HDMI" title="HDMI">HDMI已經(jīng)迅速成為全世界消費(fèi)電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口。從DTV到DVD，各種具有 HDMI接口的產(chǎn)品在世界各地隨處可見(jiàn)，為最終消費(fèi)者帶來(lái)更加干凈、清晰的數(shù)字體驗(yàn)。最新版的HDMI標(biāo)準(zhǔn)(v1.3)可使DTV顯示甚至比 HDTV標(biāo)準(zhǔn)還要清晰的影像。但為了給消費(fèi)者帶來(lái)這種美妙的體驗(yàn)，音頻/視頻(A/V)設(shè)備制造商需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)程度的測(cè)試。

        消費(fèi)電子產(chǎn)品的重要特性是操作簡(jiǎn)單和立即工作。這類產(chǎn)品的消費(fèi)者不習(xí)慣也不喜歡動(dòng)不動(dòng)就需要重新啟動(dòng)系統(tǒng)的PC形式的體驗(yàn)(設(shè)想在玩足球游戲的時(shí)候重啟動(dòng)DTV會(huì)是怎樣的情形)。在開(kāi)發(fā)HDMI標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，確保各種系統(tǒng)間的互操作性是HDMI工作組開(kāi)發(fā)人員的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。因此，HDMI標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)了一套兼容測(cè)試規(guī)范(CTS)以及詳細(xì)的測(cè)試方法。授權(quán)測(cè)試中心(ATC)也被建立起來(lái)，按照CTS規(guī)范對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試價(jià)格是多種多樣的，根據(jù)被提交設(shè)備的不同類型和待測(cè)端口數(shù)的不同，價(jià)格從2,500美元到10,000美元不等。

為什么需要測(cè)試？

        那么設(shè)備制造商為什么一定要進(jìn)行測(cè)試呢？畢竟，測(cè)試需要成本并且還需花費(fèi)額外的時(shí)間。而如果產(chǎn)品未通過(guò)測(cè)試又會(huì)怎樣呢？

        音頻/視頻設(shè)備制造商的產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行測(cè)試有多方面的原因。首先，在HDMI 許可協(xié)議中規(guī)定生產(chǎn)廠商的不同類別產(chǎn)品(源設(shè)備、接收器、轉(zhuǎn)發(fā)器、線纜)的第一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)在某個(gè)授權(quán)的ATC 進(jìn)行測(cè)試。但或許更重要的一點(diǎn)是要確保產(chǎn)品在客戶購(gòu)買后能與其它HDMI產(chǎn)品配合工作。HDMI推出早期發(fā)生在某個(gè)一級(jí)OEM身上的經(jīng)歷是任何生產(chǎn)廠商都不想碰到的。他們使用了一家芯片廠商的未經(jīng)認(rèn)證的器件，并且也未經(jīng)后續(xù)保證系統(tǒng)通過(guò)適當(dāng)?shù)腍DMI測(cè)試。當(dāng)生產(chǎn)的DVD到達(dá)零售商的貨架后很快就被許多客戶買回了家。但在數(shù)周內(nèi)就出現(xiàn)了不能與具有HDMI接口的DTV互操作的問(wèn)題報(bào)告，在第一個(gè)月的月末，這些DVD就從商店被召回了。暫且不說(shuō)對(duì)品牌造成的損失，其實(shí)只要進(jìn)行了合適的測(cè)試，召回的成本是可以輕松避免的。

測(cè)試準(zhǔn)備

        由于進(jìn)行HDMI測(cè)試可能消耗至關(guān)重要的開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，一些公司在正式去ATC進(jìn)行測(cè)試之前都在努力做工作，確保系統(tǒng)有更大通過(guò)測(cè)試的可能。很多公司，像Silicon Image已經(jīng)在遍布世界的辦公室中建立了HDMI預(yù)測(cè)試中心。這些中心做的是實(shí)際CTS工作的子集，通常是對(duì)那些更難通過(guò)的方面進(jìn)行測(cè)試。雖然這為制造商提供了很大的方便，但這些預(yù)測(cè)試中心都不是HDMI官方認(rèn)可的。預(yù)測(cè)試的質(zhì)量也因?yàn)楣静煌l(fā)生變化。無(wú)論如何都不能認(rèn)為，成功通過(guò)HDMI預(yù)測(cè)試中心的測(cè)試就是通過(guò)正式的HDMI CTS的測(cè)試。

        正式向ATC提交產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程非常簡(jiǎn)單。第一步是與希望在那里提交產(chǎn)品的ATC取得聯(lián)系。建議提前數(shù)月與他們進(jìn)行聯(lián)系，安排測(cè)試日程。ATC可能需要3-4個(gè)月的申請(qǐng)安排時(shí)間。然后ATC將會(huì)索要用來(lái)描述被測(cè)試設(shè)備能力的CDF(性能申報(bào)表)(包括在CTS文檔中)。最后，提交設(shè)備、使用說(shuō)明和其它的測(cè)試所需輔助設(shè)備。完成測(cè)試工作預(yù)計(jì)需要一周左右的時(shí)間。

HDMI測(cè)試

        在CTS文檔中對(duì)在 ATC進(jìn)行的測(cè)試有清楚的說(shuō)明。通常，測(cè)試是針對(duì)設(shè)備間的電氣層兼容性進(jìn)行的。然而盡管能夠通過(guò)ATC測(cè)試，還是有可能出現(xiàn)不能互操作的HDMI系統(tǒng)。HDMI許可特別指出，確保與HDMI規(guī)范兼容是供應(yīng)商的責(zé)任。需要了解的一項(xiàng)關(guān)鍵事項(xiàng)是，HDMI不僅僅是基于HDMI規(guī)范的。它還包括CEA-861x、VESA 和 HDCP" title="HDCP">HDCP規(guī)范等多方面的內(nèi)容。要建立一個(gè)完全互操作的系統(tǒng)必須符合所有這些規(guī)范的要求。

        HDMI CTS要求對(duì)4種基本類型設(shè)備進(jìn)行測(cè)試：源設(shè)備(DVD、STB)、接收器(DTV)、轉(zhuǎn)發(fā)器(AV接收器)和線纜。設(shè)備類型不同，測(cè)試也是不同的。

        源設(shè)備測(cè)試包括電氣層測(cè)試(表1)和VESA增強(qiáng)型顯示標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(E-EDID)的正確讀取測(cè)試兩個(gè)方面。EDID 儲(chǔ)存在顯示設(shè)備中，包含關(guān)于顯示設(shè)備的音頻和視頻性能的信息。源設(shè)備負(fù)責(zé)讀取這些數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)發(fā)送合適的音頻或視頻格式。例如，一臺(tái)支持480p(這是所有HDMI設(shè)備的要求)和720p的DTV不應(yīng)該從源設(shè)備接收1080i。

表1：HDMI 源設(shè)備電氣(TMDS)測(cè)試說(shuō)明

        電氣層測(cè)試包括TMDS、HPD、DDC 和 CEC測(cè)試。涉及更多的是與TMDS相關(guān)的測(cè)試。TMDS(最小化傳輸差分信號(hào))是運(yùn)送A/V數(shù)據(jù)的主數(shù)據(jù)線。這些線路是極高速度的數(shù)據(jù)線，需要嚴(yán)格符合 HDMI規(guī)范的要求。對(duì)于一個(gè)720p/1080i的視頻信號(hào)，數(shù)據(jù)以大約750Mbps的速度在線纜中傳送，幾乎是 USB 2.0的2倍。一般而言，只選擇一個(gè)已經(jīng)在ATC中通過(guò)測(cè)試的具有代表性的系統(tǒng)中的HDMI發(fā)送器IC。大多數(shù)的TMDS電氣測(cè)試都是非常依賴于該IC的，雖然設(shè)計(jì)一塊可能使一個(gè)好的IC失效(利用線上通孔、走線長(zhǎng)度不匹配等手段)的系統(tǒng)板也是可能的。

        測(cè)試TMDS所用到的設(shè)備有多種，從大多數(shù)公司實(shí)驗(yàn)室中的常規(guī)系統(tǒng)到像Tektronix、Agilent、Astro 和 Quantum Data等制造商所生產(chǎn)的專門測(cè)試設(shè)備。舉個(gè)例子，為了進(jìn)行源設(shè)備眼圖測(cè)試，需要有一臺(tái)4GHz數(shù)字示波器、直流電源、差分SMA探頭、EDID模擬器、測(cè)試夾具和運(yùn)行測(cè)試的特別軟件。這個(gè)測(cè)試的目標(biāo)是要保證源設(shè)備向接收器發(fā)送了正確的眼開(kāi)圖。數(shù)據(jù)按照恢復(fù)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)并在尺寸為+1.0 TBIT(圖1)的窗口中呈現(xiàn)。

圖1. Tektronix眼開(kāi)圖測(cè)試軟件

        需要采集的數(shù)據(jù)量是非常大的，對(duì)低分辨率信號(hào)至少需要400,000個(gè)單位時(shí)間(或TBIT)，需要16M的示波器記錄長(zhǎng)度。如果眼開(kāi)圖與模板匹配，則源設(shè)備通過(guò)測(cè)試。

表2中所列是接收器的測(cè)試。

表2：HDMI接收設(shè)備電氣(TMDS)測(cè)試說(shuō)明

        同樣，TMDS 測(cè)試依然是難度較大的。其中的一項(xiàng)關(guān)鍵測(cè)試是抖動(dòng)容限測(cè)試。如果某個(gè)接收設(shè)備對(duì)TMDS線路上的抖動(dòng)敏感，HDMI接收器IC就可能捕獲的是不正確的數(shù)據(jù)，從而出現(xiàn)不正確的操作。圖2所示為抖動(dòng)測(cè)試設(shè)置。

圖2. HDMI接收器抖動(dòng)測(cè)試裝置

        這個(gè)測(cè)試通過(guò)向時(shí)鐘信號(hào)路徑中輸入已知數(shù)量的抖動(dòng)進(jìn)行。對(duì)每一個(gè)像素時(shí)鐘或接收設(shè)備所支持的分辨率，都要進(jìn)行數(shù)據(jù)抖動(dòng)幅度、頻率、最差數(shù)據(jù)抖動(dòng)和最差時(shí)鐘抖動(dòng)的測(cè)量。

        雖然TMDS測(cè)試是ATC 測(cè)試的最大一部分內(nèi)容，但其它部分的測(cè)試是不應(yīng)被忽略的。不注意DDC 或CEC線可能會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題。隨著制造商們決定開(kāi)始啟用設(shè)備中的CEC功能， CEC線正變得更加重要。要想輕松講述CEC電氣規(guī)范可不是那么簡(jiǎn)單的事。

HDCP測(cè)試

        既然本文重點(diǎn)討論的是HDMI測(cè)試問(wèn)題，那么另一套測(cè)試也是應(yīng)當(dāng)給予考慮的。那就是HDCP測(cè)試。幾乎所有具有HDMI特性的系統(tǒng)也都是具有HDCP特性的。在實(shí)際情況中，當(dāng)出現(xiàn)有關(guān)互操作的測(cè)試問(wèn)題時(shí)，往往不是與HDMI有關(guān)，而是與HDCP有關(guān)。

        HDCP規(guī)范(www.digital-cp.com)提供了一種在HDMI連接上加密和解密AV數(shù)據(jù)的手段，以滿足內(nèi)容提供商保護(hù)他們的純數(shù)字內(nèi)容的需求。在家庭影院環(huán)境中，從HDCP的角度看，HDCP處理是由源設(shè)備控制的，而接收器處于從屬地位。源設(shè)備管理驗(yàn)證接收設(shè)備，確保它不僅具有HDCP特性而且是經(jīng)過(guò)許可的HDCP接收設(shè)備(不是被破解的)。通常，導(dǎo)致互操作問(wèn)題的大多數(shù)錯(cuò)誤都是在驗(yàn)證接收設(shè)備的過(guò)程中產(chǎn)生的。

        數(shù)字內(nèi)容保護(hù)有限公司是派發(fā)HDCP許可的實(shí)體，它是英特爾公司的全資子公司。目前，HDCP還不像HDMI那樣有兼容標(biāo)準(zhǔn)。但人們正在討論創(chuàng)建這樣的規(guī)范，以減少市場(chǎng)中存在的互操作問(wèn)題。與此同時(shí)，一些公司自己也在開(kāi)發(fā)HDCP測(cè)試規(guī)范。SimplayHD測(cè)試就是Silicon Image公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)測(cè)試規(guī)范。

        SimplayHD項(xiàng)目提供了一種按照HDCP v1.1規(guī)范測(cè)試HDMI源設(shè)備和接收設(shè)備的方式。它對(duì)源設(shè)備、接收設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的測(cè)試分別進(jìn)行了說(shuō)明。HDCP存在3個(gè)主要部分，驗(yàn)證、轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持和撤銷。驗(yàn)證測(cè)試包括共享密鑰(KSV)完整性檢查、密鑰交換正確排序和時(shí)序、熱插拔事件處理(HPD)。這些類型的事件受源設(shè)備內(nèi)部固件的控制，而大部分的錯(cuò)誤正是出在這里。

        例如，一個(gè)不能等待接收設(shè)備在接收最后一個(gè)字節(jié)的AKSV后準(zhǔn)備BKSV所需要的100ms暫停時(shí)間的系統(tǒng)可導(dǎo)致HDCP互操作問(wèn)題。這是由SimplayHD來(lái)檢查的。轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持由在發(fā)現(xiàn)下游設(shè)備是轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備(如AV接收器)時(shí)能正確決定和管理加密的源設(shè)備組成。不能正確響應(yīng)HDCP轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的源設(shè)備是另一個(gè)主要的不兼容問(wèn)題來(lái)源。HDCP加密/解密過(guò)程在轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)和非轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)之間存在輕微的不同。

        因此，如果一個(gè)AV接收器期望被源設(shè)備當(dāng)成轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來(lái)處理，而源設(shè)備又不支持轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備時(shí)，顯然它們之間不能協(xié)同工作。HDCP轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持是根據(jù)SimplayHD進(jìn)行測(cè)試的。最后，撤銷是接收關(guān)于哪些是有效的哪些是無(wú)效的接收設(shè)備更新信息的一種方式(通過(guò)檢查接收設(shè)備的BKSV)。雖然目前在SimplayHD中還不包括對(duì)這一點(diǎn)的測(cè)試，但將來(lái)是可能添加進(jìn)來(lái)的。

        總之，不論是圖像質(zhì)量、易用性，還是增強(qiáng)的音頻性能，HDMI都增強(qiáng)了AV設(shè)備所帶來(lái)的用戶體驗(yàn)。但為了確保最終用戶能使用HDMI，正確進(jìn)行HDMI和HDCP兼容測(cè)試都是必不可少的。很顯然，相比沒(méi)有經(jīng)過(guò)測(cè)試的產(chǎn)品，那些確實(shí)執(zhí)行了這些測(cè)試的產(chǎn)品一定會(huì)在客戶那里具有更大的優(yōu)勢(shì)。

作者：Rob Frizzell

消費(fèi)電子產(chǎn)品高級(jí)行銷經(jīng)理

Silicon Image公司

Rob.Frizzell@siliconimage.com