以AVT技術引領高速數據傳輸“芯”潮

1   InfoComm展會AVT再現風采

近幾年來，無論是InfoComm中國展會，還是美國展會，都出現天津瑞發(fā)科半導體技術有限公司（Norelsys）的AVT標志。這是一項具有中國自主知識產權的先進視頻傳輸技術，即Advanced Video Transport的簡稱。由于“新冠肺炎”疫情而延期的InfoComm China 2020終于在9月最后三天在北京的國家會議中心隆重開展，可算是“雙節(jié)”前的一次行業(yè)巡禮。瑞發(fā)科的展臺格外引人注目，觀者絡繹不絕（圖1）。

圖1 瑞發(fā)科的展臺

瑞發(fā)科副總裁王立新全程參與展會，在展位與行業(yè)客戶進行會談，并進行技術交流。本人對他做了現場采訪，請他暢談AVT近年來所取得的豐碩成果，并展望未來的發(fā)展和愿景。

圖2 AVT高清視頻及USB2.0延長器芯片及解決方案發(fā)展歷程

2   AVT助力超高清4K視頻應用的精彩：

醒目的AVTuHD商標，這也是瑞發(fā)科此次參展最大的亮點。與以往的展板風格不同，主展板是一張十年跨度的AVT系列芯片組發(fā)展規(guī)劃（Roadmap）和歷程圖，以及對應行業(yè)應用和解決方案的一覽表，其中也包括USB2.0延長器系列芯片，如圖2所示。這是“十年磨一劍”成果最全面的展示，代表著國產芯片在高速數據傳輸領域的具有的領先水平。

超高清4K視頻應用已經成為潮流，其中的驅動來自4K攝像機的普及。目標應用主要是數字錄播和視頻會議，其圖像分辨率為3840×2160 @ 60 Hz或2560×1440 @ 144 Hz，瑞發(fā)科對應提供的芯片型號為NS5734和NS5735，前者是發(fā)送Tx，后者是接收Rx，應用框圖如圖3所示。面向更高的8K超高清分辨率7680×4320 @60 Hz也在規(guī)劃之中，所以AVT已經躍居為AVTuHD，同時注冊的商標還有AVToE，即支持通過以太網傳輸的AVT技術。王立新指出，通過所掌握的視頻壓縮算法優(yōu)勢及Serdes領先技術，具有自主知識產品的AVT技術及芯片組已為國際和國內大量客戶所采用。目前基于AVT的芯片組可以支持HDMI或DP延長應用，采用同軸線纜或一對雙絞線，即可傳輸超高清數字視頻信號達到100 m距離，且信號視覺無損，傳輸延時僅1~2 ms。結合USB2.0延長器芯片NS1021，可全方位滿足KVM的系統(tǒng)需求，可以拓展的應用為PRO-AV、大屏幕拼接和超高清投影機等。

在同場的展商中，采用瑞發(fā)科公司技術和芯片的廠商有同場參展的視頻會議終端廠商羅技（Logitech）和億聯（Yealink），及超高清4K攝像機廠商維海德（VHD）和金九天視（J-jts）。中慶時代（Zonekey）的數字錄播、小鳥科技（Digibird）的大屏拼接系統(tǒng)，都已經成功采用AVT芯片組，并投入量產。

圖3 AVT超高清視頻/USB2.0高性能傳輸應用參考框圖

3   AVT在車載視頻應用上全面出彩

AVT不僅在數字媒體應用上取得傲人的業(yè)績，在高清視頻傳輸車載應用中也有不俗的表現。對于車載系統(tǒng)方案指標要求的要求極高，主要表現為以下幾點。

●   圖像低延遲，視覺無損數字傳輸，不影響ADAS視頻分析算法，且不依賴于線材、連接器、安裝工藝、使用環(huán)境等。

●   圖像質量不受電磁干擾影響，能夠通過各車廠測試標準，兼容多種線材與連接器，以確?？煽啃耘c兼容性。

●   低線材與連接器成本，低系統(tǒng)設計復雜性，兼顧小車與大車。

●   低功耗，一般采用18 mm×18 mm攝像頭，可適應75~85 ℃環(huán)境溫度。

●   分辨率和幀率支持顯示端4K60Hz，攝像頭4K30Hz，也支持非標準分辨率。

●   支持POC，并支持雙向控制信號傳輸。這無疑是對高速數據傳輸芯片嚴苛的考驗，所幸基

于AVT技術的芯片組可以很好地滿足上述所有需求。王立新談到，業(yè)界也將AVT視為低頻LVDS解決方案，多家車廠經過嚴密的評估和嚴格的測試，均認可AVT技術所帶來如下顯著的優(yōu)勢。

1)   視覺無損的幀內壓縮算法，同樣圖像質量下，所需速率不到MJPEG所需傳輸速率的1/2。

2)   壓縮率2~30倍可配置，10倍壓縮率下小于-40 dB損失，遠小于ISP對圖像的影響，滿足ADAS視頻分析算法要求。

3)   高清傳輸延時小于1.6 ms@60 Hz。

4)   AVT接收芯片自帶自適應均衡器，完全自適應線材類型、線材長度、連接器、溫度、電壓、及其他傳輸條件。

5)   視頻碼流使用RS碼，2 kbits中最高可糾正8位隨機及64位連續(xù)錯誤。

6)   在不加任何ESD保護器件時可達空氣放電8 kV。

智能化是汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，由AVT技術所支持的高清視頻傳輸系統(tǒng)的應用遍及車內各個部分，如圖4所示。從主控單元到各個與視頻相關的控制器，AVT與視頻前端連接順暢。所推薦芯片是NS2520的Tx傳輸器，NS2521的Rx接收器。AVT傳輸接口使用270 Mbps或以下速率，有效降低線材與連接器成本及系統(tǒng)設計復雜性，從而適用于乘用車（8~10 m）到商用車（30 m）傳輸方案的可擴展性。

模擬高清（AHD/TVI)技術與AVT相比，存在嚴重圖像質量問題，分辨率在1080p60及以上就不支持；抗干擾性差，鳴笛都可能引起圖像干擾；由于POC電源噪聲影響圖像質量而不支持。FPD Link III雖屬于高頻LVDS數字傳輸，存在傳輸速率高和帶寬高的局限性；由于對線材與連接器要求嚴格且成本高，BCI、RE、CE通過困難；傳輸距離小于15 m，具有局限性

相比之下AVT的優(yōu)勢明顯，其傳輸速率低、帶寬低，通過BCI，RE，CE相對容易，對線材與連接器要求一般。其抗干擾性很好，對線材與連接器沒有特殊要求，傳輸距離長可以超過30米。目前有多家方案公司和品牌客戶在采用AVT用于車載系統(tǒng)的傳輸，其中數字后視鏡方案方案搭配主處理器為T3/V40/RK1108/安霸/高通，攝像頭端方案則SONY224+5700/OV/Aptina。

具有AVT Tx 的NS2560 HDR ISP是瑞發(fā)科推出的一款新品，其特性為：支持140 dB HDR，5-Mpixel 30 Hzand 2-Mpixel 60 Hz圖像傳感器，同時支持12/16/20/24bits/像素 compounded HDR 或4次曝光HDR。這也使得AVT的集成能力有重大提升。

圖4 AVT技術高清視頻傳輸在車載中的應用

5   AVT行業(yè)聯盟為中國行業(yè)標準添彩

在行業(yè)內做強做大的關鍵是標準，高速數據傳輸標準以往都為國外公司和組織所壟斷。一些行業(yè)市場的雖然規(guī)模巨大且在不斷成長，核心視頻處理器已可以實現國產化，但高清數字視頻傳輸芯片仍受制于為國外公司的標準。比如HDBaseT聯盟是一個跨行業(yè)組織，該聯盟成立于2010年，旨在促進并推動非壓縮高清多媒體內容傳輸的HDBaseT?技術成為行業(yè)標準，至今已有超過170家會員單位。但主要是影音、汽車、工業(yè)計算機和消費電子領域的領先企業(yè)，其董事會成員主要為LG電子、三星電子、索尼影視娛樂、通用汽車，數字視頻芯片為以色列Valens半導體公司，沒有中國企業(yè)參與。AVTuHD在通用延長器應用中對比HDbaseT的優(yōu)勢

包括：

1 )   在同分辨率中，AVTuHD有更低的功耗。HDbaseT需要大型散熱片輔助散熱。

2)   支持更多的傳輸介質，支持100 m網線、100 m同軸線、1.5 Gbps光模塊傳輸。HDbaseT僅支持網線。

3)   采用視頻淺壓縮方案降低傳輸帶寬，提升抗干擾性能，減少對線材要求，4K@60分辨率僅需cat5網線即可傳輸100 m。而HDbaseT需Cat7e，且對噪聲敏感。

4)   更加靈活的應用方案，可和USB方案整合，一根網線支持HDMI2.0+USB2.0的延長傳輸。

瑞發(fā)科的AVT技術和芯片組已經在行業(yè)內的多個領域中廣泛采用，等同于行業(yè)的實用標準，并有眾多的合作伙伴。在多次國內外的InfoComm展會上，都有提供AVT合作伙伴展區(qū)，共同推廣。InfoComm 2020的瑞發(fā)科展臺上有這同樣亮麗的風景線，如圖5所示。

“瑞發(fā)科與行業(yè)領先企業(yè)攜手共進”是不變的口號，這里的產品都是“AVT Inside”。此次展示的客戶產品有來自鴻遠科技(HPC)、熱點科技(Hotspot)、銘鵬科技(PCT)、宏緯科技(TriNet)、燈塔科技(Beacon)、啟發(fā)科技(Gomax)、躍威科技(YOUVA)等公司的HDMI2.0延長器或DP延長器。

此次InfoComm展會沒有國外芯片廠商和標準聯盟的身影。AVT獨樹一幟，已逐漸成為行業(yè)高速數字傳輸的標桿。瑞發(fā)科同合作伙伴希冀能夠由AVT結成中國的產業(yè)聯盟，并由此成為行業(yè)標準，更好地為中國乃至全球的客戶服務。

圖5 Infocomm2020展會合作伙伴產品展示

參考文獻：

[1]   鄭小龍.本土設計公司創(chuàng)新進行時[J].電子產品世界,2015(2-3):18-20.

[2]   鄭小龍.為高速數據傳輸而驛動的“芯”[J].電子產品世界,2017(8):16-17.

（注：本文刊登于《電子產品世界》雜志2020年11期）