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利用ADV8005和ADV7625/ADV7626/ADV7627实现HDMI 2.0:超高清视频带宽优化方案
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2025-07-30
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内容概要:本文档介绍了如何利用ADV8005和ADV7625/ADV7626/ADV7627系列器件实现HDMI 2.0的4:2:0视频格式。HDMI 2.0之前的版本主要使用4:4:4和4:2:2格式传输视频,而4:2:0格式进一步减少了色度信息,从而降低了带宽需求。具体来说,在4:4:4格式下传输超高清视频(4k×2k,60Hz)需要6Gbps带宽,而在4:2:0格式下只需3Gbps。文中详细描述了ADV8005和ADV7625/ADV7626/ADV7627的工作模式(直通模式和非直通模式),以及如何配置这些器件以支持4:2:0视频格式,包括设置AVI InfoFrames的具体步骤。此外,还提供了用于测试的脚本和硬件连接示意图。 适合人群:从事音视频设备开发的技术人员,尤其是熟悉HDMI接口和视频编解码的专业人士。 使用场景及目标:适用于希望了解和支持HDMI 2.0 4:2:0视频格式的开发人员和技术团队。目标是在现有硬件基础上实现对4:2:0视频的支持,降低带宽需求,提升系统性能。 阅读建议:由于涉及大量技术细节和配置参数,建议读者先熟悉HDMI 2.0规范和相关硬件基础知识。同时,应仔细阅读文档中的脚本和配置指南,确保正确理解和实施4:2:0视频格式的配置。
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简介
本应用笔记概述了如何利用ADV8005和ADV7625/ADV7626/
ADV7627系列器件实现HDMI® 2.0的新4:2:0功能。通过实现
HDMI 4:2:0功能,可以使用3 GHz带宽收发刷新率为60 Hz
(4k × 2k,60 Hz)的超高清视频。
在HDMI 2.0之前,数字视频以4:4:4或4:2:2格式传输。前者可
以不经过色度二次采样而传输RGB或YCrCb。后者只能传
输经过色度二次采样的YCrCb数据,这意味着,像素只含
有部分色度信息。有关更多信息,请参阅“参考文献”部分
列出的视频揭秘手册。与4:2:2相比,新引入的4:2:0格式进
一步减少了YCrCb的色度信息,但会增加亮度带宽。
在4:4:4视频格式下,以每秒60视频帧的速率传输超高清视
频需要6 Gbps的带宽。在4:2:0格式下,对于一个色度样本,
会发送两个亮度样本。因此,每行视频发送的视频像素数
有所减少。在4:2:0视频格式下,以每秒60视频帧的速率传
输超高清视频只需要3 Gbps的带宽。
AN-1299
应用笔记
One Technology Way • P.O. Box 9106 • Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. • Tel: 781.329.4700 • Fax: 781.461.3113 • www.analog.com
Rev. 0 | Page 1 of 12
表1. 亮度/色度组成
组成比例 4:4:4 4:2:2 4:2:0
亮度 33% 50% 66%
色度 66% 50% 33%
利用ADV8005和ADV7625/ADV7626/ADV7627实现HDMI 2.0
作者:Paul Slattery和Witold Kaczurba
有关重要警告、法律条款和条件,
请参见最后一页。

目录
简介...................................................................................................... 1
修订历史............................................................................................. 2
VSP和HDMI 2.0................................................................................. 3
发送器工作模式........................................................................... 3
修订历史
2014年7月—修订版0:初始版
AN-1299
Rev. 0 | Page 2 of 12
设置AVI InfoFrames .................................................................... 3
ADV7625/ADV8005脚本................................................................. 4
脚本1:HDMI 4:2:0视频处理 ................................................... 5
参考文献...................................................................................... 11

AN-1299
Rev. 0 | Page 3 of 12
图1. 通过模式下数据馈入Tx的功能框图
图2. 非通过模式下数据馈入Tx的功能框图
12151-001
Rx Tx HDMI
OUTPUT
TMDS STREAM
12151-002
HDMI
OUTPUT
INFOFRAME
REGISTERS
Tx
ADV7625 CP CORE OR
ADV8005 TTL/TMDS
INPUT
PIXEL DATA
AUDIO
BLOCK
AUDIO DATA
VSP和HDMI 2.0
ADV8005是一款视频信号处理器(VSP),集成串行和TTL视
频输入,可对输入视频进行去隔行处理并加以调节。
ADV7625/ADV7626/ADV7627均为集成交叉点和分频器功
能的高性能HDMI收发器。ADV8005和ADV7625/ADV7626/
ADV7627系列产品搭载了3 Gbps HDMI发送器(Tx)。
所有这些器件原来都是为了支持HDMI 1.4规范;但是,也可
通过这些器件传输HDMI 2.0规范的4:2:0格式视频。不过,无
法以4:2:0格式执行色彩转换。
为了在这些器件上实现4:2:0功能,必须满足以下两个条件:
• 4:2:0数据必须使用与4:4:4数据相似的配置。
• 必须从发送器发送正确的InfoFrame内容。
HDMI 2.0只规定对CEA-861-F规范的视频识别码(VIC) 96、
97、101、102、106和107使用4:2:0格式。这些都是超高清
格式,帧速率为50 Hz或60 Hz。
这些设置取决于发送器的工作模式。
发送器工作模式
共有两种不同的工作模式:通过模式和非通过模式。
直通模式
ADV7625系列器件可以采用直通模式(称为复用模式)工
作。在该模式下,来自HDMI接收器的原始TMDS数据流
将直接馈入发送器。这种情况下,HDMI流(TMDS流)从输
入到输出一直保持不变。音频、视频和数据包内容不会在
发送器中重组。
当数据绕过ADV7625中的CP内核时,该模式启用。
为了处理4:2:0模式,无需额外配置。4:2:0输入流直接传至
输出端。接收器收到的所有4:2:0相关信息都保持不变,并
通过Tx输出到与发送器相连的下游HDMI接收端。
非直通模式
重构HDMI数据流并插入InfoFrames时,HDMI发送器中将
启用非直通模式。正常情况下,像素数据通过CP内核提
供,该内核能够使用标准4:4:4路径传送4:2:0流。
在下列情况下,可使用该模式
• 当ADV7625配置为启用CP内核或执行音频插入时。
• 用于ADV8005。ADV8005 HDMI Tx从TTL输入或TMDS
接收器接收视频数据。
在非直通模式下,发送器必须配置为嵌入辅助视频信息
(AVI) InfoFrames,后者反映4:2:0流。
设置AVI INFOFRAMES
3840 × 2160 像素/60 Hz (4k × 2k/60 Hz)等新视频格式的出现
导致AVI InfoFrame的视频识别码从64扩展到128。ADV8005
和ADV7625/ADV7626/ADV7627 HDMI发送器中的标准AVI
InfoFrame用6位来支持VIC。不过,灵活的发送器设计允
许用户将一个备用HDMI数据包用作AVI InfoFrame,并禁用
标准AVI InfoFrame。这就提供了极大的自由,可以对AVI
InfoFrame中的任何域进行编程,同时还允许使用7位VIC。
HDMI 2.0规范的另一个重要变化是增加了一个额外位(Y2),
用于设置AVI InfoFrame中的色彩格式。AVI InfoFrame中的
Y2、Y1和Y0值用于区分YCrCb 4:2:2、YCrCb 4:4:4、RGB和
YCrCb 4:2:0。为了使能4:2:0模式,同时还必须将AVI InfoFrame
中的Y2、Y1和Y0值分别正确设为二进制值011。在传输
4:2:0视频格式时,不必发送特定供应商InfoFrame。
ADV8005和ADV7625/ADV7626/ADV7627产品均使用4k × 2k/
60 Hz 4:2:0格式化视频进行过测试和验证。本应用笔记提供
了用于测试的脚本。
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