HDMI" title="HDMI">HDMI已經迅速成為全世界消費電子產品的標準數字接口。從DTV到DVD，各種具有 HDMI接口的產品在世界各地隨處可見，為最終消費者帶來更加干凈、清晰的數字體驗。最新版的HDMI標準(v1.3)可使DTV顯示甚至比 HDTV標準還要清晰的影像。但為了給消費者帶來這種美妙的體驗，音頻/視頻(A/V)設備制造商需要對設備進行適當程度的測試。
消費電子產品的重要特性是操作簡單和立即工作。這類產品的消費者不習慣也不喜歡動不動就需要重新啟動系統的PC形式的體驗(設想在玩足球游戲的時候重啟動DTV會是怎樣的情形)。在開發HDMI標準的過程中，確保各種系統間的互操作性是HDMI工作組開發人員的一個關鍵目標。因此，HDMI標準開發了一套兼容測試規范(CTS)以及詳細的測試方法。授權測試中心(ATC)也被建立起來，按照CTS規范對產品進行測試。測試價格是多種多樣的，根據被提交設備的不同類型和待測端口數的不同，價格從2,500美元到10,000美元不等。
為什么需要測試？
那么設備制造商為什么一定要進行測試呢？畢竟，測試需要成本并且還需花費額外的時間。而如果產品未通過測試又會怎樣呢？
音頻/視頻設備制造商的產品應進行測試有多方面的原因。首先，在HDMI 許可協議中規定生產廠商的不同類別產品(源設備、接收器、轉發器、線纜)的第一個系統應在某個授權的ATC 進行測試。但或許更重要的一點是要確保產品在客戶購買后能與其它HDMI產品配合工作。HDMI推出早期發生在某個一級OEM身上的經歷是任何生產廠商都不想碰到的。他們使用了一家芯片廠商的未經認證的器件，并且也未經后續保證系統通過適當的HDMI測試。當生產的DVD到達零售商的貨架后很快就被許多客戶買回了家。但在數周內就出現了不能與具有HDMI接口的DTV互操作的問題報告，在第一個月的月末，這些DVD就從商店被召回了。暫且不說對品牌造成的損失，其實只要進行了合適的測試，召回的成本是可以輕松避免的。
測試準備
由于進行HDMI測試可能消耗至關重要的開發時間和成本，一些公司在正式去ATC進行測試之前都在努力做工作，確保系統有更大通過測試的可能。很多公司，像Silicon Image已經在遍布世界的辦公室中建立了HDMI預測試中心。這些中心做的是實際CTS工作的子集，通常是對那些更難通過的方面進行測試。雖然這為制造商提供了很大的方便，但這些預測試中心都不是HDMI官方認可的。預測試的質量也因為公司不同而發生變化。無論如何都不能認為，成功通過HDMI預測試中心的測試就是通過正式的HDMI CTS的測試。
正式向ATC提交產品進行測試的過程非常簡單。第一步是與希望在那里提交產品的ATC取得聯系。建議提前數月與他們進行聯系，安排測試日程。ATC可能需要3-4個月的申請安排時間。然后ATC將會索要用來描述被測試設備能力的CDF(性能申報表)(包括在CTS文檔中)。最后，提交設備、使用說明和其它的測試所需輔助設備。完成測試工作預計需要一周左右的時間。
HDMI測試
在CTS文檔中對在 ATC進行的測試有清楚的說明。通常，測試是針對設備間的電氣層兼容性進行的。然而盡管能夠通過ATC測試，還是有可能出現不能互操作的HDMI系統。HDMI許可特別指出，確保與HDMI規范兼容是供應商的責任。需要了解的一項關鍵事項是，HDMI不僅僅是基于HDMI規范的。它還包括CEA-861x、VESA 和 HDCP" title="HDCP">HDCP規范等多方面的內容。要建立一個完全互操作的系統必須符合所有這些規范的要求。
HDMI CTS要求對4種基本類型設備進行測試：源設備(DVD、STB)、接收器(DTV)、轉發器(AV接收器)和線纜。設備類型不同，測試也是不同的。
源設備測試包括電氣層測試(表1)和VESA增強型顯示標識數據(E-EDID)的正確讀取測試兩個方面。EDID 儲存在顯示設備中，包含關于顯示設備的音頻和視頻性能的信息。源設備負責讀取這些數據，并根據這些數據發送合適的音頻或視頻格式。例如，一臺支持480p(這是所有HDMI設備的要求)和720p的DTV不應該從源設備接收1080i。
表1：HDMI 源設備電氣(TMDS)測試說明
電氣層測試包括TMDS、HPD、DDC 和 CEC測試。涉及更多的是與TMDS相關的測試。TMDS(最小化傳輸差分信號)是運送A/V數據的主數據線。這些線路是極高速度的數據線，需要嚴格符合 HDMI規范的要求。對于一個720p/1080i的視頻信號，數據以大約750Mbps的速度在線纜中傳送，幾乎是 USB 2.0的2倍。一般而言，只選擇一個已經在ATC中通過測試的具有代表性的系統中的HDMI發送器IC。大多數的TMDS電氣測試都是非常依賴于該IC的，雖然設計一塊可能使一個好的IC失效(利用線上通孔、走線長度不匹配等手段)的系統板也是可能的。
測試TMDS所用到的設備有多種，從大多數公司實驗室中的常規系統到像Tektronix、Agilent、Astro 和 Quantum Data等制造商所生產的專門測試設備。舉個例子，為了進行源設備眼圖測試，需要有一臺4GHz數字示波器、直流電源、差分SMA探頭、EDID模擬器、測試夾具和運行測試的特別軟件。這個測試的目標是要保證源設備向接收器發送了正確的眼開圖。數據按照恢復的時鐘計時并在尺寸為+1.0 TBIT(圖1)的窗口中呈現。
圖1. Tektronix眼開圖測試軟件
需要采集的數據量是非常大的，對低分辨率信號至少需要400,000個單位時間(或TBIT)，需要16M的示波器記錄長度。如果眼開圖與模板匹配，則源設備通過測試。
表2中所列是接收器的測試。
表2：HDMI接收設備電氣(TMDS)測試說明
同樣，TMDS 測試依然是難度較大的。其中的一項關鍵測試是抖動容限測試。如果某個接收設備對TMDS線路上的抖動敏感，HDMI接收器IC就可能捕獲的是不正確的數據，從而出現不正確的操作。圖2所示為抖動測試設置。
圖2. HDMI接收器抖動測試裝置
這個測試通過向時鐘信號路徑中輸入已知數量的抖動進行。對每一個像素時鐘或接收設備所支持的分辨率，都要進行數據抖動幅度、頻率、最差數據抖動和最差時鐘抖動的測量。
雖然TMDS測試是ATC 測試的最大一部分內容，但其它部分的測試是不應被忽略的。不注意DDC 或CEC線可能會導致問題。隨著制造商們決定開始啟用設備中的CEC功能， CEC線正變得更加重要。要想輕松講述CEC電氣規范可不是那么簡單的事。
HDCP測試
既然本文重點討論的是HDMI測試問題，那么另一套測試也是應當給予考慮的。那就是HDCP測試。幾乎所有具有HDMI特性的系統也都是具有HDCP特性的。在實際情況中，當出現有關互操作的測試問題時，往往不是與HDMI有關，而是與HDCP有關。
HDCP規范(www.digital-cp.com)提供了一種在HDMI連接上加密和解密AV數據的手段，以滿足內容提供商保護他們的純數字內容的需求。在家庭影院環境中，從HDCP的角度看，HDCP處理是由源設備控制的，而接收器處于從屬地位。源設備管理驗證接收設備，確保它不僅具有HDCP特性而且是經過許可的HDCP接收設備(不是被破解的)。通常，導致互操作問題的大多數錯誤都是在驗證接收設備的過程中產生的。
數字內容保護有限公司是派發HDCP許可的實體，它是英特爾公司的全資子公司。目前，HDCP還不像HDMI那樣有兼容標準。但人們正在討論創建這樣的規范，以減少市場中存在的互操作問題。與此同時，一些公司自己也在開發HDCP測試規范。SimplayHD測試就是Silicon Image公司開發的一個測試規范。
SimplayHD項目提供了一種按照HDCP v1.1規范測試HDMI源設備和接收設備的方式。它對源設備、接收設備和轉發設備的測試分別進行了說明。HDCP存在3個主要部分，驗證、轉發設備支持和撤銷。驗證測試包括共享密鑰(KSV)完整性檢查、密鑰交換正確排序和時序、熱插拔事件處理(HPD)。這些類型的事件受源設備內部固件的控制，而大部分的錯誤正是出在這里。
例如，一個不能等待接收設備在接收最后一個字節的AKSV后準備BKSV所需要的100ms暫停時間的系統可導致HDCP互操作問題。這是由SimplayHD來檢查的。轉發設備支持由在發現下游設備是轉發設備(如AV接收器)時能正確決定和管理加密的源設備組成。不能正確響應HDCP轉發設備的源設備是另一個主要的不兼容問題來源。HDCP加密/解密過程在轉發系統和非轉發系統之間存在輕微的不同。
因此，如果一個AV接收器期望被源設備當成轉發設備來處理，而源設備又不支持轉發設備時，顯然它們之間不能協同工作。HDCP轉發設備支持是根據SimplayHD進行測試的。最后，撤銷是接收關于哪些是有效的哪些是無效的接收設備更新信息的一種方式(通過檢查接收設備的BKSV)。雖然目前在SimplayHD中還不包括對這一點的測試，但將來是可能添加進來的。
總之，不論是圖像質量、易用性，還是增強的音頻性能，HDMI都增強了AV設備所帶來的用戶體驗。但為了確保最終用戶能使用HDMI，正確進行HDMI和HDCP兼容測試都是必不可少的。很顯然，相比沒有經過測試的產品，那些確實執行了這些測試的產品一定會在客戶那里具有更大的優勢。
作者：Rob Frizzell
消費電子產品高級行銷經理
Silicon Image公司