根据市场研究公司In-Stat首席分析师Brian O'Rourke,配备HDMI接口的设备到2008年底已超过6亿台,2009年HDMI设备的出货量有望达到3亿9千4百万台,到2009年底,100%的数字电视(DTV)将至少配备一个HDMI接口,HDMI设备到2010年底应该会超过15亿。
这些HDMI设备包括蓝光DVD播放机、机顶盒、DTV、数字录像机(DVR)、游戏终端、笔记本电脑、高清数码相机、高清数码摄像机、甚至智能手机。随着越来越多的移动和宽带娱乐设备连接到DTV,消费者面临的一个非常令人沮丧的问题是,当他们在不同的HDMI输入设备之间进行切换时,在某些情况下时延可能长达7秒钟。 幸运的是,Silicon Image最新开发的InstaPort技术可以将这一切换时间减少到不足一秒,从而使得消费者可以流畅地即时转换不同的HD数字娱乐节目。Silicon Image公司中国FAE经理周栋超表示,不到1秒的频道转换时间对消费者来说很重要,因为消费者已经习惯了快速转换频道的使用体验。
“三星同意,对于当今在任何特定时间将多个HDMI设备连接到DTV上的高端消费者而言,频道转换时间是一个很大的问题,”Silicon Image公司DTV市场总监Lew Paceley说,“作为一个提供最先进DTV产品的行业领导者,三星采用了InstaPort技术来改善消费者的HDTV娱乐体验。”
DTV制造商也明白,今天的消费者希望能够在不同HDMI输入源之间进行无缝的即时的切换,因此三星已经决定将会在其下一代DTV上采用InstaPort技术。目前全球十大DTV制造商中有9家正在评估其新一代DTV型号中采用InstaPort技术的可行性。InstaPort技术在带有HDMI接口的DTV设备中增加了智能性,从而可为连接到DTV的提供数字内容的不同视频输入源之间的切换时间降低到不足1秒。
Paceley继续补充道:“随着DTV上HDMI输入接口数量提高到4个或更多,迫切需要一种技术来实现不同HD视频源设备之间快速的亚秒级切换时间。凭借其即时连接能力, 采用InstaPort技术的DTV可以大幅提升消费者在多种不同HD视频源之间的视觉体验,如 DVD播放器、DVR、蓝光光盘播放器、游戏终端和机顶盒。”
Silicon Image公司的三款芯片嵌入了InstaPort技术,分别是SiI9287端口处理器和SiI9251/SiI9261输入处理器。SiI9285和SiI9287还集成了Silicon Image独有的MHL技术,它是一种5引脚数串行连接技术,可使得移动设备(如数码相机、手机和便携式多媒体设备)连接到DTV,并在其上显示标准和高清晰度视频内容。SiI9285和SiI9287支持HDMI 1.3标准。
Silicon Image认为,端口处理器是HDMI接收器的自然演进产品,它可以为DTV提供新的连接性能,而且基本上不增加DTV主处理器的额外软件开销。
“各种高清移动和宽带娱乐设备继续不断地涌现出来,而消费者需要更多的途径来连接这些设备,”Lew Paceley说,“消费者希望能够像他们改变DTV频道一样快的速度在这些新设备上读取内容,并希望拥有将他们移动设备上的多媒体和高清内容转移到HDTV上的灵活性。InstaPort和MHL技术使这一切成为了可能。”
四端口170MHz 36位模拟颜色输入处理器SiI9251和SiI9261分别针对DTV和音视频接收机(AVR),它们均可提供杰出的模拟和数字内容质量,并集成了Silicon Image的InstaPort、MHL和ChromaViv技术来大幅降低HDMI源设备之间的切换时间,为HD移动设备提供到DTV的连接性,以及提供高度精确的分量颜色。
那么,这些端口处理器和输[page]入处理器的区别在哪里呢?Silicon Image中国区FAE经理Eric Zhou说:“SiI9285和SiI9287端口处理器的输出是HDMI信号,而SiI9251和SiI9261输入处理器的输出是TTL信号(36位数字视频总线)。这两种产品用于不同的应用。如果主芯片已经集成了一个HDMI接收器,那么工程师可以采用SiI9285和SiI9287来将HDMI接口从1个口扩到多个口。如果主芯片采用36位或24位数字视频总线,工程师就可以选择SiI9251和SiI9261来为系统增加多个HDMI接口。此外,SiI9251和SiI9261还集成了高性能的12位ADC来接受模拟HD分量输入,如高达1080p分辨率的YpbPr和高达UXGA分辨率的VGA口。”
SiI9251和SiI9261支持4个HDMI 1.3接口,集成了EDID和CEC,待机功耗只有30mW。“输入处理器提供了一个高度集成的子系统级解决方案,它不仅能提供出色的视频质量,而且可提供最新的连接性能,”Lew Paceley表示,“DTV和AVR制造商正在全球范围内面临日益激烈的竞争。输入处理器可以提供高度差异化的快速上市解决方案,不仅性价比高,而且容易集成最新的消费者功能。”
为了使这一解决方案更完美,Silicon Image还推出了其ChromaViv 36位模拟颜色技术。SiI9251/SiI9261输入处理器提供的这种先进的颜色校准解决方案,可确保精确的HD模拟颜色。
除了Silicon Image,目前可提供HDMI 1.3接收器或发送器解决方案的主要供应商还有ADI、NXP、Analogix(硅谷数模)和瑞萨。Rohm、TI、Maxim、ST、Fairchild、晶瀚科技和Silicon Image是主要的HDMI开关供应商,Linear、Rohm、ADI和晶瀚科技是主要的HDMI缓冲器供应商。TDK、Tyco、Semtech、NXP、TI和ST则是主要的HDMI接口ESD保护解决方案供应商。
ADI的ADV7520NK是HDMI 1.3低功耗发送器,适用于便携式媒体和DVD播放器、录像机和其它移动多媒体设备。ADV7520NK是业界首款片内集成了消费类电子控制(CEC)缓冲器的HDMI发送器,由于无需设计工程师开发独立的CEC支持通道,所以减少了元件数量,简化了设计的复杂程度,并且加快了便携式HD设备上市时间。
CEC功能为用户带来了方便,它允许终端用户使用一个遥控器控制多个支持CEC的HD设备,从而无需使用多个遥控器来控制电视机、机顶盒和便携式HD设备。例如,在HDTV上观看来自HD DVC、数码照相机(DSC)或便携式媒体播放器的节目时,可使用支持CEC的HDTV遥控器播放或回放电视机、有线电视和卫星机顶盒或音视频接收机的电影、管理电源开关、输入选择和电源关闭等功能,可以在机顶盒之间进行切换,或者改变视频和音频模式。
ADV7520NK支持I2C和HPD(热插拔检测)的5V I/O端口,不像同类产品需要外部电压转换芯片。由于无需外部电压转换芯片将I/O信号从5 V转换到1.8 V 或3.3 V,因此它可进一步简化系统设计,并且延长便携式电子设备的电池寿命。
ADV7520NK支持HDMI 1.3、DVI 1.0和HDCP 1.3标准,以及S/PDIF和8通道 I2S总线音频,可以实现最大采样速率为192kHz的7.1环绕音响效果。
ADV7520NK HDMI发送器与ADI公司其它高级电视信号链设备兼容,包括AD9388A 10 bit双通道模拟和HDMI接收器、AD7142可编程电容触摸屏传感器、以及ADV7180和ADV7441视频解码器。
硅谷数模的ANX8770/ANX8775是先进的双端口深色HDMI 1.3接收器,它们支持24、30或36位深色视频模式。ANX8770/ANX8775还支持高比特率压缩音频模式(DSD和SACD)。ANX8770/ANX8775嵌入了HDCP密钥和密钥选择向量,以降低制造复[page]杂性和系统成本。
NXP新一代 HDMI 1.3 接收器TDA19978专为HDTV 而设计,它在一颗芯片中集成了数个不同的器件,能够支持所有的高清电视格式,如1080p/60Hz电视格式以及60Hz电脑显示分辨率下的UXGA(1600×1200)。
该系列中第一款推出的产品TDA19978支持12位深色与扩展色域,带来更优异的视频性能,它同时也藉由支持高比特率音频传输路径与直接流传送(DST)来提升音频体验,并且能够传输DTS-HDTM 或Dolby TrueHDTM 等音频流。
为了降低实现HDTV的整体成本,TDA19978在四个独立HDMI输入端口中分别嵌入了EDID存储器并采用小尺寸封装,并在设计过程中与主要的高清电视制造商密切合作,因此这款崭新的HDMI 1.3接收器是一款理想的解决方案,能够满足市场对高清电视日益增长的需求。
ESD保护方案
NXP现可在一枚单芯片上实现HDMI 1.3接口的高级ESD保护和超低线路电容。这款完全集成的单芯片解决方案IP4776CZ38提供了高级的ESD保护、逆向驱动保护和电平移动,是专为支持最新的 HDMI 1.3规范及以前的HDMI 1.2等标准而设计的。IP4776CZ38具有超低线路电容,从而可确保视频格式(如1080p)的信号高度完整。
HDMI 1.3规范对接口提出的更高速度要求,加上外形更纤薄小巧的发展趋势,使得额外的主板级ESD保护成为开发90纳米及更小工艺的半导体器件时必须考虑的问题。
“持续存在的小型化的压力意味着如今开发 IC 时,需针对面积、性能和泄漏功耗(而不是ESD性能)进行不断的优化。其结果是高度灵敏的IC在较低的钳位电压下也会烧毁,因而必须提供外部主板级ESD保护,”NXP半导体集成化分立产品线国际产品营销经理 Dirk Wittorf 博士指出。
IP4776CZ38在接触模式下,可对4个HDMI传输通道、I2C 总线、CEC和热插拔检测(HPD)线路提供高达8 kV的ESD保护。IP4776CZ38 配备有逆向驱动保护及针对I2C、CEC和HPD信号的四个双向3.3V至5V电平转换器。线路电容总共只有0.7 pF,TMDS对的电容低于0.05pF,电容匹配极佳。
在领先的 HDMI 测试中心的测试结果表明,IP4776CZ38甚至支持比HDMI 1.3要求更高的频率,因而可以支持客户未来的发展计划。
泰科电子(Tyco Electronics)针对HDMI 1.3接口的ESD和过电流保护参考设计使用了泰科电子的低电容(信号对地的电容为0.25pF)PESD保护器件,在元件布置和走线方面有效地利用了空间,有利于防止ESD造成损坏,以及电路板空间的优化。在这个参考设计中使用PolySwitch nanoSMD器件来实现+5V电源的过电流保护。
最新的HDMI 1.3标准把以前HDMI的数据传送速度提高了一倍,每对差动信号线的数据传送速度达到3.4Gbps。由于数据传送速度这么高,对于良好的信号素质,低电容和电路板的优良设计极为重要。泰科电子针对HDMI 1.3的新型ESD和过电流保护参考设计是与Efficere公司共同开发的,在3.4Gbps时,在阻抗(TDR)、数据眼图和远端串音方面,达到或者超过了HDMI 1.3规范的要求。
PESD0603或者PESD0402双向保护器件放在HDMI连接器的后面,占用的空间很小,可以帮助设计人员达到IEC 61000-4-2标准关于ESD保护(在空气进行静电放电测试时为±15kV,接触测试为±8Kv)的要求。PESD器件有符合EIA标准的0603和0402两种尺寸的产品,可以用于各种最终产品,其中包括DisplayPort、WiMAX和移动电话基站、Esata,以[page]及其他高速数据和模拟接口。在使用HDMI的信号源中,例如DVD播放器、机顶盒、计算机以及其他高清晰度信号源,规范要求发送器接口的电源电压必须有过电流保护,以防止短路或者不正常的大电流对这些产生信号的设备造成损坏。泰科电子的保护设计中包含+5V电源的过电流保护,供用户选择,它使用深受欢迎的PolySwitch nanoSMD电路保护器件。