JPH0799648A - 画像信号再生装置 - Google Patents

画像信号再生装置

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JPH0799648A
JPH0799648A JP5241493A JP24149393A JPH0799648A JP H0799648 A JPH0799648 A JP H0799648A JP 5241493 A JP5241493 A JP 5241493A JP 24149393 A JP24149393 A JP 24149393A JP H0799648 A JPH0799648 A JP H0799648A
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JP
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block
motion vector
data
circuit
field
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JP5241493A
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Mitsuhisa Araida
光央 新井田
Yukinori Yamamoto
行則 山本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 復号化不能ブロックが動きありの場合であっ
ても、視覚的に良好な画像を得ることが可能な画像信号
再生装置を提供する。 【構成】 画像信号再生装置は、画像信号を所定数の画
素ごとにブロック符号化したデータをブロック単位で復
号化し、画像信号を得る画像信号再生装置であって、前
記ブロックの動きベクトルを検出する動きベクトル検出
手段と、前記動きベクトル検出手段により検出された復
号不能ブロックの周囲ブロックの動きベクトルに基づい
て、前記復号不能ブロックの動きベクトルを推定する動
きベクトル推定手段とを備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ブロック符号化を用い
て圧縮した画像信号を復号することにより再生し、画像
信号を得る画像信号再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、画像信号を高能率に圧縮符号
化する技術として、直交変換符号化方式が知られてい
る。これは、画像信号を所定の画素数毎にまとめてブロ
ック化した後、離散コサイン変換(DCT)等の直交変
換を行い、変換後の係数に対して量子化、エントロピー
符号化等を施すものである。
【0003】図7は、このようなブロック符号化及び復
号化を用いた画像信号再生装置としてのデジタルVTR
の要部構成を示すブロック図である。ここで、図7にお
ける画像信号の流れについて説明する。入力端子701
よりデジタル化された画像データが入力され、ブロック
化回路702によりm画素×n画素単位でブロック化さ
れる。m×n画素単位でブロック化された画像データ
は、DCT回路703で直交変換され、空間領域から周
波数領域に変換される。周波数領域に変換されたデータ
は量子化回路704で量子化され、さらに可変長符号化
回路705で符号化され、所望のデータ転送レートを得
る。符号化されたデータは記録・再生系706にて記録
媒体に適した形式の信号に変換され、磁気テープに記録
される。
【0004】再生時は、記録・再生系706にてテープ
から再生された画像データは、後段の信号処理に適した
形式の信号に変換した後、誤り訂正回路(以下ECC回
路)707により符号誤りの訂正を行い、可変長符号復
号化回路708で復号される。復号されたデータは逆量
子化回路709で逆量子化された後、逆DCT回路71
0で逆DCTされ、周波数領域から空間領域のデータへ
変換され、フレームメモリ711に書き込まれる。フレ
ームメモリ711に書き込まれた画像データは、モニタ
等のラスタースキャンに合わせて読みだされ、補間回路
712で誤り訂正不能データ(以下エラーデータ)の補
間を行った後、出力端子713から出力され、モニタ等
に表示される。
【0005】このような符号化方式ではブロック単位で
符号化がなされるため、符号化データに復号時の誤り訂
正で訂正不可能な誤りが発生した場合は、ブロック単位
で復号誤りが発生する。また可変長符号が用いられるこ
とが多いため、復号誤りが複数ブロックにわたって伝搬
し、大きな画質劣化となる。
【0006】このようなエラーデータを含むブロック
(以下エラーブロック)を補間修整する手段として、従
来より、図8に示すような前フレームの画像によって誤
りブロックを置き換えるフレーム間補間方式が知られて
いる。図8において、フレーム#NのブロックXがエラ
ーブロックであった場合、前フレーム#N−1における
画面上の同一位置のブロックAの復号データによってブ
ロックXのデータを置き換えて補間する。
【0007】また、エラーブロックを含む画像に動きが
ある場合に対して有効な補間方法としては、図9に示す
ように、同一フィールド内の画素を用いてエラーブロッ
クを補間するフィールド内線形補間方式が知られてい
る。図9において、大文字A、B、Xは符号化ブロック
を表し、添え字1、2・・・付の小文字a、b、xは各
々符号化ブロックA、B、Xに含まれる再生画像信号の
ラインを示す。添え字が奇数のライン(一点鎖線で示
す)は奇数フィールド、添え字が偶数のライン(点線で
示す)は偶数フィールドのラインである。説明のため、
符号化ブロックはフレーム内8×8画素(m=n=8)
で構成されているものとする。
【0008】ブロックXがエラーブロックで、画面上で
Xの上下に位置するブロックA、Bが復号可能であると
する。エラーブロックXのラインx1〜x8は、上のブ
ロックAの各フィールドの最下ラインa7、a8と、下
のブロックBの各フィールドの最上ラインb1、b2に
よって、各々フィールド内線形補間した値によって置き
換えられる。
【0009】即ち、奇数フィールドにおいては、例え
ば、 x1=(4a7+b1)/5、x3=(3a7+2b
1)/5 x5=(2a7+3b1)/5、x7=(a7+4b
1)/5 となり、偶数フィールドにおいては、例えば、 x2=(4a8+b2)/5、x4=(3a8+2b
2)/5 x6=(2a8+3b2)/5、x8=(a8+4b
2)/5 となる。
【0010】このように、従来の画像信号再生装置にお
いては、エラーブロックの動きの状態を判定し、前述の
ような2通りの補間方法を切り換えることが行われてい
た。
【0011】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら前記
従来例においては、復号不能ブロックに対する動き情報
は動きあり又は動きなしの2値であり、動きなしの場合
はボケのない鮮明な補間が行えるが、動きありの場合は
フィールド内線形補間処理を行うため画像の輪郭等を再
現できずボケた画像となり、視覚的に良好な補間が行え
ないといった問題点があった。
【0012】前記課題を考慮して、本発明は、復号不能
ブロックが動きありの場合であっても、視覚的に良好な
補間を行うことができる画像信号再生装置を提供するこ
とを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】従来抱えている課題を解
決し、前記目的を達成するため、本発明は、画像信号を
所定数の画素ごとにブロック符号化したデータを前記ブ
ロック単位で復号化することにより画像信号を得る画像
信号再生装置であって、前記ブロックの動きベクトルを
検出する動きベクトル検出手段と、前記動きベクトル検
出手段により検出された復号化不能ブロックの周囲ブロ
ックの動きベクトルに基づいて、前記復号化不能ブロッ
クの動きベクトルを推定する動きベクトル推定手段とを
備えて構成されている。
【0014】また、本発明の他の画像信号再生装置は、
画像信号を所定数の画素ごとにブロック符号化したデー
タを前記ブロック単位で復号化することにより画像信号
を得る画像信号再生装置であって、前記ブロックの動き
ベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、前記動き
ベクトル検出手段により検出された復号化不能ブロック
の周囲ブロックについての時間的に異なる複数の動きベ
クトルに基づいて、前記復号化不能ブロックの動きベク
トルを推定する動きベクトル推定手段とを備えて構成さ
れている。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の一実施例としての画像信号
再生装置の構成を示すブロック図である。以下、図1に
おける再生画像信号の処理について説明する。
【0017】図1において、磁気テープ等の記録媒体か
ら再生された画像信号は入力端子101から入力し、E
CC回路102に送られる。なお、本実施例においては
説明のため、再生信号はフレーム単位で再生及び復号が
行われるものとする。
【0018】そして、ECC回路102にて再生信号中
の符号誤りの訂正を行い、データ分離回路に出力する。
また、ECC回路102は符号誤りの訂正が不能のデー
タについては、誤り訂正不能を示すエラーフラグをエラ
ー検出回路103に出力する。エラー検出回路103
は、このECC回路102からのエラーフラグに基づい
て各画素ブロックが復号可能か否かを示すブロックエラ
ーフラグを発生する。
【0019】データ分離回路104はECC回路102
からのデータを受けて、そのブロックの画面上での位置
を示すブロックアドレスデータ及び画像データに分離し
て、メモリ制御回路106及び画像データをブロック復
号回路105にそれぞれ出力する。ブロック復号回路1
05は、画素ブロック単位で画像データを復号し、第1
フィールドのデータをフィールドメモリ108に、第2
フィールドのデータをフィールドメモリ107に出力す
る。この際、メモリ制御回路106は、データ分離回路
104からのブロックアドレスデータに基づいてフィー
ルドメモリ107,108への各画素ブロックの復号画
像データの書き込みアドレスを決定する。
【0020】フィールドメモリ109には、補間を行う
画像(ここではフィールドメモリ108内の画像)の1
フィールド前の画像データが格納されている。また、動
きベクトル検出回路111は、フィールドメモリ10
7,108,109に記憶されている画像データから、
後述のように画素ブロック単位でエラーブロックの周囲
の画素ブロックのフィールド間動きベクトルを検出し、
補間回路111に出力する。この動きベクトルの検出
は、現フィールドの画像データと前フィールドの画像デ
ータのマッチングをとるマッチング法や輝度の時間的変
化と空間的濃度勾配の関係から動きベクトルを求める濃
度勾配法等、様々な検出方式を用いることができる。
【0021】補間回路111は、動きベクトル検出回路
110で検出したエラーブロックの周囲ブロックの動き
ベクトルを用いてエラーブロックの動きベクトルを推定
し、その後、推定したエラーブロックの動きベクトルを
用いて、フィールドメモリ109の画像データによりフ
ィールドメモリ108に記憶されているエラーブロック
のデータを書き換えることにより補間を行う。
【0022】このように第1フィールドの補間処理が終
了すると、フィールドメモリ109のデータを出力端子
112から外部機器に出力する。また、フィールドメモ
リ108のデータをフィールドメモリ109に書き込
み、フィールドメモリ107のデータを第2フィールド
メモリ108に書き込む。この時点でフィールドメモリ
109には補間処理の完了した第1フィールドの画像デ
ータが、フィールドメモリ108には補間処理を行う前
の第2フィールドのデータが記憶されている。フィール
ドメモリ108内の画像データに復号不能データがあっ
た場合には、この第2フィールドの画像データに対して
も同様の補間処理を行った後、フィールドメモリ109
のデータを出力端子112より出力し、また、第2フィ
ールドメモリ108のデータをフィールドメモリ109
に出力する。そして、次のフレーム画像データをフィー
ルドメモリ107,108に書き込んで、順次補間処理
を行っていく。
【0023】次に動きベクトル検出回路110につい
て、図2及び図3を用いて説明する。図2は、動きベク
トル検出回路110の構成を示すブロック図である。
【0024】図2において、画像入力端子201には、
フィールドメモリ107からエラーブロックを含む画像
の1フィールド前の画像データが入力される。同様に、
画像入力端子202には、フィールドメモリ108のか
らエラーブロックの周辺のブロックの画像データ(エラ
ーブロックを含む画像データ)入力され、画像入力端子
203には、フィールドメモリ109からエラーブロッ
クを含む画像の1フィールド前の画像データが入力され
る。
【0025】入力選択回路204,205は画像入力端
子201〜203からの入力画像データから、それぞれ
1つずつ画像入力を選択して減算回路206へ出力す
る。なお、入力選択回路204,205は、不図示の制
御回路によって制御されていて、入力選択回路204,
205に同じ入力端子からの入力が入力されることはな
い。入力選択回路204,205には、画像入力端子2
01〜203に入力される画像データのアドレスが入力
されていて、選択された画像入力に対応するアドレスが
選択されて出力されるように構成されている。このよう
な動作により、1つの画面につき時間的に異なる動きベ
クトルが算出されるようになっている。つまり、入力選
択回路204,205が画像入力端子201及び202
からの画像データを選択した場合には、エラーブロック
を含む画像とエラーブロックを含む画像の1フィールド
後の画像との間の動きベクトルが得られ、画像入力端子
202及び203からの画像データを選択した場合に
は、エラーブロックを含む画像とエラーブロックを含む
画像の1フィールド前の画像との動きベクトルが得られ
る。
【0026】減算回路206では、入力選択回路204
の出力と入力選択回路205の出力との差分を算出し、
絶対値演算回路207に出力する。絶対値演算回路20
7では、減算回路206の出力の絶対値(以下絶対値差
分)を出力する。そして、積算回路208では、1つの
画素ブロックにわたりこの絶対値差分を積算して比較器
209に出力する。比較器209は、予めROM210
に記憶されている所定の比較値と積算回路208が出力
する積算値とを比較して、積算値が比較値よりも小さい
場合には書き込み許可の信号を、積算値が比較値よりも
大きい場合には書き込み禁止の信号をアドレスメモリ2
12に出力する。つまり、この積算値が小さければ相関
があり、大きければ相関がないということを表してい
る。
【0027】一方、相対アドレス算出回路211には、
入力選択回路204,205から出力される画素データ
のアドレスが入力され、この2つのアドレスの差分から
動きベクトルとして、それぞれの画像データの相対アド
レスを算出する。この相対アドレスは、例えば画面上の
垂直方向成分と水平方向成分とに分割されて算出され
る。
【0028】そして、比較器209が書き込み許可信号
をアドレスメモリ212に出力した場合にはこの相対ア
ドレスをアドレスメモリ212に記憶され、比較器20
9が書き込み禁止信号をアドレスメモリ212に出力し
た場合には相対アドレスはアドレスメモリに記憶しな
い。これにより、アドレスメモリ212には、エラーブ
ロックの周辺の画像に対し大きい相関値を有する画像の
相対アドレスが、時間的に異なる複数の動きベクトルと
して記憶される。そして、CPU213はアドレスメモ
リ212に記憶されたこれら複数の動きベクトルから、
補間に用いる動きベクトルを算出する。
【0029】図3は、CPU213の動作を説明するた
めの図で、異なる時間における画像を同一の平面で表し
た図である。
【0030】図3において、Aは時刻t1における移動
物体を示し、t1<t2である時刻t2にはA′の位置
に、t2<t3である時刻t3にはA″の位置に移動す
る。BはAに類似の移動物体であり、時刻t3にはB″
の位置に移動する。V1,V2,V3及びびV4はそれ
ぞれアドレスメモリ212に記憶される動きベクトルで
ある。従って、V1及びV3はフィールドメモリ107
内の画像データとフィールドメモリ108内の画像デー
タから得られた動きベクトルであり、V2及びV4はフ
ィールドメモリ108内の画像データとフィールドメモ
リ109内の画像データから得られた動きベクトルであ
る。
【0031】また、BLK0は時刻t2におけるエラー
ブロック、BLK1はブロックBLK0の動きベクトル
を推定するためのサーチウィンドウ、BLK2,BLK
3,BLK4及びBLK5はそれぞれ動きベクトルが検
出された検出ブロックである。時刻t1〜t2間には動
きベクトルV1,V3が検出され、時刻t2〜t3間に
は動きベクトルV2,V4が検出される。そして、CP
U213は、異なる時間についてこれらの動きベクトル
の向きを比較する。
【0032】本実施例においては、V1とV2,V1と
V4,V3とV2,V3とV4のそれぞれの組み合わせ
について動きベクトルの向きを比較する。動きベクトル
の向きの比較には例えば、動きベクトルの水平方向と垂
直方向との比が用いられる。CPU213は各動きベク
トルについて、水平垂直比を比較し、最も値の近い組み
合わせを選択する。図3においては、V1とV4,V3
とV2,V3とV4のそれぞれの組み合わせについては
向きが大きく異なっているので、V1とV2の組み合わ
せを選択する。
【0033】その後CPU213は、アドレスメモリ2
12に記憶されている動きベクトルの中から以下の判断
に基づいて適切な動きベクトルを選択し、出力する。つ
まり、選択する動きベクトルは補間回路111が行なう
補間の時間的方向によって異なる。CPU213は、補
間回路111が時刻t1の画面から補間を行なう場合に
は動きベクトルV1を選択し、補間回路111が時刻t
3の画面から補間を行なう場合には動きベクトルV2を
選択する。このようにして、動きベクトル推定の際の精
度を向上することができる。
【0034】次に、図4乃至図6を用いて補間回路11
1の動作を説明する。図4は、本発明の補間回路111
の構成例を示すブロック図である。また、図5は図4の
動作を説明するための図である。図5におけるA〜Hお
よびXの各正方形は1つの画素ブロックを示し、図中の
配置は1フィールドにおける画面上での配置を示す。な
お、本実施例においては、画素ブロックXをエラーブロ
ックとし、ブロックXの動きベクトルを推定して補間を
行う場合について説明する。
【0035】401は動きベクトルデータの入力端子で
あり、動きベクトル検出回路110より画素ブロック単
位で各ブロックの動きベクトルデータが入力される。4
02はブロックエラーフラグの入力端子であり、ブロッ
クエラー検出回路103より画素ブロック単位でブロッ
クエラーフラグが入力される。DL403〜DL418
は遅延回路であり、DL408,DL416はそれぞれ
図5中の画素ブロックFに対する動きベクトルデータ、
ブロックエラーフラグを同時に出力するように遅延時間
が設定されており、そのときにDL403,DL40
4,DL405,DL406,DL407,DL40
9,DL410はそれぞれ画素ブロックA,B,C,
D,E,G,Hに対する動きベクトルデータを、DL4
11,DL412,DL413,DL414,DL41
5,DL417,DL418はそれぞれ画素ブロック
A,B,C,D,E,G,Hに対するブロックエラーフ
ラグを出力するように遅延時間が設定されている。
【0036】判定回路419〜426にはそれぞれ画素
ブロックA,B,C,D,E,F,G,Hに対する動き
ベクトルデータとブロックエラーフラグが入力され、該
当画素ブロックが復号可能であった場合はその画素ブロ
ックの動きベクトルデータを出力し、復号不能であった
場合はなにも出力しない。ベクトル合成回路427には
判定回路419〜426からの動きベクトルデータが入
力され、そのベクトルデータを水平・垂直の各成分毎に
加算することによってベクトルの合成を行う。
【0037】カウンタ回路428には、画素ブロック
A,B,C,D,E,F,G,Hに対するブロックエラ
ーフラグが入力され、復号可能であった画素ブロックの
個数をカウントする。429は乗算回路であり、ベクト
ル合成回路427からの合成ベクトルデータが入力さ
れ、カウンタ回路428でカウントした復号可能であっ
たブロックの個数Kで割ることによってエラーブロック
の周辺のブロックの動きベクトルデータの平均を求め
る。この出力をブロックXの動きベクトルデータとして
読み出しアドレス発生回路431に出力する。
【0038】DL430は遅延回路であり、乗算器42
9がブロックXに対する動きベクトルデータを出力して
いるときに、ブロックXに対するブロックエラーフラグ
を出力するように遅延時間が設定されている。読み出し
アドレス発生回路431にはブロックXに対する動きベ
クトルデータとブロックエラーフラグが入力される。ブ
ロックエラーフラグが復号不能状態を示している場合、
動きベクトルデータよりフィールドメモリ109の読み
出しアドレスを決定し、出力端子432に出力する。
【0039】次に、図6を用いて本実施例における補間
処理について説明する。図6において、前フィールドの
画像の三角形の領域601が動いている領域であり、現
フィールドの602の領域に移動してきたとする。60
3は現フィールド画像において欠落しているブロックX
である。
【0040】前述のように、周囲のブロックの動きベク
トルを用いてエラーブロック503の動きベクトルが決
定されると、読み出しアドレス発生回路431は図6中
の604に相当する領域のアドレスを発生して、出力端
子432に出力する。フィールドメモリ109はその出
力を受け該当アドレスから604の領域の画像データを
出力し、入力端子435にそのデータを出力する。書き
込みアドレス発生回路433にはエラーブロック603
に対するエラーフラグが入力され、フラグが復号不能状
態を示している場合、フィールドメモリ108において
エラーブロック603に該当する書き込みアドレスを発
生し、出力端子434に出力する。出力端子436は入
力端子435からの補間画像データをフィールドメモリ
108に出力し、書き込みアドレスで指定されたアドレ
スに画像データを書き込むことによって補間処理を行
う。
【0041】このようにして、動きベクトルを用いて補
間処理を行うことによって、動きがあるブロックに対し
てボケのない鮮明な補間を行うことができる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、復号化不能ブロックの
周囲ブロックの動きベクトルに基づいて、復号化不能ブ
ロックの動きベクトルを推定しているので、例えば、こ
の復号化不能ブロックの動きベクトルを用いて復号化不
能ブロックの周囲ブロックの画像データを用いて復号化
不能ブロックのデータを補間する際に、より相関のある
画像データを用いて補間することができ、補間画質の向
上が図れる。
【0043】また、本発明によれば、復号化不能ブロッ
クの周囲ブロックについての時間的に異なる複数の動き
ベクトルに基づいて復号化不能ブロックの動きベクトル
を推定しているので、動きベクトル推定の際の精度が向
上する。
【0044】従って、例えば、このようにして推定した
復号化不能ブロックの動きベクトルを用いて復号化不能
ブロックのデータを補間することにより、画像に動きが
ある場合にもボケのない鮮明な画像を得ることかでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としての画像信号再生装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例における動きベクトル検出回路
の構成を示すブロック図である。
【図3】動きベクトル検出回路の動作を説明するための
図である。
【図4】本発明の実施例における補間回路の構成を示す
ブロック図である。
【図5】補間回路の動作を示す図である。
【図6】補間回路の動作を示す図である。
【図7】デジタルVTRの構成を示すブロック図であ
る。
【図8】フレーム間補間を説明するための図である。
【図9】フィールド内線形補間を説明するための図であ
る。
【符号の説明】
103 ブロックエラー検出回路 110 動きベクトル検出回路 111 補間回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号を所定数の画素ごとにブロック
    符号化したデータを前記ブロック単位で復号化すること
    により画像信号を得る画像信号再生装置であって、 前記ブロックの動きベクトルを検出する動きベクトル検
    出手段と、 前記動きベクトル検出手段により検出された復号化不能
    ブロックの周囲ブロックの動きベクトルに基づいて、前
    記復号化不能ブロックの動きベクトルを推定する動きベ
    クトル推定手段とを備えたことを特徴とする画像信号再
    生装置。
  2. 【請求項2】 画像信号を所定数の画素ごとにブロック
    符号化したデータを前記ブロック単位で復号化すること
    により画像信号を得る画像信号再生装置であって、 前記ブロックの動きベクトルを検出する動きベクトル検
    出手段と、 前記動きベクトル検出手段により検出された復号化不能
    ブロックの周囲ブロックについての時間的に異なる複数
    の動きベクトルに基づいて、前記復号化不能ブロックの
    動きベクトルを推定する動きベクトル推定手段とを備え
    たことを特徴とする画像信号再生装置。
JP5241493A 1993-09-28 1993-09-28 画像信号再生装置 Withdrawn JPH0799648A (ja)

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JP5241493A JPH0799648A (ja) 1993-09-28 1993-09-28 画像信号再生装置
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