CN101110952A - 一种具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，利用光纤做为传输设备的逻辑信道的实体接线，用以载送逻辑信道的影像、声音与辅助数据等，而对于显示数据信道的半双工传输模式，则适当的配置了反向单元、序列单元及多序列单元，以满足光纤传输的DC平衡要求及解决显示数据信道与消费性电子产品控制信道所属的I²C总线规格容错度较低的问题。

Description

一种具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备

技术领域

本发明涉及一种高画质数字影音数据接口(HDMI/DVI/UDI)，尤其涉及一种以光纤为传输介质的高画质数字影音数据传输设备。

背景技术

高画质数字影音数据接口包含高画质多媒体传输接口(High-DefinitionMultimedia Interface；HDMI)与数字视频接口(Digital Visual Interface；DVI)以及未来即将出现的统一显示接口(Unified Display Interface；UDI)等，其中高画质多媒体传输接口(HDMI)是一种整合音源与视源的传输规格，其在规划上是以数字视频接口(DVI)为基础，相对地提供更高的传输频宽与更小型化的接头，只需要单一电缆就足以传送无压缩的音频信号与高画质视频信号，除了简化了视听系统的安装，更提升了视听品质；而统一显示接口(UDI)为一种兼容于高画质电视(High Definition TeleVision；HDTV)信号的PC数字显示接口标准，它将取代逐渐过时的视频图形数组(Video Graphics Array；VGA)模拟标准，并兼容于数字视频接口(DVI)标准以及高画质多媒体传输接口(HDMI)。

举高画质多媒体传输接口(HDMI)为例，于传输规格的表现，高画质多媒体传输接口(HDMI)采用一种最小化传输差分信号(Transition MinimizedDifferential Signaling；TMDS)编码方式，最小化传输差分信号(TMDS)具备了包括三原色(RGB)/亮度色差(YPbPr)的色彩数据与时脉信道在内的四个信道(一个连接)的序列传输回路。各信道采用50Ω终端阻抗、0.15V电压差的低振幅差分方式，每个信道拥有最大1.65Gbps的传输速度，确保了一个连接拥有5Gbps的传输速度。

此外，高画质多媒体传输接口(HDMI)增加了对高频宽数字内容保护机制(High-bandwidth Digital Content Protection；HDCP)的支持，此机制是一种由电影节目制作业者与电视传送业者共同达成的一种保护电影或节目制作智能财产权的协议，可防止数字信号、影像数据的非法复制。高画质多媒体传输接口同时提供了更好的显示数据信道(Display Data Channel；DDC)，用于读取表示接收设备的分辨率等显示能力的扩展显示识别数据(ExtendedDisplay Identification Data；EDID)。而搭载高频宽数字内容保护机制(HDCP)的传送与接收设备之间也利用显示数据信道(DDC)进行密码的认证，传送设备和接收设备以一定间隔时间进行相互认证，当认证不成立，视频与音频传输立即被中断，以保护信号内容。高画质多媒体传输接口(HDMI)的传输中可以选择性使用消费性电子产品控制(Consumer Electronics Control/CEControl；CEC)的传输，目前欧洲的影音设备惯用「AV.Link」这个跨机性的遥控传讯协议，高画质多媒体传输接口(HDMI)支持此标准，达到用单一遥控器来控制多个影音设备的能力。

如图1所示，为现有的具高画质多媒体传输接口(HDMI)的传送/接收系统架构图，其中包括具高画质多媒体传输接口的传送设备10与具高画质多媒体传输接口的接收设备11，前者包含传送单元101，后者包含接收单元111。在具高画质多媒体传输接口的传送设备10内，影音数据601~603通过传送单元101传送至具高画质多媒体传输接口的接收设备11，由接收单元111接收这些数据，而载送这些数据的逻辑信道(1ogical channel)分别有第一数据信道901、第二数据信道902、第三数据信道903。另有时脉信道904，其负责载送影像画素时脉(video pixel clock)604至接收单元111，用以当作回多据的频率参考。此四个逻辑信道属于单工(simplex)传输模式，即仅由传送单元101传送数据，由接收单元111接收数据。

此外，尚有用于读取表示接收设备11的分辨率等显示能力的扩展显示识别数据(EDID)的显示数据信道(DDC)905与消费性电子产品控制(CEC)信道906。显示数据信道905也为一逻辑信道，其传输规格符合I2C总线规格，其为一种系统管理总线，包含串行数据线(Serial Data Line；SDA)与串行时脉线(Serial Clock Line；SCL)分别负责传输接收设备11的识别数据与设备间的参考时脉。显示数据信道905属于半双工(half-duplex)传输模式，即具高画质多媒体传输接口的传送设备10与具高画质多媒体传输接口的接收设备11两方之间可进行相互双向传输数据，然而，单一时间仅能由一方传送，另一方接收。

现有的具高画质多媒体传输接口(HDMI)的传送/接收系统中，上述各信道以铜线达成实体连接。以铜线的特性而言，其缺点除了容易受到电磁干扰，最主要在于铜线的频宽有限，这项缺点对于传输接口的高频宽发展为一种阻碍。另一方面，信号于铜线中传输也有功率损耗情况，使得高画质多媒体传输界面的传输线长度至多为15公尺。本发明架构于现有的具高画质多媒体传输接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)以及统一显示接口(UDI)的传送/接收系统下，而利用光纤取代铜线的实体连接，以弥补传统铜线的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具光纤式高画质数字影音数据接口(HDMI/DVI/UDI)的传输设备，以光纤取代传统铜线，利用光纤具有无电磁干扰、高传输速率以及低传输损耗等的特性，成为高画质数字影音数据接口的传输介质。

为实现上述目的，本发明所提供的具光纤式高画质数字影音数据接口的传送与接收设备利用光纤作为高画质数字影音数据接口的逻辑信道的实体接线，逻辑信道包括有第一数据信道、第二数据信道、第三数据信道、时脉信道、显示数据信道、以及消费性电子产品控制信道。本发明配置一个以上的逻辑信道于至少一条光纤之中，利用光耦合方式耦合显示数据信道与消费性电子产品控制信道的数据于其它逻辑信道之中。而对于显示数据信道的半双工传输模式，则适当的配置了反向单元、序列单元及多序列单元，以满足光纤传输的DC平衡要求及解决显示数据信道(DDC)与消费性电子产品控制(CEC)所属的I2C总线规格容错度较低的缺点。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有的具高画质多媒体传输接口的传送/接收系统架构图；

图2为本发明的光纤式高画质数字影音数据接口的传送/接收系统架构图；

图3A为本发明的双光发射器次总成的结构示意图；

图3B为本发明的双光接收器次总成的结构示意图；

图4A为本发明的第一显示数据信道的传输模块的架构图；以及

图4B为本发明的第二显示数据信道的传输模块的架构图。

其中，附图标记：

10：具高画质多媒体传输接口的传送设备

11：具高画质多媒体传输接口的接收设备

20：光纤

100：第一具高画质数字影音数据接口的传输设备

110：第二具高画质数字影音数据接口的传输设备

101：传送单元                   111：接收单元

201：光发射单元                 202：第一显示数据信道的传输模块

203：第一光耦合/分歧单元        211：光接收单元

212：第二显示数据信道的传输模块 213：第二光耦合/分歧单元

250、251：光发射元件            252、262：滤镜

260、261：光接收元件            301：第一反向单元

302：第一序列单元               303：第一解序列单元

304：第一光传送/接收单元        311：第二反向单元

312：第二序列单元               313：第二解序列单元

314：第二光传送/接收单元        601、602、603：影音数据

604：影像画素时脉               901：第一数据信道

902：第二数据信道               903：第三数据信道

904：时脉信道                   905：显示数据信道

906：消费性电子产品控制信道     SDA：串行数据线

SCL：串行时脉线

具体实施方式

本发明承接图1所示的系统架构，如图2所示为本发明的光纤式高画质数字影音数据接口(HDMI/DVI/UDI)的传送/接收系统架构图，其中包括第一具高画质数字影音数据接口的传输设备100与第二具高画质数字影音数据接口的传输设备110，前者包含传送单元101，后者包含接收单元111。图中还包括光发射单元201与光接收单元211，光发射单元201配置于第一具高画质数字影音数据接口的传输设备100内，用以将第一数据信道901、第二数据信道902、第三数据信道903以及时脉信道904的逻辑信道的数据以光形式通过光纤20传送至第二具高画质数字影音数据接口的传输设备110，由光接收单元211接收这些数据。其中光发射单元201与光接收单元211之间是以光纤20连接达成数据传输。

在本发明的具体实施例中，光发射单元201为多个光发射器次总成(Transmitter Optical Sub-Assembly；TOSA)的组合，即由一个逻辑信道对应至一个光发射器次总成(TOSA)；或是为多个双光发射器次总成(DualTransmitter Optical Sub-Assembly；DTOSA)的组合，即两个逻辑信道对应至一个双光发射器次总成(DTOSA)，而此双光发射器次总成(DTOSA)所发射的光的波长不相同，例如任选于650nm、850nm、1310nm与1550nm等，使得不同逻辑信道的信号转成光信号后，可以在一条光纤上传输，而不致相互干扰。

关于前述双光发射器次总成(DTOSA)的结构示意图如图3A所示，图中可见其主要包含二个光发射元件(Transmitter)250，251及一个滤镜252，其中，二个光发射元件250，251所发射的光波长分别以1310nm及1550nm为例，其可以激光或发光二极管(LED)，滤镜252表面的镀膜则是可让1310nm波长通过，而使1550nm波长反射的镀膜，因此，当二个光发射元件250，251发光时，可以同步将信号传入光纤20中，而达到上述目的，此为将该逻辑信道的信号转成光信号的一种实施方式；除了此种做法外，如同前述，也可采用单一光发射器次总成(TOSA)对应一个逻辑信道，再将每个逻辑信道的信号转换为光信号后，再使用光耦合/分歧器(Optical Coupler/Spliter)将之耦合入一个光纤内，当然，欲在同一光纤内传输的光信号必须为不同波长。

光接收单元211可为多个光接收器次总成(Receiver OpticalSub-Assembly；ROSA)的组合，即由一个逻辑信道对应至一个光接收器次总成(ROSA)；或是为多个双光接收器次总成(Dual Receiver OpticalSub-Assembly；DROSA)的组合，即两个逻辑信道对应至一个双光接收器次总成(DROSA)，即如图3B所示，双光接收器次总成(DROSA)由二个光接收元件(Receiver)260，261及滤镜262所构成，其工作原理同前述双光发射器次总成，故不再赘述。

上述不同的逻辑信道的数据以分波多任务(Wavelength DivisionMultiplexing；WDM)方式传送/接收，或是高密度分波多任务(DenseWavelength Division Multiplexing；DWDM)方式传送/接收；光纤20可为波长为1310nm与1550nm的单模光纤(Single-Mode Fiber；SMF)，或是波长为850nm与1300nm的多模光纤(Multi-Mode Fiber；MMF)。

在本发明的具体实施例中，显示数据信道905与消费性电子产品控制信道906的数据可利用传统铜线或光纤做为实体连接。如图2所示，于第一具高画质数字影音数据接口的传输设备100中，第一显示数据信道的传输模块202通过光纤20以光形式传送显示数据信道905与消费性电子产品控制信道906的数据，并利用第一光耦合/分歧单元203以光耦合方式耦合光发射单元201与第一显示数据信道的传输模块202的数据，再通过光纤20传送至第二具高画质数字影音数据接口的传输设备110。

在第二具高画质数字影音数据接口的传输设备110中，利用第二光耦合/分歧单元213接收传输至光接收单元211与第二显示数据信道的传输模块212的数据。

第二显示数据信道的传输模块212通过光纤20以光形式接收显示数据信道905与消费性电子产品控制信道906的数据，在传送数据上，由于除显示数据信道905之外的逻辑信道都属单工传输模式，因此，仅有第二显示数据信道的传输模块212利用第二光耦合/分歧单元213并通过光纤20传送显示数据信道905的数据至第一具高画质数字影音数据接口的传输设备100。

在第一具高画质数字影音数据接口的传输设备100中，第一光耦合/分歧单元203接收第二显示数据信道的传输模块212传输至第一显示数据信道的传输模块202的数据。

如图4A与图4B所示，其分别为第一显示数据信道的传输模块202的架构图与第二显示数据信道的传输模块212的架构图。

在第一显示数据信道的传输模块202中，显示数据信道905的串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906的数据利用第一反向单元301作反向处理成第一反向数据，即二进制位”1”与”0”相互变换，并连同未反向的第一未反向数据一起输入至第一序列单元302，使得同一笔数据中具有未反向位与对应的反向位，形成在数据内容中”0”及”1”的数量相同，符合光纤传输中DC平衡的要求，因此，在第二具高画质数字影音数据接口的传输设备110中，译码时只要都取反向或都取非反向的信号，即可读取所收到的数据。于本发明的具体实施例中，串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906使用多个第一反向单元301。

第一序列单元302用以将输入的第一反向数据与第一未反向数据做序列输出成第一序列数据至第一光传送/接收单元304。第一光传送/接收单元304用以将输入的第一序列数据以光形式传送至第一光耦合/分歧单元203以耦合光发射单元201。

第一序列单元302或用以接收自第一光耦合/分歧单元203的数据，并将接收的数据输出至第一解序列单元303。第一解序列单元303用以将接收自第二具高画质数字影音数据的传输设备110所传送的显示数据信道905与该消费性电子产品控制信道906的数据做解序处理，以分别得到串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906的数据。

另一方面，于第二显示数据信道的传输模块212中，显示数据信道905的串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906的数据利用第二反向单元311作反向处理成第二反向数据，并连同未反向的第二未反向数据一起输入至第二序列单元312。于本发明的具体实施例中，串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906使用多个第二反向单元311。

第二序列单元312用以将输入的第二反向数据与第二未反向数据做序列输出成第二序列数据至第二光传送/接收单元314。第二光传送/接收单元314用以将输入的第二序列数据以光形式传送至第二光耦合/分歧单元213。

第二序列单元312或用以接收自第二光耦合/分歧单元213的数据，并将接收的数据输出至第二解序列单元313。第二解序列单元313用以将接收自第一具高画质数字影音数据的传输设备100所传送的显示数据信道905与该消费性电子产品控制信道906的数据做解序处理，以分别得到串行数据线(SDA)与串行时脉线(SCL)以及该消费性电子产品控制信道906的数据。

在本发明的具体实施例中，第一光传送/接收单元304与第二光传送/接收单元314可分别为双向光次总成(Bi-directional Optical Subassembly；BOSA)。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，通过至少一条的光纤传送高画质数字影音数据接口的多个逻辑信道的数据及传收高画质数字影音数据接口的一显示数据信道与一消费性电子产品控制信道的数据，其特征在于，该光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备包括有：

一光发射单元，将该多个逻辑信道的数据转换为光信号而传入前述光纤中传输；以及

一第一显示数据信道传输模块，用以将该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的数据做DC平衡、序列化并转换为光信号后传入前述光纤进行传输，并将接收到的光信号转换为电信号并解序列化、解DC平衡后传入该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道。

2.根据权利要求1所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该第一显示数据信道传输模块包含有：

多个第一反向单元，用以反向该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的数据成一第一反向数据；

一第一序列单元，将该第一反向数据以及该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的一第一未反向数据以序列输出成一第一序列数据；

一第一光传送/接收单元，用以传送该第一序列数据与接收一第二序列数据；以及

一第一解序列单元，用以将该第二序列数据予以解序列。

3.根据权利要求1所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该光发射单元为多个光发射器次总成的组合。

4.根据权利要求1所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该光发射单元为多个双光发射器次总成的组合。

5.根据权利要求2所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该第一光传送/接收单元为双向光次总成。

6.根据权利要求2所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，还包含一第一光耦合/分歧单元，用以耦合该光发射单元与该第一光传送/接收单元各别传送的数据，再通过该光纤其中之一传送；该第一光耦合/分歧单元还用以输出接收的数据至该第一光传送/接收单元。

7.一种具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，通过至少一条的光纤接收权利要求1所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的多个逻辑信道的数据及传收高画质数字影音数据接口的该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的数据，其特征在于，包括有：

一光接收单元，用以将接收的该多个逻辑信道的光信号转换为电信号后传入该多个逻辑信道；以及

一第二显示数据信道传输模块，用以将该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的数据做DC平衡、序列化并转换为光信号后传入前述光纤进行传输，并将接收到的光信号转换为电信号并解序列化、解DC平衡后传入该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道。

8.根据权利要求7所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该第二显示数据信道传输模块包含有：

多个第二反向单元，用以反向该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的数据成一第二反向数据；

一第二序列单元，将该第二反向数据以及该显示数据信道与该消费性电子产品控制信道的一第二未反向数据以序列输出成该第二序列数据；

一第二光传送/接收单元，用以传送该第二序列数据与接收该第一序列数据；以及

一第二解序列单元，用以将该第一序列数据予以解序列。

9.根据权利要求7所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该光接收单元为多个光接收器次总成的组合。

10.根据权利要求7所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该光接收单元为多个双光接收器次总成的组合。

11.根据权利要求8所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，该第二光传送/接收单元为双向光次总成。

12.根据权利要求8所述的具光纤式高画质数字影音数据接口的传输设备，其特征在于，还包含一第二光耦合/分歧单元，用以输出该第二光传送/接收单元传送的数据，再通过该光纤其中之一传送；该第二光耦合/分歧单元还用以分歧接收的数据至该光接收单元与该第二光传送/接收单元。

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