HDMI基础知识

1、.深入了解 HDMI 接口2014-03-21 15:008205 人阅读 评论 (0) 收藏 举报分类：hdmi （ 1）一、 HDMI接口的工作原理这图是 HDMI接口的架构示意图。从左边的信号源中你可以看到，HDMI接口的信源可以是任何支持HDMI输出的设备，而接入端也可以是任何带有HDMI输 入接口的设备。无论他们是音频设备、视频设备还是控制设备，HDMI接口都可以应用其中。在 HDMI接口中的数据信号采用的是TMDS 最小化传输差分信号协议。这种数据传输协议曾经在DVI接口上得到广泛的应用。而HDMI接口上的数据信号也沿用了这种协议。这种协议会将标准8bit 数据转换为 10bit

2、信号，并且在转换过程中使用微分传送。微分传送这种技术也曾经被广泛的应用于千兆以太网的数据传输中。Word 专业资料.在 HDMI 接口中音频、视频数据的传输时可以使用三条TMDS 数据通道。视频信息在传送时被转换城连续的 24bit 像素数据， 每个时钟周期可以传送10bit的数据。 像素时钟周期传输比率大约在25MHz 至165MHz 之间。一般来说标准的NTSC 480i隔行信号的像素时钟传输比率大约为13.5MHz 。若传输信号的比率小于 25MHz， HDMI会采用自动循环技术填补码率，将信号的码率提升到25MHz 的水平。而 HDMI 接口最高每秒可以传输165M 像素的数据量， 这

3、个数据吞吐能力是相当惊人的。在未来一段时间足以应付高码率，高数据流家用电器的信号传输任务。HDTV 最高的标准是1080p ，它每屏的分辨率为1920X1080，若每秒传输60帧图像（ 1080p60 ），那么最终的像素时钟传输比率为124.4MHz。由此看来 HDMI接口完全可以从容应付当今的消费电子产品的各项应用。当然HDMI 也支持双接口并联模式，那样可以提供惊人的330MHz 传输比率。但是目前这种双并联 HDMI接口不会用于一般消费阶层。在 HDMI 中所采用的视频信号的编码方式为RGB 格式，如 YCbCr 4:4:4或 YCbCr 4:2:2格式，他们每个像素都是 24bit 。

4、 YCbCr 是一种数字视频信号的格式，它与YPbPr 格式相类似。 （目前DVD 播放机的Word 专业资料.分量输出都是使用YCbCr/YPbPr 格式）这种视频信号标准也就是我们经常所说的“YUY ”。 Y 的意思是亮度，它并不带有图像颜色的信息。只是负责记录图像中黑色与白色信息。Cb 是图像中蓝色与亮度的差异值（ B-Y），而 Cr 是红色与亮度之间的差异值（R-Y）。那么 Y、 Cb、 Cr 这三个值就定义了视频编码时的采样率。而上文中的“4”代表使用 NTSC 或 PAL 制式时的采样率，即13.5MHz 。那么我们看到的 4:4:4 ，意思就是Y、 Cb、 Cr 的编码采样率各是

5、13.5MHz。而我们看到的4:2:2 格式中 Cb、 Cr 的采样率各是 6.75MHz。那么现在你就能很明显的区分出上面两个YCbCr 格式中哪个视频质量更好了。在 HDMI 接口中， 音频信号能够使用2 至 8 声道， 每个声道的采样率为192KHz 。另外 HDMI 接口也提供了 DDC 显示数据通道，它会向视频接收装置发送配置信息和数据格式信息。接收装置可以读取这些E-EDID 增强扩展显示识别数据的信息。最后HDMI接口也提供了 CEC 消费电子控制通道，通过这条通道可以控制视听设备的工作。二、 HDMI接口连接器按照电气结构和物理形状的区别，HDMI接口可以分为Type A、 T

6、ype B 、 Type C 三种类型。每种类型的接口分别由用于设备端的插座和线材端的插头组成，使用5V 低电压驱动，阻抗都是100 欧姆。这三种插头都可以提供可靠的TMDS 连接。Type A 型接口Word 专业资料.A 型是标准的19 针 HDMI接口，普及率最高。A 型的插座成扁平的“D ”型，上宽下窄。接口外侧设有一圈厚度为0.5 毫米的金属材质屏蔽层，防止来自外界的各种干扰信号。其中用于设备端的插座径最宽处14 毫米，高4.55 毫米。 19 跟引脚在中心位置分两层排列。 每根引脚的宽度为0.45 毫米，长度为4.1 毫米。 A 型的插头外径是最宽处13.9 毫米，高 4.45毫米

7、。部的引脚呈环状排列。而 HDMI标准规定这些尺寸的误差要控制在相当小的围（ 0.05 毫米左右） ，以保证良好的接触性。A 型接口每个时钟周期可以传输165MHz的像素的信息。Type B 型接口B 型接口的物理结构相比于A 型接口， 基本形状并没有太大变化，都是 “D ”型。但是其插座端最大宽度达到了 21.3 毫米，比A 型的 14 毫米足足大了一圈。有29 个引脚，可以提供双TMDS 传输通道，因此支持更高的数据传输率和Dual-Link DVI连接。B 型接口每个时钟周期可以传送高达330MHz的像素信息。Type C 型接口Word 专业资料.C 型 HDMI接口设计目的就是为了紧

8、凑型便携设备，因此C 型插座的尺寸只有10.5 ×2.5 毫米，而插头也只有 10.42 ×2.4 毫米。非常的小巧。C 型接口每个时钟周期可以传输165MHz的像素的信息。由于 TMDS 标准中指出，线缆的长度不得超过15 米。因此使用TMDS 标准的 HDMI接口线缆长度也被限制在 15 米以。这个长度对于一般的家用和办公领域来说已经足够了。带有 A 型 HDMI接口的信号发射装置可以连接到使用B 型接口的接收装置上，此时需要一个B 到 A 型的转换接口即可顺利连接。但是需要注意的是，一个带有B 型接口的信号发射装置是不可能连接一个带有 A 类接口的信号接收装置。目前H

9、DMI接口已经可以向下兼容DVI 接口，他们之间只需使用专用的转接线缆即可相互转换。专利许可费不幸的是， HDMI接口并不是一个开放的标准。制造商必须向HDMI标准制定协会支付版税，来换取一个生产许可证。不过这个版税可不便宜，每年要交纳15000 美元的许可费，并且更黑的是每生产一个HDMI接口就要支付0.15 美元的许可费。只有这样制造商才能在自己的产品和使用手册中标识支持HDMI的 logo 。如果制造商已经是HDCP 高清数字容保护协议的会员那么每个带有HDMI接口的产品只需交纳0.04 美元的许可费。如果制造商在其产品中使用HDCP 高清数字容保护机制，那么就必须要Word 专业资料.

10、交纳 15000 美元的年费，在加上每个产品0.005美元的购买密匙费。三、针脚定义为了方便大家查阅资料，以及各位DIY 玩家对HDMI接口作进一步了解以A 型 HDMI接口为例介绍各个针脚的定义。1.数据通道（TMDS 通道）HDMI的数据通道和DVI 的数据通道都采用TMDS 信号（最小化传输差分信号）。通过TMDS 信号传送音频，视频，以及各种辅助数据。信号编码方式：遵循DVI 1.0 规格。 A 型 HDMI接口是单，B 型 HDMI接口是双（带宽增加一倍）。视频像素带宽：从25 MHz到 340 MHz (A型, HDMI 1.3)或至680 MHz (B型 )。带宽低于25MHz的

11、视频信号如NTSC 480i将以倍频方式输出。每个像素的容许数据量从24 位至 48 位。支持每秒120 画面， 1080p 分辨率画面传送以及WQSXGA分辨率。Word 专业资料.像素编码方式：RGB 4:4:4 ，YCbCr 4:4:4 (8-16 bits per component)； YCbCr 4:2:2 (12 bits percomponent)。音频采样率：32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz, 192 kHz。音频声道数量：最大8 声道。音频流规格：IEC61937 兼容流，包括高流量无损信号如Dolb

12、y TrueHD, DTS-HD Master Audio。2.CEC 通道（必须预留线路但可以不必实现）CEC 全文为 Consumer Electronics Control，用来传送工业规格的AV Link 协议信号，以便支持单一遥控器操作多台AV 机器。为单芯线双向串行总线。3.DDC 通道DDC 全文为 Display Data Channel ，传送端与接收端可利用DDC 通道得知彼此的传送与接收能力，但HDMI 仅需单向获知接收端(显示器 )的能力。使用 100kHz时钟频率的 I2C 信号。传送数据结构为 VESAEnhanced EDID (V1.3)。3. SCL 和 SD

13、ASCL 的全文是 Serial Clock ， SDA 的全文是 Serial Data 。这两支脚位是用来让source(DVD) 和 display (TV) 作沟通，在电视部都有一个记忆体，存放有这台电视所支持的分辨率，例如：720P或 1080P ，如果 source(DVD) 不知道目前所连接的电视所支持的电视分辨率是多少时， source(DVD)就不知道要放送出什么分辨率的讯号。因此在一开始source(DVD) 会透过这两支脚位去读取电视所支持的分辨率，当source(DVD)知道后 source(DVD)才放送出符合电视分辨率的影像画面。其中SCL 是时钟 (CLOCK)

14、脚位， SDA 是资料脚位。4.DVI 转 HDMI由于 HDMI和 DVI 采用相同的TMDS 信号，所以很容易互相转换。Word 专业资料.但是 DVI 没有规定传送音频信号，所以 DVI 转 HDMI ，或者 HDMI 转 DVI 都只有视频信号，没有音频信号。AMD 的 APU 是一种特例， APU 平台的 DVI 信号来自 HDMI ，所以 DVI 接口用 DVI 转接 HDMI 也有音频信号。四、 HDMI 1.4新增功能HDMI最新的版本是1.4 版， 1.4 版新增功能简介如下。1.HDMI以太网通道(HDMI Ethernet Channel， HEC)HDMI 1.4版数据

15、线将增加一条数据通道，支持高速双向通讯。支持该功能的互连设备能够通过百兆以太网发送和接收数据，可满足任何基于IP 的应用。HDMI以太网通道将允许基于互联网的HDMI设备和其它HDMI设备共享互联网接入，无需另接一条Word 专业资料.以太网线。新功能还将提供一个连接平台，允许HDMI设备之间共享容。HDMI以太网络通道技术在单一HDMI缆线中集成视频、音频与数据流，兼具HDMI连接的一流信号品质与便利性，与家用娱乐网络的强大与弹性功能。HDMI以太网络通道在HDMI连接中加入专用的数据通道，提供高达100 Mb/sec的双向高速网络功能。2.音频回授通道(Audio Return Chann

16、el， ARC)带有置调谐器与HDMI接口的电视，无须使用其他音频缆线，即可"上传 "音频数据至环绕声系统。在高清电视直接接收音频和视频容的情况下，这个新通道能让高清电视通过HDMI线把音频直接传送到A/V功放接收机上，无需另外一条线缆。3.HDMI 3D功能新规将为HDMI设备定义通用3D 格式和分辨率，实现家庭3D 系统输入输出部分的标准化，最高支持两条 1080p 分辨率的视频流。3D 技术发展迅猛，同时间有数项竞争技术齐头并进，因此HDMI 1.4规格为常见的3D 显示技术定义了Word 专业资料.相关协议，包括：图帧、图线、图场可选方法，并排方法（全景与半景），2

17、D 加深度方法。4.支持更高分辨率HDMI设备支持的高清分辨率将达到4K×2K ，四倍于目前的1080p ，能够和众多数字家庭影院以同样的分辨率传输容。Word 专业资料.具体格式： 3840 ×2160 24Hz/25Hz/30Hz； 4096 ×2160 24Hz。5.拓展支持色彩空间HDMI技术将支持专为数码相机设计的色彩空间，包括sYCC601、 Adobe RGB 、 AdobeYCC601 ，可在连接数码相机的时候显示更精确的逼真色彩。6.Micro HDMI迷你接口新的 Micro HDMI接口将比现在19 针 MINI HDMI版接口小50% 左右，可为相机、手机等便携设备带来最高 1080p 的分辨率支持及最快5GB 的传输速度。Word 专业资料.7.汽车连接系统(Automotive Connection System， ACS)一种为车载高清容传输设计的线缆规，可避免发热、震动、噪音等汽车部常见环境的影响，也为汽车制造商在车传送高清容提供了一套切实可行的解决方案。汽车用连接版本为HDMI E TYPEWord 专业资料.8.五种 HDMI1.4新标识如今， HDMI似乎是与高清标准画上了等号。无论是在液晶电视、蓝光播放器，还是HTPC 、投影机上，这