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HDMI-1.3核心技术详解

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1 / 8 HDMI 1.3核心技术详解

编者按：HDMI传输技术是影音领域的一大革新，带来了方便、快捷而且更高品质的音视频传输方式，已成为现时主流的影音产品必备的一种传输配置。而于2006年6月22日发布的最新HDMI 1.3规格给家用电子工业带来了更多新技术， 同时也增加了不少混淆。为了增强读者的认识，我们特别刊登了美国线圣公司（audioquest）资深副总裁吕晓政先生的技术文章，让您对这个新的技术有更好的理解。本文得到了美国线圣公司及中国区总代理通博电子工程有限公司的确认。

HDMI 是什么？

HDMI 是英文“高清晰度多媒体界面”的简称。它是由7家最大的家用电子制造商定义的一种数字音频、视频和控制信号格式。自从2002年12月9日发表以来，已被300 多家公司所采纳。HDMI 与其他信号格式相比的优点是：

· 无压缩，最高图像和声音质量的数字信号

· 一条线可传输所有视频、音频和控制信号

· 双向通信简化系统控制

· 节目源和显示器之间可自动协调解析度、制式和长宽比

· 个人计算机兼容性

HDMI 1.3 有什么新内容？

· 更高的数据率：最大数据率由每秒5千兆比特加倍到10千兆比特

· 更多颜色：颜色深度从 24 位增加到 30、36 或者 48 位，可展现更多颜色层次2 / 8 · 更宽颜色范围：颜色范围宽到所有人眼可以分辨的颜色

· 支持无损音频格式：杜比 Dolby TrueHD、DTS-HD Master 等

· 音像同步：自动同步声音信号和图像信号，弥补信号处理造成的延时

· 新的微型插头：除了当前的A 和 B型，又增加了用于便携设备如摄录机的C型插头

一根 HDMI线中有多少信号？

· 4 TMDS（过度最少化的差分信号）：4 对双绞线，包括 3 对数字视频信号（RGB 或者 YCrCb）和 1 对时钟信号；数字音频的信号也被多工到数字视频信号中。双链 HDMI 有另外 3 对双绞线也用于数字视频信号以达到更高的数据率。

· DDC（显示器数据渠道）数据和时钟线传送双向通信信号；HDCP（高带宽数字版权保护）信号也在这里传输。

· CEC（家用电器控制）数据线可分送控制信号，实现单触系统控制。

· HPD（实时插拔感知）可让节目源实时感知显示器插接和拔离。

· +5伏电源线为远方设备提供电力，即使该设备电源在关闭状态也可保持通信。

视频信号的解析度和数据速率

· 解析度：指的是图像水平和垂直方向的像素数。720p的解析度是1280×720，而 1080i 和 1080p 是 1920×1080。

· 刷新频率：指的是每秒有多少幅或多少帧图像。美国常见的频率是 30

和 60赫兹，欧洲是 25 和 50 赫兹。3 / 8 · 颜色深度：指的是需要多少比特的数据来编码一个像素。常见的是 24、30、36 和 48 位。

· 数据率：指的是一秒内信号数据总流量。简单的说是上面 3 个数字的乘积。因此，解析度越高，刷新频率越高，颜色深度越高，数据率就越大。HDMI 1.0 至1.2 的最大数据率是每秒5千兆比特，而新的 HDMI 1.3 则可达每秒10千兆比特。

插头种类及单链/双链

· A型插头：这是最常用的HDMI插头，13.9 毫米宽， 19针, 传送一套TMDS数字视频信号 (单链)

· B型插头：这是不常用的 HDMI插头， 21.2 毫米宽， 29针，传送两套TMDS数字视频信号 (双链)以达到更高数据速率

· C型插头：这是新的微型 HDMI插头， 10.4 毫米宽， 19针，传送一套TMDS数字视频信号 (单链)，为小型便携式设备使用

· 单链 HDMI使用一套数字视频 TMDS 线传输比较低的数据速率信号，线内至少有15根导体

· 双链 HDMI使用两套数字视频 TMDS 线传输比较高的数据速率信号，线内至少有22根导体

在 HDMI 1.3以前的标准中，单链可到5 Gbps；双链可到 10 Gbps。HDMI 1.3把这些改变了，现在单链就可到 10 Gbps，双链就更高。这个变化引起的问题和混淆比其他任何变化都多。4 / 8

HDMI线种类有多少？

自有HDMI以来， HDMI 1.3 规格把 HDMI电线分为两类：

· 1 类线：用于传输像素时钟可达74.25 兆赫的信号（粗略地等于数据率 2.2 Gbps）

· 2 类线：用于传输像素时钟超过74.25 兆赫的信号（粗略地等于数据率 2.2 Gbps）

所有在HDMI 1.3 标准发布前生产的HDMI电线都至少达到1类线标准。

HDMI线能将信号传送多远？

这是一个复杂的问题。一根HDMI电线能将 HDMI 信号传送多远取决于整个系统：节目源设备性能，显示器性能，信号数据率，以及电线的性能和长度。信号数据率越高，传输距离越短。如果 5 Gbps HDMI 信号能够在一根特定的电线上传10 米， 10 Gbps HDMI 信号就只能在该线上传 5 米。

所有在HDMI 1.3 标准发布之前生产的电线都可以传输HDMI 1.3 信号，只是传输最大数据率信号的距离会减半。请记住HDMI 1.3 只是扩展了最大信号数据率的上限，并不改变现有信号的数据率。不论您的节目源是HDMI 1.2 5 / 8 或1.3，您的电线传送1080p信号的距离是一样的。当您传送只有HDMI 1.3

设备才有的超高数据率信号时，您的电线传输距离才会减小。5 / 8

HDMI 增距器（再生器、放大器）与 HDMI 1.3 的兼容性

与上述的电线不同，这些电子产品中用的集成电路往往有最高频率限制。所以那些在HDMI 1.3 标准发布前生产的增距器应该与5 Gbps以上的信号不兼容。

音像同步

现代的视听设备有很多信号处理功能。大多数信号处理都会引起信号延时。通常视频的处理比音频的处理延时更长一些，导致音像不同步。HDMI 1.3 通过 DDC 线的双向通信，可以让节目源根据下游设备反馈的音像时间差来自6 / 8 动调整延时，从而解决了音像同步问题。所有于HDMI 1.3 标准发布前生产的HDMI电线也会支持此音像同步功能，因为它们也有DDC线。6 / 8 总结

在大多数情况下，你不需要担心HDMI 1.2 到 HDMI 1.3 的转变。像大多数新技术一样， HDMI 1.3 是向下兼容的。同时，大部分 HDMI 设备有 DDC

通信功能。如果任何设备不兼容 HDMI 1.3 ，整个系统会通过DDC通信自动降低到 HDMI 1.2

或更低，以确保兼容性。您只有在下列情形都同时发生时才可能遇到麻烦：其中某个设备不兼容HDMI 1.3 且没有告诉其他设备（没有DDC通信功能，如有些增距器和分配放大器），或者电线过长，而且信号数据率高于1080p 30 赫兹。

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HDMI-1.3核心技术详解

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1 / 8 HDMI 1.3核心技术详解

编者按：HDMI传输技术是影音领域的一大革新，带来了方便、快捷而且更高品质的音视频传输方式，已成为现时主流的影音产品必备的一种传输配置。而于2006年6月22日发布的最新HDMI 1.3规格给家用电子工业带来了更多新技术， 同时也增加了不少混淆。为了增强读者的认识，我们特别刊登了美国线圣公司（audioquest）资深副总裁吕晓政先生的技术文章，让您对这个新的技术有更好的理解。本文得到了美国线圣公司及中国区总代理通博电子工程有限公司的确认。

HDMI 是什么？

HDMI 是英文“高清晰度多媒体界面”的简称。它是由7家最大的家用电子制造商定义的一种数字音频、视频和控制信号格式。自从2002年12月9日发表以来，已被300 多家公司所采纳。HDMI 与其他信号格式相比的优点是：

· 无压缩，最高图像和声音质量的数字信号

· 一条线可传输所有视频、音频和控制信号

· 双向通信简化系统控制

· 节目源和显示器之间可自动协调解析度、制式和长宽比

· 个人计算机兼容性

HDMI 1.3 有什么新内容？

· 更高的数据率：最大数据率由每秒5千兆比特加倍到10千兆比特

· 更多颜色：颜色深度从 24 位增加到 30、36 或者 48 位，可展现更多颜色层次2 / 8 · 更宽颜色范围：颜色范围宽到所有人眼可以分辨的颜色

· 支持无损音频格式：杜比 Dolby TrueHD、DTS-HD Master 等

· 音像同步：自动同步声音信号和图像信号，弥补信号处理造成的延时

· 新的微型插头：除了当前的A 和 B型，又增加了用于便携设备如摄录机的C型插头

一根 HDMI线中有多少信号？

· 4 TMDS（过度最少化的差分信号）：4 对双绞线，包括 3 对数字视频信号（RGB 或者 YCrCb）和 1 对时钟信号；数字音频的信号也被多工到数字视频信号中。双链 HDMI 有另外 3 对双绞线也用于数字视频信号以达到更高的数据率。

HDMI 完全手册

HDMI 完全手册

问：HDMI 是什么？

HDMI（高清晰度多媒体接口）是首个也是业界唯一支持的不压缩全数字的音频/

视频接口。HDMI 通过在一条线缆中传输高清晰、全数字的音频和视频内容，极大简化了布线，为消费者提供最高质量的家庭影院体验。HDMI 在单线缆中提供任何音频/ 视频源（如机顶盒、DVD 播放机或 A/V 接收器）与音频和/ 或视频监视器（如数字电视 DTV ）之间的接口。

HDMI 支持单线缆上的标准、增强的或高清晰度视频和多声道数字音频。它传输所有 ATSC HDTV 标准并支持 8 频道、192kHz、不压缩的数字音频和现有的压缩格式（例如 Dolby Digital 和 DTS），HDMI 1.3 还新增了对新型无损数字音频格式 Dolby® TrueHD 和 DTS-HD Master Audio™ 的支持，空余带宽用于未来增强和需求。

HDMI 是事实上的 HD 和消费类电子市场的标准数字接口：已被 500 多家企业采纳，预计在 2007 年超过 1 亿 3 千万采用 HDMI 的设备将上市，在 2010 年，安装 HDMI 的设备将达到 10 亿（据 In-Stat 保守估计）。

融合 – HDMI 是融合 PC 和消费类电子设备的接口：HDMI 使得 PC 可以传输高级的媒体内容，包括高清晰的电影和多声道的音频格式。HDMI 是唯一可以连接到 HDTV 和数字 PC 监视器，实现 DVI 和 HDMI 标准的接口。

不断演变的标准 – HDMI 是不断发展变化以适应市场的需要：装备了 HDMI 规范新版本的产品将继续完全向后兼容早期的 HDMI 产品。

问：谁支持 HDMI？

HDMI 创立者包括领先的消费类电子产品的制造商 Hitachi、Matsushita

Electric Industrial (Panasonic)、Philips、Sony、Thomson (RCA)、Toshiba

HDMI丰富的系统性能适用于深色应用

HDMI丰富的系统性能适用于深色应用

前，高清多媒体接口(HDMI)已经成为任一台高清电视(HDTV)和众多的

为HDTV提供内容的多媒体源设备之间的标准接口。随着新系统中采用

HDMI 1.3标准，利用更丰富的高分辨率视频数据来实现更明快清晰的

图像成为可能。HDMI规范包括用于生动逼真的彩色的深彩色增强功

能，还有许多其他方面的改进，包括更好的唇同步，支持无损的HD音

频格式，“xvYCC”扩展色域，以及一个新兴的小型连接器。

深彩色系统将提供更逼真生动的电视体验，支持10-、12-、16比特的色深(RGB或YCbCr)，能够提供更生动的彩色图像，消除了目前高对比度

显示的带状干扰。深彩色通过提供更好的最暗黑和最亮白之间的灰影

(shades of grey)，改进了增强型对比度显示的质量，从而产生更平滑

的彩色图像。

新规范还支持“xvYCC”彩色标准，从而大大扩展了目前的HDTV标准中

的色域，导致更精准的彩色再现，并能显示人眼睛可以看到的任何色

彩。附表中概括了HDMI 1.3标准中包括的各种现实增强功能的具体描

述。

在如HD-DVD和蓝光播放机这些新型的高清设备中，将会采用这些先进

的彩色性能，不过这还要依赖于内容提供商要再盘上提供深彩色的内

容。在最新的游戏平台，例如索尼的PlayStation 3(图1)中，也采用了深

彩色性能。这使得游戏平台能够提供更生动的游戏体验。

为了更好地支持源设备和HDTV间的更高数据率，电缆也必须能够处理

更高带宽的信号。HDMI 1.3规范定义了两种新型的电缆，卖方可以根

据系统差异化需要确定电缆类型：

1.标准电缆(1类)，该类电缆的支持速度高达75MHz，该速率对应的分

辨率是720p和1080i；

2. 高速电缆(2类)，该类电缆支持的速率高达340MHz，对应的是

1080p，深彩色和高刷新率。

尽管目前的绝大多数电缆只能作为标准电缆，但是，其中许多(特别是3

米或者更短的电缆)可以通过高速电缆的测试标准。能够使电缆具有更

高质量余度和将高达340MHz的高速信号传输更长距离的最关键因素是

一、HDMI之概述

一、HDMI之概述

HDMI之概述

HDMI的全称是“High Definition Multimedea Interface”，即高清晰度多媒体接口。2002年4月，来自电子电器行业的7家公司——日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝，共同组建了HDMI接口组织——HDMI Founders（HDMI论坛），开始着手制定一种符合高清时代标准的全新数字化视频/音频接口技术。HDMI技术是在DVI（Digital Video Interface)的基础上推出的，它克服了DVI的缺点，并有了很大的发展，满足了数字化时代传输高质量图形影像的要求。

一、HDMI标准的发展历史：

2002年12月9日，HDMI1.0版正式发布，标志着HDMI技术正式登上历史舞台。

2004年1月，HDMI1.1版发布。

2005年8月，HDMI1.2版发布。

2005年12月，HDMI1.2a版发布。

2006年6月，HDMI1.3版发布。

2009年6月，HDMI1.4版发布。

2010年3月，HDMI1.4a版发布，也是最新的一个版本。

二、HDMI标准的主要特性和优势：

1.更好的抗干扰性能，能实现最长20米的无增益传输。

2.针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化，兼容性好。

3.支持EDID和DDC2B标准，设备之间可以智能选择最佳匹配的连接方式。 4.拥有强大的版权保护机制（HDCP），有效防止盗版现象。

5.支持24bit色深处理（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。

6.完全兼容DVI接口标准。

7.支持热插拔技术。

8.一根线缆实现数字音频、视频信号同步传输，有效降低使用成本和繁杂

程度。

9.等等等等，以后详细说明。