Lógicamente necesitas que el AV digitalice lo que le llega por analógico y que lo saque por HDMI, sinó te devolverá el video por su salida gemela de video. Así, todas las entradas por RCA compuesto saldrían por Video Composite Out, las que lleguen por componentes saldrían por Component Video Out, etc.
Por lo que se puede leer por ahí, parece que los que mejor hacen la función que buscas, usan el chip Faroudja.