發(fā)布時間：2010-10-22 閱讀量：1460 來源: 我愛方案網(wǎng) 作者:
中心議題：
??? *? HDMI的基本傳輸原理
??? *? 視頻和音頻信號傳輸
??? *? HDMI的高音視頻帶寬
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音視頻接口發(fā)展
提起數(shù)碼產(chǎn)品的接口，大家都能列舉出一大片，什么S端子、AV端子、色差分量接口、VGA接口、DVI接口……而說到HDMI數(shù)字信號接口，消費者更 不會陌生，作為最新一代的數(shù)字接口，HDMI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種數(shù)碼產(chǎn)品上，不管是平板電視、DVD碟機、高清播放機，還是投影儀、數(shù)碼攝像機、液晶顯示 器，以及藍光DVD和HD DVD，都少不了HDMI數(shù)字信號接口的身影。
消費者對HDMI接口的優(yōu)點都非常了解，這里筆者也不準(zhǔn)備再多介紹，提起為何HDMI接口有這些優(yōu)點可能大家就不清楚了，HDMI接口在數(shù)據(jù)的保密技術(shù)上的優(yōu)勢獲得了眾多企業(yè)的推崇，那么到底其又有何特點，下面將給大家一一解開謎底。
伴隨著全球電視電影由普清向高清轉(zhuǎn)變的浪潮，與之關(guān)聯(lián)的一系列的設(shè)備技術(shù)也跟隨著轉(zhuǎn)變換代，這其中就有音視頻接口由模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)變。
在我國，最簡單、最原始、使用最廣泛的視頻接口是紅白黃的復(fù)合視頻信號(CVBS、A/V)接口，就是通常所稱的RCA接口，黃色的為視頻信號，白色的為 左聲道音頻信號，紅色的為右聲道音頻信號。由于復(fù)合視頻信號是將亮度信號和色度信號采用頻譜間置方法復(fù)合在一起，導(dǎo)致亮色串?dāng)_、清晰度降低等問題。伴隨著 S-VHS攝錄像機、VCD等激光視盤產(chǎn)品，出現(xiàn)了將亮度信號Y和色度信號C分離的S端子（Y/C、S-Video）接口，確保亮度信號不會受到色度信號 的干擾。伴隨著DVD、衛(wèi)星數(shù)字電視機頂盒(IRD)出現(xiàn)了模擬分量視頻信號(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)接口，也叫色差輸入接口；而在PC通信領(lǐng) 域，出現(xiàn)了通用接口D-SUB(9芯)端口,也就是通常所說的VGA端子，并且長時間占領(lǐng)這一領(lǐng)域；而隨著液晶顯示器的普及，顯示設(shè)備由模擬顯示設(shè)備向數(shù) 字顯示設(shè)備轉(zhuǎn)變，開始出現(xiàn)了一種新的接口-DVI接口，這也標(biāo)志著PC領(lǐng)域唯一存在多年的模擬信號區(qū)域向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變；在家電領(lǐng)域，隨著液晶電視、等離 子電視的普及，一種集成音頻和視頻的數(shù)字接口HDMI開始取
代原來的RCA和S端子，并且隨著家電和PC的融合，這種接口開始向家庭娛樂多媒體PC滲透。
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HDMI的基本傳輸原理
HDMI（High－Definition Multimedia Interface）又被稱為高清晰度多媒體接口，是首個支持在單線纜上傳輸，不經(jīng)過壓縮的全數(shù)字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數(shù)據(jù)的數(shù)字接口。HDMI接口由Silicon Image美國晶像公司倡導(dǎo)，聯(lián)合索尼、日立、松下、飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費類電子制造商聯(lián)合成立的工作組共同開發(fā)的。HDMI最早的接口規(guī)范HDMI1.0于2002年12月公布，目前的最高版本是于今年6月發(fā)布的HDMI1.3規(guī)范。
HDMI源于DVI接口技術(shù)，它們主要是以美國晶像公司的TMDS信號傳輸技術(shù)為核心，這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉(zhuǎn)接頭相互轉(zhuǎn)換的 原因。美國晶像公司是HDMI八個發(fā)起者中唯一的集成電路設(shè)計制造公司，是高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商，因為下面要提到的TMDS信號傳輸技術(shù)就 是它們開發(fā)出來的，所以這里稍微提及一下。
TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）也被稱為最小化傳輸差分信號，是指通過異或及異或非等邏輯算法將原始信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位，前8為數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運算后獲得，第9 位指示運算的方式，第10位用來對應(yīng)直流平衡（DC-balanced，就是指在編碼過程中保證信道中直流偏移為零，電平轉(zhuǎn)化實現(xiàn)不同邏輯接口間的匹 配），轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分傳動方式傳送。這種算法使得被傳輸信號過渡過程的上沖和下沖減小，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高 信號傳輸?shù)乃俣群涂煽啃浴?br />
一般情況下，HDMI連接由一對信號源和接受器組成，有時候一個系統(tǒng)中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出 設(shè)備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接收連接器的信息，同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數(shù)據(jù)線和接收器包括三個不同的 TMDS數(shù)據(jù)信息通道和一個時鐘通道，這些通道支持視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息，視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息通過三個通道傳送到接收器上，而視頻的像素時鐘則 通過TMDS時鐘通道傳送，接收器接受這個頻率參數(shù)之后，再還原另外三個數(shù)據(jù)信息通道傳遞過來的信息。
視頻和音頻信號傳輸
HDMI輸入的源編碼格式包括視頻像素數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包。其中數(shù)據(jù)包中包含有音頻數(shù)據(jù)和輔助信息數(shù)據(jù)，同時HDMI為了獲得聲音數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的 高可靠性，數(shù)據(jù)包中還包括一個BCH錯誤糾正碼。HDMI的數(shù)據(jù)信息的處理可以有多種不同的方式，但最終都是在每一個TMDS通道中包含2位的控制數(shù)據(jù)、 8位的視頻數(shù)據(jù)和4位的數(shù)據(jù)包。HDMI的數(shù)據(jù)傳輸過程可以分成三個部分：視頻數(shù)據(jù)傳輸期、島嶼數(shù)據(jù)傳輸期和控制數(shù)據(jù)傳輸期。
視頻數(shù)據(jù)傳輸期，HDMI數(shù)據(jù)線上傳送視頻像素信號，視頻信號經(jīng)過編碼，生成3路（即3個TMDS數(shù)據(jù)信息通道，每路8位）共24位的視頻數(shù)據(jù)流，輸入 到HDMI發(fā)射器中。24位像素的視頻信號通過TMDS通道傳輸，將每通道8位的信號編碼轉(zhuǎn)換為10位，在每個10位像素時鐘周期傳送一個最小化的信號序 列，視頻信號被調(diào)制為TMDS數(shù)據(jù)信號傳送出去，最后到接受器中接收。
島嶼數(shù)據(jù)傳輸期，TMDS通道上將出現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每4位被一組，構(gòu)成一個上面提到的4位數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包和視頻數(shù)據(jù)一樣，被調(diào)制為10位一組的的TMDS信號后發(fā)出。視頻數(shù)據(jù)傳輸期和島嶼數(shù)據(jù)傳輸期均開始于一個Guard Band保護頻帶，Guard Band由2個特殊的字符組成，這樣設(shè)計的目的在于在明確限定控制數(shù)據(jù)傳輸期之后的跳轉(zhuǎn)是視頻數(shù)據(jù)傳輸期。
控制數(shù)據(jù)傳輸期，在上面任意兩個數(shù)據(jù)傳輸周期之間，每一個TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，這一共6位的控制數(shù)據(jù)分別為HSYNC（行同步）、 VSYNC（場同步）、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每個TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，采用從2位到10位的的編碼方法，在每個控制周期 最后的階段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3組成的文件頭，說明下一個周期是視頻數(shù)據(jù)傳輸期還是島嶼數(shù)據(jù)傳輸期。
島嶼數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸是在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)南[期，這意味著在傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)的時候，并不會占據(jù)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，并且也不要一個單獨的通道來傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)，這也就是為什么一根HDMI數(shù)據(jù)線可以同時傳輸視頻信號和音頻信號的原因。
HDMI的高音視頻帶寬
HDMI的數(shù)據(jù)信息的處理可以有多種不同的方式，也就是說HMDI支持多種方式的視頻編碼，通過對3個TMDS數(shù)據(jù)信息通道的合理分配，既可以傳輸 RGB數(shù)字色度分量的4：4：4信號，也可以傳輸YCbCr數(shù)字色差分量的4：2：2信號，最高可滿足24位視頻信號的傳輸需要。
HDMI每個TMDS通道視頻像素流的速率一般在25MHz～165MHz之間，HDMI1.3規(guī)范已經(jīng)將這一上限提升到了225MHz，當(dāng)視頻格式的速 率低于25MHz時，將使用像素重復(fù)法來傳輸，即視頻流中的像素被重復(fù)使用。以每個TMDS通道最高165MHz的頻率計算，3個TMDS通道傳輸R/G /B或者Y/Cb/Cr格式編碼的24位像素視頻數(shù)據(jù)，最高帶寬可以達到4.95Gbps，實際視頻信號傳輸帶寬接近4Gbps，而現(xiàn)在最高規(guī)格的高清視 頻格式1080p所需的帶寬僅僅為2.2Gbps，因此HDMI擁有的充足帶寬不僅可以滿足現(xiàn)在高清視頻的需要，在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)都可以提供對更高 清晰度視頻格式的支持。
除了高的視頻信號帶寬之外，HDMI還在協(xié)議中加入了對音頻信號傳輸?shù)闹С?，形成了業(yè)界首個單線纜多媒體接口 協(xié)議。HDMI的音頻信號不占用額外的通道，而是采用和其他輔助信息一起組成數(shù)據(jù)包，利用3個TMDS通道在視頻信號傳輸?shù)南[期，以島嶼數(shù)據(jù)的形式傳 送。即使在傳輸1080p（60Hz）的視頻信號的時候，還可以提供最高8路，每路采樣頻率192kHz的高質(zhì)量音頻信號，相比之下，CD音頻制式 44.1kHz的兩聲道信號，以及最新的DVD－Audio音頻格式96kHz的6聲道信號，就相形見絀了。
HDMI是發(fā)展的必然趨勢
數(shù)字視頻接口是隨著數(shù)字視頻顯示設(shè)備發(fā)展而出現(xiàn)的，模擬顯示設(shè)備是一些顯像管型的監(jiān)視器、電視機、投影機等，模擬顯示設(shè)備是一個“宏觀”控制，數(shù)字顯示設(shè)備則是“點對點”精確控制。所以在顯示高清晰度圖片的時候，模擬信號的邊緣就是“宏觀”的、“模糊”的，因此往往都需要在信號處理的時候增加邊緣過渡改善(DLTI)或在掃描的時候增加掃描速度調(diào)制(SVM)來改善圖像。而數(shù)字顯示設(shè)備則是先尋址到這個“發(fā)光點”，然后“告訴”它發(fā)多強的光，發(fā)光點和相鄰的上、下、左、右4個點之間是“一清二楚”的，各發(fā)各的光。但是如果用模擬信號來傳輸信號，數(shù)字顯示設(shè)備就很吃虧、很浪費，顯示效果反而不如同檔次的模擬顯示設(shè)備。這是因為所有的模擬信號在數(shù)字顯示設(shè)備中進行的第一個處理就是再次數(shù)字化而導(dǎo)致圖像細節(jié)損失，顯示的圖像比模擬顯示設(shè)備由于多了一次模數(shù)轉(zhuǎn)換處理而毫無優(yōu)勢。比如計算機內(nèi)部傳輸?shù)氖嵌M制的數(shù)字信號，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號通過顯卡中的D/A（數(shù)字/模擬）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號和行、場同步信號，這些信號通過模擬信號線傳輸?shù)揭壕?nèi)部還需要相應(yīng)的A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器將模擬信號再一次轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號才能在液晶上顯示出圖像來。在上述的D/A、A/D轉(zhuǎn)換和信號傳輸過程中不可避免會出現(xiàn)信號的損失和受到干擾，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)失真甚至顯示錯誤，
而數(shù)字接口無需進行這些轉(zhuǎn)換，避免了信號的損失，使圖像的清晰度和細節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。
進入21世紀(jì)后，隨著液晶電視、等離子電視等大尺寸數(shù)字化平板顯示設(shè)備的普及以及高清電視格式(720p/1080i/1080p)的確定，傳統(tǒng)模擬接口的帶寬已經(jīng)不能滿足海量數(shù)據(jù)流傳輸?shù)男枰?，也不符合?shù)字化的潮流。因此，傳輸速度更快的全數(shù)字化接口勢必會成為傳統(tǒng)模擬接口的終結(jié)者。
隨著HDMI超越核心家庭影院產(chǎn)品向PC、游戲控制臺、數(shù)碼相機與便攜式媒體播放機等方向擴展，HDMI將繼續(xù)統(tǒng)領(lǐng)市場，也將成為未來接口的領(lǐng)跑者。
兩腳晶振必為無源晶振，不管是插件晶振或貼片晶振
隨著科技的發(fā)展，尤其是移動設(shè)備、可穿戴技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域的崛起，智能化產(chǎn)品越來越趨向于便攜式，因此對晶振的小型化的需求也逐漸增加。
24MHz無源晶振具有多種重要作用
汽車行業(yè)正處在電動化和智能化的轉(zhuǎn)型過程中，而半導(dǎo)體企業(yè)站在這一變革的最前沿
市場對工業(yè)應(yīng)用的需求與日俱增，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是其中的關(guān)鍵設(shè)備。它們通常用于檢測溫度、流量、液位、壓力和其他物理量，隨后將這些物理量對應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)換為高分辨率的數(shù)字信息，再由軟件做進一步處理。此類系統(tǒng)對精度和速度的要求越來越高，這些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由放大器電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)組成，其性能對系統(tǒng)具有決定性的影響。
