1、.深入了解HDMI接口2014-03-21 15:008205人閱讀評論(0)收藏舉報分類：hdmi（1）一、HDMI接口的工作原理這張圖是HDMI接口的架構(gòu)示意圖。從左邊的信號源中你可以看到，HDMI接口的信源可以是任何支持HDMI輸出的設備，而接入端也可以是任何帶有HDMI輸 入接口的設備。無論他們是音頻設備、視頻設備還是控制設備，HDMI接口都可以應用其中。在HDMI接口中的數(shù)據(jù)信號采用的是TMDS最小化傳輸差分信號協(xié)議。這種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議曾經(jīng)在DVI接口上得到廣泛的應用。而HDMI接口上的數(shù)據(jù)信號也沿用了這種協(xié)議。這種協(xié)議會將標準8bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為10bit信號，并且在轉(zhuǎn)換過程中使用微分

2、傳送。微分傳送這種技術也曾經(jīng)被廣泛的應用于千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中。在HDMI接口中音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸時可以使用三條TMDS數(shù)據(jù)通道。視頻信息在傳送時被轉(zhuǎn)換城連續(xù)的24bit像素數(shù)據(jù)，每個時鐘周期可以傳送10bit的數(shù)據(jù)。像素時鐘周期傳輸比率大約在25MHz至165MHz之間。一般來說標準的NTSC 480i隔行信號的像素時鐘傳輸比率大約為13.5MHz。若傳輸信號的比率小于25MHz，HDMI會采用自動循環(huán)技術填補碼率，將信號的碼率提升到25MHz的水平。而HDMI接口最高每秒可以傳輸165M像素的數(shù)據(jù)量，這個數(shù)據(jù)吞吐能力是相當驚人的。在未來一段時間內(nèi)足以應付高碼率，高數(shù)據(jù)流家用電器的信號傳

3、輸任務。HDTV最高的標準是1080p，它每屏的分辨率為1920X1080，若每秒傳輸60幀圖像（1080p60），那么最終的像素時鐘傳輸比率為124.4MHz。由此看來HDMI接口完全可以從容應付當今的消費電子產(chǎn)品的各項應用。當然HDMI也支持雙接口并聯(lián)模式，那樣可以提供驚人的330MHz傳輸比率。但是目前這種雙并聯(lián)HDMI接口不會用于一般消費階層。在HDMI中所采用的視頻信號的編碼方式為RGB格式，如YCbCr 4:4:4 或YCbCr 4:2:2格式，他們每個像素都是24bit。YCbCr是一種數(shù)字視頻信號的格式，它與YPbPr格式相類似。（目前DVD播放機的分量輸出都是使用YCbCr/

4、YPbPr格式）這種視頻信號標準也就是我們經(jīng)常所說的“YUY”。Y的意思是亮度，它并不帶有圖像顏色的信息。只是負責記錄圖像中黑色與白色信息。Cb是圖像中藍色與亮度的差異值（B-Y），而Cr是紅色與亮度之間的差異值（R-Y）。 那么Y、Cb、Cr這三個值就定義了視頻編碼時的采樣率。而上文中的“4”代表使用NTSC或PAL制式時的采樣率，即13.5MHz。那么我們看到的4:4:4，意思就是Y、Cb、Cr的編碼采樣率各是13.5MHz。而我們看到的4:2:2格式中Cb、Cr的采樣率各是6.75MHz。那么現(xiàn)在你就能很明顯的區(qū)分出上面兩個YCbCr格式中哪個視頻質(zhì)量更好了。在HDMI接口中，音頻信號能

5、夠使用2至8聲道，每個聲道的采樣率為192KHz。另外HDMI接口也提供了DDC顯示數(shù)據(jù)通道，它會向視頻接收裝置發(fā)送配置信息和數(shù)據(jù)格式信息。接收裝置可以讀取這些E-EDID增強擴展顯示識別數(shù)據(jù)的信息。最后HDMI接口也提供了CEC消費電子控制通道，通過這條通道可以控制視聽設備的工作。二、HDMI接口連接器按照電氣結(jié)構(gòu)和物理形狀的區(qū)別，HDMI接口可以分為Type A 、Type B、 Type C三種類型。每種類型的接口分別由用于設備端的插座和線材端的插頭組成，使用5V低電壓驅(qū)動，阻抗都是100歐姆。這三種插頭都可以提供可靠的TMDS連接。Type A型接口A型是標準的19針HDMI接口，普及

6、率最高。A型的插座成扁平的“D”型，上寬下窄。接口外側(cè)設有一圈厚度為0.5毫米的金屬材質(zhì)屏蔽層，防止來自外界的各種干擾信號。其中用于設備端的插座內(nèi)徑最寬處14毫米，高4.55毫米。19跟引腳在中心位置分兩層排列。每根引腳的寬度為0.45毫米，長度為4.1毫米。A型的插頭外徑是最寬處13.9毫米，高4.45毫米。內(nèi)部的引腳呈環(huán)狀排列。而HDMI標準規(guī)定這些尺寸的誤差要控制在相當小的范圍內(nèi)（0.05毫米左右），以保證良好的接觸性。A型接口每個時鐘周期可以傳輸165MHz的像素的信息。Type B型接口B型接口的物理結(jié)構(gòu)相比于A型接口，基本形狀并沒有太大變化，都是“D”型。但是其插座端最大寬度達到了

7、21.3毫米，比A型的14毫米足足大了一圈。有29個引腳，可以提供雙TMDS傳輸通道，因此支持更高的數(shù)據(jù)傳輸率和Dual-Link DVI連接。B型接口每個時鐘周期可以傳送高達330MHz的像素信息。Type C型接口C型HDMI接口設計目的就是為了緊湊型便攜設備，因此C型插座的尺寸只有10.52.5毫米，而插頭也只有10.422.4毫米。非常的小巧。C型接口每個時鐘周期可以傳輸165MHz的像素的信息。由于TMDS標準中指出，線纜的長度不得超過15米。因此使用TMDS標準的HDMI接口線纜長度也被限制在15米以內(nèi)。這個長度對于一般的家用和辦公領域來說已經(jīng)足夠了。帶有A型HDMI接口的信號發(fā)射

8、裝置可以連接到使用B型接口的接收裝置上，此時需要一個B到A型的轉(zhuǎn)換接口即可順利連接。但是需要注意的是，一個帶有B型接口的信號發(fā)射裝置是不可能連接一個帶有A類接口的信號接收裝置。目前HDMI接口已經(jīng)可以向下兼容DVI接口，他們之間只需使用專用的轉(zhuǎn)接線纜即可相互轉(zhuǎn)換。專利許可費不幸的是，HDMI接口并不是一個開放的標準。制造商必須向HDMI標準制定協(xié)會支付版稅，來換取一個生產(chǎn)許可證。不過這個版稅可不便宜，每年要交納15000美元的許可費，并且更黑的是每生產(chǎn)一個HDMI接口就要支付0.15美元的許可費。只有這樣制造商才能在自己的產(chǎn)品和使用手冊中標識支持HDMI的logo。如果制造商已經(jīng)是HDCP高清

9、數(shù)字內(nèi)容保護協(xié)議的會員那么每個帶有HDMI接口的產(chǎn)品只需交納0.04美元的許可費。如果制造商在其產(chǎn)品中使用HDCP高清數(shù)字內(nèi)容保護機制，那么就必須要交納15000美元的年費，在加上每個產(chǎn)品0.005美元的購買密匙費。三、針腳定義為了方便大家查閱資料，以及各位DIY玩家對HDMI接口作進一步了解以A型HDMI接口為例介紹各個針腳的定義。1.數(shù)據(jù)通道（TMDS通道）HDMI的數(shù)據(jù)通道和DVI的數(shù)據(jù)通道都采用TMDS信號（最小化傳輸差分信號）。通過TMDS信號傳送音頻，視頻，以及各種輔助數(shù)據(jù) 。信號編碼方式：遵循DVI 1.0規(guī)格。A型HDMI接口是單鏈接，B型HDMI接口是雙鏈接（帶寬增加一倍）。

10、視頻像素帶寬：從25 MHz到340 MHz (A型, HDMI 1.3) 或至 680 MHz (B型)。帶寬低于25MHz的視頻信號如NTSC 480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許數(shù)據(jù)量從24位至48位。支持每秒120張畫面，1080p分辨率畫面?zhèn)魉鸵约癢QSXGA分辨率。像素編碼方式：RGB 4:4:4，YCbCr 4:4:4 (8-16 bits per component)；YCbCr 4:2:2 (12 bits per component) 。音頻采樣率：32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz, 192 kH

11、z。音頻聲道數(shù)量：最大8聲道。音頻流規(guī)格：IEC61937兼容流，包括高流量無損信號如Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio。2.CEC通道（必須預留線路但可以不必實現(xiàn)）CEC全文為Consumer Electronics Control，用來傳送工業(yè)規(guī)格的AV Link協(xié)議信號，以便支持單一遙控器操作多臺AV機器。為單芯線雙向串行總線。3.DDC通道DDC全文為Display Data Channel，傳送端與接收端可利用DDC通道得知彼此的傳送與接收能力，但HDMI僅需單向獲知接收端(顯示器)的能力。使用100kHz時鐘頻率的I2C信號。傳送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為VESA

12、Enhanced EDID (V1.3)。3. SCL和SDASCL的全文是Serial Clock，SDA的全文是Serial Data。這兩支腳位是用來讓source(DVD) 和 display (TV)作溝通，在電視內(nèi)部都有一個記憶體，存放有這臺電視所支持的分辨率，例如：720P 或1080P，如果source(DVD)不知道目前所連接的電視所支持的電視分辨率是多少時，source(DVD) 就不知道要放送出什么分辨率的訊號。因此在一開始source(DVD)會透過這兩支腳位去讀取電視所支持的分辨率，當source(DVD) 知道后source(DVD) 才放送出符合電視分辨率的影像畫

13、面。其中SCL是時鐘(CLOCK)腳位，SDA是資料腳位。4.DVI轉(zhuǎn)HDMI由于HDMI和DVI采用相同的TMDS信號，所以很容易互相轉(zhuǎn)換。但是DVI沒有規(guī)定傳送音頻信號，所以DVI轉(zhuǎn)HDMI，或者HDMI轉(zhuǎn)DVI都只有視頻信號，沒有音頻信號。AMD的APU是一種特例，APU平臺的DVI信號來自HDMI，所以DVI接口用DVI轉(zhuǎn)接HDMI也有音頻信號。四、HDMI 1.4新增功能HDMI最新的版本是1.4版，1.4版新增功能簡介如下。1.HDMI以太網(wǎng)通道(HDMI Ethernet Channel，HEC)HDMI 1.4版數(shù)據(jù)線將增加一條數(shù)據(jù)通道，支持高速雙向通訊。支持該功能的互連設備能

14、夠通過百兆以太網(wǎng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，可滿足任何基于IP的應用。HDMI以太網(wǎng)通道將允許基于互聯(lián)網(wǎng)的HDMI設備和其它HDMI設備共享互聯(lián)網(wǎng)接入，無需另接一條以太網(wǎng)線。新功能還將提供一個連接平臺，允許HDMI設備之間共享內(nèi)容。HDMI以太網(wǎng)絡通道技術在單一HDMI纜線中集成視頻、音頻與數(shù)據(jù)流，兼具HDMI連接的一流信號品質(zhì)與便利性，與家用娛樂網(wǎng)絡的強大與彈性功能。HDMI以太網(wǎng)絡通道在HDMI連接中加入專用的數(shù)據(jù)通道，提供高達100 Mb/sec的雙向高速網(wǎng)絡功能。2.音頻回授通道(Audio Return Channel，ARC)帶有內(nèi)置調(diào)諧器與HDMI接口的電視，無須使用其他音頻纜線，即可上傳音

15、頻數(shù)據(jù)至環(huán)繞聲系統(tǒng)。在高清電視直接接收音頻和視頻內(nèi)容的情況下，這個新通道能讓高清電視通過HDMI線把音頻直接傳送到A/V功放接收機上，無需另外一條線纜。3.HDMI 3D功能新規(guī)范將為HDMI設備定義通用3D格式和分辨率，實現(xiàn)家庭3D系統(tǒng)輸入輸出部分的標準化，最高支持兩條1080p分辨率的視頻流。3D技術發(fā)展迅猛，同時間有數(shù)項競爭技術齊頭并進，因此HDMI 1.4規(guī)格為常見的3D顯示技術定義了相關協(xié)議，包括：圖幀、圖線、圖場可選方法，并排方法（全景與半景），2D加深度方法。4.支持更高分辨率HDMI設備支持的高清分辨率將達到4K2K，四倍于目前的1080p，能夠和眾多數(shù)字家庭影院以同樣的分辨率

16、傳輸內(nèi)容。具體格式：38402160 24Hz/25Hz/30Hz；40962160 24Hz 。5.拓展支持色彩空間HDMI技術將支持專為數(shù)碼相機設計的色彩空間，包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601，可在連接數(shù)碼相機的時候顯示更精確的逼真色彩。6.Micro HDMI迷你接口新的Micro HDMI接口將比現(xiàn)在19針MINI HDMI版接口小50%左右，可為相機、手機等便攜設備帶來最高1080p的分辨率支持及最快5GB的傳輸速度。7.汽車連接系統(tǒng)(Automotive Connection System，ACS)一種為車載高清內(nèi)容傳輸設計的線纜規(guī)范，可避免發(fā)熱、震動、噪音等汽車內(nèi)部常見環(huán)境的影響，也為汽車制造商在車內(nèi)傳送高清內(nèi)容提供了一套切實可行的解決方案。汽車用連接版本為HDMI E TYPE8.五種HDMI1.4新標識如今，HDMI似乎是與高清標準畫上了等號。無論是在液晶電視、藍光播放器，還是HTPC、投影機上，這個小小的接口都是必不可少的