HDMI完全使用手冊(共39頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上HDMI完全使用手冊第一章 我們?yōu)槭裁葱枰獢底謧鬏斀涌诘谝还?jié) 數字化影音時代模擬接口的缺陷說起顯示設備，很多人都會在第一時間想起電視機和電腦顯示器這些在生活中隨處可見的設備。的確，隨著人類社會的不斷進步，各種顯示設備已經在人類社會中發(fā)揮了巨大的作用，無論是在工業(yè)生產的第一線，還是在家庭休閑娛樂的時刻，人們都希望能看到清晰、流暢的影像。而對于顯示設備來說，要想顯示出豐富多彩的高分辨率畫面，除了高質量的信號源，還需要一個高性能的信號傳輸、接收裝置，也就是我們常說的信號接口。打個比方，我們可以把影像信號看成裝滿了貨物的汽車，那么傳輸影像信號的裝置就是讓汽車行駛的公路（信號接

2、口的帶寬就如同公路的通行能力）。人們?yōu)榱颂岣哂跋竦那逦?，不停的在增加公路上行駛的汽車數量（以裝載更多的數據量），而要保證汽車不會發(fā)生擁堵，將公路升級改造為通行量更大、更寬的高速公路，就是一個必不可少的手段。在過去的相當一段時間內，以CRT為代表的模擬顯示設備占據了整個顯示設備中的絕大多數。由于生產工藝的限制，CRT顯示設備的尺寸普遍較小，分辨率也不是特別高。同時從信號的數據量來看，也不是特別巨大，因此兼容性強、而成本低廉的各種模擬接口得到了廣泛應用，比如很多人都熟悉的AV接口、S端子、色差端子和VGA接口。進入21世紀后，隨著液晶電視、等離子電視等大尺寸數字化平板顯示設備的普及，以及高清電視

3、格式（720p / 1080i / 1080p）的確定，傳統(tǒng)模擬接口的帶寬已經不能滿足海量數據流傳輸的需要，也不符合數字化的潮流。因此，傳輸速度更快的全數字化接口勢必會成為傳統(tǒng)模擬接口的終結者。除了數據傳輸能力的限制，另一個影響到模擬接口繼續(xù)使用的因素來自好萊塢的影視出版商們。由于模擬接口不具備任何防盜版能力，因此盜版影片、電視劇的橫行給他們造成了巨大的經濟損失。根據美國影協(xié)的統(tǒng)計，僅2005年，因為盜版問題好萊塢的幾個主要電影制片廠就損失了近 61億美元。如果算上電視劇等方面，這個數字會更加驚人，因此，具有版權保護功能的數字接口也得到了好萊塢方面的熱烈歡迎。當然，數字接口只是一個比較籠統(tǒng)的稱

4、謂，只要是傳輸"0"和"1"數字信號的接口，都可以看成是數字接口。比如常見的USB接口，就是一種純正的數字接口，但是很顯然，現在并沒有多少設備在用USB接口作為視頻信號傳輸的方式。所以，打造出適合影像傳輸的專用型數字化接口就顯得非常重要。第二節(jié) HDMI標準橫空出世HDMI的全稱是"High Definition Multimedia Interface"高清多媒體接口。2002年4月，來自電子電器行業(yè)的7家公司日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共同組建了HDMI高清多媒體接口組織HDMI Founde

5、rs（HDMI論壇），開始著手制定一種符合高清時代標準的全新數字化視頻/音頻接口技術。經過半年多時間的準備工作，HDMI founders在2002年12月9日正式發(fā)布了HDMI 1.0版標準，標志著HDMI技術正式進入歷史舞臺。HDMI技術的推出，并不是這些廠家一時興起的沖動行為，相反，在HDMI技術推出的背后，還有這更多的深層次原因。1999年4月份，為了滿足數字化時代高質量圖形影像的要求，DDWG(Digital Display Working Group)數字顯示工作組以美國Silicon Image公司的專利技術為藍本，推出了一種名為DVI(Digital Visual Interf

6、ace)的接口，旨在統(tǒng)一新時代數字顯示接口標準。這一技術并且得到了IT業(yè)內以Intel、DELL、HP、IBM、微軟等個大企業(yè)的廣泛支持。經過3年多的推廣，DVI技術在計算機顯示輸出領域得到了迅速運用，但是伴隨著數字高清影音技術的發(fā)展，DVI接口也開始逐漸暴露出種種問題，甚至在一定程度上成為數字影像技術進步的瓶頸。DVI接口DVI接口雖然是一種全數字化的傳輸技術，但是在開發(fā)之初，其最初目標就是要實現高清晰、無損壓縮的數字信號傳輸。由于沒有考慮到IT產品和AV產品融合的趨勢，DVI標準過分偏重于對計算機顯示設備的支持而忽略了對數字平板電視等AV設備的支持。同時，對于一直關注盜版問題的好萊塢出版商

7、們，DVI接口也沒有提供他們所關心的版權防盜功能。因此從最后的結果來看，DVI接口雖然成功的實現了無損高清傳輸這一目標，但是過于專一的定位也在相當程度上造成了整體性能的落后。下面我們看看DVI接口存在的主要問題：n DVI接口考慮的對象是PC，對于平板電視的兼容能力一般；n DVI接口對影像版權保護缺乏支持；n DVI接口只支持計算機領域的RGB數字信號，而對數字化的色差信號無法支持；n DVI接口只支持8bit的RGB信號傳輸，不能讓廣色域的顯示終端發(fā)揮出最佳性能；n DVI接口出于兼容性考慮，預留了不少引腳以支持模擬設備，造成接口體積較大，效率很低；n DVI接口只能傳輸圖像信號，對于數字

8、音頻信號的支持完全沒有考慮； 由于以上種種缺陷，DVI接口已經不能更好的滿足整個行業(yè)的發(fā)展需要。因此，無論是IT廠商，平板電視制造商，還是好萊塢的眾多出版商，都迫切需要一種更好的能滿足未來高清視頻行業(yè)發(fā)展的接口技術，也正是基于這些原因，才促使了HDMI標準的誕生。第三節(jié) HDMI標準的主要特性和優(yōu)勢在HDMI標準制定之初，并沒有拋棄DVI標準中相對成熟且較易實現的部分技術標準。整個傳輸原理依然是基于Silicon Image公司的TMDS編碼技術。而對于DVI接口存在的各種缺陷，HDMI進行了大幅提升，主要體現在以下方面：n 更好的抗干擾性能，能實現最長20米的無增益?zhèn)鬏?。n 針對大尺寸數字平

9、板電視分辨率進行優(yōu)化，兼容性好。n 支持EDID（注1）和DDC2B（注2）標準，設備之間可以智能選擇最佳匹配的連接方式。n 擁有強大的版權保護機制（HDCP），有效防止盜版現象。n 支持24bit色深處理，（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。n 接口體積小，各種設備都能輕松安裝。n 一根線纜實現數字音頻、視頻信號同步傳輸，有效降低使用成本和繁雜程度。n 完全兼容DVI接口標準，用戶不用擔心新舊系統(tǒng)不匹配。n 支持熱插拔技術。注1：EDID（Extended Display Identification DATA，即擴展顯示識別數據），最初是為PC顯示器設置的優(yōu)化顯示格式而

10、設計的規(guī)范，存儲在顯示器中專用的容量為1Kb的EEROM存儲器中。而HDMI接口，則遵從并且擴展了此規(guī)范。HDMI接口在數字電視中的EDID數據結構，與PC顯示器的最大區(qū)別是編程數據可以是128Byte的倍數，它不僅規(guī)定數字電視顯示的格式，也規(guī)定數字視頻信號和數字音頻信號。注2：DDC2B是主機與顯示設備準雙向通訊的協(xié)議標準，主要基于I2C 通訊協(xié)議。只有主機向顯示設備發(fā)出需求信號，并得到顯示器的響應后，顯示設備才會像主機送出EDID 資料。 上述僅僅羅列了HDMI技術相對于DVI技術的主要優(yōu)勢，而隨著HDMI標準本身的發(fā)展，其從最初的1.0版本也進化出了1.2版本和1.3等后續(xù)版本，不僅性能

11、更加強大，兼容性也更加出色。因此，HDMI正在成為高清時代普及率最高、用途最廣泛的數字接口。在現在任何一臺平板電視上，HDMI接口都成了標準化的配置。第二章 HDMI技術詳細解析那么到底HDMI標準采用了什么樣的傳輸原理？HDMI的具體性能又是怎樣？下面就進入本文的第二部分：詳解HDMI技術。第一節(jié) HDMI傳輸原理解析如同最頂級的發(fā)動機是F1賽車馳騁賽場的保障一樣，HDMI標準之所以擁有強大的數據傳輸能力，和它的傳輸原理是分不開的，下面我們就看看HDMI標準的傳輸原理是什么。HDMI標準繼續(xù)沿用了和DVI相同的，由Silicon Image公司發(fā)明的TMDS(Time Minimized D

12、ifferential Signal)最小化傳輸差分信號傳輸技術。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技術的基礎，也是HDMI技術的基礎原理。TMDS差分傳動技術是一種利用2個引腳間電壓差來傳送信號的技術。傳輸數據的數值（"0"或者"1"）由兩腳間電壓正負極性和大小決定。每一個標準的HDMI連接，都包含了3個用于傳輸數據的TMDS傳輸通道，還有1個獨立的TMDS時鐘通道，以保證傳輸時所需的統(tǒng)一時序。在一個時鐘周期內，每個TMDS通道都能傳送10bit的數據流。而這10bit數據，可以由若干種不同的編碼格式構成。TMDS對每個像

13、素點中的RGB三原色分別按8bit編碼TMDS數據發(fā)送時序結構一般來說，HDMI傳輸的編碼格式中要包含視頻數據（HDMI1.3版本前每個像素采用24bit）、控制數據和數據包（數據包中包含音頻數據和附加信息數據，例如糾錯碼等）。TMDS每個通道在傳輸時要包含一個2bit的控制數據、8bit的視頻數據或者4bit的數據包即可。在HDMI信息傳輸過程中，可以分為三個階段：視頻數據傳輸周期、控制傳輸周期和數據島傳輸周期，分別對應上述的三種數據類型。HDMI帶寬和TMDS的關系：而在HDMI標準中所規(guī)定的帶寬，在1.0版本就設定為最高4.96Gbps。那么這一數值是怎么的來的呢？和TMDS又有什么關系

14、呢？我們看下面的公式：這是一個適用于所有串口傳輸接口帶寬計算的公式。在所有的數字電路中，都有一個負責提供基本頻率的元器件晶振，它就像是一個精確的鬧鐘一樣，電路中所有的元器件都按照它的節(jié)奏統(tǒng)一行動。比方說，某一運算電路的晶振頻率是100Hz,就是說這一電路在一秒鐘內可以進行 100次運算過程。由此可見，晶振的工作頻率越高，每秒所能處理的運算次數就會越多，數據的處理能力也就會越強大。而HDMI標準中，這個原理同樣適用。HDMI編碼圖例：3個TMDS分別傳輸像素點的RGB數據HDMI電路中的時鐘頻率，在最初制定時，范圍從25MHz-165MHz之間，也就是說一個TMDS通道每秒最多能傳輸 165MH

15、z×10bit=1.65Gbit的數據，3個TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit的數據，再加上控制數據，用標準方法表示就是4.96Gbps的帶寬。而如果用像素點來表示，那就是一秒可以傳輸顯示1.65G個像素點（一個完整的像素點信息由R/G/B三原色信息構成）所需要的數據量。在數字音頻方面，HDMI靈活的支持符合IEC60985 L-PCM標準的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立體聲數字音頻信號和IEC 61937標準的采樣率為192KHz，24bit量化的單路無壓縮PCM數字音頻信號，或者8路96kHz的聲音數據流。此外，在家庭影

16、院中常用的 DolbyDigital5.1和DTS數字音頻格式也能通過HDMI直接傳輸。第二節(jié) HDMI接口類型按照電氣結構和物理形狀的區(qū)別，HDMI接口可以分為Type A 、Type B、 Type C三種類型。每種類型的接口分別由用于設備端的插座和線材端的插頭組成，使用5V低電壓驅動，阻抗都是100歐姆。這三種插頭都可以提供可靠的TMDS連接，其中A型是標準的19針HDMI接口，普及率最高；B型接口尺寸稍大，但是有29個引腳，可以提供雙TMDS傳輸通道，因此支持更高的數據傳輸率和 Dual-Link DVI連接。而C型接口和A型接口性能一致，但是體積較小，更加適合緊湊型便攜設備使用。Ty

17、pe A的物理規(guī)格：TYPE A是最常見的接口形式Type A插座Type A型HDMI插座成扁平的"D"型，上寬下窄。接口外側設有一圈厚度為0.5毫米的金屬材質屏蔽層，防止來自外界的各種干擾信號。其中用于設備端的插座內徑最寬處14毫米，高4.55毫米。19跟引腳在中心位置分兩層排列。每根引腳的寬度為0.45毫米，長度為4.1毫米。Type A插頭A型的插頭外徑是最寬處13.9毫米，高4.45毫米。內部的引腳呈環(huán)狀排列。而HDMI標準規(guī)定這些尺寸的誤差要控制在相當小的范圍內（0.05毫米左右），以保證良好的接觸性。 以Type A為例，HDMI各引腳的定義如下：Pin 1

18、TMDS Data2+ Pin 2 TMDS Data2 Shield Pin 3 TMDS Data2 Pin 4 TMDS Data1+ Pin 5 TMDS Data1 Shield Pin 6 TMDS Data1 Pin 7 TMDS Data0+ Pin 8 TMDS Data0 Shield Pin 9 TMDS Data0 Pin 10 TMDS Clock+ Pin 11 TMDS Clock Shield Pin 12 TMDS Clock Pin 13 CEC Pin 14 Reserved (N.C. on device) Pin 15 SCL Pin 16 SDA P

19、in 17 DDC/CEC Ground Pin 18 +5 V Power (max 50 mA) Pin 19 Hot Plug DetectType B的物理規(guī)格：Type B插座B型HDMI接口的物理結構相比于A型接口，基本形狀并沒有太大變化，都是”D”型。但是其插座端最大寬度達到了21.3毫米，比A型的14毫米足足大了一圈。相應的，B型接口的插頭端尺寸也有所改變，具體看下圖。Type B插頭Type C的物理規(guī)格：Type C插座Type C插頭C型HDMI接口設計目的就是為了緊湊型便攜設備，因此C型插座的尺寸只有10.5×2.5毫米，而插頭也只有10.42×2.

20、4毫米。非常的小巧。Type A Type C轉換頭這三種HDMI接口之間并沒有做到完全的兼容，也就是說A型頭不能通過轉接設備連接到B型頭，B型頭又不能轉接成C型頭，不過由于A型頭和C型頭僅僅是物理尺寸上不一樣，他們之間是可以通過轉換設備實現兼容的。HDMI-DVI之間的轉換屬于物理轉換由于和DVI采用了相同的TMDS傳輸機制，所以HDMI對DVI接口擁有非常強大的兼容性。目前市面上也有不少 HDMI-DVI的轉接頭產品，對于沒有HDMI的老設備而言非常適用。而HDMI-DVI轉接頭在實質上就是兩種接頭間的物理轉換工具，只涉及到接口的形狀、尺寸和引腳定義，在電路部分沒有任何的變化。而HDMI標

21、準中也考慮到了和DVI設備兼容的問題：只要HDMI設備檢測到對方發(fā)送的信號中不包含 HDMI標準中規(guī)定的特殊控制數據（VSDB信號，專門用于兩個設備之間互相確認對方身份），就會把對方認為DVI設備，并且把傳輸規(guī)格切換到DVI格式，從而保證了良好的兼容性。第三節(jié) HDMI支持的顯示格式HDMI的帶寬我們在上文已經做過解析。在HDMI第一版規(guī)格中，就已經擁有了最大4.95Gbps的傳輸速率，這種傳輸速率能支持多大規(guī)格的顯示格式呢？我們不妨先算一算HDTV中最高的1080p格式的碼率是多少。那么HDMI最初標準中的4.95G的帶寬夠不夠時下最流行的HDTV全高清規(guī)格使用呢？我們不妨再算一算。HDTV

22、中分別規(guī)定了720p/1080i /1080p三種分辨率規(guī)格。以最高規(guī)格的1080p/60Hz格式為例，其需要顯示的總像素個數是 1920×1080=2，073，600（2.073M）個。每秒刷新60次，所需要顯示的總像素數量也就1.24G個，總數據量是 1.24×3=3.72Gbps，因此用HDMI的4.95Gbps帶寬用起來也是綽綽有余。HDMI支持的顯示格式一覽：DescriptionFormat TimingPixel RepetitionVertical Freq (Hz)Max fs 8 ch (kHz)Max frame rate 2 ch, comp”VGA

23、640×480pnone59.94/6048192480i1440×480i259.94/6088.2192480i2880×480i459.94/60192768240p1440×480p259.94/6088.2192240p2880×480p459.94/60192768480p720×480pnone59.94/6048192480p1440×480p259.94/60176.4384480p2880×480p459.94/60192768720p1280×720pnone59.94/601927

24、681080i1920×1080inone59.94/601927681080p1920×1080pnone59.94/60192768480i/120Hz1440×480i2119.9/120176.4384480p/120Hz720×480pnone119.9/1209638450Hz Formats5761440×576i25088.21925762880×576i4501927682881440×288p25088.21922882880×288p450192768576720×576pnone5

25、0481925761440×576p25017643845762880×576p450192768720p/501280×720pnone501927681080i/501920×1080inone501927681080p/501920×1080pnone501927681080i,1250 total1920×1080inone50192768576i/100Hz1440×576i2100176.4384576p/100Hz720×576pnone100963841080p24 30Hz1080p1920

26、15;1080pnone241927681080p1920×1080pnone251927681080p1920×1080pnone29.97/30192768在PC顯示領域，HDMI接口支持SXGA:1280×102485Hz和UXGA:1600×120060Hz規(guī)格。而在廣播電視行業(yè)使用的TV格式中，則支持標清格式下的480i、480p（含16:9格式）、576i、576p規(guī)格以及高清HDTV中的720p、1080i、1080p規(guī)格。第四節(jié) HDCP版權保護技術解析1 HDCP版權保護機制的功能HDMI技術另一大特點，就是具備完善的版權保護機制，因此

27、受到了以好萊塢為代表的影視娛樂產業(yè)的廣泛歡迎。例如美國的節(jié)目內容分銷商DIRECTV、EchoStar，有線電視業(yè)者協(xié)會CableLabs，都明確表示要使用HDCP技術來保護他們的數字影音節(jié)目在傳播過程中不會被非法組織翻拍。因此，HDMI加入了HDCP版權保護機制后，從節(jié)目源方面就會有更加充分的保障。HDCP全名為(High-bandwidth Digital Content Protection)，中文名稱是“高帶寬數字內容保護”。HDCP就是在使用數字格式進行傳輸的信號的基礎上，再加入一層版權認證保護的技術。這項技術是由好萊塢內容商與Intel公司合作發(fā)開，并在2000年2月份的時候被正式

28、推出。HDCP技術可以被應用到各種數字化視頻設備上，例如電腦的顯示卡、DVD播放機，顯示器、電視機、投影機等等。這個技術的開發(fā)目的就是為了解決21世紀數字化影像技術和電視技術高度發(fā)展后所帶來的盜版問題。在各種視頻節(jié)目、有線電視節(jié)目、電影節(jié)目都實現數字化傳播后，沒有保護的數字信號在傳播、復制的過程中變得非常容易，并且不會像模擬信號，經過多次復制后會出現明顯的畫質下降問題。因此會對整個影視行業(yè)產生極大的危害。這也是HDCP在21世紀之初就迅速誕生的原因。相比于傳統(tǒng)的加密技術，HDCP在內容保護機制上走了一條完全不同傳統(tǒng)的道路，并且收到了良好效果。傳統(tǒng)的加密技術是通過復雜的密碼設置，讓全部數字信號都

29、無法錄制或播放，但HDCP是將數字訊號進行加密后，讓非法的錄制等手段，無法達到原有的高分辨率畫質。也就是說，如果你的設備不支持HDCP協(xié)議，錄制或播放的時候效果會大打折扣，或者根本播放不出來。此外，HDCP還是一種雙向的內容保護機制。也就是說，HDCP的要求是播放的數字內容以及硬件本身都必須遵照一套完整的協(xié)議才能實現，其中一方面出現問題都可能導致播放失敗。打個比方，如果用戶買的液晶電視有HDCP功能，但是DVD播放機卻不帶HDCP功能，那么在看有HDCP版權保護的正版DVD時，是不能實現播放的。2 HDCP實現機制每個支持HDCP的設備都必須擁有一個獨一無二的HDCP密鑰(Secret Dev

30、ice Keys)，密鑰由40組56bit的數組密碼組成。這個部分HDCP密鑰可以放在單獨的芯片中，也可以放在其它芯片的內部，例如ATI和Nvdia（世界兩大著名顯卡主芯片供應商）完全可以將它們放入顯示芯片中。每一個有HDCP芯片的設備會擁有一組私鑰(Device Private Key)，一組私鑰將會組成KSV(Key Selection Vector)。KSV相當于這臺擁有HDCP芯片設備的ID號。HDCP傳輸器在發(fā)送訊號前，將會檢查傳輸和接受數據的雙方是否是HDCP設備，它利用HDCP密鑰(Secret Device Keys)，讓傳輸器與接收端交換，這時雙方將會獲得一組KSV并且開始進

31、行運算，其運算的結果會讓兩方進行對照，若運算出來的數值相符，該傳輸器就可以確認該接收端為合法的一方。傳輸器確定了接收端符合要求，傳輸器便會開始進行傳輸訊號，不過這時傳輸器會在訊號上加入了一組密碼，接收端必須實時進行解密才能夠正確的顯示影像。換句話說，這HDCP并不是確認雙方合法后就不管了，這家伙還在傳輸中加入了密碼，以防止在傳輸過程中偷換設備。具體的實現方法是HDCP系統(tǒng)會每2秒進行確認，同時每128幀畫面進行一次發(fā)送端和接受端計算一次RI值，比較兩個RI值來確認連接是否同步。密碼和算法泄密是廠家最頭疼的事，為了應對這個問題，HDCP特別建立了“撤銷密鑰”機制。每個設備的密鑰集 KSV值都是唯

32、一的，HDCP系統(tǒng)會在收到KSV值后在撤銷列表中進行比較和查找，出現在列表中的KSV將被認作非法，導致認證過程的失敗。這里的撤銷密鑰列表將包含在HDCP對應的多媒體數據中并將自動更新。簡單的說，KSV是針對每一個設備制定了唯一的序號，比較自然的可用號碼是每個設備的SN號。這樣一來，即便是某個設備被破解了，也不會影響到整體的加密效果?？偟膩碚f,HDCP的規(guī)范相當嚴謹，除了內容本身加密外，傳輸過程也考慮的相當精細，雙方設備都要內置HDCP才能實現播放。但是最后需要指出的是，HDCP和HDMI或者DVI接口之間并沒有必然的聯(lián)系，只是HDMI標準在制定之初就已經詳細的考慮到了對HDCP的支持，并且在主

33、控芯片中內置了HDCP編碼引擎，因此在版權保護方面，要大大領先于DVI技術。第五節(jié) HDMI標準的發(fā)展之路HDMI標準從2002年發(fā)布至今，已經經歷了將近5年的時間。在這不算短的時間內，HDMI標準也在根據不斷變化的外部環(huán)境，進行著自身的更新，從最初的1.0版，到1.1版，到1.2版，再到目前最新的1.3版，HDMI在性能不斷進化的同時，基本的物理架構和傳輸原理并沒有發(fā)生太大的變化，因此也保證了良好的向下兼容性。HDMI接口版本發(fā)展之路回顧：2002年2月，七家廠商成立HDMI Founders，共同開始著手制定HDMI標準。2002年12月，HDMI1.0標準正是發(fā)布。2004年5月，HDM

34、I1.0標準的首個升級版HDMI 1.1標準發(fā)布，由于規(guī)格變化不大，沒有引起廣泛關注。2005年8月，針對對PC領域設備支持不足的缺陷，HDMI 1.2發(fā)布。相比于之前的規(guī)格，HDMI 1.2版本增加了若干條非常重要的改進，在連接PC和數字音頻時更加方便。2005年12月，針對HDMI 1.2標準的修改版HDMI 1.2a發(fā)布，主要增加了可以利用一個遙控器控制多臺電器的CEC功能，并且完善了各種HDMI設備的測試規(guī)則。2006年5月，自HDMI標準推出以來，規(guī)格變更最大、指標最高的HDMI1.3標準正是亮相。在新的HDMI 1.3版本中，不僅帶寬和數據傳輸速率增加了一倍，還加入了對xvYCC廣

35、色域、高bit色深以及更高HDTV/PC分辨率規(guī)格的支持。細細看過HDMI標準每一次推陳出新的時間，我們不難看出HDMI標準的更新頻率在明顯加快。的確，導致HDMI標準快速發(fā)展的推動力，很大程度上是來自于最近幾年高速發(fā)展的數字影像技術和HDTV技術。而在最新的HDMI 1.3標準之中，這種現象就體現的非常明顯。下面第7節(jié)中，我們將帶您深入HDMI 1.3標準，看看它都給我們的帶來了什么樣的新特性。第六節(jié) HDMI音頻功能解析1 HDMI音頻功能淺析在HDMI沒有出現之前，數字音頻信號的傳輸的主要依靠兩種途徑：采用標準RCA接口的數字同軸電纜和SPDIF光纖傳輸。從傳輸的質量和特點上看，這兩者各

36、有千秋，但是都能比較好的完成傳輸數字音頻信號的目標。利用75歐姆同軸電纜傳輸數字音頻信號是一種非常成熟且高質量的方式。這種接口標準對設備端的硬件要求較低，但是在傳輸高頻信號時，容易發(fā)生比較大的衰減，影響到最終音質。相比于同軸傳輸，光纖對設備接收、發(fā)射端的同步時許要求非常嚴格，在技術上比同軸要難于實現，但是光纖技術在長距離傳輸方面的優(yōu)勢非常明顯，不會出現同軸電纜長距離衰減過大的問題，因此也得到了很多有距離限制以及新裝修用戶的青睞。此外，無論是采用光纖傳輸，還是同軸電纜傳輸，都需要購買一根單獨的連線，對于用戶來說，就意味著使用成本和復雜程度的增加。HDMI技術則綜合了以上兩者的優(yōu)點：在物理層它沒有

37、采用對同步時序要求嚴格的光纖連接，而是采用了成熟的電纜連接。其次，HDMI理論上可以實現最高20米的無損耗數字音頻信號傳播，那些對距離有要求的用戶也能較好接受。最后，視頻線纜和音頻線纜的結合有效降低了用戶的購買成本，也能讓設備端實現瘦身，同時降低廠商的生產成本。而從HDMI對音頻格式支持的種類來看，其主要定位還是以家庭影院應用為主，PC領域用 HDMI輸出音頻信號還需要更多顯卡和聲卡廠商的配合，所以在AV領域最主流的數字音頻格式將是HDMI緊盯的目標。在HDMI 1.0版本中，就加入了對Dolby Digital 5.1和DTS這兩種應用最廣泛的數字化多聲道音頻流的支持。同時隨著數字電視的普及

38、，數字伴音功能也將在HDMI上得到廣泛應用。這也就意味著全球所有的DVD、高清視頻、數字電視用戶都會是HDMI標準的潛在用戶。2 HDMI對音頻格式支持的變遷HDMI 1.0 規(guī)范在開始的時候，就定義了支持 Dolby Digital 5.1（包括 Dolby Digital EX）和 DTS（包括 DTS-ES）。HDMI 1.1 增加了支持DVD-Audio 的功能，HDMI 1.2 增加了 SACD 功能。HDMI 1.3 增加了對新的無損數字環(huán)繞音頻格式 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio的支持。此外，HDMI（除 1.0 版外）都能夠傳輸 8 聲道

39、192kHz、24 比特的無壓縮音頻，其效果優(yōu)于其它所有消費音頻格式。因此，如果播放器能夠將音頻格式解碼為多聲道 PCM，那么就能夠以解碼 PCM 流的形式傳輸上述任何一種音頻格式。通過這種方式，許多能夠支持通過 HDMI 輸入接口傳輸多聲道 PCM 音頻的老式A/V接收器仍然能用來播放更新的 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio 格式。HDMI 為制造商和用戶提供了以編碼音頻格式（使用 A/V 接收器或前置放大器的解碼器）或無壓縮的PCM（使用播放設備的解碼器）傳輸音頻的靈活功能。第七節(jié) HDMI 1.3標準詳解2006年5月，針對日益發(fā)展的數字影像技術對高分

40、辨率、高傳輸速率、高色深圖像的要求，HDMI Founders正式推出了HDMI1.3版本。HDMI 1.3標準在規(guī)格上，和之間的規(guī)格發(fā)生了巨大變化：l 傳輸帶寬：HDMI1.3規(guī)格中，TMDS連接帶寬從原來最高165MHz提升到340MHz，數據傳輸率也從4.96Gbps提升到了 10.2Gbps，可以支持支持更高數據量的高清數字流量，如果采用Type B型雙路TMDS連接，則可以在此基礎上再提升一倍系統(tǒng)帶寬。HDMI 1.3可以支持更高的幀刷新率：1080p120Hz格式、720p240Hz和1080i240Hz，以及更高的分辨率(1440p)；l 支持高色深：在HDMI 1.3標準之前，

41、只支持24bit色深（R/G/B每種8bit色深），而HDMI 1.3則可以支持24bit/30bit/36bit/48bit的（RGB或者YCbCr）色深?？梢詡鬏斏A更加精確的圖像；l 支持擴展色域：在新一代平板電視中采用的"xvYCC" (又名"x.v.Color")廣色域標準也得到了HDMI 1.3版本的支持。xvYCC是國際照明協(xié)會IEC最新的廣色域標準，支持xvYCC的顯示設備可以顯示出更加生動、自然的色彩，特別是紅色和綠色表現力非常出色；l 支持無損壓縮數字音頻流：1.3版本之前的HDMI標準只支持最高 192KHz、24bit的壓縮數字音

42、頻，對于最新的多聲道無損壓縮技術以及非失真壓縮音源缺乏支持（如Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio，它們已經在新一代家庭影院和數字光盤中開始使用）。因此HDMI 1.3標準中加入對它們的支持；l 提供更加精準的音/視頻同步功能；l 向下完全兼容，同時也兼容DVI標準；HDMI 1.3標準中高色深系統(tǒng)的引入，是近年來顯示技術領域除分辨率提升以外最有價值的一個技術。在HDMI以前的標準中，每種原色的8bit色深只能讓每個像素點顯示出2的8次方×2的8次方×2的8次方=16.7M種顏色，如果使用1.3標準中的10bit色深，那么可以顯示的色彩總量就會提

43、升到2的10次方×2的10次方×2的10次方=10.7億色,已經接近人眼能分辨的色彩極限。導入色深功能并不直接影響到HDMI傳輸原理中8bit到10bit轉化的 TMDS的編碼層。為了傳送超過8位的額外像素數據，HDMI接口的頻率速率也跟著增加，可以在同樣的時間周期內，傳輸多出來的像素數據。以12bit色彩深度（也就是比8位色彩深度每影片格中的像素數據量，要多上1.5倍）為例，由于TMDS的時鐘頻率加快1.5倍，就相當于在同樣的時間內，原本發(fā)送2個數據包的頻率提升到了3個數據包包，因此就實現了更大數據量的傳輸。HDMI 1.3的色深系統(tǒng)支持10bit、12bit和16bit

44、的色彩深度（RGB或YCbCr），因此可以消除目前高對比顯示設備普遍面臨的色階現象，使得影像色彩更加鮮活，過度更加順滑，并為消費者提供更為逼真、具感染力的電視影像體驗。色深技術借著在純黑與純白間增加許多倍的灰階，傳送更多層次的色彩，讓屏幕上的色彩能夠流暢地轉換，改善逐漸增加對比的顯示器質量。全新的HDMI規(guī)格同時也支持"xvYCC"色彩標準，大幅擴展那目前HDTV標準的色域空間，讓色彩更精確的重現，呈現出肉眼可以辨識的任何色彩。下一代高清光盤播放機的HD-DVD與藍光播放器等最新的高分辨率設備，都將內建這些先進的色彩功能。而在另外一個方面，次世代電視游戲主機，PS3亦內建了

45、10bit色深deep color支持功能，將可為用戶創(chuàng)造出更具感染力的游戲體驗。當然，對于HDMI 1.3支持最高48bit（RGB各16bit）高色深是否有實際意義，在業(yè)內還是個一直在爭論的問題。首先，目前絕大多數的液晶電視都采用的是8bit色深標準，而等離子電視也在10bit色深的水平，因此就算HDMI 1.3擁有高于10bit的色深處理能力，也會因為顯示設備的原因不能發(fā)揮全部實力。第二，目前無論是電影電視的前期拍攝，還是后期的制作，仍舊在采用 8bit色深標準，高色深的普及在很大程度上要依賴于這些內容提供商的轉變速度。最后，10bit色深能顯示的色彩數已經達到10.7億色，接近人類辨認

46、色彩的生理極限，用12bit、16bit的象征意義要遠大于實際意義。Silicon Image公司的新方案可以實現兩路TMDS鏈路連接雖然這種爭論伴隨著HDMI 1.3的誕生就沒有停止過，但是支持高色深仍然是一股不可阻擋的潮流。而且對于設備端來說，引入高色深系統(tǒng)除要有更寬的數據帶寬之外，高清顯示設備系統(tǒng)本身的框架并不需要太大改變，充其量只是一些對既有電路系統(tǒng)來說相對簡單功能加強。因此，對硬件廠商來說，僅會增加非常輕微的成本，甚至完全不會增加成本。尤其是現階段，許多HD顯示器系統(tǒng)都能夠處理比HDMI 1.2更豐富的色彩時（如索尼07年的BRAVIA中高端液晶電視就支持10bit面板驅動技術），H

47、DMI 1.3中加入對高色深的支持就成了一個不能逆轉的決定?？偟膩碚f，HDMI 1.3版本的推出在很大程度上彌補了HDMI接口在傳輸速率上的不足，并且為今后數字影音產業(yè)的技術變革預留了充足空間，也代表了整個數字影音接口技術的發(fā)展方向和最高水平。第八節(jié) HDMI系統(tǒng)中傳輸線材的重要性上文我們已經詳細論述了HDMI標準產生的背景和傳輸原理等問題，而在HDMI系統(tǒng)中，另一個及其重要的技術要點則是傳輸線材的規(guī)格。實際上，對于一套可靠的數字傳輸系統(tǒng)而言，特別是高速大容量的數字傳輸系統(tǒng)，傳輸線纜的質量將是決定HDMI在實際應用中表現的重要因素。在HDMI標準的規(guī)范中，可以實現最長20米的傳輸距離。但是要想

48、實現20米的長距離傳輸，對于使用銅芯的電纜而言，是一件非常困難的事情。因為銅芯電纜在傳遞頻率越高的信號時，隨著距離的增加，產生的信號強度衰減問題會劇烈增加。表現在顯示終端上，就是顯示分辨率和大幅降低。我們先看看現在主流的HDTV系統(tǒng)對傳輸電纜帶寬的要求。HDTV規(guī)格中電纜帶寬的要求是750MHz，同時，要求電纜的三次諧波頻率為2.25GHz（750MHz×3）時，仍然具有良好的回波損耗性能。而在這一過程中，電纜的任何一個連接器件、線纜本身、轉換設備，插座插頭，以及電纜的安裝方法都將對這一數值產生影響。而HDMI的4.95Gbps的數據傳輸率則相當于495MHz的帶寬，雖然距離HDTV

49、最高標準有所富裕，但是仍然要求電纜具有良好的性能。HDMI 1.3標準中對連接線纜規(guī)定了兩種規(guī)格，分別是：n 標準電纜(1類)，該類電纜的支持速度高達75MHz，該速率對應的分辨率是720p和1080i；n 高速電纜(2類)，該類電纜支持的速率高達340MHz，對應的是1080p，深彩色和高刷新率。在這兩類線纜標準中，我們一般把第2類電纜高速電纜稱為HDMI 1.3 電纜，以方便用戶在購買時可以分辨出和標準線纜的區(qū)別，不過，如果線材的距離比較短（一般不超過3米），質量合格的標準型HDMI線纜完全可以看成是HDMI 1.3的線纜。第三章 HDMI標準身后的商業(yè)模式第一節(jié) HDMI標準的普及狀況由

50、于HDMI技術在傳輸數字影音信號方面的突出優(yōu)勢，自2002年HDMI1.0標準推出以來，搭載了HDMI接口的設備就逐漸開始多了起來。從面向大眾的數字視聽產品、AV影音放大器、等離子電視機、液晶電視、數碼攝像機、DVD影碟機、PC顯卡、筆記本電腦、PC顯示器，HDMI接口已經在家電和PC領域得到了非常廣泛的應用,到2007年末，采用HDMI技術的設備數量已經超過1億臺。而下面一組數據就表明了自HDMI標準發(fā)布以來，配置了HDMI接口的設備增長量。按照這個趨勢，到2009年，全世界將會有接近3億臺搭載有HDMI接口的電子設備，也就是說屆時全球平均每20人就會擁有一個有HDMI接口的電子產品，對于所

51、有的廠家而言，都是一個充滿商機的大蛋糕。第二節(jié) HDMI標準的收費模式作為HDMI標準的發(fā)起者組織：HDMI Founders在推廣HDMI標準的時候，并不是本著“救世濟人”的原則，單純的推廣一種領先的技術，其背后還有著更深層次的商業(yè)原因。這就要從HDMI芯片主要供應商Silicon Image公司說起。Silicon Image在本文的開頭部分，我們就說過HDMI標準是由日立、松下、飛利浦、Silicon image、索尼、湯姆遜、東芝這七家公司共同制定，而這七家公司中，掌握了HDMI標準最核心技術的便是美國的Silicon Image（晶像）公司，它不僅掌握著HDMI核心的TMDS差分信號

52、傳輸技術，也是全世界最大的HDMI主控芯片供應商，因此，HDMI標準的普及程度就和Silicon Image公司之間產生了直接的利益關系。為了更好的推廣HDMI標準，以Silicon Image公司為首，又成了一個專門的全資子公司"HDMI Licensing, LCC"。這個公司專門負責HDMI標準的更新、像設備商的推廣和對各種搭載了HDMI產品的認證和測試工作。當然，當初制定 HDMI標準的其余六家公司，也成了HDMI Licensing公司的創(chuàng)建者，但是占據的份額相對較小。天下沒有免費的午餐，HDMI技術雖好，影音設備廠商們想要使用的話，就需要給HDMI Licens

53、ing公司支付相應的費用。而費用的構成也比較多，主要有以下幾種收費項目。1)每種使用HDMI的設備需要繳納每年15，000美元的授權費，如果要加入HDCP功能，還需支付額外的15，000美元。對于HDCP功能，幾乎很少有廠家會選擇放棄，不然他們的產品將缺乏基本的競爭力。2)為了保證裝有HDMI接口的設備之間的兼容性，廠商們還需參加AUTHORIZED TESTING CENTER舉辦的HDMI ATC兼容性測試。針對不同的設備，收費如下：n 視頻源設備（如DVD播放機） 測試費：7500美元一臺；n 接收設備（如平板電視） 測試費：7500美元一臺；n 多一個HDMI輸出口：2250美元；n

54、重測費用：視頻源設備、接收設備、轉發(fā)設備、線材最初分別是4500美元，4500美元，6600美元，1800美元；3)每臺用于商業(yè)化的設備，還需要單獨繳納15美分的專利費和4美分的HDCP專利費。如果使用HDMI的LOGO，每臺設備還需交納5美分。上面這三項收費，還僅僅是HDMI Licensing收入的一部分，另外一部分收入則來自于販賣HDMI主控芯片的收入，不過，目前世界上能提供HDMI主控芯片的廠家除了Silicon Image，還有像安捷倫等其他廠商。根據設備制造商實力的不同，在一款產品上增加HDMI接口的做法將帶來不同程度的成本提升。即便是忽略HDMI專利費攤薄后對成本的影響，廠商在每

55、個硬件成本上的增加額度將至少在20美元以上。因此HDMI Licensing的收費標準也遭到了很多實力不濟的廠商以及IT業(yè)廠商的責難。特別是對于價格競爭激烈，產品單價嚴重下滑的IT產品（如顯卡）而言，加入對HDMI的支持，將帶來終端產品售價的大幅提升。因此，高昂的授權費和認證費用也在相當程度上影響了HDMI標準在IT產品中的普及速度，而對于利潤較為豐厚的家電，HDMI技術則得到了快速普及。HDMI Licensing也認識到了如此高額收費對市場推廣帶來的不利影響，并在近期對收費標準做了一定程度的調整。調整后的收費標準如下1)每種設備的年費降低到10，000美元；2)ATC認證中的部分費用也進行

56、了調整：不過，即使是經過價格調整的收費方案，也還是顯得偏高，因此，HDMI要想成為真正的橫跨PC/家電領域的通用數字接口，還需要在價格方面多做一些調整和讓步。第三節(jié) HDMI的"De facto"推廣策略"de facto"是拉丁文，表示“實際上存在的、盡管不是合法或沒有通過官方確認，但實際上卻行使權力的東西”。很多時候，某項標準的使用率高，沿用的人多，它就變成了事實上的標準。在數字接口方面，最典型的例子就是USB。早在1995年，就已經有PC機帶有USB接口了，但由于缺乏軟件及硬件設備的支持，這些PC機的USB接口都閑置未用。1998年后，隨著微軟在

57、Windows 98中內置了對USB接口的支持模塊，加上USB設備的日漸增多，USB接口才逐步走進了實用階段。USB并不是政府強制的，但市場推動USB成為一個事實上的標準。這幾年，隨著大量支持USB的PC被普及，其逐步成為PC的一種標準接口已經既成為事實。在接收端，最新推出的PC機幾乎100%支持USB；而在源端，也有越來越多的便攜設備和電腦外設支持USB接口，例如數碼相機、MP3、掃描儀、打印機、鍵盤、鼠標等等。而且很顯然，業(yè)界將繼續(xù)流行在USB端口上實現數據通訊和電力傳輸的能力，甚至中國還頒布了基于USB接口充電的行業(yè)標準，足以看出其普及程度。因此,HDMI在市場終端的做法將效仿USB的成功之路，通過大量裝備HDMI接口設備的上市，讓HDMI成為在數字影音方面的一個實際行業(yè)標準。第四章 HDMI推廣過程中的主要問題雖然HDMI標準有著種種先進之處，但是在其推廣和應用的過程中，并非一帆風順，無論是廠家，還是最終的消費者，都難免會遇到一些問題，特別是不同HDMI設備之間的兼容性問題，在很大程度上也影響著HDMI標準的推廣速度。第一節(jié) 廠商在生產HDMI設備時的問題互聯(lián)互通性(互操作性)是幾乎所有新技術在發(fā)展初期都會遇到的問題，通常是由技術標準機構或第三方機構組織的互聯(lián)互通性測試解決。HDMI設備間的互通性問題，是指帶有HDMI接口的源端(發(fā)送端)設