HDMI兼容性测试规范分析.docx
- 文档编号:30569097
- 上传时间:2023-08-16
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:236.47KB
HDMI兼容性测试规范分析.docx
《HDMI兼容性测试规范分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《HDMI兼容性测试规范分析.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
HDMI兼容性测试规范分析
HDMI兼容性测试规范分析
HDMI已经迅速成为全世界消费电子产品的标准数字接口。
从DTV到DVD,各种具有HDMI接口的产品在世界各地随处可见,为最终消费者带来更加干净、清晰的数字体验。
最新版的HDMI标准(v1.3)可使DTV显示甚至比HDTV标准还要清晰的影像。
但为了给消费者带来这种美妙的体验,音频/视频(A/V)设备制造商需要对设备进行适当程度的测试。
消费电子产品的重要特性是操作简单和立即工作。
这类产品的消费者不习惯也不喜欢动不动就需要重新启动系统的PC形式的体验(设想在玩足球游戏的时候重启动DTV会是怎样的情形)。
在开发HDMI标准的过程中,确保各种系统间的互操作性是HDMI工作组开发人员的一个关键目标。
因此,HDMI标准开发了一套兼容测试规范(CTS)以及详细的测试方法。
授权测试中心(ATC)也被建立起来,按照CTS规范对产品进行测试。
测试价格是多种多样的,根据被提交设备的不同类型和待测端口数的不同,价格从2,500美元到10,000美元不等。
为什么需要测试?
那么设备制造商为什么一定要进行测试呢?
毕竟,测试需要成本并且还需花费额外的时间。
而如果产品未通过测试又会怎样呢?
音频/视频设备制造商的产品应进行测试有多方面的原因。
首先,在HDMI许可协议中规定生产厂商的不同类别产品(源设备、接收器、转发器、线缆)的第一个系统应在某个授权的ATC进行测试。
但或许更重要的一点是要确保产品在客户购买后能与其它HDMI产品配合工作。
HDMI推出早期发生在某个一级OEM身上的经历是任何生产厂商都不想碰到的。
他们使用了一家芯片厂商的未经认证的器件,并且也未经后续保证系统通过适当的HDMI测试。
当生产的DVD到达零售商的货架后很快就被许多客户买回了家。
但在数周内就出现了不能与具有HDMI接口的DTV互操作的问题报告,在第一个月的月末,这些DVD就从商店被召回了。
暂且不说对品牌造成的损失,其实只要进行了合适的测试,召回的成本是可以轻松避免的。
测试准备
由于进行HDMI测试可能消耗至关重要的开发时间和成本,一些公司在正式去ATC进行测试之前都在努力做工作,确保系统有更大通过测试的可能。
很多公司,像SiliconImage已经在遍布世界的办公室中建立了HDMI预测试中心。
这些中心做的是实际CTS工作的子集,通常是对那些更难通过的方面进行测试。
虽然这为制造商提供了很大的方便,但这些预测试中心都不是HDMI官方认可的。
预测试的质量也因为公司不同而发生变化。
无论如何都不能认为,成功通过HDMI预测试中心的测试就是通过正式的HDMICTS的测试。
正式向ATC提交产品进行测试的过程非常简单。
第一步是与希望在那里提交产品的ATC取得联系。
建议提前数月与他们进行联系,安排测试日程。
ATC可能需要3-4个月的申请安排时间。
然后ATC将会索要用来描述被测试设备能力的CDF(性能申报表)(包括在CTS文档中)。
最后,提交设备、使用说明和其它的测试所需辅助设备。
完成测试工作预计需要一周左右的时间。
HDMI测试
在CTS文档中对在ATC进行的测试有清楚的说明。
通常,测试是针对设备间的电气层兼容性进行的。
然而尽管能够通过ATC测试,还是有可能出现不能互操作的HDMI系统。
HDMI许可特别指出,确保与HDMI规范兼容是供应商的责任。
需要了解的一项关键事项是,HDMI不仅仅是基于HDMI规范的。
它还包括CEA-861x、VESA和HDCP规范等多方面的内容。
要建立一个完全互操作的系统必须符合所有这些规范的要求。
HDMICTS要求对4种基本类型设备进行测试:
源设备(DVD、STB)、接收器(DTV)、转发器(AV接收器)和线缆。
设备类型不同,测试也是不同的。
源设备测试包括电气层测试(表1)和VESA增强型显示标识数据(E-EDID)的正确读取测试两个方面。
EDID储存在显示设备中,包含关于显示设备的音频和视频性能的信息。
源设备负责读取这些数据,并根据这些数据发送合适的音频或视频格式。
例如,一台支持480p(这是所有HDMI设备的要求)和720p的DTV不应该从源设备接收1080i。
表1:
HDMI源设备电气(TMDS)测试说明
电气层测试包括TMDS、HPD、DDC和CEC测试。
涉及更多的是与TMDS相关的测试。
TMDS(最小化传输差分信号)是运送A/V数据的主数据线。
这些线路是极高速度的数据线,需要严格符合HDMI规范的要求。
对于一个720p/1080i的视频信号,数据以大约750Mbps的速度在线缆中传送,几乎是USB2.0的2倍。
一般而言,只选择一个已经在ATC中通过测试的具有代表性的系统中的HDMI发送器IC。
大多数的TMDS电气测试都是非常依赖于该IC的,虽然设计一块可能使一个好的IC失效(利用线上通孔、走线长度不匹配等手段)的系统板也是可能的。
测试TMDS所用到的设备有多种,从大多数公司实验室中的常规系统到像Tektronix、Agilent、Astro和QuantumData等制造商所生产的专门测试设备。
举个例子,为了进行源设备眼图测试,需要有一台4GHz数字示波器、直流电源、差分SMA探头、EDID模拟器、测试夹具和运行测试的特别软件。
这个测试的目标是要保证源设备向接收器发送了正确的眼开图。
数据按照恢复的时钟计时并在尺寸为+1.0TBIT(图1)的窗口中呈现。
图1.Tektronix眼开图测试软件
需要采集的数据量是非常大的,对低分辨率信号至少需要400,000个单位时间(或TBIT),需要16M的示波器记录长度。
如果眼开图与模板匹配,则源设备通过测试。
表2中所列是接收器的测试。
表2:
HDMI接收设备电气(TMDS)测试说明
同样,TMDS测试依然是难度较大的。
其中的一项关键测试是抖动容限测试。
如果某个接收设备对TMDS线路上的抖动敏感,HDMI接收器IC就可能捕获的是不正确的数据,从而出现不正确的操作。
图2所示为抖动测试设置。
图2.HDMI接收器抖动测试装置
这个测试通过向时钟信号路径中输入已知数量的抖动进行。
对每一个像素时钟或接收设备所支持的分辨率,都要进行数据抖动幅度、频率、最差数据抖动和最差时钟抖动的测量。
虽然TMDS测试是ATC测试的最大一部分内容,但其它部分的测试是不应被忽略的。
不注意DDC或CEC线可能会导致问题。
随着制造商们决定开始启用设备中的CEC功能,CEC线正变得更加重要。
要想轻松讲述CEC电气规范可不是那么简单的事。
HDCP测试
既然本文重点讨论的是HDMI测试问题,那么另一套测试也是应当给予考虑的。
那就是HDCP测试。
几乎所有具有HDMI特性的系统也都是具有HDCP特性的。
在实际情况中,当出现有关互操作的测试问题时,往往不是与HDMI有关,而是与HDCP有关。
HDCP规范(www.digital-)提供了一种在HDMI连接上加密和解密AV数据的手段,以满足内容提供商保护他们的纯数字内容的需求。
在家庭影院环境中,从HDCP的角度看,HDCP处理是由源设备控制的,而接收器处于从属地位。
源设备管理验证接收设备,确保它不仅具有HDCP特性而且是经过许可的HDCP接收设备(不是被破解的)。
通常,导致互操作问题的大多数错误都是在验证接收设备的过程中产生的。
数字内容保护有限公司是派发HDCP许可的实体,它是英特尔公司的全资子公司。
目前,HDCP还不像HDMI那样有兼容标准。
但人们正在讨论创建这样的规范,以减少市场中存在的互操作问题。
与此同时,一些公司自己也在开发HDCP测试规范。
SimplayHD测试就是SiliconImage公司开发的一个测试规范。
SimplayHD项目提供了一种按照HDCPv1.1规范测试HDMI源设备和接收设备的方式。
它对源设备、接收设备和转发设备的测试分别进行了说明。
HDCP存在3个主要部分,验证、转发设备支持和撤销。
验证测试包括共享密钥(KSV)完整性检查、密钥交换正确排序和时序、热插拔事件处理(HPD)。
这些类型的事件受源设备内部固件的控制,而大部分的错误正是出在这里。
例如,一个不能等待接收设备在接收最后一个字节的AKSV后准备BKSV所需要的100ms暂停时间的系统可导致HDCP互操作问题。
这是由SimplayHD来检查的。
转发设备支持由在发现下游设备是转发设备(如AV接收器)时能正确决定和管理加密的源设备组成。
不能正确响应HDCP转发设备的源设备是另一个主要的不兼容问题来源。
HDCP加密/解密过程在转发系统和非转发系统之间存在轻微的不同。
因此,如果一个AV接收器期望被源设备当成转发设备来处理,而源设备又不支持转发设备时,显然它们之间不能协同工作。
HDCP转发设备支持是根据SimplayHD进行测试的。
最后,撤销是接收关于哪些是有效的哪些是无效的接收设备更新信息的一种方式(通过检查接收设备的BKSV)。
虽然目前在SimplayHD中还不包括对这一点的测试,但将来是可能添加进来的。
总之,不论是图像质量、易用性,还是增强的音频性能,HDMI都增强了AV设备所带来的用户体验。
但为了确保最终用户能使用HDMI,正确进行HDMI和HDCP兼容测试都是必不可少的。
很显然,相比没有经过测试的产品,那些确实执行了这些测试的产品一定会在客户那里具有更大的优势。
作者:
RobFrizzell
消费电子产品高级行销经理
SiliconImage公司
Rob.Frizzell@
什么是HDMI?
HDMI的英文全称是HighDefinitionMultimedia,中文的意思是高清晰度多媒体接口,是由日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立的HDMI组织制定的专用于数字视频/音频传输标准。
HDMI接口可以在一根传输电缆内传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。
HDMI是首个也是业界唯一支持的不压缩全数字的音频/视频接口。
HDMI通过在单线缆中传输高清晰、全数字的音频和视频内容,极大简化了布线,为消费者提供最高质量的家庭影院体验。
HDMI在单线缆中提供任何音频/视频源(如机顶盒、DVD播放机或A/V接收器)与音频和/或视频监视器(如数字电视DTV)之间的接口。
优点
HDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。
其卓越性能超越了以往所有的产品。
HDMI规格的连接器采用单线连接,取代了产品背后的复杂的线缆。
采用HDMI规格接口的线缆没有长度的限制。
比如:
CVI的线缆长度不能超过8米,否则将影响画面质量,而符合HDMI规格的产品则没有这个问题。
HDMI规格可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到XX的复制。
历史
2002年的4月,日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共7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。
DigitalContentProtection,LLC(Intel的子公司)为HDMI提供高带宽数字内容保护(HDCP).另外,主要的动态图像制造商比如Fox,Universal,WarnerBros.,和Disney,以及系统运营商DirecTV和EchoStar(DishNetwork)以及CableLabs和Samsung等都支持HDMI.
2002年底,HDMI1.0标准颁布。
HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。
与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP的支持,同时提供了更好的DDC可选功能。
HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号(一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s)并有很大余量。
这允许它可以用一根电缆分别连接DVD播放器,接收器和PVR。
此外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。
在HDMILLC公布的HDMI的1.2版能更好地兼容PC系统,它增加了若干条非常重要的改进,以方便PC连接和数字音频流(SACD等)的传输。
于2006年6月公布的HDMI1.3标准包括以下的新功能:
∙更快的速度:
HDMI1.3将其单链接带宽由165MHz(每秒4.95千兆比特)提高到340MHz(10.2Gbps)以支持未来高清晰显示设备的需要,例如更高的分辨率、深色和高帧率。
此外,建立HDMI1.3规范是让今后的HDMI版本达到更高速度的技术基础。
∙深色:
HDMI1.3支持30位、36位和48位(RGB或YCbCr)的色深,之前HDMI版本的色深最高为24位。
让HDTV和其它显示设备由几百万种色彩发展到数亿种色彩。
并消除屏幕上的色带,使音调转换更平滑,色彩之间的渐变更细微;可以增加对比率,可以在黑色和白色之间展现更多倍的灰色阴影;在30位像素深度,最小可以提高四倍,正常情况下可以提高八倍或更高。
∙色空间更宽:
HDMI1.3去除了所有色彩选择的限制:
下一代“xvYCC”色空间是现有HDTV信号色彩的1.8倍;让HDTV显示色彩更加精确;使显示器达到电影质量的自然、逼真的色彩
∙新型迷你接口:
随着小型便携式设备,例如HD摄录一体机和数码相机需要HDTV的无缝连通性,HDMI1.3提供新型、更小的波形因数接口选项。
∙唇型同步:
因为消费性电子设备正在使用不断提高复杂性的数字信号处理技术,以增强画面内容的清晰度及细致度,要使用户设备中的影音内容同步成了一大挑战,潜在地需要复杂的终端用户调节。
HDMI1.3加入了自动视频/音频同步的功能,使设备能完全精确且自动地执行同步。
∙新型无损音频格式:
除HDMI支持高带宽的未压缩数字音频和所有现有的压缩格式(例如Dolby®Digital和DTS®)的现有性能外,HDMI1.3还新增了对新型、无损压缩数字音频格式DolbyTrueHD和DTS-HDMasterAudio™的支持。
技术
HDMI视频格式:
HDMI支持RGB信号、4:
4:
4采样的YcbCr信号及4:
2:
2采样的YCbCr.传输速率最高的24位/像素。
对于640x480清晰度,R′G′B′通常的采用后数据范围为0-255.对于YcbCr及所有其它RGB清晰度,采样后的数值范围为16-235。
HDMI音频数据格式:
基于DVD音频标准,HDMI支持1-8组非压缩音频传输,音频支持48,96or192kHz等多种采样率。
根据视频格式,HDMI可以传输不同数量的采样率在192KHZ的压缩音频。
支持最大8个音频通道
HDMI接口的特性:
∙完全的数字信号接口,无压缩,从信号源直接输出的直接数字图象及音频
∙一根线缆满足传输视音频信号的需要,所有的HD信号及音频信号在同一根线缆内传输,包括5个视频分量及多通道音频。
∙HDMI接口还支持传输智能信息如宽高比及信号格式、控制信息等,为设备间的智能化控制提供可能。
∙支持HDTV1080P及更高清晰度信号的传输及显示,适应HDTV的应用
TMDS通道
∙承载音频、视频及辅助数据.
∙信令方式:
按照DVI1.0规范.单个连接(TypeAHDMI)或双连接(TypeBHDMI).
∙视频像素速率:
25MHz到165MHz(TypeA)或到330MHz(TypeB).对于速率低于25MHz(例如对于480i/NTSC来说是13.5MHz)的视频格式是采用一种pixel-repetition机制进行传输的.可以传输最大到每个像素24bits.
∙像素编码:
RGB4:
4:
4,YCbCr4:
2:
2,YCbCr4:
4:
4.
∙音频取样率:
32kHz,44.1kHz,48kHz,88.2kHz,96kHz,176.4kHz,192kHz.
∙音频通道:
最大到8个.
显示数据通道
∙Allowssourcetointerrogatecapabilitiesofsink.
∙I²Csignallingwith100kHzclock.
∙E-EDIDdatastructureaccordingtoEIA/CEA-861BandVESAEnhancedEDID.
消费电子控制(CEC)通道(可选)
∙采用工业标准的AV连接协议
∙用于遥控功能
∙单线双向串行总线.
∙HDMI规范1.0中定义.
∙内容保护
∙按照高清晰内容保护(HDCP)规范1.10.
连接器
HDMI连接器
HDMI连接器标准的TypeAHDMI连接器有19个针脚,较高分辨率的版本称为TypeB,已经被定义,虽然还没有被广泛采用.TypeB有29个针脚,允许它去携带一个扩展的视频通道以支持高分辨率的显示.Type-B被设计支持高过1080p的分辨率。
TypeAHDMI向后兼容用在目前的计算机监视器和图像卡的单一连接的数字视频接口(DVI).这意味着一个DVI源通过一个合适的接口卡或电缆可以驱动一个HDMI监视器,反之亦然,但是HDMI的音频信号和遥控特性就不能得到支持了.另外,不支持HDCP,视频质量以及分辨率可能由信号源处被人为地降低以阻止最终用户观看尤其是复制被法律保护的内容.TypeBHDMI同样地向后兼容双连接的DVI.
连接器举例:
Molex500254-1907
TypeA连接器针脚分配
针脚信号分配针脚信号分配
1TMDSData2+2TMDSData2Shield
3TMDSData2–4TMDSData1+
5TMDSData1Shield6TMDSData1–
7TMDSData0+8TMDSData0Shield
9TMDSData0–10TMDSClock+
11TMDSClockShield12TMDSClock–
13CEC14保留(在设备上没有连接)
15SCL16SDA
17DDC/CECGround18+5VPower
19HotPlugDetect
HDMI的应用及在中国的发展
1.2004年,消费电子行业开始在DVD播放器、有线电视/卫星电视机顶盒上添加HDMI接口,此外,HDMI接口还开始逐渐出现在数字带那时及LCD/等离子显示器上,2004年底,HDMI被更大范围内采用在电视和显示器上。
2.根据提供HDMI技术授权的HDMILicensing公司的数据,截至2006年6月,全球超过400家消费电子和PC产品制造商已采用HDMI。
市场调查机构In-Stat预计2006年会有6000万采用HDMI的设备上市,包括机顶盒、DVD播放机和A/V接收器等。
从全球来看,DVD拷贝控制协会已经将具有防拷贝功能的HDMI指定用作CSS保护内容的授权数字输出接口;在北美,美国联邦通信委员会(FCC)的数字有线“即插即用”规定要求带有防拷贝功能的HDMI;在欧洲,EICTA指定具有防拷贝功能的HDMI作为“HDReady”显示的安全数字输入接口;在日本,ARIB标准指定具防拷贝功能的HDMI作为授权数字接口。
而在中国,国内主要的数字电视机已经装有HDMI接口。
3.尽管HDMI标准不断获得业界认可,但目前只是将其作为一项产业标准,还没有计划将其向ITU或ISO等国际组织提交使其成为国际标准。
采用HDMI接口的新型设备不断增多。
除了DVD播放器、机顶盒、A/V接收器及音频/视频监视器,HDMI接口还将应用于个人电脑、蓝光驱动器、游戏控制器和便携电子设备等。
以个人电脑为例,目前市面上已有带HDMI接口的显卡,以及带有HDMI输出接口的PC。
除了PC,日立和索尼等公司已有五款带HDMI接口的笔记本电脑面市面上。
此外,带安全功能的HDMI被DVD论坛(DVDForum)批准为高清内容数字输出接口,它在24/50/60Hz情况下支持1080p输出。
而在其它方面,索尼已经宣布其PlayStation3游戏机将带有2个HDMI输出接口,并支持1080p。
此外,HDMI接口也可用于高清可携式摄像机和数码照相机(DSC)等应用。
4.中国采用HDMI接口的消费电子厂商越来越多,康佳、长虹、创维、TTE、厦华和海信等家电大厂都已经采用HDMI作为接口。
5.于2005年11月21日在深圳HDMI授权测试中心和PanelLinkCinema测试中心,将为中国消费电子厂商提供本土化的测试服务,极大地简化并加速中国消费电子厂商HDMI产品投入市场的进程。
深圳HDMI测试中心是全球第四家HDMI授权测试认证中心,其他三处分别位日本大阪(隶属于日本松下)、法国Caen(隶属于飞利浦)和美国加州(隶属于SiliconImage)。
此外,SiliconImage将于2006年年中以前在上海新成立一家HDMI测试中心。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- HDMI 兼容性 测试 规范 分析
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)