HDMI高清晰数字接口_Final课件

1、HDMI高清晰度多媒體介面发展历程2004/5HDMI v1.12005/8HDMI v1.22005/12HDMI v1.2a2006/6HDMI V1.32006/11HDMI v1.3a2007/3HDMI v1.3b2007/8HDMI v1.3b12008/7HDMI v1.3c2009/5HDMI v1.4HDMI技術高清數位多媒體介面採用TMDS編碼技術最大傳輸率165M pix/sec (V1.3後擴展為340M pix/sec)數位化圖像聲音傳輸介面同時傳送音訊及影像信號傳輸無壓縮的音訊及視訊訊號支持HDCP(高清晰數位信號保護)新版本支援對乙太網路的支援T.M.D.S介紹什

2、麼是TMDS編碼技術？ 1.最小化差分訊號2.采用4Channel輸出設計（3 Channel Data, 1Channel Clock)；3.將8-bit的輸入信號轉換為10bit的輸出信號，並串行輸出；4.採用最小化差分信號，避免信號間的干擾及高頻引起的EMI問題；5.主要應用于DVI,HDMI等數位化信號傳輸；為什麼採用TMDS編碼? HDMI介面傳輸的是無壓縮的資料：視頻資料，音訊資料，控制訊號；傳輸這樣的信號需要佔用大量的資料帶宽，傳統的傳輸方案無法同時滿足大數量的資料傳輸並保持資料的穩定性，因此利用TMDS編碼技術去傳輸HDMI資料，便成為了最佳選擇。TMDS & LVDS

3、ParameterTMDS(CML)LVDSVoh1.9V1.4VVol1.1V1VOutput Voltage (Single ended)800mV400mVCommon-Mode Voltage1.5V1.2VTMDS (CML)TMDS是一種電流型邏輯電路, 通過遠端的直流耦合電壓經過遠端阻抗產生直流電流, 內部通過控制信號控制輸出的產生TMDS中一對差分信號均為信號的傳輸路徑, GND為信號的返回路徑LVDSLVDS是一種電流驅動元件, 電流通過遠端阻抗是產生電壓信號LVDS中的一組信號為信號的傳輸路徑, 另一組信號便為信號的返回路徑HDCP什麼叫HDCP? HDCP全稱為高位寬數位

4、內容保護協議(High-Bandwidth Digital Content Protection), 是由英特爾和好萊塢聯手提議創建, 應用於數字內容的保護. 目前主要用於DVI和HDMI數據傳輸的保護. 此外HDCP協議是一種收費的授權協議, 任何支持HDCP的設備都須向HDCP管理中心申請授權.HDCP如何保護數據不被竊取禁止未經授權的設備接收高清晰度的內容在數據發送端將數據加密傳輸, 在數據接收端將加密的數據解密還原獨特的密鑰撤銷機制, 將洩漏的密鑰加入黑名單协议规范HDCP規範的強制規定高清晰畫面在不支持HDCP協議的設備播放時, 必須強制將分辨率降至480P播放數字音頻信號在不支持H

5、DCP協議的設備播放時, 必須強制降至DAT等級的模擬輸出信號不得支持數字數據的直接拷貝, 非法拷貝的數據將會無法播放或以較低的畫質播放信號來源及顯示器必須支持HDCP協議傳輸架構(一)傳輸架構(二)傳輸架構設計用作Transmitter與Repeater/Receiver之間的視頻/音頻數據傳輸支持下級級聯設備的直接擴展支持通過Repeater, 最大達到128個從設備擴展傳輸機制1.HDCP Transmitter會接收HDCP Content的請求響應，傳送給HDCP Receiver一個認證確認信號；2.HDCP Receiver確認這個認證信號後，會返回一個確認信號至HDCP Tra

6、nsmitter；3.HDCP Transmitter收到返回的確認信號後，會将HDCP Content的資料通過特殊的方式加密後進行傳輸；密鑰認證機制(一)密鑰認證機制(二)從設備為HDCP Receiver:1.HDCP Transmitter會傳輸一組包含KVS(Aksv)和64-bit填充數據(An)的信息至HDCP Receiver2.HDCP Receiver收到後, 會同樣傳輸包含KSV(Bksv)和響應數據的信息回饋至HDCP Transmitter3.Transmitter/Receiver相互確認後, 會各自按照KSV中”1”字節指向的密鑰加總, 得到一組56-bit的共同

7、密鑰4.數據將按照共同密鑰進行加密傳輸, 並在接收端解密還原從設備為HDCP Repeater:HDCP Repeater會向下取得一組KSV List進行確認, 作用原理大致相同Device Private Key: 每個設備都會包含一組40把長度為56-bit的密鑰, 這些密鑰用來確認排除非法設備.Key Selection Vector: 每個密鑰還會包含一組長度為40-bit的KSV, 用來確認和密鑰的選取.數據加密/解密機制 整個加密過程是以流的方式進行, 每個像素的數據都會和建立起的密鑰推導出的24-bit數據做XOR運算, 並且每一個frame都會重新生成不同的密鑰.色彩原理（一

8、）Display色彩原理（二）色彩的組成原理:1.畫面上的每幀的圖像是由像素點(pixel)組成的2.每一個像素點(pixel)則是由三個RGB色元調製而成3.每一個RGB色元, 则是由色深資料位數構成(一般為24bit/3)顯示原理1.CRT顯示器由電子槍射出鐳射光束, 轟擊螢光粉, 進而顯示畫面2.CRT採用隔行掃描, 由於視覺殘留效應, 會在人眼中產生完整畫面(高階CRT顯示器亦有採用逐行掃描技術, 但刷新率較高120Hz以上)3.靜態畫面按照一定頻率刷新(刷新率), 便呈現出動態畫面液晶顯示器則是由液晶分子控制器去驅動相應的液晶分子, 按照一定的順序排列, 進而產生靜態畫面, 後按刷新

9、率刷新, 產生動態畫面.顯示原理隔行掃描 顯示器在顯示一副畫面時, 線掃描奇數行, 全部完成掃描後, 再掃描偶數行, 因此每幅圖像需掃描2次才能完成, 造成畫面閃爍較大. 因此該掃描方式較為落後, 通常用在早期的顯示器產品中.逐行掃描 顯示器在顯示一副畫面時, 從屏幕的左上角第一行開始逐行進行, 整個圖像掃描一次完成. 因此圖像顯示畫面閃爍小, 顯示效果較好. 目前主流的顯示器大多採用逐行掃描的方式.顯示規格規格規格解析度解析度長寬比長寬比掃描方式掃描方式格式標準格式標準1080P1920*108016:9逐行掃描HDMI1080i1920*108016:9隔行掃描720P1280*72016

10、:9逐行掃描480P720*4804:3逐行掃描DVD Rip480i720*4804:3隔行掃描NTSC資料傳輸帶寬（一）HDMI信號傳輸帶寬計算:1.採用24-bit色深, 則單通道色深為24bit/3=8bit2.TMDS信號傳輸過程中, 會包含視頻訊號, 音頻包及控制信號等3.TMDS傳輸原理是將8-bit的輸入信號轉換為10-bit輸出信號因此, 可以有上述簡單原理推導出HDMI相關傳輸帶寬計算方法:最大TMDS傳輸帶寬: f*10bit*3最大Video傳輸帶寬: f*8bit*3ItemF=165M HzF=340M Hz最大TMDS傳輸帶寬165M*10*3 = 4950M b

11、ps340M*10*3 = 10200M bps最大Video傳輸帶寬165M*8*3 = 3960M bps340M*8*3 = 8160M bps資料傳輸帶寬（二）HDMI版本版本1.01.2a1.31.4最大最大Signal視頻頻寬視頻頻寬(MHz)165340340最大最大TMDS頻寬頻寬(Gbit/s)4.9510.210.2最大視頻頻寬(Gbit/s)3.968.168.16最大音訊頻寬(Mbit/s)36.8636.8636.86最大色深最大色深(bit/px)24484824-bit/pix HDMI單通道最大解析度19201200p 60Hz25601600p 75Hz409

12、62160p 24Hz30-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用25601600p 60Hz38402160p 30Hz36-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用19201200p 75Hz38402160p 25Hz48-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用19201200p 60Hz38402160p 24H資料傳輸帶寬（三）最小Video帶寬及最低Pixel頻率 動態畫面是靜態畫面按照一定的刷新率顯示所呈現出, 因此各種分辨率下視頻傳輸的比特率及頻率為:最低Video要求帶寬:解析度*3(RGB)*色深*刷新率最低Pixel頻率:解析度*刷新率Item最低最低Vi

13、deo要求帶寬要求帶寬最低最低Pixel頻率頻率1080P_601920*1080*3*8*60=2847.66M bps1920*1080*60=118.65M Hz720P_601280*720*3*8*60=1265.63M bps1280*720*60=52.74M Hz480P_60720*480*3*8*60=474.61M bps720*480*60=19.78M Hz資料傳輸原理（一）資料傳輸原理（二）HDMI傳輸原理原始信號包括: 2-bit控制信號, 4-bit封包信號及8-bit的視頻信號1.在源端發送器, TMDS編碼器將8-bit的輸入信號轉換為10-bit的輸出信號

14、, 並在一個TMDS時鐘週期內, 將信號傳輸至遠端接收器2.在遠端接收器, TMDS解碼器將10-bit輸出信號轉換為8-bit的原始輸入信號, 並通過顯示器的驅動電路顯示輸出其他功能信號1.CEC用來傳輸工業AC Link控制信號, 以便支援遙控器 (可預留)2.DDC用來做輸出設備與顯示裝置的通信信號3.Utility可用作Audio Return Channel或HDMI Ethernet的功能擴展, 與其他設備進行共享互通 (V1.4版本新增, Utility用做HEAC+)4.HPD用於熱插拔的偵測 (可擴展為HEAC-)HDTV什麼叫HDTV？ 一個正常視力的觀眾在距該系統顯示屏高

15、度的三倍距離上所看到的圖像質量, 應該具有觀看原始景物或表演時所看到影像什麼叫Full HD？完全顯示解析度1920*1080畫面的顯示裝置物理解析度達到1920*1080的顯示裝置觀看者H3HTHANKSHDMI介面種類HDMI A TypeHDMI v1.019 Pin3組TMDS傳輸通道HDMI B TypeHDMI v1.029 Pin6組TMDS傳輸通道HDMI C TypeHDMI v1.319 Pin3組TMDS傳輸通道HDMI D TypeHDMI v1.419 Pin3組TMDS傳輸通道Type AType A PlugType A ReceptacleType AType

16、Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+11TMDS Clock Shield2TMDS Data2 Shield12TMDS Clock-3TMDS Data213CEC4TMDS Data1+14Reserved5TMDS Data1 Shield15SCL6TMDS Data116SDA7TMDS Data0+17DDC/CEC Ground8TMDS Data0 Shield18+5V Power9TMDS Data019Hot Plug Detect10TMDS Clock+Type BType B PlugType B Recept

17、acleType BType B Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+16TMDS Data4+2TMDS Data2 Shield17TMDS Data4 Shield3TMDS Data2-18TMDS Data4-4TMDS Data1+19TMDS Data3+5TMDS Data1 Shield20TMDS Data3 Shield6TMDS Data1-21TMDS Data3-7TMDS Data0+22CEC8TMDS Data0 Shield23Reserved9TMDS Data0-24Reserved10TMDS Cl

18、ock+25SCL11TMDS Clock Shield26SDA12TMDS Clock-27DDC/CEC Ground13TMDS Data5+28+5V Power14TMDS Data5 Shield29Hot Plug Detect15TMDS Data5-Type CType C PlugType C ReceptacleType CType C Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+11TMDS Clock Shield2TMDS Data2 Shield12TMDS Clock-3TMDS Data213DDC/CEC Ground4TMDS Data1+14CEC5TMDS Data1 Shield15SCL6TMDS Data116SDA7TMDS Data0+17Reserved8TMDS Data0 Shield18+5V Power9TMDS Data019Hot Plug Detect10TMDS Clock+Type DType D PlugType D Re