HDMI基本知识
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HDMI 基本知識
1、HDMI基本概念
高清晰度多媒體接口(英文:HighDefinition Multimedia Interface，HDMI)是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，是適合影像傳輸?shù)膶Ｓ眯蛿?shù)字化接口，其可同時傳送音頻和影像信號，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為2.25GB/s，HDMI，英文全稱是HighDefinition Multimedia Interface，中文名稱是高清晰多媒體接口的縮寫。HDMI能高品質(zhì)地傳輸未經(jīng)壓縮的高清視頻和多聲道音頻數(shù)據(jù)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gbps。同時無需在信號傳送前進行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。
HDMI的全稱是“HighDefinition Multimedea Interface”，即高清晰度多媒體接口。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、SiliconImage、索尼、湯姆遜、東芝，共同組建了HDMI接口組織——HDMIFounders（HDMI論壇），開始著手制定一種符合高清時代標(biāo)準(zhǔn)的全新數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)。HDMI技術(shù)是在DVI（DigitalVideo Interface)的基礎(chǔ)上推出的，它克服了DVI的缺點，并有了很大的發(fā)展，滿足了數(shù)字化時代傳輸高質(zhì)量圖形影像的要求。
HDMI標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史：
????2002年12月9日，HDMI1.0版正式發(fā)布，標(biāo)志著HDMI技術(shù)正式登上歷史舞臺。
????2004年1月，HDMI1.1版發(fā)布。
????2005年8月，HDMI1.2版發(fā)布。
????2005年12月，HDMI1.2a版發(fā)布。
????2006年6月，HDMI1.3版發(fā)布。
????2009年6月，HDMI1.4版發(fā)布。
????2010年3月，HDMI1.4a版發(fā)布，也是最新的一個版本。
HDMI標(biāo)準(zhǔn)的主要特性和優(yōu)勢：
????1.更好的抗干擾性能，能實現(xiàn)最長20米的無增益?zhèn)鬏敗?/p>
????2.針對大尺寸數(shù)字平板電視分辨率進行優(yōu)化，兼容性好。
????3.支持EDID和DDC2B標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備之間可以智能選擇最佳匹配的連接方式。
????4.擁有強大的版權(quán)保護機制（HDCP），有效防止盜版現(xiàn)象。
????5.支持24bit色深處理（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。
????6.完全兼容DVI接口標(biāo)準(zhǔn)。
????7.支持熱插拔技術(shù)。
????8.一根線纜實現(xiàn)數(shù)字音頻、視頻信號同步傳輸，有效降低使用成本和繁雜
程度。
????現(xiàn)在，HDMI正在成為高清時代普及率最高效率最高的數(shù)字接口。在任何一臺PC和平板電視上，HDMI接口都成了標(biāo)準(zhǔn)化的配置。
2、HDMI接口定義
HDMI接口有四種:? A類(19腳)，A類(HDMI轉(zhuǎn)接口DVI-D? 29腳)
????????????????? B類(29腳)，B類(HDMI轉(zhuǎn)接口DVI-D? 29腳)
表為A類、B類HDMI連接器以及DVI/HDMI轉(zhuǎn)換線纜的管腳引出線。
2.1? A類HDMI連接器
| Pin | Signal |
| 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 | Reserved (N.C. on device) |
| 15 | SCL |
| 16 | SDA |
| 17 | DDC/CEC Ground |
| 18 | + 5V |
| 19 | Hot Plug Detect |
2.2? B類HDMI連接器
| Pin | Signal |
| 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 | Reserved (N.C. on device) |
| 24 | Reserved (N.C. on device) |
| 25 | SCL |
| 26 | SDA |
| 27 | DDC/CEC Ground |
| 28 | +5V |
| 29 | Hot Plug Detect |
2.3? A類HDMI接口轉(zhuǎn)接DVI-D
| HDMI Pin | Signal | Wire | DVI-D Pin |
| 1 | TMDS Data2+ | A | 2 |
| 2 | TMDS Data2 Shield | B | 3 |
| 3 | TMDS Data2- | A | 1 |
| 4 | TMDS Data1+ | A | 10 |
| 5 | TMDS Data1 Shield | B | 11 |
| 6 | TMDS Data1- | A | 9 |
| 7 | TMDS Data0+ | A | 18 |
| 8 | TMDS Data0 Shield | B | 19 |
| 9 | TMDS Data0- | A | 17 |
| 10 | TMDS Clock+ | A | 23 |
| 11 | TMDS Clock Shield | B | 22 |
| 12 | TMDS Clock- | A | 24 |
| 13 | CEC | N.C. | N.C. |
| 14 | Reserved | N.C. | N.C. |
| 15 | SCL | C | 6 |
| 16 | DDC | C | 7 |
| 17 | DDC/CEC Ground | D | 15 |
| 18 | +5V | 5V | 14 |
| 19 | Hot Plug Detect | C | 16 |
| 20 | Not Connected |
| 4 |
| 21 | Not Connected |
| 5 |
| 22 | Not Connected |
| 12 |
| 23 | Not Connected |
| 13 |
| 24 | Not Connected |
| 20 |
| 25 | Not Connected |
| 21 |
| 26 | Not Connected |
| 8 |
2.4? B類HDMI接口轉(zhuǎn)接DVI-D
| HDMI Pin | Signal | Wire | DVI-D Pin |
| 1 | TMDS Data2+ | A | 2 |
| 2 | TMDS Data2 Shield | B | 3 |
| 3 | TMDS Data2- | A | 1 |
| 4 | TMDS Data1+ | A | 10 |
| 5 | TMDS Data1 Shield | B | 11 |
| 6 | TMDS Data1- | A | 9 |
| 7 | TMDS Data0+ | A | 18 |
| 8 | TMDS Data0 Shield | B | 19 |
| 9 | TMDS Data0- | A | 17 |
| 10 | TMDS Clock+ | A | 23 |
| 11 | TMDS Clock Shield | B | 22 |
| 12 | TMDS Clock- | A | 24 |
| 13 | TMDS Data5+ | A | 21 |
| 14 | TMDS Data5 Shield | B | 19 |
| 15 | TMDS Data5- | A | 20 |
| 16 | TMDS Data4+ | A | 5 |
| 17 | TMDS Data4 Shield | B | 3 |
| 18 | TMDS Data4- | A | 4 |
| 19 | TMDS Data3+ | A | 13 |
| 20 | TMDS Data3 Shield | B | 11 |
| 21 | TMDS Data3- | A | 12 |
| 22 | CEC | N.C. | N.C. |
| 23 | Reserved | N.C. | N.C. |
| 24 | Reserved | N.C. | N.C. |
| 25 | SCL | C | 6 |
| 26 | DDC | C | 7 |
| 27 | DDC/CEC Ground | D | 15 |
| 28 | +5V | 5V | 14 |
| 29 | Hot Plug Detect | C | 16 |
|
| Not Connected | N.C. | 8 |
?
2.5? 主要引腳介紹
2.5.1 英文介紹
?The HDMI Plug
As illustrated inFigure?below, an HDMI connector contains 19 pins, which include:
TMDS data channels (6 pins):?these carry the digital datarepresenting audio and video. Video data are always sent in an uncompressedformat and includes horizontal and vertical blanking intervals. Audio data,which can consist of any compressed,non-compressed, PCM, single or
multi-channelformats (including the new DTS-HD Master Audio and Dolby TrueHD formats forblue laser DVDs), fit into the video blanking intervals and are sent as HDMIpackets.
TMDS clock channel(2 pins):?this is a reference clock signal that enables thereceiving device to robustly recover the data stream.
Consumer Electronics Control (CEC) (1 pin):?this is anoptional feature in HDMI devices. It is a dedicated control bus that enablesdevices to automatically control other attached devices. See detailed descriptionof CEC below.
Display Data Channel(DDC) (1 pin):?this is an I2C bus that is usedfor devices to convey their capability information to other devices, and isalso used for HDCP authentication and encryption.
+5V power (1 pin):?supplies low current, +5V DC power for the purpose of reading theEDID ROM contained in the display.
Hot Plug Detect (1pin):?a signal intended to convey to the source that a "hotplug" event has occurred (such as a cable that has been unplugged), whichtypically results in the source re-initializing the HDMI link.
TMDS Shield Lines (4pins??designated in yellow):?Each of the four TMDS channels iscarried in the cable with a shielded twisted pair of wires. The shields, usedto minimize cross-talk and EMI emissions, are attached to ground at both endsof the cable.
CEC/DDC Ground (1pin):?Used for the current return for all non-TMDS signals.
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2.5.2 中文介紹
1: DDC_SCL和DDC_SDA用處:
DDC（顯示數(shù)據(jù)通道）主要用于HDMI源端設(shè)備（Source）與接收端設(shè)備（Sink）之間進行EDID數(shù)據(jù)及HDCP密鑰的交流。通過EDID交流，源端設(shè)備可以了解到接收端設(shè)備音視頻的接收能力；通過HDCPKey的交流，可以實時的進行數(shù)據(jù)流的內(nèi)容保護認證，從而達到數(shù)據(jù)內(nèi)容保護的目的。
2:DDC的電路:
DDC的電路方式與I2C電路相同，因此在DDC電路設(shè)計中，設(shè)計者要考慮到DDC線路的電平。按照HDMI1.3a規(guī)范，HDMI源端DDC的上拉電阻最小為1.5kΩ，考慮到HDMI認證中DDC電平的要求（在?4.5～5.5V之間），將DDC信號均通過10kΩ的電阻上拉到HDMI接口的第18引腳（HDMI源端5V電源）。經(jīng)計算，源端與接收端的DDC總上拉電阻的最小值為R總上拉min=1.5kΩ‖10kΩ=1.3kΩ。經(jīng)測試，接收端DDC的電平約為4.68V，因此滿足HDMI認證要求；而DDC總上拉電阻的最小值1.3kΩ也滿足I2C的規(guī)范。
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3: CEC: 消費類電子控制
CEC（消費類電子控制）操作是HDMI接口的一個重要擴展功能，它采用“一線”（OneWire）通信方式，將HDMI的設(shè)備連通起來，使HDMI設(shè)備之間的操作簡單化。即接收端有多個HDMI接口,將一臺HDMI輸出和所有HDMI輸出必須連接在一起，其中一臺設(shè)備斷電時應(yīng)該不影響其他設(shè)備的工作。如果接收端采用PS321（三選一HDMI開關(guān)）采用內(nèi)置的EDID緩存區(qū)來配置，那么PS321的CEC操作設(shè)計主要是CEC物理地址的分配。具體見HDMISpecification13a
4：HPD：Hotplug熱插拔
HPD（Hotplug熱插拔）操作設(shè)計是HDMI接口軟件設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它是由接收端設(shè)備（Sink）發(fā)出的，在與HDMI源端設(shè)備（Source）之間建立正式通信的前奏信號。HPD信號電平為高時表示接收端設(shè)備已經(jīng)準(zhǔn)備好了，允許源端設(shè)備訪問接收端設(shè)備。
在HPD操作的軟件設(shè)計中，要考慮如下兩個因素。
一是HDMI源端設(shè)備輸出的電源腳（HDMI接收端插座的第18引腳）的檢測。如果HDMI接收端插座的第18引腳為低電平，表示HDMI源端設(shè)備未準(zhǔn)備好，此時接收端設(shè)備應(yīng)把HPD信號置低電平；如果HDMI接收端插座的第18引腳為高電平，表示HDMI源端設(shè)備已準(zhǔn)備好，此時接收端設(shè)備根據(jù)自身的情況可以有選擇的將HPD信號置高電平，以通知HDMI源端設(shè)備，表明接收端設(shè)備也準(zhǔn)備好。
二是源端與接收端通信失敗下的模擬HPD操作。當(dāng)HDMI源端與接收端的通信剛建立時可能出現(xiàn)HDCP-KEY讀取失敗或EDID數(shù)據(jù)讀取錯誤的情況，造成HDMI工作不正常，此時為了恢復(fù)正常的通信，需要進行模擬的HPD操作，即由接收端設(shè)備將HPD信號從高電平拉為低電平，HPD低電平持續(xù)100ms左右，再拉回高電平，這樣源端設(shè)備會檢測HPD信號的跳變，重新發(fā)起讀取操作，為建立正常通信做進一步的嘗試。這種軟件模擬HPD的操作可以在不需要人為熱插拔操作的協(xié)助下以模擬硬插拔的方式來重建HDMI的正常通信，從而可以消除通信不穩(wěn)定引起的故障。
B類HDMI連接器
2.5.3 其它介紹
TMDS通道
- 傳送音頻，視頻，以及各種輔助數(shù)據(jù)
- 信號編碼方式：遵循DVI 1.0規(guī)格。Single-link (Type A HDMI) or dual-link (Type B HDMI).
- 視頻像素帶寬：從25 MHz到340 MHz (Type A, HDMI 1.3) 或至 680?MHz (Type B). 帶寬低于25MHz的視頻信號如NTSC 480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許數(shù)據(jù)量從24位至48位。支持每秒120張畫面 1080p分辨率畫面?zhèn)魉鸵约癢QSXGA分辨率 [1].
- 像素編碼方式：RGB 4:4:4, YCbCr 4:4:4 (8-16 bits per component); YCbCr 4:2:2 (12 bits per component)
- 音頻采樣率：32?kHz, 44.1?kHz, 48?kHz, 88.2?kHz, 96?kHz, 176.4?kHz, 192?kHz.
- 音頻聲道數(shù)量：最大8聲道。
- 音頻流規(guī)格：IEC61937兼容流，包括高流量無損信號如Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio
CEC通道
- CEC全文為Consumer Electronics Control
- 用來傳送工業(yè)規(guī)格的AV Link協(xié)議信號，以便支持單一遙控器操作多臺AV機器
- 為單芯線雙向串行總線
DDC通道
- DDC全文為Display Data Channel
- 傳送端與接收端可利用DDC通道得知彼此的傳送與接收能力，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
- 傳送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為VESA?Enhanced EDID (V1.3).
SerialClock（簡稱SCL）和SerialData（簡稱SDA)
SCL,SDA:這兩支腳位是用來讓source(DVD) 和 display (TV)作溝通,在電視內(nèi)部都有一個記憶體,內(nèi)部存放了有關(guān)這臺電視所支持的分辨率,例如:720P 或1080P,如果source(DVD)不知道 目前所連接的電視所支持的電視分辨率是多少時,source(DVD) 就不知道要放送出什么分辨率的訊號,因此在一開始source(DVD)會透過這兩支腳位去讀取電視所支持的分辨率,當(dāng)source(DVD) 知道后source(DVD) 才放送出符合電視分辨率的影像畫面｡其中SCL是時鐘(CLOCK)腳位,SDA是資料腳位
CEC簡化數(shù)字家庭的操作，一個遙控器可以控制所有支持HDMI的數(shù)字產(chǎn)品 現(xiàn)時在很多不同品牌上都可看到CEC的身影，只是每一制造商給它的名字有異。 如松下電器(Panasonic)的VIERA Link，三星電子(Samsung)的Anynet+，LG電子的SIMPLINK，索尼(Sony)的BRAVIA SYNC，索普(Sharp)的Fami Link等。功能上大致都是借著CEC信號讓用者可控制HDMI接口上所連接的裝置。如單鍵播放(One Touch Play)，系統(tǒng)待機(System Standby)。 即是如果用者將影碟放進藍光播放器時，電視會由于CEC信號的通知而自動開機，然后視頻通道亦會自動切換到播放器連接的通道上。而當(dāng)用者關(guān)掉電視時，CEC信號亦會通知HDMI相連接的裝置一同進入待機。由于這樣，所以就可以完全變成單一遙控器控制所有HDMI連接的裝置。
CEC簡化數(shù)字家庭的操作，一個遙控器可以控制所有支持HDMI的數(shù)字產(chǎn)品
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現(xiàn)時在很多不同品牌上都可看到CEC的身影，只是每一制造商給它的名字有異。? 如松下電器(Panasonic)的VIERA Link，三星電子(Samsung)的Anynet+，LG電子的SIMPLINK，索尼(Sony)的BRAVIA SYNC，索普(Sharp)的Fami Link等。功能上大致都是借著CEC信號讓用者可控制HDMI接口上所連接的裝置。如單鍵播放(One Touch Play)，系統(tǒng)待機(System Standby)。 即是如果用者將影碟放進藍光播放器時，電視會由于CEC信號的通知而自動開機，然后視頻通道亦會自動切換到播放器連接的通道上。而當(dāng)用者關(guān)掉電視時，CEC信號亦會通知HDMI相連接的裝置一同進入待機。由于這樣，所以就可以完全變成單一遙控器控制所有HDMI連接的裝置。
HDMI，英文全稱是High DefinitionMultimedia Interface，中文名稱是高清晰多媒體接口的縮寫。2002年4月，日立、松下、飛利浦、索尼、湯姆遜、東芝和Silicon Image七家公司聯(lián)合組成HDMI組織。HDMI能高品質(zhì)地傳輸未經(jīng)壓縮的高清視頻和多聲道音頻數(shù)據(jù)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gbps。同時無需在信號傳送前進行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換，可以保證最高質(zhì)量的影音信號傳送。
HDMI不僅可以滿足目前最高畫質(zhì)1080P的分辨率，還能支持DVD Audio等最先進的數(shù)字音頻格式，支持八聲道96kHz或立體聲192kHz數(shù)碼音頻傳送，而且只用一條HDMI線連接，免除數(shù)字音頻接線。同時HDMI標(biāo)準(zhǔn)所具備的額外空間可以應(yīng)用在日后升級的音視頻格式中。足以應(yīng)付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少于4GB/s，因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設(shè)備具有“即插即用”的特點，信號源和顯示設(shè)備之間會自動進行“協(xié)商”，自動選擇最合適的視頻/音頻格式。
與DVI相比HDMI接口的體積更小，而且可同時傳輸音頻及視頻信號。DVI的線纜長度不能超過8米，否則將影響畫面質(zhì)量，而HDMI最遠可傳輸15米。只要一條HDMI纜線，就可以取代最多13條模擬傳輸線，能有效解決家庭娛樂系統(tǒng)背后連線雜亂糾結(jié)的問題。
優(yōu)點：
HDMI規(guī)格的接口在保持高品質(zhì)的情況下能夠以數(shù)碼的形式傳輸未經(jīng)壓縮的高分辨率視頻和多聲道音頻的數(shù)據(jù)。 其卓越性能超越了以往所有的產(chǎn)品。
HDMI規(guī)格的連接器采用單線連接，取代了產(chǎn)品背后的復(fù)雜的線纜。
采用HDMI規(guī)格接口的線纜沒有長度的限制。比如：DVI的線纜長度不能超過8米，否則將影響畫面質(zhì)量，而符合HDMI規(guī)格的產(chǎn)品則沒有這個問題。
HDMI規(guī)格可搭配寬帶數(shù)字內(nèi)容保護（HDCP），以防止具有著作權(quán)的影音內(nèi)容遭到未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制。
2.5.4 HDMI的EDID
博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_679686370100vj71.html
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EDID（Extended DisplayIdentification Data）擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)，是VESA組織制定的PC顯示器的顯示格式規(guī)范。EDID中包含有關(guān)顯示器及其性能的參數(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。這些信息保存在顯示器的EEPROM中，通過一個?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。EDID發(fā)展到現(xiàn)在已有很多版本，最新版本的EDID還可以在CRT、LCD以及將來的顯示器類型中使用，這是因為EDID提供了幾乎所有顯示參數(shù)的通用描述。
一個HDMI設(shè)備的EDID通常包含兩個模塊，第一個是EDID1.3?的數(shù)據(jù)模塊，第二個是CEA861B模塊。HDMI規(guī)范規(guī)定，EDID的第一個128Byte必須是符合EDID1.3的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，第二個128Byte必須是符合EIA/CEA-861B?的CEAEDID時序擴展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
一、E-EDID的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
下圖是EDID1.3?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其字段詳細說明：
二、CEA-861B數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
下面是CEA-861B數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及各字段詳細說明：
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EDID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來協(xié)商雙方傳輸?shù)母黜梾?shù)。比如，HDMI接口的發(fā)送端通過讀取接收端的EDID數(shù)據(jù)，來判斷接收端顯示器的掃描方式（是1080P，1080i，還是480P，等）、顯示器的信息、顯示器可接收的信號的范圍、顯示器的接收端是否為HDMI設(shè)備，等等。
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)就有可能不能正確識別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。本文詳細分析了EDID各字段的含義，正確設(shè)置EDID可以實現(xiàn)HDMI設(shè)備之間高清圖像的傳輸。
2.5.5 HDMI的TMDS
博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_679686370100vj71.html
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HDMI采用和DVI相同的傳輸原理——TMDS（Transition Minimized Differential signal），最小化傳輸差分信號。TMDS支持高達225MHz的傳輸速率，一個傳輸鏈路能滿足高達2048*1536分辨率的電視信號。
????TMDS傳輸系統(tǒng)分為分為兩個部分：發(fā)送端和接收端。TMDS發(fā)送端收到HDMI接口傳來的表示RGB信號的24位并行數(shù)據(jù)（TMDS對每個像素的RGB三原色分別按8bit編碼，即R信號有8位，G信號有8位，B信號有8位），然后對這些數(shù)據(jù)進行編碼和并/串轉(zhuǎn)換，再將表示3個RGB信號的數(shù)據(jù)分別分配到獨立的傳輸通道發(fā)送出去。接收端接收來自發(fā)送端的串行信號，對其進行解碼和串/并轉(zhuǎn)換，然后發(fā)送到顯示器的控制端。與此同時也接收時鐘信號，以實現(xiàn)同步。
一、TMDS的原理
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????每一個TMDS鏈路都包括3個傳輸RGB信號的數(shù)據(jù)通道和1個傳輸時鐘信號的通道。每一個數(shù)據(jù)通道都通過編碼算法，將8位的視、音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成最小化傳輸、直流平衡的10位數(shù)據(jù)。這使得數(shù)據(jù)的傳輸和恢復(fù)更加可靠。最小化傳輸差分信號是通過異或及異或非等邏輯算法將原始8位信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位，前8為數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運算后獲得，第9位指示運算的方式，第10位用來對應(yīng)直流平衡。
????一般來說，HDMI傳輸?shù)木幋a格式中要包含視頻數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包中包含音頻數(shù)據(jù)和附加信息數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)、8bit的視頻數(shù)據(jù)或者4bit的數(shù)據(jù)包即可。在HDMI信息傳輸過程中，可以分為三個階段：視頻數(shù)據(jù)傳輸周期、控制數(shù)據(jù)傳輸周期和數(shù)據(jù)島傳輸周期，分別對應(yīng)上述的三種數(shù)據(jù)類型。
????下面介紹TMDS中采用的技術(shù)：
1.傳輸最小化
????8位數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼和直流平衡得到10位最小化數(shù)據(jù)，這仿佛增加了冗余位，對傳輸鏈路的帶寬要求更高，但事實上，通過這種算法得到的10位數(shù)據(jù)在更長的同軸電纜中傳輸?shù)目煽啃栽鰪娏恕?/p>
????下圖是一個例子，說明對一個8位的并行RED數(shù)據(jù)編碼、并/串轉(zhuǎn)換。
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????第一步：將8位并行RED數(shù)據(jù)發(fā)送到TMDS發(fā)送端。
????第二步：并/串轉(zhuǎn)換.
????第三步：進行最小化傳輸處理，加上第9位，即編碼過程。第9位數(shù)據(jù)稱為編碼位。
2.直流平衡
????直流平衡（DC-balanced）就是指在編碼過程中保證信道中直流偏移為零。方法是在原來的9位數(shù)據(jù)的后面加上第10位數(shù)據(jù)，這樣，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
3.差分信號
????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”）由兩腳間電壓正負極性和大小決定。即，采用2根線來傳輸信號，一根線上傳輸原來的信號，另一根線上傳輸與原來信號相反的信號。這樣接收端就可以通過讓一根線上的信號減去另一根線上的信號的方式來屏蔽電磁干擾，從而得到正確的信號。
如下圖所示：
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????另外，還有一個顯示數(shù)據(jù)通道（DDC），是用于讀取表示接收端顯示器的清晰度等顯示能力的擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)(EDID)的信號線。搭載HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護技術(shù)）的發(fā)送、接收設(shè)備之間也利用DDC線進行密碼鍵的認證。
二、HDMI的帶寬和TMDS的關(guān)系
????HDMI電路中的時鐘頻率在最初制定時范圍在25MHz-165MHz之間，也就是說一個TMDS通道每秒最多能傳輸165MHz×10bit=1.65Gbit的數(shù)據(jù)，3個TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit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(gòu)成）所需要的數(shù)據(jù)量。而HDTV最高標(biāo)準(zhǔn)：像素位1920*1080，逐行掃描，幀頻為30，假設(shè)每幀掃描兩次，在1秒內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)量為1920×1080×30×2=1.25G像素點。另外還有音頻數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)。由此可見，一個TMDS鏈路可以傳輸一個高清節(jié)目。
2.5.6 HDMI的HDCP
博客：http://blog.sina.com.cn/s/blog_679686370100vj71.html
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????HDCP（High-bandwidthDigital Content Protection），即高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護技術(shù)。HDTV時代已經(jīng)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?#xff0c;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)用戶對高清晰信號進行非法復(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。
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????HDCP的保護原理：
????HDCP技術(shù)在影音內(nèi)容的整個傳送過程中都實施了保護。例如在電腦平臺上，受到HDCP技術(shù)保護的影音內(nèi)容在輸出時，微軟操作系統(tǒng)中的COPP（CertifiedOutput Protection Protocol，認證輸出保護協(xié)議）驅(qū)動首先會驗證顯卡，只有支持HDCP的顯卡才能實現(xiàn)內(nèi)容的輸出；隨后操作系統(tǒng)會認證顯示設(shè)備的密鑰，只有符合HDCP要求的設(shè)備才能最終顯示顯卡傳送來的影音內(nèi)容。
????在整個傳輸過程中，發(fā)送端和接收端都存儲了一個可用密鑰集，這些密鑰都被秘密地存儲起來，發(fā)送端和接收端根據(jù)密鑰進行加密解密運算。在加解密運算中還要加入一個特別的值——KSV（KeySelection Vector，密匙選擇矢量）。支持HDCP的每個設(shè)備都會有一個唯一的KSV序列號，發(fā)送端和接收端的密碼處理單元會核對對方的KSV值，以確定連接是合法的。其詳細過程為：發(fā)送端會由自己的密碼引擎產(chǎn)生一個64bit的偽隨機序列An，并將其和自己的KSV同時發(fā)送給接收端。接收端會隨后反饋回自己的KSV和Repeater位。兩個KSV必須符合正確的格式，都由20個0和20個1組成。發(fā)送端和接收端的密碼處理單元會獨立地計算出各自的R0、Mo和Ks的值，然后將兩個R0值進行比較，只有在兩者完全吻合的情況下才會通過認證。
????在加密過程中，HDCP會對每個像素進行處理，使畫面變得毫無規(guī)律、無法識別。而只有相互認證同步（？）后的發(fā)送端和接收端才能進行解密運算，還原數(shù)據(jù)。關(guān)于HDCP采用的加密方式?jīng)]有找到資料以供研究。
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????在解密過程中，HDCP系統(tǒng)會每2秒鐘進行一次連接確認；同時每128幀畫面進行一次發(fā)送端和接收端的同步識別（？），以確保連接同步。
????另外，為了應(yīng)對密鑰泄漏的情況，HDCP特別建立了密鑰撤銷機制。每個支持HDCP的設(shè)備的密鑰集KSV都是唯一的，HDCP系統(tǒng)會將收到的KSV與撤銷列表中的KSV進行比較和查找，如果接收到的KSV出現(xiàn)在撤銷列表中，則表明這個KSV是非法的，認證過程會失敗。這個撤銷密匙列表包含在HDCP對應(yīng)的多媒體數(shù)據(jù)中，并且能自動更新。
????總結(jié)：
????HDCP協(xié)議是用來防止視頻內(nèi)容在傳輸?shù)倪^程被完整的復(fù)制下來。這種技術(shù)不是讓數(shù)字信號無法被非法錄制，而是將數(shù)字信號進行加密，讓非法錄制無法達到原有的高分辨率畫質(zhì)。例如藍光影碟機在播放高清碟片時無法同時錄下清晰的節(jié)目，在計算機上播放碟片時無法清晰地錄制顯示器上的節(jié)目。HDCP從始到終都保護視頻信號，也就是說整套播放系統(tǒng)中每一個環(huán)節(jié)都必須支持HDCP協(xié)議。如果顯示器不支持HDCP協(xié)議，那么就無法正常播放高清節(jié)目，只能看到黑屏或者低畫質(zhì)的節(jié)目。要支持HDCP協(xié)議，就必須使用DVI、HDMI等數(shù)字視頻接口，傳統(tǒng)的VGA等模擬信號接口無法支持HDCP協(xié)議。當(dāng)使用VGA等模擬信號接口時，畫面就會下降成為低畫質(zhì)，或者提示無法播放，從而失去高清的意義。需要說明的是，HDMI接口內(nèi)嵌了HDCP協(xié)議，帶有HDMI接口的顯示器都支持HDCP協(xié)議。但是帶DVI接口的液晶顯示器并非都支持HDCP協(xié)議，必須經(jīng)過帶有相應(yīng)硬件芯片通過認證的顯示器才行。
????不過，我也發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上有人撰文稱，他進行了一系列測試，結(jié)果表明：播放HDCP加密的高清視頻時，顯卡必須支持HDCP協(xié)議，與顯示器是否支持HDCP協(xié)議則毫無關(guān)系。他稱這是“LCD史上的最大騙局”。
2.5.7 HDMI支持的視頻顯示格式
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首先計算一下HDMI接口提供的數(shù)據(jù)率：
????? HDMI1.3版本以前，時鐘為165MHz，支持24色深，3個數(shù)據(jù)通道1個時鐘通道，每通道傳輸10bit（8位顏色數(shù)據(jù)、2位控制數(shù)據(jù)）。則一個HDMI連接的數(shù)據(jù)率是：165MHz×10bit×3=4950Mbit=4.95Gbps（令進制約等于1000），此外再加上控制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)率可以達到4.96Gbps。如果用像素點來表示的話，1秒鐘可以傳輸165M（1個像素由R、G、B三原色信息構(gòu)成）個像素所需要的數(shù)據(jù)量。
???? ?從HDMI1.3版本開始，時鐘提高到340MHz，支持24bit/30bit/36bit/48bit的色深。假設(shè)采用24bit色深，每通道傳輸10bit。則一個HDMI連接的數(shù)據(jù)率為340MHz×10bit×3=10200Mbps=10.2Gps。如果采用30bit色深，則數(shù)據(jù)率為12.24Gbps。如果采用36bit色深，則數(shù)據(jù)率為14.28Gbps。如果采用48bit色深，則數(shù)據(jù)率為18.36Gbps。一般情況下，30bit色深已經(jīng)達到人類眼睛所能分辨的色彩的極限，36bit/48bit色深只是具有象征意義。不過需要注意的是，不同比特的色深只是通過增加傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量來提供更加豐富的色彩，如果用像素點來表示的話，仍然是1秒鐘傳輸340M個像素所需的數(shù)據(jù)量。
????HDMI的顯示格式：
????在HDTV中規(guī)定了三種標(biāo)準(zhǔn)：720P、1080i和1080P，幀（場）頻為60Hz。這里以1080P/60Hz為例。每幀像素數(shù)為1920×1080=2073600（約為2.074M）個。刷新率為60Hz，則每秒需要信息的像素次數(shù)為2073600×60=124416000（約為124.42M）個，需要的數(shù)據(jù)量為124416000×10bit×3=3732480000(約為3.74Gbit)。由前面的計算可知，HDMI最初標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)率可以達到4.95Gbps，所以用起來綽綽有余。
????對于3D-TV,數(shù)據(jù)率要加倍，理論上需要達到至少3732480000×2=7464960000bit（約為7.46Gbps）。所以數(shù)據(jù)率最低為10.2Gbps的HDMI1.3版本可以支持3D。新面世的HDMI1.4a中提出了支持3D的方案。
更多關(guān)于HDMI的數(shù)據(jù)率和3D的信息
總結(jié)
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