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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（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），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。注1：EDID（ExtendedDisplayIdentificationDATA，即扩展显示识别数据），最初是为PC显示器设置的优化显示格式而设计的规范，存储在显示器中专用的容量为1Kb的EEROM存储器中。而HDMI接口，则遵从并且扩展了此规范。HDMI接口在数字电视中的EDID数据结构，与PC显示器的最大区别是编程数据可以是128Byte的倍数，它不仅规定数字电视显示的格式，也规定数字视频信号和数字音频信号。注2：DDC2B是主机与显示设备准双向通讯的协议标准，主要基于I2C通讯协议。只有主机向显示设备发出需求信号，并得到显示器的响应后，显示设备才会像主机送出EDID资料。上述仅仅罗列了HDMI技术相对于DVI技术的主要优势，而随着HDMI标准本身的发展，其从最初的1.0版本也进化出了1.2版本和1.3等后续版本，不仅性能更加强大，兼容性也更加出色。因此，HDMI正在成为高清时代普及率最高、用途最广泛的数字接口。在现在任何一台平板电视上，HDMI接口都成了标准化的配置。那么到底HDMI标准采用了什么样的传输原理？HDMI的具体性能又是怎样？下面就进入本文的第二部分：详解HDMI技术。第一节：HDMI传输原理解析如同最顶级的发动机是F1赛车驰骋赛场的保障一样，HDMI标准之所以拥有强大的数据传输能力，和它的传输原理是分不开的，下面我们就看看HDMI标准的传输原理是什么。HDMI标准继续沿用了和DVI相同的，由SiliconImage公司发明的TMDS(TimeMinimizedDifferentialSignal)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。这不仅是DVI技术的基础，也是HDMI技术的基础原理。TMDS差分传动技术是一种利用2个引脚间电压差来传送信号的技术。传输数据的数值（“0”或者“1”）由两脚间电压正负极性和大小决定。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成。TMDS对每个像素点中的RGB三原色分别按8bit编码TMDS数据发送时序结构一般来说，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。HDMI带宽和TMDS的关系而在HDMI标准中所规定的带宽，在1.0版本就设定为最高4.96Gbps。那么这一数值是怎么的来的呢？和TMDS又有什么关系呢？我们看下面的公式：这是一个适用于所有串口传输接口带宽计算的公式。在所有的数字电路中，都有一个负责提供基本频率的元器件——晶振，它就像是一个精确的闹钟一样，电路中所有的元器件都按照它的节奏统一行动。比方说，某一运算电路的晶振频率是100Hz,就是说这一电路在一秒钟内可以进行100次运算过程。由此可见，晶振的工作频率越高，每秒所能处理的运算次数就会越多，数据的处理能力也就会越强大。而HDMI标准中，这个原理同样适用。HDMI编码图例：3个TMDS分别传输像素点的RGB数据HDMI电路中的时钟频率，在最初制定时范围从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。而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。在数字音频方面，HDMI灵活的支持符合IEC60985L-PCM标准的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立体声数字音频信号和IEC61937标准的采样率为192KHz，24bit量化的单路无压缩PCM数字音频信号，或者8路96kHz的声音数据流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS数字音频格式也能通过HDMI直接传输。HDMI接口类型按照电气结构和物理形状的区别，HDMI接口可以分为TypeA、TypeB、TypeC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，其中A型是标准的19针HDMI接口，普及率最高；B型接口尺寸稍大，但是有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-LinkDVI连接。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。TypeA的物理规格TYPEA是最常见的接口形式TypeA型HDMI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内径最宽处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。内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范围内（0.05毫米左右），以保证良好的接触性。以TypeA为例，HDMI各引脚的定义如下：TypeB的物理规格B型HDMI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。相应的，B型接口的插头端尺寸也有所改变，具体看下图。TypeB型接口TypeC接口物理规格C型HDMI接口设计目的就是为了紧凑型便携设备，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。TypeC-TypeA转换器这三种HDMI接口之间并没有做到完全的兼容，也就是说A型头不能通过转接设备连接到B型头，B型头又不能转接成C型头，不过由于A型头和C型头仅仅是物理尺寸上不一样，他们之间是可以通过转换设备实现兼容的。HDMI-DVI之间的转换属于物理转换由于和DVI采用了相同的TMDS传输机制，所以HDMI对DVI接口拥有非常强大的兼容性。目前市面上也有不少HDMI-DVI的转接头产品，对于没有HDMI的老设备而言非常适用。而HDMI-DVI转接头在实质上就是两种接头间的物理转换工具，只涉及到接口的形状、尺寸和引脚定义，在电路部分没有任何的变化。而HDMI标准中也考虑到了和DVI设备兼容的问题：只要HDMI设备检测到对方发送的信号中不包含HDMI标准中规定的特殊控制数据（VSDB信号，专门用于两个设备之间互相确认对方身份），就会把对方认为DVI设备，并且把传输规格切换到DVI格式，从而保证了良好的兼容性。HDMI支持的显示格式HDMI的带宽我们在上文已经做过解析。在HDMI第一版规格中，就已经拥有了最大4.95Gbps的传输速率，这种传输速率能支持多大规格的显示格式呢？我们不妨先算一算HDTV中最高的1080p格式的码率是多少。那么HDMI最初标准中的4.95G的带宽够不够时下最流行的HDTV全高清规格使用呢？我们不妨再算一算。HDTV中分别规定了720p/1080i/1080p三种分辨率规格。以最高规格的1080p/60Hz格式为例，其需要显示的总像素个数是1920×1080=2，073，600（2.073M）个。每秒刷新60次，所需要显示的总像素数量也就1.24G个，总数据量是1.24×3=3.72Gbps，因此用HDMI的4.95Gbps带宽用起来也是绰绰有余。在PC显示领域，HDMI接口支持SXGA:1280×1024@85Hz和UXGA:1600×1200@60Hz规格。而在广播电视行业使用的TV格式中，则支持标清格式下的480i、480p（含16:9格式）、576i、576p规格以及高清HDTV中的720p、1080i、1080p规格。HDCP版权保护技术解析1.HDCP版权保护机制的功能HDMI技术另一大特点，就是具备完善的版权保护机制，因此受到了以好莱坞为代表的影视娱乐产业的广泛欢迎。例如美国的节目内容分销商DIRECTV、EchoStar，有线电视业者协会CableLabs，都明确表示要使用HDCP技术来保护他们的数字影音节目在传播过程中不会被非法组织翻拍。因此，HDMI加入了HDCP版权保护机制后，从节目源方面就会有更加充分的保障。HDCP全名为(High-bandwidthDigitalContentProtection)，中文名称是“高带宽数字内容保护”。HDCP就是在使用数字格式进行传输的信号的基础上，再加入一层版权认证保护的技术。这项技术是由好莱坞内容商与Intel公司合作发开，并在2000年2月份的时候被正式推出。HDCP技术可以被应用到各种数字化视频设备上，例如电脑的显示卡、DVD播放机，显示器、电视机、投影机等等。这个技术的开发目的就是为了解决21世纪数字化影像技术和电视技术高度发展后所带来的盗版问题。在各种视频节目、有线电视节目、电影节目都实现数字化传播后，没有保护的数字信号在传播、复制的过程中变得非常容易，并且不会像模拟信号，经过多次复制后会出现明显的画质下降问题。因此会对整个影视行业产生极大的危害。这也是HDCP在21世纪之初就迅速诞生的原因。相比于传统的加密技术，HDCP在内容保护机制上走了一条完全不同传统的道路，并且收到了良好效果。传统的加密技术是通过复杂的密码设置，让全部数字信号都无法录制或播放，但HDCP是将数字讯号进行加密后，让非法的录制等手段，无法达到原有的高分辨率画质。也就是说，如果你的设备不支持HDCP协议，录制或播放的时候效果会大打折扣，或者根本播放不出来。HDCP是一种双向内容保护机制此外，HDCP还是一种双向的内容保护机制。也就是说，HDCP的要求是播放的数字内容以及硬件本身都必须遵照一套完整的协议才能实现，其中一方面出现问题都可能导致播放失败。打个比方，如果用户买的液晶电视有HDCP功能，但是DVD播放机却不带HDCP功能，那么在看有HDCP版权保护的正版DVD时，是不能实现播放的。2.HDCP实现机制每个支持HDCP的设备都必须拥有一个独一无二的HDCP密钥(SecretDeviceKeys)，密钥由40组56bit的数组密码组成。这个部分HDCP密钥可以放在单独的芯片中，也可以放在其它芯片的内部，例如ATI和Nvdia（世界两大著名显卡主芯片供应商）完全可以将它们放入显示芯片中。每一个有HDCP芯片的设备会拥有一组私钥(DevicePrivateKey)，一组私钥将会组成KSV(KeySelectionVector)。KSV相当于这台拥有HDCP芯片设备的