Video and Vision Processing Suite Intel® FPGA IPユーザーガイド

ID 683329
日付 6/26/2023
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ドキュメント目次
1. Video and Vision Processing Suiteについて 2. Video and Vision Processing IPのスタートガイド 3. Video and Vision Processing IPの機能の説明 4. Video and Vision Processing IPインターフェイス 5. Video and Vision Processing IPレジスター 6. Video and Vision Processing IPのソフトウェア・プログラミング・モデル 7. Protocol Converter Intel® FPGA IP 8. 3D LUT Intel® FPGA IP 9. AXI-Stream Broadcaster Intel® FPGA IP 10. Bits per Color Sample Adapter Intel FPGA IP 11. Chroma Key Intel® FPGA IP 12. Chroma Resampler Intel® FPGA IP 13. Clipper Intel® FPGA IP 14. Clocked Video Input Intel® FPGA IP 15. Clocked Video to Full-Raster Converter Intel® FPGA IP 16. Clocked Video Output Intel® FPGA IP 17. Color Space Converter Intel® FPGA IP 18. Deinterlacer Intel® FPGA IP 19. FIR Filter Intel® FPGA IP 20. Frame Cleaner Intel® FPGA IP 21. Full-Raster to Clocked Video Converter Intel® FPGA IP 22. Full-Raster to Streaming Converter Intel® FPGA IP 23. Genlock Controller Intel® FPGA IP 24. Generic Crosspoint Intel® FPGA IP 25. Genlock Signal Router Intel® FPGA IP 26. Guard Bands Intel® FPGA IP 27. Interlacer Intel® FPGA IP 28. Mixer Intel® FPGA IP 29. Parallel Converter Intel® FPGA IPのピクセル 30. Scaler Intel® FPGA IP 31. Stream Cleaner Intel® FPGA IP 32. Switch Intel® FPGA IP 33. Tone Mapping Operator Intel® FPGA IP 34. Test Pattern Generator Intel® FPGA IP 35. Video and Vision Monitor Intel FPGA IP 36. Video Frame Buffer Intel® FPGA IP 37. Video Frame Reader Intel FPGA IP 38. Video Frame Writer Intel FPGA IP 39. Video Streaming FIFO Intel® FPGA IP 40. Video Timing Generator Intel® FPGA IP 41. Warp Intel® FPGA IP 42. デザイン・セキュリティー 43. Video and Vision Processing Suiteユーザーガイドの文書改訂履歴

34.3. Test Pattern Generator IPの機能の説明

Test Pattern Generator Intel FPGA IPを使用すると、ランタイム時またはコンパイル時にさまざまなテストパターンを選択できます。
  • バーパターン
    • カラーバー
    • グレースケール・バー
    • 黒と白のバー
    • 混合バー
  • 定数カラー
  • SDIパソロジカル

バーパターン

Bars Patternを選択すると、IPは8本の垂直バーを含むテストパターンを生成し、各バーは各出力ビデオラインの約1/8をカバーします。バーには、カラーの変化のシーケンス (カラーバー)、明るさが減少するグレースケール・トーンのシーケンス (グレースケール・バー)、または交互に並ぶ黒と白のバーのシーケンスが含まれます。混合バーは垂直方向のパターンを変更します。線の最初の1/8が黒と白のバーを表示し、次の1/8がグレースケール・バーを表示し、最後の3/4がカラーバーを表示します。バーパターンを選択した場合 (そして、Avalonメモリーマップド制御エージェント・インターフェイスをオンにした場合)、レジスターマップ内の値によって、ランタイム時に表示するバーパターンのバリアントが選択されます。 Avalon memory-mapped control agentをオンにしない場合、fixed bars modeパラメーターによって表示するバーパターンのバリアントが制御され、ランタイム時にこれを変更することはできません。

すべてのテストパターンにおいて、各バーは出力フレームの幅の約1/8ですが、この幅は正確ではありません。各カラー バーの実際の幅は、フィールド幅と水平サブサンプリングによって影響を受けます。

フィールドの幅が8で割り切れない場合、割り算で得られた残りのピクセルはバー全体にできるだけ均等に分散されます。フィールドの左側にある最初のバーには、常にfloor(field_width/8) ピクセルがあります。すべての残りのピクセルがなくなるまで、単一の残りのピクセルが後続の各バーの幅に追加されます。各バーの幅は、出力インターフェイスでビートごとに送信されるピクセル数 (ピクセル並列) より小さくすることはできません。フィールド幅が8 x ピクセル並列未満に設定されている場合、バーごとにピクセル並列でできるだけ多くのバーが表示されますが、表示されるバーの数は8未満になります。出力が水平方向にサブサンプリングされる場合 (4:2:2または4:2:0)、各カラーバーのピクセル幅は2の倍数になるため、これが常に当てはまるように上記の方法を変更します。

次の表では、3つの基本モードごとの各バーのカラーコンポーネントの値を定義しています。値は、カラープレーンあたりのビット数を8ビットに設定した場合の実際の出力値です。カラーあたりのビット数が8ビットより大きい場合、内部ロジックによって必要なビット数だけ値がシフトアップされ、LSBにゼロが追加されます。

表 597.  カラーバー・テストパターン用のRGBおよびYCbCrカラースペース両方における各カラープレーンの出力値
カラー RGB YCbCr
白 (左) (180、180、180) (180、128、128)
(180、180、16) (162、44、142)
青緑 (16、180、180) (131、156、44)
(16、180、16) (112、72、58)
赤紫 (180、16、180) (84、184、198)
(180、16、16) (65、100、212)
(16、16、180) (35、212、114)
黒 (右) (16、16、16) (16、128、128)
表 598.  グレースケール・バー・テストパターン用のRGBおよびYCbCrカラースペース両方における各カラープレーンの出力値
カラー RGB YCbCr
0 (左) (180、180、180) (180、128、128)
1 (162、162、162) (162、128、128)
2 (131、131、131) (131、128、128)
3 (112、112、112) (112、128、128)
4 (84、84、84) (84、128、128)
5 (65、65、65) (65、128、128)
6 (35、35、35) (35、128、128)
7 (右) (16、16、16) (16、128、128)
表 599.  黒と白のバーのテストパターン用のRGBおよびYCbCrカラースペース両方における各カラープレーンの出力値
カラー RGB YCbCr
0 (左) (180、180、180) (180、128、128)
1 (16、16、16) (16、128、128)
2 (180、180、180) (180、128、128)
3 (16、16、16) (16、128、128)
4 (180、180、180) (180、128、128)
5 (16、16、16) (16、128、128)
6 (180、180、180) (180、128、128)
7 (右) (16、16、16) (16、128、128)

定数カラー

定数カラーのテストパターンは、定数カラーの完全なフィールドまたはフレームです。このテストパターンはテストに使用できる値が限られていますが、このパターンを使用してミキサーの背景レイヤーを形成できます。目的のカラーのRGBまたはYCbCr値を、コンパイル時に設定される固定パラメーター、もしくはAvalonメモリーマップド制御エージェント・インターフェイスを介してランタイム時に制御される値として設定します。

SDIパソロジカル

SDIパソロジカルのテストパターンは、SDIイコライザーとPLLパフォーマンスのストレステスト用に特別にデザインされています。テストパターンは、上半分の線が赤紫色で塗りつぶされ、下半分の線がグレー色で塗りつぶされたスタティックなテスト画像で構成されます。

出力サブサンプリングとカラースペース

Avalonメモリーマップド制御エージェント・インターフェイスを使用して、出力のサブサンプリングとカラースペースを、コンパイル時に固定して設定するか、ランタイム時に可変にするようにコンフィグレーションできます。

Output Format パラメーターは、サブサンプリング・オプションを設定します。

  • 4:4:4。出力は、各カラープレーン (RGBまたはYCbCrのいずれか) のフル・サンプリングで固定されます。各ピクセルには3つのカラープレーンがあります。
  • 4:2:2。出力は、Yプレーンではフル・サンプリング、CbおよびCrプレーンでは水平サブサンプリングに固定されます (RGBデータは4:2:2モードではサポートされません)。各ピクセルには、2つのカラープレーンがあります。
  • 4:2:0。出力は、Yプレーンではフル・サンプリング、CbおよびCrプレーンでは水平および垂直のサブサンプリングに固定されます (RGBデータは4:2:0モードではサポートされません)。各ピクセルには、3つのカラープレーンがあります。
  • モノクロ。出力にはピクセルごとに1つのカラープレーンのみがあり、フル・サンプリングされたYプレーンのみを表します。
  • 可変。出力はランタイム時に4:4:4RGB、4:4:4YCbCr、4:2:2YCbCr、または4:2:0 YCbCrにコンフィグレーションできます。各ピクセルには、3つのカラープレーンがあります。

IPを使用すると、ランタイム時に切り替えるために最大8つの異なるテストパターン・コンフィグレーションを選択できます。

  • 各コンフィグレーションは、使用可能な3つのパターンの1つと書式設定オプションの組み合わせです。
  • 各テストパターン・コンフィグレーションは、特定の出力形式に固定されています。ただし、パターンを選択することにより、ランタイム時に全体的な出力形式を変更できます。

例えば、すべてバーパターンを使用する4つの異なるコンフィグレーションを含めることができますが、最初のコンフィグレーションは4:4:4RGB、2番目は4:4:4YCbCr、3番目は4:2:2YCbCr、4番目は4:2:0 YCbCrに設定されています。この設定により、HDMI2.0出力のすべての可能なコンフィグレーションを検証できます。

ランタイム時の設定の更新

Avalonメモリーマップド制御エージェント・インターフェイスをオンにすると、解像度、インターレース設定、テストパターン・コンフィグレーションをレジスターマップ経由でランタイム時に調整できます。ランタイム時に設定変更を実行するモデルは、テスト・パターン・ジェネレーターがインテルFPGAストリーミング・ビデオ・プロトコルのフルバリアントまたはライトバリアントのどちらを出力するようにパラメーター化されているかによって異なります。

フルバリアント

Lite modeをオフにすると、いつでもテスト・パターン・ジェネレーターの設定を編集できます。IPは、COMMITレジスター (アドレス0x014C) への書き込み後の次のフレームの開始まで設定を適用しません。IPは、シーケンス内の後の書き込みの1フレーム前にシーケンス内の最初の書き込みを適用するリスクを負うことなく、複数のレジスターへの書き込みを必要とする設定の変更を完了できます。

フルバリアントのレジスター更新の完全なシーケンスは、次のとおりです。

  1. レジスターマップ (アドレス0x120から0x0128、アドレス0x0150、0x015Cから0x0168) 内のテスト・パターン・ジェネレーター設定の任意のサブセットに必要な編集を行います。
  2. 設定を更新するための最初の書き込みの後、IPはこのアドレスへのすべての読み出しの戻りデータでSTATUSレジスター (アドレス0x0140) のビット1をアサートします。
  3. 変更を一貫したセットとしてコミットするには、COMMITレジスター (アドレス0x014C) に任意の値を書き込みます。
  4. COMMITレジスターへの書き込み後、次のフィールド境界でIPがSTATUSレジスターのビット1をデアサートするまで、設定をさらに編集しないでください。IPがテストパターン設定 (アドレス0x0120から0x0128、および0x0150) を更新した場合、この時点でフィールド・インデックスは0にリセットされます。フィールド・インデックスは、最後の更新以降のフレーム数のカウントです。インターレース・シーケンスは、レジスターマップで指定されているように、F0またはF1から開始するようにリセットされます。
  5. IPがSTATUSレジスターのビット1をデアサートすると、さらに設定を更新できます。

COMMITモードのレジスターは、CONTROLレジスター (アドレス0x0148) を除くすべてのレジスターへの更新の適用をゲートします。CONTROLレジスターを使用すると、フレーム境界でIP出力を停止および開始できます。IPは、COMMITレジスターへの書き込みの有無に関係なく、次のフィールド境界でCONTROLレジスターに更新を適用します。

Lite mode

Lite modeをオンにすると、IPのCOMMITレジスター機能はなくなります。テスト・パターン・ジェネレーター設定を更新するための推奨フローは、次のとおりです。

  1. 次のフィールド境界でテスト・パターン・ジェネレーターを停止するには、CONTROLレジスター (アドレス0x0148) に0を書き込みます。
  2. ビット0がデアサートされ、テスト・パターン・ジェネレーターがフィールド間でアイドル状態にあることを示すまで、STATUSレジスター (アドレス0x0140) を読み出します。
  3. レジスターマップ (アドレス0x120から0x0128、アドレス0x0150、0x015Cから0x0168) 内のテスト・パターン・ジェネレーター設定の任意のサブセットに必要な編集を行います。
  4. CONTROLレジスターに1を書き込み、新しい設定でテスト・パターン・ジェネレーターを再起動します。IPのテストパターン設定 (アドレス0x0120から0x0128、および0x0150) が更新されると、この時点でフィールド・インデックスは0にリセットされます。インターレース・シーケンスは、レジスターマップで指定されているように、F0またはF1から開始するようにリセットされます。