HDMI 介绍ppt课件

HDMItraining,StevenLiDate:2012/01/13,1,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,2,第一节：HDMI标准横空出世,HDMI的全称是“HighDefinitionMultimediaInterface高清多媒体接口”。2002年4月，来自电子电器行业的7家公司日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共同组建了HDMI高清多媒体接口接口组织HDMIFounders（HDMI论坛），开始着手制定一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术。经过半年多时间的准备工作，HDMIfounders在2002年12月9日正式发布了HDMI1.0版标准，标志着HDMI技术正式进入历史舞台。,2,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,3,背景,1999年4月份，为了满足数字化时代高质量图形影像的要求，DDWG(DigitalDisplayWorkingGroup)数字显示工作组以美国SiliconImage公司的专利技术为蓝本，推出了一种名为DVI(DigitalVisualInterface)的接口，旨在统一新时代数字显示接口标准。这一技术并且得到了IT业内以Intel、DELL、HP、IBM、微软等个大企业的广泛支持。经过3年多的推广，DVI技术在计算机显示输出领域得到了迅速运用，但是伴随着数字高清影音技术的发展，DVI接口也开始逐渐暴露出种种问题，甚至在一定程度上成为数字影像技术进步的瓶颈。DVI接口虽然是一种全数字化的传输技术，但是在开发之初，其最初目标就是要实现高清晰、无损压缩的数字信号传输。由于没有考虑到IT产品和AV产品融合的趋势，DVI标准过分偏重于对计算机显示设备的支持而忽略了对数字平板电视等AV设备的支持。同时，对于一直关注盗版问题的好莱坞出版商们，DVI接口也没有提供他们所关心的版权防盗功能。因此从最后的结果来看，DVI接口虽然成功的实现了无损高清传输这一目标，但是过于专一的定位也在相当程度上造成了整体性能的落后。,3,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,4,DVI接口存在的主要问题：*DVI接口考虑的对象是PC，对于平板电视的兼容能力一般。*DVI接口对影像版权保护缺乏支持。*DVI接口只支持计算机领域的RGB数字信号，而对数字化的色差信号无法支持。*DVI接口只支持8bit的RGB信号传输，不能让广色域的显示终端发挥出最佳性能。*DVI接口出于兼容性考虑，预留了不少引脚以支持模拟设备，造成接口体积较大，效率很低。*DVI接口只能传输图像信号，对于数字音频信号的支持完全没有考虑。由于以上种种缺陷，DVI接口已经不能更好的满足整个行业的发展需要。因此，无论是IT厂商，平板电视制造商，还是好莱坞的众多出版商，都迫切需要一种更好的能满足未来高清视频行业发展的接口技术，也正是基于这些原因，才促使了HDMI标准的诞生。,4,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,5,第二节：HDMI标准的主要特性和优势,在HDMI标准制定之初，并没有抛弃DVI标准中相对成熟且较易实现的部分技术标准。整个传输原理依然是基于SiliconImage公司的TMDS编码技术。而对于DVI接口存在的各种缺陷，HDMI进行了大幅提升，主要体现在以下方面：,更好的抗干扰性能，能实现最长20米的无增益传输。针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化，兼容性好。支持EDID和DDC2B标准，设备之间可以智能选择最佳匹配的连接方式。拥有强大的版权保护机制（HDCP），有效防止盗版现象。支持24bit色深处理，（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。接口体积小，各种设备都能轻松安装。一根线缆实现数字音频、视频信号同步传输，有效降低使用成本和繁杂程度。完全兼容DVI接口标准，用户不用担心新旧系统不匹配。支持热插拔技术。,5,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,6,版本及规范,2002年2月，七家厂商成立HDMIFounders，共同开始着手制定HDMI标准。2002年12月，HDMI1.0标准正是发布。2004年5月，HDMI1.0标准的首个升级版HDMI1.1标准发布，由于规格变化不大，没有引起广泛关注。2005年8月，针对对PC领域设备支持不足的缺陷，HDMI1.2发布。相比于之前的规格，HDMI1.2版本增加了若干条非常重要的改进，在连接PC和数字音频时更加方便。2005年12月，针对HDMI1.2标准的修改版HDMI1.2a发布，主要增加了可以利用一个遥控器控制多台电器的CEC功能，并且完善了各种HDMI设备的测试规则。2006年5月，自HDMI标准推出以来，规格变更最大、指标最高的HDMI1.3标准正是亮相。在新的HDMI1.3版本中，不仅带宽和数据传输速率增加了一倍，还加入了对xvYCC广色域、高bit色深以及更高HDTV/PC分辨率规格的支持。2009年5月，HDMI1.4发布。,6,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,7,HDMI1.4增强功能简介,1、HDMI以太网通道(HDMIEthernetChannel，HEC)HDMI1.4版数据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设备之间共享内容。2、音频回授通道(AudioReturnChannel，ARC)该通道可减少音频向上传送并处理和播放所需要的线缆数量。在高清电视直接接收音频和视频内容的情况下，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、3DOverHDMI新规范将为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。,7,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,8,4、支持4K2K分辨率HDMI设备支持的高清分辨率将达到4K2K，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内容。具体格式：3840216024Hz/25Hz/30Hz；4096216024Hz5、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、AdobeRGB、AdobeYCC601，可在连接数码相机的时候显示更精确的逼真色彩。6、MicroHDMI迷你接口新的MicroHDMI接口将比现在的19针普通接口小50左右，可为便携设备带来最高1080p的分辨率支持。7、汽车连接系统(AutomotiveConnectionSystem，ACS)一种为车载高清内容传输设计的线缆规范，可避免发热、震动、噪音等汽车内部常见环境的影响，也为汽车制造商在车内传送高清内容提供了一套切实可行的解决方案。,8,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,9,第三节：HDMI传输原理解析,9,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,10,TMDS对每个像素点中的RGB三原色分别按8bit编码,10,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,11,HDMI数据容量,HDMI电路中的时钟频率，在1.0版本规定为25MHz-165MHz之间，也就是说一个TMDS通道每秒最多能传输165MHz10bit=1.65Gbit的数据，3个TMDS通道一秒就可以传输1.653=4.95Gbit的数据，再加上控制数据，用标准方法表示就是4.96Gbps的带宽；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。如果用像素点来表示，那就是一秒可以传输显示1.65G个像素点（一个完整的像素点信息由R/G/B三原色信息构成）所需要的数据量。在1.3版本规格中，TMDS连接带宽从原来最高165MHz提升到340MHz，数据传输率也从4.96Gbps提升到了10.2Gbps，可以支持支持更高数据量的高清数字流量，如果采用TypeB型双路TMDS连接，则可以在此基础上再提升一倍系统带宽。,11,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,12,一般来说，HDMI传输的编码格式中要包含视频数据（HDMI1.3版本前每个像素采用24bit）、控制数据和数据包（数据包中包含音频数据和附加信息数据，例如纠错码等）。TMDS每个通道在传输时要包含一个2bit的控制数据、8bit的视频数据或者4bit的数据包即可。在HDMI信息传输过程中，可以分为三个阶段：视频数据传输周期、控制传输周期和数据岛传输周期，分别对应上述的三种数据类型。,12,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,13,HDMI数据传输,HDMI输入的源编码格式包括视频像素数据(8位)、控制数据(2位)和数据包(4位)。其中数据包中包含有音频数据和辅助信息数据。数据传输过程可以分成三个部分：视频数据传输期、岛屿数据传输期和控制数据传输期。视频数据传输期：HDMI数据线上传送视频像素信号，视频信号经过编码，生成3路（即3个TMDS数据信息通道，每路8位）共24位的视频数据流，输入到HDMI发射器中。24位像素的视频信号通过TMDS通道传输，将每通道8位的信号编码转换为10位，在每个10位像素时钟周期传送一个最小化的信号序列，视频信号被调制为TMDS数据信号传送出去，最后到接受器中接收。,13,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,14,岛屿数据传输期：TMDS通道上将出现音频数据和辅助数据，这些数据每4位被一组，构成一个上面提到的4位数据包，数据包和视频数据一样，被调制为10位一组的的TMDS信号后发出。视频数据传输期和岛屿数据传输期均开始于一个GuardBand保护频带，GuardBand由2个特殊的字符组成，这样设计的目的在于在明确限定控制数据传输期之后的跳转是视频数据传输期。控制数据传输期：在上面任意两个数据传输周期之间，每一个TMDS通道包含2位的控制数据，这一共6位的控制数据分别为HSYNC（行同步）、VSYNC（场同步）、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每个TMDS通道包含2位的控制数据，采用从2位到10位的的编码方法，在每个控制周期最后的阶段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3组成的文件头，说明下一个周期是视频数据传输期还是岛屿数据传输期。,14,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,15,HDMISource和Sink的上电协商过程,Source设备上电后会检测HPD是否被上拉到2V以上Source设备通过DDC(Displaydatachannel)读取EDID的信息以确定Sink能支持的分辩率。Source设备检测TMDS信号是否被上拉到3.3V,有部分设备会检测所有的TMDS信号被上拉才输出TMDS信号，部分设备必须要检测到Clock上拉才输出信号，部分设备只要检测到某对TMDS被上拉即输出该上拉的TMDS.Source设备输出目前设置的分辩率的信号到Sink端。,15,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,16,16,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,17,17,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,18,18,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,19,19,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,20,20,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,21,21,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,22,22,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,23,第四节：HDMI接口类型,TypeA:目前通用HDMI的接口TypeB：DualChannel的接口TypeC：MiniHDMI接口TypeD:MicroHDMI接口（相对于TypeC更加紧凑)TypeE：汽车电子专用HDMI接口,23,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,24,24,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,25,HDMI音频功能,在HDMI没有出现之前，数字音频信号的传输的主要依靠两种途径：采用标准RCA接口的数字同轴电缆和SPDIF光纤传输。从传输的质量和特点上看，这两者各有千秋，但是都能比较好的完成传输数字音频信号的目标。同轴电缆传输数字音频信号是一种非常成熟且高质量的方式。这种接口标准对设备端的硬件要求较低，但是在传输高频信号时，容易发生比较大的衰减，影响到最终音质。光纤对设备接收、发射端的同步时许要求非常严格，在技术上比同轴要难于实现，但是光纤技术在长距离传输方面的优势非常明显，不会出现同轴电缆长距离衰减过大的问题，因此也得到了很多有距离限制以及新装修用户的青睐。无论是采用光纤传输，还是同轴电缆传输，都需要购买一根单独的连线，对于用户来说，就意味着使用成本和复杂程度的增加。HDMI技术则综合了以上两者的优点：在物理层它没有采用对同步时序要求严格的光纤连接，而是采用了成熟的电缆连接。其次，HDMI理论上可以实现最高20米的无损耗数字音频信号传播，那些对距离有要求的用户也能较好接受。最后，视频线缆和音频线缆的结合有效降低了用户的购买成本，也能让设备端实现瘦身，同时降低厂商的生产成本。,25,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,26,HDMI特点,更好的抗干扰性能，能实现最长20米的无增益传输。针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化，兼容性好。支持EDID(注1)和DDC2B(注2)标准，设备之间可以智能选择最佳匹配的连接方式。拥有强大的版权保护机制(HDCP(注3)，有效防止盗版现象。支持24bit色深处理，(RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2)。接口体积小，各种设备都能轻松安装。一根线缆实现数字音频、视频信号同步传输，有效降低使用成本和繁杂程度。完全兼容DVI接口标准，用户不用担心新旧系统不匹配。支持热插拔技术。,26,ConfidentialMaterialforInternalUseOnly,27,PrimaryHDMIsignalsareveryhigh-speedProtectsensitivesignalsfromHDMIcorruptionProtectHDMIsignalsfromnoisysignals(clocks,SMPS,etc.)Othercommentsandguidelines:25to165MHzclockrate;1.48Gbpsdatarateeachchanne