高清晰度多媒体接口

知趣小庭院 2011-08-02

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HDMI (High-Definition Multimedia Interface)，即高清晰度多媒体接口。这个HDMI传输标准是由日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司2002年的4月开始发起的。

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　　这种HDMI最新数字音频和视频接口，将会取代目前所有DVD播放机、电视机、显示器的接口。应用HDMI的好处是：只需要一条HDMI线，便可以同时传送视频信号，而不像现在需要多条线来连接。例如，你可以用一根线代替以前的音频线＋视频线实现DVD播放器到电视机的连接。

传统连接方案：需要 19 根信号线（9 根视频线， 10根音频线） 38个联接处

采用HDMI 规范：全部略减为只需3根线缆，6个（插头/插座）联接处

　　HDMI标准最大的优势在于提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，而且可以保证最高质量；同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。

　　之前，虽然数字音频信号已经实现了单一线缆连接，但象DVD 播放器之类的设备使用数字视频连接就比较少见，象S-Video和Component Video（分量视频）这些最常见的视频连接方式都是模拟的。

　　目前数字视频连接一般用DVI。

HDMI和DVI的区别：

　　那么，HDMI和DVI有什么区别呢？

　　HDMI和DVI有几点是不同的。第一，HDMI比DVI可以支持更高的分辨率，甚至包括目前用于商业的还没公布的更高的分辨率都一样支持。（理论上，它可以支持的最高分辨率是当前HDTV的两倍）。第二，DVI只是传送视频信号，而音频要另外单独处理。但HDMI却可以同时传输音频和视频。第三,HDMI连接器的外形远小于DVI。

　　第四，这是个比较重要的区别，DVI标准是用于PC机的；而HDMI则是针对消费电子产品的，范围更广，例如DVD播放器、投影机等。

　　但HDMI和DVI是兼容的，当然，这是大家都希望看到的。所以将使用DVI接口的设备和使用HDMI接口的设备连接起来是可能的，实现的方法也很简单：只要用一根一头是DVI接口，另一端是HDMI接口的连接线就可以了。

HDMI—DVI 转接适配器

　　HDMI肯定会替代DVI 的，HDMI将DVI的特点（数字视频信号TMDS传输）发扬光大了，并融入了AUDIO（数字音频信号传输）。所以HDMI ＝VIDEO+HDCP+AUDIO （数字视频+版权保护+数字音频）。

HDMI如何工作？

　　在下图，你可以清楚的看到HDMI的架构。其中数据源（source）指任何输出HDMI格式信号的设备，而接收器（sink）指任何输入信号为HDMI格式的设备。

图1: HDMI 架构.

传输协议：

　　数据传输使用的是TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)协议。这个协议是Silicon Image公司（Silicon Image使用 PanelLink作为该协议的商业用名）提出的。这个协议与DVI标准连接使用的协议也是相同的。下图是DVI规范的数据传输示意图（T.M.D.S）。图中可以看到：二者都是采用的数字T.M.D.S信号联接，HDMI到DVI 无须转换。

DVI规范的数据传输示意图（T.M.D.S）

　　HDMI标准将8位的数据通过编码变成10位的信号，以差分传动方式（differential transmission）传送。什么是差分传动方式（differential transmission）呢，这可以去看这篇文章《How Gigabit Ethernet Works 》。

　　而音频和视频数据则通过3个TMDS数据通道来传输。

视频信号的传输：

　　视频信息以每24bit像素为一组的序列传输，同时以单位点时钟周期传输10bit的速度传输。这里的点时钟周期（pixel clock period）定义为每传输1个点（象素）所需的时间，数值上等于位传输周期的10倍。

　　点时钟频率（Pixel clock rate）的范围可以从25 MHz到165 MHz。但如果某种屏幕格式可以使用低于25 MHz的点时钟频率传输的话（例如，NTSC480i标准[480行，non-interlaced扫描]可以用13.5MHz的点时钟频率传输），那么它就可以用象素重复法（pixel repetition technique）来传输。

　　HDMI标准可以达到每秒传输1650万点象素的速度（使用双连接配置可以获取双倍传输率，这配置将在下面详细介绍）。从这个数据我们也可以算出能够传输的最大分辨率。

　　为了使你更好地理解点时钟（pixel clock ）的概念以及其重要性，我们通过HDTV的720p分辨率来说明一下：

　 720p代表着1280x720的分辨率。1280 x 720的乘积就是屏幕的象素数，再乘上帧速（在这里即屏幕刷新频率，或垂直频率），就可以得到在该分辨率下每秒传输的象素总点数。例如1280 x 720的分辨率，60Hz的刷新率，则每秒传输55,296,000点象素，也即55.3 MHz。因为HDMI标准可以达到每秒传输1650万点象素的速度，所以传输1280 x 720分辨率的数据绰绰有余。

　　按目前最高的屏幕分辨率1080p (1920x1080)来算，假设其刷新率为60 MHz，可以算出其需要124.4MHz的传输速率。显然HDMI仍然支持得了。

　　所以说HDMI能支持目前消费电子产品的最高分辨率，而且在双连接下可以达到330MHz的传输速率，甚至可以支持更高商用产品的分辨率。要了解更多关于HDTV的知识，请访问http://www./article/123。

　　HDMI支持RGB, YCbCr 4:4:4 or YCbCr 4:2:2不同格式的视频信号。这里的YCbCr是分量视频（component video）的数字方式版（分量视频的模拟方式版称为YPbPr）；也称为YUV。亮度信号“Y”携带着亮度的信息；“Cb”携带蓝色与亮度(B-Y)的差异信息；而“Cr”携带红色与亮度(R-Y)的差异信息。如4:4:4这三个数字分别代表了Y, Cb 和Cr信号的采样频率。上面中的4代表了13.5MHz，这是NTSC, PAL 和Secam系统的采样频率。 4:4:4表示所有信号的传输率都是一样的。4：2：2表示Y信号的传输率为13.5MHz，而Cb和Cr的传输率为6.75MHz，显然这种模式下视频信号的质量较差。

音频信号的传输：

　　而传输的音频信号可以由2到8个声道，采样频率达192KHz。

DDC（数据显示通道）：

　　DDC（数据显示通道）负责将接收设备的规格等信息告知发送设备。这通过由接收设备发出的E-EDID信号 (Enhanced Extended Display Identification Data增强型扩展显示识别数字)完成。

CEC控制：

　　CEC (Consumer Electronics Control消费电子控制)是可选的，可用来控制用户可能使用的多种视听设备。

HDMI的两种接口：

　　HDMI有两种接口：分别是有19针的A类型接口和29针的B类型接口。B类接口外形上更大点，可以使用双连接结构，使最大可用传输速率增大一倍。A类型接口可以使点时钟（pixel clock）达到165MHz，而B类接口则可高达330MHz（图1的架构速度的两倍）

图2：A类HDMI接口与DVI接口的对比

　　TDMS标准将电缆长度限制为5英尺，即15米。

　　使用A类接口的传输设备只能够通过一端带有A类插头而另一端带有B类插头的电缆连接到使用B类接口的接收设备，但调过来让B类接口的信息源连接到A类接口的接收设备是不行的。（所以带有HDMI接口的显卡更通用）

　　如前所述，利用合适可用的转换电缆，HDMI和DVI是可以相互兼容的。

附：DVI/HDMI转换电缆定义

　　下表列出了A类和B类连接器以及DVI/HDMI转换电缆的管脚引线输出：

A类HDMI连接器：

Pin	Signal
1	TMDS Data2+
2	TMDS Data2 Shield
3	TMDS Data2
4	TMDS Data1+
5	TMDS Data1 Shield
6	TMDS Data1–
7	TMDS Data0+
8	TMDS Data0 Shield
9	TMDS Data0–
10	TMDS Clock+
11	TMDS Clock Shield
12	TMDS Clock–
13	CEC
14	Reserved (N.C. on device)
15	SCL
16	SDA
17	DDC/CEC Ground
18	+ 5V
19	Hot Plug Detect<