音頻分析儀：如何進行HDMI測量

HDMI應該怎樣評估它。如何使用音頻分析儀進行HDMI測試。

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

HDMI是消費類電子行業(yè)數(shù)字視頻接囗(Digital VisualInterface,Dv)的進一步發(fā)展,2003年首次出現(xiàn)在市場上。與DⅥ不同,它也傳送音頻信號。該接口精簡了電纜,簡化了多媒體設備操作。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,如今用戶有可能通過HDMI,采用單一遠程控制,操作所有連接的設備。這種能力也被整合進HDMI標準。

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電話和便攜式音頻設備的方法,新推出的鎖定式連接器使其現(xiàn)在也能在車輛中使用。所有這些特點使HDMI成為音頻和視頻領域最成功和最通用的連接器系統(tǒng)。所有先進的電視機、DVD和BLu-ray播放器、A/V接收機和游戲機通過HDM電纜相互連接。帶環(huán)繞聲的數(shù)字多聲道音頻信號和高清晰度電視信號可以在同一根電纜上傳輸。

眾多接口

消費類電子產(chǎn)品制造商在開發(fā)、測試和生產(chǎn)他們的設備和音頻芯片過程中要全面測量音頻。如果產(chǎn)品配有HDMI接口,制造商需要能夠測試音頻信號,以及傳輸 InfoFrames信號和視頻信號的音頻分析儀。此外,音頻分析儀必須能夠提供所有常規(guī)音頻接口:

●幾路用于測試揚聲器輸出信號、耳機輸出信號和前置放大器輸出信號的模擬通道LR輸入

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

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

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

全面音頻測量

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(環(huán)繞聲道)被當作線性PCM數(shù)據(jù)傳送,其中PCM數(shù)據(jù)字長最多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。

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

●播放 Dolby Digita和 Dolby Digital Plus編碼數(shù)據(jù)流,容并將其解碼執(zhí)行實時測量

●分析調(diào)制系數(shù)

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

H

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

●顯示時域軌跡

FFT分析提供信號的詳細頻譜表示,在測量總諧波失真和噪聲（THD+N)時，F(xiàn)FT分析可用于檢測個別噪聲分量。

如何用R&SUPP音頻分析儀測量視頻
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的視頻格式,可達到最高分辨率。為了能夠測試采用全HDMI數(shù)據(jù)流的被測設備,HDMI測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)或移動測試圖案。
  例如,R&S UPP音頻分析儀能夠生成符合CEA-861-E視頻標準、最大分辨率為1920×1080像素的測試圖案。一些制造商在測量中需要更復雜的視頻測試信號。在這種情況,用戶可以通過HDM接口輸入他們自己的視頻測試序列。R&s UPP分析儀接著將圖像數(shù)據(jù)與音頻測試信號相結(jié)合,并作為單一HDMI數(shù)據(jù)流傳送它們到被測設備。
  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。在最簡單場景,傳送的視頻信號質(zhì)量可在連接的屏幕上直觀評估。R&S UPP音頻分析儀也測量視頻參數(shù),如像素時鐘、行同步(HSync)頻率和場同步(VSync)瀕頻率,顯示時序參數(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量視頻信號和音頻信號間的時間偏差。

   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條最小過渡差分信號( Transition- Minimized DifferentiaSignaling,TMDS)線路上傳送。在顯示數(shù)據(jù)通道( DisplayData Channe,DDC內(nèi)的單獨線路上,HDMI設備交換加密的信息和普通信息以便于互聯(lián)。用戶電子控制( ConsumerElectronics Control,CEC)數(shù)據(jù)總線攜帶兩個方向上所有連接的HDM設備的遠程控制數(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。由源設備描述InfoRme內(nèi)容,如包含有關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測試儀應能夠生成所有這些數(shù)據(jù),以匹配輸出的HDM測試信號。也應能夠讓用戶編輯InfoFrame數(shù)據(jù)和刻意發(fā)送不正確的數(shù)據(jù)給被測設備,以便確定被測設備是否正確識別出錯誤并做出HDM規(guī)范要求的更正。
HDMI顯示數(shù)據(jù)通道
  增強的擴展顯示識別數(shù)據(jù)( Enhanced Extended DisplayIdentification Data,E-EDID)分組和高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(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解密HDM信號以便執(zhí)行測量。

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設備的E-EDID信息,并以適當格式建立HDMI測試信號。相反,分析儀可以向被測設備提供它的E一EDD信息。如果需要,用戶可以改變音頻分析儀的E一EDD信息,以測試被測設備將如何響應。這些分析功能非常全面,所以測試工程師不需要專用的HDMI協(xié)議測試儀。