机顶盒外置接口的选配分析

机顶盒外置接口的选配分析 【编者按】在数字电视业务运营的不同阶段,机顶盒应具备什么样的功能配备、 什么样的接口,才能在满足需求的同时,最大限度地降低成本、兼顾未来业务的平滑 升级,本文作者在深入分析各种外接接口功能的基础上,提出了机顶盒接口的选择应 分阶段配置的思路,具有较强的实用性和参考价值。欢迎您的实践经验和提炼总结, 来稿请发 wang_yun@ccw.com.cn。 机顶盒外置接口的选配分析 ? 文 / 周春宏 ( 大同广播电视台 ) 【摘要】:本文在对比分析 S 端子、HDMI 接口、USB、1394、Displayport 及 Lightpeak 等接口的基础上 , 提出了机顶盒外置接口的配置应分三个阶段的发展思路。 机顶盒 接口 分辨率 数字信号 码率 【关键词】: 本文主要讨论机顶盒后面板所配置的各类信号输入、 未来一些新业务的开展。 5〃满足未来家庭多媒体信息终端的需求。 随着技 输出接口。外置接口在机顶盒中的位置如图 1。 术的不断发展,机顶盒的功能也将逐渐向家庭多媒体 网关转化,为此,其接口应当满足有线、无线技术传 输的需要。 配置原则 1(适应终端端口逐步丰富的需要。随着彩电终端从 模拟转向数字,其接入端口也在不断丰富,为此,机顶 主流接口性能分析 盒须提供相应的信号输出接口,如 S/PDI,以实现信号的 高还原及伴音效果的高保真重现。1(RF 接 口。 包括 F 型英制 / 公制接口及 IEC 用户 2〃支持数字电视不断丰富的各种应用功能。机顶盒 直插头,机顶盒输出的射频环通口也采用 RF 接口,用于 要实现 VOD 等各项增值服务功能,除需在机顶盒中内置 向另一台机顶盒提供数字电视信号或直接向电视机输出 模拟信号。作为机顶盒信号输入端,如果要求机顶盒能 特定硬件外,还需要配置特定物理接口并配合相应通信 USB 接口、CM 端口、网络接 提供画中画功能或需要其在接收、解析一路数字节目的 协议来实现。如外挂硬盘的 同时,具备后台节目录制功能:通常是 TS 流录制:,则 口甚至 1394 接口等均是机顶盒应配的接口。 RF 接口,相应配置双 Tuner。 需配备两个 3、适应不同的使用环境。如为适应壁挂式终端,机 2〃AV 接口。属模拟接口,由黄、白、红 3 路接头组成, WiFi 接口。 顶盒应配备 分别负责传输视频及左右声道的音频信号。其复合视频信号4〃必要的预留。应用软件可逐步升级,但外置的硬 :CVBS:接口利用频谱交织和移频原理,将 PAL/NTSC 制式的 件接口必须一次性配置,因此应适当预留一些接口以备色度信号安插到亮度信号的高频端传送,在显示端再利用带 通滤波器及带阻滤波器或梳状滤波器,完成亮度与色度信号 的分离。这种音视频分离传输的方式,避免了因音视频混合 干扰而导致的图像质量下降,但由于其视频传输仍是一种亮 度/ 色度 (Y/C) 混合信号,因此仍需显示设备对其进行亮 / 色 分离及色度解码才能成像,这种先混合再分离的过程必然会 造成色彩信号的损失,如果显示端没有数字梳状滤波器,则 不但图像质量较差且会出现亮色窜扰现象。伴音方面,每根 RCA 线缆传输一个声道的音频信号,立体声信号需要使用一 对线缆,对于多声道系统,要根据实际的声道数量配以相同 RCA 连接器,其屏蔽层接地。 数量的线缆。AV 接口一般采用 3、S 端子。用于传输模拟视频信号,采用 Y/C:亮度 / 色度:分离输出,由于亮度及色度信号分别传送,因此显示 图 1 外置接口在机顶盒中的位置 66?2010 年 06 月号 总第 67 期? 【应 用 】 中国数字电视 效果好于复合视频,但抗干扰能力较 因此使用一根 HDMI 数据线就可同时 弱,线缆长度不能超过 7 米。机顶盒 传输视、音频信号。 要输出 Y/C 分量信号,就要对已实现亮、 HDMI 接口具备以下优势 :体积 小 , 显示设备与信号源之间可通过自动 色分离的数字电视信号重新进行编码、 协商 , 选择最合适的音视频格式 ;支持 调制,返回到模拟电视信号,由于模 , 可 电视机与机顶盒之间的双向通信 拟电视机中梳状滤波器分离两个色差 实现电视机的最佳质量重显 ;可自动 信号的彻底性欠佳,不可避免会出现 侦测接收设备的屏幕比例,自动调整 色调失真,难以体现出数字电视高清 输出的宽高比以适应接收设备 ;可与 晰、高质量的优点,为此,机顶盒配 置的 S 端子主要是针对已有模拟电视 (HDCP) 结合 , 实现 宽带数字保护 机具有 Y/C 分量接口的现实而采取的 版权保护 ;支持多种数字电视视频格 临时。S 端子为四针接口,使用四 式,可根据接收端的视频状态自动输 或“RGB” 编 码 的 视 频 格 芯线传送信号,接口中两针接地,另 出“YUV” 式,支持各种压缩和非压缩的数字音 外两针分别传输亮度和色度信号。 频输出 ;支持长距离传输,高质量的 4、 分 量:Component: 接 口。 HDMI 线材长达 20 米也能保证优质的 用来传输模拟视频的分量信 号,通 画质 ;HDMI 1.2 接口可提供高达 5Gbps 常 标 记 为 Y/Pb/Pr。 分 量 接 口 的 传 的数据传输带宽,可保证最高质量的 S 端 子,可支持传送 1.3 可满足最新 输效果要好于影音信号传送 ;HDMI 的 1440P/WAXGA 分 辨 率 的 要 求, 并 480i/480p/576p/720p/1080i/1080p 等 格 式 支持更宽的重显色域 ;有自动音视频 的视频信号,但无法传输音频信号。 同步功 能,支持无损音频格式 Dolby 对于 HDTV 信号及 SDTV 信号系统,色 True HD ;最新的 HDMI 1.4 标准支持立 差信号具有不同的压缩系数及完全不 体视频信号传输,可通过一个专用的 100Mbps 以太网连接通道提供数据传输 同的光电变换参数和编码参数,如果 用 SDTV 显示器兼容接收、显示 HDTV 功能,另外还加入了用于传输压缩格 Audio Return 信道等。 HDTV 显示器兼容接收、 式音频信号的 电视信号,或用 6〃S/PDIF S/PDIF 接 口。 由 显示 SDTV 电视信号,均会产生色调失 SONY 公司与 PHILIPS 公司联合制定的 YCbCr 标识来 真。分量接口也有采用 PbPr 一种数字音频输出接口,使用双相标 表示隔行扫描色差输出,相应地 Y 表示逐行扫描色差输出。三条信号线 记编码,属调相式传输。S/PDIF 仅用 如果被插错,将会出现无法显示画面 一根线就能传输数字音源及时钟信息, Pr、 或图像色彩发生变异等情况。Y、为防止传输过程中噪声导致的时基误 Re-Clock:时 Pb 分量信号接口采用 RCA 连接器。 差,在接收端要求采用 5、HDMI 接口。采用 HDMI 数字 基重整:技术。该接口能提供良好音质, 高清晰度多媒体信号接口,可大大提 就传输介质而言,S/PDIF 属不平衡传 升图像的再现能力,同时,HDMI 接口 输方式,同轴数字接口及光纤接口均 属于 S/PDIF 接口的范畴,其光纤接口 采用的最小化传输差分信号技术—— oslink,信号输出接口处 MDS,可大大提高信号传输的速度及 又被称之为 T T ptical”,同轴接口的标识 HDMI 连接包括 3 的标识为“O可靠性。一个标准的 个不同的 TMDS 数据通道及 1 个 TMDS 为“Coaxial”。一般情况下,机顶盒配 时钟通道,视频、音频、控制和辅助 置光纤接口,以实现光信号传输是今 3 个数据信息通道传送, 信息数据通过 后流行的趋势,其主要优势在于无需 视频的像素时钟则通过时钟通道传送。 考虑接口电平及阻抗问题,接口灵活 由于音频、辅助、控制数据被安排在 且抗干扰能力更强。此外,光纤连接 视频数据传送的消隐期传输,不占用 视频数据传输的带宽及单独的通道, 年 06 月号 总第 67 67?2010 期??2010 年 06 月号 总第 67 期?67 还可以实现电气隔离,阻止数字噪音通过地线传输,有利于 9(1394 口。也称为火线或 iLink,是一个工业标准的 高速串行总线,能够传输数字视音频及控制信号,传输速 提高 DAC 的信噪比。机顶盒 S/PDIF 接口输出的数字音频信 率为 400Mbps , 3.2Gbps,连接线缆对屏蔽性的要求非常高。 PCM S/PDIF 数字音 号通过线缆接至数字式多媒体音箱,其 该接口可与硬盘式 MP3、数码摄像机、DVD 录像机等设备 频解码器具备 192KHZ 采样率的解码能力,在声卡中通过软 D/A 转换,绕过机顶盒内干扰严 连接,将机顶盒中的大容量硬盘作为家庭影音资料的存储体 件控制实现数字声音信号的 1394 接口的终端平板进行影象显示输 重的电磁波,使音质得以净化。使用,也可通过带有 出。 1394 接口采用 4 针小型四角形连接器,电缆长度通常 接 口。 使 用 时 与 PC 的 接 口 7〃RS-232 RS-232 即 为 4.5 米,实际应用中传输距离可达 30 , 50 米。 COM1 或 COM2 连接,传输速率较低,异步传输速率仅为 10〃DisplayPort 接 口。 作 为 开 放 标 准 的 高 清 数 20Kbps。接口使用一根信号线和一根信号返回线构成共地传 字 接 口, 目 前 其 已 推 出 1.0、1.1、1.2 及 2.0 版 标 准。 输形式,这种模式易产生共模干扰,因此这种接口的抗噪抗 HDCP 数字内容保护协议,并 DisplayPort 接口可完美支持 20 米以内:,仅供维护人 干扰性弱,传输距离有限:一般为 可以同时传输视音频,是一个真正实现高清一线通传输 员入户对故障机顶盒进行故障诊断、软件升级时使用。在增 的 解 决 方 案。 相 对 于 HDMI 接 口,DisplayPort 具 有 更 多 M,为单向机顶盒增加回 加接口转换器后,也可用其连接 C的优势及更高的传输带宽,且在可扩展性和外围设备兼 传通道,前提是机顶盒的主芯片具备双向功能。此外,在进 HDMI 接口。在成本方面,DisplayPort 容方面大大超越了 USB 设备时使用。 行接口适配后,也可作为机顶盒外挂 可直接驱动面板,节省了大量的电路费用及空间,且不 8〃USB 接口。USB 接口采用的差分信号传输技术, 需 要 支 付 版 权 费 用。DisplayPort 问 世 之 初, 提 供 的 带 宽 有效克服了因天线效应对信号传输线路形成的干扰及传输 就 高 达 可 支 持 等 分 辨 率 10.8Gb/s,WQXGA+、QXGA 及SB2.0 线路之间的串扰,可提供高速、高可靠性的传输。U30/36bit( 每原色 10/12bit) 的色深,充足的带宽保证了今 标准传输速率理论上可高达 480Mbps,在实际应用中,能 后大尺寸显示设备对更高分辨率的需求 ;DisplayPort 主通 320 Mbps 的平均速率。外接 USB 设备具备通 够达到每秒 道具有单向、高带宽、低延迟特等性,用于传输非压缩 信速率的自适应性,可根据机顶盒主板的设定自动选择4 条线同时传输时数据带宽可达 10.8bps, Mb/s 480Mb/s、12 Mb/s、1.5 三种模式中的一种 ;接口通过 音视频数据,在 除 主 传 输 通 道 之 外,DisplayPort 还 提 供 了 一 条 功 能 强 大 一种 4 线的电缆传送信号和电源,使用 4 个金属触点,分 500μs, 的辅助通道,传输带宽为 1Mbps,最高延迟仅为 别为 +5V 取电、数据 -、数据 + 及 GND 接地。时钟被调制 可用于连接管理及设备控制,还可作为语音、静态视频 后与差分数据一同被传送出去,每一数据包中附有同步信 等低带宽数据的传输通道及无延迟的游戏控制。;USB 接口具备电流输 号以使得收方可还原出原时钟信号 目前 DisplayPort 的外接型接头有两种 : 标准型及低矮型, 出功能,5.0V 直流电压直接加在数据线上向外围设备供电, 后者主要针对连接面积有限的应用,如超薄笔记型电脑等, 高功耗 USB 设备则需使用辅助电源才能正常工作。 15 米,此外,DisplayPort 两种接头的最长外接距离均可达到 可提供更高速的连接能力的 USB3.0 在原有 4 线基础 支持热插拔,可有效避免用户误操作造成的设备损害。 4 条线用于接收和传输信号,且在信号传输的 上,又增加了 HDMI CRT 作为首个面向 制定的规格,其视频内容以 ;USB 3.0 利用双向数据 方法上采用了主机控制的异步传输 即时、专线方式进行传输,可保证视频在流量较大时不会发 2.0 的半双工模式 ;采用一种封包路由技 传输模式,取代了 生堵塞的现象,而 DisplayPort 一开始就针对数字型显示设备 术,且仅允许终端设备有数据要发送时才进行传输,取代了 开发,采用“Micro-Packet Architecture( 微封包架构 )”传输架 USB 2.0 的轮流检测及广播机制 ;允许每一组件支持多种数 构,视频内容以封包方式传送。微封包架构的一大特色就是 USB 3.0 据流,且每一个数据流都能够维持独立的优先级,使 ( 一条 弹性大,不但支持 DisplayPort 轻松实现分屏显示功能 接口的数据传输更为优化,理论传输速度最大可 4.80Gb/s, 是 yPort 连接线最高可支持 6 条 1080i 或 3 条 1080p 视频流 ), DisplaUSB2.0 的 10 倍,并可提供高达 1000 毫安的电力支持。 连线) 内传输多组视频,而 且可在同一组 Lane/Link( 通道/ 利用 USB 接口可为机顶盒外挂 USB 闪盘、USB 移动 HDMI 只能在一组 Link 内传输一组视频。 使用交换式传输的 FLASH 中嵌入相应应用软件或由前端选择性 硬盘,通过 , 2014 年 DisplayPort 将全面取代 为此,有专家预言,2012 , 可将普通机顶盒升级为一台 下载功能性软件模块的方式 称 DVI 和 LVDS 并具有通用通信功能,届时,数字机顶盒配 PVR 机顶盒。鉴于电缆材质对传输效果的影响,在传输 置该接口后将可实现多媒体家庭娱乐网关功能,可实时传输 3 米。另外,由 数百兆大数据流时,线缆长度不应超过 巨大流量音视频数据。USB 存储设备,受 于各厂家的驱动程序只能驱动自家的 11〃Light Peak 接口。是一种旨在将各种接口所使用的 制于机顶盒存储容量的配置及成本,目前该接口还无法 铜导线全部替换成光纤的解决,以实现高清显示器与个USB 存储器。支持市场上所有类型的 68?2010 年 06 月号 总第 67 期? 【应 用 】 中国数字电视 人电脑互连的新型光纤传输接口。其 一起来 ,创建一个通用的架构或 可通过光纤线路发送红外线信号,并 平台 ,支持各种不同的协议而不 会改变其他标准传输像素 、图像 将这种信号作为计算机与其他装置之 的 方 式。 鉴 于 此, 将 light peak 接 间:例如电脑和显示器:的通用连接 USB 3.0 采用的铜缆传输方 口应用于数字机顶盒以传输超高线。相对于 peak 所采用的光纤传输具有 清信号将在未来变为现实。 式,light 除了以上接口之外,为了使机衰减小、频带宽等优点,目前的传输 10 Gbps, 预计未来 10 年将达 顶盒能够支持更多的业务,其还应带宽已达 到 100 Gbps。 具备更多的互联接 口,如 USBOn- 在 物 理 界 面 上 , light peak 线 缆 the-Go、SD 卡、MMC 卡和蓝牙接口、 USB 接头 , 但线缆内 等,以实现与数码相机、数码 Wi-Fi 虽然使用的是 部 则 采 用 光 纤 线 进 行 连 接, 其 所 使 PC、笔记本电 摄像机、移动硬盘、 脑、PMP、智能手机、数码打印机等 用的光纤线缆具备足够的强度及柔 性 , 可 弯 曲成 直 径 不足 1 英寸 的 圆 数字设备的无缝连接,共享音视频信 弧 , 耐久性也较以往有很大的提升, 息 ; 此外,还应具备与红外遥控器的 3D 及体感游戏。 接口,以支持各类 目前用来制作线缆的为经过特 殊处理的抗弯玻璃材料。 USB 3.0 , 为了保持高传输率 只能将连接线 从 5 米 缩 短 到 2 , 3 米 , 给 人 们 使 light peak 技术在保 用带来不便,而 持固有传输速率的情况下传输线可 结论 长 达 100 米。 此 外,light peak 还 拥 有 一 些 非 常 先 进 的 特 性, 如 支 持 多 机顶盒的接口配置发展无疑是 种 协 议、 全 双 工 传 输 及 支 持 热 插 拔 一个长期的渐进的过程,随着数字电 Peak 技术不仅可以 等,为此,Light 视技术、业务及用户认知度的提高, 传 输 文 件, 而 还 可 以 用 来 传 送 视 频 各类接口会逐步出现在机顶盒上,根 及 网 络 信 号, 这 些 数 据 的 传 输 过 程 据大同的实践,机顶盒的外置接口配 由 Intel 的一款功能芯片管理,该芯 置应采取三步走的发展战略 :片可决定各种数据传送的优先级。 首先,在整转初期,以够用、实 目 前,light peak 技 术 已 进 入 产品化阶段,已有专业化公司开发用为原则,支持单向数字电视广播、 出 了 可 支 持 两 个 Light Peak 接 口 数字音频广播、信息资讯类数据轮播 c ,以在苹果 MaOSX 的光学模块 及 单向 VOD NVOD/ 业务即可,在满 操 作 系 统 中 运 行 Light Peak 设 备, 足需求的前提下尽量减少成本投入。 并 开 始 开 发 基 于 Light Peak 技 术 其次,在已经完成整转进入数字 的 实 际 产 品, 以 实 现 在 LightPeak 上 承 载 DisplayPort 协 议, 传 输 带 电视多业务运营阶段,为配合网络双 宽高达 1 0 G b p s 、视频分辨率远超 向化改造及市场化运作机制,应分别 过 1 0 8 0 p 的高清电视节目的目标 。 配置不同接口及相应信号处理模块, 2 0 1 0 年将此接口 苹果公司于 以适应各种消费水平用户的所需,获 应 用 于 Mac 计 算 机 上,2011 年 应 取最大运营收益。如具备 HDMI 接口 ,取代现行连 用到各类随身装置 接 技 术, 成 为 iPhone/iPod 的 最 主 的高清机顶盒、具备网络接口的双向 要 的 多 媒 体 I/O 接 口。 light peak 机顶盒、具备外挂硬盘接口甚至直接 的出现 ,有望将众多接口标准统 内置大容量硬盘的 PVR 机顶盒等。 第 三, 在 未 来 三 网 融 时 代, 机 顶盒作为家庭多媒体信息网关及多 媒体娱乐终端,应集成各种功能软 件,并配置各类信号及网络接口:特 别是无线接口:以控制所有家用智能 电器的操作。 年 06 月号 总第 67 69?2010 期??2010 年 06 月号 总第 67 期?69 file:///D|/我的资料/Desktop/新建文本文 档.txt Appliance Error (configuration_error) Your request could not be processed because of a configuration error: "Could not connect to LDAP server." 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