HDMI接口的基本原理

一、綜述

隨著音視頻產(chǎn)品和格式的發(fā)展，特別是HDTV產(chǎn)品日益被普通消費者所接受，高清格式節(jié)目所帶來的大量數(shù)據(jù)的傳輸壓力、更多的高保真聲道導(dǎo)致的布線混亂，以及日益重要的高清音視頻節(jié)目版權(quán)保護，都向技術(shù)發(fā)展提出了新的要求。

目前，主流數(shù)字家電的接口規(guī)范只能傳輸壓縮或未壓縮數(shù)字視頻信號，音頻信號需要單獨的接口進行連接，這在使用過程中給普通消費者帶來了諸多不便。1998年9月，Intel在其開發(fā)者論壇(Intel Developer Forum; IDF)上宣布成立數(shù)字顯示工作小組(Digital Display Working Group;DDWG)。并于1999年4月提出了DVI(Digital Visual Interface;數(shù)字視頻接口)，成為計算機和電視可以共用的顯示設(shè)備接口。DVI的出現(xiàn)，正式提供了“數(shù)字輸出→ 數(shù)字輸入”的快捷方案。由于數(shù)字傳輸?shù)闹T多優(yōu)勢，如今的PC顯示卡和顯示器都逐漸改成以DVI為主要輸出、入接口。但是DVI接口僅僅保持在視頻信號的傳輸方面，并沒有包括音頻信號的傳輸。

本世紀初，在Holly Wood大多數(shù)影音工作室、制片商、眾多著名電視節(jié)目供應(yīng)商、有線電視工業(yè)界及大多數(shù)消費電子制造商的認同下，由Silicon Image倡導(dǎo)，聯(lián)合Sony、Hitachi、Panasonic、PHILIPS、THOMSON(RCA)、Toshiba等數(shù)家著名消費電子制造商成立的工作組共同開發(fā)，并簽署協(xié)議認可推出了高清晰度數(shù)字多媒體接口HDMI(High-Definition Digital Multimedia Interface;HDMI)接口標準，并于2002年12月正式公布了HDMI Version l.0規(guī)范。該接口推出后不久，DVD論壇便于2003年10月批準HDMI為標準信號傳送制式之一。2004年5月HDMI 1.1規(guī)格發(fā)布，2005年8月又推出了1.2標準，目前的最高版本是于2005年12月14日推出1.2a標準。

二、HDMI在應(yīng)用方面的優(yōu)勢

足夠的帶寬需求：眾所周知，數(shù)字高清視頻所需的數(shù)據(jù)量，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸量是非常巨大的，連接信號源與接收端的數(shù)據(jù)接口和線纜必須能提供大于數(shù)字高清視頻播放所要求的帶寬，我們才可以看到真正的高清視頻影像。HDTV 1080p高清模式所需的數(shù)字帶寬大約在2.0Gbps~2.2Gbps之間，算上八聲道(7.1音響系統(tǒng))的音頻傳輸需求，不過總的帶寬需求也沒有超過4Gbps。而HDMI 1.0標準可以在HDMI接口間提供5Gbps的傳輸帶寬，所以HDMI現(xiàn)在的協(xié)議完全可以滿足高清格式節(jié)目播放的要求。



不過HDMI不單單是只支持數(shù)字高清這么簡單，而且現(xiàn)在HDMI的規(guī)范標準才1.2a版而已，主流數(shù)字高清的高標準1080p在其現(xiàn)有基礎(chǔ)上支持完全沒有問題，但今后隨著數(shù)字高清標準的進一步提高，相信新的規(guī)范會在帶寬上有很大的提升，USB1.0到USB2.0，IEEE1394a到IEEE1394b的帶寬提升都是很好的先例。由此可以推斷，HDMI較大的擴展空間仍將能滿足未來視聽產(chǎn)品更大的帶寬要求。

音視融合：這是HDMI接口最振奮人心的地方，通過它我們可以直接欣賞到數(shù)字高清所帶來的震撼效果，而不用分開來傳送音頻和視頻，它也是目前為止唯一可以提供音頻視頻同時進行數(shù)字高清傳輸?shù)慕涌凇?br>
超乎想象的簡潔：想象一下，在我們平常連接影音設(shè)備的工程是多么浩大。一般來說，視頻方面我們需要3條色差線，而音頻方面根據(jù)我們所用系統(tǒng)的不同，將會越來越復(fù)雜，比如5.1系統(tǒng)，我們將會采用6條連線，而7.1則更是需要8條連線。面對紛繁復(fù)雜的一大堆接線，相信所有人都會感到疲倦。而現(xiàn)在，對應(yīng)HDMI接口，我們只需要一根連線就可以完成全部工作，并且HDMI能夠支持即插即用，最大化的減輕你的工作并使你的家庭影院系統(tǒng)遠離眾多連線的煩惱。

HDMI接口雖然功能強大，但是它卻非常小巧，只有平常所用的USB接口大小，比起龐大的DVI接口來，小巧的設(shè)計使得它更容易被安裝到設(shè)備中去，比如高清DV就是其能夠很好展示特性的空間。



良好的兼容性：無可否認，現(xiàn)在提供DVI接口支持的設(shè)備數(shù)量遠遠大于提供HDMI接口的設(shè)備數(shù)量。因為HDMI的起步比DVI晚了許多，為了能夠更加順利的推廣HDMI接口，HDMI完全兼容DVI(因為它們的原理比較相似，HDMI在針腳上和DVI兼容，只是采用了不同的封裝)，通過DVI-HDMI接口轉(zhuǎn)接器，我們就可以方便的使用HDMI接口了

出色的抗衰減能力：HDMI在數(shù)據(jù)傳輸方面有著出色的抗衰減能力，這使得它在長距離傳輸上比DVI等方式更具優(yōu)勢，而且HDMI抗衰減能力的出色之處還表現(xiàn)在它對線材的不挑剔，普通HDMI線與高價HDMI線的性能表現(xiàn)類似，這一特性使得消費者能夠節(jié)省不少在線材方面的花費。HDMI的卓越特性使得它在極限電纜長度的情況下都表現(xiàn)優(yōu)異的性能，HDMI沒有指定線纜的距離限制，這也是很多網(wǎng)上都說HDMI沒有長度限制的原因?，F(xiàn)在一般的線纜廠商提供的HDMI銅線都在15米以內(nèi)，一方面有良好的可靠性保證，一方面價格比較利于消費者接受，這一距離范圍也遠遠超過DVI所能保證的5米距離。曾有人做過長達50米的HDMI線，據(jù)說還可以保證基本使用，可見其抗衰減能力的確不錯。不過這種方法一般來說不值得推薦，在更長距離傳輸中，還是推薦使用光纖或者帶信號放大功能的中繼器連接，以確保高質(zhì)量的信號傳輸。

支持更多原色色深的數(shù)字視頻信號：DVI由于產(chǎn)生于PC平臺，其支持的原色的色深受限于True Color的24bit，即三原色各自有8bit數(shù)字視頻信號，而現(xiàn)在的數(shù)字電視要求的是36bit高逼真畫面，即要求三原色各自有12bit數(shù)字視頻信號。目前，DVI無法滿足這種要求，而HDMI則可以支持12bit數(shù)字視頻信號。HDMI的出現(xiàn)使我們可以欣賞到色彩層次更加豐富，暗影細節(jié)更多的畫面。

三、HDMI接口的一般介紹

一般的HDMI連接器分為Type A和Type B，通常Type A接口攜帶所有的HDMI信號，包括一個單一的TMDS link。而Type B連接器稍微大一些，攜帶了兩個TMDS Link，一般用于相對要求較高的計算機顯示方面。

一般而言，Type A的連接器可以滿足165KHz之下的傳輸需要，超過了165KHz則需要采用雙TMDS Link 的Type B類連接器。并且HDMI dual-link兼容DVI 1.0 dual-link結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，是Type A插座和插頭的結(jié)構(gòu)示意圖。



其中，插座的外殼有一個鎖死裝置，以屏蔽電磁干擾;當插頭插入的時候，彈性的鎖死裝置會自動彈起。

如圖2所示，是Type B插座和插頭的結(jié)構(gòu)示意圖。



類似的，其外殼上也有一個鎖死裝置，以屏蔽電磁干擾;當插頭插入的時候，彈性的鎖死裝置會自動彈起鎖死。