民生機器

FPGA により、高画質のビデオ・ソリューションを視聴者に提供

家電製品もまた、機能の継続的な追加によって、毎年劇的に進化し続けています。この急速な進化により、家電機器メーカーは最新のテクノロジーを搭載した製品をいち早く市場に投入することが求められています。

市場投入の迅速化

インテル® FPGA の低コストのプログラマブル・ロジックと HardCopy® ASIC をシステムで使用することで、リスクを伴わずに迅速な量産化が可能になり、頻繁に発生する変更にもプロジェクトの納期を守りながら対処できるようになります。常に確実な製品出荷の実績を持つインテルは、市場で成功を収めている家電機器の製品設計に膨大な数の FPGA を提供しています。

アプリケーション

インテル® FPGA ソリューションにより、家電業界は、フラット・パネル・ディスプレイ、ポータブル・メディア・プレーヤー、ホーム・ネットワーキングなどの新製品を迅速に市場に投入する体制が整いました。

デジタル・セットトップ・ボックス (DSTB) は、衛星、ケーブル、および地上波ソースからのテレビ放送を受信し、デコードします。

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Blu-ray* プレーヤーと Blu-ray* レコーダーは、高品質のデジタルビデオとオーディオの圧縮解除と再生、および高品質のデジタルビデオとオーディオの圧縮と記録を行います。

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モバイルデバイスとしても知られているポータブル・アプリケーションには、携帯電話、スマートフォン、モバイル・インターネット・デバイス、ポータブル・メディア・プレーヤー、電子玩具 / ゲーム、ポータブル・ナビゲーター、およびデジタルカメラ / ビデオカメラなどの消費者向けの多種の携帯機器があります。

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概要

アナログ - デジタル変換では、オーディオおよびビデオに多数の新しい標準規格が導入され、それによってデジタル・マルチメディアの品質が飛躍的に向上し、購入しやすい価格になりつつあります。さらに、ブロードバンドの普及によりメディアへのアクセスが容易になり、ユーザーに恩恵をもたらしています。デジタル革命がもたらしたアクセスの容易さや品質の向上により、コンシューマー・エレクトロニクス業界に以下の現象が起こっています。

  • ホーム・エンターテインメント — フラットパネル・テレビ (LCD、プラズマ、DLP) の価格が 1 年で 30% 以上下落したことにより、大画面 HDTV の家庭への普及が進んでいます。HDTV が家庭に普及し、ブロードバンド、地上波、ケーブル、衛星を通して高画質 (HD) コンテンツを視聴できるようになった今、ユーザーは自宅にいながらにして映画館と全く同じ体験を楽しむことができます。HD コンテンツおよび DVD プレーヤーがより身近になる近い将来、HDTV はますます主流になっていくことでしょう。
  • 常時接続 – 自宅で、旅先で、ユーザーは常にネットに接続できることを期待しています。これまで、ユーザーは電子メールやインターネットを利用するためにノートブック PC を使用してきました。しかし、携帯端末用の地上波およびモバイル放送サービスが普及し、ブロードバンド無線接続 (WiFi および WiMAX) をどこからでも利用できるようになり、オーディオ、ビデオ、およびデータへのアクセスに携帯電話、PDA およびポータブル・メディア・プレーヤーなどのモバイル機器が使用されるようになりました。これらモバイル機器メーカーは、ユーザーの要望に応えるべく絶えず技術を向上させています。
  • メディアとデータの融合 – これまで、データ重視の機器として PC や PDA、メディア重視の機器としてテレビやポータブル・メディア・プレーヤーなどが存在していました。しかし、消費者が両方を扱うことができる製品を求めているため、これらの機器間の境界はあいまいになりつつあります。新世代の消費者向けガジェットは、1 つのプラットフォームでメディアとデータの両方を扱うことができなければなりません。メディアとデータの融合は、Microsoft や Cisco など数多くの従来のデータ重視型企業のコンシューマー市場への参入を促し、従来のコンシューマー・ブランド間に熾烈な競争を生み出しています。

こうした流れは、コンシューマー・エレクトロニクス市場が急速な進化の局面にあり、メーカーはユニークで差別化を図った製品を最初に市場に投入するための厳しい競争にさらされていることを物語っています。そして、コンシューマー市場で成功を収めても、その製品に類似した製品がすぐに発売されるため、価格はすぐに下落してしまいます。競争における優位性を保つために、民生機器メーカーは常に製品の機能を強化したり、新たな技術をサポートすることを余儀なくされています。これらの理由から、家電製品のライフサイクルは大幅に短縮するものと思われます。

ASSP または ASIC だけを使用した従来のデザイン手法には、大きな欠点があります。ASSP では機能セットがあらかじめ定義されており、最新技術の機能はほとんどサポートされておらず、メーカーが差別化した製品を提供することは不可能です。ASIC は開発サイクルが長く、コンシューマー市場で要求される短い製品サイクルに相反します。したがって、高い柔軟性、短期間での革新技術、および低初期開発コストを実現する新しいデザイン手法が必要です。すなわち、システム設計者は、コンシューマー・エレクトロニクス市場で競争力を維持していくうえで必要な機敏さと差別化を得るために、ASIC または ASSP とともにプログラマブル・ロジック・デバイス (PLD) を使用することになります。

家電機器メーカーがインテルを選ぶ理由

図 1 にプログラマブル・ロジック・デバイスの使用により、初期リリース段階において最初に製品を市場投入する利点、およびその反対に ASIC および ASSP のみに依拠することによって生じる製品のリリースの遅れ、または機能の陳腐化を示しています。PLD/ASIC-ASSP 手法により、業界のリーダーとしての地位を維持するための迅速な技術革新が保証されます。生産量の増加に伴って、このデザイン手法を、迅速かつ低リスクの FPGA から ASIC への移行ソリューションと効果的に組み合わせることができます。これまで家電製品デザインに対して、膨大な数の FPGA を提供してきたのはインテルだけです。

PLD を使用した開発モデル

デジタル・エンターテインメント・コンソーシアム

下表は、デジタル・エンターテインメント・コンソーシアムを簡単に説明したものです。

規格団体または機関

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規格の対象製品

全米家電協会 (CEA: Consumer Electronics Association) CEA は、市場のトレンドや将来の製品に関わる家電機器の標準仕様を数多く推進しています。
  • 消費者向けのあらゆるガジェットや電子機器
802.11 無線クライアント間、無線クライアントと基地局間、または無線クライアントとアクセスポイント間の無線「オーバー・ザ・エアー (over-the-air) 」インターフェイスを定義する IEEE 規格。
  • デジタルテレビ
  • デジタル・セットトップ・ボックス (DSTB)
  • 住宅用ゲートウェイ
  • デジタル多機能ディスク (DVD) プレーヤー / レコーダー
米国高度化テレビジョン・システム委員会 (ATSC: Advanced Television Systems Committee) デジタルテレビ、インタラクティブ・システム、およびブロードバンド・マルチメディア通信の規格を定義する委員会。米国はデジタルテレビ放送に ATSC 規格を使用する国の 1 つです。
  • デジタルテレビ
  • DSTB
デジタルビデオ放送 (DVB: Digital Video Broadcasting) このコンソーシアムは、デジタルテレビ、インタラクティブ・システム、およびブロードバンド・マルチメディア通信の規格を定義します。Digital Video Broadcasting (DVB) 規格は、ヨーロッパおよびその他の地域でデジタルテレビ放送に使用されています。
  • デジタルテレビ
  • DSTB
Digital Display Working Group (DDWG) このグループは、デジタルホストとデジタル・ディスプレイ間のインターフェイスの規格を定義します。デジタル・ビジュアル・インターフェイス (DVI) は、DDWG によって定義された標準規格です。
  • デジタル・テレビ・モニター
  • プラズマ・ディスプレイ・モニター
  • LCD ディスプレイ・モニター
高精細マルチメディア・インターフェイス (HDMI) このインターフェイスは、任意のオーディオ / ビデオソース間の、非圧縮全デジタルオーディオ / ビデオの転送をサポートするために開発されました。
  • デジタルテレビ
  • DSTB
  • 住宅用ゲートウェイ
  • DVD プレーヤー / レコーダー
Moving Picture Experts Group (MPEG) MPEG は、デジタルオーディオおよびビデオのコーディングと圧縮の規格を開発する国際標準化機構 (ISO) 委員会です。MPEG コーディングは、MP3、DVD、インターネット・ストリーミング・ビデオなどの技術の基盤となるものです。
  • デジタルテレビ
  • DSTB
  • 住宅用ゲートウェイ
  • DVD プレーヤー / レコーダー
DVD フォーラム DVD フォーラムは、現在の実装に対する改良および機能拡張を含め、DVD 製品の規格を開発します。
  • DSTB
  • DVD プレーヤー / レコーダー
HAVi 推進協会 HAVi 推進協会は、1 つの Firewire インターフェイスによって家庭用オーディオビデオ設備の相互接続性を実現するためのネットワーク・アーキテクチャーを推進しています。
  • DSTB
  • オーディオビデオ設備
IEEE 1394 IEEE 1394 は、大量のデータを扱うアプリケーション (オーディオビデオ設備や PC) 間における、柔軟性とコスト効率に優れたリアルタイム (等時) 情報通信を実現する高速シリアルバス規格です。
  • デジタル・ビデオカメラ
  • DSTB
  • DVD レコーダーやビデオレコーダー

次のリストには、一般的なデジタル・エンターテインメント用語の簡単な説明が記載されています。

用語または数字 詳細    
1394 2 つの独立したシステム間のデータ伝送に使用されるデジタル接続またはバスの標準規格。1394a 規格は 400 Mbps の帯域幅を提供しますが、到達範囲は 3 または 4 メートルに制限されています。1394b 規格では、帯域幅が 800 Mbps に、到達範囲が住宅全体の環境に拡張されています。 1080i 高精細テレビ (HDTV) 画像の種類。垂直線数 1,080 x 水平画素数 1,920。インターレース方式で表示されます (Advanced Television Systems Committee (ATSC) 規格で定義されるとおり、アスペクト比は 16:9、フレームレートは 29.97 Hz)。
720p 高精細テレビ (HDTV) 画像の種類。垂直線数 720 x 水平画素数 1,280。プログレッシブ方式で表示されます。(ATSC 規格で定義されるとおり、アスペクト比は 16:9、フレームレートは 59.94 Hz、29.97 Hz、および 23.98 Hz)。 480p 高精細テレビ (HDTV) 画像の種類。垂直線数 480 ×水平画素 720、プログレッシブ方式で表示されます (ATSC 標準規格で定義されるとおり、アスペクト比は 4:3 または 16:9、フレームレートは 59.94 Hz、29.97 Hz、および 23.98 Hz)。
480i 標準デジタルテレビ (SDTV) 画像の種類。垂直線数 480 x 水平画素数 720。インターレース方式で表示されます (ATSC 規格で定義されるとおり、アスペクト比は 4:3 または 16:9 、フレームレートは 29.97 Hz) 。 802.11b 11 Mbps での無線ネットワーキングに対する IEEE 規格。
802.11g 短距離間の 54 Mbps での無線ネットワーキングに対する IEEE 規格。    
       
アナログ (Analog) 画像、音声、データなどの情報を含む波形信号の種類。アナログ信号は、予測できない高さ (振幅) と幅 (周波数) を持ち、与えられた範囲を超えて無限に変化することができます。 アスペクト比 (Aspect ratio) ビデオ画像の幅と高さの比。Standard National Television System Committee (NTSC)、 Phase-Alternation Line (PAL)、Advanced Television Systems Committee (ATSC) (標準定義)、および digital video broadcasting (DVB) (標準定義) ではアスペクト比 4:3 が使用され、ATSC および DVB 高精細方式では 16:9 形式が使用されます。
米国高度化テレビジョン・システム委員会 (ATSC: Advanced Television Systems Committee) 米国の公的に規制されたテレビ放送に対する新しい標準規格を定義するために FCC によって設立された委員会。 Advanced Television Enhancement Forum (ATVEF) Intellectual Property (IP) データとテレビジョン映像を混載するための規格。
       
B フレーム (B frame) 前のフレームと将来のフレームの間の想定によって引き出される MPEG-2 圧縮ビデオフレーム。 帯域幅 (Bandwidth) 回路またはチャネルの容量の尺度。つまり、規定時間内のポイント間で伝送される情報量。
ブロードバンド (Broadband) 一般に広帯域幅容量を示す用語。ブロードバンドのマルチチャネル容量は、45 Mbps (米国標準) または 34 Mbps (ヨーロッパ / 国際標準) 以上です。    
       
コンディショナル・アクセス (CA) (Conditional access) どの受信機が特定の信号にアクセスできるかを制御するための暗号化手法。 Coded orthogonal frequency division multiplexing (COFDM) DVB 委員会によって、デジタル地上波放送テレビ用に選択された変調方式 (以下の「変調 (Modulation)」を参照)。
圧縮 (Compression) テレビ画像またはフレームを再現するのに必要なデジタル情報の量を削減する数学的手法。 コンテンツ保護 (CP) (Content protection) 受信装置内および装置間のデータフローを制限するために使用される暗号化手法およびデザイン手法。一般に、著作権保護された素材のコピーを制限するために使用されます。
       
データ放送 (Datacasting) あるソースから別のソースへの情報の伝搬を示す業界用語。 復調 (Demodulation) 無線周波数 (RF) 信号上に特定のパターンで保存されたデジタル情報を抽出するための方法。
デジタル (Digital) 固定された期間で区切られた一連の high (1) および low (0) 信号として送信される情報。 離散コサイン変換 (DCT) (Discrete Cosine Transform) データを空間領域から時間領域に変換する MPEG コーディング・プロセス内で使用されるステップ。
Digital light projection (DLP) シリコン基板上でビデオ画像を作成し、この画像を複数の鏡と光を使用して可視スクリーン上に投影する、Texas Instruments が開発した技術。 デジタル衛星サービス (DSS) (Digital satellite service) MPEG-2 ベースのデジタル伝送方式 (例: DirectTV)。
デジタル・セットトップ・ボックス (DSTB) (Digital set-top-box) 消費者が視聴するためのデジタルビデオ放送を受信しデコードする装置。 デジタルテレビ (DTV) (Digital television) 消費者が視聴するためのデジタルビデオ放送を受信し、デコード、表示する装置 (高精細方式および標準精細方式の両方で)。
デジタルビデオ放送 (DVB) (Digital video broadcast) ケーブル、衛星、および地上波放送の方式を定義する MPEG-2 ベースのデジタルテレビ標準規格。 デジタル・ビジュアル・インターフェイス (DVI) (Digital visual interface) ビデオソースとモニター間のデジタル接続。Video Graphics Array (VGA) を置き換えます。
       
暗号化 (Encryption) 元のメッセージを再現するために情報の鍵の部分を持つ人のみが情報を解読できるように、情報をスクランブルする数学的手法。 機能拡張テレビ (Enhanced television) テレビ番組または広告に関連する追加情報を視聴者に提供するいくつかの手法の 1 つ。
       
連邦通信委員会 (FCC) (Federal Communications Commission) 公的にアクセス可能な電波に対する送信の規制を策定し施行する米国政府機関。 フレーム (Frame) 表示される画像を構成する画素の行および列。1 秒当たりのフレーム数 (FPS) として表されるビデオ速度は、ビデオ画像が更新されるレートを示します。
       
高精細テレビ (HDTV) (High-definition television) アスペクト比が 16:9 の高精細ビデオ方式。一般に 1080i または 720p 画像を指します。(上記の「1080i」と「720p」を参照) ハイパーテキスト・マークアップ言語 (HTML) (Hypertext markup language) インターネット・ドキュメントに使用される標準テキスト形式。
       
I フレーム (I frame) 元の情報の大部分を含む MPEG-2 圧縮ビデオフレーム。前後の B および P フレームを作成するための基準として使用されます。 逆離散コサイン変換 (IDCT) (Inverse discrete cosine transform) データを時間領域から空間領域に変換する MPEG デコーディング・プロセスでのステップ。
インタラクティブ・テレビ (Interactive television) ユーザーがテレビのアクションを制御し、自分のアクションの結果をテレビに表示できる DTV または DSTB の機能。 インターレース (Interlaced) ビデオフレームの奇数の水平線と偶数の水平線が交互の更新サイクルで表示されるビデオシステムの走査手法。最初のサイクルで奇数の水平線が表示され、1 つ目のフィールドを作成します。次のサイクルで偶数の水平線が表示され、2 つ目のフィールドを作成します。2 つのフィールドを組み合わせて 1 つのフレームが作成されます。
       
マクロビジョン (Macrovision) アナログテレビ番組の違法コピーを防止するコピー保護方式。この技術は Macrovision Corporation が開発し、ライセンスを供与しています。 変調 (Modulation) 放送用の無線キャリア波にデジタル情報を埋め込む手法。
動き補償 (MC) (Motion compensation) MPEG-2 ビデオ圧縮解除 (デコーディング) プロセスでのステップ。 MPEG-2 ビデオデータを圧縮してデータ・ファイル・サイズを低減するための数学的手法。
マルチキャスティング (Multicasting) 一般に、マルチキャスティングとは 1 つのソースから潜在的な宛先の一部にのみ伝達することをいいます。また、1 本のチャネルで複数の DTV 番組を同時に送信する手法も意味します。1 本のアナログテレビ番組を配信するのに使用される周波数を使用して、最大 6 本のデジタル番組を配信できます。    
       
National Television System Committee (NTSC) 米国の標準カラーテレビ方式を策定した委員会。FCC は、1953 年にこれを採択しました。    
       
Phase-alternating line (PAL) ヨーロッパで開発され、世界各国で使用されているアナログ・カラー・ビデオ・コンポジット方式。NTSC 規格に似ていますが、特定の種類の送信エラーを見かけ上キャンセルするサブキャリア位相反転手法を使用しています。 P フレーム (P frame) 元の情報および前のフレームから派生した情報を含む MPEG-2 圧縮ビデオフレーム。
画素 (Pixel) 表示の色の最小単位。フレームは画素の行と列で構成されます。各フレームの画素の行数がビデオ解像度を示します。 プラズマ・ディスプレイ・パネル (PDP) (Plasma display panel) プラズマ電子技術を使用するフラット・パネル・ディスプレイ。
ペイパービュー (PPV) (Pay-per-view) テレビ受信を制御する手法で、顧客は視聴した番組に基づいて課金されます。 プログレッシブ (Progressive) 垂直走査のたびに画像の全行が水平走査される画像走査プロセス。
       
直交振幅変調 (QAM) (Quadrature amplitude modulation) ケーブル DTV で使用される変調方法で、位相および振幅の変化を組み合わせることにより各ボーで 4 ビットを送信します。 四位相偏移変調 (QPSK) (Quadrature phase shift keying) 衛星 DTV で使用される変調方法で、サイン波の位相を変化させることにより情報を送信します。
       
無線周波数 (RF) (Radio frequency) 放送信号の送信に無線搬送波を使用することを指します (上記の「変調 (Modulation)」を参照)。 赤、緑、青 (RGB) (Red, green, blue) ディスプレイの表示に使用される基本色信号。
       
標準精細テレビ (SDTV) (Standard definition television) アスペクト比が 4:3 の標準精細ビデオ方式。一般的に、480i を指します。(上記の「480i」を参照)    
       
地上波テレビ (Terrestrial television) ローカルな無線塔からのテレビ信号放送。放送信号を受信可能なアンテナを備えた住宅で、テレビ番組を受信できます。    
       
ユニバーサル・シリアル・バス (USB) (Universal serial bus) 「プラグ・アンド・プレイ」機能を提供する、2 つの個別の電子装置間のデジタル接続。    
       
ビデオ・オンデマンド (VOD) (Video on demand) 画面のテレビメニューにリストされている特定の映画を見るために、視聴者はテレビサービス提供者に少額の料金を支払います。ペイ・パー・ビューに似ています。 残留側波帯 (VSB) (Vestigial sideband) 米国の Advanced Television Systems Committee (ATSC) がデジタル地上波放送テレビ用に選択した変調方式。(「変調 (Modulation)」を参照)。

デザイン


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ドキュメント


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関連情報

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