第１１卷第２期 ２０１１年６月 徐州建筑职业技术学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＵＺＨＯＵ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１．１１№．２ Ｊｕｎ．２０１１ ＨＤＭＩ到ＨＤ—ＳＤＩ接口转换 在高清视频系统中的应用 董素玲 ，王真。 （１．江苏建筑职业技术学院机电工程学院，江苏徐州２２１１１６； ２．南京林业大学机械电子工程学院，江苏南京２１００３７） 摘 要：ＨＤＭＩ接口是消费类电子标准接口，价格较低．ＳＤＩ接口主要用于专业视频领域且价位较 高．为了提高高清数字视频效果，降低系统开发成本，将ＨＤＭＩ接口的音、视频信号转化为ＳＤＩ接 口进行输出，获得了一种新的价格低廉的ＨＤ—ＳＤＩ视频源． 关键词：ＨＤ—ＳＤＩ；ＨＤＭＩ；接口转换；高清数字视频；应用 中图分类号：ＴＵ ９４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—８９９２（２０１１）０２—００３９—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＤＭＩ ｔｏ ＨＤ—ＳＤＩ Ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｓｙｓｔｅｍ ＤＯＮＧ Ｓｕ—ｌｉｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｘｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００３７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＨＤＭＩ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａ ｌｏｗｅｒ ｐｒｉｃｅ ｉｓ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｃｏｎｓｕｍｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔｓ． ＳＤＩ＇ｓ ｐｒｉｃｅ ｉｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｖｉｄｅｏ ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｓｔ，ｗｅ ｃｏｎｖｅｒｔ ａｕｄｉｏ ａｎｄ ｖｉｄｅｏ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ＨＤＭＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｔｏ ＳＤＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ｏｕｔｐｕｔｔｉｎｇ，ｇｅｔｔｉｎｇ ａ ｎｅｗ ａｎｄ ｌｏｗ－ｐｒｉｃｅｄ ＨＤ—ＳＤＩ ｖｉｄｅｏ ｓｏｕｒｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＤ－ＳＤＩ；ＨＤＭＩ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ；ｈｉｇｈ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 随着视频技术的不断发展，人们对高清数字视频 的需求量越来越大，高清数字视频也被广泛应用于各 种视频领域．ＨＤＭＩ作为消费类电子领域中的主要标 或其他ＨＤＭＩ设备信号转换为ＨＤ—ＳＤＩ信号作为系 统的视频源，则会降低高清系统的开发成本．本文提供 了ＨＤＭＩ信号转换为ＨＤ—ＳＤＩ信号的实现方法，为 节约高清视频系统开发成本提供了一种新的途径． 准，使用非常广泛，尤其是应用在液晶显示器、照相机、 录像机上．在专业视频领域里，许多高清设备以及大多 数高清编码器和视频服务器，都支持ＳＤＩ接口．ＳＤＩ接 １ ＨＤＭＩ和ＳＤＩ技术简介 １．１ ＨＤＭＩ技术 口产品价格普遍较高［】］．在ＨＤ—ＳＤＩ高清视频系统开 发调试过程中，通常需要使用多套ＳＤＩ接口视频源，这 给系统开发增加了很多成本．若能把普通液晶监视器 收稿日期：２０１１一Ｏ４—２６ 高清晰度多媒体接口ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ—Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）是由美国晶像公司（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍａｇｅ）提倡，松下、日立、飞利浦等７家著名的消费 类电子制造商联合成立的ＨＤＭＩ工作组共同开发． ＨＤＭＩ作为数字视频／音频的传输标准和国际最新 作者简介：董素玲，女，河北唐山人，副教授 Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｓｕ１８２８６＠１６３．ｃｏｍ ４０ 徐州建筑职业技术学院学报 第１１卷 标准的多媒体数字接口，不仅可以提供清晰的画 质，而且可在一根传输电缆内传送无压缩的音频信 号及高分辨率视频信号．因此，人们也习惯把ＨＤ— ＭＩ称为高清一线通．目前，ＨＤＭＩ有３个升级版： ＨＤＭＩ１．２带宽为１６５ ＭＨｚ／４．９５ Ｇｂｐｓ；ＨＤＭ１１．３ 带宽为３４０ ＭＨｚ／１０．２ Ｇｂｐｓ；ＨＤＭ１１．４为ＨＤＭＩ ｖｅｒｓｅ）．ＳＤＩ为ＮＴＳＣ和ＰＡＬ制式提供了无损的数字 编码方式．系统使用ＢＮＣ（Ｂａｙｏｎｅｔ Ｎｕｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）接 头，７５１－１同轴电缆，在两个视频设备之间传输无压缩 的数字视频、音频以及其他数据，传输距离可达几百 米．ＳＤＩ接口主要用于数字广播电视领域中 ｊ． 美国电影与电视工程师学会制定的数字电视格 式标准ＳＭＰＴＥ２５９Ｍ定义了４种标准的传输速率： ２７０ Ｍｂｉｔ／ｓ，３６０ Ｍｂｉｔ／Ｓ，１４３ Ｍｂｉｔ／ｓ，１７７ Ｍｂｉｔ／ｓ．其 设备定义通用３Ｄ格式和分辨率，可以实现家庭 ３Ｄ系统输入输出的标准化，分辨率支持提升到 了４ ０９６×２ １ ６０／３０ ＨＺ，最高支持两条１ ０８０ Ｐ分 中，２７０ Ｍｂｉｔ／ｓ是最常用的，可用于４８０ ｉ／５７６ ｉ分辨 辨率的视频流．而目前最高规格的高清视频格式为 １０８０ Ｐ，所需的带宽仅仅为２．２ Ｇｂｐｓ．因此，ＨＤＭＩ 拥有充足的带宽，可以满足目前高清视频的需 要Ｌ２］．ＨＤＭＩ已变成消费类电子领域中的主要标 准，在数字摄像机以及数字电视中广泛使用． 除了高清视频信号外，ＨＤＭＩ还在协议中加入 了对音频信号传输的支持，形成了业界首个单线缆 多媒体接口协议．ＨＤＭＩ的音频信号是采用和其他 辅助信息一起组成数据包，利用３个不同差分信号 最小化传输技术，以岛屿数据的形式传送。。。］．这意 味着在传输音频数据和其他辅助数据的时候，不会 占据视频数据传输的带宽，并且也不需要一个单独 的通道来传输音频数据和其他辅助数据．它在传输 １０８０ｐ（６０Ｈｚ）视频信号的同时，还能以１９２ｋＨｚ的 采样频率传送８路高质量音频信号。图１所示是 ＨＤＭＩ系统结构图．一般情况下，一个ＨＤＭＩ系统 包括发送和接收装置两部分组成．通过３个不同的 ＴＭＤＳ数据信息通道和一个时钟通道，视频、音频 数据以及辅助数据通过３个通道传送到接收器上， 而视频的像素时钟则通过ＴＭＤＳ时钟通道传送． ＨＤＭＩ１．４增加了音频回传通道和以太网通道． 图１ ＨＤＭＩ系统结构 Ｆｉｇ．１ ＨＤＭＩ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ １．２ ＳＤＩ技术 串行数字接口ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）是美 国电影与电视工程师学会ＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）定义的视频标准接 口，基于非归零反相编码ＮＲＺＩ（Ｎｏ Ｒｅｔｕｒｎ Ｚｅｒｏ Ｉｎ— 率的视频．ＳＭＰＴＥ２９２Ｍ中定义了ＨＤ—ＳＤＩ，传输速 率可达１．４８５ Ｇｂｉｔ／ｓ，可用于７２０ ｐ／１ ０８０ Ｐ分辨率的 视频．双通道ＨＤ—ＳＤＩ在ＳＭＰＴＥ３７２Ｍ规范中定 义，可传输２倍于ＨＤ—ＳＤＩ的数据，达２．９７０ Ｇｂｉｔ／ｓ， 使用在要求高清分辨率的场合，如ＨＤＴＶ、数字摄像 机等，支持１ ０８０ Ｐ分辨率的数据传输．３Ｇ—ＳＤＩ单通 道２．９７０ Ｇｂｉｔ／ｓ速率，在ＳＭＰＴＥ４２４Ｍ中定义，用来 代替双通道的ＨＤ—ＳＤＩｌ５】．ＳＤＩ系统包括接收装置和 发送装置两部分，ＳＤＩ收发系统结构如图２所示． 发送单位 ７５ｎ同轴电缆 １０／２０ ｂｉｔ匣 咂 哑 接收单元 图２ ＳＤＩ收发系统结构 Ｆｉｇ．２ ＳＤＩ ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＳＤＩ串行器把视频处理单元传来的并行数据 变成串行数据．在ＳＤＩ发送器端，需要把并行处理 单元传来的数据变为串行数据．时钟倍频单元是在 并行数据时钟的基础上，对时钟做倍频以适应串行 发送的时钟．电缆驱动器用来驱动７５ Ｑ的线缆，使 ＳＤＩ发送系统的电气规范易于满足标准要求．ＳＤＩ 传输速率比较高，数字视频信号在经过不同长度的 电缆传输后，信号幅度出现不同程度的变小，抖动 增大，电缆均衡电路对这种损耗进行自动补偿．经 过均衡器后，进入时钟数据恢复单元．时钟恢复单 元移出了高频抖动（ｊｉｔｔｅｒ），输出干净的数据和时 钟．ＳＤＩ接收器采用采样方式，从串行数据流中恢 复数据．同时，使用ＰＬＬ从数据恢复单元中恢复时 钟，并与恢复后的数据重新同步．ＳＤＩ解串器把串行 数据变成并行数据送给视频处理单元进行处理． ２高清视频系统设计与实现 ２．１ 系统框图 音频、视频信号通过ＨＤＭＩ接口接入系统，利 第２期 董素玲，等：ＨＤＭＩ到ＨＤ—ＳＤＩ接口转换在高清视频系统中的应用 ４１ 用ＨＤＭＩ接收器将接收到的信号转化为并行ＢＴ． １１２０格式的信号送人ＳＤＩ发送器．ＳＤＩ发送器将信 号进行并／串转换，通过ＳＤＩ接口送出．通过单片机 控制ＨＤＭＩ和ＳＤＩ部分的配置，使其构成符合系 地平面，信号不能跨分割．对于ＨＤＭＩ差分线，要控 制等长．对于２０ｂｉｔ的并行数据线，要控制线的长 度．同时，为了保证阻抗的连续，要做源端阻抗匹 配．信号到达ＳＤＩ发送器时，时序上符合要求．并 统要求的ＨＤ—ＳＤＩ系统视频源信号．如图３所示． 锄 图３系统结构 Ｆｉｇ．３ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ２．２芯片选型 综合考虑实际工程中的使用情况以及成本因 素，选用Ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｍａｇｅ公司的ＨＤＭＩ接收芯片 Ｓｉｌ９Ｏｌ１作为ＨＤＭＩ接收器．选用加拿大Ｇｅｎｎｕｍ 公司的ＧＶ７６Ｏ０作为ＳＤＩ发送芯片．Ｓｉｌ９０１１是一 款为ＣＲＴ、ＬＣＤ电视做过成本优化的ＨＤＭＩ接收 芯片，支持ＨＤＭＩ１．１标准，兼容ＤＶＩ１．０．可以直接 连接ＤＶＤ播放器、ＨＤ机顶盒等设备．支持最高像 素时钟１６５ Ｍ，可以支持１ ０８０Ｐ＠６０的视频图像． 音频接口采样速率达到１９２ ＫＨｚ．ＧＶ７６００是一款 支持标清、高清的串行数字视频发送器，内嵌电缆 驱动器．可传输２７０ Ｍｂ／ｓ，１．４８５ Ｇｂ／ｓ及２．９７Ｇｂ／ｓ 的数字信号．为逐行和隔行数字视频提供了完整的 传输方案．支持ＢＴ．６５６，ＢＴ．１１２０标准的视频输 入，与ＣＥＡ一８６１标准时序兼容．ＭＣＵ主要功能是 针对ＨＤＭＩ及ＳＤＩ芯片做配置，这里选取Ｓｉｌｉｃｏｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ公司的Ｃ８０５１Ｆ００２芯片．该芯片带有１ 个１２Ｃ接口，１个ＳＰＩ接口，可以满足系统要求． ２．３ 系统实现 通过ＨＤＭＩ接插件输入进来的信号，连接到 Ｓｉｌ９０１１．ＨＤＭＩ总线通过读取系统中ＥＥＰＲＯＭ中 的ＥＤＩＤ，协商系统输出什么格式分辨率的信号． ＨＤＭＩ解码器Ｓｉｌ９Ｏｌ１接收到数据后，输出并行视 频数据，送到ＧＶ７６００，同时将视频数据通过Ｉ２Ｓ总 线送给ＧＶ７６００．ＧＶ７６０Ｏ再将接收到的音频和视 频数据同步、打包，进行并一串转换，信道编码．经过 内部集成的电缆驱动器，将信号通过ＳＤＩ接口送 出．关键信号如图４所示． ２．４ 系统设计注意事项 本系统中都是高速数字信号，要防止系统产生 ＥＭＩ．要注意阻抗匹配，保证信号质量符合规范要 求．布线要提供完整的信号回流路径，提供完整的 且，信号的电平以及上冲过冲都在控制范围内，保 证ＳＤＩ输出信号的抖动在合理的水平．ＳＤＩ输出的 信号，要有完整的参考平面．７５ Ｑ阻抗要确保信号 的过冲下冲符合规范要求． 图４ ＧＶ７６００部分 Ｆｉｇ．４ Ｐａｒｔ ＧＶ７６００ ３ 结语 在ＳＤＩ系统的开发中，通常因为ＳＤＩ信号源设 备比较昂贵，导致开发费用上升．而ＨＤＭＩ的信号源 则比较常见，将ＨＤＭＩ接口的音、视频信号转化为 ＳＤＩ接口进行输出，采用ＨＤＭＩ转ＳＤＩ，降低了大量 的开发费用，提供了价格低廉的ＨＤ—ＳＤＩ视频源． 参考文献： ［１］黄庆敏，罗键．ＨＤＭＩ接口标准及应用设计［Ｊ］．电视 技术，２００７，３１（２）：３１—３４． ［２］陈建英．ＥＤＩＤ在ＨＤＭＩ高清设备中的应用［Ｊ］．电子 产品世界，２００８（１）：１１４—１１６． ［３］ 龚国友．ＨＤＭＩ技术与多ＨＤＭＩ接口的实现［Ｊ］．成都 电子机械高等专科学校学报，２００７（４）：６—１２． Ｅ４］ Ｍａｒｋ Ｓａｕｅｒｗａｌｄ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎ— ｓｉｄｅｒｒａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ＳＭＰＴＥ ３ Ｇｂｐｓ ＳＤＩ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ ｒ ＥＢ／ ＯＬ］．（２００７—０４—１２）［２ｏｌ１—０４—２０］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ． ｎａｔｉｏｎａ１．ｃｏｒｎ／ｖｃｍ／ＮＳＣ—Ｃｏｎｔｅｎｔ／Ｆｉ１ｅｓ／ｅｎ—ＵＳ／Ｉｎｔｅｒ— ｆａｃｅ／ＤｅｓｉｇｎＣｏｎｓＳＭＰ ＴＥ３ＧｂｐｓＳＤＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ．ｐｄｆ． ［５］刘欢．数字高清视频传输系统及其视频接口转换的设 计［Ｄ］．成都：电子科技大学，２０１０． （责任编辑：陶红林）
