用于高清晰电视的高性能输入接口探讨

用于高清晰电视的高性能输入接口探讨

高速数据转换产品的公认领导厂商Philips Semiconductors推出一种用于高清晰电视的高性能输入接口，该接口集HDMI接收器与三通道10位模数转换器于一身。
　　在过去几十年中，伴随着 VCR 及机顶盒与 DVD 播放机的陆续出现，客户对电视的期望已经发生了巨大的改变。
　　一开始是黑白图像，然后是彩色荧屏，广播电视第一次向人们提供了一种通过与周围的人们共同欣赏相同的新闻和娱乐节目从而愉快地打发时光的方式。而获得这一切所需的连接仅仅是天线和电源插座而已。
　　然后出现了 VCR 和摄像机，允许人们将广播记录下来以便择时观看，或者构建放映库或私人事件库，所需的工作是进行以下额外的连接：复合视频信号电缆、S-VHS 电缆或附加 RF 连接。
　　记录和音视频复制技术的每次进步，都会引起这些附加物理链接新需求的不断扩展。首先是立体声的出现（左右音频电缆），然后是激光影碟（ LaserDisc）和视频游戏的出现，一些 R（红）G（绿）和 B（蓝）连接（3 条电缆）可以跨过大部分传统模拟 CRT TV 电子技术，而直接进入到驱动 CRT 电子枪的放大器部分。

　　欧洲已采纳一种称为 SCART 插头的试验性解决方案，试图结束这种混乱的电缆扩展状况。在这一方案中，将通过一个大而脆弱的连接器将 L/R 音频、CVBS、Y/C 和 RGB 信号整合在一条电缆中。
　　DVD 播放机与机顶盒的出现改变了游戏规则，因为来自 DVD、电缆或卫星的数据流是一种采用 MPEG-2 算法对视频信号进行压缩以优化传输介质中可用带宽使用的 Y Pb Pr 颜色空间表示，从而避免任何额外的可能产生有害噪声或失真的不必要处理。这种做法已成为 DVD 播放机或 STB 输出模拟 Y Pb Pr 视频信号的事实标准，推动在电视一侧采用 Y Pb Pr 输入。
　　于是，连接 DVD 与电视机以获得最佳效果的标准方法就变成了采用将导致使用 5 条电缆的 Y Pb Pr + L/R 音频连接的问题。这种链接的优点是适用于标准电视（隔行扫描 480i 或 576i 类型信号），但也可用于 480p/576p 逐行扫描电视，甚至可以用于高清晰度（720p、1080i 及更高）电视。
　　这种方法同时宣布了 SCART 方案的死刑，SCART 不支持 Y Pb Pr 传输，甚至也不支持逐行扫描或高清晰度电视。
　　另一个需要考虑的因素是，电视/显示器自其面世以来已经发生了很大的变化。得益于 PC 特别是笔记本电脑的发展，LCD 显示器得到了普及并降到了大众可以接受的价位，CRT 电视渐渐被 LCD 平板电视所取代，其它技术还有等离子显示器、背投（基于 DLP、LCOS 或 LCD 等技术）和投影（同样基于 LCD 或 DLP 技术）等。
　　这些新型显示器技术的一个共同特点是平板是按照像素逐个寻址的，而 CRT 则是按照 H（水平）和 V（垂直）脉冲的步调通过电子束逐行扫描而成像的：从概念上来讲，CRT 本质上是模拟的，而所有的新型显示器技术在本质上都是数字的。于是就产生了这样一个问题：既然来自 STB、DVD 播放机、视频游戏机或 PC 的显示信息本质上是数字的（MPEG-2 数据流或计算机产生的图像），且在到达 CVBS 或 Y Pb Pr 电缆接口之前一直是以数字方式处理的，并且如果显示器本质上需要使用数字数据才能进行显示，那么为什么我们还要在音视频系统中继续使用模拟电缆连接？
　　首先，防止模拟视频信号被非法复制所采用的系统（如 Macrovision ）并不完全有效——不幸的是，对于高质量的 Y Pb Pr 信号尤其无效。
　　数字接口的出现则可以解决模拟接口遇到的大部分问题：额外不必要的数字与模拟信号之间的转换，电缆长度和质量对模拟信号的图像质量轻易造成的损害，传输模拟视频和音频时为达到最佳品质所需使用的电缆数，以及数据保护能力的不足。
　　在消费音视频领域，目前主要有三种数字接口：IEEE1394、DVI 和 HDMI。
　　IEEE1394 主要用于摄像机与 DVD 刻录机或 PC 采集板之间的连接。其缺点是：
　　- 带宽限制，导致必须对信号压缩之后才能传输，因而造成了一定的质量损失（例如使用 DV 进行摄像机视频时），并导致接收方必须配备专用的视频解压缩部件。
　　- 点对点体系结构与复制保护使得视频内容提供商难以进行签注。
　　DVI 来自计算机领域，原本是用在 PC 图像引擎与显示器之间的一种连接。它可以达到很高的分辨率，通过其双链路实现像素速率可达 330 MHz，但没有音频传输，复制保护也不是强制的（尽管可以使用 HDCP 1.0 解决方案），连接器较大，且没有独立于 plugfest 测试的真正的验收规则或测试，无法保证无缝互操作性。
　　HDMI 基于 DVI 标准，使用 EDID 在数据流中提供了音频传输（最多可达 8 个独立无压缩音频通道，采样速率为从 32kHz~192 kHz）、格式信息传输，并通过采用 HDCP 1.1 标准实现了高效的复制保护。其连接器外形小巧，适合所有消费电器设计；最大允许视频像素速率达 165 MHz，可适应所有制式电视 (480i, 576i) 以及上至包括 1080p (148.5 MHz) 无压缩格式信号在内的高清晰度电视。目前连接两个音视频设备平均需要使用 5 条电缆，而 HDMI 使用一条电缆即可代替这些电缆，同时提供采用一流复制保护算法保护的无压缩数字高清晰度视频质量，成为音视频和家庭影院领域新的接口选择。
　　但是，鉴于消费产品的生命周期和遗留问题，在电视机上配备模拟输入的需要还将持续多年，因此模数转换 IC 接口将继续有所需求。
　　为了优化 PCB 布局和电视机内的数据总线互连，人们热切希望能够将模数转换接口与 HDMI 接收器进行整合封装。这正是飞利浦半导体 (Philips Semiconductors) 推出新的 TDA9975A 视频前端芯片的初衷。TDA9975A 整合了一个采样速率高达 81 Msps 的先进的三元 10 位模数转换器，集成同步处理器与 PLL 时钟产生器，一个遵循 HDMI1.1、最高可达 1080i/720p (74.25 MHz)、最高可工作于1080p、具有内置片上 HDCP 密钥的双输入、单通道 HDMI 接收器，和一个包含可完全编程颜色空间与通用输出格式器的通用后处理模块。