高清視訊會議與數字高清應用(二)
2009-11-03
劉力 依馬獅視聽網
四、高清信號的信號格式及特點
1、SDI(HD-SDI):
在原來的廣電系統中,在傳統的模擬復合視頻(CVBS)的基礎上,出現了模擬分量(YUV、Y/C)和數字分量(SDI)的不同發展道路,后來電視行業中基本上決定采用數字分量形式進行數字化轉換,其實數字分量SDI(Serial Digital Interface)就是在YUV的形式上,采用8bit、4:2:2方式進行數字化的串行信號,只是在將8bit的并行信號轉為串行信號時采用最小非歸零編碼(TMDS方式),有一個8bit到10bit的轉換,因此其碼流為13.5M×20=270Mbit/s,這是針對4:3標準的圖像,后續又出現了16:9的格式信號,其碼流為360Mbit/s,但SDI信號是針對標清的數字信號(模擬帶寬在6MHZ),隨著高清電視的出現,要求圖像的指標能夠達到亮度帶寬Y=30MHZ,色差帶寬CbCr=15MHZ,這時選用的采樣時鐘為74.25MHZ,形成所謂高清的數字信號HD-SDI,其碼流為74.25×20=1.485G,從這個角度上看,其帶寬標清時大了5倍,但其根源仍然是YUV的格式上發展而來,即色差的帶寬比亮度的帶寬小,這樣雖然縮小了帶寬,但劣化了圖像效果,HD-SDI與SDI相同,用一條75Ω電纜傳輸,SDI信號在不加驅動設備的情況下能傳輸300米左右,HD-SDI能傳100左右。
2、DVI(Digital Visual Interface)信號
DVI信號是由IT行業中的VGA信號演變過來的,最初只符合VESA標準中的各種分辨率,后來隨著HDTV的發展,VESA標準也涵蓋了包括720p/1080i/1080p等標準。關于DVI信號以前寫了許多文章介紹,這里不再重復,只是歸納一下,DVI信號是基于8bit、4:4:4,R.G.B信號方式的數字信號(圖像的質量明顯高于8bit、4:2:2的YUV方式的信號)其信號本身是四路高速的碼流,單路通道時(采用4對雙絞線)其碼流最高為1.65G,如果采用雙路通道(采用7對雙絞線)碼流可支持3.3G(目前基本上沒有應用)。
DVI的信號出現的比較早,在當初設計信號標準時,由于技術方面條件限制,設計的驅動能力較差(相對HDMI)在1600×1200的情況下,不加驅動設備時(下同)能傳輸5-7米,1280×1024時,能達到10米,1024×768時可達到13—14米,這是采用比較正常的電纜的情況下,信號源的驅動能力也正常(如PC機的顯卡),如果采用好電纜(如線材質量能達到23AWG或24AWG),傳輸的可能更遠一些,但有些信號源的驅動能力本身就差(如顯卡,或是很山寨的設備等)那么傳輸距離就要短許多,這一點在工程應用中要特別注意,在設計考慮傳輸距離時,應多少留一點富裕量,省得自找麻煩。
進入IT行業了,信號在傳輸等方面都要附帶許多協議,如在早期VGA方式時就存在DDC(Data Display Channel顯示數量通道)協議,只是在顯控行業中較少遇到,因此相關設備也不考慮DDC通道的情況在實際應用中,真遇到時往往手足無措,以前有文章介紹過這方面的情況。
在DVI信號中,要遵守EDID(Extended Display Identification Data,擴展顯示識別數據)協議,這是在原來的模擬應用中沒有遇到的,在模擬方式中,如果DDC協議沒有遵守,最多也就是顯示分辨率不正確,但顯示輸出還是有的,但在數字信號中設備之間要先“握手”,看彼此是否遵守協議,如果遵守了,信號源將信號放出,如果不遵守信號源根本就不放出信號(可以想象,1個多G的信號放出來該是多大的干擾),此時顯示屏上會收不到信號,這并非傳輸連線或設備故障,而是協議造成的,這是與模擬方式不同之處,工程中應該注意。
3、HDCP信號
HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection高帶寬數字內容保護),是一個圖像內容的保密協議,主要用于防盜版保護。其工作原理大致講來是這樣,由信號源按協議發生一組數據碼,終端設備如果也遵守這一協議,會將該數據按協議進行變換,再發送回信號源,信號源端收到回送的數據后,按協議進行校驗,如果符合協議,則開放信號輸入;如果不符合或是沒收到回送信號,則關閉信號輸出。由此看來,HDCP協議通道一定是一個雙向的通道,在電纜(或網線)傳輸中沒有問題,在光纖傳輸中就是一個麻煩。HDCP協議不是一個設備層面的協議,是內容層面的保密協議,但如果不遵守,也會沒有信號輸出。當DVI信號在遵守了DDC協議、EDID協議同時也遵守了HDCP協議時,我們將這種信號俗稱HDCP信號,其物理特性與DVI信號一致。[Page]
4、HDMI信號
HDMI(High Definition Multimedia Interface高分辨率平面媒體接口),向下兼容DVI與HDCP信號,同時支持1-8路,48K、96K的數字音頻,針對IT領域來講,其支持1600×1200×60HZ的DVI信號,對視頻領域來講,其支持1920×1080p的高清信號,音頻支持5.1或7.1的數字音頻,圖像支持8bit、10bit、12bit的圖像質量,還包括一個消費類電子控制協議(CEC)。這是目前最“大”的一個信號的標準,在驅動能力方面,由于其起源是主要針對消費類電子產品,因此在設計標準時,在驅動能力方面要求較高,在1080p的情況下,標準電纜傳輸15米,高指標電纜能驅動更遠(當然價格也更高),由于各芯片和設備廠家的跟進,并且消費類產品的銷量巨大,因此相對DVI的專業應用,HDMI的元器件,線材等原材料的價格要低很多。
由于HDMI只支持1080p的圖像(碼流為1.485G)因此其電纜線內部結構對應DVI電纜而言是單通道的,如下圖所示,DVI通道應包括7組雙絞線的高速通道,而HDMI線中僅有4組,所以線材便宜。
結論:除HD-SDI、SDI是由于廣電演變過來的之外,DVI信號、HDCP信號和HDMI信號在圖像信號本身沒有什么差別,區別在于:1、信號的接口形式不同;2、所遵守的協議不同,但在顯控行業中,我們更多關注圖像信號,因此我們往往把這三種信號混為一談。
利國電子
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