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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。HDMI技术的推出，并不是这些厂家一时兴起的冲动行为，相反，在HDMI技术推出的背后，还有这更多的深层次原因。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。下面我们看看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。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（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。第三节：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直接传输第四节：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。第五节：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。第六节：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