JPS6081995A - Νtscカラ−映像信号の誤り修整方法 - Google Patents

Νtscカラ−映像信号の誤り修整方法

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JPS6081995A
JPS6081995A JP58189721A JP18972183A JPS6081995A JP S6081995 A JPS6081995 A JP S6081995A JP 58189721 A JP58189721 A JP 58189721A JP 18972183 A JP18972183 A JP 18972183A JP S6081995 A JPS6081995 A JP S6081995A
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signal
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JP58189721A
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English (en)
Inventor
Ichiro Ogura
一郎 小倉
Chojuro Yamamitsu
山光 長寿郎
Akira Iketani
池谷 章
Kunio Suesada
末定 邦雄
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/79Processing of colour television signals in connection with recording
    • H04N9/87Regeneration of colour television signals
    • H04N9/88Signal drop-out compensation
    • H04N9/888Signal drop-out compensation for signals recorded by pulse code modulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)

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、映像信号のディジタル記録における誤シ修整
方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点 NTSC方式等のカラー映像信号をディジタル化し、V
TR等に記録する場合、ナイキスト条件を満足する周波
数、例えば”’BCあるいは”sc(ただしf8oは副
搬送波周波数である)でサンプリングし、8ビツトに量
子化するのが一般的である。しかしながら、この場合、
記録レートは86Mb/s〜114 Mb/s と非常
に高い値となってしまいテープ消費量の増大あるいはビ
ット誤り率の増加等の不都合を招く。そこで、上記の記
録レートを下げるひとつの手段として、サブナイキスト
サンプリング法がある。
すなわちNTSCカラー映像信号を4f5o等のナイキ
スト周波数より十分高い周波数でいったんサンプリング
し、次にこの’ fBCのレートのサンプルを1つおき
に間引き、最終的には”fBcのレートの信号にして、
記録する。そして、再生時、再生されてきた2fBcの
レートのサンプルから、前記間引かれたサンプルを映像
信号の相関性を利用して順次補間内挿することによって
、見かけ上、前記間引かれる前の4f8cのレートの信
号を再現し得るようにする方法である。この手法を用い
ることにより、画質劣化をほとんど生じることなく記録
レートを57 M b /sと、前述のナイキストサン
プリングに比して30%〜4’O%も低減することが可
能となる。
さてサブナイキストサンプリングは、その補間内挿する
信号を作る方法によって、1H型、2H型、およびフィ
ールド型等に分類される。これらの補間の様子を簡略化
して第1図(a) 、 (b) 、 (c)に示す○ 図中で丸は、間引かれた後の”scのレートのサンプル
点であり、二重丸は再生時、補間されるサンプル点であ
る〇 捷ず1H型は(a)に示す如く記録時1ライン(1水平
期間)毎に位相が180°異なるように間引きが行なわ
れ、再生時には、1ライン前のサンプル点でこの間引か
れたサンプル点を補間内挿する。次に2H型は、(+)
)に示すように2ライン毎に1800位相を変えながら
間引きを行ない再生時、2ライン前のサンプル点で補間
内挿する。
最後にフィールド型では、1フイールド毎[1800位
相を変えて間引きを行ない、再生時、1フイールド前の
サンプル点で補間内挿する。
この様な3種類のサブナイキストサンプリング法を比較
すると、1H型では、水平方向の解像度が、2H型では
高域成分の垂直方向の解像度が特に劣化する。そしてフ
ィールド型が前2者に比して最も画質劣化の少ない方式
であることが従来より知られている。
そこで、ディジタルVTR等にこのフィールド型サブナ
イキストサンプリングの手法を用いると、画質劣化をほ
とんど伴なわずに、大幅な記録ビ。
トレードの低減をはかることができる。
第2図に、フィールド型サブナイキストサンプリングを
用いたディジタルVTI(のブロック構成図を示す。
捷ず、入力端子1に入力さ瓦たNTSCカラー映像信号
は、クロック発生器2及びA/D変換器4へ供給される
。クロック発生器2では、入力映像信号のバースト信号
に位相ロックした各種のクロック信号が発生させられ、
制御信号発生器3では上記クロックをもとに、各信号処
理ブロックで使われる制御信号が作られる。一方、A/
D変換器4へ入力された映像信号は、4fscでナイキ
ストサンプリングされ、それぞれのサンプルは例えば8
ピントに量子化される。
次に各サンプル信号はサブサンプラ5において、1サン
プル毎に間引きが行なわれる。このサブサンプラーは第
1図(c)で説明した様に、1フイールド毎に1800
位相の異なるサンプル点を間引くように動イ乍する。サ
ブサンプラー5に1って、2f−のレートに低減された
、サンプル信号は、次のエラーエンコーダ6へ送られる
。このエラーエンコーダ6では、記録再生系でエラーが
発生しても、そのエラーを検出、訂正できるように、C
RCC(Cyclic Redundancy Che
ek Code)及びパリティ−等が付加される。ここ
で、このCRCC及びパリティ−を付加することによっ
て信号の冗長度は増加するが、この冗長度には制限があ
り、したがって、エラー訂正によって、発生したエラー
を100%訂正することは不可能であるし、また実際的
でない。そこで、映像信号等のように空間的に強い相関
のある信号の場合には、エラーが発生した場合、訂正は
できなくても検出は十分高い確率でできるようにしてお
き、エラーの発生した部分は、周囲の画素から補間する
エラー修整が一般的に行なわれている。このために、上
記CRCCを例えば1H(1水平走査期間)毎に付加し
ておく。この様子を、1H期間のディジタルデータの構
成の1例とともに第3図に示す。
さて、上記の如(CRCC及びパリティ−が付加された
ディジタル映像信号は次の変調器7において、磁気記録
再生系の伝送特性に最もよく適合するような信号に変調
される。ディジタルVTRではこの変調方式としてM2
.IBA、インターリ−ブトNRZI等がよく用いられ
る。
そして最後に記録アンプ8を通り、ヘッド9を介して、
テープ10に記録される。
次に再生(rIllを説明する。テープ11からヘッド
12を介して再生された信号は、再生アンプ13で増幅
された後復調器14で変調前のディジタル映像信号に戻
される。
一方、再生クロック発生器15では、再生されたデータ
系列が持っている時間軸変動に追従したクロ、りが発生
されTBC(時間軸補正装置)16の書き込みクロック
として使用される。また、このTBCl 6の読み出し
は、固定の発振器から作られた周波数の安定なりロック
で行なわれるため、TBCl 6の出力では時間軸変動
成分の完全に除去された信号が得られることになる。
そして、次のエラーデコーダ17により、エラーの検出
およびエラーの訂正あるいけ修整が施される。
次の補間フィルタ18によって、サブサンプラー6で間
引かれたサンプルを、再生された周辺のサンプルから補
間内挿し、見かけ上’f8cのレートの映像信号に戻す
。そして最後に、D/A変換器19でアナログ信号に戻
した後、出力端子2oがら出力する。
次に第2図中の補間フィルタについて少し詳しく説明す
る。第4図はこの補間フィルタのブロック構成図であり
、21は入力端子、22は262Hメモリ、23はバン
ドパスフィルタ(以下BPFと略記)、24はローパス
フィルタ(以下LPFと略記)、26は加算器、26は
補間スイッチ、27は出力端子である。
すなわち、輝度成分(Y成分)に関しては、現ラインか
らLPF24によって補間信号を作り、色成分(C成分
)に関しては262H前のラインがらBPF23によっ
て補間信号を作る。加算器25で両者を合成して、再生
画素と補間合成画素とをスイッチ26で切り換えて最終
的に4f6oの画素列として出力する。上記LPF24
とBPF23の伝達関数をそれぞれpL(z)、 pB
(Z)とし、−例として PH1”lJ= (Z+Z ”) !′=Z3+3Z+
3Z ”+Z ’PB(Z)−一2 (Z−Z ”)2
=−2(Z2−2+Z−2)= −222+4−2z−
2を考えると、そのインパルス応答は第6図のようにな
る。捷だこの補間フィルタを実現する回路構成が第6図
である。
第6図において、28は入力端子、29はフィールド(
262H)メモリ、3oは切換スイッチ、31〜36は
1クロツク(4fBc)分の遅延素子、37〜43il
−j:それぞれ図示したような係数を掛ける係数器、4
4は7人力の加算器、45は怪の係数器、46は切換ス
イッチ、47は出力端子である。第6図において、切換
スイッチ30は、2f s cのレートで■点、■点を
交互に切り換え、現ラインの信号と1フイールド(26
2H)前のラインの信号とが1サンプルずつ交互に以後
の遅延素子へ入力される。またこれらの遅延素子は” 
saのクロックで動作しており、遅延素子33に現ライ
ンのサンプルが出力された時、スイッチ46は@側に倒
れ、再生サンプルを出力し、遅延素子33に1フイール
ド前のサンプルが出力された時にはスイッチ46は逆に
@側に倒れて、補間値が出力される。このようにして、
出力端子47には、再生信号と補間信号が交互に4f8
Cのレートで出力されることになる。
さて、一般にディジタルVTRにおいて、訂正不可能な
エラーが発生した場合、このエラーを修正する方法とし
て、従来より、■1n前(この場合は色信号を反転する
必要有り)、■2H前、■1フィールド前、■1フレー
ム前(この場合は色信号を反転する必要有り)の信号と
置換する方法がとられていた。この様子を第7図に示す
。第7図において、48はエラーデコーダ、49はメモ
リ、6oばY/C分離器、51は位相反転器、52は加
算器、53は切換スイッチ、54はD/A変換器である
。ここで、メモリ49は、上記、置換する信号によって
それぞれ1Hメそり、2Hメモリ、フィールドメモリ、
フレームメモリである。
また、このメモリ容量が、1H11フイールドの場合は
図中の点線で囲まれた部分はバイパスされる。スイッチ
53の制御は、壕ずエラーデコーダ48で訂正不可能な
エラーを検出した場合のみ、エラー検出情報により、ス
イッチは■側に倒されてメモリ出力の方が選択されるよ
うになされる。
メモリ容量が1Hまたは1フレームの場合は、NTSC
信号の性質から本来の信号に比して、メモリ出力は、そ
のサブキャリア位相が反転しているために、まずY/C
分離器6oでC信号を抜き出しこの位相を反転した後に
加算器52で再び合成し置換信号とする必要がある。
さて、上記4種類のエラー修整方法を見てみると■では
、上述したように、770分離し、C信号の位相を反転
する必要がある。したがってこの場合には、Y/C分離
器が必要である上に、Y/C分離は完全に行なうことは
難しく、修整後のラインに劣化が生じる。■ではY/C
9離の必要はないが、画面上でエラーが生じたラインと
置換されるラインとの距離が大きく、垂直方向の相関性
が低い画像の場合は、エラー修整後に大きな画質劣化が
生じることになる。また■は、エラーが生じたラインと
置換されるラインは画面上では同一ジインになるが、時
間的に1フレ一ム分離れており、特に、動画の場合問題
になる。またこの場合は、■と同様にY/C分離の必要
がある。
以上の3つの方式に比して■は画面中の距離においても
、C信号の位相の点においても、修整ラインとしては最
も画質劣化の少ないものを提供することが可能である。
しかしながら、フィールド型のサブナイキストサンプリ
ング法を用いている場合には、以下のような不都合が生
じ、エラー修整の方法としてこの方式を採用することが
できない。
すなわち、フィールド型サブナイキストサンプリングの
場合、補間フィルタ通過後の信号を考えると、エラーは
2フイールドに渡って伝搬することになる。第8図にお
いて、第nフィールドの第へラインが訂正不可能なエラ
ーを生じた場合、このラインの信号で、その色信号成分
を補間する第41+1フイールドの第tn+1ラインに
エラーが伝搬することになる。したがって、この場合、
第tnラインと第tn + 1ラインの両方を置換しな
ければならない。
tnラインの置換すべきラインである1n−1ラインに
は、エラーが生じていないため問題はない。
ところが’n+1ラインの置換すべきラインである1フ
イールド前のちラインは、そもそもエラーの生じたライ
ンであるから、ln+1 ラインに関しては、修整がで
きないことになる。
発明の目的 本発明は、フィールド型サブナイキストサンプリング法
を用いたディジタルVTR等において、訂正不可能なエ
ラーが発生した場合にも、画質劣化のきわめて少ないエ
ラー修整方法を提供することである。
発明の構成 本発明は、NTSCカラー映像信号の記録時、ナイキス
ト周波数より高い周波数で第1のサンプ+l リl−1
−仁? l−j+tyz諷s M 、n、 Lφ柑Iy
 a cs ^O位相を変えながら、1サンプル毎に間
引く第2のサンプリングを行なって第1のサンプリング
レートの〆のレートで記録し、再生時、上記間引かれた
サンプルを現ライン及び1フイールド前のラインの角化
されたサンプルから合成補間することにより、もとの第
1のサンプリングレ−1・の信号を再現し、かつ再生時
に、訂正不可能な誤りを検出したとき、その誤りの生じ
たライ/を1フイールド前のラインと置換し、補間ずべ
きサンプルを置換シたライン及び1フレーム前のライン
の再生されたサンプルから合成補間するとともに、前記
誤りの生じたラインを用いて合成補間を行なうべき次の
フィールドの対応するラインの補間すべきサンプルを当
該ライン及び前記誤りの生じたラインの1フレーム前の
ラインから合成補間することによって誤り修整を行なう
NTSCカラー映像信号の誤り修正方法であり、訂正不
可能なエラーの発生時の修正を行なうものである。
実施例の説明 前述1−たようにC)IOCが1H単位で付加されてい
る場合には、エラー修整も1H単位で行なわれることに
なる。実施例について説明する前に本発明のエラー修整
の原理を説明する。第9図は、連続する4フイールドの
画面中の再生画素と補間画素との関係を示す。第9図に
おいて、白丸は再生画素を、黒丸は補間画素をそれぞれ
示す。また、x(n、i)及び仝(n、i) は第nフ
ィールドの第tラインまたは第(t−262)ラインの
それぞれ再生画素値及び補間画素値を示す。いま、エラ
ーがない場合を考えると、仝(n、i)は、周辺画素よ
り次式の如くめられる。
仝(n 、 i )−i−(3(x(n 、 i −1
)+x(n 、 i+1 )1+(x(n、1−3)+
x(n、i+3))+4x(n−1、t)−2(x(n
−1、1−2)+x(n −1、i+2)l)・・・・
・・・・・ (1) 次に第nフィールドの第tラインが誤った場合を考える
。それぞれの画素の修整値をx(n、1−1)。
x(n、 i ) 、x(n、 i+1 )、x(n了
う丁 と表わすと、本発明においてはそれらの値を以下
の式によって決定する。
x(n 、 i −1)−i−(3(x(n−1、1−
2)+x(n−1、i ) )+(x(n −1、1−
4)+*(n−1、i+2) )−4x(n−2,i 
−1)+2i’x(n−2,1−3)+x (n−礼i
+1)l] ・山・川・ (2)x(n、i+1)−4
−[:3(x(n −1、i)+x(n−1,i+2)
1+1x(n −1、t−2)+x(n−1、i+4)
)−4x(n−2,i+1 )+2(x(n−2,i−
1)十x(n −2、i+3) l:) ・的中・・ 
(3)x(n 、 i ) = x(n−1、i ) 
、 x(n、 i+2)==x(n−1、i+2)すな
わち、この場合は、エラーしたラインを1フイールド前
(第(n−1)フィールド)と置換し、補間画素値とし
ては、Y成分については、第(n−1)フィールドから
、C成分については、第(n−2)フィールドから、得
るようにする。
この時、C成分については、ちょうど1フレーム前から
補間することになり、位相を反転する必要がある。
しかしながらこの場合、1フレーム前の値を使うのはC
成分を補間する時のみであり、全部の信号を1フレーム
前と置換する前記■の方法と比して画質劣化の度合はず
っと軽減される。
捷だ、C成分の位相反転は、エクスクル−シブオアゲー
トを用いて簡単に実行される。
次に、第(n−1)フィールドが誤った場合もそれによ
ってC成分を補間しているところの第nフィールドにも
誤りが伝搬するため、この第nフィールドに関してもそ
の補間画素・・・x(n、x−2)。
△ x(n、i )、x(n、x+2)・・・・・・に対し
て誤り修整を施す必要がある。x(n、i)の修整値:
1c(n、i)を次式により得る。
x(n、i )=−)(3(x(n、i −1)+x(
n、i+1 ))+(x(n、1−3)+x(n、i+
3)]−4x(n−3,i )+2(x(n−3,1−
2)+x(n−3,i+2)l:] ・川用・・ (4
)すなわち、以上述べた誤り修整方法を要約すると以下
の如くなる。
(1)現フィールドのあるライン(tライン)力;誤っ
た場合、1フイールド前のライン(t−262ライン)
と置換し、補間画素のY成分はその置換した画素から合
成し、C成分は1フレーム前のラインから合成して符号
を反1云する。
(’ii) 1フイールド前のあるライン(/=−26
2ライ刈が誤った場合、第tラインの補間画素のC成分
は、誤ったラインの1フレーム前のラインから合成し符
号を反転する。
次に、本発明を実施例によって、具体的にNQ明する。
第10図は本実施例の)゛ロック渭IJ成図である。
入力端子55へは、エラーデコータ゛より、誤り訂正の
なされた映像データが入力されて、次のフレームメモリ
56に順次書き込まれていく。本発明はフィールド型サ
ブナイキストサンプリングの場合であるから、かならず
しも1フレームのメモ1ノ容量は必要ではなく、1フィ
ールド分の容量で十分であるが、ディジタルVTIF1
等のように特殊再生機能が必要な場合1は1フレームメ
モリを有するのが普通である。フレームメモリ56から
は、第1フイールドのデータと第2フイールドのデータ
が同時に読み出され、それぞれスイッチ5γ及び58へ
送られる。これらのスイッチは、1フイールド毎にそれ
ぞれ他方のフィールドを選択するように構成されている
そしてスイッチロ7の出力ばLPF59に入力されここ
で補間画素のY成分が合成される。またスイッチ68の
出力はBPF60に入力され、補間画素のC成分が合成
される。そして、誤りのない場合には、これらY成分と
C成分が加算器61で加算され補間画素としてスイッチ
62の一方の入力端子に供給される。このスイッチ62
の他方の入力端子には、スイッチ57の出力(再生画素
)が供給されており、”scのレートでこれら再生画素
と補間画素を切り換えて、最後の出力端子63では、見
かけ上、”8cのレートの映像信号が出力されることに
なる。
次に、エラーデコーダにおいて、訂正不可能な誤りを検
出した場合について、説明する。この場合、誤り情報信
号がフレームメモリ書込み制御回路64に送られ、この
制御信号によって、エラーの発生したラインのデータの
フレームメモリへの書込みを禁止する。したがって、こ
の場合メモリー中の対応するラインには1フレーム前の
データが残ることになる。そしてまずこの1フレーム前
のラインがスイッチ57に読み出される場合、フィール
ド選択回路65よりの制御信号は反転され、スイッチ5
7は1フイールド前を選択し、スイッチ58がこの1フ
レーム前のラインの信号を選択するようにする。
したがって、Y成分は、1フイールド前のラインから合
成され、C成分は1フレーム前のラインから合成され、
その後、位相反転器66で位相反転されスイッチ67を
経て、加算器61で上記Y成分と加算されて補間画素が
形成される。一方、この場合、スイッチ57の出力であ
る再生画素は本来の画素に比して180°位相が異って
いるため、再生画素と補間画素を切換えるスイッチ62
の位相も180°変えられることになる。
次に、エラーして1フレーム前と置換されたラインがス
イッチ58に入力され′る場合、フィールド選択回路6
5の制御信号は反転されず、したがってスイッチ57.
58からは本来のライン信号が出力される。しかしなが
ら、この場合、BPF60によって合成されたC成分は
、本来のラインより1フレーム前のラインから合成され
ているために、位相反転制御回路68からの信号によっ
て位相反転なされた信号が選択される。また、この場合
、スイッチ57.58は切換えられないためスイッチ6
2も本来の動作を行なうことになる。
このようにして、出力端子63からの出力信号は、たと
え記録再生時に、訂正不可能なエラーが生じたとしても
、空間的2時間的に近い画素によって、置換されること
になり、誤り修整が行なわれる。
なお、69は反転回路である。
発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、フィールド型
サブナイキストサンプリングを用いたディジタルVTR
等において、再生時、たとえ訂正不可能な誤りが発生し
た場合でも、画質劣化の少ない誤り修整が可能である。
しかも、そのために必要な回路構成は極めて簡単である
【図面の簡単な説明】
第1図は、3種類のサブナイキストサンプリング法を説
明するための原理図、第2図はディジタルVTI(の記
録及び再生系のブロック図、第3図ば1水平期間のデー
タの構成を示すフォーマット図、第4図は、第2図中の
補間フィルタのブロック構成図、第6図は、同補間フィ
ルタのインパルス応答の一例を示す図、第6図は、第4
図に示した補間フィルタを実現するための一具体回路構
成図、第7図は、従来の誤シ修整方式のブロック構成図
、第8図は、エラー伝搬を示す説明図、第9図は、本発
明の誤り修整の原理を説明するための原理図、第10図
は、本発明の一実施例の誤り修整方法に用いる回路のブ
ロック構成図である。 66・・・・・・フレームメモリ、57 、58 、6
2 。 67・・・・・・切換スイッチ、64・・・・・フレー
ムメモリ書き込み制御回路、65・・・・・・フィール
ド選択回路、69・・・・・・LPF、so・・・・・
・BPF、6B・・・・・・位相反転器、61・・・・
・・加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. NTSCカラー映像信号の記録時、ナイキスト周波数よ
    り高い周波数で第1のサンプリングを行ない、その後1
    フイールド毎に180°位相を変えながら、1サンプル
    毎に間引く第2のサンプリングを行なって第1のサンプ
    リングレートの〆のレートで記録し、再生時、上記間引
    かれたサンプルを現ライン及び1フイールド前のライン
    の再生されたサンプルから合成補間することにより、も
    との第1のサンプリングレートの信号を再現し、かつ再
    生時に、訂正不可能な誤シを検出したとき、その誤りの
    生じたラインを1フイールド前のラインと置換し、補間
    すべきサンプルを置換したライン及び1フレーム前のラ
    インの再生されたサンプルから合成補間するとともに前
    記誤りの生じたラインを用いて合成補間を行なうべき次
    のフィールドの対応するラインの補間すべきサンプルを
    当該ライン及び前記誤りの生じたラインの1フレーム誤
    り修整方法。
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