用于高清晰電視的高性能輸入接口探討

用于高清晰電視的高性能輸入接口探討

高速數據轉換產品的公認領導廠商Philips Semiconductors推出一種用于高清晰電視的高性能輸入接口，該接口集HDMI接收器與三通道10位模數轉換器于一身。
　　在過去幾十年中，伴隨著 VCR 及機頂盒與 DVD 播放機的陸續出現，客戶對電視的期望已經發生了巨大的改變。
　　一開始是黑白圖像，然后是彩色熒屏，廣播電視第一次向人們提供了一種通過與周圍的人們共同欣賞相同的新聞和娛樂節目從而愉快地打發時光的方式。而獲得這一切所需的連接僅僅是天線和電源插座而已。
　　然后出現了 VCR 和攝像機，允許人們將廣播記錄下來以便擇時觀看，或者構建放映庫或私人事件庫，所需的工作是進行以下額外的連接：復合視頻信號電纜、S-VHS 電纜或附加 RF 連接。
　　記錄和音視頻復制技術的每次進步，都會引起這些附加物理鏈接新需求的不斷擴展。首先是立體聲的出現（左右音頻電纜），然后是激光影碟（ LaserDisc）和視頻游戲的出現，一些 R（紅）G（綠）和 B（藍）連接（3 條電纜）可以跨過大部分傳統模擬 CRT TV 電子技術，而直接進入到驅動 CRT 電子槍的放大器部分。

　　歐洲已采納一種稱為 SCART 插頭的試驗性解決方案，試圖結束這種混亂的電纜擴展狀況。在這一方案中，將通過一個大而脆弱的連接器將 L/R 音頻、CVBS、Y/C 和 RGB 信號整合在一條電纜中。
　　DVD 播放機與機頂盒的出現改變了游戲規則，因為來自 DVD、電纜或衛星的數據流是一種采用 MPEG-2 算法對視頻信號進行壓縮以優化傳輸介質中可用帶寬使用的 Y Pb Pr 顏色空間表示，從而避免任何額外的可能產生有害噪聲或失真的不必要處理。這種做法已成為 DVD 播放機或 STB 輸出模擬 Y Pb Pr 視頻信號的事實標準，推動在電視一側采用 Y Pb Pr 輸入。
　　于是，連接 DVD 與電視機以獲得最佳效果的標準方法就變成了采用將導致使用 5 條電纜的 Y Pb Pr + L/R 音頻連接的問題。這種鏈接的優點是適用于標準電視（隔行掃描 480i 或 576i 類型信號），但也可用于 480p/576p 逐行掃描電視，甚至可以用于高清晰度（720p、1080i 及更高）電視。
　　這種方法同時宣布了 SCART 方案的死刑，SCART 不支持 Y Pb Pr 傳輸，甚至也不支持逐行掃描或高清晰度電視。
　　另一個需要考慮的因素是，電視/顯示器自其面世以來已經發生了很大的變化。得益于 PC 特別是筆記本電腦的發展，LCD 顯示器得到了普及并降到了大眾可以接受的價位，CRT 電視漸漸被 LCD 平板電視所取代，其它技術還有等離子顯示器、背投（基于 DLP、LCOS 或  LCD 等技術）和投影（同樣基于 LCD 或 DLP 技術）等。
　　這些新型顯示器技術的一個共同特點是平板是按照像素逐個尋址的，而 CRT 則是按照 H（水平）和 V（垂直）脈沖的步調通過電子束逐行掃描而成像的：從概念上來講，CRT 本質上是模擬的，而所有的新型顯示器技術在本質上都是數字的。于是就產生了這樣一個問題：既然來自 STB、DVD 播放機、視頻游戲機或 PC 的顯示信息本質上是數字的（MPEG-2 數據流或計算機產生的圖像），且在到達 CVBS 或 Y Pb Pr 電纜接口之前一直是以數字方式處理的，并且如果顯示器本質上需要使用數字數據才能進行顯示，那么為什么我們還要在音視頻系統中繼續使用模擬電纜連接？
　　首先，防止模擬視頻信號被非法復制所采用的系統（如 Macrovision ）并不完全有效——不幸的是，對于高質量的 Y Pb Pr 信號尤其無效。
　　數字接口的出現則可以解決模擬接口遇到的大部分問題：額外不必要的數字與模擬信號之間的轉換，電纜長度和質量對模擬信號的圖像質量輕易造成的損害，傳輸模擬視頻和音頻時為達到最佳品質所需使用的電纜數，以及數據保護能力的不足。
　　在消費音視頻領域，目前主要有三種數字接口：IEEE1394、DVI 和 HDMI。
　　IEEE1394 主要用于攝像機與 DVD 刻錄機或 PC 采集板之間的連接。其缺點是：
　　- 帶寬限制，導致必須對信號壓縮之后才能傳輸，因而造成了一定的質量損失（例如使用 DV 進行攝像機視頻時），并導致接收方必須配備專用的視頻解壓縮部件。
　　- 點對點體系結構與復制保護使得視頻內容提供商難以進行簽注。
　　DVI 來自計算機領域，原本是用在 PC 圖像引擎與顯示器之間的一種連接。它可以達到很高的分辨率，通過其雙鏈路實現像素速率可達 330 MHz，但沒有音頻傳輸，復制保護也不是強制的（盡管可以使用 HDCP 1.0 解決方案），連接器較大，且沒有獨立于 plugfest 測試的真正的驗收規則或測試，無法保證無縫互操作性。
　　HDMI 基于 DVI 標準，使用 EDID 在數據流中提供了音頻傳輸（最多可達 8 個獨立無壓縮音頻通道，采樣速率為從 32kHz~192 kHz）、格式信息傳輸，并通過采用 HDCP 1.1 標準實現了高效的復制保護。其連接器外形小巧，適合所有消費電器設計；最大允許視頻像素速率達 165 MHz，可適應所有制式電視 (480i, 576i) 以及上至包括 1080p (148.5 MHz) 無壓縮格式信號在內的高清晰度電視。目前連接兩個音視頻設備平均需要使用 5 條電纜，而 HDMI 使用一條電纜即可代替這些電纜，同時提供采用一流復制保護算法保護的無壓縮數字高清晰度視頻質量，成為音視頻和家庭影院領域新的接口選擇。
　　但是，鑒于消費產品的生命周期和遺留問題，在電視機上配備模擬輸入的需要還將持續多年，因此模數轉換 IC 接口將繼續有所需求。
　　為了優化 PCB 布局和電視機內的數據總線互連，人們熱切希望能夠將模數轉換接口與 HDMI 接收器進行整合封裝。這正是飛利浦半導體 (Philips Semiconductors) 推出新的 TDA9975A 視頻前端芯片的初衷。TDA9975A 整合了一個采樣速率高達 81 Msps 的先進的三元 10 位模數轉換器，集成同步處理器與 PLL 時鐘產生器，一個遵循 HDMI1.1、最高可達 1080i/720p (74.25 MHz)、最高可工作于1080p、具有內置片上 HDCP 密鑰的雙輸入、單通道 HDMI 接收器，和一個包含可完全編程顏色空間與通用輸出格式器的通用后處理模塊。