應用於多媒體接口的聲音時鐘產生方法

2023-11-04 15:28:42

專利名稱：應用於多媒體接口的聲音時鐘產生方法
技術領域：
本發明涉及一種高解析度多i某體接口 (High-Definition Multimedia Interface, HDMI)的系統，特別涉及一種高解析度多媒體接口中產生聲音時 鐘的方法。
背景技術：
在高解析度多媒體接口 (High-Definition Multimedia Interface, HDMI)中是以最小化傳輸差分信號(Transition Minimized Differential Signaling, TMDS)來同時傳輸圖像和聲音數據，而在HDMI的規格中只有圖像 時鐘(video clock)會實際上經由傳輸線來傳輸。然而，聲音時鐘(audio clock) 須利用記錄在信息幀(information frame)的第一參數N和第二參數CTS以 及圖像時鐘以間接獲得，此時依據HDMI規格所描述的方法，第一參數N、第 二參數CTS 、圖像時鐘的頻率Fv和聲音時鐘的頻率FA間具有以下關係
(128 xFj 巧，
但是因為圖像時鐘其本身便可能存在有一抖動(jitter),而在傳輸信號 的過程中也可能受到其它噪聲幹擾，最後在接收端的聲音時鐘的鎖相環中亦 會產生抖動，因此所產生出來的聲音時鐘其品質不佳。另外由於第一參數N、 第二參數CTS的數值皆非常大，在電路設計上需要靈敏度非常高的組件來完 成接收端的聲音時鐘鎖相環的功能。由於上述原因，在實作上採取現有技術 來得出聲音時鐘的方法有其難度以及限制。

發明內容
本發明的目的之一在於提供一種利用 一參考時鐘與 一 圖像時鐘兩者中一 時鐘去計數另 一時鐘來決定一參數值，並依據該參數值以及該參考時鐘來產 生一聲音時鐘(audio clock),以解決上述問題。
依據本發明實施例，其揭露一種多媒體接口的 一聲音時鐘的產生方法，其包含有提供一參考時鐘；利用該參考時鐘與一圖像時鐘兩者中一時鐘去 計數另 一時鐘來決定一參數值；以及依據該參數值以及該參考時鐘來產生該 聲音時鐘。


圖1為本發明第一實施例中一參考時鐘Cx與一圖像時鐘Cv的波形圖。
圖2為本發明第二實施例中一參考時鐘Cx與一圖像時鐘Cv的波形圖。
附圖符號說明
Cx:參考時鐘
Tx:參考時鐘Cx的周期
B:參考時鐘Cx的周期數
Cv:圖像時鐘
Tv:圖像時鐘Cv的周期
A:圖像時鐘Cv的周期數。
具體實施例方式
本發明利用一個在多媒體接口的接收端產生的參考時鐘(reference clock) Cx配合由接收端傳送來的圖像時鐘(video clock) Cv,並在兩者中取一 時鐘去計數另 一時鐘來決定一參數值，最後再依據該參數值以及該參考時鐘 Cx來產生一聲音時鐘(audio clock) CA,所以本發明的產生聲音時鐘CA的方 法至少有兩種不同實施例第一種是利用參考時鐘Cx來計數圖像時鐘Cv,而 第二種則是利用圖像時鐘Cv來計數參考時鐘Cx。因為最後的聲音時鐘Ca是由 參考時鐘Cx經由一鎖相環(phase lock loop, PLL)倍頻後得來，所以不同於 上述現有技術，本發明不需考慮圖像時鐘Cv本身的抖動(jitter)以及傳輸過 程中可能受到的噪聲幹擾。
請參考圖1，圖1為本發明第一實施例中一參考時鐘Cx與一圖像時鐘Cv
的波形圖。如圖所示，參考時鐘Cx的周期Tx小於圖像時鐘Cv的周期Tv，因此 在本實施例中利用參考時鐘Cx (例如由一石英振蕩器所產生)來計數圖像時鐘 Cv,而兩周期Tx、 Tv具有^x;-5x7^的關係，亦即A個圖像時鐘Cv的周期長 度相等於B個參考時鐘Cx的周期長度，此處定義A為該圖像時鐘Cv中被該參 考時鐘Cx所計數的預定周期數，以及定義B"為一參數值，因此可知圖像時鐘Cv的周期Tv與參考時鐘Cx的周期Tx間的關是: 爿
等式lformula see original document page 6
又根據HDMI規格所描述的方法，第一參數N、第二參數CTS、圖像時鐘 周期Tv和聲音時鐘周期TA間具有以下關係
其中，第一參數N與第二參數CTS皆為包含在信息幀(information frame )中的參數，其是隨圖像時鐘Cv經傳輸線由傳送端輸出至接收端，最後， 接收端便是由此二參數來獲得聲音時鐘CA。
將等式1代入等式2後可以得到聲音時鐘周期TA與參考時鐘周期Tx間的 關是
由等式3可知，因為第 一參數N與第二參數CTS可由接收到的信號中解 出，所以只要能夠得到圖像時鐘周期Tv與參考時鐘周期Tx間的計數參數B"， 便可以計算出聲音時鐘周期L。也就是說，可經由一鎖相環，將輸入的參考 時鐘Cx倍頻以產生聲音時鐘CA,其倍頻倍數為128x (CTS/N) x (B/A),因 為鎖相環是以 一穩定的參考時鐘Cx當輸入時鐘，如此所產生的聲音時鐘CA會 比鎖相環直接經由圖像時鐘Cv鎖出的聲音時鐘來的穩定。
請注意，由於在高解析度多媒體接口 ( High-Definition Multimedia Interface, H薩I )中聲音時鐘CA的頻率只可能是幾個不連續頻率值的其中之 一，例如聲音時鐘CA的頻率可能是32KHz、44. lKHz、48KHz、88. 2KHz、176. 4KHz、 96KHz以及192KHz的其中之一，如果因為計算上的誤差使得利用等式3所計 算出來的聲音時鐘周期TA的倒數並不是上述七種頻率值其中之一，則我們可 以從上述七種頻率值中挑選一個頻率值，其中該頻率值為最接近等式3所計 算出來的聲音時鐘周期L的倒數值，以用來當作最後拿來使用的聲音時鐘CA 的頻率。
另外，由於上述七種頻率值中最接近的兩個頻率為44. lKHz以及48KHz， 以及兩者間的差異量為(48-44.1)/48s0.08,因此在計算的過程中必須注意最大 誤差值E不能超過該差異量的一半，亦即4%，否則有可能會發生無法根據計 算出的聲音時鐘周期L來推斷真正的聲音時鐘頻率究竟為上述七種頻率值中 哪一個的情形(或者是產生誤判)。為了避免這種情形，用來被參考時鐘Cx
等式2formula see original document page 6
等式3formula see original document page 6計數的圖像時鐘Cv的預定周期數A必須夠大(亦即周期數愈大則誤差值愈小)， 或者用來計數的參考時鐘Cx的周期Tx必須夠小，以使得最大誤差值E不能超 過4%。預定周期數A的最小值的決定方法說明如下。
參考時鐘Cx可以由設計者自由選擇，參考時鐘Cx決定後參考時鐘周期Tx 即被決定。數字量測一定會有誤差產生，因此接著根據實際的量測準確度來 決定出對參考時鐘Cx而言，當其計數A個圖像時鐘周期Tv時一可容許的誤差 周期數《，由於^><:^,所以其誤差值為
《；/S7^ = /cr,等式4
在高解析度多媒體接口中圖像時鐘Cv的頻率分布是25麗z一165MHz,而由 等式4可知最大誤差值E會在圖像時鐘周期Tv最小時發生，亦即圖像時鐘Cv 的頻率為最大值165MHz時，所以最小圖像時鐘周期7;,，大致上約為6ns。因 此最大誤差值E必須符合下式
1《><7;,.咖)^￡ 等式5
根據等式5，預定周期數A的最小值即可以決定。
舉例來說，若最大誤差值E為4。/。，最小圖像時鐘周期z;，為6ns,參考 時鐘周期L設定為50ns，以及誤差周期數《設定為2,將這些參數代入等式 5可得[2x50/G4x6)]^。.04，因此預定周期數A要超過416. 6，可取整數417或 其它更大的整數，例如是512、 1024等。
另 一方面，也可以設計讓參考時鐘Cx的周期Tx大於圖像時鐘Cv的周期Tv， 而用圖像時鐘Cv來計數參考時鐘Cx。請參考圖2，圖2為本發明第二實施例 中一參考時鐘Cx與一圖像時鐘Cv的波形圖。同樣地，該兩周期^、；具有下 列關係^4x7^=3x7^，其中，B是參考時鐘Cx被圖像時鐘Cv所計數的預定周 期數，以及^"為一參數值。此時用來決定聲音時鐘周期TA與參考時鐘周期 TJ司的關係式亦為等式3,但是最大誤差值E必須由預定周期數B來決定，而 不是如第一實施例般由預定周期數A來決定。此時對圖像時鐘Cv而言，當其 計數B個參考時鐘周期Tx時先決定一可容許的誤差周期數^，所以其誤差值 為
《V巧=巧度z 等式6
由等式6可知最大誤差值E會在圖像時鐘周期Tv最大時發生，亦即圖像 時鐘Cv的頻率為最小值25MHz時，所以最大圖像時鐘周期7^_大致上約為 40ns。因此，最大誤差值E必須符合下式^x;拜/(^rjjw 等式7 根據等式7，預定周期數B的最小值即可以決定，此時再利用等式3則 可得出聲音時鐘CA的周期TA。
舉例來說，若最大誤差值E為4。/。，最大圖像時鐘周期z;,，為40ns,參考
時鐘周期Tx設定為50ns，以及誤差周期數《設定為2,將這些參數代入等式 7可得[2x40/(萬x50)]《0.04，因此預定周期數B要大於或等於40，可取整數40 或其它更大的整數。若設定預定周期數B為130，假設此時圖像時鐘Cv的頻 率為74. 25匪z,參數N等於11648， CTS等於210937，則根據等式1可得
=482.625,若因量測誤差使得實際量測到的A為484，代
formula see original document page 8
因此計算出的聲音時鐘頻率為32. 12KHz,與上述七種頻率值相比較可知 32KHz即為最後正確的聲音時鐘頻率值。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種多媒體接口的一聲音時鐘的產生方法，包含提供一參考時鐘；利用該參考時鐘與一圖像時鐘兩者中一時鐘去計數另一時鐘來決定一參數值；依據該參數值以及該參考時鐘來產生一預估聲音時鐘；依據該預估聲音時鐘，自多個聲音時鐘中選擇其中的一個作為該聲音時鐘。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，該多個聲音時鐘的頻率值包括 32KHz、 44. lKHz、 48KHz、 88. 2KHz、 176. 4KHz、 96KHz以及192KHz。
3. 如權利要求1所述的方法，其中，該參考時鐘的周期7^小於該圖像時 鐘的周期，且該兩周期^、；具有下列關係」><7^，其中，^是該 圖像時鐘中被該參考時鐘所計數的預定周期數，以及3"為該參數值。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，該參考時鐘的周期r,大於該圖像時 鐘的周期；，且該兩周期^、；具有下列關係^><:^，其中，5是該 參考時鐘中被該圖像時鐘所計數的預定周期數，以及5"為該參數值。
5. 如權利要求1所述的方法，更包括自 一信息幀中獲得一第一參數N與一第二參數CTS; 其中，該聲音時鐘的周期7^為128x(Cre/iV)x(S/M)x7V ，其中，；為該圖 像時鐘的周期以及B "為該參數值。
6. 如權利要求1所述的方法，其中，選擇出該聲音時鐘的步驟另包含 比較該預估聲音時鐘的頻率與該多個聲音時鐘的頻率值，並在該多個聲音時鐘的頻率值中取最接近該預估聲音時鐘的頻率的一頻率值來作為該聲音 時鐘。
7. 如權利要求1所述的方法，其應用於一高解析度多媒體接口的一接收端。
8. 如權利要求1所述的方法，其中，該參考時鐘是由一石英振蕩器所產生。
9. 一種多媒體接口的一聲音時鐘的產生方法，包含 提供一參考時鐘；利用該參考時鐘與一圖像時鐘兩者中一時鐘去計數另一時鐘來決定一參數值；自一信息幀中獲得一第一參數N與一第二參數CTS;以及 依據該第一參數N、該第二參數CTS、該參數值以及該參考時鐘來產生該聲音時鐘。
10. 如權利要求9所述的方法，更包含比較該聲音時鐘的頻率與多個頻率值，並在該多個頻率值中取最接近該 聲音時鐘的頻率的 一頻率值來更新該聲音時鐘。
11. 如權利要求10所述的方法，其中，該多個頻率值包括32KHz、 44. lKHz、 48KHz、 88. 2KHz、 176. 4KHz、 96KHz以及192KHz。
12. 如權利要求10所述的方法，其應用於一高解析度多媒體接口的一接 收端。
13. 如權利要求10所述的方法，其中，該參考時鐘是由一石英振蕩器所 產生。
全文摘要
一種應用於多媒體接口以產生一聲音時鐘的方法，其包含有提供一參考時鐘；利用該參考時鐘與一圖像時鐘兩者中一時鐘去計數另一時鐘來決定一參數值；以及依據該參數值以及該參考時鐘來產生該聲音時鐘。
文檔編號H04N5/00GK101409776SQ20071018114
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者童旭榮 申請人:瑞昱半導體股份有限公司