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HDMI

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HDMI(高清晰度多媒體接口)

HDMI Logo.svg
HDMI正式商標

類別 數位影像/聲音連接頭
產品歷史
設計者 HDMI組織
設計年代 2002年12月
製造年代 2003年至今
規格
熱插拔 yes
外接 yes
聲音訊號 PCM,DVD-Audio,Super Audio CD,Dolby TrueHD,DTS Master Audio
影像訊號 480,576,720,or 1080 (progressive or interlaced video).
資料頻寬 10.2 Gbps at 340 Mhz
纜線 5 meters max.
腳位數量 19
腳位配置
HDMI Connector Pinout.svg
Type A (Receptacle) HDMI
引脚1 TMDS Data2+
引脚2 TMDS Data2 Shield
引脚3 TMDS Data2–
引脚4 TMDS Data1+
引脚5 TMDS Data1 Shield
引脚6 TMDS Data1–
引脚7 TMDS Data0+
引脚8 TMDS Data0 Shield
引脚9 TMDS Data0–
引脚10 TMDS Clock+
引脚11 TMDS Clock Shield
引脚12 TMDS Clock–
引脚13 CEC
引脚14 Reserved (N.C. on device)
引脚15 SCL
引脚16 SDA
引脚17 DDC/CEC Ground
引脚18 +5 V Power
引脚19 Hot Plug Detect

高清晰度多媒體接口英语High Definition Multimedia Interface,簡稱HDMI)是一種全數位影像聲音傳送接口,可以傳送未壓縮音頻視頻信號。HDMI可用於機上盒DVD播放機個人電腦電視遊樂器、綜合擴大機、數位音響與電視機等设备。HDMI可以同時傳送音頻和影音信號,由於音頻和視頻信號採用同一條電纜,大大簡化了系統线路的安裝难度。

HDMI是被設計來取代較舊的類比影音傳送接口如SCARTRCA等端子的。它支援各類電視電腦影像格式,包括SDTVHDTV視頻畫面,再加上多聲道數位音頻。在傳送時,各種視頻資料將被HDMI收發晶片以“最小化传输差分信号”(TMDS)技術編碼成資料封包。規格初制訂時其最大畫素傳輸率為165Mpx/sec,足以支援1080p畫質每秒60張畫面,或者UXGA解像度(1600x1200);後來在HDMI 1.3規格中擴增為340Mpx/秒,以符合未來可能的需求。

HDMI也支援非壓縮的8聲道數位音頻傳送(取樣率192kHz,資料長度24bits/sample),以及任何壓縮音頻串流如Dolby DigitalDTS,亦支援SACD所使用的8聲道的1bit DSD信號。在HDMI 1.3規格中,又追加了超高資料量的非壓縮音頻串流如Dolby TrueHDDTS-HD的支援。

標準的Type A HDMI接頭有19個腳位,另有一種支援更高解像度的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,容許其傳送擴張的視頻通道以應付未來的高畫質需求,如WQSXGA(3200x2048)。

Type A HDMI可向下相容於現今多數顯示器顯示卡所使用的Single-link DVI-D或DVI-I接口(但不支援DVI-A),這表示採用DVI-D接口的訊號來源可以透過轉換線驅動HDMI螢幕,但是此種轉換方案並不支援音頻傳送與遙控機能。此外,如無HDCP認證的DVI螢幕也將不能收看從HDMI所輸出帶有HDCP加密保護的視頻資料。(所有HDMI螢幕皆支援HDCP,但大多數DVI接口的顯示器不支援HDCP。)Type B HDMI接頭也將向下相容於Dual-link DVI接口。

HDMI組織的發起者包括各大消費電子產品製造商,如日立製作所松下電器Quasar飛利浦索尼湯姆生RCA東芝Silicon Image數位內容保護公司(Digital Content Protection, LLC)[1] 提供HDMI接口相關的防拷保護技術。此外,HDMI也受到各主要電影製作公司如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製造商,以及多家有線電視系統業者的支持。

規格[编辑]

HDMI接頭[编辑]

HDMI Type A 插座
HDMI傳輸線

HDMI的規格書中規定了四種HDMI接口, 分別是:

  • HDMI A Type

应用于HDMI1.0版本,總共有19pin, 规格为4.45 mm × 13.9 mm,為最常見的HDMI接頭規格, 相對等於DVI Single-Link傳輸。在HDMI 1.2a之前, 最大能傳輸165MHz的TMDS, 所以最大傳輸規格只能在於1600x1200(TMDS 162.0 MHz) 。

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 Reserved (N.C. on device)
15 SCL
16 SDA
17 DDC/CEC Ground
18 +5V Power
19 Hot Plug Detect
  • HDMI B Type

应用于HDMI1.0版本,规格为4.45 mm × 21.2 mm,總共有29pin, 可傳輸HDMI A type兩倍的TMDS資料量, 相對等於DVI Dual-Link傳輸, 用於傳輸高解析度(WQXGA 2560x1600以上)。 (因為HDMI A type 只有Single-Link的TMDS傳輸, 如果要傳輸成HDMI B type的訊號, 則必須要兩倍的傳輸效率, 會造成TMDS的Tx、Rx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 Tx、Rx只能穩定在165MHz以下工作。)此类接口未应用在任何产品中。

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 Reserved (N.C. on device)
24 Reserved (N.C. on device)
25 SCL
26 SDA
27 DDC/CEC Ground
28 +5V Power
29 Hot Plug Detect
  • HDMI C Type
顯示卡上的mini-HDMI

俗稱mini-HDMI,应用于HDMI1.3版本,總共有19pin, 可以說是縮小版的HDMI A type, 规格为2.42 mm × 10.42 mm,但腳位定義有所改變。 主要是用在攜帶型裝置上, 例如DV、數位相機、攜帶型多媒體播放機等。由於大小所限,一些顯示卡會使用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 Reserved (N.C. on device)
18 +5V Power
19 Hot Plug Detect
  • HDMI D Type

应用于HDMI1.4版本,總共有19pin, 规格为2.8 mm × 6.4 mm,但腳位定義有所改變。 新的Micro HDMI接口将比现在19针MINI HDMI版接口小50%左右,可为相机、手机等便携设备带来最高1080p的分辨率支持及最快5GB的传输速度。

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通道[编辑]

  • 傳送音頻、視頻及各種輔助資料
  • 訊號編碼方式:遵循DVI 1.0規格。Single-link (Type A HDMI) or dual-link (Type B HDMI).
  • 視頻像素頻寬:從25 MHz到340 MHz (Type A, HDMI 1.3) 或至 680 MHz (Type B). 頻寬低於25MHz的視頻訊號如NTSC 480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許資料量從24位元至48位元。支援每秒120張畫面 1080p解析度畫面傳送以及WQSXGA解析度 [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); YCbCr 4:2:0 (HDMI 2.0)
  • 音頻取樣率:32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz, 192 kHz, 1536 kHz (HDMI 2.0).
  • 音頻聲道數量:最大8聲道。HDMI 2.0支持32声道。
  • 音頻串流規格:IEC61937相容串流,包括高流量無失真訊號如Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio

DDC通道[编辑]

  • 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時脈的I²C訊號
  • 傳送資料結構為VESA Enhanced EDID (V1.3).

CEC通道(必須預留線路但可以不必實作)[编辑]

  • CEC全文為Consumer Electronics Control
  • 用來傳送工業規格的AV Link協定訊號,以便支援單一遙控器操作多台AV機器
  • 為單芯線雙向串列匯流排
  • 在HDMI 1.0協定中制訂,在1.2a版中更新
  • 一些制造商可能使用了HDMI CEC,但是可能使用了不同的名称来代表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

防拷機制[编辑]

  • 強制支援HDCP規格1.10版

版本演化[编辑]

HDMI 1.1 / 1.2[编辑]

HDMI 1.1

2004年5月提出

HDMI 1.2

2005年8月提出

  • 支援8聲道1bit音頻(SACD所使用者)
  • 讓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以上顯示器支援低電壓訊源
HDMI 1.2a

2005年12月提出

  • 完全確立CEC通道的功能,指令集,以及相容性測試程序

HDMI 1.3[编辑]

2006年6月22日提出[2]

  • 擴增single-link模式的頻寬至340 Mhz (資料傳送速度10.2 Gbps)
  • 從24bit色域(1677萬色)擴張支援至30-bit, 36-bit, 與 48-bit (RGB or YCbCr) 色域(相當於超過十億色顯示)
  • 支援新的xvYCC色彩標準
  • 支援自動語音同步(台詞對嘴)機能
  • 支援Dolby TrueHD 以及 DTS-HD Master Audio 訊號輸出至外接解碼器[3] 如果播放機具有直接將此二種訊號解碼的能力,則不需要支援HDMI 1.3,因為所有的HDMI規格都可以傳送未壓縮的音頻訊號。
  • 提出新的小型化接頭以支援輕便型攝錄影機[4]
  • Sony PlayStation 3 是第一個上市的 HDMI 1.3播放機.
  • Sony BRAVIA KDL- 46X2500、KDL-40X2500是第一個上市的 HDMI 1.3螢幕. (1080p支援新的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(支援 30-bit deep color)
HDMI 1.3a

2006年11月10日提出

  • 修改Cable and Sink的HDMI 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 影像量化範圍
  • 增加CEC指令關於時間及聲音控制
  • 同時Released認證的測試規格文件
HDMI 1.3b

2007年3月26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 description (4.1)
  • Addition of Agilent TDR to Recommended TE (4.2.1.11)
  • Clarification of tentative cable emulators (4.2.1.17)
  • 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 Degradation (7-15, 8-14)
  • Added testing of additional source-supported Deep Color formats (7-34)
  • Additional HDMI VSDB EDID checks (8-3)
  • Additional TTC usage (5-3, 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_Formats (App. 3)
  • Removed test for filler bytes (8-3)
  • Removed Tektronix part number of cable emulator EFF-HDMI-CE-01
HDMI 1.3b1

2007年8月1日提出

  • 僅修正關於測試設備上 Type C connector 的固定器(fixture)的些微內容
HDMI 1.3c

2008年7月25日提出

  • 和 1.3b、1.3b1 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於HDMI裝置的互連相容性)
  • 亦有部份修改與 repeater 和 CEC 相關

HDMI 1.4[编辑]

2009年5月28日提出

  • 新增HDMI百兆以太网通道,允许基于互联网的HDMI设备和其它HDMI设备共享互联网接入,无需另接一条以太网线。
  • 新增音频回授通道,让高清电视通过HDMI线把音频直接传送到A/V功放接收机上。
  • 定义通用3D格式和分辨率。实现家庭3D系统输入输出部分的标准化,最高支持两条1080p分辨率的视频流。
  • 最高支持4K × 2K (3840×2160p@24 Hz/25 Hz/30 Hz 或 4096×2160p@24 Hz)
  • 拓展支持色彩空间,专为数码相机设计的色彩空间,包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601,可在连接数码相机的时候显示更精确的逼真色彩。
  • 新增Micro HDMI迷你接口,新的Micro HDMI接口将比现在的19针普通接口小50%左右。
  • 支持汽车连接系统,一种为车载高清内容传输设计的线缆规范,可避免发热、震动、噪音等汽车内部常见环境的影响,也为汽车制造商在车内传送高清内容提供了一套切实可行的解决方案。[2]
HDMI 1.4a

2010年3月4日提出

  • 新增Top-and-Bottom(上下)格式
  • 新增两套应用于广播系统中的强制性3D画面传输格式标准
    • Side-by-Side Horizontal(並行水平)
    • Top-and-Bottom(上下)
  • 定义强制性广播、游戏、电影3D标准
  • HDMI 1.4a标准要求
    • 3D显示设备帧封装水平须达到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
    • Side-by-Side Horizontal需达到1080i@50或1080i@60
    • top-and-bottom 需达到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
HDMI 1.4b

2011年10月11日提出

HDMI 2.0[编辑]

2013年9月4日提出

  • 新增 2160p@50、2160p@60 (4K解析度)
  • 支援21:9長寛比
  • 32聲道,4组音频流
  • 傳輸頻寬18Gbit/s
  • 線材兼容HDMI 1.4 (沒有定義新的數據線和接頭)
  • 支持CEC扩展
  • 支持双画面
  • 动态自动声画同步

長度限制問題[编辑]

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28AWG(American Wire Gauge, 美國纜線度量)規格HDMI銅線大約在超過5公尺之後開始訊號衰減。此長度通常不足以滿足投影機與電腦的連接。

但HDMI組織網頁並不認可此限制,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"之情況下通過不短於十米的 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的線材去製作。

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網路纜線來取代標準HDMI銅線。某些廠商也製造HDMI訊號增強器以因應使用者的需求。

現有單一一顆HDMI equalizer IC,可讓24AWG HDMI cable最大使用長度變成50公尺。如果有提供足夠且乾淨的電源,還可再串接。

版本对比[编辑]

注意:某些类型HDMI数据线可选支持HDMI版本特定的的子技术规范。如Deep Color和xvYCC为可选支持技术。

HDMI 版本 1.0–1.2a 1.3 1.4 [3] 2.0
最大signal视频带宽(MHz) 165 340 340 [5] 600
最大TMDS带宽(Gbit/s) 4.95 10.2 10.2 18
最大视频带宽 (Gbit/s) 3.96 8.16 8.16 14.4
最大音频带宽 (Mbit/s) 36.86 36.86 36.86 49.152 (IEC61937以及DST audio)
最大色深 (bit/px) 24 48 48 48
24-bit/px HDMI单通道最大分辨率 1920×1200p 60 Hz 2560×1600p 75 Hz 4096×2160p 24 Hz 3840×2160p 60 Hz
30-bit/px HDMI单通道最大分辨率 不適用 2560×1600p 60 Hz 3840×2160p 30 Hz 3840×2160p 60 Hz
36-bit/px HDMI单通道最大分辨率 不適用 1920×1200p 75 Hz 3840×2160p 25 Hz 3840×2160p 50 Hz
48-bit/px HDMI单通道最大分辨率 不適用 1920×1200p 60 Hz 3840×2160p 24 Hz 3840×2160p 30 Hz
HDMI 版本 1.0 1.1 1.2
1.2a
1.3 1.3a
1.3b
1.3b1
1.3c
1.4[6] 2.0
sRGB 1 1 1 1 1 1 1
YCbCr 1 1 1 1 1 1 1
8 声道 LPCM, 192 kHz, 24 bit 音频传输 1 1 1 1 1 1 1
Blu-ray Disc 视频音频全分辨率支持 1 1 1 1 1 1 1
消费电子控制(CEC) 1 1 1 1 1 1 1
DVD-Audio 支持 0 1 1 1 1 1 1
Super Audio CD (DSD) 支持 0 0 1 1 1 1 1
Deep Color色深技术 0 0 0 1 1 1 1
xvYCC 0 0 0 1 1 1 1
自动声画同步 0 0 0 1 1 1 1
Dolby TrueHD 音频 0 0 0 1 1 1 1
DTS-HD Master Audio 音频 0 0 0 1 1 1 1
CEC命令列表更新 0 0 0 0 1 1 1
以太网络通道 0 0 0 0 0 1 1
音频回传通道 0 0 0 0 0 1 1
HDMI 3D功能 0 0 0 0 0 1 1
4K×2K分辨率支持 0 0 0 0 0 1 1
4K@50/60 Hz 0 0 0 0 0 0 1
CEC扩展 0 0 0 0 0 0 1
双画面 0 0 0 0 0 0 1
4个音频流 0 0 0 0 0 0 1
32个音频通道 0 0 0 0 0 0 1
1536 kHz音频采样 0 0 0 0 0 0 1
21:9宽高比 0 0 0 0 0 0 1
动态自动声画同步 0 0 0 0 0 0 1

版权[编辑]

HDMI是HDMI Licensing, LLC的登录商标。使用HDMI规格需缴付版权费。版权费分为年会费和产品销售费。

  • 年会费:使用HDMI的企业每年缴付10,000美元(2006年7月以前年费为15,000美元)
  • 产品销售费:使用HDMI的规格的产品收取0.15美元,如果产品上有HDMI的标记可打0.05美元折扣,如果该产品含有HDCP保护协议可再打0.04美元折扣。

产品销售费按最终产品为单位计算。例如一条HDMI导线收取0.15美元,而一个电视机厂商把这条导线和提供HDMI端口的电视一同捆绑销售也只征收0.15美元。

參考文獻[编辑]

外部連結[编辑]