数字家庭的最新技术进展：高清接口、家庭网络及音视频转换

随着家庭中的多媒体内容呈指数级增长，设计工程师面临着对存储、传递和共享这种内容的不断增长的消费需求。

许多工作已经在这些领域和大量标准中得以实现，但是更多工作则只是刚刚有点眉目。

对于媒体服务器(参见HP MediaSmart服务器)等系统上的数字内容中央存储设备而言，需要在不同的设备上显示这些内容，并通过有线或者无线网络将其发送出去。但是，另一种可能是数字内容分布在家庭中。用户需要从这些内容所在的任何可能位置，通过用户当时正在观看或收听的设备(无论是PC、机顶盒还是手持式设备)来访问这些内容。

最近，半导体技术在高清内容方面的进步体现了该产业对标准的真正支持。这些进步也给设计工程师带来了在标准框架内打造更好的新消费产品的途径。

关于接口

随着消费者迅速转向HDTV，高清多媒体接口(HDMI)等标准在家庭领域的意义越来越突出。为了巩固该标准，意法半导体(ST)最近发布了首个HDMI开关STDVE003A(图1)。

这款产品支持高达3.4Gbps的视频数据传输速率。在此速率下可实现全16位色深(65k色)，从而呈现真正的高清图片。由于该产品提供多个HDMI输入用于游戏控制台、机顶盒和高清DVD播放器(Blu-ray和HD-DVD)外部程序源，因此LCD和等离子电视机可以从中受益。最重要的是，该产品包含一个集成的均衡器，旨在解决采用受损电缆或者超过20米的电缆时的信号衰减问题。

STDVE003A是针对高性能TMDS(最小化传输差分信号)数据传输的“有源数字多路复用器”。由于它被配置成3:1开关，因此电视设计工程师可为一个HDMI接收器芯片提供多达三个输入端口。在传输到下一极之前接收和均衡输入信号的内部有源组件可保持和增强信号完整性。

较高的数据传输速率完全符合最新的HDMI规范版本1.3。相比之下，由于较低的数据速率能力，其它解决方案一般将色深限制为12位(4k色)，即使是最初的视频源(例如，来自Blu-ray和HD-DVD播放器的视频源)为16位时。通过STDVE003A发送的16位源将产生更鲜艳、更明亮的16位图片。

这款产品的10万个批量单价为1.50美元，与同类产品相比具有成本竞争力。此外，其兼容的封装和封装引脚使其非常容易升级当前解决方案，而不需要改变PCB布局。

HDMI并不是数字家庭领域唯一的竞争主流的显示标准。视频电子标准协会(VESA)的数字显示接口标准DisplayPort也正在发展壮大。

今年早些时候，AMD公司展出了业内首个带本地DisplayPort接口的图形处理器。此外，三星电子(Samsung Electronics)发布了具备DisplayPort接口的10.8Gbps极高带宽30英寸LCD面板，可显示2560×1600分辨率的图片，并且无需使用双链路。

最近，IDT(Integrated Device Technology)公司宣布，该公司将专注于开发用于下一代数字显示器设备的接口和控制器解决方案。该公司已经开发出一个可用的“概念验证(proof-of-concept)”DisplayPort器件，并且正在与想要与Display Port标准建立互操作性的显示器客户和公司积极合作。该公司计划在2008年第一季度推出符合DisplayPort标准的产品。

据IDT公司的数字显示器运营部副总裁兼总经理Ji Park表示，“DisplayPort拥有诸多优势，这使其成为继模拟VGA、目前在电视和PC中采用数字可视接口以及笔记本和监视器内部采用的低压差分信号链路之后的技术，业内一些人士还认为，DisplayPort可能替代高清多媒体接口标准。无论结果如何，IDT都将继续支持这两种标准，因为我们认为这种策略将在长期为我们的客户提供最大的利益。”

家庭网络的最新发展

随着SMSC公司基于PCI的网络多媒体协处理器LAN9132的发布，今年年初家庭中的网络多媒体内容出现了激增。该协处理器支持数字生活网络联盟(DLNA)的指导方针。

通过SMSC的RipStream技术，该协处理器结合了对多个高清音视频(A/V)流以及软件协议栈管理和安全的支持。因此，LAN9132的一系列灵活设计功能解决了消费电子设备的互操作性和内容保护挑战。应用包括基于网络的HDTV、机顶盒、数码摄像机、家庭媒体服务器和无线多媒体数据流应用。

LAN9132满足了要求鲁棒性、灵活PCI接口的消费电子装置对系统级芯片(SoC)不断增长的需求。此外，它还非常适合802.11n等未来的网络接口。该器件本身向设计工程师提供了32位ARM926内核，从而通过TCP/IP和通用即插即用(UPnP)堆栈卸载能力和数字版权管理技术提供了灵活性。

由于LAN9132是基于PCI的，因此设计工程师在支持DLNA指导方针方面拥有更宽的主机接口选择范围。因此，他们可以通过同时分发多个高清流以更高带宽来满足家庭网络要求。该器件的批量单价不到10美元。

今年，另一个家庭网络组织同轴电缆多媒体联盟(MoCA)也在发展。Entropic Communications公司最近发布了内业首个支持MoCA 1.1的芯片c.LINK EN2210/EN1010(图2)。该芯片的发布是MoCA 1.1芯片组标准被认可之后的热门新闻。

采用Entropic的c.LINK芯片组，电信、有线和卫星运营商能够以一定的成本效益将用户的现有同轴电缆基础设施转换成175Mbps家庭娱乐骨干网络。通过该芯片组，用户可以共享标清电视(SDTV)和HDTV视频、音乐、游戏和图像等数字娱乐内容。

今年六月份，Entropic发布了针对其c.LINK平台的新功能组，包括参数化服务质量(PQoS)、用来提高吞吐能力的封包聚集、16节点支持、远程诊断能力和首选网络协同。现在，这些功能是MoCA 1.1规范的一部分。获取这些功能只需要将软件升级到EN2210/1010芯片组。

同时，IEEE P1901工作组启动了选择可形成宽带电力线通信标准基础的单个提案的最初步骤。该提案的物理和媒体访问控制(MAC)层包含最初由DS2(Design of Systems on Silicon)引入的重要电力线技术，如200Mbps的数据速率、密集型多载波调制、时分多址(TDMA)MAC和针对音视频应用的先进QoS。

为了进一步支持电力线网络，DS2公司最近发布了一项技术，该技术将允许下一代电力线产品在400Mbps的峰值数据速率下工作。这将实现新的支持HD的多媒体应用的开发，如多通道HD IPTV发送或多室个人录像机(PVR)。DS2公司的400Mbps技术将与该公司现有的200Mbps产品(如Aitana芯片组)兼容，从而确保针对现有用户和设计的无缝迁移。该技术还符合发展中的标准。预计可实现性能翻番的技术将在2009年全面到来。

音视频转换

转换代码的过程基本上将多媒体内容从一种标准格式变成另一种标准格式，是数字家庭中内容分发过程中非常重要的一步。随着最近德州仪器(TI)公司的新DaVinci数字媒体处理器的发布，代码转换获得了较大的发展。

TMS320DM6467是一款特别针对实时、多格式、高清视频代码转换而调谐的基于DSP的SoC。该器件的性能有望达到前一代处理器的十倍。该处理器是针对解决消费和商业市场中的高清代码转换挑战而设计的，很可能用于家庭中的IP机顶盒。

其多核设计包含一个集成的ARM926EJ-S内核、C64x+ DSP内核、高清视频/成像协处理器(HD-VICP)、视频数据转换引擎和目标视频端口接口(图3)。HD-VICP可通过用于HD 1080i H.264高画质影像代码转换的专有加速器提供3GHz的DSP处理能力。其视频数据转换引擎管理包括缩小、色度采样和菜单覆盖功能在内的视频处理任务。

不到300MHz的DSP内核用来管理多格式视频代码转换，从而将剩下的DSP净空留给其它的应用性能。该器件还包含一个工业标准的PCI总线和连接外设的吉比特以太网。

例如，可能采用DM6447来将传入机顶盒的高清MPEG2视频流代码转换成实时的H.264 HP@L4流。然后，经过代码转换的流通过Wi-Fi链路发送，以在HP IPAQ PDA等手持设备上观看。

TI公司表示，DM6467的集成度和优化级别使得在以先前应用系统成本的十分之一提供这种性能的同时，还维持了处理多个视频格式所需的灵活性。采用DM6467来处理视频的代码转换，系统将只需更小的功率、更便宜的DDR2内存、更少的闪存数以及更小的FPGA，从而节省更多的材料成本。

该处理器充分利用了TI的DaVinci开发环境，包括完整的硬件、软件和开发工具。此外，加快开发过程的还有DM6467数字视频评估模块(DVEVM)，该模块包含MontaVista Linux、工业标准和DaVinci应用编程接口(API)、DaVinci编解码器引擎和一系列用于评估的多媒体编解码器。

除了标准视频、图像、语音和音频编解码器之外，该系统还包含MPEG-2到H.264等最新代码转换器。DaVinci TMS320DM6467的5万片批量单价为35.95美元。DVEVM计划在2008年第一季度开始付运。

有关家庭网络标准的更多信息，请参阅网站上的文章“Digital Home Networks Need Some Discipline”。