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HDMI簡介

作者:網站管理員 來源:本站原創 日期:2018-11-12 17:33:06 點擊:840 屬于:常見問題

HDMI

高清多媒體界面(英語:High Definition Multimedia Interface,簡稱 [1]  )是一種全數字視頻聲音發送接口,可以發送未壓縮音頻視頻信號。HDMI可用于機頂盒DVD播放機個人計算機電視游樂器、綜合擴大機、數字音響與電視機等設備。HDMI可以同時發送音頻和視頻信號,由于音頻和視頻信號采用同一條線材,大大簡化系統線路的安裝難度。

中文名

高清多媒體界面

外文名

High Definition Multimedia InterfaceHDMI

    

PC,電視,DVD,手機

    

視頻和聲音一線輸出

設計年代

200212

設計者

HDMI組織


目錄

1. 1 簡述

2. 2 規格

3. ? HDMI接頭

4. ? TMDS溝道

5. ? DDC溝道

6. ? CEC溝道

1. ? 線材規格

2. ? 防拷機制

3. 3 版本演化

4. ? HDMI 1.1 / 1.2

5. ? HDMI 1.3

6. ? HDMI 1.4

1. ? HDMI 2.0

2. ? HDMI 2.1

3. 4 長度限制問題

4. 5 版本對比

5. 6 授權

簡述

編輯

HDMI是被設計來取代較舊的模擬信號影音發送接口如SCARTRCA等端子的。它支持各類電視計算機視頻格式,包括SDTVHDTV視頻畫面,再加上多聲道數字音頻。HDMI與去掉音頻傳輸功能的UDI都繼承DVI的核心技術傳輸最小化差分信號”TMDS,從本質上來說仍然是DVI的擴展。DVIHDMIUDI的視頻內容都以即時、專線方式進行傳輸,這可以保證視頻流量大時不會發生堵塞的現象。每個像素數據量為24位。信號的時序與VGA極為類似。畫面是以逐行的方式被發送,并在每一行與每禎畫面發送完畢后加入一個特定的空白時間(類似模擬掃描線),并沒有將數據“Micro-Packet Architecture(微數據包架構)化,也不會只更新前后兩幀畫面改變的部分。每張畫面在該更新時都會被完整的重新發送。規格初制訂時其最大像素傳輸率為165Mpx/sec,足以支持1080p畫質每秒60張畫面,或者UXGA分辨率1600x1200);后來在HDMI 1.3規格中擴增為340Mpx/秒,以匹配未來可能的需求。 [2-3] 

DisplayPort一開始則面向液晶顯示器開發,采用“Micro-Packet Architecture(微數據包架構)”傳輸架構,視頻內容以數據包方式傳送,這一點同DVIHDMI等視頻傳輸技術有著明顯區別。也就是說,HDMI的出現取代模擬信號視頻,而DisplayPort的出現則取代的是DVIVGA接口。

HDMI也支持非壓縮的8聲道數字音頻發送(采樣率192kHz,數據長度24bits/sample),以及任何壓縮音頻流如Dolby DigitalDTS,亦支持SACD所使用的8聲道的1bit DSD信號。在HDMI 1.3規格中,又追加超高數據量的非壓縮音頻流如Dolby TrueHDDTS-HD的支持。

標準的Type A HDMI接頭有19個腳位,另有一種支持更高分辨率的Type B接頭被定義出來,但目前仍無任何廠商使用Type B接頭。Type B接頭有29個腳位,容許其發送擴展的視頻溝道以應付未來的高畫質需求,如WQSXGA3200x2048)。

Type A HDMI可向后兼容于現今多數顯示器顯卡所使用的Single-linkDVI-DDVI-I接口(但不支持DVI-A),這表示采用DVI-D接口的信號來源可以透過轉換線驅動HDMI顯示屏,但是此種轉換方案并不支持音頻發送與遙控機能。此外如無HDCP認證的DVI顯示屏也將不能收看從HDMI所輸出帶有HDCP加密保護的視頻數據(所有HDMI顯示屏皆支持HDCP,但大多數DVI接口的顯示器不支持HDCP),Type B HDMI接頭也將向后兼容于Dual-link DVI接口。

HDMI組織的發起者包括各大消費電子產品制造商,如日立制作所、松下電器Quasar飛利浦索尼、湯姆生RCA東芝Silicon Image。數字內容保護公司(Digital Content Protection, LLC)提供HDMI接口相關的防拷保護技術。此外,HDMI也受到各主要電影制作公司如20世紀福斯、華納兄弟迪士尼,包括三星電子在內的各大消費電子產品制造商,以及多家有線電視系統業者的支持。

規格

編輯

HDMI接頭

HDMI的規格書中規定四種HDMI接口,分別是:

HDMI A Type

應用于HDMI1.0版本,總共有19pin,規格為4.45mm×13.9mm,為最常見的HDMI接頭規格,相點對點于DVI Single-Link傳輸。在HDMI 1.2a之前,最大能傳輸165MHzTMDS,所以最大傳輸規格只能在于1600×1200TMDS 162.0MHz)。

Pin

Pin定義

1

TMDS Data2+

2

TMDS Data2 Shield

3

TMDS Data2–

4

TMDS Data1+

5

TMDS Data1 Shield

6

TMDS Data1–

7

TMDS Data0+

8

TMDS Data0 Shield

9

TMDS Data0–

10

TMDS Clock+

11

TMDS Clock Shield

12

TMDS Clock–

13

CEC

14

ReservedN.C. on device

15

SCL

16

SDA

17

DDC/CEC Ground

18

+5V Power

19

Hot Plug Detect

HDMI B Type

應用于HDMI1.0版本,規格為4.45mm×21.2mm,總共有29pin,可傳輸HDMI A type兩倍的TMDS數據量,相點對點于DVI Dual-Link傳輸,用于傳輸高分辨率(WQXGA 2560×1600以上)。因為HDMI A type只有Single-LinkTMDS傳輸,如果要傳輸成HDMI B type的信號,則必須要兩倍的傳輸效率,會造成TMDSTxRx的工作頻率必須提高至270MHz以上。而在HDMI 1.3 IC出現之前,市面上大部分的TMDS TxRx只能穩定在165MHz以下工作。此類接口未應用在任何產品中。

Pin

Pin定義

1

TMDS Data2+

2

TMDS Data2 Shield

3

TMDS Data2–

4

TMDS Data1+

5

TMDS Data1 Shield

6

TMDS Data1–

7

TMDS Data0+

8

TMDS Data0 Shield

9

TMDS Data0–

10

TMDS Clock+

11

TMDS Clock Shield

12

TMDS Clock–

13

TMDS Data5+

14

TMDS Data5 Shield

15

TMDS Data5-

16

TMDS Data4+

17

TMDS Data4 Shield

18

TMDS Data4-

19

TMDS Data3+

20

TMDS Data3 Shield

21

TMDS Data3-

22

CEC

23

ReservedN.C. on device

24

ReservedN.C. on device

25

SCL

26

SDA

27

DDC/CEC Ground

28

+5V Power

29

Hot Plug Detect

HDMI C Type

俗稱mini-HDMI,應用于HDMI1.3版本,總共有19pin,可以說是縮小版的HDMI A type,規格為2.42mm×10.42mm,但腳位定義有所改變。主要是用在便攜式設備上,例如DV、數字相機、便攜式多媒體播放機等。由于大小所限,一些顯卡會使用mini-HDMI,用家須使用轉接頭轉成標準大小的Type A再連接顯示器

Pin

Pin定義

1

TMDS Data2 Shield

2

TMDS Data2+

3

TMDS Data2–

4

TMDS Data1 Shield

5

TMDS Data1+

6

TMDS Data1–

7

TMDS Data0 Shield

8

TMDS Data0+

9

TMDS Data0–

10

TMDS Clock Shield

11

TMDS Clock+

12

TMDS Clock–

13

DDC/CEC Ground

14

CEC

15

SCL

16

SDA

17

ReservedN.C. on device

18

+5V Power

19

Hot Plug Detect

HDMI D Type

應用于HDMI1.4版本,總共有19pin,規格為2.8mm×6.4mm,但腳位定義有所改變。新的Micro HDMI接口將比現在19MINI HDMI版接口小50%左右,可為相機、手機等便攜設備帶來最高1080p的分辨率支持及最快5GB的傳輸速度。

Pin

Pin定義

1

Hot Plug Detect

2

Utility

3

TMDS Data2+

4

TMDS Data2 Shield

5

TMDS Data2-

6

TMDS Data1+

7

TMDS Data1 Shield

8

TMDS Data1-

9

TMDS Data0+

10

TMDS Data0 Shield

11

TMDS Data0-

12

TMDS Clock+

13

TMDS Clock Shield

14

TMDS Clock-

15

CEC

16

DDC/CEC Ground

17

SCL

18

SDA

19

+5V Power

TMDS溝道

· 發送音頻、視頻及各種輔助數據 [3] 

· 信號編碼方式:遵循DVI1.0規格。Single-link (Type A HDMI) dual-link (Type B HDMI)

· 視頻像素帶寬:從25 MHz340 MHzType A, HDMI 1.3)或至680MHz (Type B)。帶寬低于25MHz的視頻信號如NTSC480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許數據量從24位至48位。支持每秒120張畫面1080p分辨率畫面發送以及WQSXGA分辨率[1]

· 像素編碼方式:RGB4:4:4, YCbCr 4:4:48-16 bits per component; YCbCr 4:2:212 bits per component; YCbCr 4:2:0HDMI 2.0

· 音頻采樣率:32kHz, 44.1kHz, 48kHz, 88.2kHz, 96kHz, 176.4kHz, 192kHz, 1536kHzHDMI 2.0)。

· 音頻聲道數量:最大8聲道。HDMI 2.0支持32聲道。

· 音頻流規格:IEC61937兼容流,包括高流量無損信號如Dolby TrueHDDTS-HD Master Audio

DDC溝道

· DDC全文為Display Data Channel

· 發送端與接收端可利用DDC溝道得知彼此的發送與接收能力,但HDMI僅需單向獲知接收端(顯示器)的能力。

· 使用100kHz時鐘頻率的I2C信號

· 發送數據結構為VESAEnhanced EDIDV1.3)。

CEC溝道

· CEC全文為Consumer Electronics Control

· 必須預留線路,但可以不必實現

· 用來發送工業規格的AV Link協議信號,以便支持單一遙控器操作多臺AV機器

· 為單芯線雙向串列總線

· HDMI 1.0協議中制訂,在1.2a版中更新 [1] 

· 一些制造商可能使用HDMI CEC,但是可能使用不同的名稱來代表CEC功能:

· 

1. Samsung - AnyNet+

2. Sharp - Aquos Link

3. Sony - BRAVIA Link and BRAVIA Sync

4. Hitachi - HDMI-CEC

5. AOC - E-Link

6. Pioneer - Kuro Link

7. Toshiba - CE-Link and Regza Link

8. Onkyo - RIHD (Remote Interactive over HDMI)

9. LG - SimpLink

10. Panasonic - HDAVI Control, EZ-Sync, VIERA Link

11. Philips - EasyLink

線材規格

HDMI 2.1版本前,根據規范,所有的HDMI線分為五種,線材的種類,HDMI的版本為規范連接器,大部分情況下線材部分沒有更動。

· 標準纜線 (支持1080i720p

· 標準纜線附帶以太網

· 高速纜線 (支持1080p, [email protected], 3D Deep Color

· 高速纜線附帶以太網

· 車用纜線

防拷機制

· 強制支持HDCP規格1.10

版本演化

編輯

HDMI 1.1 / 1.2

· HDMI 1.1

20045月提出

· 支持DVD-Audio

· HDMI 1.2

20058月提出

· 支持8聲道1bit音頻(SACD所用戶)

· PC訊源可使用HDMI Type A接頭

· 在維持YCbCr CE色域前提之下開放PC訊源使用原生RGB色域

· 要求HDMI 1.2以上顯示器支持低電壓訊源

· HDMI 1.2a

200512月提出

· 完全確立CEC溝道的功能,指令集,以及兼容性測試程序

HDMI 1.3

2006622日提出

· 擴增single-link模式的帶寬至340 Mhz(數據發送速度10.2 Gbps

· 24bit色域(1677萬色)擴張支持至30-bit, 36-bit,48-bitRGB or YCbCr)色域(相當于超過十億色顯示)

· 支持新的xvYCC色彩標準

· 支持自動語音同步(臺詞對嘴)機能

· 支持Dolby TrueHD以及DTS-HD Master Audio信號輸出至外接解碼器如果播放機具有直接將此二種信號解碼的能力,則不需要支持HDMI 1.3,因為所有的HDMI規格都可以發送未壓縮的音頻信號。

· 提出新的小型化接頭以支持輕便型攝像機

· SonyPlayStation 3是第一個上市的HDMI 1.3播放機。

· Sony BRAVIA KDL- 46X2500KDL-40X2500是第一個上市的HDMI 1.3顯示屏。(1080p支持新的xvYCC色彩標準, 36bits deep color

· EPSON EMP-TW1000是第一個上市的HDMI 1.3的投影機(支持30-bit deep color

· HDMI 1.3a

20061110日提出

· 修改Cable and SinkHDMI C Type接頭

· Source termination recommendation

· 移除上升時間(rise time)和下降時間(fall time)的最高最低限制

· 改變CEC電容限制

· 澄清RGB視頻量化范圍

· 增加CEC指令關于時間及聲音控制

· 同時Released認證的測試規格文件

· HDMI 1.3b

2007326日提出

· 主要是修改HDMI測試規格(HDMI Testing specification),而HDMI Specification依然是HDMI 1.3a。所以第一次出現當時的主要的HDMI Specification跟測試規格(HDMI Testing specification)是不同版本的情況發生。

· 1.3b 2007/03/26 Modifications to TE overview and policy description4.1

· Addition of Agilent TDR to Recommended TE4.2.1.11

· Clarification of tentative cable emulators4.2.1.17

· Jitter tolerance test changes (8-7)

· Added cable tests for TMDS_CLOCK channel (5-3)

· New VL triggering (7-2)

· Editorial and clarifications on CEC Line Degradation7-15, 8-14

· Added testing of additional source-supported Deep Color formats (7-34)

· Additional HDMI VSDB EDID checks (8-3)

· Additional TTC usage5-3, 8-5, 8-6, 8-7

· Incorporated Tek-recommended setup and calibration for TDR (8-8)

· Clarification on Sink Deep Color Recommended Test Method (8-25)

· Added long cable or cable emulator use for Repeater test (9-3)

· Added color-depths for each format in Source_Video_FormatsApp. 3

· Removed test for filler bytes (8-3)

· Removed Tektronix part number of cable emulator EFF-HDMI-CE-01

· HDMI 1.3b1

200781日提出

· 僅修正關于測試設備上Type C connector的固定器(fixture)的些微內容

· HDMI 1.3c

2008725日提出

· 1.3b1.3b1一樣是為1.3a制訂的測試標準

· 與之前版本的主要差異為線材的測試(增加線材測試條目或修正其內容有助于HDMI設備的互連兼容性)

· 亦有部分修改與repeaterCEC相關

HDMI 1.4

2009528日提出

· 新增HDMI百兆以太網溝道,允許基于互聯網的HDMI設備和其它HDMI設備共享互聯網接入,無需另接一條以太網線。

· 新增音頻回授溝道(ARC, Audio return channel),讓高清電視可通過HDMI線把音頻信號獨立傳送到A/V功放接收機、音響設備上輸出。

· 定義通用3D格式和分辨率。實現家庭3D系統輸入輸出部分的標準化,最高支持兩條1080p分辨率的視頻流。

· 最高支持4K×2K3840×[email protected]/25Hz/30Hz4096×[email protected]

· 拓展支持色彩空間,專為數字相機設計的色彩空間,包括sYCC601Adobe RGBAdobeYCC601,可在連接數字相機的時候顯示更精確的逼真色彩。

· 新增Micro HDMI迷你接口,新的Micro HDMI接口將比現在的19針普通接口小50%左右。

· 支持汽車連接系統,一種為車載高清內容傳輸設計的線纜規范,可避免發熱、震動、噪音等汽車內部常見環境的影響,也為汽車制造商在車內傳送高清內容提供一套切實可行的解決方案。[2]

· HDMI 1.4a

201034日提出

· 新增Top-and-Bottom(上下)格式

· 新增兩套應用于廣播系統中的強制性3D畫面傳輸格式標準

Side-by-Side Horizontal(并發水平)

Top-and-Bottom(上下)

· 定義強制性廣播、游戲、電影3D標準

· HDMI 1.4a標準要求

3D顯示設備幀封裝水平須達到[email protected][email protected][email protected][email protected]

Side-by-Side Horizontal需達到[email protected][email protected]

top-and-bottom需達到[email protected][email protected][email protected][email protected]

· HDMI 1.4b

20111011日提出

· 支持3D1080p120Hz

HDMI 2.0

201394日提出

· 新增[email protected] YCbCr 4:2:0[email protected] YCbCr 4:2:04K分辨率

· 支持21:9長寬比

· 32聲道,4組音頻流

· 傳輸帶寬18Gbit/s

· 線材兼容HDMI 1.4(沒有定義新的數據線和接頭)

· 支持CEC擴展

· 支持雙畫面

· 動態自動聲畫同步

· HDMI 2.0a

201548日提出

· 支持高動態范圍成像HDR

· HDMI 2.0b

支持高動態范圍成像HDR)視頻的傳輸 帶寬高達18Gbps 4K @ 50/ 602160P),這是1080/60的視頻分辨率的清晰的4倍 多達32個音頻溝道進行多維身臨其境的音頻體驗 最多的最高音頻保真度1536kHz音頻采樣頻率 雙視頻的同時遞送流提供給多個用戶在同一屏幕上 同時傳送多路音頻多用戶(最多49視頻寬高比:為廣角戲劇21支持 視頻和音頻流的動態同步 CEC擴展通過單一控制點提供更多的擴展命令和消費電子設備的控制

HDMI 2.1

HDMI 2.1根據飛利浦撰寫的白皮書增加支持動態元

簡而言之:“HDMI 2.0A涵蓋HDR EOTF信令和靜態元數據元數據的動態是HDMI 2.1所涵蓋。

201714日提出

· 帶寬提升至48Gbps

· 支持4K 120Hz8K 60Hz

· 支持高動態范圍成像HDR),可以針對場景或幀數進行優化

· 支持eARC功能

· 可針對游戲幀數進行信號同步,減少畫面撕裂

· 向后兼容HDMI 2.0HDMI 1.4

長度限制問題

編輯

HDMI的纜線長度限制是其主要的問題之一,在部分消費者自行測試當中回報標準的28AWGAmerican Wire Gauge,美國纜線度量)規格HDMI銅線大約在超過5米之后開始信號衰減。此長度通常不足以滿足投影機與計算機的連接。

HDMI組織網頁并不認可此限制,其網頁常見問答集HDMI FAQ page當中記載:我們見過有纜線在沒有"轉接器"之情況下通過不短于十米的HDMI "標準纜線"承諾測試

現有通過HDMI認證的10M cable(未使用HDMI equalizer IC),大都使用24AWG的線材去制作。

一些報告指出,增加纜線中銅線的直徑以降低阻抗,是有效延長纜線長度的方法之一。另外也有報告指出,24AWG規格的纜線表現較28AWG好。另外也有人使用光纖或兩條CAT-5網上纜線來取代標準HDMI銅線。某些廠商也制造HDMI信號增強器以因應用戶的需求。

現有單一一顆HDMI equalizer IC,可讓24AWG HDMI cable最大使用長度變成50米。

版本對比

編輯

· 標準HDMI

· 高速HDMI

· 超高速HDMI (48G)

標準HDMI數據線可選支持HDMI版本特定的子技術規范,而高速HDMI數據線皆支持,如Deep ColorxvYCC等規范。標準與高速HDMI數據線皆可選配支持以太網HDMI 2.1版本則提供新的48G線材規格,包含所有功能。

主要規格

HDMI 版本

1.0–1.2a

1.3–1.3a

1.4–1.4b

2.0–2.0b

2.1

發布日期

200212(1.0)
  20045(1.1)
  20058(1.2)
  200512(1.2a)

20066(1.3)
  200611(1.3a)

20096(1.4)
  20103(1.4a)
  201110(1.4b)

20139(2.0)
  20154(2.0a)
  20163(2.0b)

201711

信號規格

傳輸帶寬

4.95Gbit/s

10.2Gbit/s

10.2Gbit/s

18.0Gbit/s

48.0Gbit/s

最大傳輸數據速率

3.96Gbit/s

8.16Gbit/s

8.16Gbit/s

14.4Gbit/s

42.6Gbit/s

TMDS Clock

165MHz

340MHz

340MHz

600MHz

1200MHz

最小化傳輸差分信號溝道

3

3

3

3

4

編碼方式

8b/10b

8b/10b

8b/10b

8b/10b

16b/18b

壓縮 (可選)

-

-

-

-

DSC 1.2

顏色格式支持

RGB

YCBCR4:4:4

YCBCR4:2:2

YCBCR4:2:0

色彩深度支持

8bpc (24bit/px)

10bpc (30bit/px)

12bpc (36bit/px)

16bpc (48bit/px)

空間色彩支持

SMPTE 170M

ITU-R BT.601

ITU-R BT.709

sRGB

xvYCC

sYCC601

AdobeYCC601

Adobe RGB (1998)

ITU-R BT.2020

音頻規格

最大溝道的采樣率

192kHz

192kHz

192kHz

192kHz

192kHz

總采樣率

-

-

768kHz

1536kHz

1536kHz

樣本大小

16–24bits

16–24bits

16–24bits

16–24bits

16–24bits

最大音頻溝道

8

8

8

32

32

1.0–1.2a

1.3–1.3a

1.4–1.4b

2.0–2.0b

2.1

HDMI 版本

分辨率刷新頻率限制

HDMI版本

1.0–1.2a

1.3

1.4

2.0

最大signal視頻帶寬(MHz

165

340

340

600

最大TMDS帶寬(Gbit/s

4.95

10.2

10.2

18

最大視頻帶寬(Gbit/s

3.96

8.16

8.16

14.4

最大音頻帶寬(Mbit/s

36.86

36.86

36.86

49.152IEC61937以及DST audio

最大色深bit/px

24

48

48

48

24-bit/pxHDMI單通道最大分辨率

1920×1200p 60Hz

2560×1600p 75Hz

4096×2160p 24Hz

3840×2160p 60Hz

30-bit/pxHDMI單通道最大分辨率

不適用

2560×1600p 60Hz

3840×2160p 30Hz

3840×2160p 60Hz

36-bit/pxHDMI單通道最大分辨率

不適用

1920×1200p 75Hz

3840×2160p 25Hz

3840×2160p 50Hz

48-bit/pxHDMI單通道最大分辨率

不適用

1920×1200p 60Hz

3840×2160p 24Hz

3840×2160p 30Hz

HDMI版本

1.0

1.1

1.2
  1.2a

1.3

1.3a
  1.3b
  1.3b1
  1.3c

1.4

2.0

sRGB

YCbCr

8聲道LPCM192kHz24bit音頻傳輸

Blu-ray Disc視頻音頻全分辨率支持

消費電子控制(CEC

DVD-Audio支持

Super Audio CDDSD)支持

Deep Color色深技術

xvYCC

自動聲畫同步

Dolby TrueHD音頻

DTS-HD Master Audio音頻

CEC命令列表更新

以太網絡溝道

音頻回傳溝道

HDMI 3D功能

4K×2K分辨率支持

[email protected]/60 Hz

CEC擴展

雙畫面

4個音頻流

32個音頻溝道

1536 kHz音頻采樣

21:9寬高比

動態自動聲畫同步

授權

編輯

HDMIHDMI Licensing, LLC的登錄商標。使用HDMI規格需繳付版權費。版權費分為年會費和產品銷售費。

· 年會費:使用HDMI的企業每年繳付10,000美元(20067月以前年費為15,000美元)

· 產品銷售費:使用HDMI的規格的產品收取0.15美元,如果產品上有HDMI的標記可享0.05美元折扣,如果該產品含有HDCP保護協議可再享有0.04美元折扣。

產品銷售費按最終產品為單位計算。例如一條HDMI導線收取0.15美元,而一個電視機廠商把這條導線和提供HDMI端口的電視一同捆綁銷售也只征收0.15美元。

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