Vereinfachte 4K-TV-Entwicklung mit dem Zynq SoC

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Noch mehr Leistung ist verfügbar durch die Einführung der neuen Xilinx UltraScale- (16-nm/20-nm) Technologie. Sie unterstützt Taktgeschwindigkeiten bis zu vielen Hundert Gigabit pro Sekunde und wird auch als “ASIC Class” bezeichnet. (Weitere Informationen dazu unter www.xilinx.com/products/technology/ultrascale.html). Die UltraScale-Architektur ermöglicht nicht nur die Entwicklung von 4K-Videosystemen, sondern weit darüber hinaus, wobei 8K schon am Horizont sichtbar ist.

Einsatzfertige, adaptierbare Systeme

Die von IP-Kernen gebildeten Blocks können die Entwicklung von Videosystemen beträchtlich erleichtern. Doch einsatzfertige Systeme, die man je nach Bedarf anpassen kann, sind ein noch besserer Ausgangspunkt. Xilinx bietet seit kurzem die Real-time Video Engine (RTVE) Referenzdesigns, die sowohl die Video- und Konnektivitäts-IP von Xilinx und IP-Blocks von OmniTek enthalten.

Diese Referenzdesigns ermöglichen eine nachweisbar gute und brauchbare Videoverarbeitung mit kommerzieller Broadcast-Qualität, die einen breiten Bereich von Video-Applikationen adressiert. Die RTVE-Designs demonstrieren sowohl die Funktionalität dieser IP-Blocks, als auch ihre einfache Interoperabilität, denn alle wurden entsprechend den AXI4 Interconnect-Standards ausgelegt.

Mit jeder neuen RTVE-Version wurden die Designmöglichkeiten durch die Eingliederung der neuesten IP-Blocks erweitert. Die neueste Version - RTVE 3.1 - fügt die Unterstützung der 4K-Video-Standards nach SMPTE 425-5:2014, DisplayPort 1.2, 6G-SDI und 12G-SDI hinzu. Bild 2 (Bild 3 in der Online-Version dieses Beitrags) zeigt ein Blockdiagramm dieser Entwicklung.

Die Auslegung von RTVE 3.1 umfasst sowohl die oben beschriebenen OmniTek-Kerne, als auch den OmniTek Interlacer, Combiner und Crosspoint, außerdem einige Schlüsselkomponenten von Xilinx. RTVE 3.1 wird außerdem mit einem API und einer Applikation zum Treiben der RTVE-Engine über eine Web-basierte Schnittstelle angeboten. Sowohl die RTVE 3.1 Firmware, wie die Software der Applikation stehen den Anwendern als Quellcode zur Verfügung, entweder zum eigenen Gebrauch, oder als Anleitung, wie man beim Entwurf eines Systems mit diesen Tools vorgeht, oder auch als Ausgangspunkt für ähnliche Systeme.

Ebenfalls für die Anwender verfügbar ist die Hardware-Plattform des RTVE 3.1. Sie besteht aus dem OmniTek OZ745 Entwicklungs-Kit (auf der Basis eines Xilinx Zynq 7045 SoC) und einer FMC-Erweiterungskarte. Die FMC-Karte fügt DisplayPort 1.2-kompatible Eingang und Ausgangs-Ports hinzu, außerdem zwei SD/HD/3G/6G-SDI Ein- und Ausgänge. Zusammengenommen ermöglichen diese zusätzlichen I/Os die Erweiterung der unterstützten Video-Standards mit Einschluss von 6G 4K und 12G 4K; 3G Level A und 3G Level B Square Division/Quad 4K, sowie 3G Level A und 3G Level B Two-Sample Interleave 4K.

Den Beleg dafür, dass diese Komponenten gemeinsam eingesetzt werden können, um ein kommerziell erfolgreiches System zu erstellen, liefert OmniTek in Gestalt der Ultra 4K Tool Box. Die grundlegende Architektur der 4K Tool Box basiert auf dem OmniTek OZ745 Entwicklungs-Kit, der FMC-Karte, der Firmware und der zugehörigen Applikationssoftware des RTVE 3.1. Die 4K Tool Box ermöglicht nicht nur die Auf-, Ab- und Kreuzkonversion aller Video-Standards bis herauf zu 4K60 mit der entsprechenden Bildkorrektur. Sie bietet außerdem einen weiten Bereich von Messanzeigen einschließlich Eye-Diagramm und Jitter, Gamut-Darstellungen und Pixeldaten über die vielen unterschiedlichen Datenströme hinweg, aus denen die 4K-Bilder zusammengesetzt sein können.

Die Ultra 4K Tool Box ist neu auf dem Markt. Doch sie ist bereits im Besitz eines breiten Spektrums von Anwendern, die alle Gebiete der 4K-Verarbeitung abdecken – von der Chipherstellung bis zu Test- und Messanwendungen und dem Einsatz in TV-Stationen. Dieser Erfolg demonstriert das intensive Interesse der gesamten Video-Industrie an den neuen 4K-Standards.

* Roger Fawcett ist Managing Director von OmniTek.

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