HDMI

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HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia Interface”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的数字音频信号及高分辨率视频信号。

由于无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,对消费者而言,HDMI技术不仅能提供清晰的画质,而且由于音频/视频采用同一电缆,大大简化了家庭影院系统的安装。

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2002年4月,由日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝等7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。年末,高清晰数字多媒体接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0标准颁布。

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HDMI在针脚上和DVI(Digital Visual Interface)兼容,只是采用了不同的封装,可以看作是DVI的强化与延伸,两者可以兼容。与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP (高带宽数字内容保护-High-bandwith digital content protection) 的支持。HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s,因此HDMI还有很大余量。

此外HDMI支持EDID(扩展显示识别数据-Extended display identification Data),DDC(显示数据通道-Data display channel,用以读出EDID),因此HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。

HDMI组织还公布了高分辨率多媒体接口-HDMI的1.2版---更好的兼容PC系统。此次修订增加了若干条非常重要的改进,以方便PC连接和数字音频流(SACD等)的传输。使得这个数字视音频接口保持了其先进性,这显然是针对VESA推出Display port接口的回应。迄今为止,已经有超过250个厂商和470个不同类型的产品采用了HDMI接口。

DVD拷贝管制协会(CCA)规定,所有播放CSS保护内容并且画质高于480p/576p的DVD机,必须具备HDMI-HDCP或DVI-HDCP输出端子。美国的FCC(美国联邦通信委员会)也规定在2005年7月1日后所售的所有“具数字有线功能”(digital cable-ready)的电视,均必须具有HDMI-HDCP或DVI-HDCP输入端子。

此外,CableLabs也在其OpenCable计划中,规定所有高画质数字电视盒(HD-STBs)必须具备HDMI-HDCP或DVI-HDCP输出端子。代表欧洲信息通信技术与消费电子产业的组织EICTA,也于2005年1月宣布,任何贴有“HD Ready”的显示设备,必须通过HDMI或DVI数字接口接收高分辨率内容的传输,而且其HDMI或DVI输入端子必须要支持HDCP。

所有这些规定更加强化了HDMI在市场上的地位。HDMI已经成为事实上的数字电视和消费电子产品的接口标准。

HDMI技术

基于DVI的HDMI接口支持VESA组织的HDCP(高带宽数字内容保护-High-bandwith digital content protection)的内容,用以避免非授权的内容拷贝。同时,该标准还支持VESA组织的EDID(扩展显示识别数据-Extended displayidentification Data)、DDC(显示数据通道-Data display channel,用以读出EDID)及DMT(监视同步协议),此外EIA-861标准还定义了如何在DVI协议中包含宽高比及信号格式等信息。

19阵“Type A”A型HDMI接口采用单TMDS(Transition-Minimized Differential Signaling)连接,可以传输视频采样率在25-165MHZ范围内的视频信号。A型接口因尺寸小而更多地应用在消费电子行业。对于传输信号采样率高于165MHZ的视频信号,HDMI采用双TMDS的29针B型HDMI接口,这种接口一般用于PC市场

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HDMI视频格式

HDMI支持RGB信号、4:4:4采样的YCbCr信号及4:2:2采样的YCbCr.传输速率最高的24位/像素。对于640x480清晰度, R′G′B′通常的采用后数据范围为0-255. 对于YCbCr及所有其它RGB清晰度,采样后的数值范围为16-235。 HDMI音频数据格式:

基于DVD音频标准,HDMI支持1-8组非压缩音频传输,音频支持48,96 or 192 kHz等多种采样率。根据视频格式,HDMI可以传输不同数量的采样率在192KHZ的压缩音频。

HDMI接口的特性

完全的数字信号接口,无压缩,从信号源直接输出的直接数字图像及音频

一根线缆满足传输视音频信号的需要,所有的HD信号及音频信号在同一根线缆内传输,包括5个视频分量及多通道音频。

HDMI接口还支持传输智能信息如宽高比及信号格式、控制信息等,为设备间的智能化控制提供可能。

支持HDTV 1080P及更高清晰度信号的传输及显示,适应HDTV的应用

2003年,HDMI消费类电子产品的销售量只有25万台,但在2004年便成长至600万台以上。市场分析师认为应用HDMI的趋势将持续快速成长,并预期配备HDMI的产品的销量在2007年将增加至1.25亿台。根据IDC的估计,在2005年年底,全球将会有超过1500万台HDMI功能的数字电视,并在2007年年底成长至将近5000万台。

随着高清晰电视、高清DVD以及各国政府对于数字电视与数字内容产业的大力推动与扶植,数字影音产业已成为全球信息技术产业新一波的成长动力。作为一个数字显示设备与数字影音设备之间的桥梁,HDMI将成为新一代数字影音设备的接口标准并在日后取代DVI。

目前,HDMI技术入门费用颇高,仅入会年费就为US$15,000,HDCP的年费也为US$15,000,并且在销售产品时仍需缴纳每台US$0.05到US$0.15的版税,HDMI兼容性测试费用也在US$10,000到 US$20,000左右。真所谓“最黑的是定标准的”,日后是否会出DVD式的专利争议,不得而知。

HDMI技术是将数字化的视频(Video)信号、音频(Audio)信号和VGA信号三者合并为同一接口,以同一标准覆盖,以解决原来不同的信号、不同的接口、不同的标准造成的应用不便。以前在工程设计中,要对三种信号应用情况分别进行设计和考虑,从设备选型、电缆选择,可能会出现的不同类型干扰,衰减等方面,总之,要考虑三类问题。但应用数字方式后,可将这三类问题合并为一个问题。试想,将来的某一天,在工程应用中不用再考虑视频有多少路,该选用多大的矩阵,不用再考虑有几路音频,如何去选用音频设备,有多少VGA信号,要传输多远,会出什么样的干扰,衰减等等。只是单一地考虑有多少路HDMI信号(其传输距离是有标准可查的),只需考虑距离有多远 ,选电缆传输还是用网线合算,或是用光纤更好。显示设备只要将信号接到设备的HDMI口一切就OK了。家庭应用要实现这一步较容易,电视(尤其是平板电视)已经具有HDMI接口,只需“傻瓜”的一接就行。但工程应用没有那么快,还是要逐步走向数字化应用的。

HDMI的竞争者——UDI与DisplayPort!    市场变化万千,行业标准往往不会一枝独秀, HDMI在某些通用领域中也同样面临如IEEE1394等其它数字接口标准的竞争。相对于USB、IEEE1394、DFP、P&D,目前对HDMI有所威胁的是应该是UDI(Unified Display Interface)及DisplayPort的挑战。

1、UDI标准

UDI标准是Intel和nVIDIA等公司组成的“特别利益组织(SIG)”所推出的标准,意在推动一种面向个人电脑和服务器等设备的显示接口新标准。UDI是用于台式和笔记本电脑、工作站、PC显示器的显示接口标准。这一标准的推出主要是为了取代VGA模拟接口。

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注:UDI提供了PC的单一连接

由于UDI采用了被如今很多HDMI接口产品使用的HDCP技术,因此使用UDI接头的主机平台可以与显示器或HDTV等HDMI接口设备相连(注:只是无法传输音频信号),同时可以提供完全的版权保护和高清视频兼容性。

UDI提供的主要改进包括增加了富有弹性的基于PCI-E和HDMI的TMDS的高带宽技术、使用低级更小成本更低的接头等。UDI以降低成本为首要任务,面向商用和低端显卡以及整合主板,因为在这些产品上增加DVI接口不但比较复杂也会增加成本,比如UDI无需版权费,只需支付最初的授权费即可。同时UDI不会支持HDMI 1.3等标准中的一些高成本、非必要技术指标,而是出现在便携式消费设备、商用电脑、壁挂显示器等非高端设备上。

与HDMI的双向信号传输机制不同,UDI是单向高带宽信号输出(最大分辨率2560X1600),因此接头外观也有所不同,分为Source和Sink两种,分别连接输出和输入设备。

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UDI将为主机平台的显示输出提供一个通用的视频接头,包括个人电脑显示器、笔记本显示屏、HDTV、投影仪等。对于个人电脑和显示器生产商来说,UDI能方便地统一独立显卡和集成显示核心,让OEM厂商生产的电脑主机平台和液晶显示器具备更低的成本、更方便的应用和更高的带宽。SIG目前正在争取更多的业界支持,以便对UDI作出修正并确立其标准地位。UDI目前的版本为0.8,SIG计划到明年第二季度完成该标准的1.0正式版。不过,UDI只针对计算机显示器与图像卡的连接而来,而HDMI则定位在消费性产品,两者并不冲突;再者,UDI根本就不能载送音频讯号,所以UDI的最终规格尚待观察。

2、DisplayPort标准

至于DisplayPort是VESA组织所力推的新一代接口标准。在带宽方面,DisplyPort接口可以达到10.8GBps以上的流量,足可以与HDMI相媲美。 不过,DisplayPort比较重要的特色是在协议层,此方面DisplayPort实行的微封包架构(Micro-Packet Architecture),有别于过去的各类视频传输,过往无论是类比视频或DVI、HDMI等数位视频都较类似交换式传输,视频内容以即时、专线方式传送,相对的DisplayPort将视频内容以封包方式传送。微封包架构相当弹性,可以在同一组Lane/Link内传输多组视频,反之交换式传输就得限定一组Link只能传输一组视频,此外也能轻易地在既有传输中追加新的协议内容,特别是内容防拷协议,这在消费性电子的视频播送上格外需要。可以说,微封包架构让DisplayPort跳脱单纯的视频线路角色,进而提升成可汇整、统合各种视频应用的传输总线,此点也是DisplayPort大幅超越DVI、HDMI之处。即便DVI、HDMI在后续版本中积极提升传输速率,但在无法改变其基础本质(TMDS传输法)的情况下,依然难以在架构体质上超越DisplayPort。

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注:作为取代现有PC影音连接接口,DisplayPort的封包传输方式占尽优势    在内容保护方面 VESA早有所设想,由Philips为DisplayPort发展、订立出一套内容防拷协议,该套协议使用标准的金钥交换方法,将128-bit的对称金钥用RSA 2048-bit非对称金钥方式加以编密后再进行递送,完成对称金钥的递送后,视频的收发两方便可直接以对称金钥进行视频内容的编密、传输、解密程序,如此即便有心者从中拦截传输内容,也只能得到一堆乱码而已。    至于在高色数输出方面,以目前主流LCD数字电视最大同时显示色数仍维持在1677万色的状况来看,近期内仍难以见到其实际应用,而超过30bit色数之后,其实肉眼并不是那么容易辨识出来,DisplayPort宣示支持48bit高色深规格后,HDMI在这方面的加入支持算是意气之争,实际意义并不大,不过HDMI 1.3版在强化过的高对比输出能力上,确实是能够相当程度的增进电视的画质表现。    此外,DisplayPort规格基本上是不需要支付授权费用的,因此对于IT产业而言,是个诱因相当大的理由,不过DisplayPort在认证收费以及终端授权方面,VESA组织还未有个明确的标准出现,对于支持厂商来说,也会产生相对的疑虑。    目前在ATI及NVIDIA等主流显示卡制造商以及各PC大厂的支持,也壮大了DisplayPort的声势,初期将会采并行支持的方式。不过,DisplayPort还未有实际成品出现,因此对于已经在市面上推行有一段时间的HDMI而言,仍是相对比较占优势的    作为一种新型接口,HDMI还处在起步阶段,需要面临不少问题,比如面临费用高昂、支持设备较少等阻力,这令大部分制造商裹足不前,目前也只有少数几家业界领导厂商推出了支持HDMI的终端设备,进一步扩大市场似乎也不是多么困难的事。HDMI 1.3版规范的出现,在规格追上竞争对手之后,前途似乎更见光明,将有可能成为“科技创造需求”的又一典范。

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