した場合、こ
の2フイールドからノンインタレース変換された画面C
においては、フィールド間で変化の有った領域に1ライ
ン毎に輝度信号の明暗や色差信号の色相の異なった横縞
か発生する。ノンインタレース変換されたNTSC信号
の有効ライン数はN=480であり、この横縞はNTS
C信号か有する最高の垂直周波数であるN/2=240
ライン対に対応する。また、この垂直周波数は実画面上
に存在したものではなく、ノンインタレース変換の副産
物として、輝度信号の明暗や色差信号の色相がライン毎
に変換するものであるため、実画面上に存在する垂直周
波数に比べて大きなレベルを有している。例えば、CC
IR601勧告に従って輝度信号の量子化レベル数を2
20、色差信号の里子化レベル数を225とすれば、ラ
イン毎に最大220あるいは225のレベル差を有する
ことになる。
第9図(a)、  (b)に、NTSC−CIF変換用
とした垂直フィルタの周波数特性の従来例を示す。この
場合の垂直フィルタは、共通標本化周波数毎の係数とし
ては15次、タップ数としては5て、標本化関数から単
純に求めた(a)に示す3種類のフィルタ係数セットF
1.F2.F3を有している。各係数値は、分母を25
6とした場合の分子の値を示している。この場合、N/
2−2.40ライン対の垂直周波数における減衰量か、
(b)に示すように約19dBと比較的少ないため、C
IFの最低標本化周波数M= 288ライン対とNTS
Cか有する最高周波数N/2=240ライン対との差、
即ち、48 (−M−N/2=288−240)ライン
対の成分か、CIFの通過帯域内に折り返し歪を発生さ
せる。
第10図は、第8図のノンインタレースNTSC信号に
対して、第9図の周波数特性を育する垂直フィルタによ
り、NTSC−CrF変換を行い、さらにCI 1−N
TSC変換を行った場合の、各画面の例を示している。
Cは480ラインのノンインタレースNTSC信号によ
る画面、DはNTSC−CIF変換用垂直フィルタ5て
変換された−288ラインのCIFの画面、EはCfF
−NTSC変換用垂直フィルタで再び変換された480
ラインの再生NTSC信号による画面である。48ライ
ン対の折り返し歪は、C,IFの画面りにおいてはその
ライン数かM=288なので6ライン毎に、再生NTS
C画面Eにおいてはそのライン数かN=480なので1
0ライン毎に、fi度倍信号明暗と色差信号の色相か変
化する横縞となって現れる。
このようにノンインタレース変換後のNTSC信号に対
して、従来の垂直フィルタによりNTSC−CI F変
換を行うと、再生NTSC信号において10ライン毎の
横縞が顕著な画品質劣化として観測されるという欠点が
あった。この欠点を除去する方法には、フィールド間の
変化に応して、2フイールドの走査線をそのまま使う方
法(フィールド補間)と、フィールド内の上下の走査線
の平均を取る方法(フィールド内ライン補間)とを切り
替える方法かあった。しかし、この方法には、複雑な動
き検出回路と腹雑な適応制御か必要になる欠点かあった
。また、そのような適応制御付きのノンインタレース変
換は、常に各フレームラ高解像度に保てる利点はあるか
、人間の視力か動き領域に対して低いにも拘らず、画像
コーチイックにおいては符号化データの発生量を増加さ
せることから、かえって欠点となっていた。
本発明は、このような欠点を除去し、問題点を解決する
ために創案されたもので、テレビジョン信号などの映像
信号のノンインタレース変換に伴って発生する特定の垂
直周波数による後段の画品質劣化を防止する映像信号の
ノンインタレース変換用後置垂直フィルタを提供するこ
とを目的とする。
「課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の映像信号のノンイ
ンタレース変換用後置垂直フィルタの構成は、 インタレース形式の映像信号をノンインタレース変換し
たのち、垂直周波数を帯域制限し、あるいはライン数変
換を行う垂直フィルタにおいて、前記映像信号の奇数お
よび偶数フィールドの有効ライン数をN/2、連続した
複数フィールドからノンインタレース変換された後の有
効ライン数をN、垂直フィルタ通過後の有効ライン数を
Mとした場合、M/2ライン対未満の垂直周波数を通過
域とし、M/2ライン対を超える垂直周波数を阻止域と
する周波数特性を有するとともに、N/2ライン対の垂
直周波数あるいはその近傍に利得の零点あるいは利得の
谷を設定したフィルタ係数を有することを特徴とする。
[作用] 本発明は、フィルタ係数の設定によって、映像信号のノ
ンインタレース変換に伴い発生する垂直周波数あるいは
その近傍に利得の零点あるいは利得の谷を設け、上記垂
直周波数を十分に減衰させることにより、画像コープイ
ックなどにおける符号化データの発生量を増加させるこ
となく、顕著な画品質劣化として観測される輝度信号の
明暗や色差信号の色相変化による画面の横縞発生を防止
する。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明の回路構成の実施例を示すブロック図で
あり、ハードウェアとしては従来例と同一であって、ラ
インメモリ11,12.  ・・と乗算器21,22.
  ・・と、加算器3と、フィルタ係数回路4とを有し
、インタレース形式のテレビジョン信号がノンインタレ
ース変換された後に後置される。本実施例が従来例と異
なる点は、フィルタ係数回路4のフィルタ係数C1,C
2,・・・のセットFl、F2.F3が以下の各実施例
に述べるように設定されることである。本実施例では、
NTSCのテレビジョン信号に適用した場合を例に述へ
るが、このテレピンジン信号は、映像信号の代表例であ
る。
テレビジョン信号のノンインタレース変換において、フ
ィールド間で変化のあった領域に発生する特定の垂直周
波数(横縞)は、CCIR601勧告に従った輝度信号
あるいは色差信号に対して、ライン毎に最大220ある
いは225の量子化レベル差があることは、前に述へた
通りである。本実施例は、この成分を40dB以上減衰
させればライン毎に最大2以下の量子化レベル差に抑圧
でき、モニタ画面上でほぼ視覚上無視てきるレベルとな
ることに着目して、ノンインタレース変換において発生
する垂直周波数またはその近傍に零点または利得の谷(
阻止域)を作るように、フィルタ係数セットを設定する
。以下に、片フィールドの有効ライン数かN/2=24
0で、有効ライン数がN=480のノンインタレースN
TSC信号を、有効ライン数かM=288の(、IFに
変換する場合の垂直フィルタを例に、本発明のいくつか
の実施例について説明を行う。
第2図(a)、  (b)は、本発明の第1の実施例に
よる垂直フィルタの係数セットと周波数特性を示す図で
ある。(a)に示す本実施例のフィルタ係数セyl−F
1.F2.F3は、上記垂直周波数の阻止域の減衰量を
4.0 d B以上とするために、共通標本化間隔毎の
係数としては21次とし、垂直フィルタのタップ数とし
ては7とし、標本化関数と窓関数とから求めたものであ
り、N/2=240ライン対における減衰量は、(b)
に示すように約42dBある。なお、(a)の表内の各
係数は、分母を256とした場合の分子の値を示してい
る。
第3図(a)、  (b)は、本発明の第2の実施例に
よる垂直フィルタの係数セットと周波数特性を示す図で
ある。(a)に示す本実施例のフィルタ係数セットは、
垂直フィルタのタップ数を5とし、阻止域の中でもN/
2=240ライン対の垂直周波数近傍の減衰量を特に多
くするようにチエビンエフ近似のRe m e−z法に
より求めた後、(1)式を満足するように係数を微調整
したものである。
N/2=240ライン対における減衰量は、(b)に示
すように約43dBである。なお、(a)の表内の各係
数は、分母を256とした場合の分子の値を示している
第4図(a)、  (b)は、本発明の第3の実施例に
よる垂直フィルタの係数上ノドと周波数特性を示す図で
ある。(a)に示す本実施例のフィルタ係数セットは、
N/2=240ライン対の垂直周波数か利得の零点、即
ち減衰量が無限大になるようにしたものである。1ライ
ン毎に輝度信号と色差信号が変化する垂直周波数を垂直
フィルタの利得の零点とするには、垂直フィルタのタッ
プ数をTとし、各タップの係数をc’、c’、・・ Q
 Tとした場合、次式を満足する必要かある。
Tか偶数の場合 CI+03+・・+CT −1= C2+ C4+・・
÷C”−0,5・ (2)Tか奇数の場合 CI + C3+・・・+c”=c’+c’+・・・十
C”−’=0.5   ・・・(3)この(2)式およ
び(3)式は、奇数番目のタップ係数の総和と偶数番目
のタップ係数の総和に等しく、かつ(1)式より奇数番
目のタップ係数の利得と偶数番目のタップ係数の利得か
共に05であることを意味している。
NTS(、−CI F変換における共通標本化周波数1
440ライン対に対して、N/2=240ライン対は1
/6てあり、1/6の周波数に零点を有する最小次数フ
ィルタの係数は(1,−1,l)である。従って、共通
標本化間隔毎の係数か前記最少次数フィルタで因数分解
できるようにすることか、(2)式あるいは(3)式を
満足させる一法である。第4図(a)の垂直フィルタの
係数セットは、タップ数Tを5とし、このようにして求
めた一例であり、当然N/2=240ライン対における
利得は、(b)に示すように零、減衰量は無限大である
。なお、(a)の表内の各係数は、分母を256とした
場合の分子の値を示し、01〜C5は上式(2)、  
(3)においてT=5とした場合の01〜C5に対応し
ている。
第5図(a)、(b)は、本発明の第4の実施例による
垂直フィルタの係数上ノドと周波数特性を示す図である
。(a)に示す本実施例のフィルタ係数セットは、垂直
フィルタのタップ数を5とし、N/2=240ライン対
の垂直周波数か利得の零点となるように、Remez法
においてN/2=240ライン対近傍の狭帯域の利得を
零とし、その重み付けを大きくして求めた後に、(1)
式および(2)式を満足するように微調整したちのであ
る。この場合も、当然、N/2=240ライン対におけ
る利得は、(b)に示すように零、減衰量は無限大であ
る。なお、(a)の表内の各係数は、分母を256とし
た場合の分子の値を示している。
第6図は、第8図のノンインタレースNTSC信号に対
して、第4図あるいは第5図の周波数特性を有す垂直フ
ィルタ7.8により、NTSC−CIF変換を行い、さ
らにCI F−NTSC変換を行った場合の、各画面C
,D、Hの例を示している。この場合、フィールド間で
変化のあった領域の輝度信号と色差信号は、ノンインタ
レース変換後の奇数ラインの値(ノンインタレース変換
前の奇数フィールドの値)と偶数ライ/の値(ノンイン
タレース変換前の偶数フィールドの値)との平均値とし
て、垂直フィルタから出力される。視覚上は、フィール
ド間で変化のあった領域の明暗や色相か−様な平均値と
なるため、フィールド間で変化のあった領域かぼけた画
像として観測されるたけて、顕著な画品質劣化としての
横縞は一切発生しない。第2図および第3図の周波数特
性を有する垂直フィルタ7.8により、NTSC−CI
F変換を行い、さらにCI F−NTSC変換を行った
場合の各画面C,D、Eは、N/2=240ライン対の
周波数かモニタ画面上でほぼ視覚上無視てきるレベル以
下に減衰されるので、第6図と同様になる。
なお、説明の便宜上、有効ライン数N=480ラインの
ノンインタレースNTSC信号を、有効ライン数M=2
88ラインの(、IFに変換する場合を例に説明したが
、N=Mの場合を含め他のライン数に変換する場合や、
他のテレビジョン信号のPALやSECAM信号なとの
映像信号をノンインタレース変換する場合にも適用でき
ることは明らかであり、ノンインタレース変換に伴い発
生する垂直周波数を減衰させるたけてライン数の変換を
伴わない垂直フィルタにも適用できる。
また、フィルタ係数は、分母を256とした場合の分子
の値で説明したが、分母の値は池の値であっても良い。
たたし、分母を大きくするほと丸め誤差が少なくなり、
分母は小さくするほと丸め誤差か多くなるか、本発明の
本質に影響を与えるものではない。
さらに、フィルタ係数の丸め誤差等により、(2)式あ
るいは(3)式を完全に満足していなくとも、その誤差
が少ない場合は、NTSC信号のN/2−240ライン
対の垂直周波数の近傍の利得の零点あるいは谷を設定す
ることか可能であり、所要の減衰量を得られる場合か多
い。このことは、第2図および第3図の垂直フィルタの
係数セクトと周波数特性からも明らかであり、(2)式
あるいは(3)式からの誤差か少ない係数セy)を有す
る垂直フィルタは、本発明の範囲内である。
このように、本発明は、その主旨に沿って種々に応用さ
れ、種々の実施態様を取り得るものである。
[発明の効果] 以上の説明で明らかなように、本発明の映像信号のノン
インタレース変換用後置垂直フィルタによれば、映像信
号のノンインタレース変換に伴い発生する垂直周波数あ
るいはその近傍に利得の零点あるいは利得の谷を有する
フィルタ係数とすることにより、その垂直周波数をモニ
タで観測して検知できない程度まで減衰させることかで
き、顕著な画品質劣化として観測された輝度信号の明暗
や色差信号の色相変化による横縞発生を防止できる和声
かある。特に、この垂直周波数に零点を持たせれば、垂
直フィルタの次数(タップ数)を増加させる必要か無い
ので、ハードウェア量の増加を招くことなく横縞発生を
完全に防止できる。
また、本発明により、動き領域をぼかすことは、人間の
視覚上大きな画品質劣化を感じさせることなく、画像コ
ーチイックにおける符号化テークの発生量を抑制できる
効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の垂直フィルタの回路構成の実施例を示
すプロ、り図、第2図(a)、(b)は本発明の第1の
実施例による垂直フィルタの係数セットと周波数特性を
示す図、第3図(a)、  (b)は本発明の第2の実
施例による垂直フィルタの係数上ノドと周波数特性を示
す図、第4図(a)(b)は本発明の第3の実施例によ
る垂直フィルタの係数セットと周波数特性を示す図、第
5図(a、)、  (b)は本発明の第4の実施例によ
る垂直フィルタの係数セットと周波数特性を示す図、第
6図は第4図または第5図の垂直フィルタによるCIF
変換画面および再生NTSC画面を示す説明図、第7図
はNTSCとC+Fの垂直ラインの空間配置図、第8図
はノンインタレース変換に伴う横縞発生の原理説明図、
第9図(a)、  (b)は従来例の垂直フィルタの係
数上ノドと周波数特性を示す図、第1○図は従来例の垂
直フィルタによるCIF変換画面および再生NTSC画
面を示す説明図である。 a テレビノヨノ信号の入力端子、b テレビ/シン信
号の出力端子、11〜14 ラインメモノ、21〜25
・乗算器、3 加算器、4 フィルタ係数回路、01〜
C5・フィルタ係数。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インタレース形式の映像信号をノンインタレース
    変換したのち、垂直周波数を帯域制限し、あるいはライ
    ン数変換を行う垂直フィルタにおいて、 前記映像信号の奇数および偶数フィールドの有効ライン
    数をN/2、連続した複数フィールドからノンインタレ
    ース変換された後の有効ライン数をN、垂直フィルタ通
    過後の有効ライン数をMとした場合、M/2ライン対未
    満の垂直周波数を通過域とし、M/2ライン対を超える
    垂直周波数を阻止域とする周波数特性を有するとともに
    、N/2ライン対の垂直周波数あるいはその近傍に利得
    の零点あるいは利得の谷を設定したフィルタ係数を有す
    ることを特徴とする映像信号のノンインタレース変換用
    後置垂直フィルタ。
JP2224582A 1990-08-27 1990-08-27 映像信号のノンインタレース変換用後置垂直フィルタ Expired - Lifetime JPH0687587B2 (ja)

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