1、HDMI接口介绍 及工作原理本文主要介绍以下内容：1、 近年来接口技术的发展；2、 HDMI技术，HDCP保护原理及HDMI技术的应用；3、 6D97-HDMI机芯的工作原理。一、 近年来接口技术的发展：1、模拟信号接口：A、复合视频信号：CVBS 最简单、最原始的视频接口是复合视频信号(CVBS)接口，也就是通常所称的RCA接口，传输信号：亮度信号和色度信号通过频普间置迭加在一起的复合视频信号CVBS。由于亮度和色度信号混合，导致亮色串扰、清晰度降低等问题，因此CVBS信号需要进行亮色分离，好的梳状滤波器可以获得较高质量的亮色分离。而梳妆滤波器仅在对电视信号和CVBS信号进行亮色分离时有用。
2、传输介面是一根普通的视频线，黄色的为视频信号，白色的为左声道音频信号，红色的为右声道音频信号。B、S-Video输入：Y-C 随着S-VHS录像机而发展起来的视频接口传输信号，由于亮度信号和色亮信号分开传输，因此避免了CVBS信号的亮色串扰问题。C、欧洲的标准视频接口：SCART 传输信号：SCART接口传输CVBS信号、隔行RGB信号，通常厂家都把SCART用来传输RGB信号。由于三原色信号分开传输，因此在色度方面表现比S-Video更好。SCART现在只有传输480I/576I隔行信号的标准。SCART接口D、色差输入：Y CB /PB CR /PR 美国、中国的标准视频接口：传输信号亮度
3、信号和色差信号分开传输，当然比S-video的PB、PR合成为C信号再传输要好。色差信号（色度信号是将色差信号调制在色负载波上得到的）和RGB三原色信号的图像质量相当，不过3 RCA的色差口可以传输逐行信号或1080I信号。在色差输入的标注方面，基本上没有什么厂家按照规矩来，每个产品的写法都可能不一样。有的产品上标注“Y CB CR”表示可接受隔行色差信号，而“Y PB PR”表示逐行色差信号或者HDTV色差信号，而“Y CB /PB CR /PR”表示可自动识别隔行/逐行色差信号。实际生活中，应该以产品的实际说明为准来判断设备可接受的格式，而不是看它“写”了些什么。在专业领域里，“Y CB
4、CR”表示数字色差信号而不是模拟色差信号。E、D端子：日本厂商发展D端子，传输的是色差分量信号。所以日本生产的高档DVD机和电视机都具备D端子。D端子分以下5种，实际的接口和传输线都完全相同，只是传输的信号格式不同而已： D1: 525i(普通NTSC 525行隔行信号) D2: 525i, 525p(在D1的基础上，增加NTSC 525行逐行信号) D3: 525i, 525p, 1125i(在D2的基础上，增加HDTV 1125行隔行信号) D4: 525i, 525p, 1125i, 750p(在D3的基础上，增加HDTV 750行逐行信号) D5: 525i, 525p, 1125i,
5、 750p, 1125p(在D4的基础上，增加HDTV 1125行逐行信号) 注：525i也习惯称480i，525p也习惯称480p，1125i也习惯称1080i，750p也习惯称720p。D端子F、RGBHV输入：RGBHV RGBHV通常使用5 BNC或5 RCA插座，VW11HT具有的是5 RCA插座。如果要把PC的视频输出连接到VW11HT，就需要一根VGA-5 RCA的转接线。 传输信号：RGBHV传输的是和VGA接口相同的视频信号。由于在5 BNC连接中，RGB和HV信号均分别使用一根专业的BNC线传输，而不像VGA中所有的信号都在VGA线里，因此5 BNC的传输特性比VGA更好。
6、再加上插座良好的接触性能（自带旋紧装置），5 BNC通常在专用显示领域使用。G、VGA-PC的15针VGA输入接口：RGB 传输信号：VGA接口可以传输现在除480I/576I信号外的所有信号。VGA接口的最低信号标准是VGA格式（640*48060Hz逐行），所以VGA接口可能不支持规格太低的480I/576I。通常投影机的VGA接口可以接受480I/576I信号，而显像管设备（电视机和电脑显示器）的VGA接口不接受480I/576I信号。VGA接口里包含了I2C总线，因此主机和显示设备之间可以协商并自动确定使用最佳显示格式，实现“即插即用”；但电视机一般不使用I2C总线。2、数字视频接口前
7、面讲到的SCART/D端子/3 RCA/VGA接口等已经是现在模拟信号传输的极致了，为什么现在又有对数字视频信号接口的需求？我们的电脑就是用“模拟视频接口”VGA，也没有觉得有什么不好？为什么要使用数字视频接口？数字视频接口是随着数字视频显示设备发展而出现的，要了解数字视频接口就必须先来了解什么是数字显示设备。模拟显示设备：显象管型的监视器、电视机、投影机；数字显示设备：液晶LCD、DLP、D-ILA、等离子等形式的监视器、电视机、投影机。显象管的显象分两个系统：扫描系统，电子束控制系统；扫描系统控制电子束的位置，视频信号控制电子束的流量，这样就得到一副图像。数字显示设备也分两个系统：寻址系统
8、，电子束/光束控制系统；寻址系统选择发光的位置，电子束/光束控制系统控制强度，这样来得到一副图像。模拟显示设备是一个“宏观”控制，数字显示设备则是“点对点”精确控制。所以在显示高清晰度图片的时候，模拟信号的边缘就是“宏观”的、“模糊”的，因此往往都需要在信号处理的时候增加边缘过渡改善(DLTI)或在扫描的时候增加扫描速度调制(SVM)来改善图像。而数字显示设备则是先寻址到这个“发光点”，然后“告诉”它发多强的光，发光点和相邻的上、下、左、右4个点之间是“一清而楚”的，各发各的光。同时数字显示设备也由于重量轻、功耗低等优点蓬勃发展起来。但是如果用模拟信号来传输信号，数字显示设备就很吃亏、很浪费，
9、显示效果反而不如同档次的模拟显示设备。这是因为所有的模拟信号在数字显示设备中进行的第一个处理就是再次数字化而导致图像细节损失，显示的图像比模拟显示设备由于多了一次模数转换处理而毫无优势。以下我们认识一下数字视频接口：A、USB接口 USB是通用串行总线的简称，是“即插即用” 接口。USB2.0支持三种低传输速率：低速(1.5Mbps)、全速(12Mbps)和高速(480Mbps)，因此USB只适合用来传输静态图片如数码相机的JPG照片或低质量的动态图像，而不适合传输动态高清晰度视频图像。USB采用主从的架构，主机控制所有的数据传输。这非常适合PC机与其外设之间的连接，PC机是主机，PC机强大的
10、处理器和巨量的存储空间可以轻易实现主控制器的硬件和软件，而外设只需要实现它自己的功能，简化了设计也降低了成本。但USB的主从架构决定了外设与外设之间无法直接通讯，所以不适合应用在消费电器的互联；USB的主机还需要提供500mA的电流，所以也不适合应用在手持设备的互联。B、IEEE1394IEEE1394也叫i.Link，由于在数码摄影机上广泛应用，因此也叫DV接口。传输的最高数据率是400MBPS，由于速度的限制，在传输视频信号时只能传输隔行并且经过MPEG-2压缩的信号，IEEE1394不适合传输高清晰度视频信号。由于IEEE1394需要比较复杂昂贵的解码系统，普通的光纤输出（TOSLINK
11、）只支持Dolby Digital/DTS传输，无法支持DVD-A和SACD的高速数据传输，因此在高档产品中，使用IEEE1394来传输数字伴音。IEEE1394接口及连线插头C、P&D接口 视频电子标准协会（VESA）在前几年制定的标准，没有得到广泛应用。P&D接口传输一组TMDS（Timing Minimized Differential Signal，最小化的传输差分信号技术的简称），TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递，传递的信号具有3-6个数据通道对以及一个频率信号对），两组IEEE1394和一组USB信号，是一种通用数字信号接口。“太”通用也是P&D接
12、口失败的原因之一，因为所考虑的方面太多，从而导致成本过高，而无法得到广泛应用。在PC应用领域，P&D最高只支持1600*120060Hz，这也是导致P&D无法被大家接受的原因之一。P&D接口 D、DFP接口 VESA考虑到P&D接口过于复杂而制定的简化接口。DFP接口只传输经过TMDS编码的数字视频信号，而不再传输P&D接口的IEEE1394和USB信号。和P&D一样也最高只支持1600*120060Hz，从而也不能应用在专业视频领域。DFP由于没有有效的版权保护措施而在距离成功一步之遥的地方停滞不前。P&D接口E、DVI接口数字视频接口(DVI)也就是Digital Visual Inter
13、face的简称，由数字显示工作组(Digital Display Working Group，DDWG)于1999年推出，主要成员为英特尔、富士通、惠普(康柏)、IBM、NEC及Silicon Image，已发表DVI 1.0规范；DVI是基于Silicon Image公司的TMDS(Time Minimized Differential Signal)编码技术发展起来用于传输无压缩高清晰实时数字图像的一种接口技术并且支持两组TMDS信号同时传输。DVI是点对点的连接，其应用范围比较单一，最初的目的是用于电脑，实现主机和监视器之间的数字信号传输，后来在数字家庭网络中属于终端接口主要用于高性能电
14、脑与数字显示设备之间的直接数字化传输，避免了传统RGB接口与液晶显示器等数字显示设备连接时进行DA和AD转换的麻烦与图像细节的损失；现在被应用到高清晰度视频领域，在液晶显示器中目前也有广泛应用。根据DVI标准，一条TMDS通道可以达到165MHz的工作频率和10-bit接口，也就是可以提供1.65Gbps的带宽，这足以应付1920*1080/60Hz的显示要求。另外，为了扩充兼容性，DVI还可以使用第二条TMDS通道（就像原理图中一样），不过其工作频率必须与另一条同步比如说我们需要2Gbps的带宽，那么两条通道都要工作于100MHz上面（100MHz*2*10-bits）。DVI支持超过160
15、0x120085HZ的UXGA或者2048X153675HZ的QXGA图像和720P、1080I、1080P的高清晰数字电视信号的无压缩实时传输。但随着技术的发展，DVI也表现出诸多弊端： 、太“大”的接口，不适合装在便携设备上； 、如果用在家用视频设备上，两路TMDS信号完全用不着。一路TMDS信号就可以传输720P、1080I、1080P的数字信号； 、只能传输适用于PC领域的数字RGB信号，而不支持数字色差信号YcbCr的传输； 、只支持8位(24位/3)的数字RGB传输，不支持具有更多细节的12或14位数字视频信号； 、如果是数字视频信号传输，为兼容“旧”的模拟设备而预留的模拟接口部份
16、完全多余； 、制式分类混乱不清，同是 DVI制式但内里却再细分，数码/模拟兼容的 DVI-I，及纯数码的 DVI-D； 、不支持数字音频信号的传输，因此也不太适合用在普通的家用电器设备上； 、音、视频数字信号传输无加密保护，得不到大型电影公司和卫星电视服务商等的支持。 DVI 接 口二、 HDMI技术，HDCP保护原理及HDMI技术的应用：从性能上来讲，DVI完全可以满足无压缩高清晰实时视频数字信号的传输。但是由于上面的原因，DVI并不合家庭影院“发烧友”的胃口。我们需要的是适合我们家庭影院的数字传输接口。2002年的4月，日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7
17、家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。2002年12月9日，高清晰数字多媒体接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0标准颁布。1、HDMI技术介绍：HDMI最高支持5GBPS的传输带宽，而HDTV仅需要2.2GBPS，还有很大的裕量留给将来可能的更高标准的数字视频信号。HDMI比DVI的改进是加入了版权保护HDCP内核（注：宽带数字内容加密保护）的同时增加了数字音频传输，从而成为专用的多媒体信息接口；HDMI支持1920*1080P高清晰数字信号，并支持Dolby Digital（杜比数码音效）
18、/DTS（数码环绕音效）数字音频格式。HDMI可望成为未来的视频设备的标准接口。现在，美国FCC强制规定：HDMI接口必须加在与高清电视有关的电子产品上，例如高清电视机、有线机顶盒、DVD播放机等，欧洲、日本和韩国很快也会有类似的要求。下面介绍HDMI规范标准： HDMI的主要技术基础是DVI-HDTV，HDMI所增加的功能便是数字音频信号的传输，并且，在音频设备之间实现了基本控制数据的传输。为了增强其作为消费类影音产品接口的竞争力，HDMI采用了更小的接头，强化了对数字式高清晰度色差分量（Y/Cb/Cr）格式的支持，其性能以远远超过了IEACEA-861B标准所作为的规定。HDMI的音频处理
19、能力足可满足未来的需要，并且做到向后兼容，不仅可以传输我们已经熟知并且喜爱的杜比数码和DTS等经过压缩的多声道数字音频信号，也可以传输未经压缩的数字音频信号。在后一种情况下，HDMI所支持的声道数达8个之多，量化精度可达24位，采样频率高达192千赫。这些性能指标在进行高清晰度视频节目传送时也都可以同时达到。HDMI是利用数字视频信号的逆程消隐期间进行音频数据传输的，因此不会占用可用视频传输带宽，而且，完全向后兼容于：未将音频传输考虑在内的早期DVI产品。除了以上所述之外，HDMI还有其它旨在确保高保真的图像和声音质量的功能。在HDMI规范中，信号输出设备可以指定画面的分辨率和宽高比，以及声音
20、的编码方式，采样频率和声道分配等参数。尤其值得注意的是，IEACEA-861B标准只为每一个RGB和YCbCr分量信号提供了8个数位的支持。而HDMI则为每一个422 YCbCr分量信号提供了高达14个数位的支持。与之同时，目前专业用于高清晰度节目处理技术和数字影院也只支持到10个数位。最后需要说明的是，HDMI接口规范采用的是19针接口，其尺寸也远远小于DVI接头。这些小型接头可以使连接线更加方便地穿过电缆导管和墙壁，使永久性的家庭影院系统设置变得更加方便。HDMI支持的数字视频格式： 、 SXGA：1280x102485Hz、 UXGA：1600x120060Hz 、 SDTV：480i、
21、480p、576i、576p 、 HDTV：720p、1080i、1080P HDMI支持的数字音频格式：、 CD：16位32、44.1、48KHZ、 DVD-VIDEO：8通道数字音频96 KHZ、 DVD-AUDIO：1通道的24位192KHZ HDMI的易用性：、 HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。、 AV.link功能使你可以只用一个遥控器控制全部音/视频设备的基本功能在你对所有的设备(DVD机，AV Center，投影机等)进行初期设置之后，平常正常使用的基本功能可以
22、通过任一个设备的遥控器完成。初期设置之后，你就可以把不大会用到的遥控器收起来，只留下最常用的设备的遥控器就可以了。 （现在我司生产的机芯未使该功能）、 只靠一条 HDMI线接驳电视机，就能同时欣赏到清晰细腻的画面，及通透立体的声音。DVI接口 HDMI接口 DVI、HDMI接口比较2、HDMI和模拟连接的比较全模拟连接：、27根线DVD机和AV Center之间、机顶盒和AV Center之间、AV Center和HDTV电视机之间各需要：3根色差视频线+6根5.1声道音频线局限：*信号源的数字视频信号需要先转换成模拟信号，而PDP、LCD投影机、DLP投影机又必须再将模拟信号转换成数字信号。
23、图像质量必然有少许降低。*信号源的数字音频信号需要先转换成模拟信号，AV Center可能再一次转换成数字信号后进行处理并转换成模拟信号输出。声音质量也会有降低。*3线色差信号的传输距离是35米。选用昂贵的“发烧”线可以提高传输距离。否则图像质量会大打折扣。*模拟信号在传输过程中不可避免地会受一定的干扰。*一大堆线共27根，理都理不清！ 现有的模拟连接方式、模拟视频+数字音频连接：12根线DVD机和AV Center之间、机顶盒和AV Center之间、AV Center和HDTV电视机之间各需要：3根色差视频线+1根数字音频线。局限：数字音频的传输解决了(仍然不能传输DVD-AUDIO的高质
24、量数字音频)，视频信号的局限依然存在。、HDMI连接：3根线解决上述的所有问题，每个人都负担得起优质低价的HDMI传输线。普通HDMI传输线的传输距离高达1015米。使用投影机的用户不必再为高昂的长距离模拟色差线发愁了！ HDMI的连接方式、模拟3线色差、DVI和HDMI的简单比较在模拟传输中，每一次模拟-数字、数字-模拟的转换都将导致信号质量的下降。同时在转换过程和传输过程中带来的同步信号和视频信号之间的时间特性的“抖晃”(Jitter)非常难以解决，从而导致图像的细微抖动和声音的变化问题难以解决。而在HDMI的数字传输过程中，彻底解决了这些问题，从而保证了“原始”图像和声音质量的最佳表现。
25、3、HDCP保护原理越高质量的图像和声音制品带来越重要的版权保护问题。DVD-VIDEO脆弱的版权保护系统虽然给我们现在的用户带来了好处，使我们可以欣赏到“价廉物美”的音像制品，却也使好莱坞等电影公司们进一步提高了警惕。DVD-AUDIO就是因为版权保护措施的问题推迟了一年才上市。而D-VHS的高清晰录像带也因为版权保护的问题廖廖无几（日本）。在最新的蓝光DVD(Blu-DVD)的标准中，现在还只有可录标准，还没有任何一家公司有计划推出蓝光DVD的电影，等到蓝光DVD面世的时候，很可能跟现在的D-VHS一样，只可以录像，而没有片源可以播放。如果没有得力的版权保护措施，没有一家电影公司会推出自己
26、的高清晰电影光盘。(没有高清晰电影，使蓝光DVD的未来充满变数。谁会只用来天天录电视节目？)在无压缩高清晰实时数字图像的传输方面，也遇到同样的问题。如果没有得力的版权保护措施，没有多少公司会支持HDMI标准。还好INTEL在2000年2月份推出了“宽带数字内容保护”(HDCP=High Bandwidth Digital Content Protection)得到了各方特别是好莱坞的认同，这才使HDMI成为现实。目前采用的英特尔接口已经从HDCP(高清晰数字节目保护)变为HDMI(高清晰多媒体接口)了。HDCP主要是给视频加密，HDMI则是同时给视频和音频加密。HDMI+HDCP方案 HDMI
27、+HDCP虽然给我们解决了数字信号的传输问题，但是也使“非法”录制数字视频信号变得更加困难。免费复制音像制品越来越困难，这对电影公司的老板来说是一个好消息吧？但对我们来说在享受“数码时代”的同时要看看自己的钱包。在产品数量未成规模的情况下，新接口所带来的专利费及相关成本的增加，将给厂商带来极大负担，我们可以算一笔账。HDMI的专利费由年费、测试费、使用费、芯片费四个部分组成。其中年费包括HDMI的1.5万美元和HDCP的1.5万美元；测试费为几千美元；每台终端设备的使用费为0.04美元；专利芯片费用为8美元左右。假如，一个彩电厂商年产带HDMI接口的彩电规模到达一万台，则分摊到每台彩电的成本就
28、上涨10多美元！此外，还要增加几个美元的接口及线缆成本。4、HDMI技术的应用、 Pioneer DV-S969AVi：环顾市面，例如Pioneer DV-S969AVi备有 HDMI输出插口，它是该厂最新的旗舰型号，用 HDMI接驳专属的等离子固然十全十美，但市面只有很少等离子支持此制式，而且都是新出的才有。几万元买了部等离子，无理由为了一个 HDMI插口而换机，故此 DV-S969AVi亦内置了全球首创最高速的 216MHz/14bit视频 DAC芯片，就算以色差作模拟输出，画面都一样清晰稳定，连暗位及最不显眼的细致位都一目了然。、首部支援 HDMI 50 吋等离子 PDP-504HDG除
29、了是 DV-S969AVi的最佳拍档，这部 Pioneer PDP-504HDG，亦是市场少数支持 HDMI的 50 吋等离子之一，解象度是 1,280x768。接驳 DV-S969AVi透过增线功能以 720p输出的话，能将画面的层次立体感发挥至极限，加上 1,100:1对比度及 1,000cd/亮度，一部每个影音迷都梦寐以求的等离子就摆在你眼前。 除上述提到的带HDMI的机型外，松下、三星、SONY、创维等厂家均已推出了自己的HDMI产品，如创维的：HVD-9880和HDTV-29T86HM/29T88HM。三、 6D97-HDMI机芯的工作原理：1、方案具体实施及电路介绍：本方案采用MS
30、T3388(或AD3388)与SKYWORTH-V12配合，由MST3388对AIR LINE信号进行数字逻辑处理后，送出24bit图像信号数据流和伴音信号数据流；24bit图像信号数据流输入到SKYWORTH-V12数字口，由SKYWORTH-V12进行scaling运算，实现统一行频后再由SKYWORTH-V12 D/A变换后送出模拟格式的R、G、B信号，进整机预视放电路处理；伴音信号数据流输入到CS4344的数字输入口，由CS4344进行数字解调、D/A变换后送出模拟格式的音频信号，进伴音功放电路处理。一线通数字处理技术核心模块原理框图如图1。ST24C16CPU主板数字处理模块 图12
31、、工作原理流程说明：、 用太空缆将AIR LINE连接到外部信号源后，外部信号源和电视将通过太空缆中的SDA和SCL总线将HDCP数据发送到对方的数字处理模块，经数字处理模块比较后发回相应信息，如果比较正确的话外部信号源将全数字影音数据流从AIR LINE端口输入到MST3388(或AD3388)中，电视正常显像；如果比较不正确的话则电视会按软件设定次数向外部信号源发送HDCP数据，重新比较后向对方发回相应信息。本方案中MST3388(或AD3388)收到外部信号源的HDCP数据后将从存储器ST24C16（与CPU共用的存储器）中读取电视自身的HDCP数据经比较后向外部信号源发出HDCP数据和
32、比较信息，并做好接收全数字影音数据流或重发HDCP数据的准备，外部信号源收到HDCP数据和比较信息后，如果与自身HDCP数据比较正确的话则开始发送全数字影音数据流，如果不正确的话则重发HDCP数据到电视的MST3388(或AD3388)中。、 MST3388(或AD3388)收到外部信号源送来的全数字影音数据流后，MST3388(或AD3388)将根据存储在存储器ST24C02中的数字逻辑处理方案（注：不同公司的数字逻辑处理方案不相同）对全数字影音数据流进行逻辑处理，处理后送出24bit的图像信号数据流和伴音信号数据流；24bit图像信号数据流输入到SKYWORTH-V12数字口，由SKYWORTH-V12进行scaling运算，实现统一行频后再由SKYWORTH-V12 D/A变换后送出模拟格式的R、G、B信号，进整机预视放电路处理；伴音信号数据流输入到CS4344的数字输入口，由CS4344进行滤波、插补等数字解调、D/A变换后送出模拟格式的音频信号，进伴音功放电路处理。
