JP4506852B2 - 信号入力装置及び信号入力方法 - Google Patents

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Description

本発明は、伝送される映像信号を受信し、映像データを取り出すための信号入力装置及び信号入力方法に関する。
近年、現行の1フレームが1920サンプル×1080ラインの映像信号(画像信号)が、HD(High Definition)信号の1080Iから1080Pに変わりつつある。また、4k,8k信号や240Pといった高フレームレート信号など、現行1.485GbpsのHD信号の数倍から数十倍にも及ぶ超大容量の映像機器の開発が進められている。これら4k,8kや240P高フレームレート信号を扱う際のパラレルインタフェースとしてHD−SDIが選定される。そして、パラレルインタフェースが備えるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いて基板間でHD−SDIでフォーマットされた映像信号(以下、HD−SDI信号ともいう。)を複数チャンネルで伝送する用途が増えてきている。
FPGAは、プログラミングすることができるLSI(Large Scale Integration)である。マイクロプロセッサやASIC(Application Specific Integrated Circuit)の設計図を送りこんでシミュレーションすることができる。FPGAは、専用LSIより動作が遅く高価であるが、ソフトウェアで回路のシミュレーションを行なうよりは高速に動作する。
また、現行のHD信号を超える、超高精細映像信号の受像システムや撮像システムの開発が進んでいる。例えば、現行HDの4倍、16倍もの画素数を持つ次世代の放送方式であるUHDTV(Ultra High Definition Television)規格が、ITU(International Telecommunication Union)やSMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)に提案され、標準化が行われている。ITUやSMPTEに提案されている映像規格は、1920サンプル×1080ラインの2倍、4倍のサンプル数、ライン数を持つ3840サンプル×2160ラインや7680サンプル×4320ラインの映像信号である。このうち、ITUで標準化されているものはLSDI(Large screen digital imagery)と呼ばれ、SMPTEに提案されているものはUHDTV(Ultra High Definition TV)と呼ばれる。UHDTVに関しては次表1の信号が規定されている。
Figure 0004506852
これらのインタフェースとして、UHDTV規格の3840サンプル/60フレームの映像信号は、ビットレート10Gbpsの伝送路を2チャンネル使用して伝送する方式が提案されている。
特許文献1には、4k×2k信号(4kサンプル×2kラインの超高解像度信号)の一種である3840×2160/30P,30/1.001P/4:4:4/12ビット信号を、ビットレート10Gbps以上でシリアル伝送する技術について開示されている。なお、[3840×2160/30P]と示した場合には、[水平方向の画素数]×[垂直方向のライン数]/[1秒当りのフレーム数]を示している。本明細書において以下同じである。また、[4:4:4]は、原色信号伝送方式である場合、[赤信号R:緑信号G:青信号B]の比率を示し、色差信号伝送方式である場合、[輝度信号Y:第1色差信号Cb:第2色差信号Cr]の比率を示す。
特開2005−328494号公報
ところで、信号を高速に伝送する場合、例えば、LVDS(Low Voltage Differential Signaling)等が用いられる。LVDSを用いると、HD−SDI信号の伝送レートである1.485Gbpsの信号を送受信することが可能である。従来、HD−SDI信号を送受信する受信装置として、FPGAが用いられる。しかし、現在のFPGAでは、1.485GbpsのHD−SDI信号を送受信するために十分な伝送速度をインタフェース部が有していない。このため、FPGAは、高速に動作する専用の入出力インタフェース回路(以下、高速入出力インタフェース回路ともいう。)を備える必要がある。高速入出力インタフェース回路は、専用のハードウェアで構成され、処理可能な信号のクロック周波数は、現状数百Mbps〜3Gbps程度である。
しかし、高速入出力インタフェース回路の消費電力は、非常に大きい。さらに、多チャンネルのHD−SDI信号を伝送するならば、各チャンネルに対応する高速入出力インタフェース回路をFPGAに備える必要がある。しかし、高速入出力インタフェース回路は高価であり、チャンネル数だけ費用もかさむ。さらに、FPGAの消費電力は、チャンネル数だけ大きくなってしまう。
基本的に、多チャンネルのHD−SDI信号は全てビット同期が取れている。しかし、各チャンネルとも同じクロックが必要であるにもかかわらず、各チャンネルを高速入出力インタフェース回路に通すと、各高速入出力インタフェース回路が使用する、クロック送信、クロック再生を行うための消費電力が無駄となってしまう。また、従来の高速入出力インタフェース回路は、クロックの信号線が必要であった。さらには、データ線とクロック線を等長配線する必要があった。このため、機能ブロックのレイアウトが制約されてしまう。
本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、伝送される多チャンネルのHD−SDI信号を、簡単な構成でありながら、良好に伝送できるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、伝送される入力映像信号を受信して、映像データを取り出す信号入力装置であって、
信号入力装置は、入力映像信号を受信し、データを取り出すための第1及び第2のインタフェース部を備え、
第1のインタフェース部は、
受信した入力映像信号からクロックを再生するクロック再生部と、
クロック再生部が再生したクロックの位相をシフトし、入力映像信号に同期させ、第2のインタフェース部に供給する第1のクロック位相シフト部と、
第1のクロック位相シフト部によってシフトされたクロックに基づいて、入力映像信号の波形を整形する第1の波形整形部と、
第1の波形整形部によって整形された入力映像信号をパラレルデータに変換する第1のシリアル・パラレル変換部と、
第1のシリアル・パラレル変換部によって変換された入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、第1のクロック位相シフト部に供給する第1のエラー判定部とを備え、
第1のクロック位相シフト部は、クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、クロックの出力位相として決定し、
第2のインタフェース部は、
第1のインタフェース部のクロック再生部から供給されたクロックの位相をシフトし、入力映像信号に同期させる第2のクロック位相シフト部と、
第2のクロック位相シフト部によってシフトされたクロックに基づいて、入力映像信号の波形を整形する第2の波形整形部と、
第2の波形整形部によって整形された入力映像信号をパラレルデータに変換する第2のシリアル・パラレル変換部と、
第2のシリアル・パラレル変換部によって変換された入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、第2のクロック位相シフト部に供給する第2のエラー判定部とを備え、
第2のクロック位相シフト部は、クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、クロックの出力位相として決定する。
このため、伝送される多チャンネルのHD−SDI信号を伝送することが可能となる。
本発明によれば、第1のインタフェース部は、第2のインタフェース部に再生クロックを供給できる。このため、第2のインタフェース部では、再生クロックを生成する必要がなくなり、信号入力装置の構成が簡素化されるという効果がある。また、第1及び第2のインタフェース部にクロック線を接続して、再生クロックを供給する必要がないため、部品点数が削減される。また、信号入力装置全体で使用する電力を減らすことができるという効果が得られる。
以下、本実施の形態の例について、図1〜図23を参照して説明する。
図1は、本実施の形態を適用したテレビジョン放送局用のカメラ伝送システムの全体構成を示す図である。このカメラ伝送システムは、複数台の放送用カメラ1とCCU(カメラコントロールユニット)2とで構成されており、各放送用カメラ1が光ファイバーケーブル3でCCU2に接続されている。
放送用カメラ1は、同一構成のものであり、4k×2k信号(4kサンプル×2kラインの超高解像度信号)として、LSDIに相当する3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号を生成し、送信する信号送信装置5として機能するカメラである。
CCU2は、各放送用カメラ1を制御したり、各放送用カメラ1から映像信号を受信したり、各放送用カメラ1のモニタに他の放送用カメラ1で撮影中の映像を表示させるための映像信号(リターンビデオ)を送信するユニットである。CCU2は、各放送用カメラ1から映像信号を受信する信号受信装置として機能する。
図2は、放送用カメラ1の回路構成のうち、本実施の形態に関連する部分を示すブロック図である。放送用カメラ1内の撮像部及び映像信号処理部(図示略)によって生成された3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号が、マッピング部10に送られる。
3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号は、ワード長が12ビットずつのGデータ系列,Bデータ系列,Rデータ系列の同期を取って並列配置した、36ビット幅の信号である。1フレーム期間は1/24秒,1/25秒,1/30秒のうちのいずれかであり、1フレーム期間内に2160の有効ライン期間が含まれている。
各有効ライン期間には、タイミング基準信号EAV(End of Active Video)と、ライン番号LNと、誤り検出符号CRCと、水平ブランキング期間(補助データ/未定義ワードデータの区間)と、タイミング基準信号SAV(Start of Active Video)と、映像データの区間であるアクティブラインとが配置される。アクティブラインのサンプル数は3840であり、Gデータ系列,Bデータ系列,Rデータ系列のアクティブラインには、それぞれG,B,Rの映像データが配置される。
図3は、UHDTV規格のサンプル構造の例を示す説明図である。図3(a)〜図3(c)の説明に用いるフレームは、3840×2160サンプルで1フレーム(以下、4k×2k信号の1フレームとも称する。)を構成する。
UHDTV規格のサンプル構造は、以下の3種類がある。なお、SMPTE規格において、R′G′B′のように、ダッシュ「′」をつけた信号は、ガンマ補正などが施された信号を示す。
図3(a)は、R′G′B′,Y′Cb′Cr′ 4:4:4システムの例である。このシステムでは、全サンプルにRGB又はYCbCrのコンポーネントが含まれる。
図3(b)は、Y′Cb′Cr′ 4:2:2システムの例である。このシステムでは、偶数サンプルにYCbCr、奇数サンプルにYのコンポーネントが含まれる。
図3(c)は、Y′Cb′Cr′ 4:2:0システムの例である。このシステムでは、偶数サンプルにYCbCr、奇数サンプルにY、さらに奇数ラインにY(CbCrが間引かれた状態)のコンポーネントが含まれる。
図4は、マッピング部10によって、4k×2k信号の1フレームを構成するサンプルが第1〜第4のサブイメージにマッピングされる例を示す説明図である。本例のマッピング部10は、入力映像信号の各フレームから抽出した画素サンプルを、それぞれ所定サンプルごとに間引く。本例では、同一ライン上で隣り合う2つのサンプルを間引く。そして、マッピング部10は、その間引かれたサンプルを各フレームごとに均等な順序で取り出してHD−SDIフォーマットの第1,第2,第3及び第4のサブイメージのアクティブ期間にマッピングする。
このとき、マッピング部10は、各フレームの奇数ライン上の各2サンプルを交互に第1のサブイメージと第2のサブイメージにマッピングし、各フレームの偶数ライン上の各2サンプルを交互に第3のサブイメージと第4のサブイメージとにマッピングすることを特徴とする。
この結果、HD−SDIフォーマットのアクティブ期間に含まれる第1〜第4のサブイメージには、それぞれ2k×1k信号の1フレームを構成するサンプルがマッピングされる。
さらに、マッピング部10は、マッピングされた第1,第2,第3及び第4のサブイメージを、それぞれ1つのサブイメージごとに第1のリンクの伝送チャンネル(LinkA)と第2のリンクの伝送チャンネル(LinkB)に分割して8つのチャンネルにマッピングする。
マッピング部10は、この3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビットの映像信号で構成されるフレームを、SMPTE 435に従ってCH1〜CH8(LinkAであるCH1,CH3,CH5,CH7及びLinkBであるCH2,CH4,CH6,CH8)の8チャンネルのビットレート1.485Gbpsまたは1.485Gbps/1.001(以下単に1.485Gbpsと記載する)のHD−SDI信号にマッピングする回路である。
本例のマッピング部10は、3840個のサンプルと2160本のラインで構成されるフレームから抽出した映像信号を、第1〜第4のサブイメージにマッピングし、第1〜第4のサブイメージにマッピングされた映像信号を、CH1〜CH8の8チャンネルのビットレート1.485GbpsのHD−SDI信号にマッピングすることを特徴とする。
図4に示すように、4k×2k信号で構成されるフレームには、複数のサンプルが含まれる。ここで、フレーム内におけるサンプルの位置を(サンプル番号,ライン番号)とする。
第0番目のライン上であって、隣り合う(0,0),(1,0)の2つのサンプルを示す第1のサンプル群51は、第1のサブイメージの(0,42),(1,42)にマッピングされ、第1のサンプル群51′として示される。
第0番目のライン上であって、隣り合う(2,0),(3,0)の2つのサンプルを示す第2のサンプル群52は、第2のサブイメージの(0,42),(1,42)にマッピングされ、第2のサンプル群52′として示される。
第1番目のライン上であって、隣り合う(0,1),(1,1)の2つのサンプルを示す第3のサンプル群53は、第3のサブイメージの(0,42),(1,42)にマッピングされ、第3のサンプル群53′として示される。
第1番目のライン上であって、隣り合う(2,1),(3,1)の2つのサンプルを示す第4のサンプル群54は、第4のサブイメージの(0,42),(1,42)にマッピングされ、第4のサンプル群54′として示される。
ここで、4k×2k信号の1フレームと、第1〜第4のサブイメージに含まれるサンプルの位置を(サンプル番号,ライン番号)とした場合におけるマッピングの具体例について、図5を参照して説明する。図5には、第1〜第4のサブイメージを抜き出して、マッピングする例について説明する。
図5に示すように、4k×2k信号の1フレームに対して、ライン方向にi,2i,2i−1、サンプル方向にj,2j,2j−1の値を加えた。
第1〜第4のサブイメージには、ライン方向にi、サンプル方向にjを加えた。
マッピング部10は、同一ライン上で隣り合う2つのサンプルをサンプル群とする場合に、フレームの2i−1(iは自然数)番目のライン上であって、2j―1(jは自然数)番目のサンプル群の位置に配置される第1のサンプル群を、第1のサブイメージのi番目のライン上であって、j番目のサンプル群の位置にマッピングする。
また、マッピング部10は、フレームの2i―1番目のライン上であって、2j番目のサンプル群の位置に配置される第2のサンプル群を、第2のサブイメージのi番目のライン上であって、j番目のサンプル群の位置にマッピングする。
また、マッピング部10は、フレームの2i番目のライン上であって、2j―1番目のサンプル群の位置に配置される第3のサンプル群を、第3のサブイメージのi番目のライン上であって、j番目のサンプル群の位置にマッピングする。
また、マッピング部10は、フレームの2i番目のライン上であって、2j番目のサンプル群の位置に配置される第4のサンプル群を、第4のサブイメージのi番目のライン上であって、j番目のサンプル群の位置にマッピングする。
このように、サンプルをマッピングするのは次の理由に基づいている。
フレームは、RGB、YCbCr,4:4:4、YCbCr,4:2:2、又は、YCbCr,4:2:0のいずれかの方式で構成される。
フレームは、単に1本のHD−SDIで送ることができれば問題ないが、通常、データ量が多くなるため、1本のHD−SDIで送ることはできない。このため、フレームのサンプル(映像信号を含む情報である。)を、適切に抽出し、複数のサブイメージで送る必要がある。
図3(a)に示すようにフレームがRGB、又はYCbCr,4:4:4で構成される場合、いずれのサンプルを抽出しても元の映像が再生できる。
図3(b)に示すようにフレームがYCbCr,4:2:2で構成される場合、奇数番目のサンプルには、輝度信号の情報Yしか含まれない。このため、隣り合う偶数番目のサンプル(CbCrを含む。)と合わせて、サブイメージにマッピングすることで、フレームの元映像の解像度を落とした状態で、サブイメージから直接映像を再生できる。
図3(c)に示すようにフレームがYCbCr,4:2:0で構成される場合、奇数番目のサンプルには、輝度信号の情報Yしか含まれない。さらに、奇数番目のラインには、輝度信号の情報Yしか含まれない。このため、隣り合う偶数番目のサンプル(CbCrを含む。)と合わせて、サブイメージにマッピングすることで、フレームの元映像の解像度を落とした状態で、サブイメージから直接映像を再生できる。また、第3及び第4のサブイメージには、輝度信号の情報Yのみとなるが、再生する映像を確認する場合には輝度のみの映像であっても問題ない。
第1〜第4のサブイメージにサンプルがマッピングされることによって、デュアルリンク(2本のHD−SDI)で送ることができる。このため、いったん、第1〜第4のサブイメージにマッピングされたサンプルは、全部で8本のHD−SDIで送ることができる。
図6は、サンプルがマッピングされた第1〜第4のサブイメージをLinkA又はLinkBにマッピングする例を示す図である。
SMPTE 435は、複数チャンネルのHD−SDI信号を、2サンプル(40ビット)単位で8B/10Bエンコーディングして50ビットに変換し、チャンネル毎に多重してビットレート10.692Gbpsまたは10.692Gbps/1.001(以下単に10.692Gbpsと記載する)でシリアル伝送する10Gインタフェースの規格である。4k×2k信号をHD−SDI信号にマッピングする技術は、SMPTE 435 Part1の5.4 Octa Link 1.5 Gbps ClassのFigure3及びFigure4ならびにFigure6,7,8に示される。
図6に示すように、マッピングされた第1〜第4のサブイメージから、SMPTE 372M(デュアルリンク)によるCH1(LinkA)及びCH2(LinkB),CH3(LinkA)及びCH4(LinkB),CH5(LinkA)及びCH6(LinkB),CH7(LinkA)及びCH8(LinkB)がそれぞれ形成される。
本実施の形態に係るマッピング部10は、3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号を、ライン方向に2サンプル毎に間引いて1サンプルとし、HD−SDIのアクティブ期間に多重する。それぞれのサンプルを、1920×1080/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット 4chにマッピングできるため、現行HD−SDI デュアルリンクで伝送できる。さらに、10.692Gb/sに多重して伝送できる。
このうち、4:2:0の0にはCchのデフォルト値である200h(10ビットシステム)、800h(12ビットシステム)を割り当てることで4:2:2と同等の信号として扱う。また、4:2:2/10ビットや4:2:0/10ビットではLinkBは使用せず、LinkA 4chのみ使用して伝送する。10.692Gb/sのシリアルインタフェースでは、CH1はクロック同期用に必要であるが、CH2からCH8が接続されない場合には、CH2からCH8にはD0.0を埋めて伝送される。
ところで、8chのHD−SDIにマッピングした信号(図6参照)は、1920×1080/50P,60P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/12ビット相当の(Quad link 292)×2chに相当する。
LinkA,LinkBのデータ構造は、SMPTE 372MのTable2及びFigure6に示されており、図7はその概略を示す図である。図7(a)に示すように、LinkAは、1サンプルが20ビットであり、全てのビットがRGBの値を表している。LinkBも、図7(a)に示すように1サンプルが20ビットであるが、図7(b)に示すように、10ビットのR′G′B′n:0−1のうち、ビットナンバー2〜7の6ビットのみがRGBの値を表している。したがって、1サンプル中でRGBの値を表しているビット数は16ビットである。
マッピング部10によってこのようにマッピングされたCH1〜CH8のHD−SDI信号は、差動伝送される映像信号を受信して、映像データを取り出す信号入力部11を介して、S/P・スクランブル・8B/10B部12に送られる。
図8は、信号入力部11の構成を簡略して示すブロック図である。
図6に示したように、本例のマッピング部10は、サブイメージ1〜4を、デュアルリンクHD−SDIにマッピングする。このため、マッピング部10は、合計8チャンネルのHD−SDIに画素サンプルをマッピングして伝送できる。
信号入力部11は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)で構成され、マッピング部10から8チャンネル(CH1〜CH8)のHD−SDI信号を受信するブロックである。FPGAは、高速専用の入出力ポートと汎用(低速)の入出力ポートを有する。
次世代のFPGAは、通常のデータ伝送用の入出力ポートで1.485Gbpsの速度で伝送されるHD−SDI信号を送受信することが可能になると見込まれる。ただし、データの取り込む際に、入力データと同期したシリアル1.485GHzのクロックが必要である。また、データ線とクロックの信号線間の位相を合わせるために、データとクロックの信号線は等長配線しなければならない。
そこで、本実施の形態に係る信号入力部11は、以下のブロックで構成される。
信号入力部11は、差動伝送されるCH1のHD−SDI信号(入力映像信号)を受信しデータを取り出すための第1のインタフェース部21aを備える。同様に、信号入力部11は、差動伝送されるCH2〜CH8のHD−SDI信号のそれぞれに対して、HD−DI信号を受信しデータを取り出すための第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hを備える。
第1のインタフェース部21aは、FPGAの高速専用の入出力ポートに割り当てられる。一方、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hは、FPGAの汎用の入出力ポートに割り当てられる。このため、FPGAの高速専用の入出力ポートは、少なくとも1つあればよいので、FPGAのコストを抑えられる。この結果、信号入力部11自体のコストも低く抑えることができる。
第1のインタフェース部21aは、シリアルデータであるCH1のHD−SDI信号からクロックを生成するクロック再生部22と、クロック再生部22から供給されたクロックに基づいて、データの波形を整形し、CH1のHD−SDI信号(シリアルデータ)をパラレルデータに変換する第1のシリアル・パラレル変換部23aを備える。クロック再生部22が生成するクロックを、再生クロックという。クロック再生部22は、例えば、CDR(Clock Data Recovery)で構成される機能ブロックである。第1のインタフェース部21aは、生成した再生クロックを、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hに供給する。
一方、第2のインタフェース部21bは、クロック再生部22から供給された再生クロックに基づいて、CH2のHD−SDI信号(シリアルデータ)をパラレルデータに変換する第2のシリアル・パラレル変換部23b(後述の図10参照)を備える。
以下、第8のインタフェース部21hまで、第2のインタフェース部21bと同様のブロック構成としている。
ここで、信号入力部11の動作について説明する。
信号入力部11は、1.485GbpsのHD−SDI信号を入出力することが可能である。同期系の多チャンネルのHD−SDI信号を伝送する場合、CH1のHD−SDI信号は、高速に動作する第1のインタフェース部21aに通してデータを再生する。このとき、信号入力部11が備えるクロック再生部22は、入力シリアルデータからクロックを再生する。
そして、信号入力部11は、後述する波形整形部によって、再生クロックのタイミングで入力データを波形整形する。その後、信号入力部11は、波形整形された入力データを、シリアル・パラレル変換して、伝送速度を落として、図示しない内部信号処理回路へ送る。一方、第1のインタフェース部21aは、取り出した再生クロックを、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hに供給する。
マッピング部10と信号入力部11の間で送受信される信号のうち、CH2〜CH8の信号は、CH1のHD−SDI信号に同期して差動伝送され、インタフェース部21b〜21hに入力される。CH2〜CH8のHD−SDIでフォーマットされた映像信号は、電力消費量が少ないLVDS信号で伝送される。そして、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hは、第1のインタフェース部21aから再生クロックを受ける。そして、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hは、受け取った再生クロックに基づいて、入力されたLSDI信号の位相を調整した上で、信号からデータを取り出す。
図9は、第1のインタフェース部21aの内部構成例を示す。
データと反転データのペアであるCH1のHD−SDI信号は、入力データの波形を整形する第1の波形整形部26aとクロック再生部22に入力される。
クロック再生部22は、受信した入力映像信号から再生クロックを生成する。そして、再生クロックを、第1のクロック位相シフト部25aに供給する。
第1のクロック位相シフト部25aは、供給された再生クロックの位相を、所定のステップでシフトする。このとき、第1のクロック位相シフト部25aは、クロック再生部22で生成された再生クロックを、CRCエラー検出方式で検出したCRCエラーから作成されるエラー判定信号に基づいて、CRCエラーが0(ゼロ)あるいは最小となる、最大の位相マージンを持った、入力データの中心位置に、再生クロックの第1の波形整形部26aへの出力位相を決定する。
第1のクロック位相シフト部25aは、決定した再生クロックを、第1の波形整形部26aと、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hに供給する。
第1の波形整形部26aは、例えば、Dフリップフロップで構成される機能ブロックである。第1の波形整形部26aは、第1のクロック位相シフト部25aから供給された再生クロックに基づいて、入力映像信号のデータ波形を整形する。そして、第1の波形整形部26aは、整形した入力データを、第1のシリアル・パラレル変換部23aに供給する。このとき、第1のシリアル・パラレル変換部23aに供給されるデータは、シリアルデータである。
第1のシリアル・パラレル変換部23aは、整形された入力シリアルデータをパラレルデータに変換する。シリアル・パラレル変換されたデータは、図示しない内部ロジック回路と、第1のエラー判定部24aに供給される。
第1のエラー判定部24aは、CRCエラー検出方式でCRCエラーを検出する。そして、検出したCRCエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、第1のクロック位相シフト部25aに供給する。エラー判定信号は、シフトされるステップ毎に生成される。
図10は、第2のインタフェース部21bの内部構成例を示す。
ただし、第3のインタフェース部21c〜第8のインタフェース部8hの構成については、第2のインタフェース部21bと同様であるため、詳細な説明を省略する。
第1のインタフェース部21aのクロック再生部22が出力する再生クロックは、第1のクロック位相シフト部25aを介して、第2のクロック位相シフト部25bに入力される。第2のクロック位相シフト部25bは、供給されたクロックの位相を所定のステップでシフトする。このとき、第2のクロック位相シフト部25bは、クロック再生部22で生成され第1のクロック位相シフト部25aから供給された再生クロックを、第2のエラー判定部24bのCRCエラー検出方式で検出したCRCエラーから作成されるエラー判定信号に基づいて、CRCエラーが0(ゼロ)あるいは最小となる、最大の位相マージンを持った、入力データの中心位置に、再生クロックの第2の波形整形部26bへの出力位相を決定する。
第2のクロック位相シフト部25bが決定したクロックは、第2の波形整形部26bに供給される。
第2の波形整形部26bは、例えば、Dフリップフロップで構成される機能ブロックである。第2の波形整形部26bは、第2のクロック位相シフト部25bから供給されたクロックに基づいて、入力映像信号のデータ波形を整形する。そして、第2の波形整形部26bは、整形した入力データを、第2のシリアル・パラレル変換部23bに供給する。このとき、第2のシリアル・パラレル変換部23bに供給されるデータは、シリアルデータである。
第2のシリアル・パラレル変換部23bは、整形された入力シリアルデータをパラレルデータに変換する。シリアル・パラレル変換されたデータは、図示しない内部ロジック回路と、第2のエラー判定部24bに供給される。
第2のエラー判定部24bは、CRCエラー検出方式でCRCエラーを検出する。そして、検出したCRCエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、第2のクロック位相シフト部25bに供給する。
一般的に、映像システムにおける映像信号は、全て同期する。このため、8チャンネルの入力映像信号の同期は、全て確立している。この場合、第1のインタフェース部21aは、入力した第1チャンネルのHD−SDIから再生したクロックを、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hに配る。そして、第2のインタフェース部21b〜第8のインタフェース部21hに配られた再生クロックの位相を、自動調整してデータの中心部分に合わせる。このため、第1の波形整形部26aは、再生クロックのタイミングで入力データを波形整形して、S/P変換部23aに信号を送ることが出来る。第2の波形整形部26b〜第8の波形整形部26hも、再生クロックのタイミングで入力データを波形整形して、それぞれ、第2のS/P変換部23b〜第8のS/P変換部23hに信号を送ることが出来る。
また、将来は、高速な伝送速度に対応したインタフェース部だけでなく、低速な伝送速度に対応したインタフェース部もクロック再生機能を持つことが考えられる。この場合には、第1チャンネルのHD−SDI信号は、クロック再生機能を持つインタフェース部に入力する。そして、その他のチャンネルのHD−SDI信号は、クロック再生機能を持たない、あるいは消費電力を削減するためにクロック再生機能をオフにしたインタフェース部に入力してもよい。
図11は、第1のクロック位相シフト部25aが行うクロックの位相シフトの例を示す。
ただし、第2のクロック位相シフト部25b〜第8のクロック位相シフト部25hが行うクロックの位相シフトの処理については、第1のクロック位相シフト部25aと同様であるため、詳細な説明を省略する。
図11(a)は、入力映像信号の例である。入力映像信号は、差動伝送されており、データと反転データが含まれる。
図11(b)は、クロックの初期位相の例である。
第1のクロック位相シフト部25aは、クロックの位相(360°)を、第1の波形整形部26aに供給する。このとき、例えば128分割して位相を順次シフトする。
図11(c)は、クロックの初期位相を1ステップ進めた状態の例である。
図11(d)は、クロックの初期位相を2ステップ進めた状態の例である。
第1の波形整形部26aは、このクロックのタイミングで入力データを波形整形して、第1のS/P変換部23aに送る。第1のエラー判定部24aは、第1のS/P変換部23aから出力されたデータについて、HD−SDIに含まれるEAVの直後に付加されるCRCエラーを、一定期間判定する。CRCエラーの判定後、第1のクロック位相シフト部25aは、位相シフトを1ステップ(さらに1/128分の位相)進めてCRCエラーの検出処理を行う。
図11(e)は、クロック位相を調整した後の例である。
クロック位相をシフトした結果、クロックの立ち上がり、立ち下がりが、入力データの中心位置と一致する。このため、第1のインタフェース部21aは、正しくデータを読出し、波形を整形して、後続の内部ロジックへ信号を伝送することができる。
図12は、CRCエラーとクロック位相シフトとの関係の例を示す。
縦軸をCRCエラーの発生確率、横軸をクロック位相ステップとする。図12より、クロック位相ステップが「40」、「168」の場合に、CRCエラーの発生確率が高くなることが示される。CRCエラーの発生確率は、入力データのトランザクションと関係がある。つまり、入力データのトランザクションが発生すると、CRCエラーの発生確率が高くなりやすい。このため、CRCエラーの発生確率が高くなるクロック位相ステップを求め、連続するクロック位相ステップの差をとると、入力データに対応するクロック単位を求めることができる。
第1のクロック位相シフト部25aは、128×2ステップ以上(2クロックサイクル期間)のクロックの位相シフトを繰り返す。そして、図12に示すクロック位相ステップとCRCエラーの関係から位相シフトを、次式(1)で求める。そして、第1のクロック位相シフト部25aは、式(1)により、入力データの中心位置を求めることができる。このとき、CRCエラーの発生確率が最も高くなるクロック位相ステップを、第1及び第2のクロック位相ステップとしている。
(第1のクロック位相ステップ+第2のクロック位相ステップ)÷2=入力データの中心位置…式(1)
図12と式(1)より、入力データの中心位置は、(40+168)÷2=104(クロック位相ステップ)と求まる。
図13は、S/P・スクランブル・8B/10B部12の構成を示すブロック図である。S/P・スクランブル・8B/10B部12は、各チャンネル1〜CH8に一対一に対応した8個のブロック12−1〜12−8から成っている。
LinkAであるCH1,CH3,CH5,CH7用のブロック12−1,12−3,12−5,12−7は、ブロック12−1だけがブロック12−3,12−5,12−7と構成が相違しており、ブロック12−3,12−5,12−7は同一構成である(図ではブロック12−3について構成を記載し,12−5,12−7の構成の記載は省略している)。LinkBであるCH2,CH4,CH6,CH8用のブロック12−2,12−4,12−6,12−8は、全て同一構成である(図ではブロック12−2について構成を記載し,12−4,12−6,12−8の構成の記載は省略している)。また、各ブロックにおいて同一の処理を行う部分には同一符号を付している。
最初に、LinkA用のブロック12−1,12−3,12−5,12−7について説明する。ブロック12−1,12−3,12−5,12−7では、入力したCH1,CH3,CH5,CH7のHD−SDI信号が、S/P(シリアル/パラレル)変換部21に送られる。S/P変換部21は、このHD−SDI信号をビットレート74.25Mbpsまたは74.25Mbps/1.001(以下単に74.25Mbpsと記載する)の20ビット幅のパラレル・デジタルデータにシリアル/パラレル変換するとともに、74.25MHzのクロックを抽出する。
S/P変換部21によってシリアル/パラレル変換されたパラレル・デジタルデータは、TRS検出部22に送られる。S/P変換部21によって抽出された74.25MHzのクロックは、FIFOメモリ23に書込みクロックとして送られる。また、ブロック12−1内のS/P変換部21によって抽出された74.25MHzのクロックは、図2に示すPLL(Phase Locked Loop:位相同期回路)13にも送られる。
TRS検出部22は、S/P変換部21から送られたパラレル・デジタルビデオ信号からタイミング基準信号SAV及びEAVを検出し、その検出結果に基づいてビット同期及びワード同期を確立する。
TRS検出部22の処理を経たパラレル・デジタルデータは、FIFOメモリ23に送られて、S/P変換部21からの74.25MHzのクロックによってFIFOメモリ23に書き込まれる。
図2のPLL13は、ブロック12−1内のS/P変換部21からの74.25MHzのクロックを1/2に分周した37.125MHzのクロックを、各ブロック12−1〜12−8内のFIFOメモリ23に読出しクロックとして送るとともに、各ブロック12−1〜12−8内のFIFOメモリ26及びブロック12−1内のFIFOメモリ27に書込みクロックとして送る。
またPLL13は、ブロック12−1内のS/P変換部21からの74.25MHzのクロックの周波数を9/8倍した83.5312MHzのクロックを、各ブロック12−1〜12−8内のFIFOメモリ26及びブロック12−1内のFIFOメモリ27に読出しクロックとして送るとともに、図2のFIFOメモリ16に書込みクロックとして送る。
またPLL13は、ブロック12−1内のS/P変換部21からの74.25MHzのクロックの周波数を9/4倍した167.0625MHzのクロックを、図2のFIFOメモリ16に読出しクロックとして送る。
またPLL13は、ブロック12−1内のS/P変換部21からの74.25MHzのクロックの周波数を9倍した668.25MHzのクロックを、図2の多チャンネルデータ形成部17に読出しクロックとして送る。
図13に示すように、FIFOメモリ23からは、S/P変換部21からの74.25MHzのクロックによって書き込まれた20ビット幅のパラレル・デジタルデータが、図2のPLL13からの37.125MHzのクロックにより、2サンプルを単位とした40ビット幅のパラレル・デジタルデータとして読み出されて、スクランブラ24に送られる。また、ブロック12−1では、FIFOメモリ23から読み出されたこの40ビット幅のパラレル・デジタルデータが、8B/10Bエンコーダ25にも送られる。
スクランブラ24は、自己同期型のスクランブラである。自己同期型スクランブル方式は、SMPTE292Mで採用されているスクランブル方式であり、送信側が、入力したシリアル信号を多項式とみなして9次の原始多項式
+X+1
で順次割り算して、その結果である商を伝送することにより、統計的に伝送データのマーク率(1と0の割合)を平均1/2にするものである。このスクランブルは、原始多項式による信号の暗号化という意味も併せ持っている。この商をさらにX+1で割ることによって極性フリー(データとその反転データで同じ情報を持つこと)のデータにして送信する。受信側では、受信したシリアル信号にX+1を掛け、さらに上記原始多項式X+X+1を掛ける処理(デスクランブル)により、元のシリアル信号を再生する。
スクランブラ24は、各水平ラインの全てのデータにスクランブルを掛けるのではなく、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみにスクランブルを掛け、水平ブランキング期間のデータにはスクランブルを掛けない。そして、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてエンコードし、誤り検出符号CRCに続く10ビットまでのデータを出力する。
スクランブラ24でこうした処理を行うのは、次のような理由による。従来の自己同期型スクランブル方式では各水平ラインの全てのデータを途切れることなく送信するが、本例では、自己同期型スクランブルを掛けた水平ブランキング期間のデータを送信しない。そのための方法としては、水平ブランキング期間も含めて各水平ラインの全てのデータにスクランブルを掛けるが水平ブランキング期間のデータだけは送信しない、という方法もある。しかし、その方法では、送信のスクランブラと受信のデスクランブラとでデータの連続性が保存されないので、受信側のデスクランブラでデータを再生する時にCRCの最後の数ビットで桁上がりの計算間違いを起こし、正確に誤り検出符号CRCが再生されない。また、データを送信しない水平ブランキング期間でスクランブラのクロックを止めることによって正確にCRCを再生できるようにするという方式もあるが、その方法を採用すると、CRCの計算時に次のタイミング基準信号SAVが必要となり、タイミング制御が困難になる等の問題が発生する。
そこで、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみにスクランブルを掛け、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ24内のレジスタの値を全て0にセットしてエンコードし、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビット(一例として10ビットとする)までのデータを出力するようにした。
こうすることにより、受信側の装置では、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてデコードを開始するとともに、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビットのデータにもデスクランブルを掛けることにより、掛け算回路であるデスクランブラの桁上がりを考慮した正確な計算を行って元のデータを再生することができる。
さらに、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットすると、スクランブルデータにパソロジカルパターンが発生しないことが計算によって判明した。パソロジカルパターンとは、自己同期型スクランブルを掛けた際に、シリアル伝送路上に、1水平ラインに亘り、図14(a)に示すように1ビットの‘H’に続いて19ビットの‘L’が続くパターン(あるいはその反転パターン)の信号や、図14(b)に示すように20ビットの‘H’が連続した後20ビットの‘L’が連続するパターン(あるいはその反転パターン)の信号が発生するものである。
図14(a)のパターンやその反転パターンは、直流成分の多いパターンである。そして、10Gbpsというような高速な伝送レートを実現するためにはAC結合の伝送系を用いることが一般的であるが、AC結合の伝送系では、直流成分が多い場合に図15に示すようなベースラインのうねりを起こしてしまうので、受信側の装置で直流成分を再生することが必要になってしまう。
図14(b)のパターンやその反転パターンは、0から1への遷移や1から0への遷移が少ないパターンなので、受信装置の側でシリアル信号からクロックを再生することが困難になってしまう。
これに対し、前述のように、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットすることにより、こうしたパソロジカルパターンが発生しないことが計算によって判明したので、伝送符号として良好な信号であるといえる。
また、図16に示すように、タイミング基準信号SAV内の最後のワードであるXYZ(同一フレームの第1フィールド/第2フィールドを識別したり、SAVとEAVとを識別するためのワード)の下位2ビットは(0,0)になっていたりするが、例えば、ブロック12−1内のスクランブラ24ではこの下位2ビットを(0,0)にしたままスクランブルを掛け、ブロック12−3内のスクランブラ24ではこの下位2ビットを(0,1)に書き換えた後スクランブルを掛け、ブロック12−5内のスクランブラ24ではこの下位2ビットを(1,0)に書き換えた後スクランブルを掛け、ブロック12−7内のスクランブラ24ではこの下位2ビットを(1,1)に書き換えた後スクランブルを掛けるというように、CH1,CH3,CH5,CH7のチャンネル毎にこの下位2ビットの値を変えてスクランブルを掛ける。
このような処理を行うのは、次のような理由による。3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号がフラットな(画面全体でRGBの値がほぼ同じ)信号である場合に、CH1,CH3,CH5,CH7とCH2,CH4,CH6,CH8とでデータ値が均一になると、EMI(電磁輻射)等が発生して好ましくない。これに対し、SAV内のXYZの下位2ビットの値をCH1,CH3,CH5,CH7のチャンネル毎に変えてスクランブルを掛けると、スクランブル後のデータは、XYZの下位2ビットを(0,0)にしたデータに加えて、(0,1),(1,0),(1,1)を生成多項式で割った結果を伝送することになるので、データの均一性を回避することが可能になる。
さらに、このようにXYZの下位2ビットの値をチャンネル毎に変えても、前述のようにタイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットすると、パソロジカルパターンが発生しないことが計算によって判明した。
このようにしてスクランブラ24でスクランブルを掛けられた40ビット幅のパラレル・デジタルデータは、図2のPLL13からの37.125MHzのクロックによってFIFOメモリ26に書き込まれた後、PLL13からの83.5312MHzのクロックによって40ビット幅のままFIFOメモリ26から読み出されて、図2に示す多重部14に送られる。
ブロック12−1内の8B/10Bエンコーダ25は、FIFOメモリ23から読み出された40ビット幅のパラレル・デジタルデータのうち、水平ブランキング期間のデータのみを8ビット/10ビットエンコーディングする。
8B/10Bエンコーダ25によって8ビット/10ビットエンコーディングされた50ビットのビット幅のパラレル・デジタルデータは、図2のPLL13からの37.125MHzのクロックによってFIFOメモリ27に書き込まれた後、PLL13からの83.5312MHzのクロックによって50ビット幅のままFIFOメモリ27から読み出されて、図2に示す多重部14に送られる。
なお、ブロック12−1からのみ(すなわちCH1についてのみ)水平ブランキング期間のデータを多重部14に送り、ブロック12−3,12−5,12−7からは(CH3,CH5,CH7については)水平ブランキング期間のデータを多重部14に送らないのは、データ量の制約上の理由からである。
次に、LinkB用のブロック12−2,12−4,12−6,12−8について説明する。ブロック12−2,12−4,12−6,12−8では、入力したCH2,CH4,CH6,CH8のHD−SDI信号が、S/P変換部21及びTRS検出部22によってブロック12−1,12−3,12−5,12−7におけるのと同一の処理を施された後、抜き出し部28に送られる。
抜き出し部28は、LinkBの各水平ラインのデータのうち、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみからRGBのビット(図7に示したLinkBの1サンプルの20ビットのうちの、RGBの値を表している16ビット)を抜き出す回路である。
抜き出し部28によって抜き出された16ビット幅のパラレル・デジタルデータは、S/P変換部21からの74.25MHzのクロックによってFIFOメモリ23に書き込まれた後、図2のPLL13からの37.125MHzのクロックにより、2サンプルを単位とした32ビット幅のパラレル・デジタルデータとして読み出されて、K28.5挿入部29に送られる。
K28.5挿入部29は、タイミング基準信号SAVまたはEAVの先頭部分に、2個の8ビットワードデータを挿入する。この8ビットワードデータは、8ビット/10ビットエンコーディングした際に、映像信号を表すワードデータとしては用いられない10ビットワードデータ(K28.5というコードネームで呼ばれるもの)に変換されるものである。
K28.5挿入部29の処理を経た32ビット幅のパラレル・デジタルデータは、8B/10Bエンコーダ30に送られる。8B/10Bエンコーダ30は、この32ビット幅のパラレル・デジタルデータを8ビット/10ビットエンコーディングして出力する。
2サンプルを単位とした32ビット幅のパラレル・デジタルデータを8B/10Bエンコーダ30で8ビット/10ビットエンコーディングさせるのは、10Gインタフェース規格であるSMPTE 435における50ビットのContent IDの上位40ビットとの互換をとるためである。
8B/10Bエンコーダ30によって8ビット/10ビットエンコーディングされた40ビット幅のパラレル・デジタルデータは、図2のPLL13からの37.125MHzのクロックによってFIFOメモリ26に書き込まれた後、PLL13からの83.5312MHzのクロックによって40ビット幅のままFIFOメモリ26から読み出されて、図2に示す多重部14に送られる。
図2の多重部14は、S/P・スクランブル・8B/10B部12の各ブロック12−1〜12−8内のFIFOメモリ26から読み出されたCH1〜CH8の40ビット幅のパラレル・デジタルデータ(タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのみのデータ)を、図17(a)に示すように、40ビット単位で、CH2(8ビット/10ビットエンコーディングしたチャンネル),CH1(自己同期型スクランブルを掛けたチャンネル),CH4(8ビット/10ビットエンコーディングしたチャンネル),CH3(自己同期型スクランブルを掛けたチャンネル),CH6(8ビット/10ビットエンコーディングしたチャンネル),CH5(自己同期型スクランブルを掛けたチャンネル),CH8(8ビット/10ビットエンコーディングしたチャンネル),CH7(自己同期型スクランブルを掛けたチャンネル)の順に320ビット幅に多重する。
このように、8ビット/10ビットエンコーディングしたデータを、自己同期型スクランブルを掛けたデータに40ビット毎にはさむことにより、やはり、スクランブル方式によるマーク率(0と1の割合)変動や、0−1、1−0の遷移の不安定さを解消し、前述したようなパソロジカルパターンの発生を防止することができる。
また、多重部14は、S/P・スクランブル・8B/10B部12の各ブロック12−1内のFIFOメモリ27から読み出されたCH1の水平ブランキング期間のみの50ビット幅のパラレル・デジタルデータを、図17(b)に示すように、4サンプル分多重して200ビット幅にする。
多重部14によって多重されたこの320ビット幅のパラレル・デジタルデータと200ビット幅のパラレル・デジタルデータとは、データ長変換部15に送られる。データ長変換部15は、シフトレジスタを用いて構成されており、この320ビット幅のパラレル・デジタルデータを256ビット幅に変換したデータと、この200ビット幅のパラレル・デジタルデータを256ビット幅に変換したデータとを用いて、256ビット幅のパラレル・デジタルデータを形成する。そして、この256ビット幅のパラレル・デジタルデータをさらに128ビット幅に変換する。
図18〜図20は、データ長変換部15によって形成される256ビット幅のパラレル・デジタルデータの構造を示す図であり、図18は30Pの場合の1ライン分のデータ構造、図19は25Pの場合の1ライン分のデータ構造、図20は24Pの場合の4ライン分のデータ構造である(24Pの場合には、4ライン周期で最後のワードのビット数が128ビットになるので、4ライン分を描いている)。SMPTE 435では、フレームレート及びライン数が、CH1のHD−SDI信号と同じにされる。そして、S/P・スクランブル・8B/10B部12では、スクランブルと8B/10Bエンコーディングとを併用しているが、CH1にはスクランブル(SMPTE292Mで採用されているもの)を掛けている。したがって、図18〜図20に示したデータ構造は、基本的にはHD−SDI信号と同じになっている。
この図18〜図20に示すように、1ライン分のデータは、次の3つの領域で構成されている。
・斜線を付した領域:CH2,CH1,CH4,CH3,CH6,CH5,CH8,CH7の順に40ビット単位で多重された各チャンネル1〜CH8のタイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータの領域
・白地の領域:8B/10BエンコーディングされたCH1の50ビットずつの水平ブランキング期間のデータの領域
・ドット模様を付した領域:データ量調整のための付加データの領域
図2に示すように、データ長変換部15によって128ビット幅に変換されたパラレル・デジタルデータは、FIFOメモリ16に送られて、PLL13からの83.5312MHzのクロックによってFIFOメモリ16に書き込まれる。
FIFOメモリ16に書き込まれたこの128ビット幅のパラレル・デジタルデータは、図2のPLL13からの167.0625MHzのクロックにより、64ビット幅のパラレル・デジタルデータとしてFIFOメモリ16から読み出されて、多チャンネルデータ形成部17に送られる。
多チャンネルデータ形成部17は、例えばXSBI(Ten gigabit Sixteen Bit Interface:10ギガビットイーサネット(イーサネットは登録商標)のシステムで使用される16ビットインタフェース)である。そして、多チャンネルデータ形成部17は、PLL13からの668.25MHzのクロックを用いて、FIFOメモリ16からの64ビット幅のパラレル・デジタルデータから、各々がビットレート668.25Mbpsを有する16チャンネル分のシリアル・デジタルデータを形成する。多チャンネルデータ形成部17によって形成された16チャンネルのシリアル・デジタルデータは、多重・P/S変換部18に送られる。
多重・P/S変換部18は、多チャンネルデータ形成部17からの16チャンネルのシリアル・デジタルデータを多重し、その多重したパラレル・デジタルデータをパラレル/シリアル変換することにより、668.25Mbps×16=10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータを生成する。本例の多重・P/S変換部18は、マッピング部10によってマッピングされた第1,第2,第3及び第4のサブイメージを、それぞれシリアル変換するパラレル/シリアル変換部としての機能を有する。
図21は、この10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータの1ライン分のデータ構造を示す図であり、図21(a)は24Pの場合の構造、図21(b)は25Pの場合の構造、図21(c)は30Pの場合の構造である。この図では、ライン番号LN及び誤り検出符号CRCを含めたものをSAV,アクティブライン及びEAVとして示すとともに、図18〜図20に示した付加データの領域を含めたものを水平ブランキング期間として示している。
24P,25P,30Pの場合の1ラインのビット数は、それぞれ下記式によって求められる。
10.692Gbps÷24フレーム/秒÷1125ライン/フレーム=396000ビット
10.692Gbps÷25フレーム/秒÷1125ライン/フレーム=380160ビット
10.692Gbps÷30フレーム/秒÷1125ライン/フレーム=316800ビット
タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのビット数は、下記式によって求められる。
(1920T+12T)×36ビット×4ch×40/36=309120ビット
24P,25P,30Pの場合の水平ブランキング期間のビット数は、それぞれ下記式によって求められる。
(1)24Pの場合:396000ビット−309120ビット=86880ビット
(2750T−1920T−12T(SAV+EAV+LN+CRC))×20ビット×10/8=20450ビット
86880ビット>20450ビット
(2)25Pの場合:380160ビット−309120ビット=71040ビット
(2640T−1920T−12T(SAV+EAV+LN+CRC))×20ビット×10/8=17700ビット
71040ビット>17700ビット
(3)30Pの場合:316800ビット−309120ビット=7680ビット
(22T−1920T−12T(SAV+EAV+LN+CRC))×20ビット×10/8=6700ビット
7680ビット>6700ビット
上記式に示したように、24P,25P,30Pのいずれの場合にも、SMPTE 435による水平ブランキング期間のビット数である86880ビット,71040ビット,7680ビットのほうが、CH1の{水平ブランキング期間のデータ−(タイミング基準信号SAV,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータ}のビット数である20450ビット,17700ビット,6700ビットよりもそれぞれ大きいので、CH1の水平ブランキング期間のデータを多重することが可能である。
図2に示すように、多重・P/S変換部18によって生成されたビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータは、光電変換部19に送られる。光電変換部19は、ビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータをCCU2に出力する出力部として機能する。そして、光電変換部19によって光信号に変換されたビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータが、放送用カメラ1から図1の光ファイバーケーブル3経由でCCU2に伝送される。
本例の信号送信装置5を用いることによって、3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号をシリアル・デジタルデータとして送信する側の信号処理を行うことができる。信号送信装置5は、3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号をCH1〜CH8(LinkAであるCH1,CH3,CH5,CH7及びLinkBであるCH2,CH4,CH6,CH8)のHD−SDI信号にマッピングすると、これらのHD−SDI信号がそれぞれシリアル/パラレル変換された後、LinkAについては自己同期型スクランブルが掛けられ、LinkBについてはRGBのビットが8ビット/10ビットエンコーディングされる。
LinkAについては、各水平ラインの全てのデータに自己同期型スクランブルを掛けるのではなく、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみに自己同期型スクランブルを掛け、水平ブランキング期間のデータには自己同期型スクランブルを掛けない。そして、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてエンコードし、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビットまでのデータを出力する。
こうしたスクランブルを行うのは、次のような理由による。従来の自己同期型スクランブル方式では各水平ラインの全てのデータを途切れることなく送信するが、本実施の形態では、自己同期型スクランブルを掛けた水平ブランキング期間のデータを送信しない。そのための方法としては、水平ブランキング期間も含めて各水平ラインの全てのデータにスクランブルを掛けるが水平ブランキング期間のデータだけは送信しない、という方法もある。しかし、その方法では、送信のスクランブラと受信のデスクランブラとでデータの連続性が保存されないので、受信側のデスクランブラでデータを再生する時にCRCの最後の数ビットで桁上がりの計算間違いを起こし、正確に誤り検出符号CRCが再生されない。また、データを送信しない水平ブランキング期間でスクランブラのクロックを止めることによって正確にCRCを再生できるようにするという方式もあるが、その方法を採用すると、CRCの計算時に次のタイミング基準信号SAVが必要となり、タイミング制御が困難になる等の問題が発生する。
そこで、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみにスクランブルを掛け、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてエンコードし、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビットまでのデータを出力するようにした。
こうすることにより、受信側の装置では、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてデコードを開始するとともに、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビットのデータにもデスクランブルを掛けることにより、掛け算回路であるデスクランブラの桁上がりを考慮した正確な計算を行って元のデータを再生することができる。
さらに、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットすると、スクランブルデータにパソロジカルパターンが発生しないことが計算によって判明したので、伝送符号として良好な信号であるといえる。
LinkBについては、各水平ラインのデータのうち、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみからRGBのビットが抜き出され、このRGBのビットが8ビット/10ビットエンコーディングされる。そして、このようにして自己同期型スクランブルを掛けられたLinkAのデータと、このようにして8ビット/10ビットエンコーディングされたLinkBのデータとが多重され、その多重されたパラレル・デジタルデータから、ビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータが生成される。
図22は、CCU2の回路構成のうち、本実施の形態に関連する部分を示すブロック図である。CCU2には、図22に示すような回路が、各放送用カメラ1に一対一に対応して複数組設けられている。
放送用カメラ1から光ファイバーケーブル3経由で伝送されたビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータは、光電変換部31によって電気信号に変換された後、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32に送られる。S/P変換・多チャンネルデータ形成部32は、例えば前述したXSBIである。そして、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32は、映像信号がマッピングされ、それぞれが第1のリンクチャンネルと第2のリンクチャンネルに分割された第1,第2,第3及び第4のサブイメージを受信する。
S/P変換・多チャンネルデータ形成部32は、ビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータをシリアル/パラレル変換し、シリアル/パラレル変換したパラレル・デジタルデータから、各々がビットレート668.25Mbpsを有する16チャンネル分のシリアル・デジタルデータを形成するとともに、668.25MHzのクロックを抽出する。
S/P変換・多チャンネルデータ形成部32によって形成された16チャンネルのパラレル・デジタルデータは、多重部33に送られる。また、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32によって抽出された668.25MHzのクロックは、PLL34に送られる。
多重部33は、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32からの16チャンネルのシリアル・デジタルデータを多重して、64ビット幅のパラレル・デジタルデータをFIFOメモリ35に送る。
PLL34は、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32からの668.25MHzのクロックを4分の1に分周した167.0625MHzのクロックをFIFOメモリ35に書込みクロックとして送る。
またPLL34は、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32からの668.25MHzのクロックを8分の1に分周した83.5312MHzのクロックを、FIFOメモリ35に読出しクロックとして送るとともに、後述するデスクランブル・8B/10B・P/S部38内のFIFOメモリ44に書込みクロックとして送る。
またPLL34は、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32からの668.25MHzのクロックを18分の1に分周した37.125MHzのクロックを、デスクランブル・8B/10B・P/S部38内のFIFOメモリ44に読出しクロックとして送るとともに、デスクランブル・8B/10B・P/S部38内のFIFOメモリ45に書込みクロックとして送る。
またPLL34は、S/P変換・多チャンネルデータ形成部32からの668.25MHzのクロックを9分の1に分周した74.25MHzのクロックを、デスクランブル・8B/10B・P/S部38内のFIFOメモリ45に読出しクロックとして送る。
FIFOメモリ35では、多重部33からの64ビット幅のパラレル・デジタルデータが、PLL34からの167.0625MHzのクロックによって書き込まれる。FIFOメモリ35に書き込まれたパラレル・デジタルデータは、PLL34からの83.5312MHzのクロックによって128ビット幅のパラレル・デジタルデータとして読み出されて、データ長変換部36に送られる。
データ長変換部36は、シフトレジスタを用いて構成されており、この128ビット幅のパラレル・デジタルデータを、256ビット幅(図18〜図20に示した構造のデータ)に変換する。そして、タイミング基準信号SAVまたはEAVに挿入されているK28.5を検出することによって各ライン期間を判別して、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータを320ビット幅に変換するとともに、水平ブランキング期間のデータ(前述のように、8B/10BエンコーディングされたCH1の水平ブランキング期間のデータ)を200ビット幅に変換する。図18〜図20に示した付加データは破棄する。
データ長変換部36によってデータ長を変換された320ビット幅のパラレル・デジタルデータと200ビット幅のパラレル・デジタルデータとは、分離部37に送られる。
分離部37は、データ長変換部36からのこの320ビット幅のパラレル・デジタルデータ(タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータ)を、放送用カメラ1内の多重部14(図2)によって多重される前の40ビットずつのCH1〜CH8のデータ(図17参照)に分離する。そして、各チャンネル1〜CH8の40ビット幅のパラレル・デジタルデータを、デスクランブル・8B/10B・P/S部38に送る。
また分離部37は、データ長変換部36からのこの200ビット幅のパラレル・デジタルデータ(8B/10BエンコーディングされたCH1の水平ブランキング期間のデータ)を、多重部14によって多重される前の50ビットずつのデータ(図17参照)に分離する。そして、この50ビット幅のパラレル・デジタルデータを、デスクランブル・8B/10B・P/S部38に送る。
図23は、デスクランブル・8B/10B・P/S部38の構成を示すブロック図である。デスクランブル・8B/10B・P/S部38は、各チャンネル1〜CH8に一対一に対応した8個のブロック38−1〜38−8から成っている。本例のデスクランブル・8B/10B・P/S部38は、映像信号がマッピングされ、それぞれが第1のリンクチャンネルと第2のリンクチャンネルに分割された第1,第2,第3及び第4のサブイメージを受信する受信部として機能する。
LinkAであるCH1,CH3,CH5,CH7用のブロック38−1,38−3,38−5,38−7は、ブロック38−1だけがブロック38−3,38−5,38−7と構成が相違しており、ブロック38−3,38−5,38−7は同一構成である(図ではブロック38−3について構成を記載し,38−5,38−7の構成の記載は省略している)。LinkBであるCH2,CH4,CH6,CH8用のブロック38−2,38−4,38−6,38−8は、全て同一構成である(図ではブロック38−2について構成を記載し,38−4,38−6,38−8の構成の記載は省略している)。また、各ブロックにおいて同一の処理を行う部分には同一符号を付している。
最初に、LinkA用のブロック38−1,38−3,38−5,38−7について説明する。ブロック38−1,38−3,38−5,38−7では、入力したCH1,CH3,CH5,CH7の40ビット幅のパラレル・デジタルデータ(自己同期型スクランブルを掛けられたタイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータ)が、デスクランブラ41に送られる。
デスクランブラ41は、自己同期型のデスクランブラである。デスクランブラ41は、送られたパラレル・デジタルデータにデスクランブルを掛けるが、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ41内のレジスタの値を全て0にセットしてデコードを開始するとともに、誤り検出符号CRCに続く10ビットのデータにも自己同期型デスクランブルを掛ける。
これにより、放送用カメラ1内のスクランブラ24(図13)の箇所で説明したように、自己同期型スクランブルを掛けた水平ブランキング期間のデータが送信されないにもかかわらず、掛け算回路であるデスクランブラ41の桁上がりを考慮した正確な計算を行って元のデータを再生することができる。
またデスクランブラ41は、自己同期型スクランブルを掛けた後、タイミング基準信号SAV内のXYZの下位2ビット(スクランブラ24の箇所で説明したように、CH1,CH3,CH5,CH7のチャンネル毎に値を変えてスクランブルを掛けられたビット)の値を、元の値である(0,0)に変更する。
ブロック38−1内のデスクランブラ41でデスクランブルを掛けられた40ビット幅のパラレル・デジタルデータは、セレクタ43に送られる。ブロック38−1では、入力した50ビット幅のパラレル・デジタルデータ(8B/10BエンコーディングされたCH1の水平ブランキング期間のデータ)が、8B/10Bデコーダ42に送られる。8B/10Bデコーダ42は、このパラレル・デジタルデータを8ビット/10ビットデコーディングする。8B/10Bデコーダ42によって8ビット/10ビットデコーディングされた40ビット幅のパラレル・デジタルデータが、セレクタ43に送られる。
セレクタ43は、デスクランブラ41からのパラレル・デジタルデータと8B/10Bデコーダ42からのパラレル・デジタルデータとを交互に選択することにより、各水平ラインの全てのデータを一本化した40ビット幅のパラレル・デジタルデータを形成して、この40ビット幅のパラレル・デジタルデータをFIFOメモリ44に送る。
他方、ブロック38−3,38−5,38−7では、50ビット幅のパラレル・デジタルデータは入力しないので8B/10Bデコーダ42及びセレクタ43は設けられておらず、デスクランブラ41でデスクランブルを掛けられた40ビット幅のパラレル・デジタルデータがそのままFIFOメモリ44に送られる。
FIFOメモリ44に送られた40ビット幅のパラレル・デジタルデータは、PLL34(図22)からの83.5312MHzのクロックによってFIFOメモリ44に書き込まれた後、PLL34からの37.125MHzのクロックによって40ビット幅のままFIFOメモリ44から読み出されて、FIFOメモリ45に送られる。
FIFOメモリ45に送られた40ビット幅のパラレル・デジタルデータは、PLL34(図22)からの37.125MHzのクロックによってFIFOメモリ45に書き込まれた後、PLL34からの74.25MHzのクロックによって20ビット幅(図7に示したLinkAの1サンプル分ずつ)のパラレル・デジタルデータとしてFIFOメモリ45から読み出されて、P/S(パラレル/シリアル)変換部46に送られる。
P/S変換部46は、このパラレル・デジタルデータをHD−SDI信号をビットレート1.485GbpsのHD−SDI信号にパラレル/シリアル変換して、HD−SDI信号を再生する。各ブロック38−1,38−3,38−5,38−7で再生されたCH1,CH3,CH5,CH7のHD−SDI信号は、図23の4k×2k再生部39に送られる。
次に、LinkB用のブロック38−2,38−4,38−6,38−8について説明する。ブロック38−2,38−4,38−6,38−8では、入力したCH2,CH4,CH6,CH8の40ビット幅のパラレル・デジタルデータ(8B/10Bエンコーディングされたタイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータ)が、8B/10Bデコーダ47に送られる。
8B/10Bデコーダ47は、このパラレル・デジタルデータを8ビット/10ビットデコーディングする。8B/10Bデコーダ47によって8ビット/10ビットデコーディングされた32ビット幅のパラレル・デジタルデータは、FIFOメモリ44に送られる。
FIFOメモリ44に送られた32ビット幅のパラレル・デジタルデータは、PLL34(図22)からの83.5312MHzのクロックによってFIFOメモリ44に書き込まれた後、PLL34からの37.125MHzのクロックによって32ビット幅のままFIFOメモリ44から読み出されて、FIFOメモリ45に送られる。
FIFOメモリ45に送られた32ビット幅のパラレル・デジタルデータは、PLL34(図22)からの37.125MHzのクロックによってFIFOメモリ45に書き込まれた後、PLL34からの74.25MHzのクロックによって16ビット幅(図7に示したLinkBの1サンプル分ずつのRGBのビット)のパラレル・デジタルデータとしてFIFOメモリ45から読み出されて、サンプルデータ形成部48に送られる。
サンプルデータ形成部48は、このLinkBのRGBのビットから、図7に示したR′G′B′n:0−1のビットナンバー0,1,8及び9の4ビットを付加したLinkBの20ビットずつの各サンプルのデータを形成する。このようにして形成された20ビット幅のパラレル・デジタルデータは、サンプルデータ形成部48からP/S変換部46に送られる。
P/S変換部46は、このパラレル・デジタルデータをHD−SDI信号をビットレート1.485GbpsのHD−SDI信号にパラレル/シリアル変換して、HD−SDI信号を再生する。各ブロック38−2,38−4,38−6,38−8で再生されたCH2,CH4,CH6,CH8のHD−SDI信号は、図23の4k×2k再生部39に送られる。
図23の4k×2k再生部39は、S/P・スクランブル・8B/10B部38から送られたCH1〜CH8(LinkA及びLinkB)のHD−SDI信号に、SMPTE 435に従って放送用カメラ1内のマッピング部10(図2)の処理(図6)と逆の処理を施す。この処理により、3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号を再生する回路である。
本例の4k×2k再生部39は、S/P変換多チャンネルデータ形成部32が受信した第1,第2,第3及び第4のサブイメージのアクティブ期間に配置された画素サンプルを1サンプルずつ取り出す。そして、映像信号の1フレーム内に順に配置し、配置されたサンプルから間引かれた画素を復元する。
このとき、4k×2k再生部39は、第1のサブイメージと第2のサブイメージとにマッピングされたサンプルを、奇数ライン上に交互に配置する。同様に、第3のサブイメージと第4のサブイメージとにマッピングされたサンプルを、偶数ライン上に交互に配置する。そして、各ライン上に配置されたサンプルから、そのサンプルに隣り合う間引き画素を復元する。
4k×2k再生部39によって再生された3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号は、CCU2から出力されて、例えばVTR等(図示略)に送られる。
なお、このようにして各放送用カメラ1からCCU2に3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号に伝送されるだけでなく、CCU2からも前述のリターンビデオ(他の放送用カメラ1で撮影中の映像を表示させるための映像信号)が光ファイバーケーブル3経由で各放送用カメラ1に伝送されるが、このリターンビデオのほうは周知の技術を用いて生成される(例えば、2チャンネル分のHD−SDI信号を、それぞれ8ビット/10ビットエンコーディングした後、多重してシリアル・デジタルデータに変換する)ので、そのための回路構成の説明は省略する。
本例において信号受信装置6は、信号送信装置5によって生成されたシリアル・デジタルデータを受信する側の信号処理を行う。この信号受信装置6,信号受信方法では、このビットレート10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータからパラレル・デジタルデータが生成され、このパラレル・デジタルデータが、LinkA,LinkBの各チャンネルのデータに分離される。
分離されたLinkAのデータについては、自己同期型デスクランブルが掛けられるが、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ内のレジスタの値を全て0にセットしてデコードが開始されるとともに、誤り検出符号CRCに続く少なくとも数ビットのデータにも自己同期型デスクランブルが掛けられる。これにより、タイミング基準信号SAV,アクティブライン,タイミング基準信号EAV,ライン番号LN及び誤り検出符号CRCのデータのみに自己同期型スクランブルが掛けられ、水平ブランキング期間のデータには自己同期型スクランブルが掛けられていないにもかかわらず、掛け算回路であるデスクランブラの桁上がりを考慮した正確な計算を行って元のデータを再生することができる。
分離されたLinkBのデータについては、8ビット/10ビットデコーディングしたRGBのビットから、LinkBの各サンプルのデータが形成される。そして、自己同期型デスクランブルを掛けられたLinkAのパラレル・デジタルデータと、各サンプルを形成されたLinkBのパラレル・デジタルデータとがそれぞれパラレル/シリアル変換され、マッピングされたCH1〜CH8のHD−SDI信号が再生される。
このように、送信側である放送用カメラ1では、タイミング基準信号SAVの直前でスクランブラ24内のレジスタの値を全て0にセットしてエンコードし、誤り検出符号CRCに続く10ビットまでのデータを出力し、受信側であるCCU2では、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ41内のレジスタの値を全て0にセットしてデコードを開始するとともに、誤り検出符号CRCに続く10ビットのデータにもデスクランブルを掛けるので、自己同期型スクランブルを掛けた水平ブランキング期間のデータを送信しないにもかかわらず、受信側であるCCU2で正確に元のデータを再生することができる。
また、LinkA,LinkBともに、それぞれ2サンプルを単位として自己同期型スクランブル,8B/10Bエンコーディングを施すので、SMPTE 435における50ビットのContent IDの上位40ビットとの互換をとることができる。
また、タイミング基準信号SAV内のXYZの下位2ビットの値をLinkAのチャンネル毎に変えてスクランブルを掛けることにより、3840×2160/24P,25P,30P/4:4:4,4:2:2,4:2:0/10ビット,12ビット信号がフラットな(画面全体でRGBの値がほぼ同じ)信号である場合にもCH1,CH3,CH5,CH7とCH2,CH4,CH6,CH8とでデータ値が均一になることを回避できるので、EMI(電磁輻射)の発生を防止することができる。
また、8B/10Bエンコーディングしたデータを、自己同期型スクランブルを掛けたデータに40ビット毎にはさむことや、タイミング基準信号SAVの直前でデスクランブラ41内のレジスタの値を全て0にセットすることにより、パソロジカルパターンの発生を防止することができる。
以上説明した実施の形態に係るカメラ伝送システムでは、複数チャンネルで伝送される同期系のHD−SDI信号を信号入力部で入出力する場合に好適である。
第1チャンネルのHD−SDIを除くその他チャンネルのHD−SDIは高速専用の入出力ではなく通常の入出力を使ってHD−SDIを伝送できる。また通常の入出力に外部からクロックを供給する必要がなくなるので、クロック送信受信部の消費電力を削減できる。さらに、多チャンネルのHD−SDIを送る場合には信号線の本数やペア線間の位相(長さ)も重要な設計要素になる。しかし、データ線とクロック線の等長配線を考慮する必要がない、クロックの信号線が不要となる等の効果がある。また、信号入力部では、差動伝送される信号に限らず、様々な方式で伝送される信号からデータを取り出すことができる。
また、従来のFPGAに内蔵される高速の入出力ポート数は、8チャンネル〜16チャンネルあるいは24チャンネルと数が少ない。そして、高速の入出力ポートを多数有するFPGAは高価である。しかし、本実施の形態に係る信号入力部11は、1ポートだけ高速に信号を入出力できれば、他のポートは、通常の入出力ポートを活用できる。このため、信号入力部の構成を安価にし、構成を簡素化できるという効果がある。
なお、以上の例ではカメラ伝送システムに本発明を適用しているが、他にも様々な方式の信号を伝送するようにしてもよい。このように、様々な信号を送信する場合に、適用することができる。
本発明の実施の形態に係るテレビジョン放送局用のカメラ伝送システムの全体構成を示す図である。 放送用カメラの回路構成のうち、信号送信装置の内部構成例を示すブロック図である。 UHDTV規格における1フレームのサンプル構造の例を示す図である。 4k×2k信号の1フレームに含まれるサンプルを第1〜第4のサブイメージにマッピングする例を示す説明図である。 4k×2k信号の1フレームに含まれるサンプルを第1〜第4のサブイメージにマッピングする例を示す説明図である。 SMPTE 435 Part1の5.4 Octa Link 1.5 Gbps Classによる、4k×2k信号のHD−SDI信号へのマッピング方法の概略を示す図である。 SMPTE 372MによるLinkA,LinkBのデータ構造の概略を示す図である。 信号入力部の内部構成例を示すブロック図である。 第1のインタフェース部の内部構成例を示すブロック図である。 第2のインタフェース部の内部構成例を示すブロック図である。 第1のクロック位相シフト部の位相シフト処理の例を示す説明図である。 ステップとCRCエラーの関係の例を示す説明図である。 S/P・スクランブル・8B/10B部の構成を示すブロック図である。 パソロジカルパターンを示す図である。 AC結合の伝送系におけるベースラインのうねりを示す図である。 タイミング基準信号SAV内のXYZのコードを示す図である。 多重部での多重の様子を示す図である。 データ長変換部によって形成されるデータの構造を示す図である。 データ長変換部によって形成されるデータの構造を示す図である。 データ長変換部によって形成されるデータの構造を示す図である。 多重・P/S変換部によって生成される10.692Gbpsのシリアル・デジタルデータの1ライン分の構造を示す図である。 CCUの回路構成のうち、信号受信装置の内部構成例を示すブロック図である。 S/P・スクランブル・8B/10B部の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1…放送用カメラ、2…CCU(カメラコントロールユニット)、3…光ファイバーケーブル、5…信号送信装置、6…信号受信装置、11…マッピング部、12…S/P・スクランブル・8B/10B部、38−1〜38−8…S/P・スクランブル・8B/10B部のブロック、13…PLL、14…多重部、15…データ長変換部、16…FIFOメモリ、17…多チャンネルデータ形成部、18…多重・P/S変換部、19…光電変換部、21…S/P(シリアル/パラレル)変換部、22…TRS検出部、23…FIFOメモリ、24…スクランブラ、25…8B/10Bエンコーダ、26…FIFOメモリ、27…FIFOメモリ、28…抜き出し部、29…K28.5挿入部、30…8B/10Bエンコーダ、31…光電変換部、32…S/P変換・多チャンネルデータ形成部、33…多重部、34…PLL、35…FIFOメモリ、36…データ長変換部、37…分離部、38…デスクランブル・8B/10B・P/S部、38−1〜38−8…デスクランブル・8B/10B・P/S部のブロック、39…4k×2k再生部、42…デスクランブラ、42…8B/10Bデコーダ、43…セレクタ、44…FIFOメモリ、45…FIFOメモリ、46…P/S(パラレル/シリアル)変換部、47…8B/10Bデコーダ、48…サンプルデータ形成部

Claims (3)

  1. 伝送される入力映像信号を受信して、映像データを取り出す信号入力装置であって、
    前記信号入力装置は、前記入力映像信号を受信し、データを取り出すための第1及び第2のインタフェース部を備え、
    前記第1のインタフェース部は、
    受信した前記入力映像信号からクロックを再生するクロック再生部と、
    前記クロック再生部が再生した前記クロックの位相をシフトし、前記入力映像信号に同期させ、前記第2のインタフェース部に供給する第1のクロック位相シフト部と、
    前記第1のクロック位相シフト部によってシフトされた前記クロックに基づいて、前記入力映像信号の波形を整形する第1の波形整形部と、
    前記第1の波形整形部によって整形された前記入力映像信号をパラレルデータに変換する第1のシリアル・パラレル変換部と、
    前記第1のシリアル・パラレル変換部によって変換された前記入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、前記第1のクロック位相シフト部に供給する第1のエラー判定部とを備え、
    前記第1のクロック位相シフト部は、前記クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、前記エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、前記クロックの出力位相として決定し、
    前記第2のインタフェース部は、
    前記第1のインタフェース部の前記クロック再生部から供給された前記クロックの位相をシフトし、前記入力映像信号に同期させる第2のクロック位相シフト部と、
    前記第2のクロック位相シフト部によってシフトされた前記クロックに基づいて、前記入力映像信号の波形を整形する第2の波形整形部と、
    前記第2の波形整形部によって整形された前記入力映像信号をパラレルデータに変換する第2のシリアル・パラレル変換部と、
    前記第2のシリアル・パラレル変換部によって変換された前記入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、前記第2のクロック位相シフト部に供給する第2のエラー判定部とを備え、
    前記第2のクロック位相シフト部は、前記クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、前記エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、前記クロックの出力位相として決定する
    信号入力装置。
  2. 請求項1記載の信号入力装置において、
    前記信号入力装置は、高速専用の入出力ポートを有するFPGAを備え、
    前記第1のインタフェース部は、前記FPGAの高速専用の入出力ポートに割り当てられる
    信号入力装置。
  3. 伝送される入力映像信号を受信し、データを取り出すための第1及び第2のインタフェース部を備え、
    前記第1のインタフェース部は、
    受信した前記入力映像信号からクロックを再生するクロック再生部と、
    前記クロック再生部が再生した前記クロックの位相をシフトし、前記入力映像信号に同期させ、前記第2のインタフェース部に供給する第1のクロック位相シフト部と、
    前記第1のクロック位相シフト部によってシフトされた前記クロックに基づいて、前記入力映像信号の波形を整形する第1の波形整形部と、
    前記第1の波形整形部によって整形された前記入力映像信号をパラレルデータに変換する第1のシリアル・パラレル変換部と、
    前記第1のシリアル・パラレル変換部によって変換された前記入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、前記第1のクロック位相シフト部に供給する第1のエラー判定部とを備え、
    前記第2のインタフェース部は、
    前記第1のインタフェース部の前記クロック再生部から供給された前記クロックの位相をシフトし、前記入力映像信号に同期させる第2のクロック位相シフト部と、
    前記第2のクロック位相シフト部によってシフトされた前記クロックに基づいて、前記入力映像信号の波形を整形する第2の波形整形部と、
    前記第2の波形整形部によって整形された前記入力映像信号をパラレルデータに変換する第2のシリアル・パラレル変換部と、
    前記第2のシリアル・パラレル変換部によって変換された前記入力映像信号のエラーを誤り検出符号を用いて判定し、判定されたエラーの有無に基づいて生成されるエラー判定信号を、前記第2のクロック位相シフト部に供給する第2のエラー判定部とを備えた信号入力装置における信号入力方法であって、
    前記第1のクロック位相シフト部が、前記クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、前記エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、前記クロックの出力位相として決定し、
    前記第2のクロック位相シフト部が、前記クロックの位相を所定数分のステップに分割して1ステップずつ順次シフトする処理を2クロックサイクル期間以上を繰り返し、前記エラー判定信号によって示されるエラーの発生確率が高い2つの位相ステップの中間の位相ステップを、前記クロックの出力位相として決定する
    信号入力方法。
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