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HDMI,英文全称是High Definition Multimedia
Interface,中文名称是高清晰多媒体接口的缩写。2002年4月,日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和 Silicon
Image七家公司联合组成HDMI组织。HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据,最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。
HDMI - 概念
HDMI
[1]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 - 视音频传输
HDMI数据传输示意图
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的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.HDMI数据传输示意图,HDMI有三个TMDS数据信息通道 视频数据传输期,HDMI数据线上传送视频像素信号,视频信号经过编码,生成3路(即3个TMDS数据信息通道,每路8位)共24位的视频数据流,输入到 HDMI发射器中。24位像素的视频信号通过TMDS通道传输,将每通道8位的信号编码转换为10位,在每个10位像素时钟周期传送一个最小化的信号序列,视频信号被调制为TMDS 数据信号传送出去,最后到接受器中接收。
岛屿数据传输期,TMDS通道上将出现音频数据和辅助数据,这些数据每4位被一组,构成一个上面提到的4位数据包,数据包和视频数据一样,被调制为10位一组的的TMDS信号后发出。视频数据传输期和岛屿数据传输期均开始于一个Guard
Band保护频带,Guard
Band由2个特殊的字符组成,这样设计的目的在于在明确限定控制数据传输期之后的跳转是视频数据传输期。HDMI的数据传输周期示意图:左到右分别为控制数据传输期、岛屿数据传输期、视频数据传输期,控制数据传输期,在上面任意两个数据传输周期之间,每一个TMDS通道包含2位的控制数据,这一共6位的控制数据分别为HSYNC(行同步)、VSYNC(场同步)、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每个TMDS通道包含2位的控制数据,采用从2位到10位的的编码方法,在每个控制周期最后的阶段,CTL0、CTL1、CTL2和CTL3组成的文件头,说明下一个周期是视频数据传输期还是岛屿数据传输期。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。
HDMI - 接口
HDMI
数据连接线
HDMI - 影响意义
HDMI(高清晰多媒体接口)是唯一一个支持工业、非压缩、全数字视频和音频的接口。作为国际最新标准的多媒体数字接口,HDMI提供了视频/音频源之间的接口,例如机顶盒、DVD播放器;又或是A/V接受器或监视器的接口,例如数字电视。
HDMI已成为国际上最先进的多媒体接口标准,为越来越多的厂商所采用,HDMI接口代表了数字传输技术的发展方向,影响越来越大。美国已经从2005年7月1日起,强制在其本土销售的36寸以上的电视都必须具备HDMI接口,我国中央电视台在测试高清电视时,也推荐厂家在其电视上采用HDMI接口。
HDCP数字内容保护则是英特尔开发的为HDMI提供高带宽数字内容保护的解码技术。配备了HDCP解码技术的HDMI就不会受到信号加密的限制,可以接受全部格式的高清信号。液晶电视专家夏新在其2005年度“惊视”系列液晶电视上已经全面采用了这两项技术,产品品质出众,市场表现力尤佳。同时,其即将推出的“惊彩”系列液晶电视也将全面采用这两项技术,为消费者提供更优质的产品。专家称,此次夏新液晶电视能顺利通过HDMI技术论证,同时配备HDCP技术,正是其多年积淀的结果,而这两项标准技术的引入将对未来中国液晶电视的标准化产生深远的影响。
HDMI - 优点
HDMI规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。
其卓越性能超越了以往所有的产品。HDMI规格的连接器采用单线连接,取代了产品背后的复杂的线缆。
采用HDMI规格接口的线缆没有长度的限制。比如:DVI的线缆长度不能超过8米,否则将影响画面质量,而符合HDMI规格的产品则没有这个问题。
HDMI规格可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。
1 高质量:HDMI 将音频以纯数字形式远远传输到放大器。由于音频调节设备的连线及其他电子设备的原因,模拟音频连接更容易损失。相对于 SPDIF
连接,HDMI 具有更大的带宽,可让其支持最新的无损失音频格式,如 Dolby TrueHD 和 DTS-HS Master Audio。这些格式无法通过
SPDIF 连接得以支持,因为它们要求的数据速率非常高,超过了 SPDIF 的能力。另请参阅 HDMI 1.3 部分,以了解有关 Dolby TrueHD 和 DTS-HD
Master Audio 格式的详细信息。
2 易用性:HDMI 在单线缆中集成视频和多声道音频,从而消除了当前 A/V 系统中使用的多线缆的成本、复杂性和混乱。这在升级或添加设备时特别有用。
3 高智能:HDMI 支持在音频源(如 DVD 播放机)和音频调节设备(如A/V 接收器)之间进行的双向通信,支持诸如自动配置和单触式播放的新功能。通过使用
HDMI,设备会自动为连接的 A/V 接收器传输最有效的格式(如 Dolby Digital 与 2 信道
PCM),使消费者无需滚动查看所有音频格式选项以猜想什么是最好和最受支持的格式。
HDMI - 说明
HDMI(高分辨率数字多媒体接口)是HDTV(高清晰度电视)的未来发展方向,让您通过一根HDMI数字多媒体线体验超高分辨率数字视频和多声道数字环绕音频的极致享受,它是数字电视、等离子彩电、液晶电视、数字投影仪等数字AV设备的理想联接解决方案。
本品采用高精规格的注氮聚乙烯绝缘材料覆盖铜导线,确保提供更清晰、更精准的画质和更自然的音质,纯度高达99.9997%无氧纯铜导线采用PCOCC工艺特殊加工,使得整根导线成为一个单独的铜晶体,为您提供最优异的信号传输性能镀银铜导线,提供最佳高频响应,为您提供最佳音画体验。
导线双绞阻抗匹配工艺,最大程度减少信号交叉窜扰,确保信号无错传输
模块化应力消除结构,防止线缆弯折损伤,便于灵活移动,持久耐用
插头防滑设计,整体编码着色,便于插拔安装
抗磨损、柔韧性强,高精规格PVC外套材料
2层屏蔽层,彻底隔绝外界信号干扰:2层100%覆盖铝箔和聚酯薄膜屏蔽层,充分隔离杂波信号干扰;高比例覆盖屏蔽层,进一步隔离杂波信号干扰[2]
HDMI
高清晰度多媒体接口(英文:High Definition
Multimedia
Interface,HDMI)是一种数字化视频/音频接口技术,是适合影像传输的专用型数字化接口,其可同时传送音频和影音信号,最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。HDMI所具备的额外空间可应用在日后升级的音视频格式中。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4Gbps,因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器,接收器和PRR。
目录
产生背景标识方式技术优势接头分类测试规范兼容问题
产生背景 2002年4月,日立、松下、飞利浦、Silicon
HDMI技术的推出,并不是这些厂家一时兴起的冲动行为,相反,在HDMI技术推出的背后,还有这更多的深层次原因。
1999年4月份,为了满足数字化时代高质量图形影像的要求,DDWG(Digital Display
DVI接口存在的主要问题有:
* DVI接口考虑的对象是PC,对于平板电视的兼容能力一般。
* DVI接口对影像版权保护缺乏支持。
* DVI接口只支持8bit的RGB信号传输,不能让广色域的显示终端发挥最佳性能。
* DVI接口出于兼容性考虑,预留了不少引脚以支持模拟设备,造成接口体积较大,效率很低。
* DVI接口只能传输图像信号,对于数字音频信号的支持完全没有考虑。
由于以上种种缺陷,DVI接口已经不能更好的满足整个行业的发展需要。因此,无论是IT厂商,平板电视制造商,还是好莱坞的众多出版商,都迫切需要一种更好的能满足未来高清视频行业发展的接口技术,也正是基于这些原因,才促使了HDMI标准的诞生。
标识方式 HDMI
由于“HDMI
除线缆以外的其他HDMI设备,应在2012年1月1日前去除所有版本号标识。在此之前,厂商应在明确显示所使用技术的前提下应用版本号标识,如“"HDMI
中文规范名称
HDMI 1.4版线缆共有5种类型,规范的标识方式分别为:
Standard HDMI Cable 中文规范名称:标准HDMI线(最高支持1080/60i)
Standard HDMI Cable with Ethernet 标准以太网HDMI线
Standard Automotive HDMI Cable 标准车用HDMI线
High Speed HDMI Cable 高速HDMI线 (支持1080p、DeepColor、3D)
High Speed HDMI Cable with Ethernet 高速以太网HDMI线
编辑本段技术优势 HDMI不仅可以满足1080P的分辨率,还能支持DVD
HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。
与DVI相比HDMI接口的体积更小,DVI的线缆长度不能超过8米,否则将影响画面质量,而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线,就可以取代最多13条模拟传输线,能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。
接头分类
HDMI脚位配置 | Pin定义 |
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 |
总共有29pin, 可传输HDMI A type两倍的TMDS资料量, 相对等于DVI Dual-Link传输, 用于传输高分辨率(WQXGA 2560x1600以上)。 (因为HDMI A type 只有Single-Link的TMDS传输, 如果要传输成HDMI B type的讯号, 则必须要两倍的传输效率, 会造成TMDS的Tx、Rx的工作频率必须提高至270MHz以上。 而在HDMI 1.3 IC出现之前, 市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能稳定在165MHz以下工作。) | |
Pin | Pin定义 |
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 |
总共有19pin, 可以说是缩小版的HDMI A type, 但脚位定义有所改变。 主要是用在便携式装置上, 例如DV、数码相机、便携式多媒体播放机等。 现在已有SONY HDR-DR5E DV利用此规格接头作为影像输出接口。(常常有人称为该规格为mini-HDMI, 这可算是自行胡乱创造的名称, 实际上HDMI官方并没此名称。) | |
Pin | Pin定义 |
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 |
俗称Micro HDMI 是定义为HDMI 1.4版本的,保持hdmi标准的19pin .但是尺寸与微型USB的接口差不多,尺寸为2.8 mm × 6.4 mm,比mini hdmi (2.42 mm × 10.42 mm)小很多,主要应用在一些小型的移动设备上,如手机,MP4等等。 一端为标准的HDMI插头,一端为Micro HDMI(D type)手机,目前部份手机有此接口。 | |
Pin | Pin定义 |
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 |
测试规范HDMI测试规范的规范细节请参考:《HDMI一致性测试规范1.1》,《HDMI规范1.1》,《HDCP规范1.1》;
一.HDMI输出兼容性测试
1. 和HDMI接口电视的兼容性:同时传输音频和视频;
2. 和DVI接口电视的兼容性:只传输视频;
3. 和HDMI接口的功放的兼容性:只传输音频;
判断标准:HDMI接口可以传输的音频支持“任何能通过S/PDIF输出的压缩数字音频”和“2/6/8声道,32-192KHZ采样率的未压缩的数字音频”,可以输出“I2S(一种数字传输界面,时差性能要优于S/PDIF,适合短距离通讯)和SPDIF的音频”;它总能获得CD的音频质量;HDMI接口可以传输的视频支持“高清1080I”,“高清720P”,“普通隔行”和“普通逐行”,同时支持NTSC和PAL电视制式;可以根据接受端可以接受的视频状态自动输出“YUV”或“RGB”编码的视频格式;
二.HDMI端口插拔可靠性测试
1.接口热插拔可靠性:在碟机和接受端都工作的状态下,插拔HDMI接口,两端的设备是否工作正常,HDMI输出的音视频功能是否正常;
2.ESD 测试
3.接口插拔寿命测试:多次插拔HDMI接口,测试HDMI接口寿命;判断标准:热插拔时接受端能正常输出HDMI的音视频信号,源端系统需仍正常工作;接口插拔寿命最少需要5000次以上;
三.HDMI输出的可靠性测试
1.源输出端驱动能力测试;
2.连接线的衰减特性测试;
3.高频和大容量数据传输可靠性;
判断标准:最长可以传输30米,保证声音图像正常;大容量DVD(多字幕,多通道)碟片播放画面的流畅性;
4.开机,待机时,HDMI是否输出正常。
四.HDMI连接线和接口的检测标准
请参考HDMI接口和连接线的供应商的检测标准;
五.非正常工作状态下HDMI端口输出测试
1.高低温状态:
2.高低压状态:
3.长时间工作状态:
判断标准:具体的温度,电压和工作时间的参数参考普通碟机;在这些状态下,需要HDMI接口的音视频功能正常工作;
六.HDMI输出端口功能测试
1.HDMI端口支持1080I,720P的高清格式视频输出;
2.HDMI端口支持各种压缩和非压缩的数字音频输出;
3.自动侦测接受设备的屏幕比例;判断标准:在同样的片源下,HDMI高清输出图像效果应该比CVBS和普通色差“更清晰,无闪烁,细节的表现力上更强,色彩更逼真”(可以用高清晰的JPEG图片或DVD效果演示碟来演示);如果接受的电视设备可以解码由HDMI输入的数字音频信号,接受端应该有声音输出;HDMI输出端可以自动调整输出的宽高比来适应接受设备。
兼容问题接收端(Rx)测试 EDID相关测试项目应注意的问题
在测试过程中经常会失败在这些与EDID测试相关的项目。如果熟悉规范的相关要求,通过相对来说是比较容易的。例如有关规范要求在EDID的前128个字节中一定要提供“Monitor
TMDS信号差分阻抗匹配
设计电路板的时候会考虑到TMDS信号差分阻抗匹配的要求,但往往还是会在此项测试中失败,原因在于选用的ESD保护器件或者是抑制EMI用的共模扼流圈寄生电容太大,导致此项测试失败。现在很多用于高速线路的ESD保护器件的供应商都会提供推荐的布线方案,而且也会提供阻抗测试图,可以要求这些厂商提供相关的资料。
DDC/CEC通道电容电压测试
此项测试是失败率非常高的项目。失败原因大多数是因为用于电平转换的MOSFET器件电容太大,建议在DDC通道上所使用的MOSFET器件Ciss和Coss应该在10pF以下。
HPD输出电压
hdmi协议中当hdmi +5V输入为0V时, HPD电压应大于0V,
视频格式的支持
在此项测试中,对所有hdmi输入端口能够支持的视频格式会测试支持50Hz的设备对于50Hz±0.5%(即49.75Hz和50.25Hz),和支持59.94Hz或者60Hz的设备对59.94-0.5%(即59.64Hz)和60+0.5%(即60.3Hz)场频变化的支持能力。在软件设计中需要注意到这些对视频格式容忍度的要求。源端测试(Tx) EDID
对于hdmi源端设备要求必须支持“Enhanced
+5V电源输出
不能在hdmi输出端口的电源输出通路上串联电阻。规范要求在hdmi Tx
有关的 DDC/CEC 测量
在处理hdmi端口的消费类电子产品控制(CEC)管脚时,即hdmi端口的第13管脚,如果其产品不支持CEC功能,可以将此管脚悬空。但有些产品往往虽然不支持CEC功能,还是将此管脚连接到了主处理芯片的通用管脚上,已备今后扩展使用,此时需注意对此管脚在电气性能和物理连接上的一些限制,比如电容需小于100pF等,否则会导致hdmi测试无法通过。