FPGAでHDMIをRGBにバッファーを介して変換したいです

FPGAを用いてHDMIをRGBに変換したいと考えています。
変換の際に、バッファーとしてVRAM(1MB)を搭載したいです。
RGBに変換したいのは、LEDアレイを出力先に想定してるためで、現状LEDアレイにはLEDテープからなるものを考えています。

FPGAに関して知識が浅く、上記の目的が実現可能か、どの製品を用いればよいか、プログラムのエグザンプルはあるかなどご教授願いたいです。

ikadzuchi

2020/09/17 01:09

とりあえず、解像度と、 HDMIでなければならないのか(そうならばなぜか)と、 FPGAでなければならないのか(そうならばなぜか) を教えて下さい。

行動規範の内容に同意します

回答2件

他の方も質問されていますが、以下のような目的だと仮定します。
違っていたらゴメンナサイ。

・HDMI映像出力を持つ機器から映像信号(動画)を取り込む
・RGBのLED式表示パネルに映像を表示させる

まぁ、よくイベントや商業施設で見かける巨大LEDモニタに投影する用途とします。

１．HDMIを取り込む方法。
HDMI信号も大きくHDCP暗号化された映像と、非暗号映像とに分けられます。
前者のデコードにはADV7613(AD社)などのような専用のデコーダLSIが必要になりますし、正確にはライセンス契約が要ります。
後者の場合は、FPGAにTMDSバッファIC程度を通しただけで取り込む事ができますが、FPGAの能力もある程度必要になるので、低能力のFPGAではできない場合も多々あります。
取り込んだ後は、信号をYCbCrからRGBにデコードしますが、この機能は多くのFPGAベンダからIPとして提供されているので、それを使えば労無くRGB化はできると思います。
HDMIをFPGAに直接取り込めない場合もTFP401(TI社)やADV7612(AD社)などのLSIを利用すれば、FPGAに容易に取り込めるLVDSやパラレル信号となっているので、FPGAのへ入力は簡単にできます。
HDCPで暗号化された前者の場合も専用LSIでHDCP暗号をデコードした後であれば、だいたいは暗号のデコードと同時にRGB化もされているので、そのままFPGAに取り込めます。RGB化されていないYCbCrであったとしても先述のIPで簡単にRGB化できます。
この様にしてHDMI信号をFPGAに取り込みます。

２．映像信号の処理
取り込んだRGB信号をLEDパネルへ出力する事を考えますが、この場合もDRAMでフレームバッファを組むか、パススルーで処理するかで全然方法が違います。
フレームバッファを組めば、映像のフリーズなどや凝ったエフェクト、合成なども自在ですが、単にLEDパネルに出力するだけならフレームバッファを使用せずパススルー方式でも十分に対応できるでしょう。
これも使用するLEDパネルの仕様によってやり方は全然違うので、今ここでは言及できません。
そんな具合の良いサンプルも無いと思いますが、映像信号をLEDパネルに出力するロジックは割と簡単でしょう。

何にしましても、知識や経験が無い方が、このシステムをさっさと組む事はほぼ不可能です。
私も似たシステムをいくつも作ってきましたが、いつもそれなりに何かの苦労はあります。
と言ってしまっても仕方ないので、条件は限定的ですが、割と手軽に出来る方法を考えてみます。

■目的
暗号化されていない単純なHDMI映像信号をLEDパネルに投影するだけ!!

・先に紹介しましたTFP401やADV7612などでFPGAに簡単に取り込める信号にする。
こうすれば難解なHDMIのデコードを考えなくて済みます。
YCbCr状態ならIPを使ってRGB化する。
・パススルーでLEDパネルに出力する。

これだけなら大した苦労なく目的は達せられるとは思います。
と、ここまで読んでサッパリ理解出来ないようでしたら、映像とFPGAの基礎知識を学んだ後で、再度読み返してください。きっと理解出来ます。頑張れ!!

ちなみに、音声を含まないHDMI信号は、DVIの映像信号と同じように扱えますので、DVIの入力やデコードで検索しても情報は沢山得られるでしょう。

投稿2022/12/06 05:03