TWI395476B

TWI395476B - 用於高解析多媒體介面之影音資料時序判斷方法及其相關裝置

Info

Publication number: TWI395476B
Application number: TW095147922A
Authority: TW
Inventors: Te Ju Wang; Chih Feng Juan
Original assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2013-05-01
Also published as: US20080151116A1; TW200829001A; US8154657B2

Description

用於高解析多媒體介面之影音資料時序判斷方法及其相關裝置

本發明係指一種用於高解析多媒體介面之影音資料處理方法及其相關裝置，尤指一種根據串列影音資料的控制區型樣，判斷影音資料之時序的影音資料時序判斷方法及其相關裝置。

隨著數位電視、DVD播放設備的普及，以及高解析度平面顯示器(如液晶電視和電漿電視)進入市場，真正享受高解析度與高品質影像視訊的時代終於到來。然而，平面顯示器的訊號傳輸介面仍以傳統的類比介面為主流，造成訊號傳輸的距離及頻寬受到限制，且平面顯示器必須透過內建的類比數位轉換器將類比訊號轉換成數位訊號。在此情形下，除了在訊號轉換上有很大的損耗之外，也使得訊號傳輸距離小於2到3公尺。因此，英特爾等七家公司針對此一問題，共同提出一種數位顯示器專用的訊號傳輸介面－數位視訊介面〈Digital Visual Interface，DVI〉。DVI介面係用來傳送數位型式的影像訊號到顯示裝置，由於數位訊號可經由編碼(Coding)、壓縮(Compression)、錯誤更正(Error Correction)等運作，因此可以得到極高的影像品質，且傳輸距離也可以延伸到10~20公尺。但由於DVI接頭的體積大且不能同時傳輸音訊訊號，故主要只被用於電腦和顯示器之間的影像資料傳送。

高解析多媒體介面〈High Definition Multimedia Interface，HDMI〉是以DVI為基礎，針對下一世代多媒體影音設備所開發的傳輸介面，適用於數位家電的數位電視、DVD錄放影機、視訊轉換器(Set－top Box)以及其他數位視聽商品。其最大特色在於整合影像和聲音訊號一同傳輸，與傳統影音分離傳輸不同，並採用非壓縮式的數位資料傳輸，可有效降低數位與類比轉換中所造成的信號干擾與衰減。相較於DVI介面，HDMI介面除了接頭更加小型化之外，還可以在原來的視訊訊號中加入音訊及設備之間的控制訊號進行傳送。此外，HDMI介面可加載高頻寬數位內容保護技術〈High Bandwidth Digital Content Protection，HDCP〉，用以防止數位訊號、影像數據的非法複製。

請參閱第1圖，第1圖為一HDMI發送接收系統100的示意圖。HDMI介面採用了最小化傳輸差分訊號〈Transition Minimized Differential Signaling，TMDS〉編碼方式，包含四個傳輸通道，其中三個頻道用來傳輸資料〈TMDS頻道0~TMDS頻道2〉以及一個用來傳輸時脈資料的頻道。顯示數據訊息通道〈Display Data Channel，DDC〉是用於讀取表示接收側解析度等顯示能力的擴展顯示標識數據〈Extended Display Identification Data，EDID〉的訊號線。其中，發送器110首先將影像、聲音訊號變換並合成為可以在接收器120接收的訊號形式。然後，發送器110對影音資料進行TMDS編碼，將平行影像畫素資料以及聲音資料進行串列化處理，以小振幅差分訊號形式進行傳輸。在接收器120進行的處理則與發送側順序相反，不另贅述。

一般而言，發送器110會於同一時間分別輸出有序串列影音資料至TMDS頻道中。然而，由線路佈局或生產過程的差異，每一TMDS頻道的長度、阻抗、增益、衰減等可能不同，造成在資料傳輸的過程中，不同TMDS頻道的資料傳遞會產生不同程度的延遲(即時序偏移程度不同)。在此情形下，接收器120無法於同時接收於所有TMDS頻道上傳遞之影音資料。所以，為了使接收器120可正確地擷取出所要的影音資料，如何判斷並調整資料通道的資料傳輸時序便成為非常重要課題。然而，在HDMI的規範中及習知技術中並無教導實現判斷資料時序的方法及裝置。

因此，本發明之主要目的即在於一種用於高解析多媒體介面之影音資料處理方法及其相關裝置。

本發明揭露一種用於一高解析多媒體介面〈High Density Multimedia Interface，HDMI〉之影音資料處理方法，包含有接收一影音資料；根據一取樣時脈，取樣該影音資料；根據取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出一取樣型樣；比較該取樣型樣與複數個預設型樣；當該取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷該影音資料的時序；以及根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。

本發明另揭露一種用於一高解析多媒體介面〈High Density Multimedia Interface，HDMI〉影音資料處理裝置，其包含有一接收單元，用來接收一影音資料；一取樣單元，耦接於該接收單元，用來根據一取樣時脈，取樣該影音資料；一緩衝器，耦接於該取樣單元，用來根據該取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出一取樣型樣；一比較單元，耦接於該緩衝器，用來比較該取樣型樣與複數個預設型樣；一時序決定單元，耦接於該比較單元，用來根據該比較單元的比較結果，於該取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷該影音資料的時序；以及一輸出單元，耦接於該時序決定單元，用來根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。

為清楚說明本發明，以下先說明TMDS頻道傳輸之資料格式。請參閱第2圖，第2圖為習知TMDS頻道傳輸之資料格式示意圖。如第2圖所示，在TMDS頻道傳輸的資料中，可分為三種資料時段：封包資料時段210、視訊資料時段220以及控制訊號時段230。封包資料時段210係以封包的方式傳輸影音資料中的聲音訊號及輔助訊號；視訊資料時段220傳輸的則是影音資料中影像畫素的視訊資料；而控制訊號時段230則是用來傳輸影音資料的前文部分〈preamble〉，其功能在於告知解碼器接下來傳輸的資料為封包資料時段210或是視訊資料時段220。因此，不論在封包資料時段 210或是視訊資料時段220之前必定存在一控制訊號時段230，換言之，即在任意兩個包含影音資料的資料時段之間，必定包含有一控制訊號時段230。除此之外，在HDMI介面中，每一TMDS頻道同一時間可以傳輸8個位元的資料〈位元D0~D7〉。其中封包時段210只利用其中的4個位元D0~D3傳輸資料，而控制訊號時段230只利用了其中2個位元D0~D1。在發送器發送影音訊息資料之前，會將平行之影音資料位元D0~D7進行串列化編碼處理，以小振幅差分訊號形式進行傳輸，在每一像素時脈下傳輸10個串列的位元。由於在控制訊號時段同一時間只有2個平行的位元D0、D1需要傳輸，因此透過串列化處理之後，只會產生4種不同的型樣，如第6圖所示，型樣200、202、204、206。因此，本發明可根據串列影音資料的控制區型樣，判斷影音資料之時序的影音資料時序。

請參閱第3圖，第3圖為本發明用於高解析多媒體介面之一影音資料處理流程30之流程圖。流程30用來判斷高解析多媒體介面中影音資料的時序，其包含以下步驟：

步驟300：開始。

步驟310：接收一影音資料。

步驟320：根據一取樣時脈，取樣該影音資料。

步驟330：根據取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出一取樣型樣。

步驟340：比較該取樣型樣與複數個預設型樣。

步驟350：判斷該取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣是否相符。若相符，則執行步驟352；若否，則回到步驟330。

步驟352：判斷下一組取樣型樣與該預設型樣是否相符。若連續三組取樣型樣皆與該預設型樣相符，則執行步驟354；若否，則回到步驟330。

步驟354：根據第二組取樣型樣所對應的取樣時脈作為一基準取樣時脈。

步驟356：根據該基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，連續輸出複數個取樣型樣；及比較該複數個取樣型樣與該預設型樣是否相符。若相符，則執行步驟360；若否，則回到步驟330。

步驟360：判斷該影音資料的時序。

步驟370：根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。

步驟380：結束。

根據流程30，在HDMI介面中，當接收器接收一利用TMDS編碼方式傳輸之串列影音資料後〈步驟310〉，接著以一取樣時脈對影音資料進行取樣〈步驟320〉，並根據取樣後之影音資料及取樣時脈，輸出取樣型樣。然後，比較取樣型樣與複數個預設型樣之一預設型樣是否相符；若相符，根據該取樣型樣所對應之一基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，連續輸出複數個取樣型樣，接著比較該複數個取樣型樣與該預設型樣是否相符；若相符，判斷影音資料的時序，並據以輸出影音資料；若不相符，則重新產生取樣型樣。如此一來，本發明可於取樣型樣與一預設型樣相符時，判斷出影音資料的時序，以進行後續處理。

較佳地，本發明係利用3倍超取樣〈Over－sampling〉方式對串列影音資料進行取樣，如此一來，可對同一資料位元作重複取樣，以增加判斷串列影音資料時序的正確性。例如，以TMDS頻道資料位元傳輸時脈頻率的3倍頻率進行超取樣，即像素時脈的30倍。因此，取樣後之串列影音資料位元數量為原始串列影音資料之3倍，並將之先暫存於一緩衝器中。接著，在取樣後之串列影音資料中每隔3個位元依序取出一位元，總共取出10個位元，作為一取樣型樣〈步驟330〉。比較此取樣型樣與控制訊號時段之4組預設型樣〈型樣200、202、204、206〉〈步驟340〉，若比較結果相符，則代表10位元之取樣型樣為控制訊號，根據取樣型樣起始位元在緩衝器中的位置，便可獲得串列影音資料之正確時序〈步驟350〉。若比較結果相符，較佳地可繼續根據緩衝器中取樣後之串列影音資料，由原始取樣位置的下一位元開始取得另一取樣型樣，並與正確預設型樣相比較。請注意，此處所稱之正確預設型樣係指第一次比較結果相符時所獲得的預設型樣。若以此方式連續3次的取樣型樣與預設型樣比較結果皆相同，則以第2次的取樣型樣為準，並以相對應的取樣時脈作為一基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，連續輸出複數個取樣型樣。接著，比較該複數個取樣型樣與該預設型樣，藉由重複比較的方式，增加判斷控制區型樣的準確性〈步驟355〉。最後，當串列影音資料之時序決定之後，可由一輸出裝置輸出該正確時序之影音資料，提供解碼器解碼。〈步驟360〉

若比較結果不相符，則在緩衝器中取樣後之該串列影音資料之下一位元開始，每隔3個位元依序取出1位元，總共取出10個位元，作為另一輸出之取樣型樣，與控制訊號時段之4組預設型樣相比較，若相符則進行步驟355。一直重複這樣的步驟，直到比較結果相符為止。由於在HDMI的規範中，明確地規範影音資料傳輸的延遲誤差必須在0.4個像素時脈之內，因此在很短的時間之內，必定能找到與預設型樣相符之比較結果。

舉例來說，請參考第4圖，第4圖為本發明流程30之實施例示意圖。如圖所示，接收器在時間t0開始接收串列影音資料400。由於每個資料通道具有不同的長度與阻抗，造成資料傳遞上會有不同程度的延遲。在本實施例中，延遲時間t1為2個位元，亦即延遲時間長度為0.2個像素時脈。接著，利用一頻率為TMDS頻道資料位元傳輸時脈3倍之取樣時脈對串列影音資料400進行超取樣。取樣後之串列影音資料402其資料位元數量為原始串列影音資料之3倍，並將之暫存於一緩衝器中。然後，由取樣後之串列影音資料402的第一個位元開始，每隔3個位元依序取出1位元，總共取出10個位元，作為一輸出之取樣型樣404。比較取樣型樣404與控制訊號時段之四組預設型樣〈型樣200、202、204、206〉。由於比較結果並不相符，因此由取樣後之串列影音資料402之第二位元開始，每隔三個位元，再取出10個位元，作為另一輸出之取樣型樣406。接著，比較取樣型樣406與控制訊號時段之四組預設型樣〈型樣200、202、204、206〉，若不相符則一直重複上述步驟，直到比較結果相相符。在本實施例中，由取樣後之串列影音資料402中的第七個位元開始依序取出之取樣型樣408才與控制訊號時段預設型樣202相符。因此根據取樣型樣408起始位元在取樣後之串列影音資料402的位置，便可判斷出串列影音資料400之延遲為2個位元。最後，由輸出裝置根據判斷結果調整串列影音資料400之時序，輸出正確串列影音資料供解碼器解碼。在本實施例中，較佳地可繼續在取樣後之串列影音資料402中的第八個位元、第九個位元開始再取出取樣型樣410、411，與預設型樣202相比較，因連續3組取樣型樣皆與預設型樣202相符；因此以取樣型樣410所對應之取樣時脈作為一基準取樣時脈，對取樣後之串列影音資料402進行取樣。若以此基準取樣時脈連續取樣複數次皆可取得正確的取樣型樣，則可正確地判斷出控制區型樣。因此，本發明藉由重複比較的方式，進行影音資料時序的判斷，增加判斷的準確性。在此，取樣次數並不限於特定次數，而是取決於系統效能及可忍受誤差的大小。

請參閱第5圖，第5圖為本發明高解析多媒體介面〈High Density Multimedia Interface，HDMI〉影音資料處理裝置50之功能方塊圖。影音資料處理裝置50可用以實現流程30，其包含有一接收單元510、一取樣單元520、一緩衝器530、一比較單元540、一時序決定單元550以及一輸出單元560。接收單元510用來接收一TMDS頻道之串列影音資料。取樣單元520耦接於接收單元510，用來利用一取樣時脈對接收單元510接收之串列影音資料進行取樣。緩衝器530耦接於取樣單元520，用來根據取樣後之影音資料及取樣時脈，輸出一取樣型樣。比較單元540耦接於緩衝器530，用來比較取樣型樣與複數個預設型樣。時序決定單元550耦接於比較單元540，用來根據比較單元540的比較結果，於取樣型樣與複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷影音資料的時序。以及輸出單元560耦接於時序決定單元550，用來根據影音資料的時序，輸出影音資料。

在本發明中，取樣單元520較佳地利用超取樣〈Over－sampling〉的方式對串列影音資料進行取樣，如此一來，可對同一資料位元作重複取樣，以增加判斷串列影音資料時序的正確性。例如，以TMDS頻道資料位元傳輸時脈頻率的3倍頻率進行超取樣，即像素時脈的30倍。因此，取樣後之串列影音資料位元數量為接收單元510接收之串列影音資料之3倍，並將之先暫存於緩衝器530中。緩衝器530根據暫存之取樣後影音資料之位元順序及取樣時脈，輸出取樣型樣。由於取樣時脈為TMDS頻道位元傳輸時脈之3倍，因此緩衝器530在取樣後之串列影音資料中每隔3個位元依序取出一位元，總共取出10個位元，輸出一取樣型樣至比較單元540。比較單元540用來比較取樣型樣與控制訊號時段之4組預設型樣。若比較結果相符則輸出至時序決定單元550；若比較結果不相符，則在緩衝器530中取樣之該串列影音資料之下一位元開始，依序取出另一取樣型樣，與控制訊號時段之4組預設型樣相比較，一直重複這樣的步驟，直到比較結果相符為止。時序決定單元550根據比較結果相符之取樣型樣起始位元在緩衝器530中的位置，決定影音資料的時序。最後，由輸出單元560調整影音資料之時序，並輸出正確串列影音資料供解碼器解碼。另外，當比較單元540輸出相符之比較結果至時序決定單元550時，緩衝器530可較佳地根據該取樣型樣所對應之取樣時脈作為一基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，輸出複數個取樣型樣，由比較單元540比較該複數個取樣型樣與該預設型樣，藉由重複比較的方式，增加判斷控制區型樣的準確性，以使時序決定單元540判斷該影音資料的時序。

綜上所述，本發明提出一種用於高解析多媒體介面之影音資料時序判斷方法及其相關裝置，利用TMDS頻道中串列影音資料的控制區型樣判斷影音資料的時序，以使顯示器解碼裝置能從複數個影音資料傳輸通道正確地還原出所要的影音資料，並進而增加硬體設計者的便利性。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100．．．HDMI發送接收系統

110．．．發送器

120．．．接收器

210．．．封包資料時段

220．．．視訊資料時段

230．．．控制訊號時段

200、202、204、206．．．型樣

30．．．影音資料處理流程

300、310、320、330、340、350、360、370、380．．．步驟

400．．．串列影音資料

402．．．取樣後之串列影音資料

404、406、408、410．．．取樣型樣

50．．．影音資料處理裝置

510．．．接收單元

520．．．取樣單元

530．．．緩衝器

540．．．比較單元

550．．．時序決定單元

560．．．輸出單元

D0~D7．．．位元

t0、t1．．．時間

第1圖為一HDMI發送接收系統的示意圖。

第2圖為習知TMDS頻道傳輸之資料格式示意圖。

第3圖為本發明用於高解析多媒體介面之一影音資料處理流程之流程圖。

第4圖為本發明流程之實施例示意圖。

第5圖為本發明高解析多媒體介面影音資料處理裝置之功能方塊圖。

第6圖為習知TMDS頻道傳輸之控制訊號時段預設型樣示意圖

30．．．影音資料處理流程

300、310、320、330、340、350、360、370、380．．．步驟

Claims

一種用於一高解析多媒體介面〈High Density Multimedia Interface，HDMI〉之影音資料處理方法，包含有：接收一影音資料；根據一取樣時脈，取樣該影音資料；根據取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出一取樣型樣；比較該取樣型樣與複數個預設型樣；當該取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷該影音資料的時序；以及根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中該影音資料係透過最小化傳輸差分訊號編碼方式〈Transition Minimized Differential Signaling，TMDS〉傳輸之串列影音資料。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中該取樣時脈係為該高解析多媒體介面之一像素時脈之複數倍。
如請求項3所述之影音資料處理方法，其中該複數倍係30倍。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中該取樣型樣包含10個位元。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中根據取樣後之該影音資料及該取樣時脈輸出該取樣型樣係根據取樣後之該影音資料之位元順序及該取樣時脈，輸出該取樣型樣。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中當該取樣型樣與該預設型樣相符時判斷該影音資料的時序另包含：根據該取樣型樣所對應之一基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，輸出複數個取樣型樣；以及比較該複數個取樣型樣與該預設型樣，以判斷該影音資料的時序。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其中該複數個預設型樣係對應於符合該高解析多媒體介面之影音格式的複數個控制區型樣。
如請求項8所述之影音資料處理方法，其中該複數個預設型樣之每一預設型樣包含有10個位元。
如請求項8所述之影音資料處理方法，其中該複數個預設型樣共包含4種型樣。
如請求項1所述之影音資料處理方法，其另包含：當該取樣型樣與該預設型樣不相符時，根據該取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出另一取樣型樣；比較該另一取樣型樣與該複數個預設型樣；當該另一取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷該影音資料的時序；以及根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。
一種用於一高解析多媒體介面〈High Density Multimedia Interface，HDMI〉影音資料處理裝置，其包含有：一接收單元，用來接收一影音資料；一取樣單元，耦接於該接收單元，用來根據一取樣時脈，取樣該影音資料；一緩衝器，耦接於該取樣單元，用來根據該取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出一取樣型樣；一比較單元，耦接於該緩衝器，用來比較該取樣型樣與複數個預設型樣；一時序決定單元，耦接於該比較單元，用來根據該比較單元的比較結果，於該取樣型樣與該複數個預設型樣之一預設型樣相符時，判斷該影音資料的時序；以及一輸出單元，耦接於該緩衝器及該時序決定單元，用來根據該影音資料的時序，輸出該影音資料。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該影音資料係指利用最小化傳輸差分訊號編碼方式〈Transition Minimized Differential Signaling，TMDS〉傳輸之串列影音資料。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該取樣時脈係為該高解析多媒體介面之一像素時脈之複數倍。
如請求項14所述之影音資料處理裝置，其中該複數倍係30倍。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該取樣型樣包含10個位元。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該緩衝器係用來根據取樣後之該影音資料之位元順序及該取樣時脈，輸出該取樣型樣。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中於該取樣型樣與該預設型樣相符時，該緩衝器根據該取樣型樣所對應之一基準取樣時脈，對該取樣後之該影音資料進行取樣，輸出複數個取樣型樣，而該比較單元係用以比較該複數個取樣型樣與該預設型樣，以使該時序決定單元判斷該影音資料的時序。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該複數個預設型樣係對應於符合該高解析多媒體介面之影音格式的複數個控制區型樣。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該複數個預設型樣之每一預設型樣包含有10個位元。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該複數個預設型樣共包含4種型樣。
如請求項12所述之影音資料處理裝置，其中該緩衝器另用來於該取樣型樣與該預設型樣不相符時，根據該取樣後之該影音資料及該取樣時脈，輸出另一取樣型樣。