JPS6350190A - デイジタルカラ−ビデオ信号の補間回路 - Google Patents

デイジタルカラ−ビデオ信号の補間回路

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JPS6350190A
JPS6350190A JP61193831A JP19383186A JPS6350190A JP S6350190 A JPS6350190 A JP S6350190A JP 61193831 A JP61193831 A JP 61193831A JP 19383186 A JP19383186 A JP 19383186A JP S6350190 A JPS6350190 A JP S6350190A
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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〕 この発明は、ディジタルコンポジットカラービデオ信号
の伝送システムの受信側又は記録/再生システムの再生
側に設けられる補間回路に関する。
〔発明の概要〕
この発明では、サブサンプリング等によりデータが間引
かれた所定の画素を実在するカラービデオデータによっ
て補間するためのディジタルカラービデオ信号の補間回
路において、所定の画素の周囲の画素の実在するカラー
ビデオデータにより所定の画素のカラービデオデータが
補間され、この補間値が歪除去回路に供給され、歪除去
回路では、所定の画素とカラーサブキャリアの位相が同
一の複数の画素のカラーとデオデータと補間値とが比較
され、この複数の画素のカラービデオデータと補間値の
集合の中で略中央のレベルを持つデータに補間値が置換
され、歪の発生が防止される。
〔従来の技術〕
NTSC方式のコンポジットカラービデオ信号を直接符
号化して得られるディジタルカラービデオ信号を伝送す
る場合、伝送帯域を狭くするためにサブサンプリングが
用いられる。サブサンプリングによって例えば〃の画素
のデータが間引かれる。サブサンプリングを行う場合、
折り返し歪の発生を防止するためにブリフィルタが設け
られている。受信側には、この間引き画素を補間する補
間回路が使用される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の補間回路としては、ディジタルローパスフィルタ
が知られている。しかしながら、輝度信号に搬送色信号
が重畳されたコンポジットカラービデオ信号の場合、搬
送色信号の位相を考慮する必要があるため、従来の補間
フィルタは、適用が困難であった。
また、ブリフィルタを用いると、カラービデオ信号の高
域成分が失われる問題があった。
この発明の目的は、コンポジットカラービデオ信号に適
用することができる時間領域で設計された補間回路を提
供することにある。
この発明の他の目的は、ブリフィルタを設けずに、カラ
ービデオ信号の高周波成分を保存できると共に、折り返
し歪の発生を防止することができるディジタルカラービ
デオ信号の補間回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によるディジタルカラービデオ信号の補間回路
では、実在するカラービデオデータと対応する画素の間
の所定の画素のカラービデオデータを実在するカラービ
デオデータによって補間するためのディジタルカラービ
デオ信号の補間回路において、所定の画素の周囲の実在
するカラービデオデータを合成することにより所定の画
素のカラービデオデータを補間する補間回路16と、所
定の画素の周囲に位置し、所定の画素とカラーサブキャ
リアの位相が同一の複数の画素のカラービデオデータと
補間回路16からの所定の画素の補間値とを比較し、補
間値と複数の画素のカラービデオデータの集合の中で略
中夫のレベルを持つデータに補間値を置換する歪除去回
路17とが備えられている。
〔作用〕
テレビジョン画像は、水平方向(サンプル方向)及び垂
直方向(ライン方向)に相関を有しているので、サブサ
ンプリングにより間引かれた画素のデータは、補間回路
16において間引き画素の近傍の画素のデータを合成し
たデータにより補間することができる。この補間回路1
6は、従来のディジタルローパスフィルタと異なり、コ
ンポジットカラービデオ信号の補間を行うことができる
また、サブサンプリングの前にブリフィルタが設けられ
ず、カラービデオ信号の高域成分が保存される。受信側
では、折り返し歪が発生し、その結果、補間値が歪むお
それがあるが、歪除去回路17により視覚上目立つ歪が
除去できる。つまり、歪除去回路17では、カラーサブ
キャリアが同位相の近傍の例えば4画素のデータxlx
x、と補間値9゜とが比較され、補間値史。とデータX
〜x4の集合の中で略中夫のレベルを持つデータに補間
値9゜が置換される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。この説明は、下記の項目の順序でなされる。
a、送信側の構成 り、受信側の構成 C,ブロック化回路 d、ダイナミックレンジ検出回路 e、量子化回路 f、補間回路 g、歪除去回路 り、変形例 a、送信側の構成 第1図は、送信側(記録側)の構成を全体として示すも
のである。1で示す入力端子に例えばNTSC方式のカ
ラービデオ信号が供給される。このカラービデオ信号が
A/D変換器2に供給され、例えば4 fsc(fsc
:カラーサブキャリア周波数)のサンプリング周波数で
1サンプルが8ビツトに量子化されたディジタルカラー
ビデオ信号がA/D変換器2から得られる。このディジ
タルカラービデオ信号がサブサンプリング回路3に供給
され、サブサンプリング回路3の出力信号がブロック化
回路4に供給される。サブサンプリング回路3の前段に
は、帯域制限用のブリフィルタが設けられず、入力カラ
ービデオ信号の高域成分が失われない。
サブサンプリング回路3において、ディジタルカラービ
デオ信号が2 fscのサンプリング周波数でサンプリ
ングされる。また、ブロック化回路4により、入力ディ
ジタルテレビジョン信号が符号化の単位である2次元ブ
ロック毎に連続する信号に変換される。この実施例では
、■フィールドの画面が分割されてなる1ブロツクが(
4ライン×8画素=32画素)の大きさとされている。
第3図は、この1ブロツクを示すものであり、第3図に
おいて、実線は、奇数フィールドのラインを示し、破線
は、偶数フィールドのラインを示す、この例と異なり、
例えば4フレームの各フレームに属する4個の2次元領
域から構成された3次元ブロックに対してもこの発明が
適用できる。
ブロック化回路4の前段に設けられたサブサンプリング
回路3によって、ブロック内の画素が第4図に示すよう
に間引かれ、1ブロツクの画素数が16画素とされる。
第4図において○がサブサンプリングされた画素を示し
、×が間引かれた画素を示す。
ブロック化回路4の出力信号がダイナミックレンジ検出
回路5及び遅延回路6に供給される。ダイナミックレン
ジ検出回路5は、ブロック毎にダイナミックレンジDR
及び最小値MINを検出する。遅延回路6からの画素デ
ータPDが減算回路7に供給され、減算回路7において
、最小値MINが除去された画素データPDIが形成さ
れる。
量子化回路8には、サブサンプリングされ、減算回路7
を介された最小値除去後の画素データPDI及びダイナ
ミックレンジDRが供給される。
量子化回路8では、ダイナミックレンジDRに適応して
画素データPDIの量子化が行われる。量子化回路8か
らは、1画素データが4ビツトに変換されたコード信号
DTが得られる。
この量子化回路8からのコード信号DTがフレーム化回
路9に供給される。フレーム化回路9には、ブロック毎
の付加コードとして、ダイナミックレンジDR(8ビツ
ト)及び最小値MIN(8ビツト)が供給される。フレ
ーム化回路9は、コード信号DT及び上述の付加コード
に誤り訂正符号化の処理を施し、また同期信号を付加す
る。フレーム化回路9の出力端子10に送信データが得
られ、この送信データがディジタル回線等の伝送路に送
出される〜、ディジタルVTRの場合には、出力信号が
記録アンプ、回転トランス等を介して回転ヘッドに供給
される。
b、受信側の構成 第2図は、受信(又は再生)側の構成を示す。
入力端子11からの受信データは、フレーム分解回路1
2に供給される。フレーム分解回路12により、コード
信号I)Tと付加コードDR,MINとが分離されると
共に、エラー訂正処理がなされる。コード信号DTが復
号化回路13に供給され、ダイナミックレンジDRが復
号化回路13に供給される。
復号化回路13は、送信側の量子化回路8の処理と逆の
処理を行う。即ち、8ビツトの最小レベル除去後のデー
タが代表レベルに復号され、このデータと8ビツトの最
小値MINとが加算回路14により加算され、元の画素
データが復号される。
加算回路14の出力データがブロック分解回路15に供
給される。ブロック分解回路15は、送信側のブロック
化回路4と逆に、ブロックの順番の復号データをテレビ
ジョン信号の走査と同様の順番に変換するための回路で
ある。ブロック分解回路15の出力信号が補間回路16
に供給される。
補間回路16では、間引かれた画素のデータが近傍の4
個のサブサンプルデータにより補間される。
補間回路16からのサンプリング周波数4fscのディ
ジタルカラービデオ信号が歪除去回路17に供給される
。歪除去回路17の出力信号がD/A変換器18に供給
される。D/A変換器18の出力端子19にアナログカ
ラービデオ信号が得られる。送信側でブリフィルタが設
けられていない場合、折り返し歪が例えば輝度レベルの
急峻な変化の点で発生し、補間値が大きく歪むおそれが
ある。
この歪が歪除去回路17によって除去される。
C,ブロック化回路 ブロック化回路4について第5図、第6図及び第7図を
参照して説明する。説明の簡単のため、lフィールドの
画面が第6図に示すように、(4ライン×8画素)の構
成と仮定し、この画面が破線で示すように、垂直方向に
2分割され、水平方向に4分割され、(2ライン×2画
素)の8個のブロックが形成される場合について説明す
る。
第5図において、21で示す入力端子に第7図Aに示す
ように、(Th0〜Th、)の4ラインからなる入力デ
ータAが供給され、22で示す入力端子に入力データA
と同期しているサンプリングクロックB(第7図B)が
供給される。数字の(1〜8)がラインTh0のサンプ
ルデータを夫々示し、数字の(11〜18)がラインT
h、のサンプルデータを夫々示し、数字の(21〜28
)がラインTh、のサンプルデータを夫々示し、数字の
(31〜38)がラインTh、のサンプルデータを夫々
示す、入力データAがThの遅延量の遅延回路23及び
27s(Ts:サンプリング周期)の遅延量の遅延回路
24に供給される。また、サンプリングクロックBが2
分周回路27に供給される。
遅延回路24の出力信号C(第7図C)がス1゜ッチ回
路25及び26の一方の入力端子に夫々供給され、遅延
回路23の出力信号D(第7図D)がスイッチ回路25
及び26の他方の入力端子に夫々供給される。スイッチ
回路25は、2分周回路27の出力信号E(第7図E)
により制御され、また、スイッチ回路26はパルス信号
Eがインバータ28により反転されたパルス信号により
制御される。スイッチ回路25及び26は、2Ts毎に
交互に入力信号(C又はD)を選択する。スイッチ回路
25からの出力信号Fが第7図Fに示され、スイッチ回
路26からの出力信号Gが第7図Gに示される。
スイッチ回路25の出力信号Fがスイッチ回路29の第
1の入力端子及び4Tsの遅延量を有する遅延回路30
に供給される。スイッチ回路26の出力信号Gが2Ts
の遅延量を有する遅延回路31に供給される。遅延回路
30の出力信号H(第7図H)がスイッチ回路29の第
3の入力端子に供給される。遅延回路31の出力信号■
 (第7図りがスイッチ回路29の第2の入力端子及び
47sの遅延量を有する遅延回路32に供給される。遅
延回路32の出力信号J(第7図J)がスイッチ回路2
9の第4の入力端子に供給される。
A分周回路33には、A分周回路27の出力信号が供給
され、出力信号K(第7図K)が形成される。この信号
Kによってスイッチ回路29が制御され、4Ts毎に第
1.第2.第3及び第4の入力端子が順次選択される。
従って、スイッチ回路29から出力端子34に取り出さ
れる信号りは、第7図りに示すものとなる。つまり、デ
ータのフィールド毎の順序がブロック毎の順序(例えば
1→2→11→12)に変換される。勿論、lフィール
ドの実際の画素数は、第6図に示される例と異なっては
るかに多いが、上述と同様の走査変換によって、第3図
に示すブロック毎の順序に変換される。
d、ダイナミックレンジ検出回路 第8図は、ダイナミックレンジ検出回路3の一例の構成
を示す。41で示される入力端子には、ブロック化回路
4から前述のように、1ブロツク毎に符号化が必要な領
域の画像データが順次供給される。この入力端子41か
らの画素データは、選択回路42及び選択回路43に供
給される。−方の選択回路42は、ディジタルカラービ
デオ信号の画素データとラッチ44の出力データとの間
で、よりレベルの大きい方を選択して出力する。
他方の選択回路43は、入力ディジタルカラービデオ信
号の画素データとラッチ45の出力データとの間で、よ
りレベルの小さい方を選択して出力する。
選択回路42の出力データが減算回路46に供給される
と共に、ラッチ44に取り込まれる0選択回路43の出
力データが減算回路46及びラッチ48に供給されると
共に、ラッチ45に取り込まれる。ラッチ44及び45
には、ラッチパルスが制御部49から供給される。制御
部49には、ディジタルカラービデオ信号と同期するサ
ンプリングクロック、同期信号等のタイミング信号が端
子50から供給される。制御部49は、ラッチ44.4
5及びラッチ47.48にラッチパルスを所定のタイミ
ングで供給する。
各ブロックの最初で、ラッチ44及び45の内容が初期
設定される。ラッチ44には、全て。
O”のデータが初期設定され、ラッチ45には、全て“
loのデータが初期設定される。順次供給される同一の
ブロックの画素データの中で、最大レベルがラッチ44
に貯えられる。また、順次供給される同一のブロックの
画素データの中で、最小レベルがラッチ45に貯えられ
る。
最大レベル及び最小レベルの検出が1ブロツクに関して
終了すると、選択回路42の出力に当該ブロックの最大
レベルが生じる。一方、選択回路43の出力に当該ブロ
ックの最小°レベルが生じる。
1ブロツクに関しての検出が終了すると、ラッチ44及
び45が再び初期設定される。
減算回路46の出力には、選択回路42からの最大レベ
ルMAX及び選択回路43からの最小レベルMINを減
算してなる各ブロックのダイナミックレンジDRが得ら
れる。これらのダイナミックレンジDR及び最小レベル
MINが制御ブロック49からのランチパルスにより、
ラッチ47及び48に夫々ラッチされる。ラッチ47の
出力端子51に各ブロックのダイナミックレンジDRが
得られ、ランチ48の出力端子52に各ブロックの最小
値MINが得られる。
e、量子化回路 量子化回路8は、ダイナミックレンジDRに適応した符
号化を行う、第9図は、量子化回路8の一例を示す、第
9図において、55で示すROMには、最小値除去後の
画素データPDI  (8ビツト)を圧縮されたビット
数例えば4ビツトに変換するためのデータ変換テーブル
が格納されている。
ROM55に対して、入力端子56からのダイナミック
レンジDRと入力端子57からの画素データPDIとが
アドレス信号として供給される。ROM55では、ダイ
ナミックレンジDRの大きさによりデータ変換テーブル
が選択され、出力端子58に4ビツトのコード信号DT
が取り出される。
量子化回路8においては、コード信号DTが2ビツト(
実施例では、4ビツト)の場合、第10図に示すように
、ブロックのダイナミックレンジDRが4個の領域に分
割される。この4個の領域が(00)(01)(10)
(11)の2ビツトのコード信号DTにより区別され、
中央のレベルLO。
Ll、L2.L3が夫々各領域の代表レベルとされる。
最小値除去後のデータPDIが含まれる領域に応じて2
ビツトのコード信号DTが発生する。
ディジタルカラービデオ信号のレベルは、ディジタル搬
送色信号が重畳されていても、ブロック内で相関を有し
ており、各ブロックのダイナミックレンジDRは、過渡
部でない定常部では、狭い範囲に集中している。従って
、4ビツトのように、〃に圧縮されたピント数で量子化
しても画質の劣化が殆ど生じない、また、各画素が他の
画素と独立して符号化されるので、ディジタルカラービ
デオ信号の急激なレベル変化を再現することができ、D
PCMと比較して周波数特性を良好とできる。
なお、最小レベルMIN及び最大レベルM A Xの夫
々のレベルを有する画素データが1ブロツク内に必ず存
在している。従って、誤差が0のコード信号を多くする
には、第11図に示すように、ダイナミックレンジDR
を(2’−1)(但し、mは、量子化ビット数)に分割
し、最小レベルMINを代表最小レベルLOとし、最大
レベルMAXを代表最大レベルL3としても良い。
また、量子化回路8は、ROM以外にダイナミックレン
ジDRを分割する割算器及び最小値除去後のデータPD
Iが属するレベル領域を判定するための比較回路からな
る構成等を使用しても良い。
f、補間回路 第12図は、補間回路16の一例を示す、第12図にお
いて、60で示す入力端子には、ブロック分解回路15
からのディジタルカラービデオデータ(実在するデータ
)が供給される。周辺画素抽出回路61において、補間
に使用される4個の画素のデータXIo+  X26+
  x3+1+  Xaoが取り出される0周辺画素抽
出回路61は、2個のライン遅延回路及び複数個のサン
プル遅延回路によって構成されている。
第13図は、補間しようとする注目画素(データxo)
とその周辺の画素の位置関係を示すものである。サンプ
リング周波数が4fscに選定されているので、カラー
サブキャリアの位相に関して4個の位相(○△・ムで表
される)が周期的に繰り返される。○及び・のカラーサ
ブキャリアの位相並びにΔ及びムのカラーサブキャリア
の位相が逆相である。注目画素の上下及び左右に隣接す
る画素のデータX 16+  X !6+  X 3t
l+  X 4tlが補間に使用される。また、この注
目画素の斜め方向に位置し、カラーサブキャリアの位相
が注目画素と同一の位相の4個の画素のデータX l 
+ X t+ x3.X 4が後述する歪除去のために
使用される。
周辺画素抽出回路61からのデータx1゜及びX8゜が
加算回路62に供給され、加算回路62の出力信号が加
算回路68に供給される。また、周辺画素抽出回路61
からのデータx3.及びx4゜がシフトレジスタで構成
された2倍回路63及び64に夫々供給される。これら
のA倍回路63及び64の出力信号がインバータ65及
び66を夫々介して加算回路67に供給される。加算回
路68の出力信号が補間値史。とじて出力端子69に取
り出される。
上述の補間回路16において、補間値臭。は、次式によ
って求められる。
Q o  =Xl@+Xto+’A  (X3(l  
X4o)テレビジョン画像の相関によりデータX+o”
X4゜は、次のように表される。
x、6=Y+C’    xB=Y  C”x3o=Y
  CX46=Y  C (Y:輝度信号成分、C,C’:搬送色信号成分)従り
て、補間値9゜は、 9゜= (Y+C′)+ (Y−C″)+’A (−Y
+CY+C) =2Y+ (−Y+C)=Y+C なお、補間に使用する周辺画素は、4個以外の個数を使
用することができる。
ε、歪除去回路 第14図を参照して歪除去回路17の一例について説明
する。この例では、ミディアンフィルタによって歪除去
回路17が構成されている。第14図において、72で
示す周辺画素抽出回路に対して、入力端子71から実在
するカラービデオデータが供給される。周辺画素抽出回
路72は、第13図に示されるように、入力端子70か
らの補間データ9゜の斜め方向に位置し、且つカラーサ
ブキャリアの位相が補間データ史。と同位相の画素のデ
ータX+、Xz、X3.X4を抽出する。
補間値2゜及び周辺画素のデータxl + xl、X 
3゜x4がセレクタ73に供給され、これらの5個のデ
ータの中の1個のデータが出力端子74に選択的に得ら
れる。セレクタ73には、3ビツトの制御信号が制御信
号発生回路76から供給される。
また、補間値9゜と周辺画素のデータxl+ xZ、 
X8.x4が比較回路群75に供給される。比較回路群
75には、10個の比較回路が設けられており、5個の
データ(2゜〜X4)の中の2個のデータの全ての組み
合わせ(10ilりある)が比較回路により夫々比較さ
れ、10ビツトの出力信号が比較回路群75から発生す
る。比較回路群75の出力信号が制御信号発生回路76
に供給される。
制御信号発生回路76では、5個のデータ(90〜X4
)をレベルの大きい順に並べた時の中央のレベルのデー
タを選択するための3ビツトの制御信号が10ビツトの
入力信号から構成される装置御信号発生回路76は、例
えばROMにより構成されている。
補間回路16は、第12図に示されるような簡単な回路
構成により実現できる。折り返し歪が発生する場合には
、受信側で復号されたデータが歪み、その結果、補間値
父。もインパルスノイズ状に歪む。上述の歪除去回路1
7によって、このように歪んだ補間値が近傍のデータの
最大値又は最小値に置換されるので、歪を目立たな(す
ることができる。
h、変形例 この発明は、ダイナミックレンジに適応した符号化方式
として、固定長の符号化方式に限らず、可変長の符号化
方式に対しても適用できる。可変長の符号化方式では、
ブロック毎のダイナミックレンジDRが所定の量子化歪
と対応する量子化ステップでもって分割され、即ち、ダ
イナミックレンジDRがダイナミックレンジDRに適応
した個数のレベル範囲に分割され、最小値除去後のデー
タが属するレベル範囲と対応するコード信号が形成され
る。
以上の説明では、コード信号DTとダイナミックレンジ
DRと最小(ll!MINとを送信している。
しかし、付加コードとしてダイナミックレンジ090代
わりに最大値MAX、量子化ステップ又は最大歪を伝送
しても良い。
また、入力信号のブロック化の処理を行ってからサブサ
ンプリングを行っても良い。更に、1ブロツクのデータ
をフレームメモリ、ライン遅延回路、サンプル遅延回路
を組み合わせた回路により、同時に取り出すようにして
も良い。
〔発明の効果〕
この発明は、時間領域で設計されているので、サンプリ
ング周波数が異なる場合にも適用することができ、また
、従来の補間フィルタでは困難であった輝度信号に搬送
色信号が重畳されたコンポジットカラービデオ信号を補
間することができる利点がある。また、この発明では、
サブサンプリングの前段にブリフィルタを設けずに、伝
送されるカラービデオ信号の高周波成分を保存すること
ができる。この場合に、折り返し歪が発生する可能性が
あるが、受信側に設けられた歪除去回路により、視覚上
、目立つ歪が除去できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を適用できるカラービデオ信号の伝送
システムの送信側のブロック図、第2図は受信側の構成
を示すブロック図、第3図は符号化の処理の単位である
ブロックの説明に用いる路線図、第4図はサブサンプリ
ングの説明に用いる路線図、第5図、第6図及び第7図
はブロック化回路の一例のブロック図、その説明に用い
る路線図及びその動作説明のためのタイミングチャート
、第8図はダイナミックレンジ検出回路の一例のブロッ
ク図、第9図は量子化回路の一例のブロック図、第10
図及び第11図は量子化の一例及び他の例の説明に用い
る路線図、第12図は補間回路の一例のブロック図、第
13図は周辺画素の説明に用いる路線図、第14図は歪
除去回路の一例のブロック図である。 図面における主要な符号の説明 1:カラービデオ信号の入力端子、 4ニブロック化回
路、  5:ダイナミックレンジ検出回路、7:減算回
路、 act子化同化回路13:復号化回路、  15
ニブロック分解回路、  16:補間回路、  17:
歪除去回路。 代理人   弁理士 杉 浦 正 知 第 9 図             !1把のイロの
4fj王程に人1コ迫ト 第14図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 実在するカラービデオデータと対応する画素の間の所定
    の画素のカラービデオデータを上記実在するカラービデ
    オデータによって補間するためのディジタルカラービデ
    オ信号の補間回路において、上記所定の画素の周囲の上
    記実在するカラービデオデータを合成することにより上
    記所定の画素のカラービデオデータを補間する補間回路
    と、上記所定の画素の周囲に位置し、上記所定の画素と
    カラーサブキャリアの位相が同一の複数の画素のカラー
    ビデオデータと上記補間回路からの上記所定の画素の補
    間値とを比較し、上記複数の画素のカラービデオデータ
    と上記補間値の集合の中で略中央のレベルを持つデータ
    に上記補間値を置換する歪除去回路と を備えたことを特徴とするディジタルカラービデオ信号
    の補間回路。
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WO2004102976A1 (ja) * 2003-05-13 2004-11-25 Neuro Solution Corp. 画像処理装置

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