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HDMI

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HDMI(高畫質多媒體介面)
HDMI Logo.svg
HDMI正式商標
類別 數位影像/聲音連接頭
設計者 HDMI組織
設計時間 2002年12月
製造時間 2003年至今
熱插拔 可以
外接 可以
音頻信號 PCM,DVD-Audio,Super Audio CD,Dolby TrueHD,DTS-HD Master Audio
視頻信號 480,576,720,1080,1440 or 2160 (隔行或逐行視頻).
纜線 最長5米
引腳 19
比特率 18Gbps(600MHz)
HDMI Connector Pinout.svg
Type A (Receptacle) HDMI
引腳1 TMDS Data2+
引腳2 TMDS Data2 Shield
引腳3 TMDS Data2–
引腳4 TMDS Data1+
引腳5 TMDS Data1 Shield
引腳6 TMDS Data1–
引腳7 TMDS Data0+
引腳8 TMDS Data0 Shield
引腳9 TMDS Data0–
引腳10 TMDS Clock+
引腳11 TMDS Clock Shield
引腳12 TMDS Clock–
引腳13 CEC
引腳14 Reserved(N.C. on device)
引腳15 SCL(I²C serial clock for DDC)
引腳16 SDA(I²C serial data for DDC)
引腳17 DDC/CEC Ground
引腳18 +5 V Power
引腳19 Hot Plug Detect

高畫質多媒體介面英語:High Definition Multimedia Interface,簡稱HDMI)是一種全數位影像聲音傳送介面,可以傳送未壓縮音訊視訊訊號。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設備。HDMI可以同時傳送音訊和視訊訊號,由於音訊和視訊訊號採用同一條線材,大大簡化系統線路的安裝難度。

簡述[編輯]

HDMI是被設計來取代較舊的類比訊號影音傳送介面如SCARTRCA等端子的。它支援各類電視電腦影像格式,包括SDTVHDTV視訊畫面,再加上多聲道數位音訊。HDMI與去掉音頻傳輸功能的UDI都繼承了DVI的核心技術「傳輸最小化差分訊號」TMDS,從本質上來說仍然是DVI的擴展。DVI、HDMI、UDI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,並在每一行與每禎畫面發送完畢後加入一個特定的空白時間(類似模擬掃描線),並沒有將數據「Micro-Packet Architecture(微封包架構)」化,也不會只更新前後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。

DisplayPort一開始則面向液晶顯示器開發,採用「Micro-Packet Architecture(微封包架構)」傳輸架構,視頻內容以封包方式傳送,這一點同DVI、HDMI等視頻傳輸技術有着明顯區別。也就是說,HDMI的出現取代了模擬信號視頻,而DisplayPort的出現則取代的是DVI和VGA接口。

HDMI也支援非壓縮的8聲道數位音訊傳送(取樣率192kHz,資料長度24bits/sample),以及任何壓縮音訊串流如Dolby DigitalDTS,亦支援SACD所使用的8聲道的1bit DSD訊號。在HDMI 1.3規格中,又追加了超高資料量的非壓縮音訊串流如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,容許其傳送擴展的視訊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介面(但不支援DVI-A),這表示採用DVI-D介面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訊傳送與遙控機能。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加密保護的視訊資料(所有HDMI螢幕皆支援HDCP,但大多數DVI介面的顯示器不支援HDCP),Type B HDMI接頭也將向下相容於Dual-link DVI介面。

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介面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援。

規格[編輯]

HDMI接頭[編輯]

三款不同大小的HDMI
HDMI Type A插座

HDMI的規格書中規定了四種HDMI接口,分別是:

  • HDMI A Type

應用於HDMI1.0版本,總共有19pin,規格為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1600×1200(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

應用於HDMI1.0版本,規格為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 2560×1600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 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,應用於HDMI1.3版本,總共有19pin,可以說是縮小版的HDMI A type,規格為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
華碩 Zenbook UX305右側的耳機孔、micro HDMI (D Type)接口、USB 3.0接口和電源接口

應用於HDMI1.4版本,總共有19pin,規格為2.8 mm×6.4 mm,但腳位定義有所改變。新的Micro HDMI接口將比現在19針MINI 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通道[編輯]

  • 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) 或 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聲道。
  • 音頻串流規格:IEC61937相容串流,包括高流量無失真訊號如Dolby TrueHDDTS-HD Master Audio。

DDC通道[編輯]

  • 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[編輯]

  • CEC全文為Consumer Electronics Control
  • 必須預留線路,但可以不必實作
  • 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
  • 一些製造商可能使用了HDMI CEC,但是可能使用了不同的名稱來代表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[編輯]

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

  • 標準纜線 (支援1080i及720p)
  • 標準纜線附帶乙太網路
  • 高速纜線 (支援1080p, 4K@30fps, 3D 與 Deep Color)
  • 高速纜線附帶乙太網路
  • 車用纜線


防拷機制[編輯]

  • 強制支援HDCP規格1.10版

版本演化[編輯]

HDMI 1.1 / 1.2[編輯]

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[編輯]

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[編輯]

2009年5月28日提出

  • 新增HDMI百兆以太網通道,允許基於互聯網的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。
  • 新增音頻回授通道,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。
  • 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×2K(3840×2160p@24 Hz/25 Hz/30 Hz或4096×2160p@24 Hz)
  • 拓展支持色彩空間,專為數碼相機設計的色彩空間,包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601,可在連接數碼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範,可避免發熱、震動、噪音等汽車內部常見環境的影響,也為汽車製造商在車內傳送高清內容提供了一套切實可行的解決方案。[2]
HDMI 1.4a

2010年3月4日提出

  • 新增Top-and-Bottom(上下)格式
  • 新增兩套應用於廣播系統中的強制性3D畫面傳輸格式標準
    • Side-by-Side Horizontal(並行水平)
    • Top-and-Bottom(上下)
  • 定義強制性廣播、遊戲、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720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
    • Side-by-Side Horizontal需達到1080i@50或1080i@60
    • top-and-bottom需達到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
HDMI 1.4b

2011年10月11日提出

HDMI 2.0[編輯]

2013年9月4日提出

  • 新增2160p@50 YCbCr 4:2:0、2160p@60 YCbCr 4:2:0(4K解析度
  • 支援21:9長寬比
  • 32聲道,4組音頻流
  • 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擴展
  • 支持雙畫面
  • 動態自動聲畫同步
HDMI 2.0a

2015年4月8日提出

HDMI 2.0b

支援高動態範圍成像(HDR)視頻的傳輸 帶寬高達18Gbps 4K @ 50與/ 60(2160P),這是1080/60的視頻分辨率的清晰的4倍 多達32個音頻通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音頻採樣頻率 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4) 9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[編輯]

HDMI 2.1根據飛利浦撰寫的白皮書增加了支持「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。」

2017年1月4日提出

  • 頻寬提升至48Gbps
  • 支援4K 120Hz及8K 60Hz
  • 支援高動態範圍成像(HDR),可以針對場景或幀數進行優化
  • 支援eARC功能
  • 可針對遊戲幀數進行信號同步,減少畫面撕裂
  • 向下相容HDMI 2.0、HDMI 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。

版本對比[編輯]

注意:標準HDMI數據線可選支持HDMI版本特定的子技術規範,而高速HDMI數據線皆支援,如Deep Color和xvYCC等規範。標準與高速HDMI數據線皆可選配支援乙太網路

HDMI版本 1.0–1.2a 1.3 1.4 [3] 2.0
最大signal視頻帶寬(MHz) 165 340 340 [5] 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 49.152(IEC61937以及DST audio)
最大色深(bit/px) 24 48 48 48
24-bit/px HDMI單通道最大分辨率 1920×1200p 60 Hz 2560×1600p 75 Hz 4096×2160p 24 Hz 3840×2160p 60 Hz
30-bit/px HDMI單通道最大分辨率 不適用 2560×1600p 60 Hz 3840×2160p 30 Hz 3840×2160p 60 Hz
36-bit/px HDMI單通道最大分辨率 不適用 1920×1200p 75 Hz 3840×2160p 25 Hz 3840×2160p 50 Hz
48-bit/px HDMI單通道最大分辨率 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
YCbCr
8 聲道LPCM,192 kHz,24 bit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
以太網絡通道
音頻回傳通道
HDMI 3D功能
4K×2K分辨率支持
4K@50/60 Hz
CEC擴展
雙畫面
4個音頻流
32個音頻通道
1536 kHz音頻採樣
21:9寬高比
動態自動聲畫同步

授權[編輯]

HDMI是HDMI 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。[7]

  • 年會費:使用HDMI的企業每年繳付10,000美元(2006年7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的標記可打0.05美元折扣,如果該產品含有HDCP保護協議可再打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徵收0.15美元。

參考文獻[編輯]

外部連結[編輯]