JP4506852B2 - 信号入力装置及び信号入力方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(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(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。
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。
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。
X9+X4+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X9+X4+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。
・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
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
(1920T+12T)×36ビット×4ch×40/36=309120ビット
(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
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。
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。
Claims (3)
- 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。 - 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。 - 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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