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2009-08-24 21:31:06
HDMI概念解读
技术部 张荣海
随着人们对图象显示质量要求的不断提升，传统的以模拟方式来传输和显示多媒体信号的技术已经不能满足人们的要求，广播电视行业数字化和数字电视的整体转换的实施，数字化、网络化、光纤化是IT行业的发展趋势。以高清数字电视为代表的消费类数字视频设备的应用越来越普遍，传统的模拟视频接口标准无法适应新的产品在带宽、内容保护、音频支持等方面的发展需求，使HDMI、UDI和DisplayPort等新标准显得更能适应市场的需求。下面就简要介绍HDMI知道供大家认识。
一、HDMI、DVI
HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。传送视频数据信号同时也传送音频数据信号。
HDMI接口有3个独立的通信通道：TMDS、DDC、CEC。其中，TMDS通道用来传输音／视频数据以及辅助数据：DDC用来在自动配置中源端读取接收端的EDID数据结构；CEC是一个可选通道，用来支持一些高级用户功能，如红外遥控等但在产品中CEC还没有得到应用。
DVI（Digital Video Interface）是指数字视频接口,只传送数字视频,不传送音频数据信号。其传送视频的原理同HDMI一样.
二、TMDS定义
TMDS ( Transition Minimized Differential Signaling )最小化传输差分信号电子协议作为基本电气连接。
TMDS 是一种微分信号机制，就是将象素数据通过先进的编码算法将8BIT的象素数据转换成10BIT的最小变换信号并通过串行连接传递，也就是显卡产生的数字信号由发送器按照 TMDS 协议编码后通过 TMDS 通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。
三、HDCP协议
HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写，中文可称作“HDCP数字内容保护”。HDCP技术是由好莱坞与半导体界巨人Intel合作发开，它可以实际运用在、D播放机等传输端，以及、电视机、投影机的接收端之间。是高清电影、电视节目的重要反盗版技术，不支持HDCP协议的显示器无法正常播放有版权的高清节目。
HDCP协议是用来防止视频内容在传输的过程被完整的复制下来。这种技术并不是让数字讯号无法被不合法的录制下来，而是将数字讯号进行加密，让不合法的录制方法，无法达到原有的高分辨率画质。
需要说明的是，HDMI接口内嵌了HDCP协议（数字内容保护机制），带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议。但是并不是带DVI接口的液晶显示器都支持HDCP协议，必须经过带有相应硬件芯片，通过认证的显示器才行。
四、 EDID及DDC 的定义
EDID: Extended Display Identification Data（扩展显示标识数据）是一种VESA 标准数据格式，其中包含有关监视器及其性能的参数，包括供应商信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设置、频率范围的限制以及显示器名和序列号的字符串。这些信息保存在 display 节中，用来通过一个DDC（Display Data Channel）显示数据通道与 系统进行通信，这是在显示器和 PC图形适配器之间进行的。最新版本的EDID 可以在 CRT、LCD 以及将来的显示器类型中使用，这是因为EDID 提供了几乎所有显示参数的通用描述。
厂内通过DDC烧录程序将EDID写入EEPROM 或CPU RAM里。
DDC: Display Data Channel (显示数据通道)----主机与显示设备的通讯方式,VESA 定义了DDC 标准。包含DDC1/DDC2B/DDC2B+ 等方式。
DDC1是主机与显示设备单向通讯，显示器不停地向主机发送EDID资料。
DDC2B是主机与显示设备准双向通讯，基于I2C 通讯协议。只有主机向显示器发出需求信号，并得到显示器的响应后，显示器才送出EDID 资料。
目前DDC1 基本上已经不再使用，主要是采用DDC2B 方式。
在HDMI电路中单片机通过I2C总线控制各个芯片的初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取和HDCP的校验等工作。也就是通过显示数据通道(DDC)读取接收设备的EDID结构，自动确定发送给接收端所支持的音／视频格式。
五、原理分析：
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HDMI连接结构 |
HDMI是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。
从图中可以看出:HDMI数据线和接收器包括三个不同的TMDS数据信息通道和一个时钟通道，这些通道支持视频、音频数据和附加信息，视频、音频数据和附加信息通过三个通道传送到接收器上，而视频的像素时钟则通过TMDS时钟通道传送，接收器接受这个时钟频率参数之后，再还原另外三个数据信息通道传递过来的信息。
DDC通道:只要是MCU通过I2C总线控制各个芯片的初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取HDCP的校验等工作。
HDMI输入的源编码格式包括视频像素数据、控制数据和数据包。其中数据包中包含有音频数据和辅助信息数据，同时HDMI为了获得声音数据和控制数据的高可靠性，数据包中还包括一个BCH错误纠正码。
HDMI数据信息的处理可以有多种不同的方式，但最终都是在每一个TMDS通道中包含2位的控制数据、8位的视频数据和4位的数据包。
HDMI的数据传输过程可以分成三个部分：视频数据传输期、岛屿数据传输期和控制数据传输期。
岛屿数据和控制数据的传输是在视频数据传输的消隐期，这意味着在传输音频数据和其他辅助数据的时候，并不会占据视频数据传输的带宽，并且也不要一个单独的通道来传输音频数据和其他辅助数据，这也就是为什么一根HDMI数据线可以同时传输视频信号和音频信号的原因。
六、HDMI传输信号特点
1）、HDMI接口可以提供高达5Gbps以上的数据传输带宽
2）、其传送的是无压缩的音频信号及高分辨率视频信号
3）、无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换
4）、HDMI接口内嵌了HDCP协议，带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议，能够防止非法设备的偷听；
5）、采用最小变化差分编码TMDS，提供强大的传输机制和可靠的数据恢复能力；
6）、提供智能连接功能，使设备能够自动发现对方，并且自动识别目标设备所需的分辨率和数据格式
7）、兼容性好，能够完全兼容DVI。
七、二分配、四分器HDMI框图
1、二分配——HDMI
八、HDMI分配器主要技术参数
1、数据通道：3
2、时钟通道：1
3、信道编码：TMDS
4、数据传输频率范围：25—225MHz
5、音频采样频率范围：44.1 kHz、48 kHz、96 kHz、最高可达192 kHz。
6、辅助通道：DDC
7、内容保护：HDCP
8、垂直扫描频率:50-85Hz
9、支持480i，480p， 720i，720p，1080i，1080p分辨率
10、传输距离：10～15m
11、输入/输出接头:HDMI类型
12、电源:12V DC
九、HDMI分配器传输的结论
HDMI传输的数字信号分配器是按TMDS编码，通过I2C总线控制各个芯片的初始化以及状态机的变化，完成EDID的读取和HDCP的校验,在这过程中减少了数字 → 模拟 → 数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，使用 HDMI 进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。
对消费者而言，HDMI不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装.
十、HDMI的应用
