(57)【要約】【課題】ふらつきをグラフで表示し、分析できるようにする。【解決手段】変動分析のために、周期的な入力データ信号及び基準クロックから、その入力信号に関する周波数オフセット及び周波数ドリフト率を測定することによって、ふらつきのガマット（許容最大範囲）を表示する。周波数オフセット及び周波数ドリフト率は、デカルト表示装置の直交軸の夫々に入力される。デカルト表示装置には、ふらつきのリミットを示す枠があり、これがふらつきのガマットを定める。表示上でこの境界枠から外れた値があるときは、データ・エラーが起こる可能性があることを示す。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
境界周波数より低い周波数を通過させるフィルタ処理によって周波数オフセット及び周波数ドリフト率の値を測定するステップと、
上記周波数オフセット対上記周波数ドリフト率のデカルト・プロットを生成するステップとを具え、
上記デカルト・プロットは、境界枠を定める上記周波数オフセット及び上記周波数ドリフト率の値のリミットを含むことを特徴とするタイミング変動分析情報の表示方法。
【請求項２】
上記周波数オフセット対上記周波数ドリフト率の値が上記境界枠からはみ出したときは、上記値を強調表示するステップを更に具える請求項１記載のタイミング変動分析情報の表示方法。
【請求項３】
上記値の集積時間毎に上記デカルト・プロット上の上記値を繰り返し更新するステップを更に具える請求項１記載のタイミング変動分析情報の表示方法。
【請求項４】
番組の品質管理テストを永続的に行うために、消去されるまで上記デカルト・プロット上の上記値を蓄積するステップを更に具える請求項１記載のタイミング変動分析情報の表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号の測定に適した表示方法関し、特に映像配信システムにおけるふらつき（低周波数ジッタ）の表示に適したタイミング変動分析情報の表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ転送における低周波数ジッタ（ふらつき）を測定する重要性は、最近特に高まっている。電話会社では、ＳＯＮＥＴ及びＳＤＨネットワークにおいて、エラーなしにデータ転送するためには、転送時の重要な事象の長期安定及びタイミングの微妙な低周波数変動がポイントになる考えてきた。このとき、ふらつき測定では、低周波数又は長期間におけるタイミング・エラーを扱っており、これらはふらつき又は超低周波数ジッタとも呼ばれる。
【０００３】
ＳＯＮＥＴ及びＳＤＨシステムにおいてデータを適切に再生するためには、クロックが正確で安定していることが非常に重要である。ETSI（ヨーロッパ電気通信規格研究所：ETSI EN 300 462  Transmission and Multiplexing（商標）;ネットワーク同期のための一般的要求基準  パート１−１：ネットワーク同期のための定義及び用語集）及びITU-T（国際電信電話諮問委員会：ITU_T Rec G.810 ネットワーク同期のための定義及び用語集)では、同期品質を簡潔に測定するため、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨでの電気通信用のふらつき測定パラメータをいくつか定義しており、これらは性能の限界を特定するために使用されている。いくつか例を挙げると、タイム・インターバル・エラー（ＴＩＥ：ナノ秒単位のふらつき)、最大タイム・インターバル・エラー（ＭＴＩＥ：ＴＩＥの変動幅に関係）及び時間偏差（ＴＤＥＶ：Time DEViation）がある。
【０００４】
ＴＩＥは、被測定信号と（ふらつきのない）基準クロックとの間での重要な事象の時間エラーとして定義されている。ＭＴＩＥは、ＴＩＥの区間（幅が可変の一部区間）の関数としてふらつきを測定するものである。ＴＤＥＶは、周波数を標準化する周知の修正アラン分散から求められる統計的な測定である。ＭＴＩＥ及びＴＤＥＶは、許容最大リミット（限界）を示すマスク（mask）という観点から位置づけられることが多い。なお、これらパラメータについては、下記の非特許文献１に詳しい。
【０００５】
困ったことに、ふらつきの問題は、ＳＯＮＥＴ及びＳＤＨシステムに限ったものではなく、一般にクロック再生及びデータ転送のジッタ測定でも重要である。ジッタに関連したタイミングの数値指標を測定する装置は多数あるが、実際のジッタ測定でふらつき成分をどのように処理するか、また、タイミングの数値指標をもっと有意義で実用性の高いものとし、結果としてクロック再生、特に映像データ伝送にも関係するものとして、どのように定量化するかについては明確になっていない。
【０００６】
今日の映像配信は、ＭＰＥＧでの処理のように、可変レート処理の要素が含まれているが、結果として高品質画像と音声が等時的に現れる必要がある。等時及び同期システムにおいては、クロックは位相ロック・ループ（ＰＬＬ）で再生され、位相変動はトラッキングされるので、データ損失は生じず、低周波数ジッタ及びふらつき成分は、位相エラー及び時間エラーの観点からは、非常に大きいなもの（一般に数秒単位で観測される）となる。データ損失が生じるのは、位相の高次時間微分（周波数オフセット（ドリフト）及び周波数ドリフト率）が、クロック再生のタイミングをトラッキングできる限界、つまり、ＰＬＬの仕様を超えてしまったときだけである。
【０００７】
例えば、周波数オフセット（ドリフト）の平均は、ロックするためにＰＬＬのロック可能範囲でなければならず、これは測定すべき性能の限界の１つである。周波数オフセットが制限内にあるとしても、ほとんど全てのクロック再生システム（ＰＬＬ）のトラッキングには、周波数スルーレートに応じて増加する固有の位相エラーがあるために、周波数ドリフト率（又は回転：slew）は制限される。もしこの固有の位相エラーが大き過ぎると、断続的なデータ・エラーが発生する。加えて、ジッタ測定装置のメーカー毎に異なるジッタ測定では、ふらつき成分に原因不明の不一致が生じ、このふらつき成分によってジッタ測定システムが悪影響を受ける恐れがある。
【０００８】
困ったことには、測定基準はほとんどなく、ふらつきを検出／定量化し、ジッタ測定が原因のふらつきを適切に排除する装置もほとんどない。ＭＴＩＥ及びＴＤＥＶの方法も、周波数オフセット及び周波数ドリフト率の観点から映像のふらつきを特定することが望まれる映像仕様にはあまり適したものではなく、映像産業では採用されて来なかった。
【０００９】
最新のデジタル信号処理方法の中でさえも、映像は、結局はＮＴＳＣやＰＡＬ規格などのコンポジット・アナログ形式に変換されることが多く、この場合、白黒テレビジョンとの互換性を保って色情報を扱うために副搬送波が使用される。ＮＴＳＣ及びＰＡＬ規格は、色副搬送波の最大周波数エラー及び周波数ドリフト率を特定しており、今日ではほぼ全てのコンポジット信号が１つの再生クロックに基いているので、結果として、この最大周波数エラー及び周波数ドリフト率は、映像データのいかなるデジタル伝送の再生システム・クロックにも関わってくることになる。従って、ベースバンドのアナログ映像配信ではもちろんのこと、シリアル・デジタル・ビデオ・データ・インターフェイスにおける周波数オフセット及び周波数ドリフト率の両方の観点から、タイミングのふらつきを定量化することは重要である。
【００１０】
米国テクトロニクス社は、ベースバンド映像のふらつき測定に必要ものはＶＭ７００型ビデオ・アナライザで、シリアル・デジタル映像についてはＶＭ７００−１Ｓ型ビデオ・アナライザで、ＭＰＥＧ映像についてはＭＴＳ３００型ＭＰＥＧゼネレータ及びＭＴＭ４００型ＭＰＥＧトランスポート・ストリーム・モニタで提供してきた。これら製品は、ジッタ及びふらつきを、別々のタイミング・エラーとして測定・定量化し、ジッタ測定からふらつき成分を適切に分離する（その逆も）。しかし、これら製品では、残念ながらふらつき測定に関し、長くて３０秒程度のスライドするウィンドウに時間グラフを形成する程度である。これでは、要求に適合しているか確認するのに数分から数時間の長期間を必要とし、ウィンドウの期間が多くの場合で長期間のふらつきをグラフ化するのに十分な長さではないので、操作者がふらつきの特性及び程度を評価するのにはスライドするウィンドウで信号の立ち上がり及び立ち下がりを観測している必要が生じ、使用するには大変である。特定条件でトリガがかかる時間スタンプを用いれば、ふらつきがリミット（許容範囲）を超えたかどうかを長時間で記録することも可能だが、ふらつきの特性や波形は短い時間ウィンドウではとらえられない。
【非特許文献１】ウィリアム・パシノ（William Pacino）著、http://users.rcn.com/wpacino/sub_toc.htm にある「6. Technology Tutorial  "Jitter & Wander"（http://users.rcn.com/wpacino/jitwtutr/jitwtutr.htm）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、ジッタとふらつきを適切に区別し、ふらつきの特性／特徴がどのようなものかをグラフで表示するとともに、ふらつきが許容範囲内にあるか簡単に確認できるような表示方法がなかった。こうしたことから、時間軸と直交関係にあり、ふらつきが許容範囲内にあるか簡単に確認できる表示方法が望まれている。更に言えば、この表示方法は、ふらつきが許容リミットを超えたか評価できるよう、ふらつきの全ての変動記録を保持し、ふらつきの特性／特徴をグラフで表示することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、周期的な入力データ信号及び基準クロックから、その入力信号に関する周波数オフセット及び周波数ドリフト率を測定することによって、ふらつきのガマット（Gamut：許容最大範囲）を表示する。周波数オフセット及び周波数ドリフト率は、デカルト（直交）表示装置の異なる軸に夫々入力される。デカルト表示装置には、ふらつきのリミット（許容範囲）を示す境界枠があり、これがふらつきのガマットを定める。表示した値が境界枠内にあるときは、ふらつきがリミット内にある。しかし、表示した値がこの境界枠から外れたところにある場合は、その入力信号のふらつきに問題があることを示し、データ・エラーが起こる可能性を示す。その他、本発明の目的、効果及び新規性は、以下に示す詳細な説明を特許請求の範囲及び図面と併せて読むことによって明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、ジッタ及びふらつきの応答プロットを描いたグラフである。ジッタは、その測定からふらつきを排除するために、少なくとも３次のハイパス・フィルタを用いて測定するのが望ましい。カットオフ周波数には、ジッタとふらつきの間の境界周波数が割り当てられる。ふらつきは、２つの数値指標（周波数オフセット及び周波数ドリフト率）として示される応答で測定される。周波数オフセット（ドリフト）は、境界周波数より下での時間微分（６ｄＢ／オクターブ・スロープ）であり、境界周波数より上ではローパス・フィルタにかけられる。周波数ドリフト率も同様にローパス・フィルタにかけられるが、境界周波数より下での時間２次微分（１２ｄＢ／オクターブ・スロープ）である。これら２つのふらつき成分とジッタは、図２〜５に示すように、同時に時間グラグに示され、予め設定したリミットを超えていないかが個々にテストされる。図２〜５において、被測定信号は、図２に示すように三角形型のふらつき周波数オフセット成分を有する。
【００１４】
図６は、本発明によるふらつきのガマット（Gamut：許容最大範囲）表示を、１つの軸（例えば垂直軸）に関する図３の周波数ドリフト率と、他方の軸（例えば水平軸）に関する図２の周波数オフセットとによるＸＹプロットとして描き、２つのふらつきパラメータのデカルト（直交）プロットを形成したものである。この表示は、図４及び図５のジッタのプロットと共に使用され、表示方法を増やし、ジッタ／ふらつきを全スペクトラム成分に渡って途切れなく（シームレスに）分析できるようにする。
【００１５】
有効なふらつきは、中央の境界枠の中に含まれている。境界枠の外へはみ出したものは、ふらつき動作の許容リミット、つまり、周波数ドリフト率又は周波数オフセット（ドリフト）のリミットのいずれかを超えたことを意味している。これらリミットを超えたことは、色の変化又は強調表示（ハイライト、輝度の変化等）で示され、時間スタンプで記録が残される。ふらつき成分は、プロットされる前にふらつきの境界周波数でフィルタされる。
【００１６】
時間に対するふらつきガマット表示を提供するため、ふらつきガマット表示に関する値は、これら値の１組（セット）の集積時間毎に繰り返し更新される。また、その値は、永続的に番組の品質管理テストを続けられるように、消去（クリア）されるまで累積的に蓄積される。
【００１７】
選択した境界周波数より低い周波数では、ふらつきガマット表示でタイミング変動を測定し、境界周波数より高い周波数では、ジッタ波形がジッタ対時間、ジッタ対周波数をプロットし、これらによって全スペクトラム成分に渡って途切れなくタイミング変動分析を行う。
【００１８】
図７は、本発明に基づくふらつきのガマット（許容最大範囲）表示のプロット（plot）を生成するための好適な機能ブロック図である。また、図８は、ある瞬間における正規化した周波数オフセットを決定するための方法を示した本発明に基づくタイミング波形図である。これらにおいて、ジッタ／ふらつき処理は、正規化した瞬間周波数オフセットの時間的に離散した複数のサンプルとして示される。周期的な入力信号及び基準クロックＦｏは、瞬間周波数オフセット測定モジュール１２に入力され、ある瞬間の正規化した周波数オフセットdelta_f(n)が生成される。図８のタイミング波形図を見ると、連続する重要事象（入力信号の立ち下がり傾斜の中間点やゼロ・クロス点など）により、入力信号の各サイクルについて、ある一定の周期Tp(n）が定まる。時間的に離散した現在の事象の周期を定める最初の重要事象から次の基準クロック・パルス発生までの期間は、ＴＩＥ（ｎ−１）として測定される。同様に、次の重要事象からその次の基準クロック・パルスまでの期間は、ＴＩＥ（ｎ）として測定される。ここで基準クロックの周期Ｔｏは、基本的に一定とみなし、既知とする。このとき、瞬間周波数オフセットdelta_f(n）は、次式で示される。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
瞬間周波数オフセットdelta_f(n）は、続いてアキュムレータ１４及び第２次ローパス（ＬＰ２）フィルタ１６に入力され、フィルタ１６の出力信号は微分回路１８に入力される。ＬＰ２フィルタ１６からの出力信号は、周波数オフセットＦoff(n)であり、これはふらつきガマット表示装置２０の一方の軸に印加される。アキュムレータ１４からの出力信号ｊ（ｎ）は、第３次ハイパス（ＨＰ３）フィルタ２２に入力され、図４に示す低周波数成分をカットしたジッタ出力信号が生成され、これは続いて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール２４に入力され、図５に示すジッタ・スペクトラムＪＪ（ｎ）が生成される。微分回路１８からの出力信号は、第１次ローパス（ＬＰ１）フィルタ２６に入力され、周波数ドリフト率信号Ｆdr(n）が供給される。これは、ふらつきガマット表示装置２０の他方の軸に印加される。ふらつきガマット表示装置２０は中央に境界で仕切られた枠２８を有し、これは周波数オフセット及び周波数ドリフト率のふらつきリミットを定めている。境界枠２８の外にはみ出した値は、ふらつきのエラーを示し、これは結果としてデータ・エラーが生じる可能性を示す。
【００２１】
上述のように、本発明は、周波数オフセット及び周波数ドリフト率を測定し、これらをふらつきのガマット（Gamut：許容最大範囲）を定めるふらつきリミット境界枠を有するデカルト（直交）表示軸に夫々入力することによって、ふらつきのガマットを表示し、伝送されたデータ・タイミング変動の分析情報を表示する。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
ふらつきの特性を表示すると共に、ふらつきが許容範囲内にあるかが明確にわかり、種々の信号のふらつき分析に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ジッタ及びふらつきを描いた応答プロットのグラフである。
【図２】周波数オフセットをプロットしたグラフである。
【図３】周波数ドリフト率のグラフである。
【図４】ジッタをプロットしたグラフである。
【図５】ジッタのスペクトラムをプロットしたグラフである。
【図６】本発明によるふらつきガマット表示をプロットしたグラフである。
【図７】本発明に基づくふらつきガマット表示のプロットを生成するための好適な機能ブロック図である。
【図８】ある瞬間における正規化した周波数オフセットを決定するための方法を示した本発明に基づくタイミング波形図である。
【符号の説明】
【００２４】
１２      瞬間周波数オフセット測定モジュール
１４      アキュムレータ
１６      第２次ローパス・フィルタ
１８      微分回路
２０      ふらつきガマット表示装置
２２      第３次ハイパス・フィルタ
２４      高速フーリエ変換モジュール
２６      第１次ローパス・フィルタ
２８      境界枠
ＴＩＥ    タイム・インターバル・エラー
ＭＴＩＥ  最大タイム・インターバル・エラー
ＴＤＥＶ  時間偏差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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