显示/光电技术中的利用HDMI开关增强数字高清显示器的连通性
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2020-12-05
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显示显示/光电技术中的利用光电技术中的利用HDMI开关增强数字高清显示器的连通开关增强数字高清显示器的连通
性性
目前商店里大多数的高清电视都具有模拟高清分量视频输入(YPbPr)输入端子以及单一的高清数字输入端子(如
DVI或HDMI)。现在，利用带有HDMI输出端子的机顶盒，许多消费者都能够接收有线电视公司的数字高清节目
内容。在这种应用中，许多高清显示器中已有唯一的HDMI输入端子，因此不能连接其它HDMI数据源。 图1：
高带宽HDMI开关FSHDMI04应用结构框图 微软和索尼的下一代游戏平台都具有HDMI输出，让玩家能尽情
享受全数字化的高清体验。预计到明年，高清DVD标准的大战将有定论，市场上将迅速推出采用HDMI输出的高
清DVD播放器。这些市场趋势显示出对于带多个HDMI输入端子显
目前商店里大多数的高清电视都具有模拟高清分量视频输入(YPbPr)输入端子以及单一的高清数字输入端子(如DVI或
HDMI)。现在，利用带有HDMI输出端子的机顶盒，许多消费者都能够接收有线电视公司的数字高清节目内容。在这种应用
中，许多高清显示器中已有唯一的HDMI输入端子，因此不能连接其它HDMI数据源。
图1：高带宽HDMI开关FSHDMI04应用结构框图
微软和索尼的下一代游戏平台都具有HDMI输出，让玩家能尽情享受全数字化的高清体验。预计到明年，高清DVD标准的
大战将有定论，市场上将迅速推出采用HDMI输出的高清DVD播放器。这些市场趋势显示出对于带多个HDMI输入端子显示器
的需求。显示器设计工程师意识到家用数字设备即将出现迅猛增长，因此正在下一代高清显示器产品中增加更多的数字输入端
口。
虽然设计工程师能够利用更贵的HDMI接收器芯片来满足这个需要，但许多都仍然选择保留现有的单输入HDMI接收器，
并使用HDMI/DVI开关来进行转换，因为这种选择能实现最短的设计周期，以及更重要的是最低的总体系统成本。由于系统成
本是驱动HDTV普及的一个主要因素，故享有总体成本的优势非常重要。
系统应用系统应用
HDMI开关能够复用当前已具备单HDMI输入端子的设计，因此有助于简化设计和降低总体系统成本，首批因这些产品而
受益的主要应用包括各种格式的高清视频显示器、CRT、LCD、DLP和等离子等。这些产品中无需使用更新更贵的双输入接收
器，只是增加第二个端口，HDMI开关就可以对现有已采用单HDMI输入端子的设计迅速进行升级。HDMI开关(如FSHDMI04)
只需简单地插入到选定的HDMI接收器和两个HDMI连接器之间。
对于一个完整的解决方案，还需要能发送更高电压及更低频率的控制信号。建议使用一个至少165MHz的简单5V四通道
SPDT开关(例如FSAL200或FSAV330)。这些控制信号用于接收器和数据源之间的首次握手，数据源根据这些控制信号来确定
接收器能够处理什么样的视频分辨率。只需要FSHMDI04和第二个用于发送控制数据的开关，就可以在单输入设计上完全实现
第二个HDMI输入接口。
这种配置能让用户将数字机顶盒(STB)和游戏机或未来具HDMI功能的高清DVD播放机连接到显示器上。利用标准的单输
入显示器，用户必须拔去STB才可通过HDMI线缆播放电影或视频游戏。对此，用户还可采用另一种方案，利用HDMI线缆保
留STB的连接，并使用YPbPr连接DVD播放机或游戏机。虽然这种方法可以连接高清节目内容，但却需要在模拟和数字格式之
间进行两次转换，因此其最终质量会较HDMI提供的纯数字连接低。
未来将会采用HDMI开关的主要应用之一是笔记本电脑。现在，许多笔记本电脑都具有适用于现有DVD的标准清晰度S视
频输出端子，但由于预期高清DVD标准将会很快获得采用，加上新一代游戏机将适用于高清游戏，下一代笔记本电脑和坞站
(docking station)转向HDMI输出是很自然的事。在这种应用中，HDMI开关应允许笔记本电脑和坞站外接HDMI连接器，当笔记
本电脑插接或未插接时便可以自动进行切换，这就使得拥有高清DVD驱动器的笔记本电脑用户能够在其数字高清电视或数字
显示器上观看高清电影。
HDMI和和DVI概述概述
HDMI是两者之中较新的一种格式，基于老的DVI规范。DVI只能处理视频数据，HDMI却可包含音频及视频数据，并通过
称为高清内容保护(HDCP)的数字加密协议形式提供更强的内容保护功能。由于HDMI连接涵盖视频和音频数据，因此可在数
据源和接收器之间实现单一连接。两种格式都遵循相同的电气规格，所以像FSHDMI04等无源视频开关便不能区分出HDMI或
DVI信号。这种共享的电气规格称为最小化传输差分信令(TMDS)，在每一链路中使用了由3个数据对与1个时钟对组成的4个差
分对。HDMI在两种基本数字配置之一(单链路或双链路)上传输数据。任一给定链路的最大带宽是4.95Gbps(3个TMDS对每个
并行传输的速率为1.65Gbps)，对应于165MHz的最大时钟频率。
数据和时钟频率不同的原因在于数据以称作像素的10位数据包发送。对清晰度要求低于165兆像素/秒的显示器而言，单
一链路连接已经足够。假若清晰度要求在165兆像素/秒和350兆像素/秒之间，可使用第二条链路并行发送数据。由于两条链路
共享一个时钟对，因此最大的时钟频率始终为165MHz。
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