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数字高清时代的新宠HDMI解析 什么是HDMIHDMI的全称是High-Definition Multimedia Interface，中文意思是高清晰多媒体接口。HDMI标准由日立、松下电器、飞利浦、Silicon image、索尼、Thomson (RCA)以及东芝等7家公司共同制定。HDMI，高清晰度多媒体接口（英文：High Definition Multimedia Interface）是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可用于机顶盒、DVD播放机、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机、数位音响与电视机。HDMI可以同时传送音频和影音信号，由于音频和视频信号采用同一条电缆，大大简化了系统的安装。 全新的HDMI接口将取代DVD机、电视机以及视频显示器的传统接口，其原理是以一条线缆实现音频和视频信号的同时传输，而不象现在这样使用多条线缆，因此又被形象地称为“一线通”，在简化线材的同时，提供不压缩的高清晰数字视频和多声道音频信号，让用户充分享受高品质的数字娱乐体验。 就目前的情况看，数字音频信号通过单条线缆传输，而诸如DVD播放机之类的设备则很少使用数字视频连接，其最常见的视频接口是S-Video和分量视频（component video）接口，这些接口均基于模拟信号。 当今的数字视频接口被称为DVI，HDMI与DVI之间存在三处不同。首先，HDMI支持更高的分辨率，在理论上可以达到目前HDTV最大分辨率的两倍；其次，DVI必须分别传输视频和音频信号，而HDMI仅通过一条线缆就能同时完成这两种信号的传输；最后，HDMI连接器在尺寸上要比DVI小得多。 HDMI向后兼容DVI，支持HDMI的设备可以同具有DVI接口的设备互连，而且实现起来非常简单，只要一条两端分别为HDMI和DVI连接器的线缆即可。 二者之间还有一个重要区别，DVI标准是为PC设计，而HDMI则面向消费电子产品，比如DVD机和视频投影仪。此外，HDMI还支持英特尔的HDCP高宽带数字内容保护。HDMI的工作原理 下图为HDMI架构，“Source”指示带有HDMI输出接口的设备，而“Sink”则代表具有HDMI输入的设备。 图1：HDMI架构 数据传输基于最小化传输差分信号协议（TMDS，Transition Minimized Differential Signaling），该协议由Silicon image公司制定，其商业用名为PanelLink，同样适用于DVI接口。 HDMI标准通过编码将8位数据转换为10位信号，并以差动传动（differential transmission）的方式传输。音频和视频信号通过3个TMDS数据通道传输。 视频信息以24bit像素为一个序列传输，每个像素时钟周期输出10bit信号。像素时钟周期定义为传送一个像素需要的时间，在数值上10倍于bit传输周期。 像素时钟频率的范围可以从25MHz到165MHz，以低于25MHz（NTSC 480i标准480行，非交错扫描的像素时钟频率为13.5MHz）的速率传输的屏幕格式可以使用像素重复（pixel repetition）的方法进行传输。 也就是说，采用HDMI可以实现每秒1.65亿像素的传输速率，如果使用双连接配置则可获得双倍传输速率，从这一数据我们可以算出能够传输的最大分辨率。 为了更好地说明像素时钟的概念及其重要性，我们来看看HDTV目前广泛采用的720p分辨率，即1280x720分辨率。1280与720的乘积就是屏幕的像素数，将获得的乘积与帧频（fps，即屏幕刷新率或垂直频率）相乘，就可以得到该分辨率下每秒钟传输的像素数，即传输速率。假定720p分辨率下的屏幕刷新率为60Hz，硬件连接需支持每秒55,296,000像素的传输速度，即55.3MHz，而HDMI标准可以实现每秒1.65亿像素的传输，应对这样的屏幕分辨率绰绰有余。 现在来看看今天的HDTV所能支持的最大分辨率1280p，1920x1080分辨率下的刷新率为60MHz，需要124.4MHz的传输速率，HDMI仍能满足这一要求。 可见HDMI支持当今消费电子产品所具有的最高分辨率，而且双连接模式下的传输速率达到了330MHz，支持尚未应用的更高分辨率，可在不远的将来加入新技术增强和功能。 视频数据按照每像素24位的标准以RGB、YCbCr 4:4:4或YCbCr 4:2:2格式进行编码，YCbCr是分量视频的数字版本（最常用的分量视频的模拟版本被称为YPbPr），也称YUV。其中Y代表亮度信号（基于不含色彩信息的图像，即黑白图像），Cb指示蓝色与亮度的差异信息（B-Y），而Cr代表了红色与亮度的差异信息（R-Y）。YCbCr后面的三个数字分别代表Y、Cb和Cr三个信号的采样频率，4代表NTSC、PAL以及Secam系统的采样频率，4:4:4意味着所有信号以相同的速率传输，4:2:2则是指Y信号以13.5MHz的频率传输，而Cb和Cr信号的传输速率为6.75MHz，尽管这种模式被广泛使用，但其图像质量显然并不理想。 音频信号通过2-8声道传输，采样频率可达192KHz。 DDC（显示数据通道）负责把接收设备的配置和能力等信息报告给发送设备，这需要读取接收设备的增强型扩展显示标识数据（E-EDID，Enhanced Extended Display Identification Data）来完成。 CEC（消费电子控制）是可选的，用来控制用户可能使用的各种视听设备。HDMI连接器 HDMI连接器共有两种，即19针的A类连接器和29针的B类连接器。B类的外形尺寸稍大，支持双连接配置，可将最大传输速率提高一倍。使用这两类连接器可以分别获得165MHz及330MHz的像素时钟频率。图2：A类HDMI连接器和DVI连接器 TMDS标准将线缆的长度限定为15米。 具有A类HDMI接口的传输设备能够与具有B类接口的接收设备相连（使用两端分别为A类和B类连接器的线缆），而具有B类接口的传输设备不可与A类接口的接收设备相连。 如前所述，通过转接线缆，HDMI与DVI也可以实现兼容。观点：简单来讲“HDMI”就是一个为了满足高清晰视频音频“单一线缆”传输的标准。如果未来能够实现HDMI一统天下，那么现在电子产品链接线复杂得情况可以改变，家庭影院环境也将变得简洁。 不过，目前这一标准并不“free”，将来会有多少厂家能够加入这一标准体系，还有待观察。也许，未来将出现一种类似的单线缆“free”方案，恐怕这样支持的厂家公司会更多。液晶电视_HDMI HDMI的英文全称是“HighDefinitionMultimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达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。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是：只需要一条HDMI线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接；同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，HDMI技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。2002年的4月，日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。2002年岁末，高清晰数字多媒体接口(High-definitionDigitalMultimediaInterface)HDMI1.0标准颁布。HDMI在针脚上和DVI兼容，只是采用了不同的封装。与DVI相比，HDMI可以传输数字音频信号，并增加了对HDCP的支持，同时提供了更好的DDC可选功能。HDMI支持5Gbps的数据传输率，最远可传输15米，足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s，因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。优势特征HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4Gbps，因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。 与DVI相比HDMI接口的体积更小，而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。 功能长处HDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。 其卓越性能超越了以往所有的产品。 HDMI规格的连接器采用单线连接，取代了产品背后的复杂的线缆。 采用HDMI规格接口的线缆拓宽了长度的限制。比如：DVI的线缆长度不能超过8米，否则将影响画面质量，而符合HDMI规格线缆长度可达15米。 HDMI规格可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。HDMI接口将数字视频与数字音频结合起来，支持增强、高清晰数字电视视频，以及标准立体声、多声道环绕立体声数字音频格式。 HDMI只需要一条线缆，便可以同时传送视频与音频信号。而完全数字化的传输方式使得HDMI连接时无须进行数字/模拟或模拟/数字转换，能取得更高的音频和视频传输质量。被认为是目前技术前提下最理想的高清传输方式。 HDMI脚位配置HDMI(High-Definition Multimedia Interface)的中文名称叫做高清晰多媒体接口。它是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。HDMI接口由Silicon Image美国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。HDMI最早的接口规范HDMI1.0于2002年12月公布，目前的最高版本是于2006年7月由HDMI Lisencing LLC所发布。而其最早的产品就是SONY的PS3。HDMI源于DVI接口技术，并且能够完全向下兼容，这也说明他们在针脚的定义上是完全相同的，只不过HDMI接口相比DVI接口拥有更大的接口带宽。而由上图我们也发现DVI-I接口和HDMI接口同样可以传输音频模拟信号而只不过DVI-I接口所传输的音频信号是模拟信号，而HDMI传输的音频信息是数字信号而已。而这也要求支持HDMI链接的播放设备必须具有数模转换芯片才能将其所传输的数字音频信号转换成模拟信号，然后被音箱所放出来。而凡是支持HDTV的信号源在接上HDMI线之后会首先发送一段识别代码来识别接收端是否符合HD标注，然后根据反馈的结果来自动判断是否将所传输的信号改为DVI兼容模式。这也就是为何HDMI接口和DVI接口能够通过转接头相互转换的原因。它们主要是以美国晶像公司的TMDS信号传输技术为核心。美国晶像公司是HDMI八个发起者中唯一的集成电路设计制造公司，是高速串行数据传输技术领域的领导厂商，因为下面要提到的TMDS信号传输技术就是它们开发出来的，所以这里稍微提及一下。TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)也被称为最小化传输差分信号，是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位，前8为数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡(DC-balanced，就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零，电平转化实现不同逻辑接口间的匹配)，转换后的数据以差分传动方式传送。这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小，传输的数据趋于直流平衡，使信号对传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的速度和可靠性。一般情况下，HDMI连接由一对信号源和接受器组成，有时候一个系统中也可以包含多个HDMI输入或者输出设备。每个HDMI信号输入接口都可以依据标准接收连接器的信息，同样信号输出接口也会携带所有的信号信息。HDMI数据线和接收器包括三个不同的TMDS数据信息通道和一个时钟通道，这些通道支持视频、音频数据和附加信息，视频、音频数据和附加信息通过三个通道传送到接收器上，而视频的像素时钟则通过TMDS时钟通道传送，接收器接受这个频率参数之后，再还原另外三个数据信息通道传递过来的信息。HDMI每个TMDS通道视频像素流的速率一般在25MHz165MHz之间，HDMI1.3规范已经将这一上限提升到了225MHz也使其带宽达到惊人的10Gbps以上，当视频格式的速率低于25MHz时，将使用像素重复法来传输，即视频流中的像素被重复使用。以每个TMDS通道最高165MHz的频率计算，3个TMDS通道传输R/G/B或者Y/Cb/Cr格式编码的24位像素视频数据，最高带宽可以达到4.95Gbps，实际视频信号传输带宽接近4Gbps，而现在最高规格的高清视频格式1080p所需的带宽仅仅为2.2Gbps，因此HDMI拥有的充足带宽不仅可以满足现在高清视频的需要，在今后相当长一段时间内都可以提供对更高清晰度视频格式的支持。除了高的视频信号带宽之外，HDMI还在协议中加入了对音频信号传输的支持，形成了业界首个单线缆多媒体接口协议。HDMI的音频信号不占用额外的通道，而是采用和其他辅助信息一起组成数据包，利用3个TMDS通道在视频信号传输的消隐期，以岛屿数据的形式传送。即使在传输1080p(60Hz)的视频信号的时候，还可以提供最高8路，每路采样频率192kHz的高质量音频信号，相比之下，CD音频制式44.1kHz的两声道信号，以及最新的DVD-Audio音频格式96kHz的6声道信号，就相形见绌了。如此高标准的接口系统带给广大高清完全家的最直接好处就是省区了高清设备之间繁琐的各种连线，从而使广大玩家享受到玩高清的轻松与写意。平板电视的分辨率越来越高，基本上主流的液晶电视都已经达到了19201080分辨率，高端的等离子电视产品也已经拥有全高清的物理分辨率。消费者选购中也越来越注意平板电视产品的“清晰度”。但需要注意的是，分辨率高并不代表着播放效果就一定好，决定显示效果最重要的是片源和连接方