HDMI接口技術

HDMI接口技術

HDMI(High-DefinitiMultimedia 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,不經過壓縮的全數字高清晰度、多聲道音頻和智慧型格式與控制命令數據的數字接口。

基本介紹

  • 中文名:HDMI接口技術
  • 類型:數碼
  • 譯名:高清晰度多媒體接口
  • 相關:電子電路
HDMI接口技術概述,基本傳輸原理,視頻數據傳輸,高音視頻頻寬,源編碼格式,

HDMI接口技術概述

提起數碼產品的接口,大家都能列舉出一大片,什麼S端子、AV端子、色差分量接口、VGA接口、DVI接口;而說到HDMI數位訊號接口,消費者更不會陌生,作為最新一代的數字接口,HDMI已經廣泛套用於各種數碼產品上,不管是平板電視、DVD碟機、高清播放機,還是投影儀、數碼攝像機、液晶顯示器,以及藍光DVD和HD DVD,都少不了HDMI數位訊號接口的身影。

基本傳輸原理

HDMI接口由Silicon Image美國晶像公司倡導,聯合索尼、日立、松下飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費類電子製造商聯合成立的工作組共同開發的。HDMI最早的接口規範HDMI1.0於2002年12月公布,目前的最高版本是於今年6月發布的HDMI1.3規範。
HDMI源於DVI接口技術,它們主要是以美國晶像公司的TS信號傳輸技術為核心,這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉接頭相互轉換的原因。美國晶像公司是HDMI八個發起者中唯一的積體電路設計製造公司,是高速串列數據傳輸技術領域的領導廠商,因為下面要提到的TMDS信號傳輸技術就是它們開發出來的,所以這裡稍微提及一下。
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據轉換成10位,前8為數據由原始信號經運算後獲得,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,電平轉化實現不同邏輯接口間的匹配),轉換後的數據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,傳輸的數據趨於直流平衡,使信號對傳輸線的電磁干擾減少,提高信號傳輸的速度和可靠性。
一般情況下,HDMI連線由一對信號源和接受器組成,有時候一個系統中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出設備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據標準接收連線器的信息,同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數據線和接收器包括三個不同的TMDS數據信息通道和一個時鐘通道,這些通道支持視頻、音頻數據和附加信息,視頻、音頻數據和附加信息通過三個通道傳送到接收器上,而視頻的時鐘則通過TMDS時鐘通道傳送,接收器接受這個頻率參數之後,再還原另外三個數據信息通道傳遞過來的信息。

視頻數據傳輸

視頻數據傳輸期,HDMI數據線上傳送視頻像素信號,視頻信號經過編碼,生成3路(即3個TMDS數據信息通道,每路8位)共24位的視頻數據流,輸入到HDMI發射器中。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,視頻信號被調製為TMDS數據信號傳送出去,最後到接受器中接收。
島嶼數據傳輸期,TMDS通道上將出現音頻數據和輔助數據,這些數據每4位被一組,構成一個上面提到的4位數據包,數據包和視頻數據一樣,被調製為10位一組的的TMDS信號後發出。視頻數據傳輸期和島嶼數據傳輸期均開始於一個Guard Band保護頻帶,Guard Band由2個特殊的字元組成,這樣設計的目的在於在明確限定控制數據傳輸期之後的跳轉是視頻數據傳輸期。

高音視頻頻寬

HDMI的數據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數據信息通道的合理分配,既可以傳輸RGB數字色度分量的4:4:4信號,也可以傳輸YCbCr數字色差分量的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規範已經將這一上限提升到了225MHz,當視頻格式的速率低於25MHz時,將使用像素重複法來傳輸,即視頻流中的像素被重複使用。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位像素視頻數據,最高頻寬可以達到4.95Gbps,實際視頻信號傳輸頻寬接近4Gbps,而現在最高規格的高清視頻格式1080p所需的頻寬僅僅為2.2Gbps,因此HDMI擁有的充足頻寬不僅可以滿足現在高清視頻的需要,在今後相當長一段時間內都可以提供對更高清晰度視頻格式的支持。

源編碼格式

HDMI輸入的源編碼格式包括視頻像素數據、控制數據和數據包。其中數據包中包含有音頻數據和輔助信息數據,同時HDMI為了獲得聲音數據和控制數據的高可靠性,數據包中還包括一個BCH錯誤糾正碼。HDMI的數據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位的控制數據、8位的視頻數據和4位的數據包。HDMI的數據傳輸過程可以分成三個部分:視頻數據傳輸期、島嶼數據傳輸期和控制數據傳輸期。

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