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DIGITAL
SoC
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- ELETTRONICA OGGI 447 - LUGLIO/AGOSTO 2015
La nuova TV UHD 4K comporta un quadruplicamento del
numero dei pixel rispetto a quelli previsti dallo standard HD.
Ancora più importante per gli utenti è il fatto che lo standard
4K consente loro di passare a una TV di dimensioni mol-
to superiori che offre una sensazione molto più avvolgente
senza alcun effetto percepibile sulla qualità dell’immagine.
Esistono tuttavia numerose sfide tecniche intrinseche allo
sviluppo di sistemi per il supporto al video 4K. Per comin-
ciare, una dimensione di trama di 3.840 x 2.160 pixel, fornita
con una velocità di trama massima di 60 Hz, corrisponde ad
una velocità dei pixel di 600 MHz. Occorre quindi un siste-
ma con prestazioni molto spinte per elaborare questi dati in
tempo reale. Inoltre bisogna considerare le diverse configu-
razioni di trasmissione che sono state definite per il 4K – che
richiedono la presenza di più flussi di dati, alcuni inviati mul-
tiplati sullo stesso cavo, alcuni su cavi diversi – e le diverse
tecnologie di supporto emergenti: 4x3G; 6G-SDI e 12G-SDI;
HDMI 1.4 e 2.0; DisplayPort 1.2 e V-by-One HS.
Un’altra questione aperta per i progettisti è la necessità di
gestire non solo il 4K, ma anche molti, se non tutti, gli stan-
dard video attualmente in uso, incluso l’SD. Inoltre, il
sistema deve supportare la conversione fra questi
standard diversi con tutti gli aspetti associati alla
conversione verso frequenze superiori/inferiori/ e
verso formati diversi; alla presenza di spazi di co-
lore non corrispondenti, alla correzione dei colori,
all’interlacciamento e al deinterlacciamento e alla
gestione della cadenza di ripresa. Un’ulteriore com-
plicazione deriva dal fatto che la conversione verso
frequenze superiori, in genere, deve anche essere
abbinata all’uso delle tecniche di miglioramento
dell’immagine cosiddette “a super-risoluzione”, per
controbilanciare lo sfocamento dell’immagine che si
produce inevitabilmente.
Altre elaborazioni che potrebbero essere necessa-
rie includono la riduzione del rumore, il ritaglio e il
ridimensionamento dell’immagine – ovviamente il
tutto deve essere fatto in tempo reale. Alcuni siste-
mi potrebbero anche richiedere il supporto alla protezione
dalla copia digitale a larga banda (HDCP). Inoltre, chiunque
abbia necessità di determinare la qualità delle trasmissioni,
avrà anche bisogno di generare visualizzazioni appropria-
te dei diagrammi ad occhio e delle instabilità di fase, e la
tecnologia per realizzare queste funzioni diventa sempre più
difficile da mettere a punto al crescere della velocità di tra-
smissione dei bit.
Core di proprietà intellettuale in tecnologia 4K
La prima fase nella progettazione di un sistema consiste nel
trovare blocchi già pronti da includere nel progetto. Nel mon-
do FPGA, i blocchi costitutivi equivalenti ai vari chip disponi-
bili per l’integrazione in un progetto su PCB sono i blocchi IP.
Quindi il primo passo consiste nell’identificare quali blocchi
IP sono disponibili per l’uso in un progetto 4K UHD.
OmniTek, membro certificato dello Xilinx Alliance Program,
è in grado di proporre numerosi blocchi IP per tutti i tipi di
progetti di sistemi video.
Due blocchi in particolare sono utili per i progettisti di siste-
Fig. 1 – Architettura dei canali in ingresso dell’unità processore video scalabile OSVP v2 di OmniTek
Fig. 2 – Il progetto di un sistema video RTVE 3.1 con la disposizione dei compo-
nenti a opera dell’integratore di proprietà intellettuale Vivado, con accanto la
finestra di configurazione