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HDMI满足电子产品的未来需求

2012-12-29 09:34
     消费电子产品制造商在必须缩短设计周期和降低产品成本之下,正面临前所未有的压力。而视频产品则还要应对不同的全球显示标准与分辨率、新的传送媒介以及不断变化的视频格式。此外,对媒体便携性的需求也在呈爆炸式增长,设备制造商因此不得不对其产品应当包含哪些内容以及应当瞄准哪些细分市场作出艰难抉择。对功能作出正确的预测可能会非常困难。HDMI联盟一直是提供连接解决方案的市场领导者,以有助促进技术发展的基础架构应对不断演变的市场,从而帮助制造商向全球消费者提供符合需求、功能强大且可靠的产品。
     HDMI规范是在2003年国际消费电子展期间向消费电子产业推出的,并迅速被业界广泛采纳。今天,HDMI技术已经成为事实上的高清(HD)数字内容全球传输标准。到目前为止,HDMI联盟已拥有约1,000家授权使用者,2010年他们将推出约500,000种符合HDMI标准的产品,并在全球部署了15亿件以上的HDMI产品。在会员的广泛参与下,HDMI联盟开发了一系列规范及合规与认证准则,这有助于制造商轻松开发出能与其他HDMI联盟成员生产的产品进行互操作的产品。同时授权条款也明确的定义,让授权制造商在获得所有必须的专利授权下,决定自己的开发与经常性产品成本。
顺应市场变化
     由于数字媒体市场的发展演变,HDMI规范已针对不断变化的消费形势做出应对。从HDMI规范1.0版到2005年12月发布的1.2版,已经增加了对DVD音频和SACD的支持,以满足日益增长的高保真数字音频市场的需求,同时还定义了扩展CEC(消费电子控制)指令集,以便在被连接的设备之间更好地实现系统范围的音频/视频(A/V)控制。于2006年6月推出的HDMI 1.3版引入了对高达48位的深色(Deep Color)(之前版本为24位)、面向便携设备的小尺寸C型迷你HDMI连接器、DTS-HD和Dolby True HD比特流的支持,以及可支持x.v.Color色彩空间。在视频和音频性能上的改进使得家庭娱乐系统能够提供实现近乎“影院品质”的观赏体验。
     这一发展变化的结果是惊人的,100%的数字电视和Blu-ray Disc播放器现在都支持HDMI技术,而标清DVD播放器则紧随其后。由于不再需要多条音频和视频电缆,而可以使用设备遥控器来控制娱乐系统中的其他产品,同时还能带来令人震撼的高清视频和音频体验,HDMI的连接方式实际上已经成为家庭娱乐的首选。从游戏机和机顶盒(STB)到数码影院和家庭音频接收器,HDMI连接已经成为消费者采购时所要求的关键功能
     随着市场的不断发展变化,HDMI联盟将不断提供更加方便、性能更高的连接,以便在不同的设备之间共享高清内容。2009年6月发布的HDMI规范1.4版和2010年3月发布的1.4a更新版能够满足这些新的市场和用户习性,其中包括:下一代高清电视(HDTV)、集成家庭影院、基于IP的视频传输、视频随身化(便携和车载)。现在让我们来更详细地谈一谈每种应用。
     3D电影的成功和OEM厂商对新的电视功能的需求,促使好莱坞制作可供家庭观赏的3D视频内容。影音公司已经发布广播和Blu-ray Disc格式的立体视频内容,而HDTV OEM则正在通过对2D HDTV的硬件进行轻微改动来向市场推出支持3D的新型号。尽管市场正在广泛采纳交替帧序列和主动快门镜头制作3D影像,但目前还是在使用多种方法和相互竞争的格式。
     2010年3月的HDMI规范1.4版更新,宣布支持3D帧打包(Frame Packing)结构,它使用两种强制性的分辨率/时序:针对电影内容的1080p@23.98/24Hz和针对游戏内容的720p@50或59.94/60Hz。1.4a版规范还增加了三种强制性的广播3D格式:并行(Side-by-Side)格式适于1080i@50或59.94/60Hz)、上下(Top-and-Bottom)格式适用于720p@50或59.94/60Hz和1080p@23.98/24Hz。这些格式的其它组合是可选的,并且HDMI规范1.4a版还定义了许多其它时序、分辨率、3D结构和格式,设备制造商可自行决定是否将其应用于产品。类似Blu-ray Disc播放器和STB等符合HDMI标准的源设备必须输出至少一种强制格式,而HDTV之类的接收设备则必须支持所有强制格式才能被视为符合HDMI 3D标准。HDMI采用者可以使用HDMI规范1.4a版和认证检测规范(CTS)来帮助他们开发符合标准的产品。
     随着消费者不断追求在家中再现影院效果,电视机制造商正在不断创新。4KTV正处于研发阶段,它能够提供四倍于当今1080p电视机的分辨率。分辨率的提高对所需带宽提出了更高的要求,以便在STB或光碟播放器和超高清显示器之间传输未压缩的数字数据。可以预见到这需要更广的带宽需求,规范1.3的更新版已将TMDS信号传输速率提高到10.2Gbps,足以支持3840X2160 @24Hz/25Hz/30Hz和4096X2160 @30Hz的4K分辨率。这将使得可实现与时下电影院相同画质的超高清显示器成为现实。
音频回传通道
     高端消费者会在其HDTV上连接多种HDMI源设备,如STB、蓝光播放器、游戏机和A/V接收器。由于A/V接收器和HDTV会增加其HDMI输入数量以支持这些额外的数据源,因此给消费者提供了多种连接选择。大多数情况下,他们希望通过接收器播放高传真音频,而不管视频是直接还是通过接收器进入电视机。这个问题通常可以通过使用RCA或光学连接器将HDTV连接到A/V接收器来解决,这使得数字音频可以从显示设备输出至接收器的多声道扬声器。
     1.4a版规范中的一种新功能,音频回传通道(ARC)可省去这条额外的电缆。具有HDMI ARC功能的显示设备和接收器可直接连接任何标准HDMI或高速HDMI电缆,以便高传真数字音频通过HDMI电缆从HDTV回传到A/V接收器。HDMI ARC兼容设备在HDMI连接器旁边有个特殊的“ARC”标志。图1显示了具有ARC功能和带标记的HDMI插座连接器的HDMI设备。
高速以太网
     消费电子市场的另一个趋势是基于IP的视频传输。在美国,YouTube、Netflix、Hulu和其他内容提供商正在扩大超越PC的互联网视频服务,而蓝光和游战机界正在利用IP连接提供互动内容。设备制造商正越来越普遍地在其产品中增加以太网连接功能,以允许消费者接入这些新服务。消费者所面临的一个挑战是将娱乐系统中多个以太网设备连接到一个单一的接入网络连接。HDMI规范1.4a版的另一个新功能简化了这项任务。
     HDMI以太网通道(HEC)通过两个引脚实现100Mbps以太网传输,即用14和19引脚调制数据。通过软件握手(利用HDMI功能发现与控制(CDC)功能)实现了两个具备HEC功能的HDMI设备之间的这种连接。一旦连接建立,至任何一台HEC连接设备的单个以太网连接,就可以通过IP将所有设备相互连接,从而无需在娱乐系统中使用外部组网设备。请注意,信号传输方式的这种改变需要使用新的电缆。HDMI规范已增加两条新的电缆来支持以太网传输:用于将速度提升至1080i的标准HDMI视频以太网电缆;面向1080p和更高视频速度的高速HDMI以太网电缆。
微型HDMI和车载连接器
     数字媒体的增长导致发展出消费者享受视频和音频内容的多样化用例与相应类别。便携式媒体播放器(PMP)、手持游戏系统和移动电话现在都支持下载和播放电影与音乐。车载视频系统已经从基本的DVD播放功能演变到支持多屏幕和外部源输入的全功能娱乐系统,让乘员可以连接便携式媒体播放器或游戏机之类的设备,在车内安装的某些或所有屏幕上播放内容。
     HDMI联盟将继续通过扩充支持新设备类型的电缆选择来引领这些新应用的实现。HDMI规范1.3版推出了针对便携设备的C型迷你HDMI连接器。HDMI规范1.4a版则更进一步地支持便携式媒体的使用。D型“微型HDMI”连接器插接面积为13.57平方毫米,比C型还小52%,让最紧凑的设备可以充分利用HDMI技术所提供的全部好处。图3是A、C、D型三种连接器的比较。虽然尺寸更小,但D型也是完整的19引脚设计,支持的电气性能与HDMI标准和迷你型连接器相同。
     汽车制造商对内嵌的电气系统有严格的要求。震动、温度和电气噪声等严酷的汽车环境可导致标准的消费电子系统和电缆功能失灵。连接器也必须拥有坚固的锁定机制来确保震动不会导致隐蔽的连接器在汽车的有效寿命期内脱落。
     HDMI规范1.4a版通过HDMI汽车连接系统(HDMI Automotive Connection System)满足了这种市场需求。HDMI E型车用连接器扩展了规范的要求和联锁组件,以满足汽车制造商的需求。此外,还指定了A型中继插座,以允许符合HDMI标准的外部设备连接到车载娱乐系统并收发HD数据。
在产品中使用HDMI技术
     上述所有功能均会在现在或不久的将来通过全球HDMI授权使用者所开发的产品面市。HDMI使用者将受益于定义良好的要求及综合的测试与认证计划,从而确保设备间的互操作性。全球目前共有10个HDMI批准的测试中心(HDMI Approved Test Center,ATC);使用者可灵活地对相同产品系列的后续产品自行测试,从而缩减了开发时间和成本。
本文小结
     凭借广泛的业界接受度,HDMI接口已经让各种设备前所未有地实现了连接和共享高清、未压缩的视频和音频。如今,消费者在家里和旅途中即可欣赏到影院品质的高清视频和高传真音频。HDMI规范1.4a版扩展了这些功能,以满足下一代A/V产品需求,其功能特性的优势如下。
     影院品质的性能:通过提高HDMI连接速度上限来实现3DTV和4K视频分辨率等高性能。降低的电缆复杂性:HDMI音频回传通道通过允许电视使用HDMI电缆上行向A/V接受器发送音频流进行处理和播放,省去了一条数字音频电缆。HDMI以太网通道凭借在HDMI电缆中增添以太网将高清视频、高清音频以及现在的高速数据合并在一起。车载及旅途高清享受:E型车用连接器拥有专门设计的坚固锁定组件,使得汽车制造商可以实现数字高清视频连接。新的D型微型HDMI连接器让最小的便携A/V设备也可以具有完整的HDMI功能。
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