HDMI2.0多媒體接口綜合解決方案

1、HDMI 2.0多多媒媒體體接接口綜合解決方案口綜合解決方案研研討會討會大大綱綱 2014 Synopsys. All rights reserved.2HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問研研討會討會大大綱綱 2014 Synopsys. All rights reserved.3HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問DVD 播放器數(shù)字家庭數(shù)字家庭音視頻接收機攝錄機便攜式設(shè)備便攜式設(shè)備手持設(shè)備臺式機PC機機照相機液晶電視顯示器顯示器筆記本投影儀機頂盒游

2、戲機簡單簡單可靠可靠性能性能30億臺設(shè)備1300 家采用音視頻連接的事實標(biāo)準(zhǔn)全球接受 2014 Synopsys. All rights reserved.4什么是什么是HDMI ?4KHDMI世界的熱點是什世界的熱點是什么么 2014 Synopsys. All rights reserved.5HDMI 標(biāo)準(zhǔn)組織標(biāo)準(zhǔn)組織采納者1300組織論壇80技術(shù)工作組營銷 工作組奠基者組織 監(jiān)督并管理論壇活動。每2年選 舉一次 2014 Synopsys. All rights reserved.6奠基者許可版權(quán)，執(zhí)行，版稅，物流，自動測試中心等等采納者開發(fā)符合最新規(guī)范的HDMI產(chǎn)品論壇支持和開發(fā)HD

3、MI規(guī)范的未來版本技術(shù)工作組&營銷工作組技術(shù)和營銷工作組/任務(wù)組研研討會討會大大綱綱 2014 Synopsys. All rights reserved.7HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問 2014 Synopsys. All rights reserved. 8HDMI 版版本本 2.0Gbps/通道通道 6.000203040506070809101112131.652.253.40V1.0V1.1 AV電電纜纜DVDPC1080p音音頻頻支持支持V1.2V1.3Deep Color迷你連接器迷你連接器V

4、1.43D 模式模式音頻回傳音頻回傳V2.04K 模式模式超超高清高清體體驗驗 2014 Synopsys. All rights reserved.9HDMI 版版本本 2.0從 10.2Gbps 提高到18Gbps帶寬帶寬 60Hz = 無閃爍 體驗4K x 2K新的色彩模式Y(jié)CbCr 4:2:02 個視頻和音頻流多數(shù)據(jù)流多數(shù)據(jù)流視頻與音頻視頻與音頻支持真正影院體驗的 新的幀格式21:9高效的先進音頻(HE-AAC) 與32聲道音頻音頻特性音頻特性改進的遠(yuǎn)程控制CEC 2.0考慮了電纜特性檢錯檢錯減少電磁干擾TMDS加擾加擾可提供超高清體驗可提供超高清體驗的的4K模式模式 2014 Syn

5、opsys. All rights reserved.10帶寬帶寬60Hz, 24-Bit Color，逐行標(biāo)清標(biāo)清720 x576高清高清1280 x 720全高清全高清1920 x 1080帶帶3D功能的全高清功能的全高清1920 x 1080 x 24倍高清倍高清3840 x 2160超高清超高清4K/2K (4096 x 2160)0.81 G2.25 G4.46 G8.91 G17.8 GHDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.114K x 2K 視頻幀視頻幀4096x2160 視頻幀視頻幀中中的的TMDS周期周期數(shù)據(jù)島周期垂直命令周期

6、2250總總 行行 數(shù)數(shù)2160有有 效效 行行 數(shù)數(shù)命令周期數(shù)據(jù)島 周期水平消隱水平消隱4096 有效像素有效像素4400 總像素總像素o 2250 水平像素 X o 4400 垂直像素 X o 60 幀/秒 Xo8 Bits/色Xo3 色 (RGB 或 YCC) Xo10B/8B TMDS編碼= 17.82Gbps數(shù)據(jù)視頻周期 活動視頻HDMI 音頻數(shù)音頻數(shù)據(jù)塊據(jù)塊 多音頻流傳輸 3D 音頻傳輸 3D 揚聲器分配供應(yīng)商特殊數(shù)據(jù)塊供應(yīng)商特殊數(shù)據(jù)塊 3D 雙路/獨立觀看 針對EMI/RFI 進行加擾 字符錯誤檢測 2014 Synopsys. All rights reserved.12 20

7、14 Synopsys. All rights reserved. 13跟閃爍說 再見可提可提供供超超高清高清體體驗驗的的4K模式模式21:9 顯示器顯示器4:316:921:9HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.1421:9 視頻視頻幀幀 (3840 x2160p,VIC 107)3840 x2160 視頻幀視頻幀的的TMDS周期周期數(shù)據(jù)島周期垂直命令周期命令周期2250總總 行行 數(shù)數(shù)2160有有 效效 行行 數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)島 周期水平消隱水平消隱3840 有效像素有效像素4400 總像素總像素2250 水平像水平像素素 X4400 垂直像垂直

8、像素素 X60 幀幀/秒秒 X8 比比特特/色色 X3 色色 (RGB 或或 YCC) X10B/8B TMDS 編碼編碼 = 17.82Gbps 2014 Synopsys. All rights reserved.15視頻數(shù)據(jù)周期 活動視頻顏顏色格色格式式 YCbCr 4:4:4像像素素 1: Y (8 比特) + B (比特) + R (8 比特) = 24 比特像像素素 2: Y (8 比特) + B (比特) + R (8 比特) = 24 比特像像素素 3: Y (8 比特) + B (比特) + R (8 比特) = 24 比特像像素素 4: Y (8 比特) + B (比特)

9、+ R (8 比特) = 24 比特小結(jié)小結(jié): 每個每個像素像素24 個個比特比特888888888888 YCbCr 4:2:2像像素素 1: Y (8 比特) + B (8 比特) = 16 比特像像素素 2: Y (8 比特) + R (8 比特) = 16 比特像像素素 3: Y (8 比特) + B (8 比特) = 16 比特像像素素 4: Y (8 比特) + R (8 比特) = 16 比特小結(jié)小結(jié): 每個每個像素像素16個比特個比特 YCbCr 4:2:0像像素素 1: Y (8 比特) + B (比特) + R (8 比特) = 24 比特像像素素 2: Y (8 比特)

10、= 8 比特像像素素 3: Y (8 比特) = 8 比特像像素素 4: Y (8 比特) = 8 比特小結(jié)小結(jié): 每個每個像素像素12個比特個比特YCb Cr視覺 無損88888888888888HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.16C Confonfi idendent ti ia al l4K 視頻模式視頻模式分辨率720 4K幀速率60 120Hz色彩深度24 48 比特帶寬帶寬2250 水平像素 X4400 垂直像素 X60 幀/秒 X8比特/色 X3 色 X10B/8B TMDS X= 17.82Gbps 2014 Synops

11、ys. All rights reserved.17分分辨辨率率幀幀速速率率色色彩深彩深度度編碼編碼帶寬帶寬使使用案用案例例4K x 2K60Hz24 比特YCC44417.82 Gbps標(biāo)準(zhǔn)4K x 2K60Hz24比特YCC4208.91 Gbps傳統(tǒng)4K x 2K120Hz24 比特YCC42017.82 Gbps體育4K x 2K60Hz48 比特YCC42017.82 Gbps全景4K 視頻模式視頻模式分辨率720 4K幀速率60 120Hz色彩深度24 48 比特帶寬帶寬2250 水平像素 X4400 垂直像素 X60 幀/秒 X8比特/色 X3 色 X10B/8B TMDS X=

12、 17.82Gbps 2014 Synopsys. All rights reserved.18分分辨辨率率幀幀速速率率色色彩深彩深度度編碼編碼帶寬帶寬使使用案用案例例4K x 2K60Hz24 比特YCC44417.82 Gbps標(biāo)準(zhǔn)4K x 2K60Hz24比特YCC4208.91 Gbps傳統(tǒng)4K x 2K120Hz24 比特YCC42017.82 Gbps運動4K x 2K60Hz48 比特YCC42017.82 Gbps全景4K 視頻模式視頻模式分辨率720 4K幀速率60 120Hz色彩深度24 48 比特帶寬帶寬2250 水平像素 X4400 垂直像素 X60 幀/秒 X8比特/

13、色 X3 色 X10B/8B TMDS X= 17.82Gbps 2014 Synopsys. All rights reserved.19分分辨辨率率幀幀速速率率色色彩深彩深度度編碼編碼帶寬帶寬使使用案用案例例4K x 2K60Hz24 比特YCC44417.82 Gbps標(biāo)準(zhǔn)4K x 2K60Hz24比特YCC4208.91 Gbps傳統(tǒng)4K x 2K120Hz24 比特YCC42017.82 Gbps運動4K x 2K60Hz48 比特YCC42017.82 Gbps全景4K 視頻模式視頻模式分辨率720 4K幀速率60 120Hz色彩深度24 48 比特帶寬帶寬2250 水平像素 X4

14、400 垂直像素 X60 幀/秒 X8比特/色 X3 色 X10B/8B TMDS X= 17.82Gbps 2014 Synopsys. All rights reserved.20分分辨辨率率幀幀速速率率色色彩深彩深度度編碼編碼帶寬帶寬使使用案用案例例4K x 2K60Hz24 比特YCC44417.82 Gbps標(biāo)準(zhǔn)4K x 2K60Hz24比特YCC4208.91 Gbps傳統(tǒng)4K x 2K120Hz24 比特YCC42017.82 Gbps運動4K x 2K60Hz48 比特YCC42017.82 Gbps全景TMDS 加擾加擾沒有加擾時沒有加擾時的的TMDS 數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道電電磁

15、干磁干擾擾有加擾時的有加擾時的TMDS數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通道道-20dB 能量峰值能量峰值HDMI 是一種直流耦合式TMDS通道TMDS = 8B/10B = 重復(fù)模式 = 高電磁干擾 3.4Gbps 6.0Gbps, 電磁干擾將激增加擾能消除重復(fù)模式，改善電磁干擾性能HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.21初初級錯級錯誤誤檢測檢測 電視的EDID選擇源和宿支持的最高 分辨率長電纜可能導(dǎo)致低質(zhì)量的信號和高的 誤碼率HDMI 2.0宿計數(shù)數(shù)據(jù)差錯并報告給源 如果有太多差錯，將在給定電纜特性 的條件下減小帶寬來獲得最佳圖像HDMI 1.4HDMI 2.0

16、 2014 Synopsys. All rights reserved.222D雙路觀看雙路觀看源和宿采用雙路操作實現(xiàn)2D觀看HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.23 2014 Synopsys. All rights reserved.24C Confonfi idendent ti ia al lHDMI 2.0 可提供終極音頻體驗可提供終極音頻體驗3D 音頻, 多聲道和多數(shù)據(jù)流多聲多聲道道 3D音頻音頻多達32個聲道TpFL FL BtFLTpFCTpFRFC BtFCFR BtFRFLC LFE1FRC LFE2FRWFLWTpSiL

17、SiLTpSiRSiRBLTpBLRCTpBCBRTpBRLSLSdTpLSRSRSdTpRSTpC前前后后左左右右HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.2522.2 多聲道環(huán)繞系統(tǒng)10.2 聲道揚聲器布局多聲多聲道道 3D音頻音頻多達32個聲道HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.26多多數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流流音音頻頻多達4個立體聲音頻流用于單路或雙路觀看4個立體聲音頻流用于雙路觀看 不同內(nèi)容或語言4個立體聲音頻流用于單路觀看 不同語言HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights

18、 reserved.27消費消費電電子子控控制制(CEC) 2.0CEC 2.0 強制功強制功能能 統(tǒng)一統(tǒng)一良好定義的操作碼強制 vs. 可選提供透明性簡單性 = 愉快消費者CEC 1.4 可選功可選功能能 私有解決私有解決方方案案.HDMI 2.0 2014 Synopsys. All rights reserved.28強制強制可選可選一觸式播放一觸式記錄電源狀態(tài)改變擴展控制電源狀態(tài)OSD顯示普通協(xié)議音頻速率控制系統(tǒng)信息音頻回傳通道電電纜與纜與連連接接器器 標(biāo)準(zhǔn)電纜 74.5 MHz (1080i/720p), 5 至15 米種類 1 高速 340 MHz (1600p) 5 至 15 米

19、種類 2 均衡器，放大器 最長30米有效電纜 Cat5/6 最長 250 米 光纖- 300米以上延長器 19 個引腳, 13.9 x 4.45 mm 兼容DVIA類標(biāo)準(zhǔn) 29引腳, 21.2 x 4.45 mm WQXGA 類型顯示器B類 2倍帶寬 19個引腳, 10.42 x 2.42 mm 照相機，攝錄機C類 迷你 型 19 個引腳, 比迷你型小50% 手機和手持設(shè)備D類 微型 2014 Synopsys. All rights reserved.29直接配直接配接接HDMI源和宿之間沒有電纜用于直接配接源的TMDS鏈路測試點 A類或B類插頭兩個直接配接設(shè)備之間沒有連線HDMI 2.0

20、2014 Synopsys. All rights reserved.303D 視頻格式視頻格式3D 帶寬 = 2x 2D24p 或 60i有明顯閃爍3D 帶寬= 2x 2D隔行顯示左右信號3D 帶寬 = 2x 2DH.264標(biāo)準(zhǔn)3D 帶寬 = 1x 2D右/左眼高清圖像 50%廣泛使用HDMI 1.4 2014 Synopsys. All rights reserved.311.Full side-by-side2.Half side-by-side3.Frame alternative4.Field alternative5.Line alternative6.Line + Depth7.

21、Line + D + Gfx + Gfx D8.Top and BottomHDMI音音頻回頻回傳傳通通道道HDMI 1.4 2014 Synopsys. All rights reserved.32研研討會討會大大綱綱 2014 Synopsys. All rights reserved.33HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問信號完整性信號完整性考考慮慮 6GbpsHDMI通道建模(通道損失)發(fā) 送發(fā)送包接收包接 收PCBHDMI 電纜PCB插入損耗符號間干擾串?dāng)_12” FR-4 3 Gbps的影響的影響12” FR-

22、4 6 Gbps的影響的影響 2014 Synopsys. All rights reserved.34用用于于“4K” 體驗的均衡體驗的均衡功功能能提高魯棒性和可編程性 新的bissection算法，可獲得更好的掃描/選擇設(shè)置 可編程的圖案識別能力 基于運行條件的可編程判決閾值 可編程算法統(tǒng)計 結(jié)合控制器實現(xiàn)初級錯誤檢測欠均衡 2014 Synopsys. All rights reserved.35過均衡好的均衡RX AFE 6 Gbps使用高質(zhì)量&低質(zhì)量電纜時的遠(yuǎn)端眼圖模板 兩種情況下的誤碼率均 10-12 2014 Synopsys. All rights reserved.3

23、61M3M5M電纜電纜長度長度(米米)10M20M30M$ 2014 Synopsys. All rights reserved.37$RX AFE 3.4 Gbps使用30米以上電纜時的誤碼率 10-12研研討會討會大大綱綱 2014 Synopsys. All rights reserved.38HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問HDCP高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護CSS/AACS有條件接入特殊供應(yīng)商DRM機頂盒藍光播放器特殊供應(yīng)商DRM數(shù)字電視電腦監(jiān)視器投影儀媒體媒體源源宿宿HDMIMHLDRM 2014 Synopsys.

24、 All rights reserved.39C Confonfi idendent ti ia al lHDCP來自DCP、LLC的設(shè)備私鑰 每臺設(shè)備都應(yīng)該有唯一的設(shè)備私鑰 發(fā)送器的密鑰與接收器是 不同的 私鑰還包括密鑰選擇矢量 (KSV)，以便唯一識別 HDCP發(fā)送或接收 2014 Synopsys. All rights reserved.40HDCP的關(guān)鍵組件的關(guān)鍵組件加密加密DVD 播放器音視頻接收機機頂盒游戲機液晶電視投影儀監(jiān)視器認(rèn)證認(rèn)證會話密鑰交換密鑰交換 配對位置檢查中繼認(rèn)證 加密狀態(tài) 鏈路完整性 2014 Synopsys. All rights reserved.41C C

25、onfonfi idendent ti ia al l從從HDCP 1.4 到到2.2的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換高清內(nèi)容保護版本 2.2 2014 Synopsys. All rights reserved.42C Confonfi idendent ti ia al l HDCP 1.4 存在安全問題 內(nèi)容提供商要求HDCP 2.2 “優(yōu)質(zhì)” 4K內(nèi)容的要求 HDCP 2.2 不向后兼容HDCP 1.4 HDCP 2.2 與HDCP 1.4有很大區(qū)別HDCP 1.4 2.2我的HDCP1.4數(shù)字電視可以支持4K內(nèi)容嗎？ 2014 Synopsys. All rights reserved.43C Conf

26、onfi idendent ti ia al l參數(shù)參數(shù)HDCP 1.4HDCP 2.2認(rèn)證強度私有/基本密鑰交換:SHA-1工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公鑰:RSA 3072/1024內(nèi)容加密私有數(shù)據(jù)流密碼(24 比特)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn):AES-CTR 128 (128 比特)加過密的 I2C數(shù)據(jù)交換X設(shè)備配對X位置檢查X可再生能力X測試密鑰X隨機數(shù)產(chǎn)生要求1x64 比特4x64 or 2x128 比特保密數(shù)值要求2.5K 比特發(fā)送密鑰40 x56 比特128 比特接收密鑰40 x56 比特128+5200 比特SRM 內(nèi)存 (非易失性 TX)5K bytes5K bytes最大設(shè)備數(shù)量12731研研討會討會大大綱綱

27、2014 Synopsys. All rights reserved.44HDMI介紹HDMI 版本 2.0信號完整性 6 GbpsHDCP 1.4 2.2SoC 設(shè)計考慮總結(jié)與提問映射到連接映射到連接器器的的HDMI引腳引腳針對低成本PCB進行了優(yōu)化 最小的 IO 直接映射到連接器 支持2層 PCB 速率高達6 Gbps的wire bond封裝 兼容5V IO 和HPD IO 2014 Synopsys. All rights reserved.45C Confonfi idendent ti ia al lPin 1TMDS 數(shù)據(jù)2+Pin 2TMDS 數(shù)據(jù)2 屏蔽Pin 3TMDS 數(shù)據(jù)2Pin 4TMDS 數(shù)據(jù)1+Pin 5TMDS 數(shù)據(jù)1 屏蔽Pin 6TMDS 數(shù)據(jù)1Pin 7TMDS 數(shù)據(jù)0+Pin 8TMDS 數(shù)據(jù)0 屏蔽Pin 9TMDS 數(shù)據(jù)0Pin 10TMDS 時鐘+Pin 11TMDS 時鐘 屏蔽Pin 12TMDS 時鐘Pin 13CECPin 14HEC 數(shù)據(jù)-Pin 15SCL (IC 串行 時鐘 DDC)Pin 16SDA (IC 串行 數(shù)據(jù) DDC)Pin 17DDC/CEC/HEC地Pin 18+5 V (最大 0.05 A)Pin 19HPD & HEC 數(shù)據(jù)+HDMI 接收測試模式接收測試模式VP33 (端端子子)串并串并 轉(zhuǎn)