音/視頻信息回放系統的HDMI發送器解決方案

　　2.2 HDMI信號編碼

　　HDMI有3種工作模式：控制周期、視頻數據周期和數據島周期。控制周期用來傳輸引導信息；視頻數據周期用來發送有效視頻行的像素；數據島周期用來傳輸音頻采樣數據包和輔助數據包。一個帶有視頻信息的行周期上數據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；數據島周期，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；視頻數據周期相對復雜一些，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位與前一個編碼數據對應的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，根據已經傳輸的數據O和l的個數以及當前將傳輸數據的0和1個數，決定是否對第一步所產生的9位信息中的8個數據位作反轉操作(如果已經傳輸了更多l，而且當前數據的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，編碼后的數據經過串行化之后在TMDS通道上以差分形式串行發送出去。

　　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定的視頻行的像素數、場的行數(有效數和總數)和兩個同步信號的位置、極性、持續時間等。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、720×576p@50 Hz、720(1440)×576 i@50 Hz。

　②音頻。HDMI采用“包”結構在數據島周期發送音頻數據，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任何一種包格式發送L-PCM或者編碼的音頻數據，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送通道l和通道2的音頻數據，只支持2通道的音頻；第2種布局在子包[O～3]上分別發送通道[1，2]到通道[7，8]的音頻數據，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位的偽隨機數據流(通過“異或”)加密(或解密)輸入的24位數據，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布。HDCP有一個更新功能：數字內容保護機構LLC把被妥協設備的密鑰選擇向量(KSV)放到“吊銷列表”，并通過系統更新消息(SRM)發送給后續的源設備。因為源端在驗證過程中要檢測該列表，所以后續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HDMI發送器的實現

　　回放系統采用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。