TWI589157B - 高畫質多媒體介面之接收電路及決定傳輸模式之方法 - Google Patents
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Description
本發明是關於高畫質多媒體介面（High-Definition Multimedia Interface, HDMI），尤其是關於自動判斷高畫質多媒體介面之訊號傳輸模式的電路與方法。
高畫質多媒體介面有多種版本，其中以1.4版與2.0版為主流。以高畫質多媒體介面傳輸的資料至少包含時脈訊號與影像訊號。對1.4版而言，影像訊號的頻率是時脈訊號的10倍且時脈訊號的頻率範圍為25MHz~340MHz，對2.0版而言則為時脈訊號的40倍且時脈訊號的頻率範圍為85MHz~150MHz。也就是說，高畫質多媒體介面的接收端必須依據當下的訊號傳輸模式來做相對應的處理（例如將時脈訊號倍頻10倍或40倍），才能取得正確的影像資料。一般來說，傳送端可以藉由顯示數據通道（Display Data Channel, DDC）通知接收端目前的訊號傳輸模式（亦即依據1.4版或2.0版之規格傳輸）。然而有些傳輸端未實作此一功能，或者在傳輸的過程中發生資料錯誤，這些情況都會使接收端無法以正確的訊號傳輸模式處理資料，造成影像錯誤或甚至沒有影像等情形。因此，有必要提出一種通用且可靠的方法來判斷高畫質多媒體介面的訊號傳輸模式。
鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種自動判斷高畫質多媒體介面之訊號傳輸模式的電路與方法，以提高影像處理的準確度。
本發明揭露一種高畫質多媒體介面之接收電路，用來接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，並產生一輸出資料，包含：一取樣電路，用來依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料；一資料比對電路，耦接該取樣電路，用來判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及一控制電路，耦接該取樣電路及該資料比對電路，依據該判斷結果決定該傳輸模式。
本發明另揭露一種高畫質多媒體介面之接收電路，用來接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，包含：一第一取樣電路，用來依據一第一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號之一第一成分以產生一第一輸出資料；一第二取樣電路，用來依據一第二傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號之一第二成分以產生一第二輸出資料；一第一資料比對電路，耦接該第一取樣電路，用來判斷該第一輸出資料是否包含一第一預設資料，以產生一第一判斷結果；一第二資料比對電路，耦接該第二取樣電路，用來判斷該第二輸出資料是否包含一第二預設資料，以產生一第二判斷結果；以及一控制電路，耦接該第一取樣電路、該第二取樣電路、該第一資料比對電路及該第二資料比對電路，依據該第一判斷結果決定該第一取樣電路及該第二取樣電路皆以該第一傳輸模式取樣後續之該影像訊號。
本發明另揭露一種決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法，用於一高畫質多媒體介面之接收端，該接收端接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，該方法包含：判斷該輸入時脈的頻率是否符合一預設範圍以產生一判斷結果；以及當該判斷結果指示該輸入時脈的頻率符合該預設範圍時，決定一傳輸模式。
本發明另揭露一種決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法，用於一高畫質多媒體介面之接收端，該接收端接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，該方法包含：依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生一輸出資料；判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及依據該判斷結果決定該傳輸模式。
本發明之高畫質多媒體介面接收電路及決定傳輸模式之方法能夠可靠地得知高畫質多媒體介面目前的傳輸模式。相較於習知技術，本發明直接對影像訊號做分析來確認傳輸模式，因此能夠得到更準確的結果。
有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。
本發明之揭露內容包含高畫質多媒體介面之接收電路及決定傳輸模式之方法。在實施為可能的前提下，本技術領域具有通常知識者能夠依本說明書之揭露內容來選擇等效之元件或步驟來實現本發明，亦即本發明之實施並不限於後敘之實施例。
圖1係本發明高畫質多媒體介面接收電路之一實施例的功能方塊圖。接收器110接收輸入訊號SI與時脈訊號CLK、其中輸入訊號可包含影像訊號R、G、B、聲音訊號及其他控制訊號等，輸入訊號SI與時派訊號CLK係透過高畫質多媒體介面進行傳輸。接收器110包含取樣電路114。；取樣電路114利用時脈訊號CLK對輸入訊號SI進行取樣以產生複數個輸出資料D。輸出資料D至少包含影像資料及其他用來協助顯示影像的輔助資料。控制電路140透過傳輸模式設定值S_Mode來控制取樣電路114取樣輸入訊號SI時使用的參數。參考時脈產生電路180用來產生參考時脈CLK_REF，時脈偵測電路120用來依據參考時脈CLK_REF偵測時脈訊號CLK是否已經穩定，以及估算時脈訊號CLK的頻率範圍。指示訊號PLL_IN是取樣電路114內部用來倍頻時脈訊號CLK的鎖相迴路（Phase-Locked Loop, PLL）的輸出訊號，用來指示經鎖相迴路倍頻後的時脈訊號是否穩定。資料比對電路130用來將輸出資料D與預設資料做比對。控制電路140依據時脈偵測電路120的偵測結果以及資料比對電路130的比對結果決定目前的傳輸模式設定值S_Mode是否正確。當傳輸模式確定後，接收器110即可依正確的傳輸模式設定值S_Mode來產生輸出資料D並傳給後級電路做處理，例如解碼電路150（例如是最小化傳輸差動訊號（Transition Minimized Differential Signaling, TMDS）解碼電路）將輸出資料D解碼後由音訊處理電路160及視訊處理電路170分別對輸出資料D中的聲音及影像部分進行處理。
圖2係本發明高畫質多媒體介面接收電路之另一實施例的功能方塊圖。接收器200接收輸入訊號SI與時脈訊號CLK、其中輸入訊號可包含影像訊號R、G、B、聲音訊號及其他控制訊號等，輸入訊號SI與時派訊號CLK係透過高畫質多媒體介面進行傳輸。接收器200包含等化器112及取樣電路114。等化器112用來調整輸入訊號SI以減少傳輸過程中所產生的錯誤，例如說調整輸入訊號中的影像訊號以產生調整後的影像訊號，及/或調整輸入訊號中的聲音訊號以產生調整後的聲音訊號；取樣電路114利用時脈訊號CLK對輸入訊號SI進行取樣以產生複數個輸出資料D。輸出資料D至少包含影像資料及其他用來協助顯示影像的輔助資料。控制電路140透過等化器設定值S_Eq來控制等化器112調整輸入訊號SI時使用的參數，以及透過傳輸模式設定值S_Mode來控制取樣電路114取樣輸入訊號SI時使用的參數。參考時脈產生電路180用來產生參考時脈CLK_REF，時脈偵測電路120用來依據參考時脈CLK_REF偵測時脈訊號CLK是否已經穩定，以及估算時脈訊號CLK的頻率範圍。指示訊號PLL_IN是取樣電路114內部用來倍頻時脈訊號CLK的鎖相迴路（Phase-Locked Loop, PLL）的輸出訊號，用來指示經鎖相迴路倍頻後的時脈訊號是否穩定。資料比對電路130用來將輸出資料D與預設資料做比對。控制電路140依據時脈偵測電路120的偵測結果以及資料比對電路130的比對結果決定目前的傳輸模式設定值S_Mode是否正確。當傳輸模式確定後，接收器200即可依適當的等化器設定值S_Eq及正確的傳輸模式設定值S_Mode來產生輸出資料D並傳給後級電路做處理。
圖3為本發明決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法之一實施例的流程圖，接下來以圖3所示之流程說明本發明的判斷程序及圖1各電路的動作細節。高畫質多媒體介面接收電路首先以接收器110接收輸入訊號SI，其包含時脈訊號CLK及影像訊號，接著由時脈偵測電路120確定時脈訊號CLK是否已經穩定（步驟S205），當確定時脈訊號CLK穩定後，時脈偵測電路120再判斷時脈訊號CLK的頻率是否介於85 MHz ~150MHz之間（步驟S210）。在步驟S205中，時脈偵測電路120判斷時脈CLK是否已經穩定的方式是利用參考時脈產生電路180所產生的時脈訊號CLK_REF（頻率為已知）來設定一個判斷區間（例如時脈訊號CLK_REF之週期的倍數），在該判斷區間內，時脈偵測電路120利用計數器（圖未示）計數時脈訊號CLK的時脈週期個數。當連續數次偵測所得的計數值的變化量或變化程度小於一預設值（例如1%），則時脈偵測電路120判斷時脈訊號CLK已達穩定狀態。時脈偵測電路120並透過傳送控制訊號CLK_stable至控制電路140來指示時脈訊號CLK是否已經穩定。在步驟S210中，時脈偵測電路120依據在某個預設時間內，時脈訊號CLK_REF的時脈週期個數與時脈訊號CLK的時脈週期個數來判斷時脈訊號CLK的頻率，並判斷時脈訊號CLK的頻率是否介於85 MHz ~150MHz之間。時脈偵測電路120並透過傳送控制訊號CLK_in至控制電路140來指示時脈訊號CLK的頻率是否落於85 MHz ~150MHz之間。
如果控制訊號CLK_in指示時脈訊號CLK的頻率不是介於85 MHz ~150MHz之間，則控制電路140依據控制訊號CLK_in確定高畫質多媒體介面接收電路係使用1.4版之傳輸模式來處理影像訊號（步驟S270）。
如果控制訊號CLK_in指示時脈訊號CLK的頻率介於85MHz~150MHz之間，則控制電路140透過傳輸模式設定值S_Mode來控制取樣電路114以1.4版之傳輸模式所對應的參數來取樣影像訊號（步驟S220）並透過等化器設定值S_Eq控制等化器112調整影像訊號（步驟S222）。在步驟S220中，取樣電路114內部的PLL係將時脈訊號CLK倍頻10倍來產生取樣時脈，此取樣時脈將用來取樣影像訊號以產生上述的輸出資料D。前述步驟S220與步驟S222的順序可以調換或同時進行。接著，在步驟S224中，時脈偵測電路120先依據時脈訊號PLL_IN來判斷是否已達穩定狀態，亦即判斷取樣電路114的PLL是否已鎖定。在本實施例中，可以直接以取樣時脈作為指示訊號PLL_IN，供時脈偵測電路120判斷取樣電路114的PLL是否已鎖定，例如說比對指示訊號PLL_IN與時脈訊號CLK，或者比對指示訊號PLL_IN與參考時脈CLK_REF來進行判斷。然而在另一實施例中，指示訊號PLL_IN為鎖相電路的一回授訊號，直接指示取樣電路114的PLL是否已鎖定。當取樣電路114的取樣時脈穩定時（即指示訊號PLL_IN達穩定狀態），步驟S224判斷為是，則時脈偵測電路120以控制訊號FREQ_lock通知控制電路140。接著，在步驟S226中，比對電路130判斷輸出資料D是否包含預設資料，並將比對結果透過控制訊號CP通知控制電路140。請注意，實際上資料比對電路130在步驟S224等待取樣時脈穩定的過程中，便開始持續將輸出資料D與預設資料做比對，且一旦輸出資料D包含預設資料時，資料比對電路130立刻以控制訊號CP通知控制電路140比對結果，然而控制電路140是在確定取樣時脈穩定後才檢視控制訊號CP。
在本發明的一個實施例中，預設資料是高畫質多媒體介面標準中，用來幫助影像資料對齊的資料，例如包含水平同步資訊（Hsync）與垂直同步資訊（Vsync）的擾碼字元向量（scrambled character vector, SCV）及/或控制碼（control code）。其中依據高畫質多媒體介面1.4版及2.0版的傳輸模式所傳輸的輸入訊號包含有不同的控制碼，而擾碼字元向量則只存在於高畫質多媒體介面2.0版的傳輸模式所傳輸的輸入訊號中。不論是控制碼或是擾碼字元向量，皆包含複數組預設的資料內容。例如說控制碼包含了4種特定資料內容，擾碼字元向量則包含32種特定資料內容。當時脈訊號CLK以及影像訊號以1.4版的傳輸模式傳輸，且取樣電路114依據1.4版的傳輸模式取樣影像訊號時，資料比對電路130有很大的機會比對出輸出資料D包含1.4版的控制碼；當時脈訊號CLK以及影像訊號以2.0版的傳輸模式傳輸，且取樣電路114依據2.0版的傳輸模式取樣影像訊號時，資料比對電路130有很大的機會比對出輸出資料D包含2.0版的控制碼或是擾碼字元向量。相反的，如果取樣電路114依據錯誤的傳輸模式取樣，則輸出資料D必然是錯誤的，資料比對電路130的控制訊號CP將指示輸出資料D沒有包含預設資料。因為預設資料會週期性地出現，在本發明的一個實施例中，可設定當預設資料在單位時間內出現的次數或是預設資料占輸出資料D的比例超過一個門檻值時，控制訊號CP才指示輸出資料D包含預設資料，以提升資料比對的正確性。請注意，擾碼字元向量或控制碼只是本發明的其中一種實作方式，高畫質多媒體介面中，對應不同傳輸模式具有不同資料型態的其他資料，亦可作為本發明的預設資料。
在本實施例中，假設預設資料為高畫質多媒體介面1.4版之傳輸模式所傳輸的輸入訊號的控制碼，則當控制訊號CP指示輸出資料D包含預設資料（步驟S226判斷為是），也就是說取樣電路114正依據正確的傳輸模式取樣，此時控制電路140便可確定目前的傳輸模式為1.4版（步驟S270）。然而如果步驟S226判斷為否，有一個可能的原因是等化器112還沒調整至理想的等化器設定值S_Eq，造成輸出資料D不夠準確。因此接下來控制電路140判斷是否已經完成等化器112的所有可能設定（步驟S228），例如判斷預設的等化器設定值是否已使用完畢。如果在1.4版的傳輸模式下等化器112仍有未嘗試過的等化器設定值，則控制電路140繼續以其他等化器設定值S_Eq調整等化器112（回到步驟S222）；如果預設的等化器設定值S_Eq已使用完畢，則控制電路140透過傳輸模式設定值S_Mode來控制取樣電路114改以2.0版之傳輸模式所對應的參數來取樣影像訊號（步驟S230）。接下來的步驟S232~S238與步驟S222~S228相同或相似，故不再贅述。而當步驟S238判斷為是，亦即在1.4版及2.0版的傳輸模式下所有預設的等化器設定值S_Eq已使用完畢但控制電路140仍無法決定傳輸模式，則此時控制電路140判斷目前的程序是否已超過預設的時間（步驟S240）。如果未超過，則重新執行上述S220~S238的步驟（不一定全部執行，例如當步驟S226或步驟S236判斷為是時則中斷）；如果目前的程序已超過預設時間，則控制電路140改以高畫質多媒體介面所傳送的SCDC (status and Control Data Channel)資料做判斷（步驟S250）。
在一個實施例中，等化器112、取樣電路114、時脈偵測電路120、資料比對電路130、控制電路140及參考時脈產生電路180皆以硬體實作。舉例來說，時脈偵測電路120包含計數器；資料比對電路130包含比較器；控制電路140則包含邏輯電路以及正反器（Flip-Flop），以有限狀態機的形式完成上述的邏輯判斷；而參考時脈產生電路180則是能產生穩定時脈訊號的元件，例如石英振盪器或電感電容共振腔（LC tank）。此外由於影像訊號R、G及B的任一者皆會傳送前述的預設資料，所以資料比對電路130只要針對其中一者的輸出資料D做比對即可。
在本發明的不同實施例中，高畫質多媒體介面接收電路可以同時以1.4版或2.0版的傳輸模式為進行偵測，也就是說，圖3的流程圖中步驟S220~S228及步驟S230~S238可以同時進行，以節省決定傳輸模式的時間。在此實施例中，控制電路140同時以不同的傳輸模式設定值S_Mode設定取樣電路114，因此取樣電路114使其內部的其中一組子取樣電路(未繪示)依據1.4版的傳輸模式取樣第一影像訊號（例如影像訊號R），且同時使另一組子取樣電路(未繪示)依據2.0版的傳輸模式取樣第二影像訊號（例如影像訊號B）。類似的，資料比對電路130係以兩組子比較電路同時分別將第一影像訊號的取樣結果與1.4版的預設資料做比對，以及將第二影像訊號的取樣結果與2.0版的預設資料做比對。此時控制訊號CP指示對應1.4版的比對結果包含第一預設資料(對應1.4版的控制碼)或是對應2.0版的比對結果包含第二預設資料(對應2.0版的控制碼或擾碼字元向量)。如果對應1.4版的比對結果包含第一預設資料，則控制電路140將取樣電路114的所有取樣單元設定為依據1.4版的傳輸模式處理影像訊號；相反的，如果對應2.0版的比對結果包含第二預設資料，則控制電路140將取樣電路114的所有取樣單元設定為依據2.0版的傳輸模式處理影像訊號。對控制電路140而言，只需因應步驟S220~S228及步驟S230~S238同時執行之情況對應修改有限狀態機的邏輯電路即可。
另外，在其他的實施例中，圖3的流程可以先進行步驟S230~S238，再進行步驟S220~S228，也就是先判斷目前的傳輸模式是否為2.0版，若不是，再判斷是否為1.4版。
由於本技術領域具有通常知識者可藉由圖1及圖2之裝置發明的揭露內容來瞭解圖3之方法發明的實施細節與變化，因此雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。
110、200‧‧‧接收器
112‧‧‧等化器
114‧‧‧取樣電路
120‧‧‧時脈偵測電路
130‧‧‧資料比對電路
140‧‧‧控制電路
150‧‧‧解碼電路
160‧‧‧音訊處理電路
170‧‧‧視訊處理電路
180‧‧‧參考時脈產生電路
S205～S270‧‧‧步驟
112‧‧‧等化器
114‧‧‧取樣電路
120‧‧‧時脈偵測電路
130‧‧‧資料比對電路
140‧‧‧控制電路
150‧‧‧解碼電路
160‧‧‧音訊處理電路
170‧‧‧視訊處理電路
180‧‧‧參考時脈產生電路
S205～S270‧‧‧步驟
［圖1］為本發明高畫質多媒體介面接收電路之一實施例的功能方塊圖； ［圖2］為本發明高畫質多媒體介面接收電路之另一實施例的功能方塊圖；以及 ［圖3］為本發明決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法之一實施例的流程圖。
110‧‧‧接收器
114‧‧‧取樣電路
120‧‧‧時脈偵測電路
130‧‧‧資料比對電路
140‧‧‧控制電路
150‧‧‧解碼電路
160‧‧‧音訊處理電路
170‧‧‧視訊處理電路
180‧‧‧參考時脈產生電路
Claims (15)
- 一種高畫質多媒體介面之接收電路，用來接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，並產生一輸出資料，包含：一取樣電路，用來依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料；一資料比對電路，耦接該取樣電路，用來判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及一控制電路，耦接該取樣電路及該資料比對電路，依據該判斷結果決定該傳輸模式；其中，該預設資料係一擾碼字元向量與一控制碼的其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，更包含：一時脈偵測電路，耦接該控制電路，用來判斷該輸入時脈的頻率是否符合一預設範圍。
- 如申請專利範圍第1項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，更包含：一時脈產生電路，用來產生一參考時脈；以及一時脈偵測電路，耦接該時脈產生電路，依據該參考時脈判斷該輸入時脈是否穩定。
- 如申請專利範圍第1項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，其中該取樣電路包含：一鎖相迴路，用來依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻以產生一取樣時脈，該取樣電路係依據該取樣時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料。
- 如申請專利範圍第4項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，其中該鎖相迴路係依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻十倍與四十倍的其中之一以產生該取樣時脈。
- 如申請專利範圍第4項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，其中該高畫質多媒體介面之接收電路更包含：一時脈產生電路，用來產生一參考時脈；以及一時脈偵測電路，耦接該鎖相迴路及該時脈產生電路，用來依據該參考時脈以及該鎖相迴路之一輸出訊號判斷該取樣時脈是否穩定。
- 如申請專利範圍第6項所述之高畫質多媒體介面之接收電路，其中該輸出訊號為該取樣時脈與該鎖相迴路之一回授訊號的其中之一。
- 一種決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法，用於一高畫質多媒體介面之接收端，該接收端接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，該方法包含：依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生一輸出資料； 判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及依據該判斷結果決定該傳輸模式；其中，該預設資料係一擾碼字元向量與一控制碼的其中之一。
- 如申請專利範圍第8項所述之方法，更包含：產生一參考時脈；以及依據該參考時脈判斷該輸入時脈是否穩定。
- 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中依據該傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料之步驟包含：依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻以產生一取樣時脈；以及依據該取樣時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻以產生該取樣時脈之步驟係依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻十倍與四十倍的其中之一以產生該取樣時脈。
- 如申請專利範圍第10項所述之方法，其中依據該傳輸模式將該輸入時脈倍頻以產生該取樣時脈之步驟係由一鎖相迴路進行，該方法更包含：產生一參考時脈；以及依據該參考時脈以及該鎖相迴路之一輸出訊號判斷該取樣時脈是否穩定。
- 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該輸出訊號為該取樣時脈與該鎖相迴路之一回授訊號的其中之一。
- 一種高畫質多媒體介面之接收電路，用來接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，並產生一輸出資料，包含：一取樣電路，用來依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生該輸出資料；一資料比對電路，耦接該取樣電路，用來判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及一控制電路，耦接該取樣電路及該資料比對電路，依據該判斷結果決定該傳輸模式；其中，該預設資料係垂直同步資訊及水平同步資訊。
- 一種決定高畫質多媒體介面之傳輸模式的方法，用於一高畫質多媒體介面之接收端，該接收端接收經一高畫質多媒體介面傳送之一影像訊號及一輸入時脈，該方法包含：依據一傳輸模式及該輸入時脈取樣該影像訊號以產生一輸出資料；判斷該輸出資料是否包含一預設資料，以產生一判斷結果；以及依據該判斷結果決定該傳輸模式；其中，該輸出資料包含複數影像資料，該預設資料係垂直同步資訊及水平同步資訊。
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