Кабель HDMI-VGA. СхемаОсобенность данного конвертирования заключается в том, что по отношению к видео нужно осуществить обратное преобразование (в аналог), а аудиосигнал выделить в отдельный тракт. В статье приведена схема конвертера (переходника) HDMI-VGA и принцип работы этой схемы. Чтобы было понятней о чём идет речь, стоит сразу оговориться, что переходник HDMI-VGA состоит не из одних проводов. Кабель HDMI-VGA представляет собой схему на микросборке, которую не удастся «по-быстроляну» спаять на коленке. Преобразователь HDMI в VGA также «несложен», как и адаптер VGA-HDMI.
 
Функциональная схема переходника HDMI-VGA с выделением аудио сигнала представлена ниже (предполагается, что ресивер HDMI содержит внутренний EDID):

Функциональная схема переходника HDMI-VGA с выделением аудио сигнала
 

Как это работает

 
Конвертер HDMI-VGA ещё до получения желаемого сигнала 640×480p (или любого другого совместно поддерживаемого стандарта) должен в первую очередь обеспечить надлежащий контент EDID (данные идентификации дисплея) источнику HDMI.
 
Ресивер HDMI обычно хранит этот контент внутри, плюс следит за каналом plug-n-play (сигнализирующим, что дисплей подключён), а также получает, декодирует и интерпретирует поступающие потоки видео и аудио.
 
Поскольку поток HDMI объединяет в себе аудио, видео и данные, то HDMI-ресивер должен также позволить считывание вспомогательной информации, такой как цветовое пространство, видео стандарты и режимы аудио.
 
Большинство приёмников HDMI адаптируется к принимаемому потоку, автоматически преобразовывая любое цветовое пространство (YCbCr 4:4:4, YCbCr 4:2:2, RGB 4:4:4) в пространство RGB 4:4:4, как того требует видео ЦАП. Автоматическое преобразование цветового пространства (CSC) гарантирует, что на серверное устройство направляется правильное цветовое пространство.
 
Как только входящий поток HDMI обработан и декодирован в желаемый стандарт, он выдаётся через пиксельную шину на видео ЦАП и аудио кодеки. Обычно видео ЦАП имеет пиксельную шину RGB и входы тактовых импульсов без сигналов синхронизации. Сигналы HSYNC и VSYNC могут быть выведены через буфер на выход VGA и в итоге на монитор или другой дисплей.
 
Аудио поток HDMI может содержать различные стандарты, такие как L-PCM, DSD, DST, DTS, высокоскоростное аудио, AC3 и другие, сжатые или несжатые, битовые потоки. Большинство приёмников HDMI не видят проблемы в извлечении аудио любого стандарта, но возможна и дополнительная обработка.
 
В зависимости от серверного устройства предпочтительным может оказаться использование простого стандарта вместо сложного, что позволит легко преобразовать поток в аналоговый выход для звуковых колонок. Спецификация HDMI гарантирует, что все устройства поддерживают, по крайней мере, 32 кГц, 44.1 кГц, и LPCM 48 кГц.
 
Таким образом, важно сформировать такие EDID, которые соответствуют и аудио возможностям преобразователя HDMI2VGA, извлекающего аудио, и исходным возможностям дисплея VGA. Это может быть сделано с помощью простого алгоритма, который извлекает контент EDID из VGA дисплея по каналу обмена данных с монитором (DDC).
 
Считываемые данные должны быть обработаны и проверены с тем, чтобы убедиться, что монитор не разрешает более высокочастотные режимы, нежели чем те, что поддерживаются HDMI Rx или видео ЦАП (приведены в нижеследующей таблице).
 
Список EDID может быть расширен дополнительным блоком CEA, перечисляющим аудио возможности, чтобы отразить, что переходник HDMI-VGA поддерживает только аудио стандарт линейной PCM. Обработанные таким образом данные EDID, содержащие все блоки, могут быть предоставлены источнику HDMI. Последний должен прочесть заново данные EDID от преобразователя после сигнала канала горячего обнаружения (часть кабеля HDMI).
 
Для управления всей схемой считывания EDID VGA, программирования HDMI Rx и аудио ЦАП (или кодека) может использоваться простой микроконтроллер или процессор. Управление видео ЦАП обычно не требуется, так как они не имеют портов контроля, таких как I2C или SPI. Перечень изменений, необходимых для кабеля HDMI-VGA, сведём в таблицу:
 

Изменение

Причина

Замена EDID 0x14[7] с 0 на 1 Показывает цифровой вход
Проверка информации стандартного тайминга и при необходимости замена (байты от 0x26 до 0x35) Тайминг вне максимального предела, поддерживаемого конвертером и HDMI Rx, должен быть изменён до максимального или ниже
Проверка DTD (подробные дескрипторы тайминга) (байты от 0x36 до 0x47) Тайминг вне максимального предела, поддерживаемого преобразователем и HDMI Rx, должен быть изменён до максимального тайминга или ниже (640×480p, например)
Установка 0x7E в 1 В конце EDID должен быть добавлен один дополнительный блок
Замена 0x7F Должна быть пересчитана контрольная сумма для байтов с 0 до 0x7E
Добавление дополнительного блока CEA-861  
Описание аудио от 0x80 до 0xFF Добавление блока CEA-861 для отображения возможностей конвертера аудио

 

Соображения по защите контента

 
Поскольку аналоговый разъём VGA не обеспечивает защиту контента, то автономные преобразователи не должны допускать расшифровки защищённых данных, иначе это позволило бы конечному пользователю иметь доступ к необработанным цифровым данным.
С другой стороны, когда схема является неотъемлемой частью большего устройства, её можно использовать, пока не разрешается пользователю получить доступ к незашифрованному видеопотоку.
 

Пример схемы

 
Проектирование конвертера HDMI-VGA не будет слишком сложным; с помощью ADV7611 (маломощный 165-МГц HDMI приёмник) и ADV7125 (тройной 8-битный 330-МГц видео ЦАП) можно создать высоко интегрированный видео тракт, функциональная схема которого описана выше.
 
Ресивер поставляется с встроенным внутренним EDID, схемой распознавания горячего подключения, автоматическим CSC с RGB 4:4:4 на выходе (независимо от полученного цветового пространства), и компонентным блоком обработки, позволяющим регулировать яркость и контрастность, так же как и согласовывать сигналы синхронизации.
 
Стерео аудио кодек SSM2604 с низким энергопотреблением позволяет декодировать I2S поток и выводить его с произвольным уровнем через ЦАП. Аудио кодек не требует внешнего чипа, а источник синхронизации может быть получен по каналу MCLK ADV7611, и для конфигурирования потребуется лишь пара записей.
 
Управление всей системой, включая обработку EDID, улучшение цвета, пользовательский интерфейс с кнопками, ползунками и ручками, может осуществлять простой микроконтроллер, такой как ADuC7020 – прецизионный аналоговый микроконтроллер со встроенным тактовым генератором.
 
Выводы
С помощью аудио и видео компонентов, а также микроконтроллера от Analog Devices можно реализовать высокоинтегрированный конвертер HDMI-VGA (HDMI2VGA), запитываемый через разъём HDMI.
 
Кабель (переходник) HDMI-VGA наглядно демонстрируют, что приложения, использующие технологию HDMI, очень просто реализовать на основе компонентов ADI. Сложность системы HDMI увеличивается в том случае, если устройства должны работать в качестве повторителя HDMI, как это требуется при обработке протокола HDCP вместе со всем деревом HDMI. Никакой конвертер не использует конфигурацию ретранслятора HDMI.
 
Такие приложения, как видео ресиверы (дисплеи), видео генераторы (источники) и видео конвертеры требуют относительно небольшой стек программ и, следовательно, могут быть реализованы быстрым и простым способом.