JP2006054550A - 伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 伝送する映像信号フォーマットが６２５ｐ／５０Ｈｚで１ピクセルデータ量がＹ，Ｐｂ，Ｐｒ（４：２：２）等の比較的低伝送レートの場合には、下限の伝送レートが比較的高い通常の安価な光送受信用ドライバＳｅｒＤｅｓを使用できない。
【解決手段】 光送信処理ブロック内のビデオメモリから、６２５ｐ信号のような比較的伝送レートの低い映像信号に対しては、書き込みクロックの２倍のクロック周波数にて、２倍のオーバーサンプリング処理して取り出し、ディジタル音声信号、伝送エラー検出用符号、エラー訂正符号と共に多重化して送信する。これにより、オーバーサンプリングにより送受信可能な下限伝送レートが約１Ｍｂｐｓ等の比較的高い、安価な汎用品のギガビット用シリアル送受信ドライバ（ＳｅｒＤｅｓ）の下限伝送レート以上に伝送レートを高く上げることができるため、ＳｅｒＤｅｓを使用可能にできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は伝送システムに係り、特に非圧縮のベースバンドディジタルＨＤ（High-Definition）映像信号とディジタル音声信号を、映像信号フォーマットおよび音声信号フォーマット等に関する制御信号と合成し多重化することで得られるパラレルデータを、シリアルデータに変換後、電気信号／光信号変換し、光無線伝送手段、または光信号伝送ケーブル手段を用いてシリアル伝送し、光信号を受信した後、光信号／電気信号変換して得られるシリアルデータをパラレルデータに変換後、再度、映像信号・音声信号・制御信号とに分離し、映像信号と音声信号を同期再生することを可能とした映像・音声の光無線伝送装置または光信号ケーブル伝送装置における伝送システムに関する。

光送信処理ブロックにおいて、互いに同期したディジタル映像信号（非圧縮のベースバンドディジタルＨＤ映像信号など）とディジタル音声信号を、映像信号フォーマットおよび音声信号フォーマット等に関する制御信号と合成することで得られるパラレルデータを、所定の伝送フォーマットの多重化信号に変換し、この多重化信号を光信号に変換して、光無線伝送手段、または光信号伝送ケーブル手段を用いてシリアル伝送し、光受信処理ブロックでは上記の光信号を受信して光信号／電気信号変換して得られる受信多重化信号から前記ディジタル映像信号とディジタル音声信号と制御データとを分離し、分離した前記ディジタル映像信号とディジタル音声信号と制御データとに基づき、映像信号と音声信号を同期再生することを可能とした伝送システムが、本出願人により提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

上記の特許文献１、２記載の従来の伝送システムでは、フレームレートが６０Ｈｚ又は６０Ｈｚ／１.００１で、映像信号フォーマットがＷＸＧＡやＸＧＡ及び１０８０ｉのように、伝送する映像信号フォーマットが高伝送レートのＹ／色差ディジタルコンポーネント映像信号の伝送例が開示されている。

この場合、伝送する映像信号フォーマットがいずれも高伝送レートのため、通常のギガビット用シリアル送受信ドライバであるＳｅｒＤｅｓ（Serializer・Deserializer）の駆動周波数条件を十分満たしており、特別の処理なくギガビットの送受信が可能である。また、重畳するディジタル音声信号の伝送フォーマットも共通に処理可能となっている。

特願２００３−３０２６８８ 特願２００４−１０２３８３

しかしながら、特許文献１、２記載の従来の伝送システムでは、伝送する映像信号フォーマットが６２５ｐ／５０Ｈｚで１ピクセルデータ量がＹ，Ｐｂ，Ｐｒ（４：２：２）等の比較的低伝送レートの場合には、入来する映像信号の構成である（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））を前記光送信処理ブロックにそのまま取り込み伝送し、光受信処理ブロックで受信処理をしようとしても、８ビット／１０ビット変換されたシリアル伝送データの伝送レートが５００Ｍｂｐｓ程度であり、通常のギガビット用シリアル送受信ドライバであるＳｅｒＤｅｓの駆動条件の約１Ｍｂｐｓ以上を満たすことができず、安価な汎用品を使用できないため、別途カスタム対応のＳｅｒＤｅｓを使用せざるを得なくなってしまう。

また、重畳伝送するディジタル音声信号の伝送フォーマットは、伝送するディジタル映像信号の伝送フォーマットが低伝送レートの場合には、特許文献２の伝送システムで開示したディジタル音声信号とディジタル映像信号とで共通のフォーマット処理ができないため、別途伝送フォーマットを定義し直す必要がある。

本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、光送信処理ブロックでは、非圧縮のベースバンドレベルでのディジタル映像信号が比較的低伝送レートの場合には、入来するディジタル映像信号をｎ倍（ｎは自然数）のオーバーサンプリング処理にて取り込むことで伝送レートをｎ倍に引き上げて伝送し、汎用品であるＳｅｒＤｅｓの駆動条件の約１Ｍｂｐｓ以上を満たすと共に、光受信処理ブロックでは受信処理されたオーバーサンプリングデータを１／ｎに間引き処理することで、元のディジタル映像信号に戻すことが可能な伝送システムを提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、映像信号をオーバーサンプリング処理にて取り込むことで高伝送レート変換し、映像フォーマットがＷＸＧＡやＸＧＡ及び１０８０ｉのように、伝送する映像信号フォーマットが高伝送レートのＹ／色差ディジタルコンポーネント映像信号の伝送レートに近付けることでディジタル映像信号とディジタル音声信号の共通フォーマット処理を可能とし得る伝送システムを提供することにある。

本発明は上記の目的を達成するため、互いに同期したディジタル映像信号とディジタル音声信号とを、フォーマット等に関する制御データと共に所定の伝送フォーマットの多重化信号に生成し、この多重化信号を光信号に変換して送信する光送信処理ブロックと、光送信処理ブロックから送信された光信号を受信して多重化信号に変換し、変換後の受信多重化信号からディジタル映像信号とディジタル音声信号と制御データとを分離し、分離したディジタル映像信号とディジタル音声信号と制御データとに基づき、映像信号と音声信号を同期再生する光受信処理ブロックとからなる伝送システムであって、
光送信処理ブロックが生成する多重化信号の所定の伝送フォーマットは、ブランキング期間を含むディジタル映像信号の有効画素データを包含可能な映像信号データエリアと、各１フィールドにおけるディジタル音声信号の有効音声データを包含可能な音声信号データエリアとを少なくとも含み、横方向のバイト数をａ（自然数）、縦方向のブロックライン数をｂ（自然数）としたとき、少なくともディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件にａ及びｂを定めたフォーマットであり、第１ブロックラインには、先頭から順に同期信号を示す垂直同期信号としての第１の識別符号と、映像信号がインターレースの場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための第２の識別符号と、制御データとを配置し、第２ブロックラインから第ｇブロックライン（ｇは自然数）までには、先頭から順にディジタル映像信号及びディジタル音声信号のブロックラインスタート識別用の第３の識別符号と、暗号化キーチェンジ情報としても使用可能な第４の識別符号と、必要に応じて残りの制御データとを配置し、第（ｇ＋１）ブロックラインから第（ｂ−１）ブロックラインまでの各ブロックラインには、それぞれ先頭から順に第３及び第４の識別符号と、ｃ（自然数）バイト幅のディジタル音声信号の音声信号データエリアと、ｄ（自然数）バイト幅のディジタル映像信号の映像信号データエリアと、同じブロックラインの映像信号データエリアの映像信号画素データ単独、又は該映像信号画素データと音声信号データエリアの音声データとを生成要素として生成されたｅ（自然数）バイト幅のエラーチェックコードとを配置し、最終の第ｂブロックラインには先頭から順に第３及び第４の識別符号と、ｃバイト幅のディジタル音声信号の音声信号データエリアと、ｍバイト幅（ｍはｄより小なる自然数）のディジタル映像信号の映像信号データエリアとを配置した構成とし、ｃ×（ｂ−ｇ）バイトの音声信号データエリアの全データ量、又はｄ×（ｂ−ｇ−1）バイトの映像信号データエリアの全データ量が、１フィールド内に伝送が必要な有効データ量より大なる場合には、１フィールド内に伝送が必要なデータ量の伝送終了後の残りのデータとして、ヌルデータによりパディング処理した信号を配置した構成とし、更に、伝送する映像信号フォーマットが予め設定した低伝送レートの場合に、光送信処理ブロックは入力されるディジタル映像信号をｎ倍（ｎは２以上の自然数）のオーバーサンプリング処理にて取り込むことで伝送レートをｎ倍に引き上げて伝送し、光受信処理ブロックでは、受信多重化信号から分離したオーバーサンプリング処理されたディジタル映像信号を、１／ｎ倍に間引き処理して元のディジタル映像信号に戻す手段を有することを特徴とする。

この発明では、伝送する映像信号フォーマットが予め設定した低伝送レートの場合（例えば、６２５ｐ／５０Ｈｚで１ピクセルデータ量がＹ，Ｐｂ，Ｐｒ（４：２：２）等）、光送信処理ブロックは入力されるディジタル映像信号をｎ倍（ｎは２以上の自然数）のオーバーサンプリング処理にて取り込むことで伝送レートをｎ倍の高伝送レートに変換して伝送するようにしたため、送受信可能な下限伝送レートが約１Ｍｂｐｓ等の比較的高い、安価な汎用品のギガビット用シリアル送受信ドライバを使用可能にできる。

ここで、上記の目的を達成するため、本発明は、上記のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｇの各値を、映像信号データエリアに配置して伝送する映像信号を輝度信号と２種類の色差信号からなる４：２：２のコンポーネント映像信号としたとき、オーバーサンプリング処理する前の映像信号のフォーマットの構成を、（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））としたときには、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データをｊバイトとして（（ａ−２−ｅ）／ｊ＝整数）の条件を満足し、最終伝送ブロックラインの伝送データ量を１ブロックライン量に満たない余りの伝送データ量をｆバイトとして１ピクセルデータ量を２バイト条件にて（ｈ×ｎ×ｉ）×２バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足する値に定めることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明は、上記のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｇの各値を、映像信号データエリアに配置して伝送する映像信号を三原色信号からなる４：４：４のコンポーネント映像信号としたとき、オーバーサンプリング処理する前の映像信号のフォーマットの構成を、（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））としたときには、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データをｊバイトとして（（ａ−２−ｅ）／ｊ＝整数）の条件を満足し、最終伝送ブロックラインの伝送データ量を１ブロックライン量に満たない余りの伝送データ量をｆバイトとして、１ピクセルデータ量を３バイト条件にて（ｈ×ｎ×ｉ）×３バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足する値に定めることを特徴とする。

本発明によれば、入力されるディジタル映像信号をオーバーサンプリング処理にて、伝送レートをｎ倍の高伝送レートに変換して伝送することにより、送受信可能な下限伝送レートが約１Ｍｂｐｓ等の比較的高い、安価な汎用品のギガビット用シリアル送受信ドライバ（ＳｅｒＤｅｓ）を使用可能にできるようにしたため、安価な伝送システムを構築することができる。

また、本発明によれば、ディジタル映像信号の伝送レートを高伝送レートに変換するようにしたため、ディジタル映像信号に重畳して伝送するディジタル音声信号の伝送フォーマットは、入力されるディジタル映像信号の伝送レートに左右されることなく、一定の伝送フォーマットにて重畳伝送することが可能であるため、複雑な処理の切り替え無しのシンプルな信号処理ができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる伝送システムの一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態は、入力されたディジタル映像信号と、このディジタル映像信号に同期したディジタル音声信号とを、これら映像信号及び音声信号のフォーマット等に関する制御データと共に多重化して、例えば図２に示した伝送フォーマットの光信号を生成して光無線送信する光送信処理ブロック２０と、上記の伝送フォーマットの光信号を受信して元のディジタル映像信号とディジタル音声信号を復元する光受信処理ブロック３０とから構成されている。また、入力されたディジタル映像信号のオーバーサンプリングは２倍（ｎ＝２）としたときの例にて説明する。

まず、光送信処理ブロック２０の構成及び動作について説明する。非圧縮のベースバンドディジタルＨＤ映像信号であり、ブランキング期間を含む１画素の構成データワード数が２バイト（１６ビットワード）のディジタルコンポーネント映像信号が、入力端子２１を介して８ビットパラレルで、ＦＩＦＯ（First In First Out）からなるビデオメモリと、そのビデオメモリの書込み／読出し制御部とからなるビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部２３に供給され、ここで入力されるディジタル映像信号に同期した書込みクロックにて１ラインずつビデオメモリに書き込まれる。

他方、所定のサンプリング周波数でサンプリングされた左（Ｌ）と右（Ｒ）の計２チャンネル（２ｃｈ）のディジタル音声信号が、入力端子２２を介して２４ビットパラレルで、ＦＩＦＯで構成された音声メモリと、システムクロック発振器２６から出力されたシステムクロックが供給される音声メモリの書込み／読出し制御部と、エラー訂正符号生成処理部などからなる音声処理部２４に供給され、ここでシステムクロックに同期して音声メモリに書き込まれる。

また、音声処理部２４内の音声メモリに書き込まれたディジタル音声信号は、後述するように、ディジタル映像信号の１フィールド毎に２ブロックに分割管理され、ブロック毎の音声信号のサンプル数が音声メモリに書き込まれた後、ブロック毎に音声メモリから読み出されてエラー訂正符号生成処理部に供給されて伝送エラー検出用符号とエラー訂正符号が生成されて音声メモリに再度書き込まれる。

ここで、音声処理部２４内の音声メモリから読み出されるディジタル音声信号は、ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部２３内のビデオメモリから読み出されるディジタル映像信号のマスタークロック（伝送用システムクロック）を分周したクロックをサンプリングクロックとしており、ディジタル映像信号と同期した関係にある。ディジタル映像信号のマスタークロックを分周したクロックを音声信号のサンプリングクロックとしても目的のサンプリング周波数誤差範囲内に収まることに着目したもので、これにより音声信号と映像信号の同期化を最小限の回路規模で実現できる。

ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部２３内のビデオメモリから、書き込みクロックの２倍のクロック周波数にて、同一書き込み映像信号を２回ずつ読み出したディジタル映像信号（すなわち、２倍のオーバーサンプリング処理された映像信号）と、音声信号処理部２４内の音声メモリから出力されたディジタル音声信号及び伝送エラー検出用符号とエラー訂正符号とは、制御データ処理部２５から出力される制御データと共に映像／音声信号合成処理部２９に供給される。上記の制御データは、前記ディジタル映像信号とディジタル音声信号のフォーマット等に関する８ビットワード列データである。

映像／音声信号合成処理部２９は、システムクロック発振器２６からのシステムクロックに同期して伝送タイミング発生回路２７から出力される伝送タイミング信号に基づき、後述する所定の順序で制御データ、ディジタル音声信号及びディジタル映像信号を１６ビット単位で読み出し、８ビットに分割して後８Ｂ／１０Ｂ変換部２Ａに供給する。８Ｂ／１０Ｂ変換部２Ａは入力されたデータの８Ｂ（８ビット）を１０Ｂ（１０ビット）に変換する回路である。

この８Ｂ／１０Ｂ変換は、伝送信号品質において受信時のＤＣオフセットを回避する符号変換として考えられたもので、広く一般に知られており、８ビットのデータ組み合わせが２５６通りに対して１０ビット変換時の１０２４通り中２５６種類を定義伝送すると共に、特殊キャラクタとして２５６種類以外のデータを何種類か定義し、かつ、受信時の受信セルフクロック発生用キャラクタを特定定義することで安定した受信を可能としている。

８Ｂ／１０Ｂ変換部２Ａから１０ビットパラレルで出力された制御データ、ディジタル音声信号及びディジタル映像信号は、１０Ｂパラレル／シリアル変換部２Ｂに供給され、ここでシリアルデータに変換される。また、特殊データ付加制御部２８から伝送タイミング発生回路２７からの伝送タイミングに同期して１０ビットパラレルで読み出された特殊データも、１０Ｂパラレル／シリアル変換部２Ｂに供給され、ここでシリアルデータに変換される。

上記の特殊データには、後述するように、垂直同期信号としての１０ビットの第１の識別符号と、映像信号がインターレースの場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための１０ビットの第２の識別符号と、ディジタル映像信号及び音声信号のブロックラインスタート識別用としての１０ビットの第３の識別符号と、映像信号単独又は映像信号と音声信号両者のコンテンツ保護としての暗号化処理を行うための暗号化キーチェンジ情報としての１０ビットの第４の識別符号とからなる。

１０Ｂパラレル／シリアル変換部２Ｂからシリアルに出力されたデータは、光送信モジュール２Ｃにより本発明所定のフォーマットの光信号に変換されて光無線伝送路４１へ光無線送信される。

次に、光送信処理ブロック２０で生成される光信号の伝送フォーマットの実施の形態について説明する。図２は本発明になる伝送システムの一実施の形態で伝送される光信号の伝送フォーマットを示す。図２は８Ｂ／１０Ｂ符号変換する前のデータ伝送順序の概念を示している。

同図において、伝送フォーマット１は、ブランキング期間を含むディジタル映像信号を、映像信号の有効画素データを包含可能な映像信号データエリア８を含む横方向のバイト数をａ（自然数）および縦方向ブロックライン数をｂ（自然数）とする伝送フォーマットであり、少なくともディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件にａとｂを定めた伝送フォーマットである。

この伝送フォーマット１の第１ブロックラインは、先頭に同期信号を示す垂直同期信号ＶＳとしての８Ｂ／１０Ｂ特殊符号である第１の識別符号２を配置し、次に前記ディジタル映像信号がインターレース方式の場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための８Ｂ／１０Ｂ特殊符号ＦＤである第２の識別符号３を配置し、続いて制御データ６ａの８Ｂ／１０Ｂ符号変換データを付加することにより構成される。

伝送フォーマット１の第２ブロックライン以降全部で（ｇ−１）ブロックライン（ただし、ｇは自然数）には、先頭から順にディジタル映像信号及び音声信号のブロックラインスタート識別用としての８Ｂ／１０Ｂ特殊符号ＢＳｐである第３の識別符号４と、暗号化キーチェンジ情報ＢＳｓとしての第４の識別符号５とを配置し、続いて必要に応じて残り（ｇ−１）ブロックラインの制御データ６ｂとが配置され、第（ｇ＋１）ブロックライン以降は、第３の識別符号４と第４の識別符号５に続いて、ｃ（自然数）バイト｛ただし、ｃ×（ｂ−ｇ）バイト≧（１フィールド内に伝送が必要なディジタル音声信号の有効データ量）｝のディジタル音声信号の有効データと、ｄ（自然数）バイト｛ただし、ｄ×（ｂ−ｇ−1）バイト≧（１フィールド内に伝送が必要なディジタル映像信号の有効画素データ量）｝のディジタル映像信号の有効画素データと、同じブロックラインの映像信号の有効画素データ単独又は映像信号の有効画素データと音声信号の有効データとを生成要素として生成されたｅ（自然数）バイトの伝送エラーチェックコードＣＲＣＣとが配置されている。すなわち、ＣＲＣＣのエリア９は、横方向のバイト数ｅ、縦方向のブロックライン数（ｂ−ｇ−１）からなる。

なお、８Ｂ／１０Ｂ符号変換の特殊符号である第１乃至第４の識別符号２〜５の適用例を表１に示す。

セルフクロックコレクション用としての同期化信号は、Ｋ２８.１としての適用例を示すが、Ｋ２８.５又はＫ２８.７も同様の機能定義がなされており、使用するＳｅｒＤｅｓ（Serializer／De-serializer）に準ずる必要がある。

更に、ｃ×（ｂ−ｇ）バイトの音声信号データエリア７の有効データ量、又はｄ×（ｂ−ｇ−１）バイトの有効画素データ量が、１フィールド内に伝送が必要なデータ量より大なる場合は、１フィールド内に伝送が必要なデータ量の残りのデータとしてヌルデータによりパディング処理した信号を配置し、オーバーサンプリング処理する前のオーバーサンプリング処理する前の伝送する映像信号フォーマットの構成を、（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））としたときには、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データをｊバイトとして（（ａ−２−ｅ）／ｊ＝整数）の条件を満足し、最終伝送ブロックラインの伝送データ量を１ブロックライン量に満たない余りの伝送データ量をｆバイトとして１ピクセルデータ量を輝度信号Ｙ、色信号Ｐｂ、色信号Ｐｒ（４：２：２）の２バイト条件にて（（ｈ×ｎ×ｉ）×２バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足するか、又は伝送する１ピクセルデータ量を三原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂ等の（４：４：４）の３バイト条件にて（（ｈ×ｎ×ｉ）×３バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足するようなａ〜ｇを定めた配置とされている。

次に、再び図１に戻って、本発明になる伝送システムの一実施の形態の光受信処理ブロック３０の構成及び動作について説明する。光送信処理ブロック２０で生成された、図２に示す伝送フォーマットの光信号は、光無線伝送路４１を経て光受信処理ブロック３０内の光受信モジュール３１で受信されて光電変換された後、シリアル／１０Ｂパラレル変換部３２により１０ビットのパラレルデータに変換され、更に１０Ｂ／８Ｂ変換部３３に供給されて１０ビットパラレルデータが８ビットパラレルデータに変換された後、映像／音声信号分離処理部３４に１６ビットワード単位でパラレルに供給される。

また、光受信モジュール３１で受信された光信号は、セルフクロック発振器３５に供給され、ここで第３の識別符号（ＢＳｐ）４に基づき、送信側のシステムクロックに同期したセルフクロックが生成されて受信タイミング発生回路３６に供給される。なお、第３の識別符号４は、有効ライン毎に定期的に送受信されることにより、受信の際のセルフクロックコレクション機能を満足させるためにも使用される。

一方、特殊データ監視制御部３７は、ライン伝送の先頭に付加されている予め定義された１個の垂直同期信号（ＶＳ）である第１の識別符号２を監視しており、この第１の識別符号２を検出すると、第１の識別符号２に続いて配置されている第２の識別符号（ＦＤ）３に基づき、偶数フィールドか奇数フィールドかを識別し、受信タイミング発生回路３６から出力される受信タイミング信号を制御する。

映像／音声信号分離処理部３４は、受信タイミング発生回路３６からの受信タイミング信号に基づき、映像信号データと音声信号データと制御データとに分離され、映像信号データは、ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部３Ａ内のＦＩＦＯで構成されたビデオメモリに書き込まれ、音声データは音声信号処理部３Ｂ内のＦＩＦＯで構成された音声メモリに書き込まれ、制御データは、制御データ処理部３８に供給される。

ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部３Ａは、内部のビデオメモリに書き込まれた映像信号データを、セルフクロックに基づき内部の書込み／読出し制御部により生成された読出しクロックに基づき読み出して（ディジタル映像信号としてブランキング期間を含む全データを伝送するフォーマットの場合）、合成回路３Ｃへ出力する。この時、映像信号データの読み出しは、書き込み時のクロックの１／２倍のクロック周波数にて、順次一つ飛びに映像データを読み出すことで間引きを行う。

一方、制御データ処理部３８により再生表示部側を設定制御するための映像フォーマットや表示部設定情報等の制御データを処理して得た信号を映像タイミング発生回路３９に供給し、ここで垂直同期信号と水平同期信号とを所定のタイミングで生成させて合成回路３Ｃに供給する。合成回路３Ｃは、映像タイミング発生回路３９からの垂直同期信号、水平同期信号を、それぞれ所定のタイミングで、ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部３Ａから１画素の１６ビット単位で１ラインずつ出力される有効ライン区間の映像信号データ及びブランキング信号に時系列的に合成してディジタル映像信号を生成し、そのディジタル映像信号を出力端子３Ｄを介して図示しない表示部へ出力する。

一方、音声信号処理部３Ｂは、内部の音声メモリに書き込まれた音声データを読み出して、内部のエラー訂正処理部にてエラー訂正処理を行って音声メモリに再び書き戻し、受信タイミング発生回路３６からの受信タイミング信号に同期して音声メモリからディジタル音声信号として読み出し、出力端子３Ｅへ出力する。

このように、本実施の形態によれば、各伝送ラインでの有効画素データは必ずしも各ライン毎に完結する必要がなく、伝送に必要な音声データ量を満足させるブロックライン数を最優先処理することを前提とし、非圧縮のベースバンドディジタル映像信号とディジタル音声信号との間には、最低限、前記ディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件に、伝送フォーマットの横方向のバイト数ａと縦方向ブロックライン数ｂを定めることにより、非圧縮のベースバンドディジタルＨＤ映像信号をディジタル音声信号と共に単一光で伝送できる。

また、本実施の形態によれば、伝送可能なブランキング信号を含むディジタル映像信号のフォーマットを最大伝送フォーマットとして固定化し、それ以下の伝送容量に対応した映像信号の場合には、余分な映像信号のデータエリアをヌルデータによりパディング処理をすることで、垂直同期信号が同一であればシステムを変更することなく同一伝送フォーマットにて伝送可能であり、映像信号と音声信号の同期再生も保証できる。

以上のように、本実施の形態によれば、図２に示した伝送フォーマットを用いることで、映像信号が低伝送レートであっても、比較的自由度の高い伝送フォーマットとして運用可能であり、送信側と受信側のエンコード／デコード処理も回路規模が小さな回路で処理でき、映像信号と音声信号の同期再生が容易なシステムを構成することが可能である。

図３は本発明になる伝送システムで伝送する伝送フォーマットの一実施例を示す。本実施例は、６２５ｐ｛（映像フォーマット：８６４ピクセル×６２５Ｈ（ライン））、有効画素数（７２０ピクセル×５８２Ｈ（ライン））、Ｙ，Ｐｂ，Ｐｒ（４：２：２）｝、フレームレートが５０ＨｚのＹ／色差ディジタルコンポーネント映像信号の伝送例である。この輝度信号Ｙ、２種類の色差信号Ｐｂ及びＰｒからなる４：２：２のディジタルコンポーネント映像信号は、例えば図４に示すように多重化されている。

本実施例の伝送フォーマット１ａは、ブランキング期間を含めたディジタル映像信号全体を伝送フォーマットに構成し直し伝送する場合の実施例で、２倍のオーバーサンプリングデータを伝送しており、全データを伝送するには約１.０８Ｇｂｐｓのシリアル伝送速度が必要である。この伝送フォーマット１ａは、横方向が（１０７６×２）バイト、縦方向が１００４ブロックラインであり、入来するディジタル映像信号側が２７ＭＨｚで、送信側が２倍の５４ＭＨｚのマスタークロックの場合を示す。そのため、映像信号データエリア８は、有効画素データ伝送エリア８ａと、ヌルデータにてパディング処理しているエリア８ｂとからなる。

音声信号データエリア７に関しては、エラー訂正処理時間の短縮を考慮して２ブロックの音声信号データエリア７ａ、７ｂに分割し、かつ、フレームレートが５０Ｈｚでの対応も考慮し、サンプリング周波数が最大４８ｋＨｚ、２ｃｈ／２４ビットの条件で設定した時の最低限伝送が必要なサンプル数は９６０サンプル／１フレームであるため、フレームレートが５０Ｈｚから６０Ｈｚ共通の同一フォーマットで対応可能とするために、１ブロックあたりの取り扱い可能サンプル数を５０４｛＝５６バイト×５４ライン／（３バイト×２ｃｈ）｝、横符号はリードソロモンによるエラー訂正符号８バイトとし、横方向ブロックは合計６４バイト、縦符号も横符号と同様リードソロモンによるエラー訂正符号８バイトとし、合計６２バイトとなる。

従って、１ブロックの音声信号データを８バイトずつ縦方向に伝送すると、音声信号データエリア７ａ及び７ｂのそれぞれは、４９６ラインで伝送される。音声信号データエリア７の残りのデータエリア７ｃは、ヌルデータにてパディング処理している。

本実施例では、ｄが２１４０（＝１０７０×２）バイト、ｂ＝１００４（ライン）、ｇ＝２（ライン）であり、また、前記ｈ＝８６４（ピクセル）、ｉ＝６２５（ライン）、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データはｊ＝６（バイト）であり、また、ａ＝１０７６×２（バイト）、ｅ＝２（バイト）であるから、前記（ａ−２−ｅ）／ｊの値は３５８となり、これは整数であるという条件を満足している。また、（ｈ×ｎ×ｉ）×２バイト＝２１６００００バイトであり、これは｛ａ×（ｂ−１）＋ｆ｝を満足するようにｆ＝（７７２×２）バイトに設定されている。

音声信号データエリア７に関しては、エラー訂正処理時間の短縮を考慮して２ブロックの音声信号データエリア７ａ、７ｂに分割し、音声信号データエリア７の残りのデータエリア７ｃは、ヌルデータにてパディング処理している。

次に、上記の４：２：２のディジタルコンポーネント映像信号に対する光送信処理ブロック２０によるオーバーサンプリング処理と、光受信処理ブロック３０による間引き処理とについて更に詳細に説明する。光送信処理ブロック２０に入力されるディジタル映像信号は、図５（Ａ）に示すように、輝度信号Ｙ、色差信号Ｐｂ及びＰｒからなる６２５ｐ信号であり、そのクロック周波数は２７ＭＨｚである。

この入力ディジタル映像信号は、光送信処理ブロック２０内のビデオＦＩＦＯ書込／読出制御部２３内のビデオメモリの書き込みクロック周波数２７ＭＨｚで書き込まれた後、その２倍のクロック周波数５４ＭＨｚで、図５（Ｂ１）に示すように同一書き込み映像信号を２回ずつ読み出されることで、２倍のオーバーサンプリング処理され、そのうち、図５（Ｂ２）に示すように、また、図２〜図４にその一部を示したように、輝度信号Ｙは間引くことなく、色差信号Ｐｒ及びＰｂは交互に間引いて、４：２：２のディジタルコンポーネント映像信号の形態で図３に示した伝送フォーマットでシリアル伝送される。

このシリアル伝送されたディジタルコンポーネント映像信号は、光受信処理ブロック３０で受信され、そのビデオＦＩＦＯ書込／読出制御部３Ａ内のビデオメモリに図５（Ｃ１）に示すように、クロック周波数５４ＭＨｚで書き込まれた後、その１／２倍のクロック周波数２７ＭＨｚで読み出され、更に輝度信号に対しては読み出し出力を一つ飛びで間引くことにより、図５（Ｃ２）に示すように、同図（Ａ）に示した元のクロック周波数２７ＭＨｚのディジタル映像信号が復元される。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ディジタル音声信号のサンプリング周波数は、４８ｋＨｚに限定されるものではなく、３２ｋＨｚあるいは４４.１ｋＨｚ等の標準的なサンプリング周波数でもよく、この場合、伝送フォーマット１を８Ｂ／１０Ｂ変換等、パラレルデータを扱うシステムのマスタークロックを分周して得られる近似値とすることで、クロックの生成を簡単にし、かつ、映像信号との同期再生を保証することが可能である。

一般的にマスタークロックは数十ＭＨｚ以上であり、標準的なサンプリング周波数との分周誤差は０.１％以下であり問題とならない。また、送信側でのシリアル伝送クロックは、マスタークロックをｘ逓倍（通常、１０逓倍又は２０逓倍）したクロックであり、受信側で生成される受信用セルフクロックはｘ逓倍したクロックに同期しているため、セルフクロックを音声信号の再生マスタークロックとして使用することで同期再生が可能であり、複雑なタイムスタンプ等による時間管理を必要としないため、同期再生処理が簡単である。

なお、本発明の伝送フォーマットは、電気信号を光信号に変換してシリアル伝送するだけではなく、光信号に変換することなく直接電気信号のまま、ツイストケーブルや同軸ケーブルで伝送することも可能であることはいうまでもない。また、制御データは複数本のラインで分割して伝送するようにしてもよい。

また、ディジタル映像信号が、プログレッシブ走査方式で表示されるべき映像信号の場合には、８Ｂ／１０Ｂ特殊記号である第２の識別符号３は、偶数フィールド／奇数フィールドの識別は不要のため、どちらか一方の識別符号に固定するか、インターレースと同様に交互に識別符号を付加してもよい。

また、本発明の実施例でのディジタル音声信号は、ディジタル映像信号の１フィールド毎に２ブロックに分割管理されているが、エラー訂正処理部の構成を替えることで１ブロックで処理したり、２分割以上の分割管理をしてもよい。

本発明は非圧縮のベースバンドディジタルＨＤ（High-Definition）映像信号とディジタル音声信号と制御データとを合成し多重化した信号を、光無線伝送手段又は光信号伝送ケーブル手段を用いてシリアル伝送し、光信号を受信した後、映像信号、音声信号及び制御信号を分離し、映像信号と音声信号とを再生することを可能とした映像・音声の光無線伝送装置又は光信号ケーブル伝送装置に利用できる。

本発明の伝送システムの一実施の形態のブロック図である。 本発明システムの一実施の形態で伝送される光信号の伝送フォーマットを示す図である。 本発明の一実施例の伝送フォーマットを示す図である。 Ｙ、Ｐｂ、Ｐｒディジタルコンポーネント映像データの多重例を示す図である。 本発明における伝送するディジタル映像信号のオーバーサンプリング処理と間引き処理の実施例について説明する図である。

符号の説明

１ データ伝送フォーマット全体
２ 第１の識別符号（垂直同期識別用特殊データ「ＶＳ」）
３ 第２の識別符号（偶数フィールドと奇数フィールド識別用特殊データ「ＦＤ」）
４ 第３の識別符号（音声信号、映像信号のブロックラインスタート識別用同期データ「ＢＳｐ」）
５ 第４の識別符号（暗号化キーチェンジ識別用特殊データ「ＢＳｓ」）
６ａ、６ｂ 音声信号と映像伝送フォーマット等の制御データ
７ ディジタル音声信号データエリア
７ａ 音声信号伝送ブロック前半の1／２フィールド分
７ｂ 音声信号伝送ブロック後半の２／２フィールド分
７ｃ 音声信号伝送ブロックのバディング処理伝送エリア
８ ディジタル映像信号データエリア
８ａ 映像信号有効画素データエリア
８ｂ 映像信号伝送ブロックのパディング処理エリア
９ 伝送データエラーチェック用ＣＲＣＣコード
２０ 光送信処理ブロック
２１ ディジタル映像信号入力端子
２２ ディジタル音声信号入力端子
２３、３Ａ ビデオＦＩＦＯ・書込み／読出し制御部
２４、３Ｂ 音声信号処理部
２５、３８ 制御データ処理部
２６ システムクロック発振器
２７ 伝送タイミング発生回路
２８ 特殊データ付加制御部
２９ 映像／音声信号合成処理部
２Ａ ８Ｂ／１０Ｂ変換部
２Ｂ １０Ｂパラレル／シリアル変換部
２Ｃ 光送信モジュール
３０ 光受信処理ブロック
３１ 光受信モジュール
３２ シリアル／１０Ｂパラレル変換部
３３ １０Ｂ／８Ｂ変換部
３４ 映像／音声信号分離処理部
３５ セルフクロック発振器
３６ 受信タイミング発生回路
３７ 特殊データ監視制御部
３９ 映像タイミング発生回路
３Ｃ 合成回路
３Ｄ ディジタル映像信号出力端子
３Ｅ ディジタル音声信号出力端子

Claims (3)

1. 互いに同期したディジタル映像信号とディジタル音声信号とを、フォーマット等に関する制御データと共に所定の伝送フォーマットの多重化信号に生成し、この多重化信号を光信号に変換して送信する光送信処理ブロックと、前記光送信処理ブロックから送信された前記光信号を受信して前記多重化信号に変換し、変換後の受信多重化信号から前記ディジタル映像信号と前記ディジタル音声信号と前記制御データとを分離し、分離した前記ディジタル映像信号と前記ディジタル音声信号と前記制御データとに基づき、映像信号と音声信号を同期再生する光受信処理ブロックとからなる伝送システムであって、
   前記光送信処理ブロックが生成する前記多重化信号の前記所定の伝送フォーマットは、ブランキング期間を含む前記ディジタル映像信号の有効画素データを包含可能な映像信号データエリアと、各１フィールドにおける前記ディジタル音声信号の有効音声データを包含可能な音声信号データエリアとを少なくとも含み、横方向のバイト数をａ（自然数）、縦方向のブロックライン数をｂ（自然数）としたとき、少なくとも前記ディジタル映像信号の垂直同期信号と同期関係を保つことを条件に前記ａ及びｂを定めたフォーマットであり、
   第１ブロックラインには、先頭から順に同期信号を示す垂直同期信号としての第１の識別符号と、前記映像信号がインターレースの場合に偶数フィールドか奇数フィールドかを識別するための第２の識別符号と、前記制御データとを配置し、第２ブロックラインから第ｇブロックライン（ｇは自然数）までには、先頭から順に前記ディジタル映像信号及びディジタル音声信号のブロックラインスタート識別用の第３の識別符号と、暗号化キーチェンジ情報としても使用可能な第４の識別符号と、必要に応じて残りの前記制御データとを配置し、第（ｇ＋１）ブロックラインから第（ｂ−１）ブロックラインまでの各ブロックラインには、それぞれ先頭から順に前記第３及び第４の識別符号と、ｃ（自然数）バイト幅の前記ディジタル音声信号の音声信号データエリアと、ｄ（自然数）バイト幅の前記ディジタル映像信号の映像信号データエリアと、同じブロックラインの前記映像信号データエリアの映像信号画素データ単独、又は該映像信号画素データと前記音声信号データエリアの音声データとを生成要素として生成されたｅ（自然数）バイト幅のエラーチェックコード(9)とを配置し、最終の第ｂブロックラインには先頭から順に前記第３及び第４の識別符号と、前記ｃバイト幅のディジタル音声信号の音声信号データエリアと、ｍバイト幅（ｍは前記ｄより小なる自然数）の前記ディジタル映像信号の映像信号データエリアとを配置した構成とし、
   前記ｃ×（ｂ−ｇ）バイトの前記音声信号データエリアの全データ量、又は前記ｄ×（ｂ−ｇ−1）バイトの前記映像信号データエリアの全データ量が、１フィールド内に伝送が必要な有効データ量より大なる場合には、１フィールド内に伝送が必要なデータ量の伝送終了後の残りのデータとして、ヌルデータによりパディング処理した信号を配置した構成とし、
   更に、伝送する映像信号フォーマットが予め設定した低伝送レートの場合に、前記光送信処理ブロックは入力される前記ディジタル映像信号をｎ倍（ｎは２以上の自然数）のオーバーサンプリング処理にて取り込むことで伝送レートをｎ倍に引き上げて伝送し、前記光受信処理ブロックでは、前記受信多重化信号から分離した前記オーバーサンプリング処理されたディジタル映像信号を、１／ｎ倍に間引き処理して元のディジタル映像信号に戻す手段を有することを特徴とする伝送システム。
2. 前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｇの各値は、前記映像信号データエリアに配置して伝送する映像信号を輝度信号と２種類の色差信号からなる４：２：２のコンポーネント映像信号としたとき、オーバーサンプリング処理する前の映像信号のフォーマットの構成を、（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））としたときには、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データをｊバイトとして（（ａ−２−ｅ）／ｊ＝整数）の条件を満足し、最終伝送ブロックラインの伝送データ量を１ブロックライン量に満たない余りの伝送データ量をｆバイトとして１ピクセルデータ量を２バイト条件にて（ｈ×ｎ×ｉ）×２バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足する値に定められることを特徴とする請求項１記載の伝送システム。
3. 前記ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ及びｇの各値は、前記映像信号データエリアに配置して伝送する映像信号を三原色信号からなる４：４：４のコンポーネント映像信号としたとき、オーバーサンプリング処理する前の映像信号のフォーマットの構成を、（ｈピクセル（横方向）×ｉライン（縦方向））としたときには、横ブロックライン毎の暗号化処理単位データをｊバイトとして（（ａ−２−ｅ）／ｊ＝整数）の条件を満足し、最終伝送ブロックラインの伝送データ量を１ブロックライン量に満たない余りの伝送データ量をｆバイトとして、１ピクセルデータ量を３バイト条件にて（ｈ×ｎ×ｉ）×３バイト＝（ａ×（ｂ−１）＋ｆ）を満足する値に定められることを特徴とする請求項１記載の伝送システム。
   
   

Images