CN102045512B - 多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法 - Google Patents

多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法 Download PDF

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Abstract

多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法。该多计算机切换器，包括一信号输入端、一电平检测电路以及一处理单元。信号输入端接收一音视频信号，音视频信号包括多个差动数据信号。电平检测电路检测一第一差动数据信号而得到一电平信号。处理单元依据电平信号判断音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式。其中，第一差动数据信号在音视频信号于一双链接模式时的电平大于第一差动数据信号在音视频信号于单链接模式时的电平。

Description

多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法
技术领域
本发明涉及一种多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法，且特别涉及一种可以降低噪声干扰的多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法。
背景技术
最小化传输差动信号(Transition Minimized Differential Signal，TMDS)为美国Silicon Image公司所开发的一种传输技术，适用于高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)或是数字视频接口(DigitalVisual Interface，DVI)等图像传输接口，可用以确保高速串行数据传送的稳定性。
目前市面上的多种音视频设备，诸如机上盒、DVD播放器、个人计算机或液晶电视等，均提供单链接(single-link)模式或双链接(dual-link)模式等不同的图像传输接口，以提高图像传输效率来配合各种音视频设备的需求。然而，传输信号线会因为串音(crosstalk)缺陷而带有噪声，此噪声可能因为通道增益而被放大，使得音视频设备产生误判而由单链接模式切换至双链接模式，而导致音视频设备的显示装置出现错误的双屏幕画面。
发明内容
本发明涉及一种多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法，通过一电平检测电路以判断音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式，故得以降低噪声的干扰。
根据本发明的第一方面，提出一种多计算机切换器，包括一信号输入端、一电平检测电路以及一处理单元。信号输入端接收一音视频信号，音视频信号包括多个差动数据信号。电平检测电路检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号。处理单元依据电平信号判断音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式。其中，第一差动数据信号在音视频信号于一双链接模式时的电平大于第一差动数据信号在音视频信号于单链接模式时的电平。
根据本发明的第二方面，提出一种信号延伸器，包括一信号输入端、一电平检测电路以及一处理单元。信号输入端从一服务器或一远端模块接收一音视频信号，音视频信号包括多个差动数据信号。电平检测电路检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号。处理单元依据电平信号判断音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式。其中，第一差动数据信号在音视频信号于双链接模式时的电平大于第一差动数据信号在音视频信号于单链接模式时的电平。
根据本发明的第三方面，提出一种音视频信号检测方法，包括下列步骤。经由一缆线或一网络线接收一音视频信号，音视频信号包括多个差动数据信号。检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号。依据电平信号判断音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式。依据音视频信号的模式控制音视频信号的增益值。其中，第一差动数据信号在音视频信号于双链接模式时的电平大于第一差动数据信号在音视频信号于单链接模式时的电平。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示依照本发明优选实施例的多计算机切换器的方块图。
图2A绘示依照本发明优选实施例的电平检测电路的电路图。
图2B绘示依照本发明优选实施例的电平检测电路的信号波形示意图。
图3A绘示依照本发明优选实施例的衰减检测电路的电路图。
图3B绘示依照本发明优选实施例的衰减检测电路的信号波形示意图。
图4绘示依照本发明优选实施例的信号延伸器的方块图。
图5绘示依照本发明优选实施例的音视频信号检测方法的流程图。
【主要元件符号说明】
11～13：主机
24～25、46：操作装置
42：服务器/远端模块
44：网络线
100：多计算机切换器
112～116、410：信号输入端
122～124、420：输出端
130、430：电平检测电路
132：第一滤波单元
134：运算放大器
140、440：衰减检测电路
142：第二滤波单元
144：差动放大器
145、445：模拟数字转换器
150、450：处理单元
160、460：放大单元
400：信号延伸器
具体实施方式
本发明提供一种多计算机切换器(KVM Switch)、信号延伸器(extender)及音视频信号检测方法，通过一电平检测电路以判断音视频信号处于一单链接(single-link)模式或一双链接(dual-link)模式，故得以降低噪声的干扰，且可检测传输信号线的长度而得以自动进行补偿。
第一实施例
请参照图1，其绘示依照本发明优选实施例的多计算机切换器的方块图。如图1所示，多计算机切换器100可耦接至多个主机11～13及多个操作装置24～25。多计算机切换器100包括多个信号输入端112～116、多个输出端122～124、一电平检测电路130、一衰减检测电路140、一模拟数字转换器145、一处理单元150及一放大单元160。多计算机切换器100可通过信号输入端112～116分别从多个主机11～13接收音视频信号，然后通过输出端122～124分别输出至操作装置24～25。接下来举信号输入端114从主机12接收一音视频信号为例做说明。
信号输入端114从主机12接收一音视频信号，此音视频信号例如为一高清晰度多媒体接口(HDMI)信号或一数字视频接口(DVI)信号。此音视频信号实质上为一最小化传输差动(TMDS)信号，其包括多个差动数据信号及一差动时钟信号。请参照表1及表2，表1为音视频信号处于一单链接模式以进行传输的传输规格表，表2为音视频信号处于一双链接模式以进行传输的传输规格表。
  引脚   引脚定义   引脚   引脚定义
  1   TMDS Data2+   2   TMDS Data2 Shield
  3   TMDS Data2-   4   TMDS Data1+
  5   TMDS Data1 Shield   6   TMDS Data1-
  7   TMDS Data0+   8   TMDS Data0 Shield
  9   TMDS Data0-   10   TMDS Clock+
  11   TMDS Clock Shield   12   TMDS Clock-
  13   CEC   14   Reserved
  15   SCL   16   SDA
  17   DDC/CEC Ground   18   +5V Power
  19   High Plug Detect
表1
  引脚   引脚定义   引脚   引脚定义
  1   TMDS Data2+   2   TMDS Data2 Shield
  3   TMDS Data2-   4   TMDS Data1+
  5   TMDS Data1 Shield   6   TMDS Data1-
  7   TMDS Data0+   8   TMDS Data0 Shield
  9   TMDS Data0-   10   TMDS Clock+
  11   TMDS Clock Shield   12   TMDS Clock-
  13   TMDS Data5+   14   TMDS Data5 Shield
  15   TMDS Data5-   16   TMDS Data4+
  17   TMDS Data4 Shield   18   TMDS Data4-
  19   TMDS Data3+   20   TMDS Data3 Shield
  21   TMDS Data3-   22   CEC
  23   Reserved   24   Reserved
  25   SCL   26   SDA
  27   DDC/CEC Ground   28   +5V Power
  29   High Plug Detect
表2
比较表1及表2可以得知，相较于在单链接模式下传输时，音视频信号在双链接模式下传输会多出TMDS Data3+/TMDS Data3-、TMDSData4+/TMDS Data4-及TMDS Data5+/TMDS Data5-等三对差动数据信号。亦即，对于上述三对差动数据信号而言，此三对差动数据信号在音视频信号于双链接模式时的电平会大于此三对差动数据信号在音视频信号于单链接模式时的电平。因此，本发明的多计算机切换器100利用电平检测电路130检测此三对差动数据信号的任一对的电平，来判断音视频信号在单链接模式下传输或在双链接模式下传输。
请参照图2A及图2B，图2A绘示依照本发明优选实施例的电平检测电路的电路图，图2B绘示依照本发明优选实施例的电平检测电路的信号波形示意图。电平检测电路130包括一第一滤波单元132及一运算放大器134。第一滤波单元132过滤上述三对差动数据信号的任一对而得到一第一直流电压电平VDC1。运算放大器134比较第一直流电压电平VDC1及一参考电压电平V-ref而得到电平信号。处理单元150可依据电平信号判断音视频信号在单链接模式下传输或在双链接模式下传输。
参考图2B可以得知，TMDS Data3+/TMDS Data3-、TMDSData4+/TMDS Data4-及TMDS Data5+/TMDS Data5-等三对差动数据信号在双链接模式的电平会大于在单链接模式的电平。因此，当音视频信号处于双链接模式，则第一滤波单元132所得到的第一直流电压电平VDC1会较低，且小于参考电压电平V-ref。反之，当音视频信号于单链接模式时，则第一滤波单元132所得到的第一直流电压电平VDC1会较高，且大于参考电压电平V-ref。因此，处理单元150可通过运算放大器134所输出的电平信号准确地判断音视频信号在单链接模式下传输或在双链接模式下传输，并据以控制操作装置24。如此一来，即可避免传统因为噪声被放大而产生错误的双屏幕画面的问题。
此外，本发明的多计算机切换器100也可检测传输信号线的长度而得以自动进行补偿。由于音视频信号无论在双链接模式或单链接模式均包括TMDS Data0+/TMDS Data0-、TMDS Data1+/TMDS Data1-及TMDSData2+/TMDS Data2-等三对差动数据信号，因此本发明的多计算机切换器100利用衰减检测电路140检测上述三对差动数据信号的衰减程度来决定对音视频信号的至少一补偿值。其中，上述三对差动数据信号在音视频信号于双链接模式时的电平相同于音视频信号于单链接模式时的电平。
于多计算机切换器100中，衰减检测电路140检测TMDS Data0+/TMDSData0-、TMDS Data1+/TMDS Data1-及TMDS Data2+/TMDS Data2-等三对差动数据信号的任一对而得到一模拟衰减信号。模拟数字转换器145将模拟衰减信号转换为一数字衰减信号并输出至处理单元150，使得处理单元150依据数字衰减信号判断对音视频信号的至少一补偿值。
请参照图3A及图3B，图3A绘示依照本发明优选实施例的衰减检测电路的电路图，图3B绘示依照本发明优选实施例的衰减检测电路的信号波形示意图。衰减检测电路140包括一第二滤波单元142及一差动放大器144。第二滤波单元142过滤TMDS Data0+/TMDS Data0-、TMDS Data1+/TMDSData1-及TMDS Data2+/TMDS Data2-等三对差动数据信号的任一对而得到一第二直流电压电平VDC2。差动放大器144比较第二直流电压电平VDC2及一参考电压电平V-ref而得到模拟衰减信号信号。
模拟数字转换器145将模拟衰减信号转换为一数字衰减信号并输出至处理单元150。处理单元150依据数字衰减信号判断信号输入端114与主机12之间的缆线的长度，并据以计算出对音视频信号的至少一补偿值。处理单元150依据此至少一补偿值控制放大单元160以对音视频信号进行补偿。放大单元160例如包括多个缓冲器，这些缓冲器受处理单元150控制而改变增益以对音视频信号进行补偿。
第二实施例
请参照图4，其绘示依照本发明优选实施例的信号延伸器的方块图。如图4所示，信号延伸器400耦接至一服务器/远端模块42及一操作装置46。信号延伸器400包括一信号输入端410、一输出端420、一电平检测电路430、一衰减检测电路440、一模拟数字转换器445、一处理单元450及一放大单元460。信号延伸器400可通过信号输入端410经由一网络线44从服务器/远端模块42接收音视频信号，然后通过输出端420别输出至操作装置46。网络线44例如为一CAT5/5e/6/7/7a缆线，并不做限制。
类似于多计算机切换器100，本发明的信号延伸器400亦是利用电平检测电路430检测TMDS Data3+/TMDS Data3-、TMDS Data4+/TMDS Data4-及TMDS Data5+/TMDS Data5-等三对差动数据信号的任一对的电平，来判断音视频信号在单链接模式下传输或在双链接模式下传输。如此一来，即可避免传统因为噪声被放大而产生错误的双屏幕画面的问题。其中，电平检测电路430的运作原理相同于电平检测电路130，故在此不再重述。
此外，本发明的信号延伸器400亦是利用电平检测电路430利用衰减检测电路440检测TMDS Data0+/TMDS Data0-、TMDS Data1+/TMDSData1-及TMDS Data2+/TMDS Data2-等三对差动数据信号的任一对的衰减程度来决定对音视频信号的至少一补偿值。如此一来，处理单元450即可控制放大单元460改变增益以对音视频信号进行补偿。其中，衰减检测电路440的运作原理相同于衰减检测电路140，故在此不再重述。
本发明亦公开一种音视频信号检测方法，请参照图5，其绘示依照本发明优选实施例的音视频信号检测方法的流程图。在步骤S500中，经由一缆线或一网络线接收一音视频信号，此音视频信号包括多个差动数据信号。在步骤S510中检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号。其中，第一差动数据信号在音视频信号于一双链接模式时的电平会大于第一差动数据信号在音视频信号于一单链接模式时的电平。在步骤S520中，依据电平信号判断音视频信号处于单链接模式或双链接模式。在步骤S530中，依据音视频信号的模式控制音视频信号的增益值。
上述的音视频信号检测方法，其详细原理已叙述于本发明的多计算机切换器100及信号延伸器400中，故在此不再重述。
本发明上述实施例所公开的多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下：
本发明的多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法，通过一电平检测电路判断差动数据信号的电平以决定音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式，故得以降低噪声的干扰，而不会产生因为噪声被放大而产生错误的双屏幕画面的问题。此外，本发明的多计算机切换器、信号延伸器及音视频信号检测方法，亦通过检测差动数据信号的衰减程度来估测传输信号线的长度，并据以得到对音视频信号的至少一补偿值而得以自动进行补偿。
综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

Claims (17)

1.一种多计算机切换器，包括：
一信号输入端，用以接收一音视频信号，该音视频信号包括多个差动数据信号；
一电平检测电路，用以检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号；以及
一处理单元，用以依据该电平信号判断该音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式；
其中，该第一差动数据信号在该音视频信号于一双链接模式时的电平大于该第一差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平；
其中该电平检测电路包括：
一第一滤波单元，用以过滤该第一差动数据信号而得到一第一直流电压电平；以及
一运算放大器，用以比较该第一直流电压电平及一参考电压电平而得到该电平信号。
2.如权利要求1所述的多计算机切换器，其中该音视频信号为一高清晰度多媒体接口信号或一数字视频接口信号。
3.如权利要求1所述的多计算机切换器，其中当该音视频信号于该双链接模式时，该第一直流电压电平小于该参考电压电平，当该音视频信号于该单链接模式时，该第一直流电压电平大于该参考电压电平。
4.如权利要求1所述的多计算机切换器，还包括：
一衰减检测电路，用以检测这些差动数据信号的一第二差动数据信号而得到一模拟衰减信号；以及
一模拟数字转换器，用以将该模拟衰减信号转换为一数字衰减信号并输出至该处理单元，使得该处理单元依据该数字衰减信号判断对该音视频信号的至少一补偿值；
其中，该第二差动数据信号在该音视频信号于该双链接模式时的电平相同于该第二差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平。
5.如权利要求4所述的多计算机切换器，其中该衰减检测电路包括：
一第二滤波单元，用以过滤该第二差动数据信号而得到一第二直流电压电平；以及
一差动放大器，用以比较该第二直流电压电平及一参考电压电平而得到该模拟衰减信号信号。
6.如权利要求4所述的多计算机切换器，其中该处理单元依据该数字衰减信号判断连接于所述的多计算机切换器及一主机的一缆线的长度，并据以计算出对该音视频信号的该至少一补偿值。
7.一种信号延伸器，包括：
一信号输入端，用以从一服务器或一远端模块接收一音视频信号，该音视频信号包括多个差动数据信号；
一电平检测电路，用以检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号；以及
一处理单元，用以依据该电平信号判断该音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式；
其中，该第一差动数据信号在该音视频信号于该双链接模式时的电平大于该第一差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平；
其中该电平检测电路包括：
一第一滤波单元，用以过滤该第一差动数据信号而得到一第一直流电压电平；以及
一运算放大器，用以比较该第一直流电压电平及一参考电压电平而得到该电平信号。
8.如权利要求7所述信号延伸器，其中该音视频信号为一高清晰度多媒体接口信号或一数字视频接口信号。
9.如权利要求7所述信号延伸器，其中该信号输入端是经由一网络线接收该音视频信号，且该网络线为一CAT5/5e/6/7/7a缆线。
10.如权利要求7所述的信号延伸器，其中当该音视频信号于该双链接模式时，该第一直流电压电平小于该参考电压电平，当该音视频信号于该单链接模式时，该第一直流电压电平大于该参考电压电平。
11.如权利要求7所述的信号延伸器，还包括：
一衰减检测电路，用以检测这些差动数据信号的一第二差动数据信号而得到一模拟衰减信号；以及
一模拟数字转换器，用以将该模拟衰减信号转换为一数字衰减信号并输出至该处理单元，使得该处理单元依据该数字衰减信号判断对该音视频信号的至少一补偿值；
其中，该第二差动数据信号在该音视频信号于该双链接模式时的电平相同于该第二差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平。
12.如权利要求11所述的信号延伸器，其中该衰减检测电路包括：
一第二滤波单元，用以过滤该第二差动数据信号而得到一第二直流电压电平；以及
一差动放大器，用以比较该第二直流电压电平及一参考电压电平而得到该模拟衰减信号信号。
13.如权利要求11所述的信号延伸器，其中该处理单元依据该数字衰减信号判断连接于一服务器/远端模块及所述的信号延伸器的一网络线的长度，并据以计算出对该音视频信号的该至少一补偿值。
14.一种音视频信号检测方法，包括：
经由一缆线或一网络线接收一音视频信号，该音视频信号包括多个差动数据信号；
检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号；
依据该电平信号判断该音视频信号处于一单链接模式或一双链接模式；以及
依据该音视频信号的模式控制该音视频信号的增益值；
其中，该第一差动数据信号在该音视频信号于该双链接模式时的电平大于该第一差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平；
其中检测这些差动数据信号的一第一差动数据信号而得到一电平信号的步骤进一步包括：
过滤该第一差动数据信号而得到一第一直流电压电平；以及
比较该第一直流电压电平及一参考电压电平而得到该电平信号；
其中，当该音视频信号于该双链接模式时，该第一直流电压电平小于该参考电压电平，当该音视频信号于该单链接模式时，该第一直流电压电平大于该参考电压电平。
15.如权利要求14所述的音视频信号检测方法，还包括：
检测这些差动数据信号的一第二差动数据信号而得到一模拟衰减信号；以及
将该模拟衰减信号转换为一数字衰减信号并依据该数字衰减信号判断对该音视频信号的至少一补偿值；
其中，该第二差动数据信号在该音视频信号于该双链接模式时的电平相同于该第二差动数据信号在该音视频信号于该单链接模式时的电平。
16.如权利要求15所述的音视频信号检测方法，还包括：
过滤该第二差动数据信号而得到一第二直流电压电平；以及
比较该第二直流电压电平及一参考电压电平而得到该模拟衰减信号信号。
17.如权利要求15所述的音视频信号检测方法，还包括：
依据该数字衰减信号判断该缆线或该网络线的长度，并据以计算出对该音视频信号的该至少一补偿值。
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