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        利用HDMI收發器簡化家庭影院系統設計

        作者: 時間:2016-12-20 來源:網絡 收藏


        3D視頻

        作為3D內容來源(如游戲機、藍光播放機和3D電視等)之間的連接橋梁,HTiB制造商必須時刻站在技術前沿,不斷設計出能夠提供新特性的源器件和接收器件,讓顧客從中享受全部功能的長期利益。HDMI收發器采用了最新的HDMI技術,可為家庭影院系統增添3D視頻體驗。HDMI標準的這一新特性顯著提升了用戶體驗,成為刺激電視銷售的關鍵。

        該規范定義了家庭播放3D視頻的基礎設施,支持一系列強制性和可選視頻格式。在實際應用中,HTiB必須向連接源提交其支持的3D格式清單——從連接的電視讀取并針對其本身的3D格式支持清單進行分析,然后,連接源在發送3D內容時會通過HDMI協議命令告知HtiB,HTiB接著會提取并輸出高級音頻格式,如Dolby TrueHD或DTS-HD Master Audio,這些格式通過HDMI鏈路發送,除非電視可能不具備支持功能。

        屏幕顯示(OSD)

        HTiB具有許多用戶控制功能,比如在多個輸入之間選擇、選擇所需音頻和視頻格式以及高級音頻處理選項配置等。用戶可使用屏幕顯示(OSD)功能直觀方便地控制這些復雜特性。OSD一般通過專用器件實現,但現在HDMI收發器集成了OSD引擎,將所需的屏幕顯示信息融合到輸出視頻上——為HTiB制造商節省了可觀的外部解決方案成本。另外,還節省了器件成本和物料成本,同時減輕了將OSD軟件集成到系統固件中的設計工作。

        消費電子控制(CEC)擴展

        消費電子控制(CEC)通道屬于單線通信接口,可實現家庭娛樂系統聯網操作。例如,單用一個遙控按鈕即可同時開關娛樂系統中的所有設備。HDMI標準已經擴展支持ARC和HDMI以太網通道(HEC)等新特性,HDMI收發器內的CEC命令庫也隨之擴展提供支持。對于HTiB設計人員而言,支持最新的HDMI特性就要同時支持最新的CEC特性。HDMI收發器目前可以處理單線網絡上ARC和HEC會話的發現、協商、啟動和終止。

        音頻插入和提取

        HDMI收發器在HTiB內的另一用途是提取HDMI音頻,并用數字信號處理(DSP)芯片進行處理。這樣,音頻可重新插入HDMI流送往電視。由于很多電視無法處理多通道音頻格式,而DSP芯片可以將音頻下采樣為立體聲,然后將音頻重新插入HDMI鏈路中送往電視。

        或者,輸入音頻可由HTiB源的新數據流完全取代并嵌入HDMI信號中送往電視。這種情況下,只用音頻插入特性即可。一個此類應用的例子是將iPod接入HtiB,將其音頻與獨立的視頻流混合在一起。

        在家庭影院配置中,HTiB系統可用作HDMI中繼器,接受HDMI輸入然后作為HDMI輸出發送。例如,藍光播放器可用作輸入HTiB的源器件。要利用遠高于電視揚聲器的HTiB音質,就必須在HTiB內從HDMI信號中提取音頻。最理想的情況是,音響發燒友一定希望HTiB能輸出完全8通道I2S音頻,不過HDMI鏈路也能提供2通道I2S或S/PDIF.視頻繼續傳送至電視或顯示器,完成系統路徑。只有HDMI/HDCP(高帶寬數字內容保護)中繼器或收發器型器件才能處理這種音頻提取。

        固件/中繼器支持

        HTiB和SOUNDBAR音箱設計中的一個最大挑戰是實現HDCP中繼器功能。HTiB實現的中繼器功能是內容保護、EDID管理和影音靜音的綜合。HDMI收發器將整個中繼器過程集成到單一器件和固件中,降低了系統開發的復雜性。

        隨著影音處理器件的復雜程度日益增加,優質可靠的硬件抽象化軟件庫和應用程序編程接口(API)成為設計人員的重大優勢——縮短上市時間并可從構建良好的HDMI和HDCP兼容平臺起步。如果從一開始便采用芯片廠商的共享編碼基數,可進一步節約成本:在中高端HTiB中使用同一廠商的分立接收器和發射器,在后來的升級中可以獲得將收發器編碼集成到中低端HTiB中的好處。

        節約成本的2層電路板設計

        新的HDMI收發器采用四方扁平封裝(QFP)技術,提供高效的電路板布局和走線方案。與較為復雜的球柵陣列(BGA)封裝相比,薄型LQFP封裝可節約制造成本、降低復雜性并能簡化成品檢查。LQFP很大程度上簡化了布局方面的問題,封裝實際上可以布置在2層板上,從而實現低成本,同時還能滿足所有必需的HDMI物理層兼容測試阻抗測量。

        2層板的設計難點包括:管理收發器的電源路由并充分解耦;提供最佳熱傳導;對最小化傳輸差分信號(TMDS)差分對輸入和輸出所需的走線阻抗進行布線。不過,通過使用表面貼裝分立器件,采用良好的布局原則以及同印刷電路板(PCB)和芯片廠商密切合作,完全能夠出色地實現性能不打折扣的成功布局。

        結論

        HDMI收發器能夠幫助系統設計人員降低家庭影院系統的設計成本和難度,并提供最新HDMI特性滿足消費者的視聽體驗需求。使用此類收發器可以實現ARC和3D視頻等HDMI特性。HDMI信號路徑上集成了屏幕顯示(OSD)引擎,降低了HTiB和SOUNDBAR音箱設計的成本和復雜程度。在HDMI流內提取、處理和插入音頻這一功能提升了消費系統設計中的家庭影院體驗。在HTiB和SOUNDBAR系統用作HDMI中繼器的情況下,新收發器的設計和固件可以實現系統無縫對接。HDMI收發器布線可以在2層板上成功實現,從而降低物料成本。

        圖4所示為使用ADI公司ADV7623的典型HDMI收發器系統該系統將4路輸入HDMI接收器(Rx)和具有音頻提取功能的HDMI發射器(Tx)集成在一起。HDMI信號解碼后,由SHARC音頻DSP提取并處理音頻內容。然后,將處理后的音頻發送到放大器和揚聲器或重新插入HDMI信號路徑中。這款收發器還集成了OSD,可以省去分立OSD引擎的成本,在SOUNDBAR音箱系統設計中非常實用。ADV7623提供EDID復制、HDCP中繼器支持和ARC功能,支持強制性3D視頻格式。ADV7623現已面市,采用144引腳LQFP封裝,便于2層PCB設計。



        圖4.采用ADV7623 HDMI收發器的HTiB系統


        HDMI收發器將多路輸入HDMI接收器和HDMI發射器集成在單一芯片上,可靈活提取和插入音頻。將HDMI收發器用于HDMI A/V中繼器設計中(包括AVR、HTiB和SOUNDBAR音箱)將:

        1.降低系統的物料成本——元件更少、PCB面積更小、PCB層更少。

        2.大大減輕硬件和HDMI中繼器系統軟件設計工作,從而大幅縮減上市時間。

        這些優勢使HDMI收發器成為低成本、高性能家庭視聽系統設計的絕佳選擇。


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