影音家電溝通無礙 CEC相容測試刻不容緩

2008-03-13
從1950年美國Zenith推出第一個可控制電視的有線遙控器至今,家用市場的遙控器種類和功能日新月異,從最常看到的預燒產品碼萬用遙控器,到紅外線學習遙控器,還有飛利浦(Philips)推出的Pronto系列可程式化學習遙控器(圖1),無一不是轟動業界的產品。
圖1 Philips Pronto Pro RU990可程式化學習遙控器

透過電腦的軟體編寫巨集,以及自我設計的控制頁面,雖然一支遙控器要價數百美元,但在視聽玩家的圈子裡依然掀起一股熱潮。尤其對死忠玩家來說,手握一支昂貴的遙控器,輕易地按下自己設計的按鍵去啟動全部器材,將是無比吸引人的情景。

然而,使用者的欲望永遠不會被滿足,在能夠用單一遙控器啟動多數影音視聽設備以後,下一個願望就是在關閉錄影機之後,仍然可以在指定時間開啟預錄功能。 在家電功能的便利性上一直多所著墨的日本家電廠商,也早在多年前就推出內建連動功能的產品。最常見到的是透過一種名為Ir System連動的功能來呈現,這是一種以前廣被相機產品所應用的功能。  

簡言之,該功能是在電視中事先燒進各大廠牌錄影機的控制碼,再透過紅外線發射器去控制錄影機,以達連動目的。其作法是將連接紅外線發射器的訊號線插在電視機的專屬孔上,然後再將紅外線發射器固定在錄影機的紅外線接收器四周,當有錄影的需求時,便可利用TV的使用者介面(UI)去選擇相對應的錄影機廠牌,然後設定好想錄影的頻道和時間,屆時,電視便會透過Ir對錄影機下指令(圖2)。

圖2 電視利用Ir發送訊號線,可以對錄影機做出連動功能。

令人感到困擾的是,一旦器材移動或是紅外線發送器離開接收器範圍,錄影機上的紅外線接收器就很難接收到相關訊號。  

傳輸介面陸續問世  

既然影像傳輸在裝置連接當中是不可或缺的,因此早就有人開始在影像傳輸介面上動腦筋,如日本廠商在1394影像/聲音控制(AV/C)規格上的應用,歐洲市場上基於SCART規格上延伸出的AVLink、nexTView Link、SmartLink、Qlink與EasyLink等,都是各家廠商自訂的規格。  

直至1995年,國際電子電機工程學會(IEEE)正式承認1394標準,並由蘋果(Apple)以FireWire為名在市場販售相關的產品,並將之視為用來取代SCSI匯流排的另一種新興連接傳輸技術。同年,新力(Sony)也取得1394規格的新商標i.Link,將其應用在數位攝錄影機(DV)上。  

2000年12月,日本數位電視BSDigital全面開播,i.Link因在MPEG-2上影像傳輸的優異表現,再加上成本較低,當時無一技術可以與其抗衡,因而廣被日本家電廠商使用,做為機上盒(Set Top Box, STB)、數位錄影機與AV HDD的專屬傳輸介面。自此之後1394正式走入日本家庭的客廳。  

1394數位家庭稱雄  

由於1394具備點對點(Peer to Peer)的特性,每個裝置在網路內都是一個節點,也都可以獨立運作不須透過電腦,因此可以將影像/聲音的控制做到最好,也才不枉其AV/C之名。  

做為序列的傳輸方式,雙方倚賴封包進行溝通連接,除了影像和聲音的傳輸封包外,也有控制訊號的專有封包,透過功能控制通訊協定(Function Control Protocol, FCP)(圖3)傳遞,並由IEC 61883-1所規範。

圖3 在Packet當中FCP Fram存放著各種不同控制協定。

AV/C傳輸的命令訊號包含對接收端的控制碼,以偵測接收端的狀態並通知接收端發送端本身的狀態改變。也因為有這些控制功能的架構,所以使用者可以在電視關機、但ilink只是在待機模式的情況下,從電視去偵測錄影機的狀態。假設錄影機接收端是在關機狀態,電視就會發送訊號給錄影機,進而控制其錄影狀況,而錄影機在工作後也會回報開關機和錄影成功與否的回應碼(圖4)。

圖4 控制器與目標物溝通示意圖

而軟體方式的圖型化介面,可以依不同的裝置,讀出不同的控制方式,以螢幕上(On Screen)操作的方式來控制所有連接1394的裝置,如此一來,只要一個遙控器就可以達到播放全部裝置的效果。如圖5,所有連接到電視的裝置皆可以被識別,而且根據不同的裝置會出現不同的控制按鈕。

圖5 近期已有家電品牌推出能以CEC相容的電視機與錄影機。

HDMI次世代主角登場  

高畫質多媒體介面(HDMI)是一個廣為人知的數位傳輸技術,其重要性可說是視聽器材的革命。但是大部分的人都只知道它的最新1.3版本規格,傳輸速度最快可達10.2Gbit/s以支援更大的頻寬,再加上最高到48位元的色深(Deep Color)功能。  

但深究其十九支接腳,卻有一個常被大家所忽略的第十三支接腳,也就是消費性電子控制(Consumer Electronics Control, CEC)功能。CEC是在1.0版本時被制定,但直到1.2a時才完全確認及提出測試規範。其基本原理和技術來自歐洲的SCART,而在HDMI採用並增強其功能。  

CEC為單線雙向傳輸,使用顯示數據通道(Display Data Channel, DDC),以用來進行影音器材彼此控制和偵測,旨在減少遙控器的數量和使用者按下按鈕的次數。在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方式溝通,顯示裝置原則上會被認定為根(Root),而切換器(Switches)則為分支(Branches),至於其他的播放裝置則會定義為葉(Leaf)節點。  

舉例來說,使用者可以進行如圖6般的混合性裝置連接,當用戶將影片放到DVD播放器之中,並按下播放鍵之後,接下來的事就由CEC來處理。CEC將會自動開啟相關連的裝置,遠端控制DVD播放器的聲音輸出到喇叭,在遠端遙控影片內容到輸出端。同樣的,隨著用戶在機上盒切換頻道,節目內容的影像與聲音也都會自動取代DVD的聲音與影像。接著,一旦用戶按下錄影鍵的同時,在整個網路中扮演Root角色的電視機,也就會自動將錄影的命令傳達給錄影機,包括頻道、時間,以及錄影的格式都同時提供,讓錄影機有詳細資訊可以遵從,並進而將正確的影像錄進錄影機中。簡單的說,CEC在HDMI的系統當中,開創了自動化的裝置搜尋和簡易One Touch操作體驗。如表1為每一個HDMI系統連接裝置所對應的邏輯位址(Logic Address)編號,從0~15一共十六種不同的裝置識別,Reserved位址則是保留給以後使用。

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圖6 HDMI系統連接圖

表1 HDMI連接裝置所對應的位址
位址 裝置
0 TV
1 Recording Device 1
2 Recording Device 2
3 Tuner1
4 Playback Device 1
5 Audio System
6 Tuner 2
7 Tuner 3
8 Playback Device 2
9 Recording Device 3
10 Tuner 4
11 Playback Device 3
12 Reserved
13 Reserved
14 Reserved
15 Unregistered

在實際狀況中,HDMI架構共有三條資料傳輸通道(圖7),每個資料通道傳輸10位元資料長度,在1.3版本之前,由於8位元轉換成10位元直流平衡(DC-balanced),因此每色階畫素最多可支援24位元。但在1.3版本之後,開始支援24、30、36、48色階,另外還有一條時脈通道。而CEC走的是I2C規格的DDC通道。

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圖7 HDMI資料傳輸通道架構圖

CEC特色多元  

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或成為活動資源(Active Source);二是系統待命(System Standby),讓使用者可以隨意切換任一或全部的裝置,並進入待機模式;至於One Touch Record則允許使用者可以看到什麼就錄什麼;還有計時器編程(Timer Programming),允許使用者可以透過電子節目清單(EPG)或其他方式去設定錄影機的預錄功能;Deck Control則利用裝置去控制另一台裝置進行播放或是快轉;常見的裝置選單控制(Device Menu Control),意指利用顯示設備上的使用者介面去控制另一台裝置;遙控傳遞(Remote Control Pass Through)則是將遙控器的控制命令,透過HDMI連接介面傳到另外一台裝置以直接控制;系統音訊控制(System Audio Control)是利用電視遙控器去控制音訊擴大機的音量,或是一些其他的基本切換功能。  

從2006年開始,支援CEC的電視和錄影機巳經慢慢在市場上普及。不過很遺憾的,雖然打著CEC的名號,但各家幾乎沒有相容性可言,並不支援其他廠牌,更連名字都不相同,消費者並不清楚哪些才是真正的CEC。  

由於夏普內建的i.LINK端子已不再像以往提供雙向的功能,而是改採i.LINK In/HDMI Out的方式,因此沒有HDMI的裝置在錄完影以後就要透過類比色差端子來看,而無法像以前一樣使用數位的i.LINK來觀賞節目。此外,該產品的單鍵播放功能、Deck Control尚稱正常,但UI的Menu Control功能卻因設定困難,因此不能算是完整的CEC產品,充其量不過是利用CEC讓自家廠牌的產品具有連動功能。  

至於松下就更乾脆,在新款錄影機中直接取消i.LINK接頭。不過,值得一提的是,該產品的Remote Control切換得很平順,其Remote Control Pass Through幾乎可以控制大部分重要按鍵。只可惜,在Deck和Menu部分的控制,也只支援部分錄影和播放的功能。可能是因為這部分的功能,牽連到的相容性問題很大,所以目前在業界並沒有看到業者支援。  

然而,CEC理應極為重視相容性,因為在未來CEC極有可能成為器材溝通的協定,而不同產品之間能否順利溝通,對消費者來說同樣重要,因此,對廠商來說,投入心力在相容性測試,確保產品的相容度也將是刻不容緩的課題。  

(本文作者為百佳泰技術部副理)

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