| 一、HDMI接口的工作原理 這張圖是HDMI接口的架構(gòu)示意圖。從左邊的信號源中你可以看到，HDMI接口的信源可以是任何支持HDMI輸出的設(shè)備，而接入端也可以是任何帶有HDMI輸 入接口的設(shè)備。無論他們是音頻設(shè)備、視頻設(shè)備還是控制設(shè)備，HDMI接口都可以應用其中。 在HDMI接口中的數(shù)據(jù)信號采用的是TMDS最小化傳輸差分信號協(xié)議。這種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議曾經(jīng)在DVI接口上得到廣泛的應用。而HDMI接口上的數(shù)據(jù)信號也沿用了這種協(xié)議。這種協(xié)議會將標準8bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為10bit信號，并且在轉(zhuǎn)換過程中使用微分傳送。微分傳送這種技術(shù)也曾經(jīng)被廣泛的應用于千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中。  在HDMI接口中音頻、視頻數(shù)據(jù)的傳輸時可以使用三條TMDS數(shù)據(jù)通道。視頻信息在傳送時被轉(zhuǎn)換城連續(xù)的24bit像素數(shù)據(jù)，每個時鐘周期可以傳送10bit的數(shù)據(jù)。像素時鐘周期傳輸比率大約在25MHz至165MHz之間。一般來說標準的NTSC 480i隔行信號的像素時鐘傳輸比率大約為13.5MHz。若傳輸信號的比率小于25MHz，HDMI會采用自動循環(huán)技術(shù)填補碼率，將信號的碼率提升到25MHz的水平。而HDMI接口最高每秒可以傳輸165M像素的數(shù)據(jù)量，這個數(shù)據(jù)吞吐能力是相當驚人的。在未來一段時間內(nèi)足以應付高碼率，高數(shù)據(jù)流家用電器的信號傳輸任務(wù)。 HDTV最高的標準是1080p，它每屏的分辨率為1920X1080，若每秒傳輸60幀圖像（1080p@60），那么最終的像素時鐘傳輸比率為124.4MHz。由此看來HDMI接口完全可以從容應付當今的消費電子產(chǎn)品的各項應用。當然HDMI也支持雙接口并聯(lián)模式，那樣可以提供驚人的330MHz傳輸比率。但是目前這種雙并聯(lián)HDMI接口不會用于一般消費階層。 在HDMI中所采用的視頻信號的編碼方式為RGB格式，如YCbCr 4:4:4 或YCbCr 4:2:2格式，他們每個像素都是24bit。YCbCr是一種數(shù)字視頻信號的格式，它與YPbPr格式相類似。（目前DVD播放機的分量輸出都是使用YCbCr/YPbPr格式）這種視頻信號標準也就是我們經(jīng)常所說的“YUY”。Y的意思是亮度，它并不帶有圖像顏色的信息。只是負責記錄圖像中黑色與白色信息。Cb是圖像中藍色與亮度的差異值（B-Y），而Cr是紅色與亮度之間的差異值（R-Y）。 那么Y、Cb、Cr這三個值就定義了視頻編碼時的采樣率。而上文中的“4”代表使用NTSC或PAL制式時的采樣率，即13.5MHz。那么我們看到的4:4:4，意思就是Y、Cb、Cr的編碼采樣率各是13.5MHz。而我們看到的4:2:2格式中Cb、Cr的采樣率各是6.75MHz。那么現(xiàn)在你就能很明顯的區(qū)分出上面兩個YCbCr格式中哪個視頻質(zhì)量更好了。 在HDMI接口中，音頻信號能夠使用2至8聲道，每個聲道的采樣率為192KHz。另外HDMI接口也提供了DDC顯示數(shù)據(jù)通道，它會向視頻接收裝置發(fā)送配置信息和數(shù)據(jù)格式信息。接收裝置可以讀取這些E-EDID增強擴展顯示識別數(shù)據(jù)的信息。最后HDMI接口也提供了CEC消費電子控制通道，通過這條通道可以控制視聽設(shè)備的工作。 二、HDMI接口連接器 按照電氣結(jié)構(gòu)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(shè)備端的插座和線材端的插頭組成，使用5V低電壓驅(qū)動，阻抗都是100歐姆。這三種插頭都可以提供可靠的TMDS連接。 Type A型接口  A型是標準的19針HDMI接口，普及率最高。 A型的插座成扁平的“D”型，上寬下窄。接口外側(cè)設(shè)有一圈厚度為0.5毫米的金屬材質(zhì)屏蔽層，防止來自外界的各種干擾信號。其中用于設(shè)備端的插座內(nèi)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。A型的插頭外徑是最寬處13.9毫米，高4.45毫米。內(nèi)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(nèi)（0.05毫米左右），以保證良好的接觸性。 A型接口每個時鐘周期可以傳輸165MHz的像素的信息。 Type B型接口  B型接口的物理結(jié)構(gòu)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。有29個引腳，可以提供雙TMDS傳輸通道，因此支持更高的數(shù)據(jù)傳輸率和Dual-Link DVI連接。 B型接口每個時鐘周期可以傳送高達330MHz的像素信息。 Type C型接口  C型HDMI接口設(shè)計目的就是為了緊湊型便攜設(shè)備，因此C型插座的尺寸只有10.5×2.5毫米，而插頭也只有10.42×2.4毫米。非常的小巧。 C型接口每個時鐘周期可以傳輸165MHz的像素的信息。 由于TMDS標準中指出，線纜的長度不得超過15米。因此使用TMDS標準的HDMI接口線纜長度也被限制在15米以內(nèi)。這個長度對于一般的家用和辦公領(lǐng)域來說已經(jīng)足夠了。 帶有A型HDMI接口的信號發(fā)射裝置可以連接到使用B型接口的接收裝置上，此時需要一個B到A型的轉(zhuǎn)換接口即可順利連接。但是需要注意的是，一個帶有B型接口的信號發(fā)射裝置是不可能連接一個帶有A類接口的信號接收裝置。目前HDMI接口已經(jīng)可以向下兼容DVI接口，他們之間只需使用專用的轉(zhuǎn)接線纜即可相互轉(zhuǎn)換。 專利許可費 不幸的是，HDMI接口并不是一個開放的標準。制造商必須向HDMI標準制定協(xié)會支付版稅，來換取一個生產(chǎn)許可證。不過這個版稅可不便宜，每年要交納15000美元的許可費，并且更黑的是每生產(chǎn)一個HDMI接口就要支付0.15美元的許可費。只有這樣制造商才能在自己的產(chǎn)品和使用手冊中標識支持HDMI的logo。如果制造商已經(jīng)是HDCP高清數(shù)字內(nèi)容保護協(xié)議的會員那么每個帶有HDMI接口的產(chǎn)品只需交納0.04美元的許可費。如果制造商在其產(chǎn)品中使用HDCP高清數(shù)字內(nèi)容保護機制，那么就必須要交納15000美元的年費，在加上每個產(chǎn)品0.005美元的購買密匙費。 三、針腳定義 為了方便大家查閱資料，以及各位DIY玩家對HDMI接口作進一步了解以A型HDMI接口為例介紹各個針腳的定義。  1.數(shù)據(jù)通道（TMDS通道） HDMI的數(shù)據(jù)通道和DVI的數(shù)據(jù)通道都采用TMDS信號（最小化傳輸差分信號）。通過TMDS信號傳送音頻，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。A型HDMI接口是單鏈接，B型HDMI接口是雙鏈接（帶寬增加一倍）。 視頻像素帶寬：從25 MHz到340 MHz (A型, HDMI 1.3) 或至 680 MHz (B型)。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。 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。 2.CEC通道（必須預留線路但可以不必實現(xiàn)） 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。 3.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)。 3. SCL和SDA SCL的全文是Serial Clock，SDA的全文是Serial Data。 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，存放有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。 4.DVI轉(zhuǎn)HDMI 由于HDMI和DVI采用相同的TMDS信號，所以很容易互相轉(zhuǎn)換。  但是DVI沒有規(guī)定傳送音頻信號，所以DVI轉(zhuǎn)HDMI，或者HDMI轉(zhuǎn)DVI都只有視頻信號，沒有音頻信號。 AMD的APU是一種特例，APU平臺的DVI信號來自HDMI，所以DVI接口用DVI轉(zhuǎn)接HDMI也有音頻信號。 四、HDMI 1.4新增功能 HDMI最新的版本是1.4版，1.4版新增功能簡介如下。 1.HDMI以太網(wǎng)通道(HDMI Ethernet Channel，HEC) HDMI 1.4版數(shù)據(jù)線將增加一條數(shù)據(jù)通道，支持高速雙向通訊。支持該功能的互連設(shè)備能夠通過百兆以太網(wǎng)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，可滿足任何基于IP的應用。 HDMI以太網(wǎng)通道將允許基于互聯(lián)網(wǎng)的HDMI設(shè)備和其它HDMI設(shè)備共享互聯(lián)網(wǎng)接入，無需另接一條以太網(wǎng)線。新功能還將提供一個連接平臺，允許HDMI設(shè)備之間共享內(nèi)容。 HDMI以太網(wǎng)絡(luò)通道技術(shù)在單一HDMI纜線中集成視頻、音頻與數(shù)據(jù)流，兼具HDMI連接的一流信號品質(zhì)與便利性，與家用娛樂網(wǎng)絡(luò)的強大與彈性功能。HDMI以太網(wǎng)絡(luò)通道在HDMI連接中加入專用的數(shù)據(jù)通道，提供高達100 Mb/sec的雙向高速網(wǎng)絡(luò)功能。 2.音頻回授通道(Audio Return Channel，ARC) 帶有內(nèi)置調(diào)諧器與HDMI接口的電視，無須使用其他音頻纜線，即可"上傳"音頻數(shù)據(jù)至環(huán)繞聲系統(tǒng)。在高清電視直接接收音頻和視頻內(nèi)容的情況下，這個新通道能讓高清電視通過HDMI線把音頻直接傳送到A/V功放接收機上，無需另外一條線纜。 3.HDMI 3D功能 新規(guī)范將為HDMI設(shè)備定義通用3D格式和分辨率，實現(xiàn)家庭3D系統(tǒng)輸入輸出部分的標準化，最高支持兩條1080p分辨率的視頻流。 3D技術(shù)發(fā)展迅猛，同時間有數(shù)項競爭技術(shù)齊頭并進，因此HDMI 1.4規(guī)格為常見的3D顯示技術(shù)定義了相關(guān)協(xié)議，包括：圖幀、圖線、圖場可選方法，并排方法（全景與半景），2D加深度方法。 4.支持更高分辨率 HDMI設(shè)備支持的高清分辨率將達到4K×2K，四倍于目前的1080p，能夠和眾多數(shù)字家庭影院以同樣的分辨率傳輸內(nèi)容。 具體格式：3840×2160 24Hz/25Hz/30Hz；4096×2160 24Hz 。 5.拓展支持色彩空間 HDMI技術(shù)將支持專為數(shù)碼相機設(shè)計的色彩空間，包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601，可在連接數(shù)碼相機的時候顯示更精確的逼真色彩。 6.Micro HDMI迷你接口 新的Micro HDMI接口將比現(xiàn)在19針MINI HDMI版接口小50%左右，可為相機、手機等便攜設(shè)備帶來最高1080p的分辨率支持及最快5GB的傳輸速度。 7.汽車連接系統(tǒng)(Automotive Connection System，ACS) 一種為車載高清內(nèi)容傳輸設(shè)計的線纜規(guī)范，可避免發(fā)熱、震動、噪音等汽車內(nèi)部常見環(huán)境的影響，也為汽車制造商在車內(nèi)傳送高清內(nèi)容提供了一套切實可行的解決方案。 汽車用連接版本為HDMI E TYPE 8.五種HDMI1.4新標識 如今，HDMI似乎是與高清標準畫上了等號。無論是在液晶電視、藍光播放器，還是HTPC、投影機上，這個小小的接口都是必不可少的，有了它就意味著這個設(shè)備進入了次時代影音播放器的行列。而就在大多數(shù)人還在爭論是否更先進的Display Port將會取代HDMI的時候，HDMI1.4版悄然登場。不過，盡管HDMI新版本增添了不少功能，但并不是每項技術(shù)都是必備的，所以為了讓消費者能夠明確功能，不至于花冤枉錢，近日，HDMI標準授權(quán)機構(gòu)對1.4版本發(fā)布了新規(guī)范。 根據(jù)HDMI標準授權(quán)機構(gòu)的指示精神，從即日起，對于那些HDMI線纜的制造商在銷售和宣傳新版本的時候，禁止再使用籠統(tǒng)的版本號標識，而舊版本則應該在一年內(nèi)去除所有版本號標識的標簽、說明、包裝等。 |
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什么是HDMI接口？
HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒體接口。HDMI接口可以提供高達5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。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。應用HDMI的好處是：只需要一條HDMI線，便可以同時傳送影音信號，而不像現(xiàn)在需要多條線材來連接；同時，由于無線進行數(shù)/?；蛘吣?數(shù)轉(zhuǎn)換，能取得更高的音頻和視頻傳輸質(zhì)量。對消費者而言，HDMI技術(shù)不僅能提供清晰的畫質(zhì)，而且由于音頻/視頻采用同一電纜 ，大大簡化了家庭影院系統(tǒng)的安裝。
2002年的4月，日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用于數(shù)字視頻/音頻傳輸標準。2002年歲末，高清晰數(shù)字多媒體接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標準頒布。HDMI在針腳上和DVI兼容，只是采用了不同的封裝。與DVI相比，HDMI可以傳輸數(shù)字音頻信號，并增加了對HDCP的支持，同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率，最遠可傳輸15米，足以應付一個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。
傳統(tǒng)的AV復合和色差接口都需要獨立分開音頻和視頻數(shù)據(jù)線來傳輸信號，同為數(shù)字接口的DVI接口則并不支持音頻傳輸，目前唯有HDMI具備了在一條數(shù)據(jù)線上同時傳送影音信號的能力，因此人們也習慣把HDMI稱為“高清一線通”。
什么是HDCP協(xié)議？
HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的縮寫，中文可稱作“HDCP數(shù)字內(nèi)容保護”。HDCP技術(shù)是由好萊塢與半導體界巨人Intel合作發(fā)開，它可以實際運用在顯卡、DVD播放機等傳輸端，以及顯示器、電視機、投影機的接收端之間。是高清電影、電視節(jié)目的重要反盜版技術(shù)，不支持HDCP協(xié)議的顯示器無法正常播放有版權(quán)的高清節(jié)目。
DVD之后的高清電影節(jié)目采用了HDCP和AACS反盜版技術(shù)，藍光和HD DVD都使用了這種反盜版技術(shù)，高清電視（HDTV）也會使用。使用了HDCP和AACS反盜版技術(shù)后電影節(jié)目只能在支持HDCP的設(shè)備上正常播放，否則只能看到黑屏顯示或者低畫質(zhì)顯示（清晰度大約只有正常的四分之一），也就便失去了高清的價值。其中AACS是加密技術(shù)，同時被用在HD DVD和藍光光盤當中，保護光盤中的視頻內(nèi)容無法正常復制出來在其它地方播放。
而HDCP協(xié)議是用來防止視頻內(nèi)容在傳輸?shù)倪^程被完整的復制下來。這種技術(shù)并不是讓數(shù)字訊號無法被不合法的錄制下來，而是將數(shù)字訊號進行加密，讓不合法的錄制方法，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的錄制顯示器上的節(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，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，防止了盜版。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。但是并不是帶DVI接口的液晶顯示器都支持HDCP協(xié)議，必須經(jīng)過帶有相應硬件芯片，通過認證的顯示器才行。
在電腦平臺上受到HDCP技術(shù)保護的數(shù)據(jù)內(nèi)容在輸出時會由操作系統(tǒng)中的COPP驅(qū)動(認證輸出保護協(xié)議)首先驗證顯卡，只有合法的顯卡才能實現(xiàn)內(nèi)容輸出，隨后要認證顯示設(shè)備的密鑰，只有符合HDCP要求的設(shè)備才可以最終顯示顯卡傳送來的內(nèi)容。HDCP傳輸過程中，發(fā)送端和接受端都存儲一個可用密鑰集，這些密鑰都是秘密存儲，發(fā)送端和接受端都根據(jù)密鑰進行加密解密運算，這樣的運算中還要加入一個特別的值KSV(視頻加密密鑰)。同時HDCP的每個設(shè)備會有一個唯一的KSV序列號，發(fā)送端和接受端的密碼處理單元會核對對方的KSV值，以確保連接是合法的。HDCP的加密過程會對每個像素進行處理，使得畫面變得毫無規(guī)律、無法識別，只有確認同步后的發(fā)送端和接受端才可能進行逆向處理，完成數(shù)據(jù)的還原。在解密過程中，HDCP系統(tǒng)會每2秒中進行一次連接確認，同時每128幀畫面進行一次發(fā)送端和接受端同步識別碼，確保連接的同步。為了應對密鑰泄漏的情況，HDCP特別建立了“撤銷密鑰”機制。每個設(shè)備的密鑰集KSV值都是唯一的，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(xiàn)在列表中的KSV將被認做非法，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(shù)據(jù)中并將自動更新。
可見要想在計算機上播放有版權(quán)的高清節(jié)目，不論是HDTV、藍光還是HD DVD碟片，都要求顯示器和顯卡支持HDCP協(xié)議。不過廠商要為產(chǎn)品打上HDCP的Logo，則需要支付一定的認證費用，還要增加硬件芯片，顯然提高了成本，目前只有部分產(chǎn)品通過認證。由于高清節(jié)目會逐漸普及，HDCP已成定局，因此支持HDCP協(xié)議的設(shè)備也會越來越多。
全面解密HDMI接口技術(shù)
提起數(shù)碼產(chǎn)品的接口，大家都能列舉出一大片，什么S端子、AV端子、色差分量接口、VGA接口、DVI接口……而說到HDMI數(shù)字信號接口，消費者更不會陌生，作為最新一代的數(shù)字接口，HDMI已經(jīng)廣泛應用于各種數(shù)碼產(chǎn)品上，不管是平板電視、DVD碟機、高清播放機，還是投影儀、數(shù)碼攝像機、液晶顯示器，以及藍光DVD和HD DVD，都少不了HDMI數(shù)字信號接口的身影。
消費者對HDMI接口的優(yōu)點都非常了解，這里筆者也不準備再多介紹，提起為何HDMI接口有這些優(yōu)點可能大家就不清楚了，HDMI接口在數(shù)據(jù)的保密技術(shù)上的優(yōu)勢獲得了眾多企業(yè)的推崇，那么到底其又有何特點，下面將給大家一一解開謎底。
HDMI的基本傳輸原理
HDMI（High－Definition Multimedia Interface）又被稱為高清晰度多媒體接口，是首個支持在單線纜上傳輸，不經(jīng)過壓縮的全數(shù)字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數(shù)據(jù)的數(shù)字接口。HDMI接口由Silicon Image美國晶像公司倡導，聯(lián)合索尼、日立、松下、飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費類電子制造商聯(lián)合成立的工作組共同開發(fā)的。HDMI最早的接口規(guī)范HDMI1.0于2002年12月公布，目前的最高版本是于今年6月發(fā)布的HDMI1.3規(guī)范。
HDMI源于DVI接口技術(shù)，它們主要是以美國晶像公司的TMDS信號傳輸技術(shù)為核心，這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉(zhuǎn)接頭相互轉(zhuǎn)換的原因。美國晶像公司是HDMI八個發(fā)起者中唯一的集成電路設(shè)計制造公司，是高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導廠商，因為下面要提到的TMDS信號傳輸技術(shù)就是它們開發(fā)出來的，所以這里稍微提及一下。
TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）也被稱為最小化傳輸差分信號，是指通過異或及異或非等邏輯算法將原始信號數(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，電平轉(zhuǎn)化實現(xiàn)不同邏輯接口間的匹配），轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分傳動方式傳送。這種算法使得被傳輸信號過渡過程的上沖和下沖減小，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)乃俣群涂煽啃浴?/p>
一般情況下，HDMI連接由一對信號源和接受器組成，有時候一個系統(tǒng)中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出設(shè)備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據(jù)標準接收連接器的信息，同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數(shù)據(jù)線和接收器包括三個不同的TMDS數(shù)據(jù)信息通道和一個時鐘通道，這些通道支持視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息，視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息通過三個通道傳送到接收器上，而視頻的像素時鐘則通過TMDS時鐘通道傳送，接收器接受這個頻率參數(shù)之后，再還原另外三個數(shù)據(jù)信息通道傳遞過來的信息。
視頻和音頻信號傳輸
HDMI輸入的源編碼格式包括視頻像素數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包。其中數(shù)據(jù)包中包含有音頻數(shù)據(jù)和輔助信息數(shù)據(jù)，同時HDMI為了獲得聲音數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的高可靠性，數(shù)據(jù)包中還包括一個BCH錯誤糾正碼。HDMI的數(shù)據(jù)信息的處理可以有多種不同的方式，但最終都是在每一個TMDS通道中包含2位的控制數(shù)據(jù)、8位的視頻數(shù)據(jù)和4位的數(shù)據(jù)包。HDMI的數(shù)據(jù)傳輸過程可以分成三個部分：視頻數(shù)據(jù)傳輸期、島嶼數(shù)據(jù)傳輸期和控制數(shù)據(jù)傳輸期。
HDMI數(shù)據(jù)傳輸示意圖，HDMI有三個TMDS數(shù)據(jù)信息通道
視頻數(shù)據(jù)傳輸期，HDMI數(shù)據(jù)線上傳送視頻像素信號，視頻信號經(jīng)過編碼，生成3路（即3個TMDS數(shù)據(jù)信息通道，每路8位）共24位的視頻數(shù)據(jù)流，輸入到HDMI發(fā)射器中。24位像素的視頻信號通過TMDS通道傳輸，將每通道8位的信號編碼轉(zhuǎn)換為10位，在每個10位像素時鐘周期傳送一個最小化的信號序列，視頻信號被調(diào)制為TMDS數(shù)據(jù)信號傳送出去，最后到接受器中接收。
島嶼數(shù)據(jù)傳輸期，TMDS通道上將出現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每4位被一組，構(gòu)成一個上面提到的4位數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包和視頻數(shù)據(jù)一樣，被調(diào)制為10位一組的的TMDS信號后發(fā)出。視頻數(shù)據(jù)傳輸期和島嶼數(shù)據(jù)傳輸期均開始于一個Guard Band保護頻帶，Guard Band由2個特殊的字符組成，這樣設(shè)計的目的在于在明確限定控制數(shù)據(jù)傳輸期之后的跳轉(zhuǎn)是視頻數(shù)據(jù)傳輸期。
HDMI的數(shù)據(jù)傳輸周期示意圖：左到右分別為控制數(shù)據(jù)傳輸期、島嶼數(shù)據(jù)傳輸期、視頻數(shù)據(jù)傳輸期
控制數(shù)據(jù)傳輸期，在上面任意兩個數(shù)據(jù)傳輸周期之間，每一個TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，這一共6位的控制數(shù)據(jù)分別為HSYNC（行同步）、VSYNC（場同步）、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每個TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，采用從2位到10位的的編碼方法，在每個控制周期最后的階段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3組成的文件頭，說明下一個周期是視頻數(shù)據(jù)傳輸期還是島嶼數(shù)據(jù)傳輸期。
島嶼數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸是在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)南[期，這意味著在傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)的時候，并不會占據(jù)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挘⑶乙膊灰粋€單獨的通道來傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)，這也就是為什么一根HDMI數(shù)據(jù)線可以同時傳輸視頻信號和音頻信號的原因。
HDMI的高音視頻帶寬
HDMI的數(shù)據(jù)信息的處理可以有多種不同的方式，也就是說HMDI支持多種方式的視頻編碼，通過對3個TMDS數(shù)據(jù)信息通道的合理分配，既可以傳輸RGB數(shù)字色度分量的4：4：4信號，也可以傳輸YCbCr數(shù)字色差分量的4：2：2信號，最高可滿足24位視頻信號的傳輸需要。
HDMI每個TMDS通道視頻像素流的速率一般在25MHz～165MHz之間，HDMI1.3規(guī)范已經(jīng)將這一上限提升到了225MHz，當視頻格式的速率低于25MHz時，將使用像素重復法來傳輸，即視頻流中的像素被重復使用。以每個TMDS通道最高165MHz的頻率計算，3個TMDS通道傳輸R/G/B或者Y/Cb/Cr格式編碼的24位像素視頻數(shù)據(jù)，最高帶寬可以達到4.95Gbps，實際視頻信號傳輸帶寬接近4Gbps，而現(xiàn)在最高規(guī)格的高清視頻格式1080p所需的帶寬僅僅為2.2Gbps，因此HDMI擁有的充足帶寬不僅可以滿足現(xiàn)在高清視頻的需要，在今后相當長一段時間內(nèi)都可以提供對更高清晰度視頻格式的支持。
除了高的視頻信號帶寬之外，HDMI還在協(xié)議中加入了對音頻信號傳輸?shù)闹С?，形成了業(yè)界首個單線纜多媒體接口協(xié)議。HDMI的音頻信號不占用額外的通道，而是采用和其他輔助信息一起組成數(shù)據(jù)包，利用3個TMDS通道在視頻信號傳輸?shù)南[期，以島嶼數(shù)據(jù)的形式傳送。即使在傳輸1080p（60Hz）的視頻信號的時候，還可以提供最高8路，每路采樣頻率192kHz的高質(zhì)量音頻信號，相比之下，CD音頻制式44.1kHz的兩聲道信號，以及最新的DVD－Audio音頻格式96kHz的6聲道信號，就相形見絀了。
