第２部

電子部品編
第 3 章 ディジタル・ビデオ信号をシリアル伝送するテクニック

SDI 送受信回路の機能と専用 IC の使い方
黒毛利 学
Manabu Kuromori

アナログのコンポジット信号では，輝度，色，同期を 1 本の線で伝送していました．ディジタル信号では規格では，複数の同軸ケーブルを使って機器間を接続します．これらの信号を 1 本の同軸ケーブルによってどうでしょう．10 ビットの信号を伝えるために 10 本送受信するための物理層の規格として SMPTE259Mの線をつなぐのでしょうか？また，そのクロック信号も別に伝送するのでしょうか？

が規定されました．
高品位解像度（以降，HD）の規格

輝度信号 10 ビット，色信号 10 ビット，クロック信号 1 ビット，同期信号 1 ビットと，すべてのデータをハイビジョン・テレビ用スタジオ機器のディジタル規格として，SMPTE260M，SMPTE274 などがあり同時に伝送する場合，必要なケーブルの本数は輝度信号 10 本，色信号 10 本，クロック 1 本，同期信号 1 本

ます．これらの信号を 1 本の同軸ケーブルにて送受信するための物理層の規格として SMPTE292M が規定と，合計 22 本のケーブルが必要になります．

されました．規格では信号の振幅，リターン・ロス，これでは，いくらディジタル信号がアナログ信号に比べてメリットがあったとしても誰も使いません．そジッタ，信号の立ち上がり/立ち下がり時間またその時間差，オーバーシュート，DC オフセット値，エンこで考え出されたのが SDI（Serial Digital Interface）
です．1 本のケーブルで輝度信号，色信号，同期信号，コード/デコード方式などを規定しています．

クロックの情報すべてを伝送するための技術です．

● パラレル信号の規格

SDI の基礎知識● SDI とは

SDI 自体はシリアル通信の規格です．シリアル通信といえど，データにはパラレル・データの状態だってあります．詳しくは後述しますが，マイコンなどからのデータは，パラレル−シリアル変換されてから 1 本

SDI と は ， Serial Digital Interface の 略 称 で ，の線に送り出されるのです．ここでは，SDI 規格に相SMPTE（Society of Motion Picture and TelevisionEngineers）というアメリカのテレビジョンの規格と，性の良いパラレル信号の規格を整理します．
SD の場合，4 ： 2 ： 2 コンポーネント・ディジタ

日本の ARIB という規格で規定されています．内容はほぼ同じで，1 本の同軸ケーブルで輝度信号，色信号，ル・インターフェースの規格が SMPTE125M，4 f sc
NTSC コンポジット信号をパラレル・ディジタル信号同期信号，クロックを伝える規格です．

で伝送するための規格が SMPTE244M，4fsc PAL 信

SDI は，データを 1 本のケーブルで伝送するため，転送レートが非常に高速です．このため基板設計時に号をパラレル・ディジタル信号で伝送するための規格が IEC1179 です．

は，アナログ信号を扱う技術が要求されます．

 SD の規格
日本ではなじみの深いコンポーネント・ディジタ● SD 用と HD 用の規格がある
基板設計の説明に先立ち，SDI 信号の規格についてル・インターフェースの規格 SMPTE125M は，輝度信号 Y と色差信号 CbCr の形で伝送されます．各ビッ述べます．

トの伝送速度は 27 Mbps で，10 本の信号線と 1 本の標準解像度（以降，SD）の規格
ディジタル・テレビ用スタジオ機器の規格として，クロック線の合計 11 本の信号線とグラウンド線のペア・ケーブルで伝送されます．

SMPTE244，SMPTE125M などがあります．これらは，それぞれ SD のコンポジット・ビデオ信号やコンサンプル・データ数は，1 ライン当たり Y が 720 サンプル，Cb が 360 サンプル，Cr が 360 サンプルとなりポーネント・ビデオ信号をディジタル化した規格です．

ます．SMPTE125M は 8 ビットの伝送も許可していま

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2004 年 7 月号

特集＊ディジタル時代のビデオ信号操作術
表 3 − 1 HD パラレル信号の規格
SMPTE規格の番号

260M

項目295M

274M

296M

フレーム当たりのライン数1125

1125

1250

1125

1125

1125

11251125

1125

1125

1125

750

750

1ライン当たりのサンプリング数

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1920

1280

1280

全アクティブ・ライン数

1035

1035

1080

1080

1080

1080

1080

1080

1080

1080

1080

720

720

フレーム・レート

30

29.97

2530

29.97

2530

29.97

25

24

23.98

60

59.94

インターレース

アナログ・ビデオ信号

プログレッシブ

シンク・ボトム
ベデスタル

映像区間

ブランキング区間
ディジタル・EAV
ビデオ信号

3FFh 000h 000h

補助データ

SAV

映像データ

3FFh 000h 000h XYZ

XYZ

EAV

SAV，EAVは，10ビット×4のデータで構成される．
XYZの中にはフィールド信号，垂直同期信号，水平同期信号などが含まれる

図 3 − 1 アナログ・ビデオ信号とディジタル・ビデオ信号のデータの関係
HDの場合，SMPTE292Mにのっとったシリアル信号． 入力信号に含まれるSDの場合，SMPTE252M
ジッタを除去にのっとったシリアル信号

イコライザ

リクロッカ

符号化された信号を元の信号に戻す

シリアル-パラレル変換

デスクランブラ

HDのときのビット・レート：1.485GHzまたは1.485/1.001GHz
SDのときのビット・レート：143MHz（NTSCコンポジット），177.3MHz（PALコンポジット）
270MHz（525/625コンポーネント），360MHz（525/625コンポーネント）

デフォーマッタ

同期信号やエラー信号の抽出，補助データの有無を検知

図 3 − 2 SDI レシーバ部の機能ブロック

すが，SDI では 10 ビットに固定されているため，SDI

3 − 1 にまとめています．ブランク区間の始まりはで伝送するときは 10 ビットに拡張されます．
同期信号は 10 ビットのデータ・ストリームに埋めEAV（End of Active Video），終わりは SAV（Start ofActive Video）という信号です．EAV の後にライン番込まれた TRS（Time Reference Signal）と呼ばれる特号と CRC が続きます．

殊なコードで表されます．TRS は TRS − ID という識別コード（3FFh，000h，000h）と FVH を示すフラ前述のとおり TRS は，3FFh，000h，000h，XYZという TRS − ID とフィールド信号，水平/垂直信号をグ・ワードから構成されます．SD では CRC やライン番号はありません．

含むフラグ・ワードから成り立っています．また，このブランキング区間には音声信号などを入れることで，

 HD の規格
HD の場合，表 3 − 1 に示す SMPTE274M などが映

SDI ケーブル 1 本で映像と音声を同時に伝送することが可能となります．

像のパラレル伝送の規格となります．HD のパラレ
ル・データは，サンプリングするクロックの周波数は同じですが，フレーム当たりのライン数，フレーム周SDI レシーバに必要な機能と専用 IC波数，インターレース/プログレッシブの違いなどがあります．

ビデオ信号を SDI を通して送受信するためには，パラレル信号をシリアル化するトランスミッタと，アナログ波形とディジタル信号のデータの関係を図

SDI 形式で受け取ったシリアル・データをパラレル・

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