数字化多媒体技术取得了飞速发展,数字视频行业正快速迈向4K超高清时代,随着支持4K超高清分辨率的硬件设备日益繁多,支持4K信号传输的多种信号接口也就孕育而生,HDMI信号接口作为4K电视以及多媒体设备的标准接口,已经广泛应用于各种消费类电子上,SDI信号接口则广泛应用于专业广播视频制作设备中。由于不同接口所支持的信号传输标准不同,不同的信号源无法在不同接口的设备中直接实现传输,接口多样化使得单一的显示设备很难拥有所有的接口来兼容不同的信号源,在超高清视频领域的接口信号转换便成为了一个需要解决的问题,因此,支持4K分辨率的HDMI至12G-SDI信号格式转换技术将具有重要的研究与设计意义和较广阔的市场应用价值。本文以HDMI解码芯片和FPGA为基础,结合像素数据拼接、图像分割、数据流映射、音频数据封装、数据嵌入以及数据流复用等技术,设计并实现了信号格式转换系统,能够满足具有SDI接口的专业4K视频制作设备对HDMI信号输入的需求,主要包括4K HDMI信号接收解码、12G-SDI视频信号编码、12G-SDI音频信号嵌入和12G-SDI串行输出四个模块。本文的主要工作内容如下:(1)在掌握HDMI2.0协议标准以及12G-SDI相关的SMPTE标准的基础上,深入研究HDMI解码,12G-SDI信号编码以及音频嵌入12G-SDI的实现方法。(2)从信号格式转换系统应用角度出发,详细分析信号格式转换的功能和性能需求,在权衡各种设计方案的复杂度和硬件成本情况下制定出本次课题设计的方案并进行相关芯片的选型,并运用分层理念进行系统总体设计和模块划分。(3)对系统各个模块进行具体的设计与实现。(4)对所设计的信号格式转换系统进行功能和性能测试。实际测试结果表明,所设计的信号格式转换系统能够实现4K分辨率的HDMI视频源正确转换为12G-SDI视频信号输出,12G-SDI输出信号的物理层特性符合SMPTE标准,转换后的4K画面清晰流畅,视音频同步,达到预期设计目标。本文所设计的基于FPGA的4K HDMI至12G-SDI信号格式转换系统具有模块功能分工明确、转换延时低、转换稳定度高、设计硬件成本较低的特点。本课题的研究成果对于4K领域的HDMI转SDI信号格式转换器具有实际应用价值,对其他类型的信号格式转换器设计也具有一定的借鉴意义。