HDMI

HDMI

高清多媒體接口(英語:High Definition Multimedia Interface,簡稱 )是一種全數位化視頻和聲音傳送接口,可以傳送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI可用於機頂盒、DVD播放機、個人計算機、電視遊樂器、綜合擴大機、數字音響與電視機等設備。HDMI可以同時傳送音頻和視頻信號,由於音頻和視頻信號採用同一條線材,大大簡化系統線路的安裝難度。

基本信息

簡述

HDMI是被設計來取代較舊的模擬信號影音傳送接口如SCARTRCA等端子的。它支持各類電視計算機視頻格式,包括SDTVHDTV視頻畫面,再加上多聲道數字音頻。HDMI與去掉音頻傳輸功能的UDI都繼承DVI的核心技術“傳輸最小化差分信號”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傳送,並在每一行與每禎畫面傳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-PacketArchitecture(微數據包架構)”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傳送。規格初制訂時其最大像素傳輸率為165Mpx/sec,足以支持1080p畫質每秒60張畫面,或者UXGA解析度(1600x1200);後來在HDMI1.3規格中擴增為340Mpx/秒,以匹配未來可能的需求。
而DisplayPort一開始則面向液晶顯示器開發,採用“Micro-PacketArchitecture(微數據包架構)”傳輸架構,視頻內容以數據包方式傳送,這一點同DVI、HDMI等視頻傳輸技術有著明顯區別。也就是說,HDMI的出現取代模擬信號視頻,而DisplayPort的出現則取代的是DVI和VGA接口。
HDMI也支持非壓縮的8聲道數字音頻傳送(採樣率192kHz,數據長度24bits/sample),以及任何壓縮音頻流如DolbyDigital或DTS,亦支持SACD所使用的8聲道的1bitDSD信號。在HDMI1.3規格中,又追加超高數據量的非壓縮音頻流如DolbyTrueHD與DTS-HD的支持。
標準的TypeAHDMI接頭有19個腳位,另有一種支持更高解析度的TypeB接頭被定義出來,但目前仍無任何廠商使用TypeB接頭。TypeB接頭有29個腳位,容許其傳送擴展的視頻溝道以應付未來的高畫質需求,如WQSXGA(3200x2048)。
TypeAHDMI可向後兼容於現今多數顯示器與顯示卡所使用的Single-linkDVI-D或DVI-I接口(但不支持DVI-A),這表示採用DVI-D接口的信號來源可以透過轉換線驅動HDMI顯示屏,但是此種轉換方案並不支持音頻傳送與遙控機能。此外如無HDCP認證的DVI顯示屏也將不能收看從HDMI所輸出帶有HDCP加密保護的視頻數據(所有HDMI顯示屏皆支持HDCP,但大多數DVI接口的顯示器不支持HDCP),TypeBHDMI接頭也將向後兼容於Dual-linkDVI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、SiliconImage。數字內容保護公司(DigitalContentProtection,LLC)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

HDMI接頭

HDMI的規格書中規定四種HDMI接口,分別是:
HDMIAType
套用於HDMI1.0版本,總共有19pin,規格為4.45mm×13.9mm,為最常見的HDMI接頭規格,相點對點於DVISingle-Link傳輸。在HDMI1.2a之前,最大能傳輸165MHz的TMDS,所以最大傳輸規格只能在於1600×1200(TMDS162.0MHz)。

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

HDMIBType
套用於HDMI1.0版本,規格為4.45mm×21.2mm,總共有29pin,可傳輸HDMIAtype兩倍的TMDS數據量,相點對點於DVIDual-Link傳輸,用於傳輸高解析度(WQXGA2560×1600以上)。因為HDMIAtype只有Single-Link的TMDS傳輸,如果要傳輸成HDMIBtype的信號,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HDMI1.3IC出現之前,市面上大部分的TMDSTx、Rx只能穩定在165MHz以下工作。此類接口未套用在任何產品中。

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
HDMICType
俗稱mini-HDMI,套用於HDMI1.3版本,總共有19pin,可以說是縮小版的HDMIAtype,規格為2.42mm×10.42mm,但腳位定義有所改變。主要是用在攜帶型設備上,例如DV、數字相機、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TypeA再連線顯示器。
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
HDMIDType
套用於HDMI1.4版本,總共有19pin,規格為2.8mm×6.4mm,但腳位定義有所改變。新的MicroHDMI接口將比現在19針MINIHDMI版接口小50%左右,可為相機、手機等便攜設備帶來最高1080p的解析度支持及最快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溝道

傳送音頻、視頻及各種輔助數據
信號編碼方式:遵循DVI1.0規格。Single-link(TypeAHDMI)或dual-link(TypeBHDMI)
視頻像素頻寬:從25MHz到340MHz(TypeA,HDMI1.3)或至680MHz(TypeB)。頻寬低於25MHz的視頻信號如NTSC480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許數據量從24位至48位。支持每秒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:RGB4:4:4,YCbCr4:4:4(8-16bitspercomponent);YCbCr4:2:2(12bitspercomponent);YCbCr4:2:0

(HDMI2.0)

音頻採樣率:32kHz,44.1kHz,48kHz,88.2kHz,96kHz,176.4kHz,192kHz,1536kHz(HDMI2.0)。
音頻聲道數量:最大8聲道。HDMI2.0支持32聲道。
音頻流規格:IEC61937兼容流,包括高流量無損信號如DolbyTrueHD、DTS-HDMasterAudio。

DDC溝道

DDC全文為DisplayDataChannel
傳送端與接收端可利用DDC溝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時鐘頻率的I²C信號
傳送數據結構為VESAEnhancedEDID(V1.3)。

CEC溝道

CEC全文為ConsumerElectronicsControl
必須預留線路,但可以不必實現
用來傳送工業規格的AVLink協定信號,以便支持單一遙控器操作多台AV機器
為單芯線雙向串列匯流排
在HDMI1.0協定中制訂,在1.2a版中更新
一些製造商可能使用HDMICEC,但是可能使用不同的名稱來代表CEC功能:
Samsung-AnyNet+
Sharp-AquosLink
Sony-BRAVIALinkandBRAVIASync
Hitachi-HDMI-CEC
AOC-E-Link
Pioneer-KuroLink
Toshiba-CE-LinkandRegzaLink
Onkyo-RIHD(RemoteInteractiveoverHDMI)
LG-SimpLink
Panasonic-HDAVIControl,EZ-Sync,VIERALink
Philips-EasyLink

線材規格

在HDMI2.1版本前,根據規範,所有的HDMI線分為五種,線材的種類,HDMI的版本為規範連線器,大部分情況下線材部分沒有更動。
標準纜線(支持1080i及720p)
標準纜線附帶乙太網
高速纜線(支持1080p,4K@30fps,3D與DeepColor)
高速纜線附帶乙太網
車用纜線

防拷機制

強制支持HDCP規格1.10版

版本演化

HDMI1.1/1.2

HDMI1.1
2004年5月提出
支持DVD-Audio
HDMI1.2
2005年8月提出
支持8聲道1bit音頻(SACD所用戶)
讓PC訊源可使用HDMITypeA接頭
在維持YCbCrCE色域前提之下開放PC訊源使用原生RGB色域
要求HDMI1.2以上顯示器支持低電壓訊源
HDMI1.2a
2005年12月提出
完全確立CEC溝道的功能,指令集,以及兼容性測試程式

HDMI1.3

2006年6月22日提出
擴增single-link模式的頻寬至340Mhz(數據傳送速度10.2Gbps)
從24bit色域(1677萬色)擴張支持至30-bit,36-bit,與48-bit(RGBorYCbCr)色域(相當於超過十億色顯示)
支持新的xvYCC色彩標準
支持自動語音同步(台詞對嘴)機能
支持DolbyTrueHD以及DTS-HDMasterAudio信號輸出至外接解碼器如果播放機具有直接將此二種信號解碼的能力,則不需要支持HDMI1.3,因為所有的HDMI規格都可以傳送未壓縮的音頻信號。
提出新的小型化接頭以支持輕便型攝像機
SonyPlayStation3是第一個上市的HDMI1.3播放機。
SonyBRAVIAKDL-46X2500、KDL-40X2500是第一個上市的HDMI1.3顯示屏。(1080p支持新的xvYCC色彩標準,36bitsdeepcolor)
EPSONEMP-TW1000是第一個上市的HDMI1.3的投影機(支持30-bitdeepcolor)
HDMI1.3a
2006年11月10日提出
修改CableandSink的HDMICType接頭
Sourceterminationrecommendation
移除上升時間(risetime)和下降時間(falltime)的最高最低限制
改變CEC電容限制
澄清RGB視頻量化範圍
增加CEC指令關於時間及聲音控制
同時Released認證的測試規格檔案
HDMI1.3b
2007年3月26日提出
主要是修改HDMI測試規格(HDMITestingspecification),而HDMISpecification依然是HDMI1.3a。所以第一次出現當時的主要的HDMISpecification跟測試規格(HDMITestingspecification)是不同版本的情況發生。
1.3b2007/03/26ModificationstoTEoverviewandpolicydescription(4.1)
AdditionofAgilentTDRtoRecommendedTE(4.2.1.11)
Clarificationoftentativecableemulators(4.2.1.17)
Jittertolerancetestchanges(8-7)
AddedcabletestsforTMDS_CLOCKchannel(5-3)
NewVLtriggering(7-2)
EditorialandclarificationsonCECLineDegradation(7-15,8-14)
Addedtestingofadditionalsource-supportedDeepColorformats(7-34)
AdditionalHDMIVSDBEDIDchecks(8-3)
AdditionalTTCusage(5-3,8-5,8-6,8-7)
IncorporatedTek-recommendedsetupandcalibrationforTDR(8-8)
ClarificationonSinkDeepColorRecommendedTestMethod(8-25)
AddedlongcableorcableemulatoruseforRepeatertest(9-3)
Addedcolor-depthsforeachformatinSource_Video_Formats(App.3)
Removedtestforfillerbytes(8-3)
RemovedTektronixpartnumberofcableemulatorEFF-HDMI-CE-01
HDMI1.3b1
2007年8月1日提出
僅修正關於測試設備上TypeCconnector的固定器(fixture)的些微內容
HDMI1.3c
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設備的互連兼容性)
亦有部分修改與repeater和CEC相關

HDMI1.4

2009年5月28日提出
新增HDMI百兆乙太網溝道,允許基於網際網路的HDMI設備和其它HDMI設備共享網際網路接入,無需另接一條乙太網線。
新增音頻回授溝道(ARC,Audioreturnchannel),讓高畫質電視可通過HDMI線把音頻信號獨立傳送到A/V功放接收機、音響設備上輸出。
定義通用3D格式和解析度。實現家庭3D系統輸入輸出部分的標準化,最高支持兩條1080p解析度的視頻流。
最高支持4K×2K(3840×2160p@24Hz/25Hz/30Hz或4096×2160p@24Hz)
拓展支持色彩空間,專為數字相機設計的色彩空間,包括sYCC601、AdobeRGB、AdobeYCC601,可在連線數字相機的時候顯示更精確的逼真色彩。
新增MicroHDMI迷你接口,新的MicroHDMI接口將比現在的19針普通接口小50%左右。
支持汽車連線系統,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一套切實可行的解決方案。
HDMI1.4a
2010年3月4日提出
新增Top-and-Bottom(上下)格式
新增兩套套用於廣播系統中的強制性3D畫面傳輸格式標準
Side-by-SideHorizontal(並發水平)
Top-and-Bottom(上下)
定義強制性廣播、遊戲、電影3D標準
HDMI1.4a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-SideHorizontal需達到1080i@50或1080i@60
top-and-bottom需達到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
HDMI1.4b
2011年10月11日提出
支持3D1080p120Hz

HDMI2.0

2013年9月4日提出
新增2160p@50YCbCr4:2:0、2160p@60YCbCr4:2:0(4K解析度)
支持21:9長寬比
32聲道,4組音頻流
傳輸頻寬18Gbps
線材兼容HDMI1.4(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
HDMI2.0a
2015年4月8日提出
支持高動態範圍成像(HDR)
HDMI2.0b
支持高動態範圍成像(HDR)視頻的傳輸頻寬高達18Gbps4K@50與/60(2160P),這是1080/60的視頻解析度的清晰的4倍多達32個音頻溝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螢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

HDMI2.1

HDMI2.1根據飛利浦撰寫的白皮書增加支持“動態元”
簡而言之:“HDMI2.0A涵蓋HDREOTF信令和靜態元數據元數據的動態是HDMI2.1所涵蓋。”
2017年1月4日提出
頻寬提升至48Gbps
支持4K120Hz及8K60Hz
支持高動態範圍成像(HDR),可以針對場景或幀數進行最佳化
支持eARC功能
可針對遊戲幀數進行信號同步,減少畫面撕裂
向後兼容HDMI2.0、HDMI1.4

長度限制問題

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(AmericanWireGauge,美國纜線度量)規格HDMI銅線大約在超過5米之後開始信號衰減。此長度通常不足以滿足投影機與計算機的連線。
但HDMI組織網頁並不認可此限制,其網頁常見問答集HDMIFAQpage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10Mcable(未使用HDMIequalizerIC),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網上纜線來取代標準HDMI銅線。某些廠商也製造HDMI信號增強器以因套用戶的需求。
現有單一一顆HDMIequalizerIC,可讓24AWGHDMIcable最大使用長度變成50米。

版本對比

標準HDMI
高速HDMI
超高速HDMI(48G)
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數據線皆支持,如DeepColor和xvYCC等規範。標準與高速HDMI數據線皆可選配支持乙太網。HDMI2.1版本則提供新的48G線材規格,包含所有功能。

主要規格

HDMI 版本
1.0–1.2a 1.3–1.3a 1.4–1.4b 2.0–2.0b 2.1
發布日期 2002年12月 (1.0)
2004年5月(1.1)
2005年8月(1.2)
2005年12月 (1.2a)
2006年6月(1.3)
2006年11月 (1.3a)
2009年6月(1.4)
2010年3月(1.4a)
2011年10月 (1.4b)
2013年9月 (2.0)
2015年4月 (2.0a)
2016年3月 (2.0b)
2017年11月
信號規格
傳輸頻寬 4.95Gbit/s 10.2Gbit/s 10.2Gbit/s 18.0Gbit/s 48.0Gbit/s
最大傳輸數據速率 3.96Gbit/s 8.16Gbit/s 8.16Gbit/s 14.4Gbit/s 42.6Gbit/s
TMDS Clock 165MHz 340MHz 340MHz 600MHz 1200MHz
最小化傳輸差分信號溝道 3 3 3 3 4
編碼方式 8b/10b 8b/10b 8b/10b 8b/10b 16b/18b
壓縮 (可選) - - - - DSC 1.2
顏色格式支持
RGB
YCBCR4:4:4
YCBCR4:2:2
YCBCR4:2:0
色彩深度支持
8bpc (24bit/px)
10bpc (30bit/px)
12bpc (36bit/px)
16bpc (48bit/px)
空間色彩支持
SMPTE 170M
ITU-R BT.601
ITU-R BT.709
sRGB
xvYCC
sYCC601
AdobeYCC601
Adobe RGB (1998)
ITU-R BT.2020
音頻規格
最大溝道的採樣率 192kHz 192kHz 192kHz 192kHz 192kHz
總採樣率 - - 768kHz 1536kHz 1536kHz
樣本大小 16–24bits 16–24bits 16–24bits 16–24bits 16–24bits
最大音頻溝道 8 8 8 32 32
1.0–1.2a 1.3–1.3a 1.4–1.4b 2.0–2.0b 2.1
HDMI 版本
解析度刷新頻率限制
HDMI版本 1.0–1.2a 1.3 1.4 2.0
最大signal視頻頻寬(MHz) 165 340 340 600
最大TMDS頻寬(Gbit/s) 4.95 10.2 10.2 18
最大視頻頻寬(Gbit/s) 3.96 8.16 8.16 14.4
最大音頻頻寬(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/pxHDMI單通道最大解析度 1920×1200p 60Hz 2560×1600p 75Hz 4096×2160p 24Hz 3840×2160p 60Hz
30-bit/pxHDMI單通道最大解析度 不適用 2560×1600p 60Hz 3840×2160p 30Hz 3840×2160p 60Hz
36-bit/pxHDMI單通道最大解析度 不適用 1920×1200p 75Hz 3840×2160p 25Hz 3840×2160p 50Hz
48-bit/pxHDMI單通道最大解析度 不適用 1920×1200p 60Hz 3840×2160p 24Hz 3840×2160p 30Hz
HDMI版本 1.0 1.1 1.2
1.2a
1.3 1.3a
1.3b
1.3b1
1.3c
1.4 2.0
sRGB
YCbCr
8聲道LPCM,192kHz,24bit音頻傳輸
Blu-ray Disc視頻音頻全解析度支持
消費電子控制(CEC)
DVD-Audio支持
Super Audio CD(DSD)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
乙太網絡溝道
音頻回傳溝道
HDMI 3D功能
4K×2K解析度支持
4K@50/60 Hz
CEC擴展
雙畫面
4個音頻流
32個音頻溝道
1536 kHz音頻採樣
21:9寬高比
動態自動聲畫同步

授權

HDMI是HDMILicensing,LLC的登錄商標。使用HDMI規格需繳付著作權費。著作權費分為年會費和產品銷售費。
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的標記可享0.05美元折扣,如果該產品含有HDCP保護協定可再享有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連線埠的電視一同捆綁銷售也只徵收0.15美元。

顯示卡基本概念

顯示卡作為電腦最重要的配件之一,每個想要買電腦的人都需要了解它的基本知識,以便能挑到最適合自己的顯示卡。這個任務會簡要介紹顯示卡的一些重要的名詞概念。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條