當前位置:首頁 > 消費電子 > 消費電子
[導讀]介紹HDMI的連接結構、信號編碼及內容保護等技術;提供一種基于Atmel公司的AT76C114和SiliconImage公司的SiI9030的回放系統(tǒng)HDMI發(fā)送器解決方案。

摘要 介紹HDMI的連接結構、信號編碼及內容保護等技術;提供一種基于Atmel公司的AT76C114和SiliconImage公司的SiI9030的回放系統(tǒng)HDMI發(fā)送器解決方案。
關鍵詞 回放系統(tǒng) 高清多媒體接口(HDMI) 最小變化差分編碼(TMDS) 寬帶數(shù)字內容保護(HDCP)

引 言
    現(xiàn)在市場上大多回放系統(tǒng)都采用獨立的音/視頻接口,如音頻采用RCA端子、同軸端子等;視頻采用S端子、色差端子、DVI接口等。這些接口體積大(如DVI,不適合應用在便攜設備上),且接口獨立、接線太多。另外.傳統(tǒng)的接口很多是模擬的,如RCA、S端子,它們都難以讓現(xiàn)在的數(shù)碼產品的優(yōu)勢體現(xiàn)出來。

    高清多媒體接口HDMI在各方面都展現(xiàn)了它獨特的優(yōu)勢:體積小,帶寬高;不僅能夠傳輸從SDTV到HDTV分辨率的非壓縮數(shù)字視頻圖像,而且能夠同時傳輸2~8通道數(shù)字音頻,接口友好;能夠通過顯示數(shù)據(jù)通道(DDC)讀取接收設備的E-EDID結構,自動確定發(fā)送給接收端所支持的音/視頻格式;采用了HDCP寬帶數(shù)字內容保護機制,防止非法設備的偷聽。這些都滿足了消費者對數(shù)字產品的新需求,因此HDMI接口在各種數(shù)碼產品上的廊用越來越廣泛。

1 回放系統(tǒng)
    回放系統(tǒng),主要是把從外部存儲卡(SD、MMC等)讀到的或通過有線(USB等)、無線(無線網(wǎng)卡等)傳輸方式接收到的音/視頻信息,解碼后通過一定的音/視頻接口傳輸給視聽設備(如TV等),對數(shù)碼照片、數(shù)碼攝像等音/視頻進行回放。

    從圖1可見。音/視頻接口是回放系統(tǒng)中不可或缺的部分。傳統(tǒng)的視頻接口主要采用S端子、色差端子;音頻接幾主要采用RCA端子、同軸端子。這些傳統(tǒng)的接口在數(shù)字技術發(fā)展迅速的情況下,已不再適應高品質、無壓縮的數(shù)字視頻和多通道的數(shù)字音頻的傳輸。新型的HDMI接口就是為了滿足消費者更高的要求而興起的。

2 HDMI接口
2.1 HDMI簡介

    HDMI是繼DVI(數(shù)字視頻接口)之后的一種新接口。它不僅支持從SDTV到HDTV的無壓縮數(shù)字視頻傳輸,而且還支持2~8通道的數(shù)字音頻傳輸;同時配備許多其他輔助功能,如HDCP(寬帶數(shù)字內容保護)、智能連接配置等。

    HDMI有很多優(yōu)點:
    ◇體積小,更適合便攜設備;
    ◇能夠在單一線纜上同時傳輸音/視頻,接口更加友好;
    ◇帶寬高,能夠傳輸上到l080 p的高清視頻和上到8通道的音頻,且支持RGB和YCbCr兩種像素編碼格式,可提供更高的顏色深度;
    ◇采用最小變化差分編碼TMDS,提供強壯的傳輸機制和可靠的數(shù)據(jù)恢復能力;
    ◇提供智能連接功能,使設備能夠自動發(fā)現(xiàn)對方,并且自動識別目標設備所需的分辨率和數(shù)據(jù)格式;
    ◇具備HDCP加密功能,能夠防止非法設備的偷聽;
    ◇兼容性好,能夠完全兼容DVI。
    HDMI連接結構如圖2所示。

    HDMI接口有3個獨立的通信通道:TMDS、DDC、CEC。其中,TMDS通道用來傳輸音/視頻數(shù)據(jù)以及輔助數(shù)據(jù);DDC用來在自動配置中源端讀取接收端的E-EDID數(shù)據(jù)結構;CEC是一個可選通道,用來支持一些高級用戶功能,如紅外遙控等。

2.2 HDMI信號編碼

    HDMI有3種工作模式:控制周期、視頻數(shù)據(jù)周期和數(shù)據(jù)島周期??刂浦芷谟脕韨鬏斠龑畔ⅲ灰曨l數(shù)據(jù)周期用來發(fā)送有效視頻行的像素;數(shù)據(jù)島周期用來傳輸音頻采樣數(shù)據(jù)包和輔助數(shù)據(jù)包。一個帶有視頻信息的行周期上數(shù)據(jù)的周期分配情況如圖3所示。

    在3個周期,TMDS通道上采用不同的編碼:控制周期,每通道2位有效信息,只有4種編碼組合;數(shù)據(jù)島周期,每通道4位有效信息,16種編碼組合,因此編碼比較簡單,查表可得;視頻數(shù)據(jù)周期相對復雜一些,采用TMDS編碼。TMDS編碼是一種將8位字符變換為lO位字符的一種特殊的編碼方式。首先,將8位字符,在最低位不變情況下,對剩下7位與前一個編碼數(shù)據(jù)對應的7位通過“異或”(XOR)或者“異或非”(XNOR)最小變化編碼(編碼前后變化最少)為9位的字符(第9位標志采用了哪種變換方式,O表示XNOR,l表示XOR)。然后,根據(jù)已經傳輸?shù)臄?shù)據(jù)O和l的個數(shù)以及當前將傳輸數(shù)據(jù)的0和1個數(shù),決定是否對第一步所產生的9位信息中的8個數(shù)據(jù)位作反轉操作(如果已經傳輸了更多l(xiāng),而且當前數(shù)據(jù)的l比O多,那么反轉),變換成10位的直流平衡碼(第10位標志是否作了反轉,1表示作了反轉,O表示沒有反轉)。最后,編碼后的數(shù)據(jù)經過串行化之后在TMDS通道上以差分形式串行發(fā)送出去。

2.3 HDMI支持的音/視頻格式

    ①視頻。HDMI能夠支持RGB4:4:4、YCbCr4:4:4、YCbCr4:2:2三種像素編碼格式。傳輸視頻時,必須遵從一定的視頻格式所規(guī)定的視頻行的像素數(shù)、場的行數(shù)(有效數(shù)和總數(shù))和兩個同步信號的位置、極性、持續(xù)時間等。HDMI支持的基本視頻格式時序有640×480 p@59.94/60 Hz、1280×720 p@59.94/60 Hz、1 920×1 080 i@59.94/60 Hz、720×480 p@59.94/60 Hz、720(1440)×480 i@59.94,60 Hz、1 280×720 p@50 Hz、1 920×1 080 i@50 Hz、720×576 p@50 Hz、720(1440)×576 i@50 Hz。
    ②音頻。HDMI采用“包”結構在數(shù)據(jù)島周期發(fā)送音頻數(shù)據(jù),包結構采用IEC60958或者IEC61937封裝形式。HDMI至少支持IEC60958結構的兩通道L-PCM,采樣頻率可以是32 kHz、44.1 kHz、48 kHz,采樣深度為16位或者更多;允許以IEC60958或者IEC61937任何一種包格式發(fā)送L-PCM或者編碼的音頻數(shù)據(jù),采樣頻率為44.1 kHz、48 kHz、88.2 kHz、96 kHz、176,4 kHz或者192 kHz。音頻采樣包有兩種布局(Layout):第1種布局在每個子包都發(fā)送通道l和通道2的音頻數(shù)據(jù),只支持2通道的音頻;第2種布局在子包[O~3]上分別發(fā)送通道[1,2]到通道[7,8]的音頻數(shù)據(jù),支持4~8通道的音頻。

2.4 HDCP內容保護

    HDMI采用HDCP主要有3個重要用途:
    首先,HDCP可用來驗證接收設備是否被授權接收加密內容。源端首先通過DDC通道和接收端交換設備密鑰,驗證接收設備,并生成一個共用密鑰,相當于建立起加密通道。其次,傳輸過程中,HDCP在源端加密,在接收端解密,防止加密內容在傳輸過程中泄漏。源端(或接收端)分別利用公用密鑰在加密器中產生24位的偽隨機數(shù)據(jù)流(通過“異或”)加密(或解密)輸入的24位數(shù)據(jù),如圖4所示。

    還有,HDCP能夠識別和“吊銷”未經授權的設備,以防止非法密鑰的大量發(fā)布。HDCP有一個更新功能:數(shù)字內容保護機構LLC把被妥協(xié)設備的密鑰選擇向量(KSV)放到“吊銷列表”,并通過系統(tǒng)更新消息(SRM)發(fā)送給后續(xù)的源設備。因為源端在驗證過程中要檢測該列表,所以后續(xù)的源設備就能夠自動阻止已經被“吊銷”的接收設備。

3 回放系統(tǒng)HDMI發(fā)送器的實現(xiàn)
   
回放系統(tǒng)采用Atmel公司的多媒體處理專用芯片AT76C114作為信號源,HDMI接口控制器采用Silicon Image公司的Sii9030。

    AT76C114是基于ARM946E-S內核的專用多媒體處理芯片。它不僅有強大的音/視頻處理能力(支持MP3解碼,支持JPEG編解碼,MPEG-l和MPEG-4編解碼),還配備了USB控制器、閃存卡(如SD、MMC等)控制器等外圍功能。它的視頻輸出支持模擬的復合視頻信號(CVBS)、分立視頻信號(Y/C)、分量視頻信號(Y/PrPb)以及數(shù)字的(從SDTV的480i/480p到HDTV的720 p和1080i)各種視頻格式;像素編碼支持YCbCr和RGB輸出。音頻輸出支持I2S、S/PDIF接口。AT76C114功能模塊圖如圖5所示。

    Sil9030是遵從HDMI 1.1、HDCP 1.1并兼容DVI l.0的HDMI發(fā)送控制器。它支持DTV的各種視頻格式輸入,支持YC和RGB像素編碼格式;音頻支持I2S和工業(yè)標準的S/PDIF輸入;集成了PaneLink TMDS編碼內核;集成了HDCP內容保護加密引擎;支持通過同一個I2C接口訪問Sii9030的寄存器和DDC通道;支持檢測到新的顯示設備、音頻FIFO溢出等中斷輸出。SiI9030功能模塊圖如圖6所示。

    AT76C114與Sil9030硬件連接如圖7所示。視頻連接采用16位YCrCb(4:2:2)像素編碼格式;音頻采用I2S;SCK和SDA是AT76C114訪問Sii9030寄存器的I2C連接。AT76C114的外部中斷INT2用來處理SiI9030所發(fā)出的中斷請求。

    所有的初始化配置都是通過I2C接口實現(xiàn)的,因為AT76C114沒有硬件的I2C接口,所以具體實現(xiàn)時采用了通用輸入/輸出口(GPIO)通過軟件模擬。初始化配置如下:

    首先,AT76C114通過I2C接口設置SiI9030的HDCP控制器寄存器,驅動SiI9030內部的DDC通道邏輯控制器與接收設備進行認證過程,建立加密通道;如果認證成功,那么通過DDC通道訪問顯示接收設備的E-EDID確定顯示設備最佳的音/視頻的接收格式。然后,AT76C114根據(jù)上面確定的格式,設置自己輸出的音/視頻格式以及SiI9030接收(捕獲)的格式,主要包括:視頻像素時鐘及兩個同步信號的極性、分辨率等;音頻I2S時鐘再生參數(shù)N/CTS、采樣率、采樣深度、采樣包布局等。最后,啟動音/視頻輸出和HDCP加密。

結語 
    回放系統(tǒng)HDMI發(fā)送器方案可應用于MP4、機頂盒等多媒體產品。HDMI接口的一系列優(yōu)點,將使它在數(shù)字多媒體技術發(fā)展越來越成熟的消費電子領域得到越來越廣泛的應用。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉