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高清晰度多媒體介面(英文:High Definition Multimedia Interface,HDMI)是一種數字化視頻/音頻介面技術,是適合影像傳輸的專用型數字化介面,其可同時傳送音頻和影音信號,最高數據傳輸速度為5Gbps。同時無需在信號傳送前進行數/模或者模/數轉換。HDMI可搭配寬頻數字內容保護(HDCP),以防止具有著作權的影音內容遭到未經授權的復制。HDMI所具備的額外空間可應用在日後升級的音視頻格式中。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少於4Gbps,因此HDMI還有很大餘量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器,接收器和PRR。
目錄
產生背景
規范標識
功能特點
接頭分類
測試規范
連接電腦A卡與N卡的區別
軟體設置
圖片觀看接收端(Rx)測試
源端測試(Tx)
HDMI1.4產生背景
規范標識
功能特點
接頭分類
測試規范
連接電腦 A卡與N卡的區別
軟體設置
圖片觀看 接收端(Rx)測試
源端測試(Tx)
HDMI1.4
展開 編輯本段產生背景
2002年4月,日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝等7家公司共同組建了HDMI高清多媒體介面介面組織HDMI Founders(HDMI論壇),開始著手制定一種符合高清時代標準的全新數字化視頻/音頻介面技術。經過半年多時間的准備工作,HDMI founders在2002年12月9日正式發布了HDMI 1.0版標准,標志著HDMI技術正式進入歷史舞台。 HDMI技術的推出,並不是這些廠家一時興起的沖動行為,相反,在HDMI技術推出的背後,還有這更多的深層次原因。 1999年4月份,為了滿足數字化時代高質量圖形影像的要求,DDWG(Digital Display Working Group)數字顯示工作組以美國Silicon Image公司的專利技術為藍本,推出了一種名為DVI(Digital Visual Interface)的介面,旨在統一新時代數字顯示介面標准。這一技術並且得到了IT業內以Intel、DELL、HP、IBM、微軟等多個大企業的廣泛支持。經過3年多的推廣,DVI技術在計算機顯示輸出領域得到了迅速運用,但是伴隨著數字高清影音技術的發展,DVI介面也開始逐漸暴露出種種問題,甚至在一定程度上成為數字影像技術進步的瓶頸。 DVI介面存在的主要問題有: * DVI介面考慮的對象是PC,對於平板電視的兼容能力一般。 * DVI介面對影像版權保護缺乏支持。 * DVI介面只支持計算機領域的RGB數字信號,而對數字化的色差信號無法支持。 * DVI介面只支持8bit的RGB信號傳輸,不能讓廣色域的顯示終端發揮最佳性能。 * DVI介面出於兼容性考慮,預留了不少引腳以支持模擬設備,造成介面體積較大,效率很低。 * DVI介面只能傳輸圖像信號,對於數字音頻信號的支持完全沒有考慮。 由於以上種種缺陷,DVI介面已經不能更好的滿足整個行業的發展需要。因此,無論是IT廠商,平板電視製造商,還是好萊塢的眾多出版商,都迫切需要一種更好的能滿足未來高清視頻行業發展的介面技術,也正是基於這些原因,才促使了HDMI標準的誕生。
編輯本段規范標識
HDMI Licensing, LLC於2010年3月4日代表HDMI原始開發成員發布HDMI規格版本1.4a,其中特色包括3D應用的關鍵增強功能,加入了用於廣播內容的強制3D格式,以及稱為Top-and-Bottom的3D格式。 由於「HDMI 1.4」的說法過於寬泛,無法顯示該設備的具體支持技術,因此在此次的規范中完全禁止使用「HDMI 1.4版」這樣的版本號標識方法。根據發布的新版「商標和Logo使用規范」,HDMI線纜製造商在銷售和宣傳HDMI 1.4版標准線纜時,從即日起禁止使用版本號標識,舊版線纜則應在一年內去除所有用版本號標識的標簽、說明、包裝等。 除線纜以外的其他HDMI設備,應在2012年1月1日前去除所有版本號標識。在此之前,廠商應在明確顯示所使用技術的前提下應用版本號標識,如「"HDMI v.1.4 with Audio Return Channel and HDMI Ethernet Channel」(HDMI 1.4版支持ARC音頻回授通道和HEC乙太網通道),但嚴禁使用籠統的「HDMI v.1.4 compliant」(兼容HDMI 1.4)。 中文規范名稱 HDMI 1.4版線纜共有5種類型,今後規范的標識方式分別為: Standard HDMI Cable 中文規范名稱:標准HDMI線(最高支持1080/60i) Standard HDMI Cable with Ethernet 標准乙太網HDMI線 Standard Automotive HDMI Cable 標准車用HDMI線 High Speed HDMI Cable 高速HDMI線 (支持1080p、DeepColor、3D) High Speed HDMI Cable with Ethernet 高速乙太網HDMI線
編輯本段功能特點
HDMI不僅可以滿足1080P的解析度,還能支持DVD Audio等數字音頻格式,支持八聲道96kHz或立體聲192kHz數碼音頻傳送。 HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的設備具有「即插即用」的特點,信號源和顯示設備之間會自動進行「協商」,自動選擇最合適的視頻/音頻格式。 與DVI相比HDMI介面的體積更小,DVI的線纜長度不能超過8米,否則將影響畫面質量,而HDMI最遠可傳輸15米。只要一條HDMI纜線,就可以取代最多13條模擬傳輸線,能有效解決家庭娛樂系統背後連線雜亂糾結的問題。
編輯本段接頭分類
HDMI AType HDMI腳位配置
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 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。)
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 總共有19pin, 可以說是縮小版的HDMI A type, 但腳位定義有所改變。 主要是用在攜帶型裝置上, 例如DV、數碼相機、攜帶型多媒體播放機等。 現在已有SONY HDR-DR5E DV利用此規格接頭作為影像輸出介面。(常常有人稱為該規格為mini-HDMI, 這可算是自行胡亂創造的名稱, 實際上HDMI官方並沒此名稱。)
HDMI D Type 俗稱Micro HDMI 是定義為HDMI 1.4版本的,保持hdmi標準的19pin .但是尺寸與微型USB的介面差不多,尺寸為2.8 mm × 6.4 mm,比mini hdmi (2.42 mm × 10.42 mm)小很多,主要應用在一些小型的移動設備上,如手機,MP4等等。
一端為標準的HDMI插頭,一端為Micro HDMI(D type)手機,目前部份手機有此介面。
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
編輯本段測試規范
HDMI測試規范的規范細節請參考:《HDMI一致性測試規范1.1》,《HDMI規范1.1》,《HDCP規范1.1》; 一.HDMI輸出兼容性測試: 1. 和HDMI介面電視的兼容性:同時傳輸音頻和視頻; 2. 和DVI介面電視的兼容性:只傳輸視頻; 3. 和HDMI介面的功放的兼容性:只傳輸音頻; 判斷標准:HDMI介面可以傳輸的音頻支持「任何能通過S/PDIF輸出的壓縮數字音頻」和「2/6/8聲道,32-192KHZ采樣率的未壓縮的數字音頻」,可以輸出「I2S(一種數字傳輸界面,時差性能要優於S/PDIF,適合短距離通訊)和SPDIF的音頻」;它總能獲得CD的音頻質量;HDMI介面可以傳輸的視頻支持「高清1080I」,「高清720P」,「普通隔行」和「普通逐行」,同時支持NTSC和PAL電視制式;可以根據接受端可以接受的視頻狀態自動輸出「YUV」或「RGB」編碼的視頻格式; 二.HDMI埠插拔可靠性測試: 1.介面熱插拔可靠性:在碟機和接受端都工作的狀態下,插拔HDMI介面,兩端的設備是否工作正常,HDMI輸出的音視頻功能是否正常; 2.ESD 測試 3.介面插拔壽命測試:多次插拔HDMI介面,測試HDMI介面壽命;判斷標准:熱插拔時接受端能正常輸出HDMI的音視頻信號,源端系統需仍正常工作;介面插拔壽命最少需要5000次以上; 三.HDMI輸出的可靠性測試: 1.源輸出端驅動能力測試; 2.連接線的衰減特性測試; 3.高頻和大容量數據傳輸可靠性; 判斷標准:最長可以傳輸30米,保證聲音圖像正常;大容量DVD(多字幕,多通道)碟片播放畫面的流暢性; 4.開機,待機時,HDMI是否輸出正常。 四.HDMI連接線和介面的檢測標准: 請參考HDMI介面和連接線的供應商的檢測標准; 五.非正常工作狀態下HDMI埠輸出測試: 1.高低溫狀態: 2.高低壓狀態: 3.長時間工作狀態: 判斷標准:具體的溫度,電壓和工作時間的參數參考普通碟機;在這些狀態下,需要HDMI介面的音視頻功能正常工作; 六.HDMI輸出埠功能測試: 1.HDMI埠支持1080I,720P的高清格式視頻輸出; 2.HDMI埠支持各種壓縮和非壓縮的數字音頻輸出; 3.自動偵測接受設備的屏幕比例;判斷標准:在同樣的片源下,HDMI高清輸出圖像效果應該比CVBS和普通色差「更清晰,無閃爍,細節的表現力上更強,色彩更逼真」(可以用高清晰的JPEG圖片或DVD效果演示碟來演示);如果接受的電視設備可以解碼由HDMI輸入的數字音頻信號,接受端應該有聲音輸出;HDMI輸出端可以自動調整輸出的寬高比來適應接受設備。
編輯本段連接電腦
A卡與N卡的區別
首選說明的是Nvidia的GPU並沒有集成音頻處理單元,所以各個HDMI顯卡廠商都「曲線救國」在顯卡上設置音頻輸入介面,使用前要手動連接一下主板和顯卡之前的數據線。而ATI的GPU則沒有這種問題。 以七彩虹顯卡為例。 N卡上的音頻是通過SPDIFIN介面引入的,在集成音效卡主板上或者獨立音效卡一般都有數字音頻輸出介面SPDIF OUT,用顯卡附送的音頻線連接起來。這樣HDMI才有音頻信號輸出,也就是說如果你的Nvdia顯卡沒有SPDIF IN,那麼你只有將音響連接到電腦上了。
軟體設置
主板上的SPDIF OUT介面
顯卡的SPDIF IN介面
一、NVIDIA獨立顯卡 步驟1:安裝微軟KB888111的HD Audio補丁和相應的音效卡驅動程序。 步驟2:在「控制面板→聲音音頻設備」中選擇「SPDIF設備輸出」。 步驟3:安裝NVIDIA顯卡的ForceWare驅動,然後以高級方式打開NVIDIA控制面板,進入「視頻和電視→更改信號或HD制式」選項,此時可以看到連接在電腦上的平板電視已經被系統檢測出來(圖2),點擊它的圖標並根據電視的具體情況設置相應的視頻解析度即可(圖3),例如設置為Full HD的1080P模式 如果某些電視的解析度比較特殊,我們還可以在「顯示→管理自定義分辨 率」菜單中自己編輯並建立新的解析度模式(圖4)。最後進行顯卡雙頭輸出模式的設置,NVIDIA顯卡一般提供了下面幾個模式:雙屏顯示(Dual View)、水平跨越、垂直跨越、復制等,這里推薦使用Dual View模式,此 時顯示器和平板電視可以分別顯示不同的內容,例如在顯示器中使用IE瀏覽網頁,而在平板電視中觀看高清電影
二、AMD獨立顯卡 步驟1:安裝微軟KB888111的HD Audio補丁。 步驟2:安裝AMD顯卡催化劑驅動程序以及催化劑控制中心(催化劑驅動中包含顯卡所集成的音頻控制器驅動)。 步驟3:在「控制面板→聲音音頻設備」中選擇「ATI HD Audio rear output」作為音頻輸出設備(圖5)。 步驟4:打開催化劑控制中心,在「多顯示器桌面模式」菜單中選擇「擴展桌面模式」(圖6),該模式類似於NVIDIA顯卡的雙屏顯示(Dual View),可以在兩個顯示器上分別設置不同的解析度並同時顯示不同的窗口內容。隨後在「視頻→劇院模式」菜單中把「擴展桌面顯示覆蓋」設置為「在劇院模式下(全屏幕)」(見圖7和圖8)。最後在「顯示器管理器」菜單中設置好平板電視的解析度即可。 步驟5:AMD顯卡還支持逐行掃描設置,這里選擇「自動檢測」(圖9)可以在播放1080i高清視頻時適當減少畫面中的毛糙、拉絲現象,尤其是在高速運動畫面中效果更加明顯。
編輯本段圖片觀看
HDMI-A介面
[1]
HDMI-A介面轉C介面
[2] HDMI-A介面轉D介面
兼容問題
接收端(Rx)測試
EDID相關測試項目應注意的問題 在測試過程中經常會失敗在這些與EDID測試相關的項目。如果熟悉規范的相關要求,通過相對來說是比較容易的。例如有關規范要求在EDID的前128個位元組中一定要提供「Monitor Range Limit Header」和「Monitor Name Header」,但如果這兩個項目的內容分別不足18個位元組的話,需要以0x0A為結尾同時以0x20填充剩餘的位元組。另外一個經常在EDID測試中遇到的問題是,不能將EDID中的短型視頻描述符(SVD)模塊與提交的能力申報表(CDF)一致,在CDF中表明支持的格式在EDID的SVD模塊中沒有表明支持,或是相反。 TMDS信號差分阻抗匹配 設計電路板的時候會考慮到TMDS信號差分阻抗匹配的要求,但往往還是會在此項測試中失敗,原因在於選用的ESD保護器件或者是抑制EMI用的共模扼流圈寄生電容太大,導致此項測試失敗。現在很多用於高速線路的ESD保護器件的供應商都會提供推薦的布線方案,而且也會提供阻抗測試圖,可以要求這些廠商提供相關的資料。 DDC/CEC通道電容電壓測試 此項測試是失敗率非常高的項目。失敗原因大多數是因為用於電平轉換的MOSFET器件電容太大,建議在DDC通道上所使用的MOSFET器件Ciss和Coss應該在10pF以下。 HPD輸出電壓 hdmi協議中當hdmi +5V輸入為0V時, HPD電壓應大於0V, 並小於0.4V。這里最簡單的方法是將hdmi輸入埠的+5V電壓串聯一個1K的電阻直接路由回HPD管腳。建議利用一個簡單的三極體開關電路對HPD管腳加以控制,這樣可以主動告知源端設備下游的設備是否已准備好或者告之源端設備重新開始一些驗證動作,例如HDCP等,這可以增強設備的兼容性。 視頻格式的支持 在此項測試中,對所有hdmi輸入埠能夠支持的視頻格式會測試支持50Hz的設備對於50Hz±0.5%(即49.75Hz和50.25Hz),和支持59.94Hz或者60Hz的設備對59.94-0.5%(即59.64Hz)和60+0.5%(即60.3Hz)場頻變化的支持能力。在軟體設計中需要注意到這些對視頻格式容忍度的要求。
源端測試(Tx)
EDID 相關的測試 對於hdmi源端設備要求必須支持「Enhanced DDC」協議,即讀取接收端設備的EDID信息時可以使用段指針0x60讀取首256位元組以後的信息。雖然現在絕大多數客戶使用256位元組的EDID信息,但是hdmi測試時候會檢測讀取4個塊(每塊128個位元組),即512位元組信息的能力。是否存在多塊信息可以從EDID內容的0x7E地址獲知。測試時往往只測試對前256位元組的支持能力,而忽略了對段指針的要求。 +5V電源輸出 不能在hdmi輸出埠的電源輸出通路上串聯電阻。規范要求在hdmi Tx 的測試中會接一個吸取55mA電流的負載,然後測試輸出電壓,要求電壓在4.8V和5.3V之間。如果串接了一個10歐姆的電阻,結果造成輸出電壓為,5-10x0.055 = 4.45V < 4.8V,此項測試失敗。 有關的 DDC/CEC 測量 在處理hdmi埠的消費類電子產品控制(CEC)管腳時,即hdmi埠的第13管腳,如果其產品不支持CEC功能,可以將此管腳懸空。但有些產品往往雖然不支持CEC功能,還是將此管腳連接到了主處理晶元的通用管腳上,已備今後擴展使用,此時需注意對此管腳在電氣性能和物理連接上的一些限制,比如電容需小於100pF等,否則會導致hdmi測試無法通過。
編輯本段HDMI1.4
據HDMI認證協會介紹,符合HDMI1.4規格的高清線材具備七大特色功能,分別: 1、HDMI 乙太網絡通道: HDMI 1.4在纜線中增加了數據通路,來達成雙向高速的傳送。有此功能的設備在連結後,將可用乙太線100Mb/秒的速度發送和接收數據,並使這些設備立即成為 IP基礎的設備。HDMI乙太網絡通道可讓集成互聯網功能的HDMI設備,無需使用其他乙太網絡線纜,即可與其他HDMI設備共享其互聯網連線。此一新功 能同時也提供HDMI設備間共享內容所需的互連架構。 2、音頻回傳通道: 最新規格中增加了一個音頻通道,可減少處理與重放上傳音頻時所需的纜線數目。高清電視在直接接收音視頻內容時,此一新增的音頻回傳通道,可讓高清電視不需增加其他纜線,直接使用HDMI纜線傳送音頻流至A/V接收機。 3、HDMI 3D功能: 1.4版為HDMI設備定義了常見的3D格式與解析度,此規格將家用3D系統的輸入/輸出部分加以標准化,規范的解析度最高達到雙通道1080p。 4、支持4K*2K解析度: 最 新規格讓HDMI設備可支持四倍於1080p解析度的HD解析度。新規格支持4K*2K解析度,使得HDMI界面得以用許多數字影院所採用的同等標准分辨 率的內容傳輸。支持的格式包括:3840*2160@24Hz/25Hz/30Hz以及4096*2160@24Hz。 5、對色彩空間的擴展支持: HDMI技術現可支持專為數字攝像機設計的色彩空間。具有HDMI功能的顯示設備在可支持sYCC601、Adobe RGB與AdobeYCC601後,連接數字攝像機時即可顯示更為正確的逼真色彩。 6、微型HDMI接頭: 微型HDMI接頭是尺寸特別小的19腳位連接器,可支持攜帶型設備最高達1080p的解析度。此一新型接頭在尺寸上比現行HDMI迷你連接器小了50%。 7、車用連接系統: 車用連接系統是專為車內高清內容傳輸所設計的布線規格。HDMI 1.4規格所設計的解決方案,可處理車內布線所面臨的高溫、振動、噪音等各種問題與環境因素