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350Mbpsと言われると結構頑張っているなという感じがするカラーサブキャリアの10倍速NTSC信号を完全にデジタイズできるって言えば近未来感があるね
大雑把に言うと信号をN回サンプルできればノイズを1/Nにできるので単純なデジタル・アーカイブ化だけじゃなくてノイズ削減効果も期待できますね
それにしてもLDプレイヤーの改造方法というのが,ものすごく簡単でびっくりしました.要は,LD-V4300Dの内部基板にはRAW信号を出すコネクタが既に実装済み,そこから信号線を引っ張るだけで改造終わり.判っている人なら一瞬で終わる内容になっています.
今どきの電化製品だと,高密度化,低コスト化が徹底していて,こんな簡単な方法で信号を引っ張りだすのはまず無理です.一方で,90年代の製品は自由度が高いです.基板コネクタには丁寧に信号線名のシルク印刷があり,解析は簡単.筐体の中はスカスカなので信号線を外に引き出すためのBNCコネクタを追加するのも容易です.
信号処理も同じ側面があって,90年代当時のアナログ信号処理技術に対して今の21世紀のデジタル信号処理技術が劇的に進化しています.(CPUやDSPの処理速度向上は言うまでもありませんが,たとえばA/Dコンバータのような部品単位でみてもこの20年ぐらいで性能は**恐ろしく**向上しています)
LD-V4300Dの開発者達がDomesday86 Projectを見たら,どう思うんでしょうね?BBCあたりで,LD-V4300Dを囲んで新旧の技術者が対面する番組とか作って欲しいなぁと思いました.
毎秒3550万サンプルというと大層に聞こえますが、得られる映像は750(横) x 3(Y/Pr/Pb) x 525(走査線数) x 30p or 60i(フレームレート)程度ですよね。
横方向はオーバーサンプリングと言えるかもしれませんが、カラーのNTSCだとこれで最低限なんじゃないでしょうか。
サンプルする対象はNTSCビデオ信号(帯域4.5~6MHzくらいのベースバンド信号)を7.1MHz(確か)のキャリア周波数でダイレクトFM変調したものです。この信号を適切なレベルでスライスしてピットの長短に変換して記録しています。FM変調した信号がプレーヤーから取り出せるのであれば、これ(すなわち7MHz付近の広帯域FM波)を35.5MHzでサンプルしてデジタル化・記録するのでしょう。そして読みだしたデータをソフトウェアDSPでFM復調して得られたNTSCをRGBなりYCbCrなりに変換しているのだと思います。
10bit、35MSpsというと、今時のADCとしてはそれほど高性能でもありません。個人が買える範囲でも、14bit、500MSps(しかも複数チャネル入り)のような一桁性能が上の物が手に入ります。
そのような高速ADCで生データを直接PCにデータ取り込もうと思ったら、PCI-Express経由のボードが必要になるので避けたのかな?リンク先のシステム見ると間にFPGAが挟まってるので、FPGA側でデシメーションフィルタをかければ良いような気もするけど。
単位時間あたりのデータ量で200倍以上じゃないですか。開発の難易度と費用も桁が違ってきます。所詮扱う信号はNTSCですし意味のないオーバースペックだと思いますよ。
14bit、500MSpsにしても、データ量は20倍ですよ?データ量で7Gbpsなので、今時は安いFPGAでも十分に処理できます。オーバーキルですが、流行り物なら3万円のUltra96とかでもいいんじゃないでしょうか。
FPGAからPCに渡すデータはデシメーションフィルタの後になるので、ADCの生データが10bit/35MSpsだろうが14bit/500MSpsだろうが同じです。意味があるかどうかは、ここでかけるフィルタ次第ですね。
FM変調されててピット自体はデジタルなら、ビット深度はぶっちゃけかなり低くても良いよね。ただまぁ、そこに含まれる情報でも精度を上げることはできるから、後段の処理が高度であれば捨てた情報はそのまんま精度の低下につながるか……
>N回サンプルできればノイズを1/Nにできる1/√Nでは?
それは製品の試験をするためのコネクタでしょう。回路の各段階でちゃんと動いているか検査するためのテストポイントと呼ばれる端子。
昔のテレビには回路図みんなついていたし、パソコン用のディスプレイなんて売ってないか高くて素人には買えなかったので、TVのTP12(番号は適当)に信号入れればいい、なんて話は雑誌なんかによく出ていました。
ドルビーAC3デコーダを外付けする為の、RF信号出力端子の増設サービスを(パイオニアが)自社サービスでやってただけの事はありそう。
NTSC信号のデジタイズそのものは1980年代にすでに実現できていましたが、30cm四方くらいのプリント版に組んだ高速A/Dコンバータが必要でした。1990年台初めにはTRWの大型のLSI(MC68KのDIPパッケージよりでかかったかも)1個で14.4MHz 8bit でサンプルできたかな。これはレベルを256段階に変えた高速コンパレータを256個(ゼロはいらんから255個かも)実装して、ちょうど当たった1個の位置を8bitにエンコードする方式(TRWは「flash A/D」と呼んでいました)なので、当然規模も大きく、大消費電力で価格も高価でした。試作中うっかり負荷をかけすぎて壊した時のがっかり感といったらそれはもう...orz
今ではアマチュアが普通に買えるくらいのパーツで実現できるのだから胸熱かも(まあ、今どきはHDTVだってA/D変換できるのですし)
NTSCの「映像をデジタイズ」は確かにX1turboZぐらいからホビーでもできるけど、信号を「風味まで含めてデジタイズ」はこのタレコミくらいのサンプリングレートがないと難しいですよね。
> 信号を「風味まで含めてデジタイズ」はこのタレコミくらいのサンプリングレートがないと難しいですよね。
4×fsc(14.318MHz)/8bitあれば放送局用として十分な画質が得られます。
必要な情報量が足りてても、時間とレベルでの情報量の比率が異なったり、偏ってたり、レンジが違ったり、変調されていたりで足りないケースはいくらでも有る。
例えばピックアップが返してきた反射光のデータだと全部の情報をピット間の距離→サンプリングレートに求めることになる。変化部のレベルからサブサンプル位置を求めたとしても、ピットとピット間のレベル差の分の情報しか得られず、それらはディスクの撓みや振動による変動も受け続けていて、スポット径やピックアップの出力からADCのサンプルホールド回路までの特性次第では弁別できない領域も存在する。
そもそも、NTSCは-40〜+100IRE(映像部-33IRE〜+133IRE)でカラーバーストが40IREなので、生のNTSCをそれでキャプチャしても256/(133+40)*40=59.19に256/(133+40)*100=147.98、輝度がおおよそ148段階、色差がおおよそ60段階しか拾えません。受信側では許されるかも知れませんが、放送局用としてはだいぶ微妙では無いかと。
レーザーディスクの生信号(FM信号)のサンプリングでっせ。FM変調前の映像帯域の上限(NTSCで4.2MHz) + FM変調時の白(100IRE)の遷移周波数(NTSCで9.3MHz位) = 13.5MHz位がナイキスト周波数(の下限)なので、最低でも27Mサンプル/秒ないと…。
# FM変調ってこれでいいんだよね?
変調後の瞬時的な周波数は搬送波±最大周波数偏移でしかないから、その値を取ればOK。変調前の帯域幅はスペクトルには出てくるけど物理的には位相の分解能に依存するんでないかな。あと、NTSCの信号レベルは-40IRE〜+133IREのはず。-40は同期信号などで使う値で、+133は白レベル+色信号含めたリミットらしい。
どこをゼロとしてFM変調するのかとか、FM変調の変調周波数や最大周波数遷移がわからんので、どの程度の分解能が要るかはわからんかった。
https://www.domesday86.com/?page_id=2233 [domesday86.com] ハードや信号周りに関しては、説明がありました。
それにしても、35MSpsは余裕がない気がする。デジタル信号で後からエラー訂正できるならまだしも、アナログ変調ならもう少し余裕が欲しい。
ADCはADS825を使ってるみたい。シリアルIFをFPGAで処理するのが面倒だから、パラレル出力できるADCを選んだのかな?RF+ADC基板 - FPGA基板 - USB3.0基板の3階建てをパラレル通信で送ってるから、これが限度だったのかもしれない。
今風なら、もっと高速なADCでシリアルIFの物を、Ultra96のようなUSB3.0搭載の安価なFPGAボードに直接接続した
イマドキなら処理自体は100MspsクラスのA/DとFPGAでサクッと出来そうですがピックアップしてアナログ信号にするまでの再現性は難しそうですね。アマチュア的には既存のLDプレイヤーからハックすればよいのか。
NTSC信号をPICマイコンでソフトウェア生成してゲーム画面を表示する、みたいな記事を昔どこかのハードウェア雑誌で見た時にも近未来感を感じました。
あったあった。トラ技で私は見ました。21世紀に入った後だったか前だったか、記憶があいまい。
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吾輩はリファレンスである。名前はまだ無い -- perlの中の人
35Mサンプルで10bitAD (スコア:0)
350Mbpsと言われると結構頑張っているなという感じがする
カラーサブキャリアの10倍速
NTSC信号を完全にデジタイズできるって言えば近未来感があるね
Re:35Mサンプルで10bitAD (スコア:5, 興味深い)
大雑把に言うと
信号をN回サンプルできればノイズを1/Nにできるので
単純なデジタル・アーカイブ化だけじゃなくて
ノイズ削減効果も期待できますね
それにしてもLDプレイヤーの改造方法というのが,ものすごく簡単でびっくりしました.
要は,LD-V4300Dの内部基板にはRAW信号を出すコネクタが既に実装済み,そこから信号線を引っ張るだけで改造終わり.
判っている人なら一瞬で終わる内容になっています.
今どきの電化製品だと,高密度化,低コスト化が徹底していて,こんな簡単な方法で信号を引っ張りだすのはまず無理です.
一方で,90年代の製品は自由度が高いです.基板コネクタには丁寧に信号線名のシルク印刷があり,解析は簡単.
筐体の中はスカスカなので信号線を外に引き出すためのBNCコネクタを追加するのも容易です.
信号処理も同じ側面があって,90年代当時のアナログ信号処理技術に対して
今の21世紀のデジタル信号処理技術が劇的に進化しています.
(CPUやDSPの処理速度向上は言うまでもありませんが,たとえばA/Dコンバータのような部品単位でみても
この20年ぐらいで性能は**恐ろしく**向上しています)
LD-V4300Dの開発者達がDomesday86 Projectを見たら,どう思うんでしょうね?
BBCあたりで,LD-V4300Dを囲んで新旧の技術者が対面する番組とか作って欲しいなぁと思いました.
Re:35Mサンプルで10bitAD (スコア:2)
毎秒3550万サンプルというと大層に聞こえますが、得られる映像は750(横) x 3(Y/Pr/Pb) x 525(走査線数) x 30p or 60i(フレームレート)程度ですよね。
横方向はオーバーサンプリングと言えるかもしれませんが、カラーのNTSCだとこれで最低限なんじゃないでしょうか。
Re: (スコア:0)
サンプルする対象はNTSCビデオ信号(帯域4.5~6MHzくらいのベースバンド信号)を7.1MHz(確か)のキャリア周波数でダイレクトFM変調したものです。この信号を適切なレベルでスライスしてピットの長短に変換して記録しています。
FM変調した信号がプレーヤーから取り出せるのであれば、これ(すなわち7MHz付近の広帯域FM波)を35.5MHzでサンプルしてデジタル化・記録するのでしょう。そして読みだしたデータをソフトウェアDSPでFM復調して得られたNTSCをRGBなりYCbCrなりに変換しているのだと思います。
Re: (スコア:0)
10bit、35MSpsというと、今時のADCとしてはそれほど高性能でもありません。
個人が買える範囲でも、14bit、500MSps(しかも複数チャネル入り)のような一桁性能が上の物が手に入ります。
そのような高速ADCで生データを直接PCにデータ取り込もうと思ったら、PCI-Express経由のボードが必要になるので避けたのかな?
リンク先のシステム見ると間にFPGAが挟まってるので、FPGA側でデシメーションフィルタをかければ良いような気もするけど。
Re: (スコア:0)
単位時間あたりのデータ量で200倍以上じゃないですか。開発の難易度と費用も桁が違ってきます。
所詮扱う信号はNTSCですし意味のないオーバースペックだと思いますよ。
Re: (スコア:0)
14bit、500MSpsにしても、データ量は20倍ですよ?
データ量で7Gbpsなので、今時は安いFPGAでも十分に処理できます。
オーバーキルですが、流行り物なら3万円のUltra96とかでもいいんじゃないでしょうか。
FPGAからPCに渡すデータはデシメーションフィルタの後になるので、ADCの生データが10bit/35MSpsだろうが14bit/500MSpsだろうが同じです。
意味があるかどうかは、ここでかけるフィルタ次第ですね。
Re: (スコア:0)
10bit、35MSpsというと、今時のADCとしてはそれほど高性能でもありません。
個人が買える範囲でも、14bit、500MSps(しかも複数チャネル入り)のような一桁性能が上の物が手に入ります。
そのような高速ADCで生データを直接PCにデータ取り込もうと思ったら、PCI-Express経由のボードが必要になるので避けたのかな?
リンク先のシステム見ると間にFPGAが挟まってるので、FPGA側でデシメーションフィルタをかければ良いような気もするけど。
FM変調されててピット自体はデジタルなら、ビット深度はぶっちゃけかなり低くても良いよね。
ただまぁ、そこに含まれる情報でも精度を上げることはできるから、
後段の処理が高度であれば捨てた情報はそのまんま精度の低下につながるか……
Re: (スコア:0)
>N回サンプルできればノイズを1/Nにできる
1/√Nでは?
Re: (スコア:0)
それは製品の試験をするためのコネクタでしょう。
回路の各段階でちゃんと動いているか検査するためのテストポイントと呼ばれる端子。
昔のテレビには回路図みんなついていたし、パソコン用のディスプレイなんて売ってないか高くて素人には買えなかったので、
TVのTP12(番号は適当)に信号入れればいい、なんて話は雑誌なんかによく出ていました。
Re: (スコア:0)
ドルビーAC3デコーダを外付けする為の、RF信号出力端子の増設サービスを(パイオニアが)自社サービスでやってただけの事はありそう。
Re:35Mサンプルで10bitAD (スコア:1)
NTSC信号のデジタイズそのものは1980年代にすでに実現できていましたが、30cm四方くらいのプリント版に組んだ高速A/Dコンバータが必要でした。
1990年台初めにはTRWの大型のLSI(MC68KのDIPパッケージよりでかかったかも)1個で14.4MHz 8bit でサンプルできたかな。
これはレベルを256段階に変えた高速コンパレータを256個(ゼロはいらんから255個かも)実装して、ちょうど当たった1個の
位置を8bitにエンコードする方式(TRWは「flash A/D」と呼んでいました)なので、当然規模も大きく、大消費電力で価格も
高価でした。試作中うっかり負荷をかけすぎて壊した時のがっかり感といったらそれはもう...orz
今ではアマチュアが普通に買えるくらいのパーツで実現できるのだから胸熱かも(まあ、今どきはHDTVだってA/D変換できるのですし)
Re: (スコア:0)
NTSCの「映像をデジタイズ」は確かにX1turboZぐらいからホビーでもできるけど、
信号を「風味まで含めてデジタイズ」はこのタレコミくらいのサンプリングレートが
ないと難しいですよね。
Re: (スコア:0)
> 信号を「風味まで含めてデジタイズ」はこのタレコミくらいのサンプリングレートがないと難しいですよね。
4×fsc(14.318MHz)/8bitあれば放送局用として十分な画質が得られます。
Re: (スコア:0)
必要な情報量が足りてても、時間とレベルでの情報量の比率が異なったり、偏ってたり、レンジが違ったり、変調されていたりで足りないケースはいくらでも有る。
例えばピックアップが返してきた反射光のデータだと全部の情報をピット間の距離→サンプリングレートに求めることになる。
変化部のレベルからサブサンプル位置を求めたとしても、
ピットとピット間のレベル差の分の情報しか得られず、
それらはディスクの撓みや振動による変動も受け続けていて、
スポット径やピックアップの出力からADCのサンプルホールド回路までの特性次第では弁別できない領域も存在する。
そもそも、NTSCは-40〜+100IRE(映像部-33IRE〜+133IRE)でカラーバーストが40IREなので、
生のNTSCをそれでキャプチャしても256/(133+40)*40=59.19に256/(133+40)*100=147.98、
輝度がおおよそ148段階、色差がおおよそ60段階しか拾えません。
受信側では許されるかも知れませんが、放送局用としてはだいぶ微妙では無いかと。
Re: (スコア:0)
レーザーディスクの生信号(FM信号)のサンプリングでっせ。
FM変調前の映像帯域の上限(NTSCで4.2MHz) + FM変調時の白(100IRE)の遷移周波数(NTSCで9.3MHz位) = 13.5MHz位
がナイキスト周波数(の下限)なので、最低でも27Mサンプル/秒ないと…。
# FM変調ってこれでいいんだよね?
Re: (スコア:0)
変調後の瞬時的な周波数は搬送波±最大周波数偏移でしかないから、その値を取ればOK。
変調前の帯域幅はスペクトルには出てくるけど物理的には位相の分解能に依存するんでないかな。
あと、NTSCの信号レベルは-40IRE〜+133IREのはず。
-40は同期信号などで使う値で、+133は白レベル+色信号含めたリミットらしい。
どこをゼロとしてFM変調するのかとか、FM変調の変調周波数や最大周波数遷移がわからんので、
どの程度の分解能が要るかはわからんかった。
Re: (スコア:0)
https://www.domesday86.com/?page_id=2233 [domesday86.com]
ハードや信号周りに関しては、説明がありました。
それにしても、35MSpsは余裕がない気がする。
デジタル信号で後からエラー訂正できるならまだしも、アナログ変調ならもう少し余裕が欲しい。
ADCはADS825を使ってるみたい。
シリアルIFをFPGAで処理するのが面倒だから、パラレル出力できるADCを選んだのかな?
RF+ADC基板 - FPGA基板 - USB3.0基板の3階建てをパラレル通信で送ってるから、これが限度だったのかもしれない。
今風なら、もっと高速なADCでシリアルIFの物を、Ultra96のようなUSB3.0搭載の安価なFPGAボードに直接接続した
Re: (スコア:0)
イマドキなら処理自体は100MspsクラスのA/DとFPGAでサクッと出来そうですがピックアップしてアナログ信号にするまでの再現性は難しそうですね。
アマチュア的には既存のLDプレイヤーからハックすればよいのか。
Re: (スコア:0)
NTSC信号をPICマイコンでソフトウェア生成してゲーム画面を表示する、みたいな記事を
昔どこかのハードウェア雑誌で見た時にも近未来感を感じました。
Re: (スコア:0)
あったあった。トラ技で私は見ました。
21世紀に入った後だったか前だったか、記憶があいまい。