音頻分析儀：如何進(jìn)行HDMI測(cè)量

HDMI應(yīng)該怎樣評(píng)估它。如何使用音頻分析儀進(jìn)行HDMI測(cè)試。

高分辨率多媒體接口(High-Definition Multimedia Interface,HDMI)已經(jīng)成為消費(fèi)類(lèi)電子行業(yè)的必備標(biāo)準(zhǔn)。該接口允許在一根電纜上承載音頻信號(hào)和視頻信號(hào),以及信息幀(Infoframes)。要在該接口上測(cè)量音頻,測(cè)試儀器必須能夠生成和評(píng)估整個(gè)HDMI格式的測(cè)試信號(hào),包括視頻信號(hào) 。

HDMI是消費(fèi)類(lèi)電子行業(yè)數(shù)字視頻接囗(Digital VisualInterface,Dv)的進(jìn)一步發(fā)展,2003年首次出現(xiàn)在市場(chǎng)上。與DⅥ不同,它也傳送音頻信號(hào)。該接口精簡(jiǎn)了電纜,簡(jiǎn)化了多媒體設(shè)備操作。按照電影行業(yè)要求,它在很大程度上能夠防止非法復(fù)制數(shù)字視頻影片。由于屏幕分辨率增加和色彩還原能力提升,使得HDM傳輸帶寬也大大增加。此外,如今用戶(hù)有可能通過(guò)HDMI,采用單一遠(yuǎn)程控制,操作所有連接的設(shè)備。這種能力也被整合進(jìn)HDMI標(biāo)準(zhǔn)。

目前的HDMI版本1.4b支持雙向數(shù)據(jù)傳輸(使用音頻回傳通道),采用新的無(wú)損壓縮音頻編碼方法,和以太網(wǎng)連接通道。隨著新定義微型HDM連接器的出現(xiàn),該接口逐漸找到連接移動(dòng)電話和便攜式音頻設(shè)備的方法,新推出的鎖定式連接器使其現(xiàn)在也能在車(chē)輛中使用。所有這些特點(diǎn)使HDMI成為音頻和視頻領(lǐng)域最成功和最通用的連接器系統(tǒng)。所有先進(jìn)的電視機(jī)、DVD和BLu-ray播放器、A/V接收機(jī)和游戲機(jī)通過(guò)HDM電纜相互連接。帶環(huán)繞聲的數(shù)字多聲道音頻信號(hào)和高清晰度電視信號(hào)可以在同一根電纜上傳輸。

眾多接口

消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品制造商在開(kāi)發(fā)、測(cè)試和生產(chǎn)他們的設(shè)備和音頻芯片過(guò)程中要全面測(cè)量音頻。如果產(chǎn)品配有HDMI接口,制造商需要能夠測(cè)試音頻信號(hào),以及傳輸 InfoFrames信號(hào)和視頻信號(hào)的音頻分析儀。此外,音頻分析儀必須能夠提供所有常規(guī)音頻接口:

●幾路用于測(cè)試揚(yáng)聲器輸出信號(hào)、耳機(jī)輸出信號(hào)和前置放大器輸出信號(hào)的模擬通道LR輸入

●采用S/P DIF格式(索尼/飛利浦?jǐn)?shù)字接口),連接器為BNC和TOSLINK的數(shù)字音頻接口

●用于在發(fā)送和接收兩個(gè)方向上多聲道音頻|C測(cè)試的數(shù)字2S接口(IC間音頻接口)

測(cè)試要求相差很大。測(cè)試儀器必須可配置以應(yīng)對(duì)任何接口組合。音頻分析儀必須能夠發(fā)送I2S信號(hào)給芯片,并接著分析芯片的HDM輸出結(jié)果。音頻分析儀把HDMI測(cè)試信號(hào)加到A/V接收機(jī)輸入,然后測(cè)試該接收機(jī)模擬揚(yáng)聲器輸出或耳機(jī)輸出的音頻質(zhì)量。數(shù)字輸出可通過(guò)S/P DIF電纜或HDMI音頻回傳通道測(cè)試。例如,除了核實(shí)正確通道分配以外,環(huán)繞聲傳輸?shù)囊纛l分析還包括音頻信號(hào)是否能夠正確傳送。

全面音頻測(cè)量

HDMI區(qū)分為雙通道和8通道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。采用8通道數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),最多8路數(shù)字音頻信號(hào)(環(huán)繞聲道)被當(dāng)作線性PCM數(shù)據(jù)傳送,其中PCM數(shù)據(jù)字長(zhǎng)最多24位,采樣率最高192kHz。HDMI可以傳送壓縮的數(shù)據(jù)流,包括使用Dolby技術(shù)的壓縮流。

快速和高效測(cè)試8通道傳輸需要測(cè)試儀器具有8條并行的通道。音頻分析儀能夠同時(shí)生成多達(dá)8路HDMI或I2S格式的獨(dú)立測(cè)試信號(hào),或者它能夠并行測(cè)量多達(dá)8路HDM、12S或模擬輸入信號(hào)。不同于專(zhuān)用HDMI測(cè)試儀,音頻分析儀提供全面的音頻信號(hào)測(cè)試,包括諸如電平、頻率響應(yīng)、串?dāng)_、SNR、THD+N和相位等參數(shù)。此外,它可以生成用于交調(diào)測(cè)量的正弦信號(hào)和多音頻信號(hào),以及突發(fā)信號(hào)和噪聲信號(hào),并播放話音信號(hào)和音樂(lè)信號(hào)。最先進(jìn)的音頻分析儀能夠:

●播放 Dolby Digita和 Dolby Digital Plus編碼數(shù)據(jù)流,容并將其解碼執(zhí)行實(shí)時(shí)測(cè)量

●分析調(diào)制系數(shù)

●測(cè)量差頻失真( Difference Frequency Distortion,DFD)、直流電壓和群延時(shí)

H

●實(shí)現(xiàn)以毫赫茲的分辨率同時(shí)對(duì)8條通道執(zhí)行快速傅立葉發(fā)i變換( Fast Fourier Transform,FFT)

●顯示時(shí)域軌跡

FFT分析提供信號(hào)的詳細(xì)頻譜表示,在測(cè)量總諧波失真和噪聲（THD+N)時(shí)，F(xiàn)FT分析可用于檢測(cè)個(gè)別噪聲分量。

如何用R&SUPP音頻分析儀測(cè)量視頻
HDMI采用通用幀結(jié)構(gòu)傳送音頻和視頻數(shù)據(jù)。該接口適合所有常見(jiàn)的視頻格式,可達(dá)到最高分辨率。為了能夠測(cè)試采用全HDMI數(shù)據(jù)流的被測(cè)設(shè)備,HDMI測(cè)試儀器也需要能生成和分析視頻數(shù)據(jù)。根據(jù)要求,用于HDM測(cè)量的音頻分析儀必須能夠可配置其顏色和顏色深度,生成單色或多色、靜態(tài)或移動(dòng)測(cè)試圖案。
  例如,R&S UPP音頻分析儀能夠生成符合CEA-861-E視頻標(biāo)準(zhǔn)、最大分辨率為1920×1080像素的測(cè)試圖案。一些制造商在測(cè)量中需要更復(fù)雜的視頻測(cè)試信號(hào)。在這種情況,用戶(hù)可以通過(guò)HDM接口輸入他們自己的視頻測(cè)試序列。R&s UPP分析儀接著將圖像數(shù)據(jù)與音頻測(cè)試信號(hào)相結(jié)合,并作為單一HDMI數(shù)據(jù)流傳送它們到被測(cè)設(shè)備。
  在相反方向,音頻分析儀接收所有HDM數(shù)據(jù)并分析音頻內(nèi)容。在最簡(jiǎn)單場(chǎng)景,傳送的視頻信號(hào)質(zhì)量可在連接的屏幕上直觀評(píng)估。R&S UPP音頻分析儀也測(cè)量視頻參數(shù),如像素時(shí)鐘、行同步(HSync)頻率和場(chǎng)同步(VSync)瀕頻率,顯示時(shí)序參數(shù),以及確定在HDM視頻傳輸路徑范圍內(nèi)的位誤碼率(BitError Rate,BER)。使用口型同步功能可以測(cè)量視頻信號(hào)和音頻信號(hào)間的時(shí)間偏差。

   物理HDM數(shù)據(jù)通道

在HDMI中,數(shù)據(jù)在源端和接收端之間傳送。例如,BLu-ray播放器是源端;電視監(jiān)視器是接收端。在HDMI電纜內(nèi),音頻和視頻數(shù)據(jù),以及 Info Frames數(shù)據(jù)是在源端和接收端間4條最小過(guò)渡差分信號(hào)( Transition- Minimized DifferentiaSignaling,TMDS)線路上傳送。在顯示數(shù)據(jù)通道( DisplayData Channe,DDC內(nèi)的單獨(dú)線路上,HDMI設(shè)備交換加密的信息和普通信息以便于互聯(lián)。用戶(hù)電子控制( ConsumerElectronics Control,CEC)數(shù)據(jù)總線攜帶兩個(gè)方向上所有連接的HDM設(shè)備的遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù),HDM以太網(wǎng)音頻控制( HDMI Ethernet Audio Contro,HEAC)線路發(fā)送HEM以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和音頻回傳通道數(shù)據(jù)。

    HDMI InfoFrame

HDMI大量使用InfoFrame。由源設(shè)備描述InfoRme內(nèi)容,如包含有關(guān)HDMI源的通用信息,輔助視頻 InfoFrame向HDMI接收端提供大量信息,包括正在傳送的視頻格式、顏色深度和顏色范圍。
   HDMI測(cè)試儀應(yīng)能夠生成所有這些數(shù)據(jù),以匹配輸出的HDM測(cè)試信號(hào)。也應(yīng)能夠讓用戶(hù)編輯InfoFrame數(shù)據(jù)和刻意發(fā)送不正確的數(shù)據(jù)給被測(cè)設(shè)備,以便確定被測(cè)設(shè)備是否正確識(shí)別出錯(cuò)誤并做出HDM規(guī)范要求的更正。
HDMI顯示數(shù)據(jù)通道
  增強(qiáng)的擴(kuò)展顯示識(shí)別數(shù)據(jù)( Enhanced Extended DisplayIdentification Data,E-EDID)分組和高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)(High-bandwidth Digital Content Protection, HDCP)IE加密密鑰信息在顯示數(shù)據(jù)通道( Display Data Channe,DDC)上傳送。分析儀必須能夠自動(dòng)解密HDM信號(hào)以便執(zhí)行測(cè)量。

E-EDD分組向HDMI源提供所連接HDMI接收器支持的視頻格式和音頻格式信息。音頻分析儀讀取被測(cè)設(shè)備的E-EDID信息,并以適當(dāng)格式建立HDMI測(cè)試信號(hào)。相反,分析儀可以向被測(cè)設(shè)備提供它的E一EDD信息。如果需要,用戶(hù)可以改變音頻分析儀的E一EDD信息,以測(cè)試被測(cè)設(shè)備將如何響應(yīng)。這些分析功能非常全面,所以測(cè)試工程師不需要專(zhuān)用的HDMI協(xié)議測(cè)試儀。