HDMI兼容性設(shè)計(jì)

兼容性測試的背景

事實(shí)證明，開放的標(biāo)準(zhǔn)對于電子產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展都是非常有益的。由于采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以用相對低廉的價(jià)格享受到先進(jìn)的產(chǎn)品性能和功能。試想一下，如果一名顧客發(fā)現(xiàn)剛剛購買的烤箱由于和家里的插座不兼容，無法使用，那該多么令人懊惱。所以，對于消費(fèi)者來說，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)非常重要，這能夠保證他們?nèi)粘Ｉ钪械碾娖鳟a(chǎn)品可以互相兼容，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

相比20年前，現(xiàn)今對于電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。如果沒有數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，手機(jī)之間無法實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，DVD播放機(jī)無法播放高質(zhì)量圖像。不過，無論標(biāo)準(zhǔn)推行者如何努力使自己的標(biāo)準(zhǔn)盡量精確細(xì)致，也很難面面俱到的考慮到每一廠商和每一產(chǎn)品的細(xì)微工作特點(diǎn)和方式。同時(shí)，即便是對于看似設(shè)計(jì)完美的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商將其應(yīng)用到自己的產(chǎn)品中時(shí)，也有不同的解讀方式。這樣的模糊性導(dǎo)致市場上的產(chǎn)品往往互不兼容，影響消費(fèi)者對產(chǎn)品的接受，進(jìn)而影響銷售。

為避免這一情況，很多標(biāo)準(zhǔn)都包含了兼容性測試，這就大大增強(qiáng)了電器產(chǎn)品廠商的信心，確信自己的產(chǎn)品可以正常工作。例如，IEEE 1394和USB都是這類接口，均需要產(chǎn)品通過其兼容測試，方可貼有相應(yīng)標(biāo)識。

HDMI和兼容測試

高清晰多媒體接口（HDMI）是對基帶信號進(jìn)行數(shù)字傳輸?shù)慕涌?，是基于?shù)字視頻接口技術(shù)（DVI）發(fā)展起來的，DVI技術(shù)可以將圖像和視頻信號從個(gè)人電腦傳輸?shù)郊译婏@示器上。HDMI和DVI完全兼容，只需將線纜一頭安裝上DVI連接器，另一頭安裝上HDMI連接器，便可以實(shí)現(xiàn)舊的DVI設(shè)備和新型HDMI設(shè)備之間的互連。

與DVI相比，HDMI有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，HDMI可以同時(shí)傳輸視頻信號和音頻信號。音頻信號被壓縮成音頻樣本包（Audio Sample Packet），通過每個(gè)視頻傳輸片段之間的空白間隔進(jìn)行傳輸。HDMI既支持壓縮音頻信號，也支持未壓縮音頻信號，非常適合運(yùn)載MPEG-2、Dolby Digital（AC-3）和DTS等普遍的音頻格式，以及立體聲和多頻道PCM音頻。HDMI規(guī)格的最新版本1.1還對通過HDMI傳輸DVD音頻信號的方式做出了定義。
其次，HDMI連接接口相比DVI連接接口更適合消費(fèi)電子產(chǎn)品。由于DVI同時(shí)承載模擬格式和數(shù)字視頻格式，因此接口體積相對較大。和許多D類連接器一樣，DVI接口需要用螺絲刀才能固定。HDMI接口體積很小，通過摩擦連接，消費(fèi)者可以輕易安裝到DVD播放機(jī)、機(jī)頂盒及電視機(jī)上。

HDMI還有許多其他優(yōu)勢。例如，可以通過HDMI接口將目前音頻和視頻格式的信息傳輸?shù)窖菔驹O(shè)備上。演示設(shè)備可以利用這一信息自動(dòng)調(diào)節(jié)視頻解析度、畫面比例和音頻解碼格式，從而更好的配合輸入信號。

當(dāng)HDMI聯(lián)盟創(chuàng)始成員定義HDMI標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，他們認(rèn)識到，兼容測試對于標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，這有利于幫助消費(fèi)者建立信心，相信不同的HDMI設(shè)備也可以互通協(xié)作。因此，伴隨HDMI規(guī)格一起發(fā)展出了HDMI兼容測試規(guī)格（CTS）。

值得電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者注意的是，根據(jù)HDMI規(guī)格設(shè)計(jì)產(chǎn)品可以制造出完全可互通操作的HDMI產(chǎn)品，而根據(jù)HDMI CTS設(shè)計(jì)產(chǎn)品則可以避免那些容易使產(chǎn)品出錯(cuò)的設(shè)計(jì)。

HDMI CTS

HDMI CTS為采用HDMI規(guī)格的業(yè)者、開發(fā)能與市面上其他HDMI產(chǎn)品互通的指南。HDMI CTS包含用來測試HDMI兼容性的程序與建議使用的測試設(shè)備。HDMI授權(quán)測試中心（ATC）以CTS文件中所指定的做法與設(shè)備，執(zhí)行CTS測試。

制造商能以HDMI CTS作為指南，自行設(shè)立HDMI測試實(shí)驗(yàn)室，在提交產(chǎn)品至HDMI ATC前進(jìn)行初步測試。事實(shí)上，采用HDMI規(guī)格的業(yè)者，一旦每種類別都在ATC有一項(xiàng)產(chǎn)品通過測試，即可自行測試產(chǎn)品。此4種HDMI類別為來源裝置（source）、終端裝置（sink）、復(fù)送器（repeater）與纜線（cable），如表１所述。無論提交至ATC或是自行測試實(shí)驗(yàn)室，每項(xiàng)產(chǎn)品都必須通過HDMI CTS文件中的完整測試程序，并且必須使用HDMI CTS中所列出的設(shè)備（或其同等設(shè)備）。

對于不同的分類設(shè)備，HDMI CTS分別有著不同的測試規(guī)定。每部設(shè)備上的每個(gè)HDMI輸入和輸出接口都必須通過完成詳細(xì)的兼容性測試。而且，在每項(xiàng)產(chǎn)品分類之中，還分設(shè)了許多不同的二級類別，用于待測設(shè)備（DUT）。Source和Sink類別中的產(chǎn)品測試包括“擴(kuò)展演示識別數(shù)據(jù)（EDID）”、電子、協(xié)議、音頻和視頻之間的兼容性，以及DVI互操作性。Repeater測試包括了Source和Sink類別中的所有測試，同時(shí)還包括了對重復(fù)輸入輸出端口（Repeated Input and Output Ports）和物理尋址的測試。Cable類別包括對機(jī)械和電子兼容性的測試。

來源裝置測試

所有HDMI終端裝置都必須要有VESA的增強(qiáng)擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并可從HDMI的增強(qiáng)顯示數(shù)據(jù)信道（E-DDC）讀取以上資料。EDID結(jié)構(gòu)必須完全與VESA以及CEA-861B標(biāo)準(zhǔn)兼容。

來源裝置的HDMI通信協(xié)議測試，確定被測設(shè)備數(shù)據(jù)流在Control Periods、Data Island Periods與Video Periods中，包含有效的編碼序列，而且DUT在規(guī)定期間傳送Extended Control Period。來源裝置通信協(xié)議測試也驗(yàn)證DUT僅傳送允許的封包類型。HDMI CTS指定的視頻測試，驗(yàn)證來源裝置與終端裝置，支持HDMI規(guī)格中所有必要的視頻格式與時(shí)脈。

在其他任何輸出接口支持色差格式時(shí)，也應(yīng)測試來源裝置是否支持YCbCr 4:2:2與4:4:4像素編碼，以及是否強(qiáng)制支持RGB 4:4:4像素編碼。CEA-861B定義的視頻格式之所有像素?cái)?shù)目、行數(shù)與像素時(shí)脈頻率都必須符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，并以兼容性測試驗(yàn)證此點(diǎn)。

對HDMI來源裝置DUT所做的最基本測試是決定是否支持音訊。若以其他輸出支持音訊，則DUT必須支持HDMI的音訊。當(dāng)建立音訊支持，便會(huì)測試DUT以驗(yàn)證音訊封包中的字段是否符合HDMI規(guī)格。測試確定音訊Layout類型(0或1)以及封包中其他字段是否正確無誤。

最終，來源裝置測試確定DVI的互通性。DUT不可傳送任何HDMI指定數(shù)據(jù)(Video Guard Band或Data Island)至EDID內(nèi)不含 HDMI VSDB之終端裝置。

終端裝置測試

終端裝置EDID測試驗(yàn)證DUT是否包含可透過DDC讀取的有效EDID。額外的測試驗(yàn)證EDID 1.3 block與基本EDID Extension處理正確，且CEA Timing Extension格式正確。在終端裝置電子測試方面，需測試DUT是否符合TMDS接口正常運(yùn)作所須的所有規(guī)格。

對于終端裝置而言，通信協(xié)議測試可確定DUT能在最短Control Periods與數(shù)據(jù)串流同步，且DUT可接收所有指定的封包類型。

進(jìn)行終端裝置音訊測試可使用下列幾種音頻/視頻格式組態(tài)。

• 強(qiáng)制視頻格式與最大可能取樣頻率音訊樣本封包的音頻格式；
  
• 最低行頻率的所有視頻格式與最大可能取樣頻率音頻樣本封包的音訊格式；
  
• 該產(chǎn)品最大可能取樣頻率的音頻格式，以及要承載這種音頻格式所需的任何視頻格式。

所有HDMI終端裝置必須能支持DVI兼容的來源頻號。DVI互通測試確定終端裝置DUT可接收無HDMI特定數(shù)據(jù)的DVI信號，并且能正常顯示視頻。

復(fù)送器測試

由于HDMI復(fù)送器可能包含多種來源裝置與終端裝置的功能，每個(gè)來源裝置與終端裝置都要分別驗(yàn)證以確定其運(yùn)作正常。然后以額外的測試決定復(fù)送器特定功能是否運(yùn)作正常。

第一個(gè)測試確定復(fù)送器的一個(gè)輸出埠，是否能針對所有HDMI輸入埠以產(chǎn)生正確的HDMI信號。針對所有HDMI輸出埠重復(fù)此作法，直到所有輸出埠都確定能運(yùn)作。

若復(fù)送器不需任何HDMI輸入信號即可產(chǎn)生輸出信號，那就把它當(dāng)成來源裝置進(jìn)行測試，以確定其正常運(yùn)作。但如欲進(jìn)行HDMI輸入埠測試，需將配有揚(yáng)聲器的HDMI兼容顯示器連接到HDMI輸出端口上。然后將測試信號輸入，以驗(yàn)證在每個(gè)輸出皆能正常產(chǎn)生音訊與視頻。

若復(fù)送器不需將信號傳送給HDMI輸出即可產(chǎn)生輸入信號，那就將它當(dāng)成終端裝置，以上述終端裝置測試一節(jié)中的作法，確定其正常運(yùn)作。最終復(fù)送器測試確定DUT對連接到它的所有來源裝置，都能提供正確的實(shí)體地址。所有輸出都連接至EDID仿真器，如此可確定上游的實(shí)體地址正確。

纜線測試

HDMI纜線設(shè)計(jì)在開始時(shí)，必須先選取HDMI兼容的接頭。HDMI CTS要求進(jìn)行接頭兼容性測試。這些測試量測接頭的機(jī)械尺寸是否符合HDMI規(guī)格，然后以ANSI/EIA 364測試判斷接頭是否堅(jiān)固耐用。

纜線需測試其與HDMI CTS機(jī)械及電子規(guī)格的兼容性。機(jī)械測試確定每個(gè)接頭的成型在HDMI規(guī)格指定的范圍內(nèi)。

電子測試分為必要測試與選用測試。必要電子測試確定纜線按照HDMI規(guī)格正確接線，且纜線的表現(xiàn)在最大頻寬信號通過纜線傳送時(shí)，還能產(chǎn)生兼容的眼圖。

選用的參數(shù)測試包括差動(dòng)對內(nèi)延遲差、差動(dòng)對間延遲差、遠(yuǎn)程干擾、衰減與差動(dòng)阻抗量測，據(jù)此確定纜線是否兼容于HDMI規(guī)格中的建議參數(shù)。