JPH1042252A - デジタル信号処理装置 - Google Patents

デジタル信号処理装置

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JPH1042252A
JPH1042252A JP19079496A JP19079496A JPH1042252A JP H1042252 A JPH1042252 A JP H1042252A JP 19079496 A JP19079496 A JP 19079496A JP 19079496 A JP19079496 A JP 19079496A JP H1042252 A JPH1042252 A JP H1042252A
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JP
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JP19079496A
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Shusuke Hoshi
秀典 星
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一のメモリ手段によって各処理を行えるよ
うにするとともに、補間のための独立したメモリを不要
とする。 【解決手段】 少なくともデータの書き込み又は読み出
しを行う第1のメモリ部と、書き込まれたデータの処理
を行うための第2のメモリ部と、処理が行われたデータ
をメモリするための第3のメモリ部とを有するメモリ手
段と、補間を行なう補間手段とを備え、補間手段は、上
記第3のメモリ部から第2のメモリ部への、対応するデ
ータのメモリ内転送によって補間を実行することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種データ、特に
画像データ等の符号化、復号化等の処理を行うための信
号処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、膨大なデータ量の各種データ
を符号化することによりデータ量を削減して比較的低い
伝送レートで伝送し得るようにするための各種装置が開
発されている。
【0003】例えば、画像データを磁気テープ等の記録
媒体に記録するデジタルVTRにおいても124Mbp
s程度の入力画像データを5分の1の25Mbps程度
に圧縮して磁気テープ上に記録し、再生するための規格
が制定されている。
【0004】このような規格に基づくデジタルVTRに
おいては、入力データをDCT変換した後に量子化し、
この量子化データを可変長符号化することによってデー
タの圧縮を行っており、さらに量子化する際の量子化ス
テップを各種のパラメータに基づいて可変したり、可変
長符号化された後のデータ量が一定となるようにレート
制御が行われる。
【0005】また、入力画像データをフレーム或いはフ
ィールド間動き補償付き予測符号化を用いて圧縮し、こ
の予測符号化データを上述のようなDCT,量子化及び
可変長符号化を用いて更に圧縮するようにしたMPEG
規格が制定されており、この規格に対応したCD−RO
M等の各種装置が開発されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなデジタル
VTRやCD−ROM等の伝送損失が大きな伝送系を介
してデータを伝送する場合には損失を補償するために誤
り訂正及び誤り訂正不可能な損失に対する補間が行われ
る。
【0007】ところが、そのような補間を行うために従
来は専用のメモりを設けなければならず装置全体のコス
トアップの原因となっていた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述のような実
情に鑑みてなされたものであり、コストダウンが可能な
デジタル信号処理装置を提供することを目的とする。
【0009】そのために、本発明は処理されるデータを
記憶する第1のメモリ部と、処理が行われたデータをメ
モリするための第2のメモリ部とを有するメモリ手段
と、補間を行う補間手段とを備え、補間手段は、上記第
2のメモリ部から第1のメモリ部への、対応するデータ
のメモリ内転送によって補間を実行することを特徴とす
るデジタル信号処理装置を提供するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例を図1
ないし図5を用いて説明する。
【0011】図1は、ディジタルVTRに適用した本発
明の一実施例における基本構成ブロック図を示したもの
である。
【0012】本実施例は、図1に示すように各種処理ブ
ロックが内/外のCPUによって制御されつつ各々が所
望のタイミングでメモリにアクセスし、それらのアクセ
ス要求をメモリ制御部が調停することで上記処理ブロッ
クの動作を保証するように構成されている。
【0013】また、本実施例における各処理ブロックは
SD対応の画像データ及びオーディオデータのリアルタ
イム処理を行うことができ、本実施例においてはこのよ
うな処理ユニットを並列配置して各処理回路に時分割的
に画像データ及びオーディオデータを供給して処理させ
ることによって1フレーム当たりのデータ量が上記SD
画像データの倍であるようなHD対応の画像データ及び
オーディオデータをリアルタイムに処理することが出来
るように構成されている。
【0014】上記処理ユニットにおける各処理回路は、
図1に示すようにカメラからの入力データ、EVFへの
出力データ、ライン入出力データ等のデータを処理する
データI/Oブロック1、上記入力データに対してY/
C分離等の処理をする画像データ入出力ブロック3、オ
ーディオ処理ブロック5、画像データに対して離散コサ
イン変換を用いた可変長符号化/復号化を行う符号化/
復号化ブロック7、誤り訂正ブロック9、記録時に上記
符号化データをテープフォーマットに変換または、再生
時にデフォーマット処理をするための符号化データ入出
力ブロック11、記録/再生時の電磁変換処理を行う電
磁変換処理ブロック25から大略構成されており、これ
ら各ブロックはアドレス変換回路13及びメモリインタ
ーフェース15を介して外付けの上記メモリ17とデー
タの授受を行う。
【0015】これら処理回路の動作は、内部の電気系の
処理を制御するシステムコントロールCPUからCPU
バスCBS2を介して供給される所定のコマンド、更に
外部のサーボ系CPUからCPUバスCBS1及びイン
ターフェース21、及び上記CBS2を介して供給され
る所定のコマンドによって制御されて並列配置された各
ブロックを時分割処理させる。
【0016】本実施例における上記メモリ17は、クロ
ックの立ち上がりに同期してデータのバースト転送を行
い得るSDRAM(Syncronous−DRAM)
が用いられており、このSDRAMは図2(A)に示す
ように2系統のメモリアレイM1,M2からなり、図1
に示すようなジッターの無い外部の周波数発信器27か
ら上記ユニット内の周波数逓倍器29に例えば、27.
5MHzのクロックを供給し、そこで逓倍されて発生し
た67.5MHzがリファレンスクロックとして供給さ
れる。ここでリファレンスクロック67.5MHz(M
CLK)は、周波数発信器31で作られるH_Sync
にロックした13.5MHzの整数倍(5倍)に設定さ
れている。さらに、図1のアドレス変換回路13、及び
メモリI/F15からの制御信号及びアドレス信号に基
づいて上記メモリアレイのリード/ライトモードを設定
するモードコントローラ82と上記供給されるアドレス
データに基づいて上記メモリアレイにおけるアドレスを
指定するアドレスコントローラ83、シリパラ変換を行
うシフトレジスタ84、入出力用のバッファメモリ85
とから構成されている。
【0017】また、このようなメモリ17における上記
各メモリアレイM1、M2はメモリセル(DRAM)8
6A、86B及びこれらメモリセルとは独立に設けられ
たセンスアンプ87A、87Bからそれぞれ構成されて
おり、これらセンスアンプに保持した所定量のデータを
クロックに同期してバースト転送することによってメモ
リ外部との転送速度と内部バンク内の動作速度を独立に
設定する事ができ、全体として高速なリード/ライトの
アクセスを可能とする。
【0018】さらに、本実施例における上記センスアン
プ87A、87Bは、図2(B)に示すように8×64
(8×8)画素分の容量を備えており、8画素単位でバ
ースト転送し得るようになっている。
【0019】このようなメモリ17における上記メモリ
セル86A、86Bの各メモリ空間は1フレーム分の容
量を備えたビデオメモリ(VM)領域と、同様に1フレ
ーム分の符号化データを記憶するための容量を備えたト
ラックメモリ(TM)領域とからそれぞれ構成されてお
り、各領域におけるメモリセルは1フレーム毎に書き込
みモードと読み出しモードとに設定可能であるととも
に、上記各処理ブロックは、その処理形態に応じて上記
センスアンプ87A、87Bを介してVM領域又は、T
M領域との間でデータの授受を行う。
【0020】即ち、図3に示すように上記画像データ入
出力ブロックは3は専らVM領域との間でデータの授受
を行い、上記符号化/復号化ブロック7はVM領域又は
TM領域との両方とデータの授受を行うことによって符
号化動作時には、VM領域からデータを読み出して符号
化処理した後にTM領域に書き込み、復号化動作時には
TM領域からデータを読み出して復号化処理した後にV
M領域に書き込む。
【0021】同様に、上記オーディオ処理ブロック5、
誤り訂正ブロック9、及び符号化データ入出力ブロック
11は、専らTM領域との間でデータの授受を行う。
【0022】また、上記各領域におけるアドレス空間は
図3に示すようにそれぞれ構成されている。
【0023】即ち、上記VM領域には、符号化される前
の画像データ(Y,Cr,Cb)が画素単位で書き込ま
れ、この画像データ(NTSC方式の場合、1フレーム
当たり水平720画素×垂直480画素)は、水平方向
5ブロック×垂直方向10ブロックの50個のスーパー
マクロブロック(以下、SMBと記す)に配分され、各
SMBは輝度データ4DCTブロックと色差データ各1
DCTブロックとから成るマクロブロック(以下、MB
と記す)を27ブロック集めて構成されている。
【0024】
【表1】
【0025】なお、各DCTブロックは8×8画素から
構成される。
【0026】また、上述のような画素数から成る1フレ
ームの画像データはNTSC方式の場合符号化処理され
た後に磁気テープ上の10トラック(PALの場合12
本)に渡って記録されるが、符号化前の画像データは上
述のような水平方向に整列された5SMB分のデータが
1本のトラックにそれぞれ対応する。
【0027】従って、このVM領域に対してアクセスす
る際のアドレスとしては、各画素の水平方向及び垂直方
向にそれぞれ対応したh、v、トラックナンバTr、各
トラック内のSMBナンバ、各SMB内のMBナンバ、
各マクロブロック内のDCTナンバを用いることが好ま
しい。
【0028】一方、上記TM領域には、符号化された後
の画像データ及び誤り訂正符号等が上述の10本(PA
Lの場合12本)のトラックに分配されて記録され、各
トラックに対応する領域には149のシンクブロック
(以下、SBと記す)が記録される。
【0029】同様に、図示せずもオーディオデータ及び
誤り訂正符号等も、上記画像データ領域とは独立した1
0本(PALの場合12本)のトラックに分配されて記
録され、各トラックに対応する領域には14SBが記録
される。
【0030】また、画像データ/オーディオデータの各
SBは、SBの先頭を示す同期データ(以下、SYと記
す)、信号の各アドレス及び属性等を示すIDデータ
(以下、IDと記す)、有効(画像/オーディオ)デー
タ、及びパリティからそれぞれ構成される。
【0031】従って、このTM領域に対してアクセスす
る際のアドレスとしては、トラックナンバTr、各Tr
内のシンクブロックナンバ(以下、SBと記す)、各S
B内のシンボルナンバ(以下、SMBと記す)を用いる
ことが好ましい。
【0032】また、上述のようなメモリ17に対する各
処理ブロックのアクセスはアドレス変換回路15により
調停制御及び、アドレス制御される。
【0033】即ち、図示せずもアドレス変換回路13
は、内外部のCPU19、23からCBS2を介して再
生モードか記録モードかといった各種動作モードの種類
等を指定するコマンドが伝送されるか、又は、直接各ブ
ロックのアドレスの所定ビットによって上記モードが伝
送されて、これらの情報に応じてデータ転送の優先順位
に関するスケジューリングを行うと共に、上記各ブロッ
クからのアクセス要求(以下、Reqと記す)に応じて
各処理ブロックとメモリ17との間のデータ転送の調停
を行う。
【0034】上記コマンドは、図示せずも機器本体の各
スイッチ等によって設定される動作モードを上記内外部
CPUが検出する事によって決定されるものであり、例
えば符号化モード、復号化モード、或いは、VTRにお
ける特殊再生モード等の各種動作モードに対応する。
【0035】なお、上記コマンドによって指定される動
作モードとしては上述のものに限られず、例えば画像合
成、アフレコ、インサート等の編集、ダビング等の各種
動作を含む。
【0036】上記アドレス変換回路13は、上記各処理
ブロックにおける処理形態及び上記メモリ17のアドレ
ス空間に応じた最適なデータ単位でアドレッシングし得
るように各処理ブロック毎に後述する所定のアドレスを
生成する。
【0037】また、このアドレス変換回路13における
アドレス生成動作は、上記内外CPU19,23から伝
送される画像タイプに応じたパラメータに基づいて可変
設定されるようになっており、例えば処理すべき画像が
SDかHDか、或いは、NTSCかPALかといった画
像タイプ(サイズ)に応じて異なるアドレスを発生す
る。
【0038】一方、上記各処理回路の各部はそれぞれ必
要なクロックが供給されており、そのクロックに同期し
て動作する。
【0039】これらのクロックは、入力信号中から抽出
される同期信号HSync、VSync及び内部基準ク
ロック等に基づいて、上記画像データ入出力ブロック3
に供給されて入力信号に同期する第一のクロック(本実
施例では13.5MHz)、図示せずもオーディオ処理
ブロック5に供給されてオーディオデータの処理を行う
ための第2のクロック(本実施例では48KHz)、符
号化/復号化ブロック7と誤り訂正ブロック9及び、ア
ドレス変換回路13、メモリI/F15、メモリ17に
供給される第3のクロック(本実施例では67.5MH
z)、符号化データ入出力ブロック11に電磁変換処理
ブロックから供給されるドラムの回転に同期したクロッ
クで、記録媒体への記録/再生を行うための第4のクロ
ック(本実施例では41.85MHz)があって、各処
理ブロックは、供給されたクロックに応じた処理動作を
行う。
【0040】以下、上述の処理回路において本発明によ
って実現する補間に於けるメモリ制御について、その詳
細を説明する。
【0041】図4(A)は、上述したシステム構成に於
いて再生時に欠落した画像データを補間する動作を表す
構成図である。ここでは、TM領域に於ける復号前の圧
縮されたデータにより補間処理が行われる。上述の実施
例に於いてTM領域は、2フレーム分を割り当てた構成
を示したが、本実施例では前フレームからの補間処理を
行うため上記メモリの空き領域にもう1フレーム分のT
M領域を割り当てる。つまり、TM領域を3バンク構成
として補間処理を行う。以下に、再生時の動作を例に説
明する。
【0042】端子140は、図1に示した符号化データ
入出力ブロック11からの入力端子、端子142は、図
1に示した誤り訂正ブロック9からの入力端子であり、
上述したように図1のアドレス変換回路13によってそ
れぞれのメモリアクセス要求が調停され、かつメモリの
実アドレスに変換されたアドレス、及び復号される前の
画像データ等が供給されるものである。144、146
は、上述したTM領域のフレームメモリでBK0及びB
K1であり、148は、前フレーム補間を実現するため
に設けたもう1フレーム分のメモりBK2である。この
3つのBKエリアへの書き込み/読み込みのアクセス
は、図1に示したシステムコントロールCPU19から
各処理ブロックへBK情報として供給され、それが上位
アドレスに反映されることで制御される。SW150
は、上記BK0、BK1、BK2の各メモリエリアから
読み出す画像データを上記と同様に図1に示したシステ
ムコントロールCPU19から制御され各処理ブロック
へBK情報として供給され、それが上位アドレスに反映
されることで制御される。SW150からの出力は、例
えば端子152を介して符号化/復号化ブロックへ供給
され、再生時に於いては、伸張処理されてVM領域の所
定のエリアに書き込まれる。
【0043】図4(B)は、上記メモリ構成に於ける再
生時の各処理ブロックの動作を示した図である。縦軸は
アドレスでありそれぞれのBK内はトラックナンバ、シ
ンクブロックナンバ、及び、バイトデータ単位のシンボ
ルナンバが割り当てられている。横軸は時間でありFr
ame0〜Frame3は、1/30秒のフレーム時間
を表している。実線154は符号化データ入出力ブロッ
クによる再生データの書き込み動作を示したものであり
リニアなアドレッシングによってそれぞれのBKをアク
セスする。点線156は上記符号化データ入出力ブロッ
クにより書き込まれた再生データに対して、誤り訂正ブ
ロックによるシンドローム計算のための読み出し動作を
示したものであり、上記符号化データ入出力ブロックの
書き込み位相に対して時間的に1トラック遅延したリニ
アなドレッシングによってそれぞれのBKをアクセスす
る。四角で示せた158は上記シンクドローム計算の読
み出し動作に対して1トラック遅延後、その計算結果に
対して誤りが検出できた場合に、その誤りのある特定ブ
ロックを読み出し訂正データを加算し訂正した後元のメ
モり上の位置に書き込むための動作を示したものであ
る。この場合、1トラック時間内で1トラック内のデー
タを処理することが補償されている。もし、誤り訂正能
力を越えた誤りがあった場合は、各MB単位に補間フラ
グを付加することによって後段の処理で何らかの補間処
理が可能になるように処理される。
【0044】斜線で囲んだ160は、上記再生データを
誤り訂正処理した復号化前の圧縮された画像データに対
して、符号化/復号化ブロックが時間的に1フレーム遅
延後所定のBKエリアから読み出しを行い通常5MB単
位でもとの画像データに復号する処理動作を示したもの
である。但し、偶数トラックの5MBと奇数トラックの
5MBが時間的に交互にアクセスするシャフリング処理
が施されるために図に示したような絶対にアクセスされ
ないトラックが時間的に存在することになる。
【0045】ここで、符号化/復号化ブロックによるF
rame2の時間のBK1エリアの復号処理に於いて上
記補間フラグが検出できた時、符号化/復号化ブロック
は、BKアドレスのみを1フレーム前に変更することに
よって1フレーム前の同一な位置にあるMBのデータに
置き換えることによって補間処理を行う。上記処理ブロ
ックのアドレスの位相関係は、上述したシステムコント
ロールCPU19が一括管理している。表1に、上記処
理に於けるBKの位相関係であり、Frame0時間に
於いて符号化データ及び誤り訂正ブロックがBK0、符
号化復号化ブロックの通常処理がBK2、符号化復号化
ブロックの補間処理がBK1にアクセスするように制御
される。以下、Frame1及び、Frame2時間に
於いても各処理が同一時間内に競合し書き込み/読み出
しの追い越しが起こらないように制御される。
【0046】なお、上記処理に於けるメモリアクセス
は、図1に示したアドレス変換回路13によるアクセス
要求の調停とアドレス変換、及びメモリ1/F15によ
るメインメモリへのアクセス処理で実現される。
【0047】次に図5(A),(B)を用いて、上述の
アドレス変換回路に於いて各ブロックからのメモリアク
セス要求の調停動作、アクセスアドレス及びモードの出
力手段について説明する。但し、ここでは、説明の簡略
化のために2つの処理ブロックA/Bが独自にアクセス
するものと仮定して説明する。
【0048】図5(A)は、上記処理のブロック図を示
す。マスタークロック(以下、MCLRと記す。)に同
期したJ−kフリップフロップ100、102は、上記
2つの処理ブロックA/Bからのアクセス要求信号Re
q_A、Req_BがK端子に供給され、J端子にはア
クセス要求信号に対応するアクセス許可信号Ack_
A、Ack_Bが供給される。J−kフリップフロップ
のそれぞれの出力は、出力制御付きのラッチ104に供
給される。ラッチ104は、図1に示すメモリI/F1
5からメモリのバスが解散されて次のアクセス要求受け
付け可能状態を示す信号(以下、Completeと記
す)。によって出力が制御される。つまり、Compl
ete信号のタイミングによってその時点での各Req
の状態がラッチされて出力されるように動作する。ラッ
チ104のReq_A側の出力は、Dフリップフロップ
106とORゲート112に供給されてその出力がRe
q_Aに対するアクセス許可信号Ack_Aとなる。
【0049】一方、ラッチ104のReq_B側の出力
は、反転したReq_A側の出力とORゲート108に
供給され、その出力はDフリップフロップ110とOR
ゲート114に供給されてその出力Req_Bに対する
アクセス許可信号Ack_Bとなる。ここで、ORゲー
ト108は、アクセス要求信号の優先順位がReq_A
よりもReq_Bのほうが低いために必要となる。
【0050】Addr_A、及びAddr_Bはメイン
メモリの実アドレスを意識しない論理アドレスであっ
て、バースト転送されるデータ(例えば、64バイト)
の先頭アドレスを示す。これらの論理アドレスは、ラッ
チ116及びラッチ118に供給され、Ack_A、A
ck_Bによる制御を受けていづれか一方が出力され
る。その出力されたアドレスは、変換テーブル120へ
供給され、Ack_A、Ack_Bの状態によってメモ
リアクセスのための実アドレスに変換すると共に、書き
込み/読み込み、アクセスするデータのバースト長等の
モード信号を図1に示すメモリI/F15へ供給する。
【0051】メモリI/F15では、図示せずもカウン
タによって転送データの先頭の実アドレスをバースト長
分インクリメントしてメインメモリにアクセスする。
【0052】図5(B)は、上記処理動作のタイミング
を表したものである。
【0053】A、Cは、各ブロックからのアクセス要求
信号、Req_A及びReq_Bであり、B、DはRe
q_A及びReq_Bによって変化する各ブロックから
の論理アドレスである。E、Fは、上記J−kフリップ
フロップ100、102の出力信号で、それぞれReq
_A及びReq_Bによって“L”レベルにリセットさ
れ、Ack_A及びAck_Bによって“H”レベルに
セットされる。Gは、上述したようにメモリI/F15
から供給される信号で次のアクセス要求を受け付けるタ
イミングである。つまりCompleteが“L”レベ
ルになった時点で上記E、Fの信号をラッチして優先順
位によってH、Iのようにアクセス許可信号Ack_
A、Ack_Bがローアクティブで出力される。
【0054】Jは、アクセス許可信号Ack_A、Ac
k_Bによってイネーブルされてラッチ116及び11
8から出力されるアドレスである。K、Lは、変換テー
ブル120から出力される実アドレスに変換されたアド
レス及び、モード信号である。
【0055】なお、本実施例では、2つのブロックから
のアクセス要求に対する動作を説明したが、N個のブロ
ックに対しても同様に処理する事が可能である。
【0056】
【発明の効果】本発明は以下の様な効果を有する。
【0057】補間に於けるメモリ制御に於ける発明で
は、複数の処理ブロックが1つのメインメモリに並列に
アクセスするシステムに於いて、各処理ブロックの書き
込み/読み込みが競合せずに、しかも時間的に一番近い
前フレームからの同一位置ブロックのデータによって補
間する事ができ良好な再生画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成ブロック図。
【図2】本発明で用いるシンクロナイズドDRAMの構
成図。
【図3】図2に於けるメモリに対する各処理ブロックの
アクセス対応関係を説明するための図。
【図4】(A)は、本発明に於ける補間処理を実現する
ための構成図。(B)は、本発明に於ける補間処理に係
る各処理ブロックがメモリをアクセスする様子を示した
図。
【図5】(A)は、本発明に於ける複数のアクセス要求
を調停するための構成図。(B)は、図5(A)に於け
るタイミング図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理されるデータを記憶する第1のメモ
    リ部と、処理が行われたデータをメモリするための第2
    のメモリ部とを有するメモリ手段と、 補間を行う補間手段とを備え、 補間手段は、上記第2のメモリ部から第1のメモリ部へ
    の、対応するデータのメモリ内転送によって補間を実行
    することを特徴とするデジタル信号処理装置。
  2. 【請求項2】 少なくともデータの書き込み又は読み出
    しを行う第1のメモリ部と、書き込まれたデータの処理
    を行うための第2のメモリ部と、処理が行われたデータ
    をメモリするための第3のメモリ部とを有するメモリ手
    段と、 補間を行なう補間手段とを備え、 補間手段は、上記第3のメモリ部から第2のメモリ部へ
    の、対応するデータのメモリ内転送によって補間を実行
    することを特徴とするデジタル信号処理装置。
  3. 【請求項3】 前記メモリ手段としてSDRAMが用い
    られていることを特徴とする請求項1又は2記載のデジ
    タル信号処理装置。
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