什么是HDMI接口？HDMI接口技術(shù)講解

開往春天的地鐵 HDMI接口技術(shù)

    現(xiàn)在HDTV格式開始流行起來了，在網(wǎng)上你到處能看到HDTV高清晰格式的各種影片的下載。在電器行你到處也能看到各種彩電紛紛開始支持HDTV格式。但是僅僅有HDTV片源，僅僅有能播放HDTV的電視就夠了么？他們之間要用怎樣的紐帶聯(lián)系起來呢？今天筆者就向大家介紹一種已經(jīng)流行起來的新型多媒體接口——HDMI。

什么是HDMI接口？

    HDMI（High-Definition Multimedia Interface，高清晰多媒體接口）是一種新型的數(shù)字音頻視頻接口，在未來它會取代現(xiàn)有的DVD影碟機(jī)，電視機(jī)，機(jī)頂盒和顯示器等各種數(shù)字設(shè)備的信號接口。這就意味著消費(fèi)者可以僅僅使用一條信號線來代替以前好幾根信號線。你既可以用它連接DVD影碟機(jī)，又可以用它連接電視機(jī)。這項心的接口標(biāo)準(zhǔn)由日立、松下、飛利浦、美商晶像、索尼、湯姆森、東芝公司聯(lián)合制定。

一根標(biāo)準(zhǔn)的HDMI接口線纜

    這種新型的數(shù)字接口最大的好處就是可以同時傳送音頻和視頻數(shù)據(jù)，給消費(fèi)者帶來最高的音質(zhì)和畫質(zhì)體驗(yàn)。現(xiàn)在的數(shù)碼音頻可以使用光線來傳送數(shù)字信號，但是像DVD影碟機(jī)這樣的數(shù)字視頻設(shè)備還都在使用S端子。它是一種非常普及的模擬信號接口。當(dāng)然數(shù)字視頻接口早就已經(jīng)有了，它的名字叫做DVI，通常你可以在LCD液晶顯示器上看到這種接口。

    最新的HDMI接口與DVI接口相比有三個明顯的區(qū)別。首先HDMI比DVI支持更高的分辨率。大約HDMI可以支持兩倍于現(xiàn)在HDTV的分辨率。第二，DVI僅僅支持視頻信號的傳送，但是音頻信號要使用另外的線纜進(jìn)行傳送。而HDMI可以進(jìn)行音頻和視頻數(shù)字信號的同傳。第三，HDMI接口的體積要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于DVI接口。令消費(fèi)者高興的是HDMI向下兼容DVI接口，也就是說你可以使用HDMI設(shè)備連接DVI設(shè)備，中間僅僅使用一個小小的轉(zhuǎn)接線就能搞定。當(dāng)用戶全面升及到新的HDMI系統(tǒng)后，以前的DVI設(shè)備仍然可以繼續(xù)使用。

HDMI轉(zhuǎn)DVI的轉(zhuǎn)接器

DVI轉(zhuǎn)HDMI的轉(zhuǎn)接器

    另一個很大的區(qū)別就是面向?qū)ο蟮牟煌�。傳統(tǒng)的DVI接口標(biāo)準(zhǔn)面向的是一般PC用戶，而HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)則是面向使用消費(fèi)電子產(chǎn)品的人群，例如DVD影碟機(jī)，家庭影院設(shè)備等等。

    對于用戶最關(guān)心的是新接口的性能，而對于內(nèi)容出版商來說他們更關(guān)系版權(quán)保護(hù)措施。新的HDMI接口帶有先進(jìn)的HDCP版權(quán)保護(hù)技術(shù)。（High-Bandwidth Digital Copy Protection，高帶寬數(shù)字拷貝版權(quán)保護(hù)）這項技術(shù)是由大名鼎鼎的Intel研發(fā)的。

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(shè)備，而接入端也可以是任何帶有HDMI輸 入接口的設(shè)備。無論他們是音頻設(shè)備、視頻設(shè)備還是控制設(shè)備，HDMI接口都可以應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)8bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為10bit信號，并且在轉(zhuǎn)換過程中使用微分傳送。微分傳送這種技術(shù)也曾經(jīng)被廣泛的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)填補(bǔ)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(dāng)驚人的。在未來一段時間內(nèi)足以應(yīng)付高碼率，高數(shù)據(jù)流家用電器的信號傳輸任務(wù)。

    HDTV最高的標(biāo)準(zhǔn)是1080p，它每屏的分辨率為1920X1080，若每秒傳輸60幀圖像（1080p@60），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(yīng)付當(dāng)今的消費(fèi)電子產(chǎn)品的各項應(yīng)用。當(dāng)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(fèi)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(jī)的分量輸出都是使用YCbCr/YPbPr格式）這種視頻信號標(biāo)準(zhǔn)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(fù)責(zé)記錄圖像中黑色與白色信息。Cb是圖像中藍(lán)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(qiáng)擴(kuò)展顯示識別數(shù)據(jù)的信息。最后HDMI接口也提供了CEC消費(fèi)電子控制通道，通過這條通道可以控制視聽設(shè)備的工作。

HDMI接口連接器

HDMI接口有兩種類型，一種是有19個針腳的A型，另一種是帶有29針腳的B型。B型的接口比A型的接口體積更大，它可以支持雙路連接。這就意味著采用B型接口時數(shù)據(jù)傳輸量將會雙倍提升。A型接口每個時鐘周期可以傳輸165MHz的像素的信息，而B型接口每個時鐘周期可以傳送高達(dá)330MHz的像素信息。

A型HDMI接口與普通的DVI接口的實(shí)物對比

    由于TMDS標(biāo)準(zhǔn)中指出，線纜的長度不得超過15米。因此使用TMDS標(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域來說已經(jīng)足夠了。

    帶有A型HDMI接口的信號發(fā)射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。

針腳定義

專利許可費(fèi)

    不幸的是，HDMI接口并不是一個開放的標(biāo)準(zhǔn)。制造商必須向HDMI標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)，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(fèi)。只有這樣制造商才能在自己的產(chǎn)品和使用手冊中標(biāo)識支持HDMI的logo。如果制造商已經(jīng)是HDCP高清數(shù)字內(nèi)容保護(hù)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(fèi)。如果制造商在其產(chǎn)品中使用HDCP高清數(shù)字內(nèi)容保護(hù)機(jī)制，那么就必須要交納15000美元的年費(fèi)，在加上每個產(chǎn)品0.005美元的購買密匙費(fèi)。

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(jìn)一步改造特此將A型、B型、A型轉(zhuǎn)DVI、B型轉(zhuǎn)DVI接口的各個針腳定義歸納出來。

A型 HDMI 接口

B型 HDMI 接口

A型 HDMI 接口轉(zhuǎn)DVI-D接口

B型 HDMI 接口轉(zhuǎn) DVI-D接口

總結(jié)

    HDMI接口可以同時傳輸視頻和音頻信號，再加上海量的帶寬足以應(yīng)付HDTV高清晰數(shù)字節(jié)目的播放。又因?yàn)樗�向下兼容已�?jīng)普及的DVI接口，這能很好的保護(hù)消費(fèi)者以前的投資，使消費(fèi)者可以平滑的升級到未來支持HDMI接口的設(shè)備。雖然由于制造商需要交納不菲的許可費(fèi)也使得HDMI接口的成本大大提高了，價格因素會阻礙HDMI接口的普及。但是HDMI是今后消費(fèi)電子發(fā)展的趨勢，除非又出現(xiàn)新的接口與之抗衡，否則它必然會得到廣泛普及。