關鍵詞： 3GHz , HDMI , 高分辨率 , 影視產品

隨著技術的成熟和價格的下降，市場對支持3D 1080p@60格式和4Kx2K@24顯示需求在日益快速地增長。4Kx2K@30和3D 1080p@60格式的數據傳輸速度將達到普通高清視頻格式1080p的4倍，從而導致視頻接口的速度需在3GHz以上。由于HDMI在高清音視頻上的廣泛應用，所以支持3GHz HDMI接收器是這類“超”高清顯示產品視頻接口的首選。

在本文中我們將探討支持“超”高清和3D電視接口的未來需求和趨勢以及設計高速數據3GHz HDMI接收器的巨大技術挑戰。這些挑戰包括自動調節均衡器的設計和優化PCB布局（特別是當使用價位合理的FR4 PCB材料時）的考量。我們還將介紹如何應用ADI的ADV7619 HDMI接收器和標準1080p顯示器來檢驗和測試3GHz數據傳輸。

前言

2009年6月，HDMI 1.4標準的發行建立了觀賞3D立體電視節目和高分辨4K×2K（有時也簡稱4K）信號的傳輸結構標準。自從這個標準發行以來，支持3DTV傳輸格式的器件和電子產品得到了迅猛發展。

3維立體電視（3DTV）被視為電視技術下一個大發展的動力。新的3D技術提供給觀眾真正完美和高清晰度的立體體驗。它將使人們在家里就能夠享受到立體電視和玩三維游戲。在2011的消費電子展（CES）上，世界知名日系韓系電視制造商三星、索尼、LG、Panasonic、東芝和近兩年崛起的Vizio都大力唱銷立體電視。3DTV也自然而然地成為消費電子發展的五大趨勢的榜首。

4K×2K，大家通常稱之為4K，是最近推出的新的視頻格式。它的分辨率比1080p高4倍。在專業音視頻和工業、醫療用音視頻等領域，支持超高分辨率4K×2K的趨勢已經開始。目前已有小至36英寸的4K×2K即將量產。YouTube最近宣布它將支持4K×2K視頻的上傳和顯示。

以4K系統為例，圖1所示的是一個典型的支持4K的系統。支持300MHz的接口由HDMI來實現。系統接收了4K的信號后，可以以兩種方式處理：

2011-11-9 14:47:33 上傳

圖1 典型的支持4K×2K的HDMI系統

（1）將輸入的4K信號不作任何處理直接輸出或只是處理音頻而將視頻直接輸出（video by pass）。

（2）由音視頻處理器（Video Signal Processor，即VSP）作信號處理后再輸出。

因為迄今4K×2K是最高的顯示分辨率，所以用直接輸出（by pass）更能夠體現源視頻高清質量，因而是真正的4K×2K的品質。

實現以上所說3D和4K×2K等最新技術發展的瓶頸之一是帶寬問題。要支持3DTV 60Hz和4K×2K 30Hz，帶寬要達到3Gbs（市場上所謂的“Full HD”1080p的4倍），所以對于系統設計工程師來說最大的挑戰是：

（1）設計出能承載更高帶寬的HDMI數字接口

（2）高于3Gbs音視頻信號的處理

（3）檢驗和測試3Gbs數據傳輸

（4）進行和通過HDMI的認證（HDMI compliance test）

下面我們將著重討論高帶寬的數字接口和高速度數據傳輸的檢測。

高帶寬HDMI數字接口的設計要求

眾所周知，超高頻音視頻信號傳輸時最大問題是信號的過度衰減。信號頻率越高，傳輸距離越長，衰減幅度呈指數急劇下降。圖2是HDMI線纜中輸入信號衰減隨信號頻率變化的曲線圖。

2011-11-9 14:47:33 上傳

圖2 HDMI線纜中輸入信號的衰減隨信號頻率的變化

在線長為25米、輸入信號頻率為225MHz時（與1080p 12bit deep color對應），信號衰減約為23dB。延伸到300MHz的話，衰減可能會達到25dB~28dB。HDMI標準要求HDMI接收器(Receiver或Rx）能夠接收和復原任何達標的HDMI發射器（transmitter或Tx）送出的HDMI信號，所以通常解決這個問題的方法是在HDMI接收器前端集成信號均衡器（Equalizer或EQ）。信號速度越快，這個均衡器的設計就越困難、越關鍵。

另外我們可以看到信號衰減隨HDMI傳輸線的長短也會有相當大的變化。這個（長短線之間的）變化隨輸入信號的頻率升高而加大。從圖2可以估出在150MHz（1080p）時，5m和25m傳輸線之間信號衰減的差別約為20dB。下面我們以HDMI眼圖來更直觀的說明這個問題。圖3是一個4K的信號經過2米HDMI銅線后的眼圖。盡管長度只有2米，但它的眼圖已經減小的非常厲害了。