完美的视听体验：HDMI收发器家庭影院方案

对于HTiB、SOUNDBAR 音箱和AVR 的系统设计人员而言，提高家庭影院的用户体验就意味着不断克服各种实施挑战。最新版HDMI 标准中又增添了新特性，如音频回传通道（ARC）、 3D 显示格式以及对消费电子控制（CEC）协议的改进。当然，消费者都希望他们新买的家庭影院设备能具备所有这些 HDMI 新特性，并且物美价廉、操控简易。因此，家庭影院设备的设计人员必须适应新标准，同时还要缩减物料成本、开发成本和上市时间。为了帮助设计人员应对此类挑战，ADI 公司推出了集成这些新特性的HDMI 收发器产品。

以 ADV7623为例，这款HDMI 收发器集成了4:1 HDMI 输入多路复用器（mux）、HDMI 接收器、屏幕显示（OSD）引擎和HDMI 发射器。就个体而言，上述每种功能应该都需要彼此独立的IC 及五花八门的固件，但一个收发器就可以将全部功能组合到一个综合解决方案中，节省了板载面积、降低了固件复杂程度、缩减了物料成本，为家庭影院系统设计人员带来了极大方便。

图1. HDMI 收发器功能框图

方案特点

HDMI收发器将多路输入HDMI 接收器和HDMI发射器集成在单一芯片上，可灵活提取和插入音频。将HDMI 收发器用于 HDMI A/V 中继器设计中（包括AVR、HTiB 和SOUNDBAR 音箱）将：

1.降低系统的物料成本——元件更少、PCB 面积更小、 PCB 层更少。
2.大大减轻硬件和HDMI 中继器系统软件设计工作，从而大幅缩减上市时间。

这些优势使HDMI 收发器成为低成本、高性能家庭视听系统设计的绝佳选择。

Part 1.单机家庭影院

HTiB 属于完整的视频播放系统，一般采用多通道音频放大器和环绕声音响系统来播放音频。此外，该系统通常还包括一个 DVD 或Blu-ray™视频播放机。HTiB 简化了视频播放机、放大器和扬声器的安装和功率匹配，它主要处理音频，视频则通过 HDMI 接口传送给电视机。图2 所示为一个典型的HTiB 系统。

图2. 典型HTiB 系统框图

Part 2.SOUNDBAR 音箱

随着超薄大屏幕平板电视的日益普及，新兴的SOUNDBAR 音箱成为一种补充性的影音系统。这种音响系统结构紧凑、安装方便，音质远远高于电视扬声器。大部分HTiB 和SOUNDBAR 音箱都与大屏幕HDTV 配套使用，因此其音频和视频连接主要采用HDMI 接口。SOUNDBAR 音箱一般都拥有多个HDMI 输入端用于各种信号源，拥有一个HDMI 输出端用于连接电视，同时内置音频处理系统和扬声器。图3 所示为典型的 SOUNDBAR 音箱系统。

图3. 带HDMI 集线器的典型SOUNDBAR 音箱框图

高级SOUNDBAR 音箱装有多个扬声器和放大器，具备环绕声解码能力，其电子和声学设计特性可以产生环绕声效果，而无需在后面安置单独的扬声器。中高端SOUNDBAR 音箱系统包含DVD 或蓝光播放机，从而形成与HTiB 相似的系统架构。

Part 3.音频回传通道（ARC）

作为HDMI 规范中的新特性，音频回传通道（ARC）让HTiB 得以处理来自下游器件的音频。如果要在没有ARC 的情况下收听电视音频，你需要一条单独电缆（S/PDIF 光纤或同轴电缆）将电视或调谐器的音频送回至HTiB。有了ARC，HDMI 电缆就可以将2 通道S/PDIF 或多通道音频从电视回传到HTiB，无需使用额外的音频电缆。HDMI 收发器在HDMI 输出端口提供一个ARC 接收器。

在电视、机顶盒或其他下游HDMI 接收器件使用调谐器接收新媒体内容的情况下，ARC 就显得意义重大。用户如果不想再听性能一般的电视机扬声器声音，可以轻松采用高保真的 HTiB 系统输出。回传的音频数据通过HDMI 电缆从电视传递至HTiB（方向与传统的视频数据路径相反），不用担心对HTiB 的视频输出在电缆上是否处于有效状态。

Part 4.扩展显示识别数据（EDID）复制

HDMI 收发器具有EDID 复制功能，让多个HDMI 端口共享一个位置储存器（即使HTiB 处于省电模式）。该功能可以缩短系统启动时间，因为所有上游HDMI 源器件都可以在HTiB 上电之前合理配置其视频输出。EDID 复制功能只需+5 V/55 mA 的电源供电，通过HDMI 电缆提供。

Part 5.3D 视频

作为3D 内容来源（如游戏机、蓝光播放机和3D 电视等）之间的连接桥梁，HTiB 制造商必须时刻站在技术前沿，不断设计出能够提供新特性的源器件和接收器件，让顾客从中享受全部功能的长期利益。HDMI 收发器采用了最新的HDMI 技术，可为家庭影院系统增添3D 视频体验。HDMI 标准的这一新特性显著提升了用户体验，成为刺激电视销售的关键。

该规范定义了家庭播放3D 视频的基础设施，支持一系列强制性和可选视频格式。在实际应用中，HTiB 必须向连接源提交其支持的3D 格式清单——从连接的电视读取并针对其本身的 3D 格式支持清单进行分析，然后，连接源在发送3D 内容时会通过HDMI 协议命令告知HtiB，HTiB 接着会提取并输出高级音频格式，如Dolby TrueHD®或DTS-HD Master Audio®，这些格式通过HDMI 链路发送，除非电视可能不具备支持功能。

Part 6.屏幕显示（OSD）

HTiB 具有许多用户控制功能，比如在多个输入之间选择、选择所需音频和视频格式以及高级音频处理选项配置等。用户可使用屏幕显示（OSD）功能直观方便地控制这些复杂特性。OSD 一般通过专用器件实现，但现在HDMI 收发器集成了OSD 引擎，将所需的屏幕显示信息融合到输出视频上——为HTiB 制造商节省了可观的外部解决方案成本。另外，还节省了器件成本和物料成本，同时减轻了将OSD 软件集成到系统固件中的设计工作。

Part 7.消费电子控制（CEC）扩展

消费电子控制（CEC）通道属于单线通信接口，可实现家庭娱乐系统联网操作。例如，单用一个遥控按钮即可同时开关娱乐系统中的所有设备。HDMI 标准已经扩展支持ARC 和HDMI 以太网通道（HEC）等新特性，HDMI 收发器内的CEC 命令库也随之扩展提供支持。对于HTiB 设计人员而言，支持最新的HDMI 特性就要同时支持最新的CEC 特性。HDMI 收发器目前可以处理单线网络上ARC 和HEC 会话的发现、协商、启动和终止。

Part 8.音频插入和提取

HDMI 收发器在HTiB 内的另一用途是提取HDMI 音频，并用数字信号处理（DSP）芯片进行处理。这样，音频可重新插入 HDMI 流送往电视。由于很多电视无法处理多通道音频格式，而DSP 芯片可以将音频下采样为立体声，然后将音频重新插入HDMI 链路中送往电视。

或者，输入音频可由HTiB 源的新数据流完全取代并嵌入 HDMI 信号中送往电视。这种情况下，只用音频插入特性即可。一个此类应用的例子是将iPod®接入HtiB，将其音频与独立的视频流混合在一起。

在家庭影院配置中，HTiB系统可用作HDMI 中继器，接受HDMI 输入然后作为HDMI 输出发送。例如，蓝光播放器可用作输入 HTiB 的源器件。要利用远高于电视扬声器的HTiB 音质，就必须在HTiB 内从HDMI 信号中提取音频。最理想的情况是，音响发烧友一定希望HTiB能输出完全8 通道I2S 音频，不过HDMI 链路也能提供2 通道I2S 或S/PDIF.视频继续传送至电视或显示器，完成系统路径。只有HDMI/HDCP（高带宽数字内容保护）中继器或收发器型器件才能处理这种音频提取。

Part 9.固件/中继器支持

HTiB 和SOUNDBAR 音箱设计中的一个最大挑战是实现 HDCP 中继器功能。HTiB 实现的中继器功能是内容保护、EDID 管理和影音静音的综合。HDMI 收发器将整个中继器过程集成到单一器件和固件中，降低了系统开发的复杂性。

随着影音处理器件的复杂程度日益增加，优质可靠的硬件抽象化软件库和应用程序编程接口（API）成为设计人员的重大优势——缩短上市时间并可从构建良好的HDMI 和HDCP 兼容平台起步。如果从一开始便采用芯片厂商的共享编码基数，可进一步节约成本：在中高端HTiB 中使用同一厂商的分立接收器和发射器，在后来的升级中可以获得将收发器编码集成到中低端HTiB 中的好处。

Part 10.节约成本的2 层电路板设计

新的HDMI 收发器采用四方扁平封装（QFP）技术，提供高效的电路板布局和走线方案。与较为复杂的球栅阵列（BGA）封装相比，薄型LQFP 封装可节约制造成本、降低复杂性并能简化成品检查。LQFP 很大程度上简化了布局方面的问题，封装实际上可以布置在2 层板上，从而实现低成本，同时还能满足所有必需的HDMI 物理层兼容测试阻抗测量。

2 层板的设计难点包括：管理收发器的电源路由并充分解耦；提供最佳热传导；对最小化传输差分信号（TMDS）差分对输入和输出所需的走线阻抗进行布线。不过，通过使用表面贴装分立器件，采用良好的布局原则以及同印刷电路板（PCB）和芯片厂商密切合作，完全能够出色地实现性能不打折扣的成功布局。

结论

HDMI 收发器能够帮助系统设计人员降低家庭影院系统的设计成本和难度，并提供最新HDMI 特性满足消费者的视听体验需求。使用此类收发器可以实现ARC 和3D 视频等HDMI 特性。 HDMI 信号路径上集成了屏幕显示（OSD）引擎，降低了HTiB 和SOUNDBAR 音箱设计的成本和复杂程度。在HDMI 流内提取、处理和插入音频这一功能提升了消费系统设计中的家庭影院体验。在HTiB 和SOUNDBAR 系统用作HDMI 中继器的情况下，新收发器的设计和固件可以实现系统无缝对接。HDMI 收发器布线可以在2 层板上成功实现，从而降低物料成本。