АУДИО И ВИДЕО ИНТЕРФЕЙС И СПОСОБ КОММУНИКАЦИИ МЕЖДУ УСТРОЙСТВОМ ОТОБРАЖЕНИЯ И ИСТОЧНИКОМ АУДИО-ВИДЕО ИНФОРМАЦИИ
AUDIO AND VIDEO INTERFACE AND METHOD FOR COMMUNICATION BETWEEN DISPLAY DEVICE AND AUDIO-VIDEO INFORMATION SOURCE

Настоящее изобретение относится к области мультимедиа коммуникаций, и в частности к аудио и видео интерфейсу и способу коммуникации между устройством отображения и источником аудио-видео информации.
Уровень техники
С развитием технологии аналогового видео было создано много типов стандартов интерфейса. Начиная с составного видеосигнала Cvbs и сигнала разделения яркости/цветности Y/C и заканчивая компонентным видео сигналом Y/Pb/Pr или Red Green Blue (RGB), полоса пропускания становилась все шире и шире, разрешение изображения значительно улучшилось, и в то же время искажение сигнала значительно снизилось. Параллельно с непрерывным улучшением качества аналогового видеосигнала появлялось все больше и больше стандартов интерфейса. Среди стандартов интерфейса наиболее широкое распространение получили:
RCA интерфейс, который передает Cvbs сигнал;
S-видео, который передает Y/C сигнал;
3RCA интерфейсный терминал, VGA интерфейс, D-видео (Япония), и SCART интерфейс (Европейский стандарт), которые передают компонентный сигнал.
В настоящее время с быстрым развитием индустрии мультимедиа коммуникаций, осуществляется постепенный переход с аналоговых технологий на цифровые, но бытовая мм техника, такая как ТВ тюнеры и DVD плееры, еще поддерживает аналоговый видеосигнал. Так как существуют стандарты различных видеосигналов, то мультимедиа электроника должна для совместимости поддерживать много типов интерфейсов, что приводит к проблемам.
Наличие множества интерфейсов ограничивает размеры печатных плат и не позволяет уменьшить размеры прибора.
Наличие множества кабелей делает соединение весьма сложным.
Сущность изобретения
Принимая во внимание сказанное выше, настоящее изобретение предоставляет аудио и видео интерфейс, используемый в устройствах отображения, и способ коммуникации между устройством отображения и источником аудио-видео информации, которые могут упростить соединение и уменьшить размеры печатных плат.
Для решения указанных технических проблем, настоящим изобретением предлагается следующее техническое решение.
Аудио и видео интерфейс, используемый в устройствах отображения, содержит плату интерфейса, на которой размещены терминалы аудио сигнала, по крайней мере, два типа терминалов видео сигнала, терминалы обмена сигналами для обмена атрибутной информацией с отображающим устройством и терминалы заземления для пространственной изоляции терминалов различных видео сигналов на плате.
Терминалы сигнала на плате интерфейса содержат терминалы высокоскоростного сигнала и терминалы низкоскоростного сигнала;
терминалы сигнала на плате интерфейса располагаются в соответствии со следующими принципами:
для всех терминалов видео сигнала и терминалов аудио сигнала импеданс возвратной шины передачи мал, и терминалы высокоскоростного сигнала имеют независимые возвратные шины передачи;
терминалы высокоскоростного сигнала и терминалы низкоскоростного сигнала изолированы друг от друга; и
терминалы обмена сигналами, терминалы видео сигнала и терминалы аудио сигнала изолированы посредством терминалов заземления.
В видео сигналы включаются составной видеосигнал, и сигнал разделения яркости/цветности и компонентным видео сигнал.
Видео сигналы различного типа совместно используют один терминал.
Импеданс терминала видео сигнала равен 75 Ом, импеданс терминала аудио сигнала меньше 1 кОм.
Расположение терминалов на плате интерфейса может быть двухрядным (А и Б) с восьмью столбцами;
причем терминалами с Б1 по Б8 являются терминал обмена сигналами, терминал заземления Б2, терминал аудио сигнала Б3, терминал заземления Б4, терминал РЬ сигнала, терминал заземления Б6, терминал заземления Б7, терминал мультиплексной передачи сигналов Cvbs/Y/Lum соответственно; терминалами с A1 по А8 являются резервный терминал, терминал заземления А2, терминал аудио сигнала A3, терминал заземления А4, терминал заземления А5, терминал мультиплексной передачи сигналов Pr/Chrom, терминал заземления А7, терминал заземления А8 соответственно.
Расположение терминалов на плате интерфейса может быть трехрядным (А, Б и В) с семью столбцами;
причем терминалами с B1 по В7 являются резервный или незанятый терминал В1, терминал заземления В2, терминал аудио сигнала В3, терминал аудио сигнала В4, терминал заземления В5, терминал SCK сигнала и резервный или незанятый терминал В7 соответственно; терминалами с Б1 по Б7 являются терминал Chrom сигнала, терминал заземления Б2, незанятый терминал БЗ, незанятый терминал Б4, незанятый терминал Б5, терминал заземления Б6 и терминал SDA сигнала соответственно; терминалами с А1 по А7 являются терминал мультиплексной передачи сигналов Cvbs/Y/Lum, терминал заземления А2, терминал Рb сигнала A3, терминал заземления А4, терминал Рr сигнала, терминал заземления А6, терминал заземления А7 соответственно.
Расположение терминалов на плате интерфейса может быть четырехрядным (А, Б, В и Г);
причем терминалами с Г2 по Г6 являются терминал заземления Г2, терминал аудио сигнала Г3, терминал аудио сигнала Г4, терминал заземления Г5 и резервный терминал Г6 соответственно, терминалами с В2 по В6 являются терминал Lum сигнала, терминал заземления ВЗ, терминал Chrom сигнала, терминал заземления В5 и терминал Cvbs сигнала соответственно; терминалами с Б2 по Б6 являются терминал заземления Б2, незанятый терминал Б3, незанятый терминал Б4, незанятый терминал Б5 и терминал обмена сигналами Б6 соответственно; терминалами с A1 по А7 являются терминал мультиплексной передачи Y сигнала, терминал заземления А2, терминал заземления A3, терминал Рb сигнала, терминал заземления А5, терминал заземления А6, терминал Рr сигнала соответственно.
Способ коммуникации между устройством отображения и источником аудио-видео информации, причем устройство отображения соединено с источником посредством аудио-видео интерфейса, включает следующие этапы:
устройство отображения передает через терминал обмена сигналами источнику сигналы, содержащие информацию о емкости дисплея или описание состояния отображающего устройства; и
источник регулирует выходной аудио-видео сигнал в соответствии с емкостью дисплея или состоянием дисплея, и передает скорректированные аудио-видео сигналы устройству отображения через терминалы аудио сигнала и соответствующие терминалы видео сигнала.
Информация о емкости дисплея устройства отображения содержит, по крайней мере, следующее: поддерживаемая система отображающего устройства, формат экрана и максимальное разрешение; и
информация о состоянии отображающего устройства содержит, по крайней мере, следующее: система отображающего устройства, входной канал, режим ожидания, режим автоматической настройки и разрешение.
Посредством физической установки терминалов аудио и видео сигнала различных типов в один интерфейс, и добавления терминалов обмена сигналами для обмена информацией между источником и отображающим устройством, в настоящем изобретении достигается обмен аудио и видео сигналами различных типов между источником и устройством отображения, так что аудио и видео сигналы различных типов интегрированы в один интерфейс, тем самым снижается сложность соединения интерфейсов кабелями, уменьшаются размеры печатных плат, значительно сокращается число цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) в плате, уменьшается энергопотребление.
Фиг.1 - блок-схема коммуникационных пакетов, отправляемых устройством отображения в соответствии с реализацией настоящего изобретения.
Фиг.2 - блок-схема коммуникационных пакетов, отправляемых источником в соответствии с реализацией настоящего изобретения.
Фиг.3 - процедура подготовки устройства отображения к отправке коммуникационных пакетов в соответствии с реализацией настоящего изобретения.
Примеры осуществления изобретения
Настоящее изобретение будет далее описано в соответствии с чертежами и примерами осуществления.
Для решения проблем размеров устройств, множества кабелей и отсутствия взаимодействия между источником и устройством отображения, которые вызваны слишком большим количеством стандартов интерфейса в области аналогового видео, настоящим изобретением предоставляется комбинированный аудио и видео интерфейс, в котором достигается обратная связь посредством обмена сигналами, причем на плате интерфейса интегрированы терминалы обмена сигналами, терминалы аудио сигнала, терминалы различных видео сигналов и терминалы заземления, и терминалы обмена сигналами используются для обмена атрибутной информацией отображающего устройства между источником и отображающим устройством. Источник может регулировать тип передаваемых аудио и видео сигналов в соответствии с атрибутной информацией, такой как описание емкости дисплея и состояние дисплея отображающего устройства. Терминалы заземления главным образом используются для пространственной изоляции различных терминалов видео сигнала на плате интерфейса. Среди терминалов различных сигналов, некоторые используются для передачи высокоскоростных сигналов, некоторые - для низкоскоростных, а именно терминалы сигнала содержат терминалы высокоскоростного сигнала и терминалы низкоскоростного сигнала.
Вообще говоря, сигнальные выводы комбинированного аудио и видео интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения организованы согласно следующим принципам: (1) каждая сигнальная шина имеет возвратную шину передачи с малым импедансом, и шины высокоскоростного сигнала имеют независимые возвратные шины передачи; (2) шины высокоскоростного сигнала и шины низкоскоростного сигнала надежно изолированы друг от друга; (3) шины обмена сигналами от видео и аудио сигналов экранирующими заземляющими шинами; (4) импеданс шины видео сигнала равен 75 Ом и импеданс шины аналогового аудио сигнала меньше 1 кОм.
Необходимо понимать, что терминалы, если этого не указано (как для НТ терминалов, описанных ниже), обычно содержат внутренние кабели соединенного с терминалами оборудования. Следовательно, описание сигнальных шин или заземляющих шин дано здесь для объяснения принципа прокладки проводки, т.е. принципа размещения терминалов сигнала и терминалов заземления на плате интерфейса.
Распределение терминалов аудио и видео комбинированного интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения иллюстрируется далее на примере составного видео сигнала Cvbs, сигнала разделения яркости/цветности Chrom (цветность)/Lum (яркость) и компонентного видео сигнала Y/Pb/Pr, интегрированных в комбинированный аудио и видео интерфейс. В одном типе видео сигналов (например Y/Pb/Pr) сигнал Y, сигнал РЬ, сигнал Рr являются различными видео сигналами. Аудио Л - это сигнал левого канала аналогового аудио, аудио П - это сигнал правого канала аналогового аудио.
Таблица 1
1
2
3
4
5
6
7
8
Б
ТОС
ЗТ
Аудио Л
ЗТ
Рb
ЗТ
ЗТ
Cvbs/Y/Lum
А
РТ
ЗТ
Аудио П
ЗТ
ЗТ
Pr/Chrom
ЗТ
ЗТ
Как показано в Таблице 1, первым типом расположения выводов комбинированного аудио и видео интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения является двухрядное расположение с восьмью столбцами, где ЗТ обозначает заземляющий терминал, ТОС - терминал обмена сигналами, РТ - резервный терминал, предназначенный для возможного расширения (например, РТ может использоваться для коммуникационных или контрольных функций, или передавать другие сигналы). Как можно заметить, составной видео сигнал Cvbs, компоненты Y и яркость Lum используют одну сигнальную шину, и сигнал Рr и сигнал цветности Chrom используют одну сигнальную шину.
При расположении выводов по Таблице 1, достигается плотное соединение в продольном направлении (а именно ряд А и ряд Б), причем аудио сигналы возвращаются через друг друга, остальные сигналы возвращаются через соседнюю экранирующую заземляющую шину, и сигналы с большей разницей скоростей возвращаются через независимые заземляющие шины, что минимизирует перекрестные искажения сигналов.
Таблица 2
1
2
3
4
5
6
7
В
НТ/РТ
ЗТ
Аудио Л
Аудио П
ЗТ
SCK
НТ/РТ
Б
Chrom
ЗТ
НТ
НТ
НТ
ЗТ
SDA
А
Cvbs/Y/Lum
ЗТ
Рb
ЗТ
Рr
ЗТ
ЗТ
Как показано в Таблице 2, вторым типом расположения выводов комбинированного аудио и видео интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения является трехрядное расположение с семью столбцами, где НТ обозначает незанятый терминал, т.е. в соответствующем месте платы интерфейса, физический канал устанавливается конструктивно, но канал, как правило, не размещается с металлическими взаимосвязанными шинами, предназначенными для передачи сигнала. Безусловно, пользователи могут установить его в соответствии с требованиями для достижения расширения функций. В таблице 2 присутствуют две шины коммуникационных сигналов (таких как I2C сигнал), содержащие тактовую шину SCK и шину данных SDA для последовательного обмена сигналами. Составной видео сигнал Cvbs, компонент Y и Lum используют одну сигнальную шину.
При расположении выводов по Таблице 2, плотное соединение достигается как в продольном, так и в поперечном направлениях, причем Y сигнал, Рb сигнал и Рr сигнал могут возвращаться только через соседнюю поперечную заземляющую шину, тем самым уменьшая возможность перекрестного искажения сигналов с другими низкоскоростными аудио и видео сигналами и цифровыми сигналами.
Таблица 3
1
2
3
4
5
6
7
Г
ЗТ
Аудио Л
Аудио П
ЗТ
РТ
В
Lum
ЗТ
Chrom
ЗТ
Cvbs
Б
ЗТ
НТ
НТ
НТ
тос
А
ЗТ
ЗТ
Рb
ЗТ
ЗТ
Рr
Как показано в Таблице 3, третьим типом расположения выводов комбинированного аудио и видео интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения является четырехрядное расположение, где отсутствуют составные сигналы, позволен одновременный вывод Cvbs сигнала, Y/C сигнала, Y/Pb/Pr сигнала, предоставлена одна сигнальная шина Б6 для обмена сообщениями, и резервный сигнал Г6 предназначен для расширения функций (коммуникации и контроля), которые могут понадобится в случае нескольких отображающих устройств и форматов вывода. В таблице 3, элементы Г1, Г7, В1, В7, Б1, Б7 и т.д. являются неиспользуемыми, что подразумевает, что они не существуют физически, а именно фактически имеется только пять столбцов терминалов и в трех рядах Б, В и Г. Так как слоев более чем достаточно, данная структура может быть ненадежной и соединения могут быть некомпактными. Следовательно трапециевидное размещение может использоваться для максимально возможного предотвращения этих проблем.
Для эффективного использования комбинированного аудио и видео интерфейса в соответствии с реализацией настоящего изобретения, предоставляется способ коммуникации между устройством отображения и источником, причем устройство отображения соединено с источником через комбинированный аудио и видео интерфейс и терминалы обмена сигналами используются для коммуникаций. Способ заключается в следующем:
(1) устройство отображения инициирует обмет сообщениями, когда оно включается или изменяет свое состояние, функция горячего подключения может быть достигнута без сигналов горячего подключения;
(2) обмен сообщениями между отображающим устройством и источником достигается в основном посредством отправки и анализа коммуникационных информационных пакетов, которые содержат описание емкости дисплея и состояние дисплея отображающего устройства;
(3) отображающее устройство отправляет информационные пакеты источнику, когда он включен или его состояние изменено, источник считывает и анализирует информационные пакеты для получения информации о емкости дисплея и состоянии дисплея отображающего устройства, такой как формат экрана дисплея, максимальное поддерживаемое разрешение HD&SD, или рекомендуемое производителем разрешение, видео система, и текущий входной видео канал и рабочий режим отображающего устройства. Источник сам регулирует выходной сигнал в соответствии с этой информацией для удовлетворения требований емкости дисплея отображающего устройства, тем самым реализуя наилучшую производительность дисплея и воспроизведения, и в то же время выходные аудио и видео каналы могут быть вовремя открыты или закрыты, для максимальной минимизации потребления энергии.
Как показано на Фиг.1, процесс отправки коммуникационных пакетов отображающим устройством главным образом содержит следующие этапы.
5110, подготовка перед отправкой
S120, отправка коммуникационных пакетов, причем коммуникационные информационные пакеты несут информацию о емкости дисплея и состоянии дисплея отображающего устройства.
S130, ожидание ответа от источника.
S140, соответствующие видео сигналы отображаются в соответствии с ответом источника.
Как показано на Фиг.2, процесс обработки коммуникационных пакетов источником главным образом содержит следующее:
S210, подготовка перед получением.
S220, ожидание коммуникационных информационных пакетов от отображающего устройства.
S230, анализ коммуникационных информационных пакетов.
S240, настройка выходного сигнала в соответствии с проанализированной информацией о емкости дисплея и состоянии дисплея отображающего устройства.
Как показано на Фиг.3, процесс подготовки отображающего устройства на этапе S110 главным образом содержит следующее:
5111, определение, коммуникационная шина свободна или занята.
S112, выполнение запроса источнику о назначении логических адресов.
S113, получение логического адреса источника и заполнения соответствующих полей коммуникационного информационного пакета.
Процесс подготовки источника на этапе Step S210 содержит этапы назначения логического адреса отображающему устройству, заполнение таблицы назначенного логического адреса, и отправка адреса источника.
Коммуникация между отображающим устройством и источником осуществляется главным образом за счет отправки и анализа коммуникационных информационных пакетов, которые главным образом содержат информацию о емкости дисплея и состоянии дисплея отображающего устройства.
Таблица 4
Коммуникационный информационный пакет
Имя поля
Адрес назначения
Адрес источника
Домен атрибутов дисплея
Домен статуса дисплея
Длинаполя
1 Байт
1 Байт
1 Байт
1 Байт
Как показано в таблице 4, согласно реализации настоящего изобретения коммуникационный информационный пакет содержит четыре однобайтовых поля - адрес назначения, адрес источника, дометт атрибутов дисплея, домен статуса дисплея, причем домен атрибутов дисплея главным образом используется для описания емкости дисплея отображающего устройства, домен статуса дисплея - для описания текущего состояния дисплея.
Таблица 5
Имя поля
Домен атрибутов дисплея
Определения
Поддерживаемые системы
Формат
Максимальное разрешение
Бит[7:6]
Бит[5:4]
Бит[3:2]
Бит[1:0]
11:PAL
11:16:9
выше 11:1080р
резервный
10:NTSC
10:4:3
10:1080р
01:PAL,NTSC
01:резервный
01:720р
00:PAL,NTSC
00:резервный
ниже 00:720р
SECAM
Как показано в Таблице 5, информация, такая как поддерживаемая система, формат и максимальное разрешение отображающего устройства, описывается различными битами одного байта домена атрибутов дисплея, и нулевой и первый биты зарезервированы для возможного расширения функций.
Таблица 6
Имя поля
Домен статуса дисплея
Определения
Текущая система
Текущий входной канал
Режим ожидания
Режим автоматической настройки
Текущееразрешение
Бит[7:6]
Бит[5:4]
Бит[3]
Бит[2]
Бит[1:0]
11:PAL
11:CVBS
1: да
1:автоматический режим
11:1080р
10:NTSC
10:Y/C
0: нет
10:720р
01:
01:
0:ручной режим
01:576i
SECAM
YPBPR
00:480i
00 резервный
00: другие
Как показано в Таблице 6, текущее состояние отображающего устройства описывается различными битами одного байта домена статуса дисплея, причем информация о состоянии дисплея содержит систему, входной канал, режим ожидания, режим автоматической настройка, разрешение и т.д.
Когда отображающее устройство и источник включены и взаимодействуют друг с другом, отображающее устройство отправляет коммуникационные информационные пакеты источнику в соответствии с адресом назначения. Источник может настроить выходной сигнал в соответствии с параметрами коммуникационного информационного пакета, такими как система, формат, максимальное разрешение, чтобы позволить отображающему устройству достигнуть максимальной производительности. Когда состояние дисплея изменяется, например во время переключения входного канала, переключения режима работы (режим ожидания, режим автоматической настройки) и т.д., отображающее устройство активно отправляет коммуникационные информационные пакеты, и источник получает и анализирует коммуникационные информационные пакеты и настраивает выходной сигнал, например закрывает Cvbs канал, открывает компонентный канал или переходит в режим ожидания. Если пользователь выберет автоматический режим, выходной видео сигналы будут сигналами с комбинацией наилучших параметров, обеспечиваемых источником.
Например, если пользователь переключает отображающее устройство с Cvbs на компонентный режим, отображающее устройство изменяет значение бита [5:4] домена статуса дисплея на 10 и отправляет коммуникационный информационный пакет, и источник получает и анализирует коммуникационный информационный пакет, и получается, что максимальное разрешение отображающего устройства равно 720р, формат - 16:9, выход - компонентный, текущий режим - автоматический. Затем источник закрывает остальные выходные видео каналы, за исключением компонентного канала, и настраивает декодирующий модуль на разрешение 720р. Если отображающее устройство находится в режиме ожидания, источник закрывает все выходные каналы. Если пользователь переключает дисплей в режим ручной настройки, 1080р, источник анализирует соответствующие информационные пакеты и получается, что видео разрешение должно быть 1080р, которое больше максимальной емкости дисплея 720р, и следовательно источник оставляет выходные каналы закрытыми. После того как отображающее устройство отправляет коммуникационные информационные пакеты, если отображающее устройство не получает ответ от источника, то оно автоматически закрывается или переходит в режим ожидания. Операция выполняется периодически, когда отображающее устройство включается, и если источник не получает информационных пакетов, выходной канал может быть закрыт.
Как может быть замечено из описанного выше, использование комбинированного аудио и видео интерфейса, предоставляемого настоящим изобретением, в котором достигается надежная обратная связь посредством коммуникационных сигналов, приводит не только к уменьшению размеров устройства и количества соединительных кабелей, и упрощению операций для пользователя, но и к тому, что с использованием коммуникационных сигналов, функции устройства могут быть значительно улучшены, взаимодействие между отображающим устройством и источником может быть усовершенствовано, и в то же время энергопотребление снижено, и качество воспроизведение повышено. Настоящее изобретение имеет значительный экономический/социальный эффект, и одновременно соответствует основным трендам сохранения окружающей среды в настоящее время, так что устройство выгодно как производителям, так и пользователям.
Описанное выше является иллюстрацией настоящего изобретения в связи с предпочтительными реализациями, но данные реализации представлены скорее ради понимания изобретения, чем для ограничения характерных осуществлений настоящего изобретения. Для специалистов в данной области, настоящее изобретение может иметь различные изменения и вариации. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения, сделанные в духе и по принципам настоящего изобретения, находятся под защитой настоящего изобретения.