HDMI技术深入浅出

1、HDMI基础知识HDMI（High-DefinitionMultimediaInterface）又被称为高清晰度多媒体接口，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SiliconImage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。为了更好的推广HDMI标准，以Silicon Image公司为首，又成了一个专门的全资子公司“HDMI Licensing, LCC”。这个公司专门负责HDMI标准的更新、向设备商的推广和对各种搭载了HDMI产品的认证和测

2、试工作。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2006年6月底发布的HDMI1.3规范。HDMI传输原理HDMI采用TMDS (Time Minimized Differential Signal)最小化传输差分信号传输技术, TMDS是一种微分信号机制，采用的是差分传动方式,是一种利用2个引脚间电压差来传送信号的技术。每一个标准的HDMI连接，都包含了3个用于传输数据的TMDS传输通道，还有1个独立的TMDS时钟通道，以保证传输时所需的统一时序。在一个时钟周期内，每个TMDS通道都能传送10bit的数据流。而这10bit数据，可以由若干种不同的编码格式构

3、成。HDMI原理图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165MHz×10bit=1.65Gbit的数据，3个TMDS通道一秒就可以传输1.65×3=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

4、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Type B型双路TMDS连接，则可以在此基础上再提升一倍系统带宽。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

5、。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。HDMI数据传输岛屿数据传输期：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

6、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。HDMI数据传输示意图HDMI的数据传输周期示意图：左到右分别为控制数据传输期、岛屿数据传输期、视频数据传输期岛屿数据和控制数据的传输是在视频数据传输的消隐期，所以在传输音频数据和其他辅助数据的时候，不会占据视频数据传输的带宽，也不要一个单独的通道

7、来传输音频数据和其他辅助数据，这就是一根HDMI数据线可以同时传输视频信号和音频信号的原因。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

8、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。HDMI接口类型常见的HDMI类型有A、B、C三种类型。其中A型是标准的19针HDMI接口，普及率最高；B型接口尺寸

9、稍大，但是有29个引脚，可以提供双TMDS传输通道。而C型接口和A型接口性能一致，但是体积较小，更加适合紧凑型便携设备使用。接口A接口B接口CHDMI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

10、，用户不用担心新旧系统不匹配。支持热插拔技术。HDMI标准演变2002年2月，七家厂商成立HDMI Founders，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HDMI 1.1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，HDMI 1.2发布。相比于之前的规格，HDMI 1.2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HDMI 1.2标准的修改版HDMI 1.2a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，

11、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HDMI 1.3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。HDMI收费模式影音设备厂商们想要使用HDMI技术的话，就需要给HDMI Licensing公司支付相应的费用。而费用的构成也比较多，主要有以下几种收费项目。1.每种使用HDMI的设备需要缴纳每年15，000美元的授权费，如果要加入HDCP功能，还需支付额外的15，000美元。对于HDCP功能，几乎很少有厂家会选择放弃，不然他们的产品将缺乏基本的竞争力。2.为了保证装有HDMI接口的设备之间的兼容性，厂商们还需参加AUTHORIZED TESTING CENTER举办的HDMI ATC兼容性测试。针对不同的设备，收费如下：1) 视频源设备（如DVD播放机）测试费: 7500美元一台；2) 接收设备（如平板电视）测试费: 7500美