JP2006054550A - 伝送システム - Google Patents
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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
【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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004233202A JP2006054550A (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 伝送システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004233202A JP2006054550A (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 伝送システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006054550A true JP2006054550A (ja) | 2006-02-23 |
Family
ID=36031756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004233202A Pending JP2006054550A (ja) | 2004-08-10 | 2004-08-10 | 伝送システム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006054550A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009124626A (ja) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Seiko Epson Corp | 音声信号中継回路および音声信号中継方法 |
JP2011166431A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Anritsu Corp | 誤り率測定装置及び方法 |
JP2012019400A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Anritsu Corp | 誤り率測定装置及び誤り率測定方法 |
JP2013061481A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Fujitsu Ltd | 光通信モジュール及び光通信装置 |
JPWO2014132324A1 (ja) * | 2013-02-26 | 2017-02-02 | 富士機械製造株式会社 | 通信システム及び電子部品装着装置 |
CN107070595A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-08-18 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种serdes数据速率自适应***及serdes |
CN113810646A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-12-17 | 浙江光珀智能科技有限公司 | 一种SerDes信号抗静电干扰***及方法 |
-
2004
- 2004-08-10 JP JP2004233202A patent/JP2006054550A/ja active Pending
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