HDMI" title="HDMI">HDMI已經(jīng)迅速成為全世界消費電子產(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，為最終消費者帶來更加干凈、清晰的數(shù)字體驗。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。但為了給消費者帶來這種美妙的體驗，音頻/視頻(A/V)設(shè)備制造商需要對設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)程度的測試。

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

為什么需要測試？

        那么設(shè)備制造商為什么一定要進(jìn)行測試呢？畢竟，測試需要成本并且還需花費額外的時間。而如果產(chǎn)品未通過測試又會怎樣呢？

        音頻/視頻設(shè)備制造商的產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行測試有多方面的原因。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)的第一個系統(tǒng)應(yīng)在某個授權(quán)的ATC 進(jìn)行測試。但或許更重要的一點是要確保產(chǎn)品在客戶購買后能與其它HDMI產(chǎn)品配合工作。HDMI推出早期發(fā)生在某個一級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)通過適當(dāng)?shù)腍DMI測試。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互操作的問題報告，在第一個月的月末，這些DVD就從商店被召回了。暫且不說對品牌造成的損失，其實只要進(jìn)行了合適的測試，召回的成本是可以輕松避免的。

測試準(zhǔn)備

        由于進(jìn)行HDMI測試可能消耗至關(guān)重要的開發(fā)時間和成本，一些公司在正式去ATC進(jìn)行測試之前都在努力做工作，確保系統(tǒng)有更大通過測試的可能。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)測試中心。這些中心做的是實際CTS工作的子集，通常是對那些更難通過的方面進(jìn)行測試。雖然這為制造商提供了很大的方便，但這些預(yù)測試中心都不是HDMI官方認(rèn)可的。預(yù)測試的質(zhì)量也因為公司不同而發(fā)生變化。無論如何都不能認(rèn)為，成功通過HDMI預(yù)測試中心的測試就是通過正式的HDMI CTS的測試。

        正式向ATC提交產(chǎn)品進(jìn)行測試的過程非常簡單。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，安排測試日程。ATC可能需要3-4個月的申請安排時間。然后ATC將會索要用來描述被測試設(shè)備能力的CDF(性能申報表)(包括在CTS文檔中)。最后，提交設(shè)備、使用說明和其它的測試所需輔助設(shè)備。完成測試工作預(yù)計需要一周左右的時間。

HDMI測試

        在CTS文檔中對在 ATC進(jìn)行的測試有清楚的說明。通常，測試是針對設(shè)備間的電氣層兼容性進(jìn)行的。然而盡管能夠通過ATC測試，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。需要了解的一項關(guān)鍵事項是，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4種基本類型設(shè)備進(jìn)行測試：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，測試也是不同的。

        源設(shè)備測試包括電氣層測試(表1)和VESA增強型顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)(E-EDID)的正確讀取測試兩個方面。EDID 儲存在顯示設(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)測試說明

        電氣層測試包括TMDS、HPD、DDC 和 CEC測試。涉及更多的是與TMDS相關(guān)的測試。TMDS(最小化傳輸差分信號)是運送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。對于一個720p/1080i的視頻信號，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，只選擇一個已經(jīng)在ATC中通過測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電氣測試都是非常依賴于該IC的，雖然設(shè)計一塊可能使一個好的IC失效(利用線上通孔、走線長度不匹配等手段)的系統(tǒng)板也是可能的。

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

圖1. Tektronix眼開圖測試軟件

        需要采集的數(shù)據(jù)量是非常大的，對低分辨率信號至少需要400,000個單位時間(或TBIT)，需要16M的示波器記錄長度。如果眼開圖與模板匹配，則源設(shè)備通過測試。

表2中所列是接收器的測試。

表2：HDMI接收設(shè)備電氣(TMDS)測試說明

        同樣，TMDS 測試依然是難度較大的。其中的一項關(guān)鍵測試是抖動容限測試。如果某個接收設(shè)備對TMDS線路上的抖動敏感，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所示為抖動測試設(shè)置。

圖2. HDMI接收器抖動測試裝置

        這個測試通過向時鐘信號路徑中輸入已知數(shù)量的抖動進(jìn)行。對每一個像素時鐘或接收設(shè)備所支持的分辨率，都要進(jìn)行數(shù)據(jù)抖動幅度、頻率、最差數(shù)據(jù)抖動和最差時鐘抖動的測量。

        雖然TMDS測試是ATC 測試的最大一部分內(nèi)容，但其它部分的測試是不應(yīng)被忽略的。不注意DDC 或CEC線可能會導(dǎo)致問題。隨著制造商們決定開始啟用設(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)范可不是那么簡單的事。

HDCP測試

        既然本文重點討論的是HDMI測試問題，那么另一套測試也是應(yīng)當(dāng)給予考慮的。那就是HDCP測試。幾乎所有具有HDMI特性的系統(tǒng)也都是具有HDCP特性的。在實際情況中，當(dāng)出現(xiàn)有關(guān)互操作的測試問題時，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)備管理驗證接收設(shè)備，確保它不僅具有HDCP特性而且是經(jīng)過許可的HDCP接收設(shè)備(不是被破解的)。通常，導(dǎo)致互操作問題的大多數(shù)錯誤都是在驗證接收設(shè)備的過程中產(chǎn)生的。

        數(shù)字內(nèi)容保護有限公司是派發(fā)HDCP許可的實體，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，以減少市場中存在的互操作問題。與此同時，一些公司自己也在開發(fā)HDCP測試規(guī)范。SimplayHD測試就是Silicon Image公司開發(fā)的一個測試規(guī)范。

        SimplayHD項目提供了一種按照HDCP v1.1規(guī)范測試HDMI源設(shè)備和接收設(shè)備的方式。它對源設(shè)備、接收設(shè)備和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的測試分別進(jìn)行了說明。HDCP存在3個主要部分，驗證、轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持和撤銷。驗證測試包括共享密鑰(KSV)完整性檢查、密鑰交換正確排序和時序、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，而大部分的錯誤正是出在這里。

        例如，一個不能等待接收設(shè)備在接收最后一個字節(jié)的AKSV后準(zhǔn)備BKSV所需要的100ms暫停時間的系統(tǒng)可導(dǎo)致HDCP互操作問題。這是由SimplayHD來檢查的。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)備是另一個主要的不兼容問題來源。HDCP加密/解密過程在轉(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AV接收器期望被源設(shè)備當(dāng)成轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備來處理，而源設(shè)備又不支持轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備時，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)行測試的。最后，撤銷是接收關(guān)于哪些是有效的哪些是無效的接收設(shè)備更新信息的一種方式(通過檢查接收設(shè)備的BKSV)。雖然目前在SimplayHD中還不包括對這一點的測試，但將來是可能添加進(jìn)來的。

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

作者：Rob Frizzell

消費電子產(chǎn)品高級行銷經(jīng)理

Silicon Image公司

Rob.Frizzell@siliconimage.com