HDMI接口及規(guī)范介紹

HDMI定義及術(shù)語

HDMI（High Definition Multimedia Interface）高解晰度多媒體數(shù)位傳輸界面；它是基于DVI（Digital Visual Interface）的基礎(chǔ)上延伸出的新定義；

它所涉及的概念有：

TMDS：(Time Minimized Differential Signal)最小化差分信號傳輸，是一種差分信號傳輸方式，HDMI信號傳輸通道采用了這種方式。

HDCP: （High-bandwidthDigital Content Protection）高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護。

DDC: Display Data Channel

CEC: Consumer Electronics Control

EDID: Extended Display Identification Data

E-EDIO: Enhanced Extended Display Identification Data 增強擴展顯示識別數(shù)據(jù)

它們在HDMI的傳輸過程中的表示大致如下圖：

TMDS:

TMDS 是一種微分信號機制，采用的是差分傳動方式。這不僅是DVI 技術(shù)的基礎(chǔ)，
也是HDMI 技術(shù)的基礎(chǔ)原理。

TMDS 差分傳動技術(shù)是一種利用2 個引腳間電壓差來傳送信號的技術(shù)。傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)
值（“0”或者“1”）由兩腳間電壓正負(fù)極性和大小決定。

HDMI 帶寬和TMDS 的關(guān)系
在HDMI 標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的帶寬, 在1.0 版本就設(shè)定為最高4.96Gbps ,而在1.3 版本中規(guī)
定是10.2Gbps,這數(shù)值如何得來的呢? 請看以下公式:

串行接口帶寬=系統(tǒng)時鐘頻率x 數(shù)據(jù)量

HDMI 電路中的時鐘頻率，在最初制定時范圍從25MHz-340MHz 之間，也就是說一個
TMDS 通道每秒最多能傳輸340MHz×10bit=3.4Gbit 的數(shù)據(jù)，3 個TMDS 通道一秒就可
以傳輸3.40×3=10.2Gbit 的數(shù)據(jù)，再加上控制數(shù)據(jù)，用標(biāo)準(zhǔn)方法表示就是1.2Gbps 的帶
寬。而如果用像素點來表示，那就是一秒可以傳輸顯示10.2G 個像素點（一個完整的
像素點信息由R/G/B 三原色信息構(gòu)成）所需要的數(shù)據(jù)量。

HDCP

HDCP（High -bandwidth Digital Content Protection）：高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護技術(shù)。HDTV（高清電視）時代即將來臨，為了適應(yīng)高清電視的高帶寬，出現(xiàn)了HDMI。HDMI是一種高清數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供很高的帶寬，無損地傳輸數(shù)字視頻和音頻信號。為了保證HDMI或者DVI傳輸?shù)母咔逦盘柌粫环欠ㄤ浿?，就出現(xiàn)了HDCP技術(shù)。HDCP技術(shù)規(guī)范由Intel領(lǐng)頭完成，當(dāng)用戶進行非法復(fù)制時，該技術(shù)會進行干擾，降低復(fù)制出來的影像的質(zhì)量，從而對內(nèi)容進行保護。

在電腦平臺上受到HDCP技術(shù)(簡稱DP)保護的數(shù)據(jù)內(nèi)容在輸出時會由操作系統(tǒng)中的COPP驅(qū)動(認(rèn)證輸出保護協(xié)議)首先驗證顯卡，只有合法的顯卡才能實現(xiàn)內(nèi)容輸出，隨后要認(rèn)證顯示設(shè)備的密鑰，只有符合HDCP要求的設(shè)備才可以最終顯示顯卡傳送來的內(nèi)容。HDCP傳輸過程中，發(fā)送端和接受端都存儲一個可用密鑰集，這些密鑰都是秘密存儲，發(fā)送端和接受端都根據(jù)密鑰進行加密解密運算，這樣的運算中還要加入一個特別的值KSV(視頻加密密鑰)。同時HDCP的每個設(shè)備會有一個唯一的KSV序列號，發(fā)送端和接受端的密碼處理單元會核對對方的KSV值，以確保連接是合法的。HDCP 2.2是目前最新版本 。

EDID

EDID: Extended Display Identification Data(擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù))是一種VESA 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，其中包含有關(guān)監(jiān)視器及其性能的參數(shù)，包括供應(yīng)商信息、最大圖像大小、顏色設(shè)置、廠商預(yù)設(shè)置、頻率范圍的限制以及顯示器名和序列號的字符串。

這些信息保存在 display 節(jié)中，通過 DDC(Display Data Channel)與系統(tǒng)進行通信，這是在顯示器和 PC 圖形適配器之間進行的。一般EDID存在于顯示器的PROM或EEPROM內(nèi)。一般如要讀取EDID都是透過I2C，slave address是0x50。目前HDMI 1.0 - 1.3c使用EDID結(jié)構(gòu)1.3版。 許多現(xiàn)成的套裝軟件都可以讀取并顯示EDID信息；

EDID在HDMI中的應(yīng)用

EDID是VESA組織制定的PC顯示器的顯示格式數(shù)據(jù)規(guī)范，是HDMI接口的一個重要組成部分。HDMI接口的發(fā)送端和接收端，通過EDID（Extended Display Identification Data）來協(xié)商雙方傳輸?shù)膱D像格式。發(fā)送端通過讀取接收端的EDID數(shù)據(jù)，來判斷接收端是否為HDMI設(shè)備。HDMI以其優(yōu)異的性能被廣泛使用在高清圖像傳輸中，HDMI雙方以什么方式傳輸圖像，依賴于接收端EDID數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。EDID數(shù)據(jù)決定了接收端顯示設(shè)備的屬性。發(fā)送端靠從接收設(shè)備讀來的EDID， 判斷監(jiān)視器的屬性，決定用什么方式傳輸圖像。如果EDID設(shè)置不正確，系統(tǒng)就有可能不能識別HDMI設(shè)備，不能以高清格式傳輸圖像。因此，EDID的設(shè)置至關(guān)重要。

HDMI版本發(fā)展

HDMI 1.0

HDMI 1.0版本于2002年12月推出，它的最大特點就是整合了音頻流的數(shù)字接口，與當(dāng)時PC界面中很流行的DVI接口相比，它更先進，更方便。

HDMI 1.0版本支持從DVD到藍(lán)光格式的視頻流，而且具備CEC（consumer electronics control）功能，也就是在應(yīng)用中，可以在所有連接設(shè)備間形成一種共通的聯(lián)絡(luò)，對設(shè)備組具備更方便的控制。

HDMI 1.1

2004年5月，HDMI 1.1版本面試。新增對DVD音頻的支持。

HDMI 1.2

HDMI1.2版本于2005年8月推出，很大程度上解決了HDMI 1.1支持的分辨率較低、同電腦設(shè)備兼容性較差等問題。1.2版像素時鐘運行頻率達到165MHz，數(shù)據(jù)量達到4.95 Gbps，因此可以實現(xiàn)1080P。可以認(rèn)為1.2版解決的是電視的1080P和電腦的點對點問題。

HDMI 1.3

2006年6月HDMI 1.3更新，帶來最大的變化是將單鏈接帶寬頻率提升到340MHz，也就能讓這些液晶電視獲得10.2Gbps的數(shù)據(jù)傳輸量，1.3版的線是有4對傳輸通道組成，其中1對通道是時鐘通道，另外3對是TMDS通道（最小化傳輸差分信號），他們的傳輸速度分別為3.4GBPS。那么3對就是3*3.4=10.2GPBS更是能將HDMI1.1、1.2版本所支持的24位色深大幅擴充至30位、36位及48位（RGB或YCbCr）。HDMI 1.3支持1080P；一些要求不高的3D也支持（理論上不支持，實際有些可以）。

HDMI 1.4

HDMI 1.4版本已經(jīng)可以支持4K了，但是受制于帶寬10.2Gbps，最高只能達到3840×2160分辨率和30FPS幀率。

HDMI 2.0

HDMI 2.0的帶寬擴充到了18Gbps，支持即插即用和熱插拔，支持3840×2160分辨率和50FPS、60FPS幀率。同時在音頻方面支持最多32個聲道，以及最高1536kHz采樣率。HDMI 2.0并沒有定義新的數(shù)據(jù)線和接頭、接口，因此能保持對HDMI 1.x的完美向下兼容，現(xiàn)有的二類數(shù)據(jù)線可直接使用。HDMI 2.0并不會取代HDMI 1.x，而是基于后者的增強，任何設(shè)備要想支持HDMI 2.0必須首先保證對HDMI 1.x的基礎(chǔ)性支持。

HDMI 2.1

該標(biāo)準(zhǔn)可提供高達48Gbps的帶寬，更具體的數(shù)字來說，全新的 HDMI 2.1 標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在支持 7680×4320@60Hz，支持 4K@120hz。其中 4K 包括真 4K 的4096×2160 像素和 3840×2160 像素，而在 HDMI 2.0 規(guī)范中，最高僅支持 4K@60Hz。

版本對比圖：

HDMI接口類型：

A類（Type A）HDMI A Type是使用最廣泛的HDMI線纜，HDMI A接口共有19pin，寬度為13.9毫米，厚度為4.45毫米。一般平板電視或視頻設(shè)備，都提供了這種尺寸的接口，Type A有19針，寬度為13.9毫米、厚度為4.45毫米，現(xiàn)在日常生活使用中的影音設(shè)備99%都配有這種尺寸的接口。比如：藍(lán)光播放器、小米盒子、筆記本電腦、液晶電視、投影機等等。

B類（Type B）HDMI B Type生活中比較少見。HDMI B接口采用29pin，寬度21毫米。HDMI B Type的數(shù)據(jù)傳輸能力比HDMI A type快近兩倍，相當(dāng)于DVI Dual-Link。由于多數(shù)影音設(shè)備工作頻率均在165MHz以下，而HDMI B Type的工作頻率在270MHZ以上，在家庭應(yīng)用中完全是過于“強悍”，現(xiàn)在只應(yīng)用于一些專業(yè)場合，如WQXGA 2560×1600以上的分辨率。

C類（Type C）HDMI C Type常稱為Mini HDMI，它主要是為小型設(shè)備設(shè)計的。HDMI C Type同樣采用19pin，其尺寸為10.42×2.4毫米比Type A小了將近1/3，應(yīng)用范圍很小，主要應(yīng)用在便攜式設(shè)備上，比如數(shù)碼相機、便攜式播放機等設(shè)備。

D類（Type D）HDMI D Type俗稱Micro HDMI。HDMI D Type是最新的接口類型，尺寸進一步縮小。采用了雙排針腳設(shè)計，同樣為19pin，寬度只有6.4毫米，厚度2.8毫米，很像Mini USB接口。主要應(yīng)用于小型的移動設(shè)備上面，更適用于便攜和車載設(shè)備。比如：手機、平板電腦等。

E類（Type E) HDMI E Type主要用于車載娛樂系統(tǒng)的音視頻傳輸。由于車內(nèi)環(huán)境的不穩(wěn)定性，HDMI E Type在設(shè)計上具備抗震性、防潮、耐高強度、溫差承受范圍大等特性。在物理結(jié)構(gòu)上，采用機械式鎖定設(shè)計，能保證接觸可靠性。

Pin腳定義（Type A）

HDMI 物理接線示意圖