HDMI應用越來越普及

高解析多媒體影音介面（High Definition Multimedia Interface；HDMI）已快速成為全球消費性電子產品的數位介面標準，並逐漸成為家電產品的標準傳輸介面。目前最新測試版本為HDmI 1.3c。無論是液晶電視、電漿電視、背投影電視、DVD播放機、或者次世代DVD播放機，隨處都可見HDMI的影子。HDMI可以同時傳送音頻和影音信號的特性與支援1080p高畫質的優勢已是眾所皆知，隨者其版本的不斷更新，不但對HDMI裝置和之間的互連以及CEC（Consumer Electronics Control）更深入地規範，傳輸速度最快更可達10.2Gbps，亦可支援更大頻寬以及色深（Deep Color）最高可到48bit的。

《圖一　HDMI在數位家庭環境的應用越來越普及》

相容認證測試概念

HDMI Licensing, LLC為確保HDMI產品品質的一致性與連結性，在訂定技術規格的同時，也詳細的規範了測試策略和準則。測試的項目分為四類，分別從接收端（Sink-TV、Monitor、Projector）、發送端（Source-DVD Player、Set Top Box、Game Console、Graphics Card、Notebook）、複送器（Repeater-AV Center、HDMI Switcher）以及Cable著手。所需通過的測試項目包含了EDID/E-DDC Test、Electrical Test、Protocol Test、Video Test、Audio Test、Interoperability with DVI Test以及Advanced Features Test。通過前述測試項目的驗證才能確保產品在音視訊、電器規範、通訊協定…等的設計皆符合標準規範，可與市面上的其他HDMI產品相容。

EDID/E-DDC Test

這是測試HDMI Source端的待測物（DUT)是否備有VESA增強型擴充顯示識別資料（E-EDID）結構，並測試可否被HDMI的增強型顯示資料通道（E-DDC）讀取，同時驗證EDID結構是否與VESA及CEA-861B標準相容。此外針對Sink端則需驗證DUT是否包含可透過DDC讀取有效的EDID。

Electrical Test

這裡測試HDMI Source及Sink端的待測物是否有遵守HDMI第四章電氣特性的規範，例如Jitter tolerance、Eye diagram、Differential impedance、DDC capacitance及+5V及CEC電壓的測試。

Protocol Test

這是測試Source端的待測物資訊在流通於Control Periods、Data Island Periods與Video Periods時，是否包含有效的編碼序列。針對Sink端則須確保待測物能在最短的Control Periods與資料同步串流，且待測物可接收所有指定的封包類型。

Video/Audio Test

這裡測試Source端的待測物是否支援YCbCr 4：2：2與4：4：4位元編碼，以及是否強制支援RGB 4：4：4位元編碼。CEA-861B定義的視訊格式中所有位元數目、行數與位元時脈頻率，都必須符合標準規格，並以相容性測試加以驗證。接著需先確立待測物是否支援音訊，並驗證音訊封包中的欄位是否符合HDMI規格。

Interoperability with DVI Test

這是確保Source端的待測物與DVI的互通性。待測物不可傳送任何HDMI指定資料（如Video Guard Band或Data Island）至EDID內不含HDMI VSDB的Sink端。DVI互通測試能夠確保Sink端待測物可接收無HDMI特定資料的DVI訊號，且能正常顯示視訊。

Advanced Features Test

這裡測試Source端的待測物是否可以正確輸出Deep Color、xvYCC color space、High Bitrate Audio及One Bitrate Audio的訊號，而Sink端的待測物則是測試是否可以正確接收Deep Color及 xvYCC color space的訊號。

《圖二　圖為百佳泰Allion的HDMI測試中心一隅》

認證申請方式

先期測試的重要性

HDMI測試認證規範中規定，三個類型中（Sink、Source、Repeater）每類的第一次送測產品，則屬於First Model，都須通過ATC（Authorized Test Center）的測試，才能獲得使用HDMI徽標的權利，而後續機種（Subsequent Model）則可在自我測試後，再將測試結果送交HDMI Licensing, LLC審核即可。目前HDMI的ATC共有7家，各位於中國、法國、印度、日本和美國。但由於需要測試的產品類型眾多，在測試排程上往往耗費漫長的等待時間。因此我們建議廠商可在送交First Model至ATC之前，先進行pre-test檢視產品設計，以避免重新測測試的高昂費用，才不會讓產品的出貨時程因送測過程而延誤。

HDMI測試需要完整環境才能執行，同時對於測試步驟與測試結果提交也須有一定程度的熟悉與了解。例如百佳泰便具備包括Digital Storage Oscilloscope、Digital Sampling Oscilloscope、Arbitrary Waveform Generator、Signal Generator、Data Timing Generator、LCR Meter、Protocol/Video/Audio Analyzer、DC Voltage Current Source/Monitor等完整的測試環境，可提供跟ATC相同的測試服務，還可提供相關的技術諮詢、預先測試pre-test、以及測試提交協助。

HDMI相容規範和HDCP注意事項

HDMI相容規範中並訂定了一些須注意的項目：

何謂HDCP？

上述所提的高頻寬數位內容保護HDCP（High-Bandwidth Digital Content Protection），是由Intel子公司Digital Content Protection開發的一項保護數位娛樂內容的技術，用以確保數位化的影像與聲音資料在通過傳輸介面傳送時不會遭到非法拷貝。HDCP的保護機制包括了三個元素：

HDCP依不同的裝置類別而訂定不同的測試程序。裝置上所有HDCP輸入端與輸出端都必須進行相容性的測試。而在每項裝置類別中，針對各種待測物必須執行不同的層級測試。針對發送器（Source）與接收裝器（Sink）需測試其對KSV值交換驗證與建立溝通橋樑的同步性。複送器（Repeater）測試則包括發送裝置與接收裝置中的所有測試，以及檢核其統整下游複數接收裝置（Repeater或Receiver）之認證協定能力。

《圖三　HDCP測試工具及相關儀器》

HDCP認證方式

此外，欲應用HDCP技術於產品上的廠商，皆須先成為DCP LLC的會員（會費15000美金）並取得授權，授權等級依產品的開發程度有不同分類，而僅有取得全部授權的廠商，能取得唯一的密鑰集（稱作KSV）以開發或販售產品，此授權密碼並會記錄於DCP LLC，一但授權廠商會員過期，則其KSV會在DCP LLC的資料庫標示為撤銷密鑰。

DisplayPort HDCP測試發展現況

由DCP LLC所訂定的HDCP相容性測試（HDCP Compliance Test），為採用HDCP規格的業者提供了一個有效的管道，以確保他們所開發的產品能與市面上其他HDCP產品相容。除了原有在HDMI規格下制定的相容規範之外，隨著VESA DisplayPort相容認證測試的推出，在今年也增加了DisplayPort的HDCP測試。目前授權的測試中心ATC包括DCP、LLC HDCP Lab、Allion Test Labs、Matsushita Electric Industrial、NXP、Silicon Image和Sony，而其中僅有Allion Test Labs同時可執行HDMI HDCP與DisplayPort HDCP的相容認證測試。

HDMI選擇性測試項目──CEC相容測試

何謂CEC？

CEC（Consumer Electronics Control）是在HDMI1.0版本時所制定，直到1.2a版本時才完全地被確認及提出測試的規範。其基本原理和技術來自於歐洲的SCART，爾後HDMI採用之並增強其功能。CEC為單線雙向傳輸，使用的是DDC的通道，是用來做為影音器材彼此控制和偵測的一種技術，旨在減少遙控器的數量和使用者按下按鈕的次數，在其HDMI從上而下連接的網路架構下，CEC可以允許裝置透過直接連接或非直接連接的方式來溝通，顯示裝置原則上會被認為Root，而Switches 就像是Branches，而其他的播放裝置則會是Leaf節點。

《圖四　百佳泰測試工程師正在進行HDMI相容性測試》

CEC特色

規格書當中描述的CEC特色歸類為幾種。第一是One Touch Play，允許只要按下一鍵就可以使裝置被播放和成為Active Source。再者System Standby功能，能讓使用者只要按下一鍵，就可以隨意切換每一個或全部的裝置進入Standby模式。至於One Touch Record則可讓消費者只要按下一鍵就可以看到想錄的內容，Timer Programming則可允許消費者透過EPG或其他方式Program設備的Timer來設定錄影機的預錄功能。Deck Control則利用裝置可控制另一台裝置例如播放或是快轉的功能，Deck是指受控制的裝置，例如DVD Player；Device Menu Control則是利用顯示設備上的user Interface控制另一台裝置。Remote Control Pass Through則是將遙控器的控制命令，透過HDMI連接界面傳到另外一台裝置而直接控制。System Audio Control則是利用電視遙控器控制AV擴大機的音量調整、或是其他基本的切換功能。

雖然HDMI的測試規範中訂定了CEC的相容性測試，但此項目並不是強制的測試項目，也並未有認證的Logo。CEC的相容性測試項目也分為三類：Sink、Source以及Repeater，所需通過的測試項目包含了Electrical Test、Protocol Test和Feature Test。

常見的測試問題

HDMI測試也常遇到令人煩惱的問題。需要注意的是，在Sink EDID的DTD內有被定義的video timings，請記得把它們也寫在SVD內。至於差動阻抗方面，大都是由ESD元件所引起，所以在採用ESD元件時，必須先了解它的規格，才能避免影響TMDS線路上差動阻抗過大，而導致無法控制在所規定的標準內。另外Source的Eye Diagram，則是必需避免把Transmitter IC到HDMI接頭的線路長度拉得過長，導致訊號衰減過大，而無法通過測試。

《圖五　HDMI曾經發生過的相容性問題示意圖，由左至右為螢幕雪花、錯誤訊息、訊號偵測錯誤》

目前在Source的PC產品比較不容易通過HDCP的測試，因為在PC產品上，常因作業系統、播放軟體、顯示晶片三者間複雜的相容性問題，導致待測物不易通過HDCP 相容性測試。在HDCP測試階段建議OEM廠商可向晶片廠商詢問適合的播放軟體，以順利通過HDCP 相容性測試。

HDMI在相容性的配套上並沒有詳細的規範，導致在市場上採用HDMI的產品在相容性上有著品質不一的情形，不同的產品組合和介面間的切換，更提高了不相容情況所發生的機率。

通過了HDMI的認證測試，並不能確保產品的相容性，要提升產品相容性的方法唯有透過完整的Matrix環境組合。其中需要考慮的因素除了測試環境裝置的種類、地區別、以及品牌之外，在測試的同時，還要能模擬消費者的使用習慣，並且分別針對不同的產品特性，驗證其應有的品質功能和解決問題的能力。

（本文作者為百佳泰ALLION技術部副理）