JP4518797B2 - ビデオ信号の自動等化 - Google Patents

Description

（関連出願へのクロス・リファレンス）
本発明はアナログビデオ・スイッチングに関する。本願は米国出願
Ｎｏ．６０／３５６，７０６の優先権を主張し、その全内容を参照によって本願に援用するものである。

（発明の要約及び背景）
本発明はアナログビデオ・エクステンダーの環境下で適用される。現代環境のもとでは、複数のユーザ・ワークステーション（キーボード、ビデオ、マウス、モニタ等）を複数の異なったサーバーのうちの、いくつかの選ばれたサーバーと接続するキーボード・ビデオマウス（ＫＶＭ）スイッチに、ある実施形態が適用されている。アナログＫＶＭスイッチは、アナログ・ドメインにおいて、ビデオをワークステーションとサーバーとの間に配信し、高帯域幅リアルタイム・ビデオとマルチメディア伝送とを提供するものである。このようなＫＶＭスイッチの一つが、アラバマ州、ハンツビルのアボセント社（Ａｖｏｃｅｎｔ Ｃｏｒｐ．）で開発、販売されているアナログ・マトリックス・スイッチ（ＡＭＳ）である。アナログ・スイッチ構造の一例を図１に示す。

図１に示すシステムは、サーバー１０〜１５、コンピュータ・インターフェス・ポッド（ＣＩＰ）１６〜２１、アナログ・マトリックス・スイッチ（ＡＭＳ）２２〜２４、アナログ・ユーザ・ポッド（ＡＵＰ）３１〜３５、及びユーザ・ワークステーション３６〜４０で構成されている。又、図１にはハブ２６が示されているが、これはスイッチ、又はルータ２７と連絡し、企業ＬＡＮ２８と連絡し、又、コンピュータ３０上で作動するマトリックス・システム・アドミニストレータ（ＭＳＡ）２９と連絡している。さらに図１には、ＣＩＰ４１とＡＵＰ３５を介してワークステーションと連絡するローカルコンピュータ４１が示されている。

図１の例は、ＡＭＳシステムをどのような分散構造に配列し得るかという方法の一実施形態に過ぎない。ほかに多くの構造（より複雑な構成と、より単純な構成の両方）があり得ることは、図１を調べれば当業者には直ちに理解されるであろう。更に、図１の例は、単に、本発明が適用され得る一例として記述したものに過ぎず、本発明の広い態様を制限する意図は全くない。

図１のシステムは、サーバー１０〜１５とワークステーション３６〜４０との間の管理、制御、ＫＶＭ信号切換えを行うが、同時に、本システムのＭＳＡアプリケーション２９によって全体的に制御される。図１のＡＭＳシステムは、サーバーやワークステーションのソフトウェア・アプリケーションとは独立に作動する。基本的に、本システムは、ワークステーション３６〜４０のユーザとサーバー１０〜１５との間の接続路の確立、システムを通じてのＫＶＭ信号の切換え及び配信、ユーザの認証、ＭＳＡ２９の指示通りに行う、装置終端システム・レベルでのソフトウェア・アップグレードを担当する。

バックグラウンドとして、ＡＭＳ２２〜２４は、ＣＩＰ１６〜２１を介してサーバー１０〜１５と接続する。各ＣＩＰは、固有のＫＶＭ接続を独自の長距離信号に変換し、個々のサーバとＫＶＭマトリックス・システムとの間のインターフェイスとして機能する。ＣＩＰとＡＭＳ装置との接続は、他のすべてのシステム要素間の接続と同様に、工業規格ＵＴＰｌｕｓケーブルを用いて行うことができる。

ワークステーション側では、ユーザーはＡＵＰ３１〜３５を介してＡＭＳ２２〜２４に接続される。ＡＵＰは、汎用電源を持つようにディスクトップ設計されたもので、ＰＳ／２、Ｓｕｎその他、種々のワークステーションに周辺サポートを提供することができる。図１に示すように、ＡＵＰは、ＵＴＰｌｕｓケーブルを介して１個ないし４個のＡＭＳ又はＣＩＰモジュールに直接接続してもよい。これらのＡＵＰは、例えば、ＡＭＳ２５及びＣＩＰ２１と連絡するＡＵＰ３４のように、混合及び整合型の構成であってもよい。

本発明を応用したこのシステムの構造が本発明の決定的な側面ではないので、図１の例は、もっぱら、本システムの構成要素たるサーバーと、ＣＩＰと、ＡＭＳと、ＡＵＰと、ワークステーションとの間のアナログビデオ信号の伝送を説明するためのものである。

図１の例では、ＡＭＳ２２〜２５は、ＣＩＰ１６〜２１を介してサーバー１０〜１５と接続し、固有のコネクタとケーブルからのＫＶＭ信号をロングライン（長距離）通信プロトコルに変換する。各ＣＩＰと各ＡＭＳの間の物理的接続は、ＵＴＰｌｕｓケーブルを介して行われる。他方、ＡＭＳ２２〜２４はＡＵＰ３１〜３５ともＵＴＰｌｕｓケーブルで接続する。ＣＩＰとＡＵＰ間の最大距離は、長距離間においてアナログビデオ信号に生じる劣化によって決定される。ＣＩＰとＡＵＰ間の距離が約３００ｍの場合は、高帯域幅に関しては、現在の補償方式を有する高品質ビデオを得るのは難しい。ＡＭＳの基本的目的は、ビデオ（及びデータ）を、その入力間もしくは出力間で切換えを行うことによって、選ばれたワークステーション３６〜４０を選ばれたコンピュータ１０〜１５と接続することにある。

アナログ・ユーザ・ポッド（ＡＵＰ）は、ＡＭＳシステムの主なユーザ・コンソール・インターフェイス構成成分である。ＡＵＰ３１〜３５は、ユーザ・コンソールとＡＭＳ２２〜２５又はＣＩＰ１６〜２１とのＫＶＭ接続を可能にする。ケーブルではビデオ劣化が生じるので、本発明はビデオ伝送における信号損失によって引き起こされるビデオ歪の補正方法に関してなされたものである。ある例では、このような補正がＡＵＰ３１〜３５において行われ、ユーザーからサーバーへ切換えのたびに実施される。又、ＡＵＰはユーザが画面メニューを介して接続用の新しいコンピュータを選ぶことができるように、画面表示メニューを用いた技術を提供する。ユーザーがＯＳＤメニューを使って新しいコンピュータを選ぶたびに、ビデオ補正機能がＡＵＰによって実施され、スイッチ要求の開始後すぐに、完全に補償されたビデオがユーザーに提供されることが可能である。

他方、コンピュータ・インターフェイス・ポッド（ＣＩＰ）は、コンピュータＫＶＭ信号を、ＵＴＰｌｕｓケーブルを伝わってＡＭＳ又はＡＵＰに伝送され得るフォーマットに変換することができる。ここに記述するＵＴＰｌｕｓは、すべてカテゴリー５又はそれ以上に格付けされた４対型非シールド撚り対線ケーブルである。もちろん別のケーブルも、本発明の補償システムを用いるシステムで使用可能である。各ＣＩＰは、サーバー１０〜１５の固有のコネクタを用いたＫＶＭコンピュータ・ポートを採用している。

マトリックス・スイッチ・アドミニストレータ（ＭＳＡ）２９は、付設されたＬＡＮ２８上にあるか、又は、交差ケーブルを介して接続された遠隔コンピュータ３０から、アナログ・マトリックス・システムのアドミニストレータがこのシステムを容易に構成し、モニターし、維持することができるようにする、コンピュータ３０上で働くクライアント・ソフトェアである。ＭＳＡ２９によって、このアドミニストレータは、ユーザー設定、サーバー設定、システム監視、システム管理、システム・ロギング等の機能を果たすことができる。ＭＳＡ２９は、又、ポート・ステータス、イベント・ロギング、トレース・ルーティング等をそのネットワーク・ポートを介して実施する。

前述のように図１のシステムにおいて、又、他のアナログ・スイッチング・システムにおいて、アナログビデオはケーブルを伝わって進行するにつれて劣化する。本発明は、工業規格ケーブル（例えばＣＡＴ５、ＣＡＴ５ｅ、及びＣＡＴ‐６（ギガフレックスを含めて）、その他、あらゆる規格のケーブル）におけるビデオ歪を補償して、サーバー１０〜１５から１，０００フィート離れた所まで高品質のビデオを提供する。補償は、３つの補償機能を独立に、又は任意の組合わせの下に用いることによって達成される。その第１は、有効なＫＶＭ経路が選択されるたびに周波数依存の減衰を自動的に補正する自動適応ケーブル等化である。第２は、例えばＣＡＴ５型ケーブルに内在する対間遅延スキューを自動的に補正する自動適応ケーブル・デスキュー補償である。第３は、ＣＡＴ５ＲＪ４５コネクタにおけるデータリンク対のクロストークを減少させることによって得られる補償である。

（好適な実施形態の詳細な説明）
本発明の好適な実施形態において、マトリックス・スイッチング・システムは、ワークステーション３１〜３５とサーバー１０〜１５との間で切換えが行われると、その場でビデオ補償を実施する。すなわち、ワークステーションとサーバーとの間でそれぞれの新しい接続が行われると、例えば、補償されることが望まれる、固有のビデオ劣化特性を持つ可能性のあるＣＡＴ５ケーブルの新しい経路が使用される。あるワークステーション及びあるサーバーのための単一の補償システムでは、そのワークステーションが別のサーバーと交信しているときは、補償がうまく行かないであろう。逆の場合も同様である。好適な本実施形態によれば、切換え操作が行われるたびに新しいビデオ補償がビデオ信号に施され、新しい接続路の固有の特性が補償される。

（自動適応ケーブル等化）
等化とは、ケーブルにおける表皮効果に関連する、通常の周波数依存の誤差を補償することである。等化を行うためには、受信端でケーブルから受け取ったビデオ信号を増強するために、逆の周波数応答曲線を与えなければならない。どれだけの周波数応答を与えるべきかを決定すること、又、周波数応答補償が、その存在をユーザーに意識させないように行われるよう徹底することが問題になる。先行技術では、振幅を任意の長さのケーブルのために設定し、周波数依存の利得ステージを用いて振幅補償を行った。好適な本実施形態では、等化が種々のケーブル・タイプ、ケーブル長さに適応できるように、ケーブル・タイプ、ケーブル長さには依存しない等化が行われる。

この好適な実施形態では、ケーブルが、一連のトーンと、記録されたトーンに対する応答でスィープされる。ある好ましい例では、６つのトーンが用いられる。尤も、これ以外の数のトーンも感度を上げたり下げたりするために使用可能である。等化の実施に先立ち、ケーブル上の各トーンの振幅（種々のケーブル長さについて）が測定され、各長さに対するケーブルの周波数応答を与える係数が決定される。等化の実施後、ビデオ成分を受信するケーブル端でのソフトウェア・ルーチンが、決定された係数に応じて制御電圧を生成する。重要なことは、ＣＡＴ５ケーブルを用いて以上のすべてが約１０分の１秒でなされ得ることである。

ソフトウェアを、好ましくは試験室で、実施するために、１０フィート区間（所望される感度によっては、１０フィート以上、又はそれ以下）から１，０００フィートに至るまでの係数のリストが、種々のトーンについて作成され、メモリ・テーブルに保存されている。これら係数の例が米国出願第６０／３５６，７０６号に添付されている。これらは参照によって本願に援用するものとし、簡略化のため、ここでの反復を避ける。説明の目的で、このようなチャートの一つを、９０フィート長さの例について図４に示す。

現在、ＣＡＴ５ケーブルが慣習的にビデオ信号伝送用に使用されているが、このケーブルは２４ＡＷＧであるため、表皮効果（これは主としてワイヤの直径に基づく）はすべてのＣＡＴ５伝送システムに関してほぼ同じである。それ故、ＣＡＴ５ケーブル用の試験室で記録された係数は、この２４ＡＷＧ寸法が維持される限り、正確にＣＡＴ５ケーブルを表わすはずである。もし、別の寸法が所望されるならば、当然、別の試験室測定結果を使って、別のテーブルを作成することができる。そのテーブルは、２４ＡＷＧケーブル用テーブルの代わりに、又は、それに加えて用いることができる。

１０フィート間隔の係数のテーブルは、ＫＶＭスイッチ・システムのＡＵＰ３１〜３５に記録される。次に、ケーブル増分が５０フィートの場合について、ケーブル上のビデオ信号を補正するのに必要な制御電圧対距離を特定する第２のテーブル（図５）が準備される（再び試験室で）。図５のチャート例は、５０フィート刻みで示されている。しかし、この増分の値は決定的なものではなく、感度が種々に異なった場合、５０フィートより大きくなっても小さくなってもよい。

実際に、コンピュータ・インターフエイス・ポッド（ＩＰ１６〜２１）は、カラー成分ＣＡＴ５ケーブルの各々に沿ってトーン（好ましくは６トーン）を送り、そのトーンの周波数及び振幅はＡＵＰ３１〜３５で測定される。これら測定された係数は１０フィート係数対距離テーブル（一部、図４に示す）と比較され、最良適合係数が決定される。この最良適合係数によって”距離”識別子が識別される（たとえ、この距離が必ずしも正確にケーブルの真の距離と等しくなくても）。次にこの距離は５０フィート制御電圧対距離テーブルと比較され、第１のマップによって与えられる”距離”のための適当な制御電圧が決定される。この結果、周波数補償を与えるべきＣＡＴ５成分ケーブルに印加され得る制御電圧が得られる。

これらの制御電圧は、図２に示すようなカラー成分に作用するＤＣ（Ｖ_ＤＣ）、ＬＯ（Ｖ_Ｌ）、ＭＤ（Ｖ_ｍ）、及びＨＩ（Ｖ_Ｈ）ステージ増幅器に印加される。あるケーブルに対する制御電圧の一例を図６に示す。

これらの好適な装置と方法は、いろいろなワイヤ・タイプに対応でき、撚り率には依存せず、種々のケーブル・タイプとケーブル長さに適応でき、距離には依存しない。これらは、いずれも、先行技術に対してかなり有利である。

この好適な製品は、トーンをＣＩＰからＡＵＰ（ここに補償ソフトウェアと補償テーブルが書き込まれる）まで１００ミリセカンドで送ることができる。このことは、もしユーザーがマトリックス・スイッチＡＭＳを通じて各自のコンピュータに接続された唯一のユーザーであれば、一般的に、ユーザーに存在を意識させないであろう。しかし、もし不都合にも時間が長くなった場合（例えばフリッカ等を招くことになる）、又は第２のユーザーが同時にコンピュータに接続している場合（この場合は第２のユーザーのモニター上のフリッカを招くことになるであろう）には、トーンは、いくつかの連続するブランキング期間の間、例えば６つの連続するブランキング期間の間送ることができる。後者の場合は、６つの連続するブランキング期間の各々の間に、６つのトーンの一つをＣＡＴ５に沿って送り、トーン試験を行う。

ユーザーがＡＵＰ３１〜３５内のＯＳＤからサーバーを選ぶ場合は、経路選択プロトコルが、選ばれたサーバーへの適切なＫＶＭ経路を決定する。そして、この経路はＡＭＳによって開かれる。その後間もなく、選ばれたサーバーに接続されたＣＩＰに、トーン・シーケンス要求が送られる。次に、３２．３５ｋＨｚと４８ＭＨｚとの間のいくつかのトーンが３つの電子銃（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のすべてに送られる。

トーンごとの対応する受信振幅は、結果として生じるその出力が次いで高速Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化される対数増幅器５５によって処理される。この対数増幅器の使用の結果、信号変化の、ｄＢごとの２４ｍＶの対数スロープが得られる。広いダイナミックレンジの信号を圧縮する能力によって、初段における利得又はレンジの切換えが避けられ、全体的な測定速度が改良される。

測定システムによって返される値は、離散点におけるリンクの周波数応答のデシベル表示である。

その返された値は、そのケーブル・タイプについて、１０フィート間隔で得られた基準ケーブル・マッピングと比較される。前述のように、そのマップはＡＵＰメモリー内に常駐する。

この基準ケーブル・マッピングと関連するのは、同じ基準ＣＡＴ５ケーブルについて、経験的に５０フィート間隔で決定された適切な等化制御電圧である。一実施形態では、５０フィーと長さの間のどの１０フィート区間に対する制御電圧も区分的線形化（すなわち、等化器制御電圧はどの５０フィート区間の間でも近似的な直線スロープ関係に従うと見なされる）によって決定される。

選ばれたリンク経路の周波数応答データと、メモリーにおける一般的なケーブル・マッピングとの間で最良適合値が決定されると、適切な補正電圧が等化器ステージに印加される。

上記の手続きが、３つのＣＡＴ５撚り合わせ対線上で、３つのカラーすべてについて実施される。

又、ＫＶＭのためのすべてのＣＡＴ５型ケーブルは、メモリーに記憶された一般的な減衰曲線と同じ減衰曲線を持つと仮定される（一次近似で）。もちろん、目標ケーブルは、普通の距離では試験室ケーブルを手本にして真似る必要はない。これは本実施形態の利点である。すなわち、ある長さの高品質・低損失ＣＡＴ５は、長さがより短く、より低品質で、より高損失のケーブルと同様な挙動をすることを知っておけば事足りる。結局、長さに関係なく、適切な補償が適用されるはずである。

もし、この仮定が十分に的確であれば、本ケーブル等化システムによって、複数ケーブル・マッピングはメモリーに記憶され、種々の、そして、より珍しいケーブル・タイプに対応することができる。

ケーブル等化ルーチンに必要な時間は約１１０ｍＳで、ユーザには実質上、検出不能である。この方法固有の高速度は、マトリックス・システムの他のノードから、同一のサーバー（従ってＣＩＰ）に接続された第２のユーザへの擾乱を最小にすることを保証する。

別の実施形態では、本システムは、測定された周波数応答データと等化器ステージに印加される補正電圧との間の数学的関係を公式化するのに向いている。これにより、ケーブル・マッピング及び／又はルックアップ・テーブルが不必要になるだろう。

更に別の実施形態では、垂直又はフレーム・ブランキング期間（約５００ mＳ）の間、順次、等化トーンを送ることによって、すべてのユーザーに対するビデオ擾乱が除去される。

更なる利点として、切換えが行われるたびにケーブル等化が実施されるのでリンク等化パラメータを記憶する必要がなく、それによりシステム・マップ等を記憶する必要が少なくなる。

カラー情報を搬送するすべてケーブル対は、個々に特徴付けられ、等化されるので、特定のケーブル対ピン割当ての必要がない。適切なソフトウェアを用いれば、不良ケーブル配線、損傷ケーブル等により悪化しつつあるリンク状態が、破局的な損傷を起こす前に検知できる。そこで、この情報はシステム・アドミニストレータに警告を発して予防策が取られ得るようにするために用いることができる。

（自動適応ケーブル等化）
上記システム例では、周波数依存の減衰は、有効なＫＶＭ経路が選択されるたびに、ＣＡＴ５型ケーブルの１，０００フィートまで自動的に補正されることが分かる。そうするために、本システムは以下のものを含む：
（１）逆ケーブル損失曲線を合成するための適応等化フィルタ。等化器は、ｎ個の重み付き高域通過部分を含む全域通過機能の総計に基づくものである；
（２）送信機（すなわちＣＩＰ）内のトーン発生ブロック；
（３）電源選択スイッチ（電子銃ごとの）から成る測定ステージ、対数増幅器、及びＡＤ変換器；
（４）測定されたデータを解釈し、適切な補正値を適用するためのソフトウェア・ルーチン。

図２は補償制御電圧を用いた等化回路の一例を示す。図２は赤の”電子銃”を示すが、同様な電子銃は青成分と緑成分のためにも存在する。赤成分はケーブル上に受信され、ＤＣ通過フィルタに入り、その出力は加算器５４に与えられる。低域バンドフィルタ５１、中域バンドフィルタ５２、高域バンドフィルタ５３の出力も加算器に与えられる。図２の回路は既知のタイプの回路であり、本実施形態によって用いられる新奇な制御電圧用に適応させられる。基本的には、これら３つのフィルタ５１〜５３は、ケーブル上のビデオ歪を補償するため重み付き出力を与える。補償の量は、フィルタ５１〜５３の各々に印加される制御電圧の量によって決定される。

図３は制御電圧がどのようにして得られるかを示したものである。前述のように、同一ケーブル上で、いくつかのトーンがケーブルに印加され、その出力（すなわちトーンに対するケーブルの応答）が対数増幅器５５に印加される。最終的に、測定トーン値の配列が取り上げられ、精密整合帯域を見出すため、プロセッサ５７に記憶された複数の基準値テーブルと比較される。この精密整合帯域は、対数増幅器５５に与えられた測定値と粗に整合する複数の基準値テーブルのうちの１つの一部である。対数増幅器５５の出力はＡ／Ｄ変換器５６に供給され、Ａ／Ｄ変換器５６の出力は比較のためプロセッサ５７に供給される。このプロセッサは、ある特定の選ばれた整合ルーチンに従って整合機能を果たし、図２の等化器を制御するＶ_Ｌ、Ｖ_Ｍ、及びＶ_ＤＣ電圧を発生するＤ／Ａ変換器５８に制御電圧を出力する。

測定値をマップ値と整合させる方法の単なる一例として、中間帯域周波数を選んで粗適合テーブルの中点を決定することが挙げられる。この粗適合テーブルは、基準テーブル全体を測定値と比較して走査することによって決定される。基準テーブルを横断的に走査しながらデルタ値が計算される。デルタ値が極性を変える点を粗整合テーブルの中点として用いる。この粗適合方法を用いると、プロセッサが、より正確な値を決定するための検索時間が節約される。そこで、局所化された帯域が、測定値のための、精密整合を正確に割り出すテーブルとして用いられる。

精密整合の正確な割り出し機能は、次のようにして行われる。粗ローカル・テーブルから、より小さなテーブルをより徹底的に走査することが可能である。全域の測定値をシード（すなわち、使用されるトーンごとの測定値）として用いて、粗テーブル上で走査が行われる。この走査の焦点は、基準値と最も整合するものを決定することである。ある例では、最良適合値を決定する際、ルーチンは、高い方の周波数よりも、低い方の周波数トーンと整合するものに、より大きな重みが付けられる。この理由は、最も好ましくないビデオ効果が、低い方の周波数の劣化の結果（すなわちカラーの長い縞や、曳きずった跡）として生じるからである。

所望される総合効果によっては、他の”重み付け”を施すことが可能であって、上記の例は本発明を制約するものではない。

走査に基づいて、精密整合値が以下の判定基準に従って選ばれる：
（１）周波数帯域（複数）にわたって最も整合する値を持つ配列値；
（２）複数整合の場合、最良の低周波数整合を持つ配列値；
（３）複数整合の場合、第１の整合値；
もちろん、当業者は、測定されたトーン値と基準値配列との間の整合条件を決定するための他の多くの異なったタイプの方式を検討することが可能であり、上記の例は本発明を制約するものではない。

結果として得られる整合値は、プロセッサ５７によってＤ／Ａ変換器５８に出力された後、図２の等化回路において補正値を設定するのに用いられる。このルーチンはカラー電子銃ごとに行われ、ビデオを搬送する撚り合わせ対線ごとに精密整合を与える。

もし、あるケーブル・タイプが特別の電気的特性を持つならば、その特別のケーブルのために基準マッピングを行なってもよい。その際、この基準マッピングはプロセッサ・コード５７に組み込むことができる。このアプローチを用いれば、ある特定のタイプのケーブルの長さを知ることなしに、又、能動的補償システムに法外な遅延を押し付けることなしに、その特定のタイプ又は特定の長さのケーブルに印加する必要がある最も正確で最も適切な補正電圧を決定する、十分柔軟な方法が可能になる。

本方法を図９に関連してさらに説明する。図９において、トーン・シーケンスの要求がＡＵＰからＣＩＰに送られる。これに応じて、ＣＩＰはケーブルに沿ってトーンをＡＵＰに送り返す。もしこれらのトーンがステップ９１で検出されれば、ＡＵＰはステップ９３で、トーンＮについての測定サイクルを実施する。この測定は、最大トーン数がステップ９４で達成されるまで、ステップ９３で続けられる。達成したら、ＡＵＰは、測定された応答が記憶されたマップによって与えられたウィンドウ範囲内にあるかどうかを決定する。もしステップ９６で、測定されたトーンが境界外にあり、かつ、ステップ９７でこの目標が高過ぎれば、ステップ１０１で最良適合は最大補償として設定される。

もし、ステップ９６で目標が境界外にあり、かつ、ステップ９７でこの目標が高過ぎなければ、ステップ１００で最良適合値は最小補償に等しいとされる。一方、もしステップ９６で、測定された目標がウィンドウ境界内にあれば、最良適合応答は、ステップ９８で、前述のように測定された応答をテーブル応答と比較することによって決定される。

もしステップ９８から得られた最良適合値が妥当でなければ、結果は失敗に終わり、ステップ１０４で本方法はステップ９０に戻る。もしステップ９９で最良適合値が妥当であれば、ステップ１０２で、この最良適合値を用いて、図３のプロセッサ５７を介して補正電圧を選ぶ。次に、ステップ１０３で補正電圧は図２のフィルタ５１〜５３に印加される。この後、１０５でプロセスは終了する。

もしステップ９０でＡＵＰからトーン要求がなされた後、ステップ９１でトーンが検出されない場合は、ステップ９２での時間切れ条件の後、ステップ１０４でプロセスは失敗に終わり、ステップ９０のトーン要求に戻る。

（自動適応ケーブル・デスキュー補償）
別の実施形態では、ケーブル上の遅延スキューが適応的に補償される。ＣＡＴ５ケーブルが異なれば、対線間の放射を最小化するための撚り率も異なる。その結果、比較的長いＣＡＴ５ケーブルの端部では、カラー成分情報が成分ごとに異なった時簡に到達することなり、ＣＲＴ上で空間的分離を生じる。

この好適な実施形態では、時間の一致を修復するため、ＣＡＴ５ケーブルの最も遅い１対を決定し、他の２対を遅らせる。このことは、ＡＵＰが、例えば７５０キロヘルツのトーン（前述の等化に用いられるトーンと同じであってもよい）を要求することによって達成される。トーンは３つのすべての成分対に送られる。測定前に、対選択機能が種々の対選択、例えば、第１の例では、緑成分対赤成分の比較を提供する。（ビデオがＣＡＴ５を伝わって進行するとき不可避的に生じる立ち上がり時間のいかなる丸みも、受信端で再び方形化することができ、両カラー成分が同様の量だけ丸くなっている場合は位相補償を生じないだろうということに留意すべきである）。次に、位相比較器は、出力電圧を所定の遅延と比較し、リードや遅れをその一定の対（緑対赤）について記憶された値と一緒に記録する。次に青対赤が選ばれ、上記プロセスが繰り返され、このカラー補償について遅延の電圧評価（及びリード／遅れ）が得られる。次に青対緑が比較され、その後、赤対緑が比較される（厳密に言えば、例えば完全には整合されていないかも知れないフリップフロップ等による位相補償回路のいかなる直流オフセットも相殺できるように、最初の比較（緑対赤）の逆が比較される）。

以上の情報によって、本システムは、１対当たりの相対的時間遅れを決定することができる。その情報を用いれば、遅延は成分自体に切換えることができる。

先行技術では、遅延はあまり効果的ではない集中遅延（ＬＣ回路網）によって与えられる。このような集中遅延におけるリップルを最少化するためには、多くの成分と多くの空間を必要とする多くのステージがなければならない。この実施形態では、プリントインダクタがパソコン基板上にらせん状に搭載され、コンデンサー（ディスクリートな）が標準化されたインピーダンスに達するよう付加される。又は、切換え用に使われる双方向性ＣＭＯＳスイッチの寄生容量をＬＣ回路網中の容量のために用いて、ディスクリートなコンデンサーを除去又は補足することができる。

かくして、本しシステムはＣＡＴ５型ケーブルに内在する対間遅延を自動的に検出し、補正することができる。この実施形態では、システムは１ ｎＳの設定値分解能で１２８ｎＳの最大補償範囲に設定される。

デスキュー・プロセスは以下のものを含む：
（１）送信機（すなわちＣＩＰ）内のトーン発生ブロック。これは、ケーブル等化に使用したのと同じものであってもよい；
（２）図７に示すようなビデオ経路ごとのバイナリー重み付きアナログ遅延ブロック；
（３）ＣＡＴ５信号対を比較するための電源選択スイッチ、比較器を用いる信号コンディショニング・ステージ、チャージ・ポンプ・デジタル位相検出器、及びＡ／Ｄ変換器から成る測定ステージ（図８に示されるような）；
（４）測定されたデータを解釈し、適切な補償遅延値を挿入するためのソフトウェア・ルーチン。

操作時には、ユーザはＡＵＰ内のＯＳＤからサーバーを選び、経路選択プロトコルが、選ばれたサーバーに適切なＫＶＭ経路を開いた後、選ばれたサーバーに接続されたＣＩＰに、トーン・シーケンス要求が送られる。次に、前述のように、ケーブル等化の目的で、３２．２５ＫＨｚと４８ＭＨｚの間のいくつかのトーンが送られる。デスキューが要求される場合は、主要等化器トーン列の後に追加の７５０ｋＨｚトーンが送られる。このトーンは３つのカラー対すべてにおいて利用できる。

ＡＵＰにおいては、電源選択スイッチ８０（測定ステージ内の）は、測定回路に接続するためのビデオ経路の２つを絶縁する。高速比較器８１は、デジタル位相検出器８２の前で、受信されたトーンの両端部（相対的な端対端タイミング、すなわち、問題にしている遅延スキューは元のままである）を”方形化”する。

デジタル位相検出器８２は、その出力において、チャージポンプでエッジトリガされる。この結果、能動的積分器８３が、入力における遅延スキューの１ｎＳごとの線形出力電圧をもたらす。変換利得は約２０ｍＶ／ｎＳである。出力極性はリード又は遅れ状態を示す。

積分器の出力はＡ／Ｄ変換器８４の第２チャネルによってデジタル化され、プロセッサ８５によって記憶される。このプロセスは他のすべてのビデオ経路の組合わせ、すなわち、緑対赤、青対赤、及び青対緑について繰り返される。

測定システム内の任意の残留ＤＣオフセットの大きさを決定するため、赤対緑の追加組合わせが上記の緑対赤と併せて用いられる。そして、これらのオフセットはソフトウェアによってゼロにすることができる。

いったん各ビデオ経路間の相対的遅延スキューが決定されたら、プロセッサ８５は遅延回路８６を制御し（図７のスイッチ７７を介して）、２つの速い方の経路の各々に適正な遅延を挿入させ、それらの伝播遅延が最も遅い経路のそれに等しくなるようにする。図７において、スイッチ７７は、遅延要素７０〜７７６のうちの１個、２個、３個、４個、５個、６個、又は７個全部、あるいは、これらの任意の組合わせを配設できるという意味で、加算的なものである。遅延要素７０〜７６はバイナリー形式であるので、スイッチは、カラー成分（図７の上部の赤）に、含まれる遅延７０〜７６の数および遅延値に関して、１ｎｓから１２８ｎｓバンドまでのある量の遅延を”加える”ことができる。

再び、カラー情報を搬送するすべてケーブル対は、別々に特徴付けられ、等化されるので、特定のケーブル対ピニング割当ての必要がない。

デスキュー回路に用いられる遅延要素を開発するために、いくつかの設計法が考慮されている。最初は、帯域幅を保持するためにストリップライン要素が考えられたが、１２８ｎｓを実現するのに必要な銅配線の長さ（約６６フィート）は受け入れ難い損失を招くので、配設するだけの価値がなかった。

しかし、市販の集中遅延要素も、一定の遅延が最小振幅リップルや最小パルス歪を確保するための内部遅延部を不十分な数しか持たず、又その価格も法外に高かったので、配設するだけの価値がなかった。

好ましい解決法は、多層ＰＣＢ内でインダクタが、巻き数２のプリントコイルとして実装され、コンデンサがディスクリートな表面実装部品であるディスクリートＬＣ遅延部から成る。

上記ＬＣ遅延部において、

またＺｏ＝（Ｌ／Ｃ）
Ｌ＝７．４ｎＳ、Ｃ＝３３ＰＦ、及びＺｏ＝１５Ｒの場合、１ナノセカンドの遅延当たり２つのＬＣ遅延部が用いられる。

１２８ｎＳアセンブリは、バイナリ形式の、重み付きデジタル制御による解決をもたらす１ｎｓ、２ｎｓ、４ｎｓ、８ｎｓ、１６ｎｓ、３２ｎｓ、及び６４ｎｓ遅延部７０〜７６から成る。

遅延部ごとのスイッチ要素は２つの双方向性ＣＭＯＳスイッチから成る。

ある設計の、上記とは別の、新奇な特徴は、ＣＭＯＳスイッチの電源端子に随伴する著しい寄生容量は、バイナリ重み付き遅延部の各端部における所要の遅延線路容量の一環をなす、つまり、寄生容量は”効果的な結果になる”という点にある。この特徴により、低価格のＣＭＯＳスイッチ要素の使用が可能になり、しかも最適な立ち上がり時間性能が確保される。

製造費を更に引き下げるため、遅延線路容量をプリント部品として実装することが可能である。すなわち、インダクターもコンデンサもＰＣＢ銅層内のプリント構造ではない。

（ＣＡＴ５ＲＪ４５コネクタにおけるデータリンク対クロストークを減少させる方法）
以下に説明するのは、独立に、又は、先行補償方法の一つあるいは両方と組合わせて使用できる第３の補償方法である。

双方向データリンクにおいては、長距離（例えば１，０００フィート以上）の場合は、高水準のビデオ等化が必要である。このような場合は、ビデオ対の直ぐそばに５０個の２地点間接続リンクがあるのは珍しくはないであろう。これはシングルエンド・ノイズを誘起することになる。この実施形態は、中和コンデンサを加えることによってビデオ対におけるノイズを慎重にバランスさせる。その際、若干量のノイズをビデオ対に与えるが、ノイズ阻止回路によって阻止される。その結果、長距離通信におけるきめの粗さが除去される。

本システム内でのＴｘ要素とＲｘ要素との間の物理的接続は、ＴＩＡ／ＥＩＡ−５６８−Ａに規定、もしくはＴＩＡ（ＣＡＴ５ｅ、ＣＡＴ６）によって提案される１００オーム、４対ベーシック・カテゴリー５（ＣＡＴ５）、高度カテゴリー（ＣＡＴ５ｅ）、又はカテゴリー６（ＣＡＴ６）ＬＴＰ／ＦＴＰケーブル；又は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１８０１に規定されるクラスＤ又はクラスＥで行われ、配線はＩＥＣ６０６０３−７（一般にＲＪ４５と呼ばれる）に規定され、ＥＩＡ Ｔ５６８Ｂに基づくピン接続部を持つメディア・インターフェイス・コネクタである。

配線のペアリングは次の通りである：

ピン番号 信号 配線の色
１ 緑− オレンジ／白
２ 緑＋ オレンジ
３ 青− 緑／白
４ 赤＋ 青
５ 赤− 青／白
６ 青＋ 緑
７ データ− 褐色／白
８ データ＋ 褐色

この実施形態で用いられるデータ対は、双方向ＥＩＡ４８５対応のインターフェイスである。ＥＩＡ／ＴＩＡ−５６８の遵守規定の結果として、データ−（ピン７）からのエッジエネルギが、ＲＪ４５ハウジング内で、青＋（ピン６）及び青−（ピン３）に容量結合している。従って、ピン６は、ピン３よりもピン７にずっと近いので、ピン６とピン７との間の電極間容量は、ピン６とピン３との間の電極間容量よりも大きい。

かくて、ピン７よりもピン３に、より大きなデータレート・エッジエネルギが結合している。この結果、青の電子銃用の差動レシーバーの入力側に著しいノイズ信号が生じ、入用の青の電子銃信号と一緒に受信側に現れる。

長距離においては、青の信号は、ケーブルにおける高周波損失を補償するため、著しい高周波増幅を受ける。誘導されるデータレート・ノイズも増幅される。この結果、”パターニング”が入用の映像の上に重畳される。

もし、ピン３に誘起されるデータレート・ノイズがピン６に誘起されるデータレート・ノイズと大きさが同じならば、上記効果は最小化することができる。この同相信号は、差動レシーバのＣＭＲＲによってその前端部で阻止される。

このことは、小さな値の”中和”コンデンサをピン７とピン３の間に接続することによって容易に実現できる。

選択されるコンデンサは、ピン３とピン７の間の電極間容量がピン６とピン７の間の電極間容量と等しくなるようなものである。

同様に、ピン４とピン７の間に第２のコンデンサを用いて、赤の電子銃用の差動レシーバーの出力側のデータレート・ノイズを最小化することができる。

本発明を、現在最も実際的で好ましい実施形態と考えられるものについて説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付クレームの精神と範囲内に含まれる種々の修正や均等物を保護しようとするものであることが分かるであろう。

図１は本発明が適用可能なマトリックス・スイッチング・システムの概略図である。 図２はビデオ等化回路の例を示す概略図である。 図３はケーブル測定回路の例を示す概略図である。 図４は本発明の一実施形態によるケーブルの実験室測定のデータ・チャートの一例である。 図５は本発明の一実施形態によるケーブルの測定マップの一例である。 図６は本発明の一実施形態による等化制御電圧チャートの一例である。 図７は能動的に制御された遅延線回路の一例である。 図８はデスキュー補償回路の一実施形態である。 図９は等化システムのフローチャートの一例である。

Claims (13)

1. アナログビデオ信号を受信する一組のワークステーションとアナログビデオ信号を送信する一組のサーバーとの間に、複数の導電路を確立するためのスイッチと、
   あるタイプの導電路の複数の応答特性の所定のテーブルを格納するメモリデバイスであって、各応答特性は、複数の補償信号のうちの少なくとも１つに関連付けられており、該複数の応答特性は、一組の所定のトーンに対する該タイプの導電路の応答であり、各所定のトーンは、異なる周波数を有している、メモリデバイスと、
   該メモリデバイスに接続され、かつ、該複数の導電路のうちの少なくとも１つの導電路に接続された試験回路であって、該一組の所定のトーンを該複数の導電路のうちの該少なくとも１つの導電路に付与し、該一組の所定のトーンに対する該複数の導電路のうちの該少なくとも１つの応答を測定し、該所定のテーブルにおける該導電路の複数の応答特性と該測定された応答とを比較することにより、その比較結果に基づいて補償信号を決定する試験回路と、
   該試験回路に接続された等化器であって、該決定された補償信号を該アナログビデオ信号の成分に印加する等化器と
   を含むアナログビデオ・スイッチングシステム。
2. 前記一組の所定のトーンは、３２５ＫＨｚの値と４８ＭＨｚの値との間で選択される、請求項１に記載のスイッチングシステム。
3. 複数の試験回路と複数の等化器とを更に含み、各試験回路および各等化器は、前記アナログビデオ信号の１成分につき１つずつ対応している、請求項１に記載のスイッチングシステム。
4. 前記試験回路は、少なくとも１つのコンピュータ・インターフェイス・ポッドと少なくとも１つのユーザー・ポッドとを含む、請求項１に記載のスイッチングシステム。
5. 前記コンピュータ・インターフェイス・ポッドは、前記ユーザー・ポッドからのトーン要求を受け取り、前記一組の所定のトーンを前記複数の導電路に印加することによって応答する回路を含む、請求項４に記載のスイッチングシステム。
6. 前記ユーザー・ポッドは、前記トーン要求を送出し、前記測定された応答を決定する、請求項５に記載のスイッチングシステム。
7. 前記等化器は、前記補償信号によって独立に制御される一組の低フィルタ、中フィルタ、高フィルタを含む、請求項１に記載のスイッチングシステム。
8. 未決定のケーブル長さを有する導電路を介して伝送されるアナログビデオ成分を補償する方法であって、
   複数のタイプの複数の導電路の複数の応答特性の所定のテーブルを予め格納することであって、該複数のタイプの複数の導電路は、互いに段階的に増加する経路長を有しており、該複数の応答特性は、一組の所定のトーンに対する各タイプの導電路の応答であり、各所定のトーンは、異なる周波数を有している、ことと、
   該複数の応答特性のそれぞれに関連付けて一組の所定の補償値を予め格納することと、
   該一組の所定のトーンを該未決定のケーブル長さを有する導電路に付与し、該一組の所定のトーンに対する該未決定のケーブル長さを有する導電路の応答を測定することによって、未決定のケーブル長さを有する導電路を試験することと、
   該測定された応答と予め格納された該所定のテーブルにおける該複数の応答特性とを比較することにより、予め格納された該複数の応答特性の中から該測定された応答に近い応答特性を該試験された導電路のケーブル長さを示す応答特性として識別することと、
   該試験された導電路のケーブル長さを示す応答特性として識別された該近い応答特性に関連付けられた所定の補償値を識別することと、
   該識別された所定の補償値を等化器に伝送することであって、該等化器は、該識別された所定の補償値に基づいて補償信号をアナログビデオ信号の成分に印加することにより、該アナログビデオ成分を補償する、ことと
   を含む方法。
9. 前記一組の所定のトーンは、３２５ＫＨｚの値と４８ＭＨｚの値との間で選択される、請求項８に記載の方法。
10. トーン要求を受け取ることと、前記一組の所定のトーンを前記未決定のケーブル長さを有する導電路に印加することによって応答することとを更に含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記補償値のうちの対応するものを低補償値、中補償値、高補償値として前記等化器に印加することを更に含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記補償値のうちの対応するものを直流通過値として前記等化器に印加することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記メモリデバイスは、前記アナログビデオ信号を補償するために、前記応答特性のそれぞれに関連付けて一組の所定の補償値を格納するようにさらに構成されており、
    前記試験回路は、
    前記所定のテーブルの中から前記測定された応答に近い応答特性を識別することと、
    該識別された近い応答特性に関連付けられた所定の補償値を識別することと、
    該識別された所定の補償値を前記等化器に伝送することと
    を行うようにさらに構成されており、
    前記等化器は、前記メモリデバイスおよび前記試験回路に接続されており、前記等化器は、該識別された所定の補償値に基づいて補償信号を前記アナログビデオ信号の成分に印加するようにさらに構成されている、請求項１に記載のアナログビデオ・スイッチングシステム。

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