关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 HDMI完全使用手册.doc

HDMI完全使用手册.doc

HDMI完全使用手册.doc

上传者: zhaoflax 2010-12-18 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《HDMI完全使用手册doc》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含HDMI完全使用手册HDMI完全使用手册TOCo""hzu第一章我们为什么需要数字传输接口第一节数字化影音时代模拟接口的缺陷第二节HDMI标准横空出符等。

HDMI完全使用手册HDMI完全使用手册TOCo""hzu第一章我们为什么需要数字传输接口第一节数字化影音时代模拟接口的缺陷第二节HDMI标准横空出世第三节HDMI标准的主要特性和优势第二章HDMI技术详细解析第一节HDMI传输原理解析第二节HDMI接口类型第三节HDMI支持的显示格式第四节HDCP版权保护技术解析HDCP版权保护机制的功能HDCP实现机制第五节HDMI标准的发展之路第六节HDMI音频功能解析HDMI音频功能浅析HDMI对音频格式支持的变迁第七节HDMI标准详解第八节HDMI系统中传输线材的重要性第三章HDMI标准身后的商业模式第一节HDMI标准的普及状况第二节HDMI标准的收费模式第三节HDMI的"Defacto"推广策略第四章HDMI推广过程中的主要问题第一节厂商在生产HDMI设备时的问题第二节HDMIATC认证的先天缺陷第三节SimplayHD过高收费带来的障碍第五章HDMI技术面临的机遇和挑战第一节HMDI的有力对手DisplayPort技术第二节HDMI面对的机遇第章​ 我们为什么需要数字传输接口第节​ 数字化影音时代模拟接口的缺陷说起显示设备很多人都会在第一时间想起电视机和电脑显示器这些在生活中随处可见的设备。的确随着人类社会的不断进步各种显示设备已经在人类社会中发挥了巨大的作用无论是在工业生产的第一线还是在家庭休闲娱乐的时刻人们都希望能看到清晰、流畅的影像。而对于显示设备来说要想显示出丰富多彩的高分辨率画面除了高质量的信号源还需要一个高性能的信号传输、接收装置也就是我们常说的信号接口。打个比方我们可以把影像信号看成装满了货物的汽车那么传输影像信号的装置就是让汽车行驶的公路(信号接口的带宽就如同公路的通行能力)。人们为了提高影像的清晰度不停的在增加公路上行驶的汽车数量(以装载更多的数据量)而要保证汽车不会发生拥堵将公路升级改造为通行量更大、更宽的高速公路就是一个必不可少的手段。在过去的相当一段时间内以CRT为代表的模拟显示设备占据了整个显示设备中的绝大多数。由于生产工艺的限制CRT显示设备的尺寸普遍较小分辨率也不是特别高。同时从信号的数据量来看也不是特别巨大因此兼容性强、而成本低廉的各种模拟接口得到了广泛应用比如很多人都熟悉的AV接口、S端子、色差端子和VGA接口。进入世纪后随着液晶电视、等离子电视等大尺寸数字化平板显示设备的普及以及高清电视格式(pip)的确定传统模拟接口的带宽已经不能满足海量数据流传输的需要也不符合数字化的潮流。因此传输速度更快的全数字化接口势必会成为传统模拟接口的终结者。除了数据传输能力的限制另一个影响到模拟接口继续使用的因素来自好莱坞的影视出版商们。由于模拟接口不具备任何防盗版能力因此盗版影片、电视剧的横行给他们造成了巨大的经济损失。根据美国影协的统计仅年因为盗版问题好莱坞的几个主要电影制片厂就损失了近亿美元。如果算上电视剧等方面这个数字会更加惊人因此具有版权保护功能的数字接口也得到了好莱坞方面的热烈欢迎。当然数字接口只是一个比较笼统的称谓只要是传输""和""数字信号的接口都可以看成是数字接口。比如常见的USB接口就是一种纯正的数字接口但是很显然现在并没有多少设备在用USB接口作为视频信号传输的方式。所以打造出适合影像传输的专用型数字化接口就显得非常重要。第节​ HDMI标准横空出世HDMI的全称是"HighDefinitionMultimediaInterface"高清多媒体接口。年月来自电子电器行业的家公司日立、松下、飞利浦、SiliconImage、索尼、汤姆逊、东芝共同组建了HDMI高清多媒体接口组织HDMIFounders(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。经过半年多时间的准备工作HDMIfounders在年月日正式发布了HDMI版标准标志着HDMI技术正式进入历史舞台。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。年月份为了满足数字化时代高质量图形影像的要求DDWG(DigitalDisplayWorkingGroup)数字显示工作组以美国SiliconImage公司的专利技术为蓝本推出了一种名为DVI(DigitalVisualInterface)的接口旨在统一新时代数字显示接口标准。这一技术并且得到了IT业内以Intel、DELL、HP、IBM、微软等个大企业的广泛支持。经过年多的推广DVI技术在计算机显示输出领域得到了迅速运用但是伴随着数字高清影音技术的发展DVI接口也开始逐渐暴露出种种问题甚至在一定程度上成为数字影像技术进步的瓶颈。DVI接口DVI接口虽然是一种全数字化的传输技术但是在开发之初其最初目标就是要实现高清晰、无损压缩的数字信号传输。由于没有考虑到IT产品和AV产品融合的趋势DVI标准过分偏重于对计算机显示设备的支持而忽略了对数字平板电视等AV设备的支持。同时对于一直关注盗版问题的好莱坞出版商们DVI接口也没有提供他们所关心的版权防盗功能。因此从最后的结果来看DVI接口虽然成功的实现了无损高清传输这一目标但是过于专一的定位也在相当程度上造成了整体性能的落后。下面我们看看DVI接口存在的主要问题:​ 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接口只支持计算机领域的RGB数字信号而对数字化的色差信号无法支持​ DVI接口只支持bit的RGB信号传输不能让广色域的显示终端发挥出最佳性能​ 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。第节​ HDMI标准的主要特性和优势在HDMI标准制定之初并没有抛弃DVI标准中相对成熟且较易实现的部分技术标准。整个传输原理依然是基于SiliconImage公司的TMDS编码技术。而对于DVI接口存在的各种缺陷HDMI进行了大幅提升主要体现在以下方面:​ 更好的抗干扰性能能实现最长米的无增益传输。​ 针对大尺寸数字平板电视分辨率进行优化兼容性好。​ 支持EDID(注)和DDCB(注)标准设备之间可以智能选择最佳匹配的连接方式。​ 拥有强大的版权保护机制(HDCP)有效防止盗版现象。​ 支持bit色深处理(RGB、YCbCr、YCbCr)。​ 接口体积小各种设备都能轻松安装。​ 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。​ 完全兼容DVI接口标准用户不用担心新旧系统不匹配。​ 支持热插拔技术。注:EDID(ExtendedDisplayIdentificationDATA即扩展显示识别数据)最初是为PC显示器设置的优化显示格式而设计的规范存储在显示器中专用的容量为Kb的EEROM存储器中。而HDMI接口则遵从并且扩展了此规范。HDMI接口在数字电视中的EDID数据结构与PC显示器的最大区别是编程数据可以是Byte的倍数它不仅规定数字电视显示的格式也规定数字视频信号和数字音频信号。注:DDCB是主机与显示设备准双向通讯的协议标准主要基于IC通讯协议。只有主机向显示设备发出需求信号并得到显示器的响应后显示设备才会像主机送出EDID资料。上述仅仅罗列了HDMI技术相对于DVI技术的主要优势而随着HDMI标准本身的发展其从最初的版本也进化出了版本和等后续版本不仅性能更加强大兼容性也更加出色。因此HDMI正在成为高清时代普及率最高、用途最广泛的数字接口。在现在任何一台平板电视上HDMI接口都成了标准化的配置。第章​ HDMI技术详细解析那么到底HDMI标准采用了什么样的传输原理?HDMI的具体性能又是怎样?下面就进入本文的第二部分:详解HDMI技术。第节​ HDMI传输原理解析如同最顶级的发动机是F赛车驰骋赛场的保障一样HDMI标准之所以拥有强大的数据传输能力和它的传输原理是分不开的下面我们就看看HDMI标准的传输原理是什么。HDMI标准继续沿用了和DVI相同的由SiliconImage公司发明的TMDS(TimeMinimizedDifferentialSignal)最小化传输差分信号传输技术。TMDS是一种微分信号机制采用的是差分传动方式。这不仅是DVI技术的基础也是HDMI技术的基础原理。TMDS差分传动技术是一种利用个引脚间电压差来传送信号的技术。传输数据的数值(""或者"")由两脚间电压正负极性和大小决定。每一个标准的HDMI连接都包含了个用于传输数据的TMDS传输通道还有个独立的TMDS时钟通道以保证传输时所需的统一时序。在一个时钟周期内每个TMDS通道都能传送bit的数据流。而这bit数据可以由若干种不同的编码格式构成。TMDS对每个像素点中的RGB三原色分别按bit编码TMDS数据发送时序结构一般来说HDMI传输的编码格式中要包含视频数据(HDMI版本前每个像素采用bit)、控制数据和数据包(数据包中包含音频数据和附加信息数据例如纠错码等)。TMDS每个通道在传输时要包含一个bit的控制数据、bit的视频数据或者bit的数据包即可。在HDMI信息传输过程中可以分为三个阶段:视频数据传输周期、控制传输周期和数据岛传输周期分别对应上述的三种数据类型。HDMI带宽和TMDS的关系:而在HDMI标准中所规定的带宽在版本就设定为最高Gbps。那么这一数值是怎么的来的呢?和TMDS又有什么关系呢?我们看下面的公式:这是一个适用于所有串口传输接口带宽计算的公式。在所有的数字电路中都有一个负责提供基本频率的元器件晶振它就像是一个精确的闹钟一样电路中所有的元器件都按照它的节奏统一行动。比方说某一运算电路的晶振频率是Hz,就是说这一电路在一秒钟内可以进行次运算过程。由此可见晶振的工作频率越高每秒所能处理的运算次数就会越多数据的处理能力也就会越强大。而HDMI标准中这个原理同样适用。HDMI编码图例:个TMDS分别传输像素点的RGB数据HDMI电路中的时钟频率在最初制定时范围从MHzMHz之间也就是说一个TMDS通道每秒最多能传输MHzbit=Gbit的数据个TMDS通道一秒就可以传输=Gbit的数据再加上控制数据用标准方法表示就是Gbps的带宽。而如果用像素点来表示那就是一秒可以传输显示G个像素点(一个完整的像素点信息由RGB三原色信息构成)所需要的数据量。在数字音频方面HDMI灵活的支持符合IECLPCM标准的kHz、kHz和kHz、bit量化的立体声数字音频信号和IEC标准的采样率为KHzbit量化的单路无压缩PCM数字音频信号或者路kHz的声音数据流。此外在家庭影院中常用的DolbyDigital和DTS数字音频格式也能通过HDMI直接传输。第节​ HDMI接口类型按照电气结构和物理形状的区别HDMI接口可以分为TypeA、TypeB、TypeC三种类型。每种类型的接口分别由用于设备端的插座和线材端的插头组成使用V低电压驱动阻抗都是欧姆。这三种插头都可以提供可靠的TMDS连接其中A型是标准的针HDMI接口普及率最高B型接口尺寸稍大但是有个引脚可以提供双TMDS传输通道因此支持更高的数据传输率和DualLinkDVI连接。而C型接口和A型接口性能一致但是体积较小更加适合紧凑型便携设备使用。TypeA的物理规格:TYPEA是最常见的接口形式TypeA插座TypeA型HDMI插座成扁平的"D"型上宽下窄。接口外侧设有一圈厚度为毫米的金属材质屏蔽层防止来自外界的各种干扰信号。其中用于设备端的插座内径最宽处毫米高毫米。跟引脚在中心位置分两层排列。每根引脚的宽度为毫米长度为毫米。TypeA插头A型的插头外径是最宽处毫米高毫米。内部的引脚呈环状排列。而HDMI标准规定这些尺寸的误差要控制在相当小的范围内(毫米左右)以保证良好的接触性。以TypeA为例HDMI各引脚的定义如下:PinTMDSDataPinTMDSDataShieldPinTMDSData–PinTMDSDataPinTMDSDataShieldPinTMDSData–PinTMDSDataPinTMDSDataShieldPinTMDSData–PinTMDSClockPinTMDSClockShieldPinTMDSClock–PinCECPinReserved(NCondevice)PinSCLPinSDAPinDDCCECGroundPinVPower(maxmA)PinHotPlugDetectTypeB的物理规格:TypeB插座B型HDMI接口的物理结构相比于A型接口基本形状并没有太大变化都是”D”型。但是其插座端最大宽度达到了毫米比A型的毫米足足大了一圈。相应的B型接口的插头端尺寸也有所改变具体看下图。TypeB插头TypeC的物理规格:TypeC插座TypeC插头C型HDMI接口设计目的就是为了紧凑型便携设备因此C型插座的尺寸只有毫米而插头也只有毫米。非常的小巧。TypeA–TypeC转换头这三种HDMI接口之间并没有做到完全的兼容也就是说A型头不能通过转接设备连接到B型头B型头又不能转接成C型头不过由于A型头和C型头仅仅是物理尺寸上不一样他们之间是可以通过转换设备实现兼容的。HDMIDVI之间的转换属于物理转换由于和DVI采用了相同的TMDS传输机制所以HDMI对DVI接口拥有非常强大的兼容性。目前市面上也有不少HDMIDVI的转接头产品对于没有HDMI的老设备而言非常适用。而HDMIDVI转接头在实质上就是两种接头间的物理转换工具只涉及到接口的形状、尺寸和引脚定义在电路部分没有任何的变化。而HDMI标准中也考虑到了和DVI设备兼容的问题:只要HDMI设备检测到对方发送的信号中不包含HDMI标准中规定的特殊控制数据(VSDB信号专门用于两个设备之间互相确认对方身份)就会把对方认为DVI设备并且把传输规格切换到DVI格式从而保证了良好的兼容性。第节​ HDMI支持的显示格式HDMI的带宽我们在上文已经做过解析。在HDMI第一版规格中就已经拥有了最大Gbps的传输速率这种传输速率能支持多大规格的显示格式呢?我们不妨先算一算HDTV中最高的p格式的码率是多少。那么HDMI最初标准中的G的带宽够不够时下最流行的HDTV全高清规格使用呢?我们不妨再算一算。HDTV中分别规定了pip三种分辨率规格。以最高规格的pHz格式为例其需要显示的总像素个数是=(M)个。每秒刷新次所需要显示的总像素数量也就G个总数据量是=Gbps因此用HDMI的Gbps带宽用起来也是绰绰有余。HDMI支持的显示格式一览:DescriptionFormatTimingPixelRepetitionVerticalFreq(Hz)Maxfsch(kHz)Maxframeratech,comp”VGApnoneiiiippppppnoneppppppnoneiinoneppnoneiHzipHzpnoneHzFormatsiipppnoneppppnoneiinoneppnonei,totalinoneiHzipHzpnonep–Hzppnoneppnoneppnone在PC显示领域HDMI接口支持SXGA:Hz和UXGA:Hz规格。而在广播电视行业使用的TV格式中则支持标清格式下的i、p(含:格式)、i、p规格以及高清HDTV中的p、i、p规格。第节​ HDCP版权保护技术解析​ HDCP版权保护机制的功能HDMI技术另一大特点就是具备完善的版权保护机制因此受到了以好莱坞为代表的影视娱乐产业的广泛欢迎。例如美国的节目内容分销商DIRECTV、EchoStar有线电视业者协会CableLabs都明确表示要使用HDCP技术来保护他们的数字影音节目在传播过程中不会被非法组织翻拍。因此HDMI加入了HDCP版权保护机制后从节目源方面就会有更加充分的保障。HDCP全名为(HighbandwidthDigitalContentProtection)中文名称是“高带宽数字内容保护”。HDCP就是在使用数字格式进行传输的信号的基础上再加入一层版权认证保护的技术。这项技术是由好莱坞内容商与Intel公司合作发开并在年月份的时候被正式推出。HDCP技术可以被应用到各种数字化视频设备上例如电脑的显示卡、DVD播放机显示器、电视机、投影机等等。这个技术的开发目的就是为了解决世纪数字化影像技术和电视技术高度发展后所带来的盗版问题。在各种视频节目、有线电视节目、电影节目都实现数字化传播后没有保护的数字信号在传播、复制的过程中变得非常容易并且不会像模拟信号经过多次复制后会出现明显的画质下降问题。因此会对整个影视行业产生极大的危害。这也是HDCP在世纪之初就迅速诞生的原因。相比于传统的加密技术HDCP在内容保护机制上走了一条完全不同传统的道路并且收到了良好效果。传统的加密技术是通过复杂的密码设置让全部数字信号都无法录制或播放但HDCP是将数字讯号进行加密后让非法的录制等手段无法达到原有的高分辨率画质。也就是说如果你的设备不支持HDCP协议录制或播放的时候效果会大打折扣或者根本播放不出来。此外HDCP还是一种双向的内容保护机制。也就是说HDCP的要求是播放的数字内容以及硬件本身都必须遵照一套完整的协议才能实现其中一方面出现问题都可能导致播放失败。打个比方如果用户买的液晶电视有HDCP功能但是DVD播放机却不带HDCP功能那么在看有HDCP版权保护的正版DVD时是不能实现播放的。​ HDCP实现机制每个支持HDCP的设备都必须拥有一个独一无二的HDCP密钥(SecretDeviceKeys)密钥由组bit的数组密码组成。这个部分HDCP密钥可以放在单独的芯片中也可以放在其它芯片的内部例如ATI和Nvdia(世界两大著名显卡主芯片供应商)完全可以将它们放入显示芯片中。每一个有HDCP芯片的设备会拥有一组私钥(DevicePrivateKey)一组私钥将会组成KSV(KeySelectionVector)。KSV相当于这台拥有HDCP芯片设备的ID号。HDCP传输器在发送讯号前将会检查传输和接受数据的双方是否是HDCP设备它利用HDCP密钥(SecretDeviceKeys)让传输器与接收端交换这时双方将会获得一组KSV并且开始进行运算其运算的结果会让两方进行对照若运算出来的数值相符该传输器就可以确认该接收端为合法的一方。传输器确定了接收端符合要求传输器便会开始进行传输讯号不过这时传输器会在讯号上加入了一组密码接收端必须实时进行解密才能够正确的显示影像。换句话说这HDCP并不是确认双方合法后就不管了这家伙还在传输中加入了密码以防止在传输过程中偷换设备。具体的实现方法是HDCP系统会每秒进行确认同时每帧画面进行一次发送端和接受端计算一次RI值比较两个RI值来确认连接是否同步。密码和算法泄密是厂家最头疼的事为了应对这个问题HDCP特别建立了“撤销密钥”机制。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找出现在列表中的KSV将被认作非法导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。简单的说KSV是针对每一个设备制定了唯一的序号比较自然的可用号码是每个设备的SN号。这样一来即便是某个设备被破解了也不会影响到整体的加密效果。总的来说,HDCP的规范相当严谨除了内容本身加密外传输过程也考虑的相当精细双方设备都要内置HDCP才能实现播放。但是最后需要指出的是HDCP和HDMI或者DVI接口之间并没有必然的联系只是HDMI标准在制定之初就已经详细的考虑到了对HDCP的支持并且在主控芯片中内置了HDCP编码引擎因此在版权保护方面要大大领先于DVI技术。第节​ HDMI标准的发展之路HDMI标准从年发布至今已经经历了将近年的时间。在这不算短的时间内HDMI标准也在根据不断变化的外部环境进行着自身的更新从最初的版到版到版再到目前最新的版HDMI在性能不断进化的同时基本的物理架构和传输原理并没有发生太大的变化因此也保证了良好的向下兼容性。HDMI接口版本发展之路回顾:年月七家厂商成立HDMIFounders共同开始着手制定HDMI标准。年月HDMI标准正是发布。年月HDMI标准的首个升级版HDMI标准发布由于规格变化不大没有引起广泛关注。年月针对对PC领域设备支持不足的缺陷HDMI发布。相比于之前的规格HDMI版本增加了若干条非常重要的改进在连接PC和数字音频时更加方便。年月针对HDMI标准的修改版HDMIa发布主要增加了可以利用一个遥控器控制多台电器的CEC功能并且完善了各种HDMI设备的测试规则。年月自HDMI标准推出以来规格变更最大、指标最高的HDMI标准正是亮相。在新的HDMI版本中不仅带宽和数据传输速率增加了一倍还加入了对xvYCC广色域、高bit色深以及更高HDTVPC分辨率规格的支持。细细看过HDMI标准每一次推陈出新的时间我们不难看出HDMI标准的更新频率在明显加快。的确导致HDMI标准快速发展的推动力很大程度上是来自于最近几年高速发展的数字影像技术和HDTV技术。而在最新的HDMI标准之中这种现象就体现的非常明显。下面第节中我们将带您深入HDMI标准看看它都给我们的带来了什么样的新特性。第节​ HDMI音频功能解析​ HDMI音频功能浅析在HDMI没有出现之前数字音频信号的传输的主要依靠两种途径:采用标准RCA接口的数字同轴电缆和SPDIF光纤传输。从传输的质量和特点上看这两者各有千秋但是都能比较好的完成传输数字音频信号的目标。利用欧姆同轴电缆传输数字音频信号是一种非常成熟且高质量的方式。这种接口标准对设备端的硬件要求较低但是在传输高频信号时容易发生比较大的衰减影响到最终音质。相比于同轴传输光纤对设备接收、发射端的同步时许要求非常严格在技术上比同轴要难于实现但是光纤技术在长距离传输方面的优势非常明显不会出现同轴电缆长距离衰减过大的问题因此也得到了很多有距离限制以及新装修用户的青睐。此外无论是采用光纤传输还是同轴电缆传输都需要购买一根单独的连线对于用户来说就意味着使用成本和复杂程度的增加。HDMI技术则综合了以上两者的优点:在物理层它没有采用对同步时序要求严格的光纤连接而是采用了成熟的电缆连接。其次HDMI理论上可以实现最高米的无损耗数字音频信号传播那些对距离有要求的用户也能较好接受。最后视频线缆和音频线缆的结合有效降低了用户的购买成本也能让设备端实现瘦身同时降低厂商的生产成本。而从HDMI对音频格式支持的种类来看其主要定位还是以家庭影院应用为主PC领域用HDMI输出音频信号还需要更多显卡和声卡厂商的配合所以在AV领域最主流的数字音频格式将是HDMI紧盯的目标。在HDMI版本中就加入了对DolbyDigital和DTS这两种应用最广泛的数字化多声道音频流的支持。同时随着数字电视的普及数字伴音功能也将在HDMI上得到广泛应用。这也就意味着全球所有的DVD、高清视频、数字电视用户都会是HDMI标准的潜在用户。​ HDMI对音频格式支持的变迁HDMI规范在开始的时候就定义了支持DolbyDigital(包括DolbyDigitalEX)和DTS(包括DTSES)。HDMI增加了支持DVDAudio的功能HDMI增加了SACD功能。HDMI增加了对新的无损数字环绕音频格式DolbyTrueHD和DTSHDMasterAudio的支持。此外HDMI(除版外)都能够传输声道kHz、比特的无压缩音频其效果优于其它所有消费音频格式。因此如果播放器能够将音频格式解码为多声道PCM那么就能够以解码PCM流的形式传输上述任何一种音频格式。通过这种方式许多能够支持通过HDMI输入接口传输多声道PCM音频的老式AV接收器仍然能用来播放更新的DolbyTrueHD和DTSHDMasterAudio格式。HDMI为制造商和用户提供了以编码音频格式(使用AV接收器或前置放大器的解码器)或无压缩的PCM(使用播放设备的解码器)传输音频的灵活功能。第节​ HDMI标准详解年月针对日益发展的数字影像技术对高分辨率、高传输速率、高色深图像的要求HDMIFounders正式推出了HDMI版本。HDMI标准在规格上和之间的规格发生了巨大变化:​ 传输带宽:HDMI规格中TMDS连接带宽从原来最高MHz提升到MHz数据传输率也从Gbps提升到了Gbps可以支持支持更高数据量的高清数字流量如果采用TypeB型双路TMDS连接则可以在此基础上再提升一倍系统带宽。HDMI可以支持更高的帧刷新率:pHz格式、pHz和iHz以及更高的分辨率(p)​ 支持高色深:在HDMI标准之前只支持bit色深(RGB每种bit色深)而HDMI则可以支持bitbitbitbit的(RGB或者YCbCr)色深。可以传输色阶更加精确的图像​ 支持扩展色域:在新一代平板电视中采用的"xvYCC"(又名"xvColor")广色域标准也得到了HDMI版本的支持。xvYCC是国际照明协会IEC最新的广色域标准支持xvYCC的显示设备可以显示出更加生动、自然的色彩特别是红色和绿色表现力非常出色​ 支持无损压缩数字音频流:版本之前的HDMI标准只支持最高KHz、bit的压缩数字音频对于最新的多声道无损压缩技术以及非失真压缩音源缺乏支持(如DolbyTrueHD和DTSHDMasterAudio它们已经在新一代家庭影院和数字光盘中开始使用)。因此HDMI标准中加入对它们的支持​ 提供更加精准的音视频同步功能​ 向下完全兼容同时也兼容DVI标准HDMI标准中高色深系统的引入是近年来显示技术领域除分辨率提升以外最有价值的一个技术。在HDMI以前的标准中每种原色的bit色深只能让每个像素点显示出的次方的次方的次方=M种颜色如果使用标准中的bit色深那么可以显示的色彩总量就会提升到的次方的次方的次方=亿色,已经接近人眼能分辨的色彩极限。导入色深功能并不直接影响到HDMI传输原理中bit到bit转化的TMDS的编码层。为了传送超过位的额外像素数据HDMI接口的频率速率也跟着增加可以在同样的时间周期内传输多出来的像素数据。以bit色彩深度(也就是比位色彩深度每影片格中的像素数据量要多上倍)为例由于TMDS的时钟频率加快倍就相当于在同样的时间内原本发送个数据包的频率提升到了个数据包包因此就实现了更大数据量的传输。HDMI的色深系统支持bit、bit和bit的色彩深度(RGB或YCbCr)因此可以消除目前高对比显示设备普遍面临的色阶现象使得影像色彩更加鲜活过度更加顺滑并为消费者提供更为逼真、具感染力的电视影像体验。色深技术借着在纯黑与纯白间增加许多倍的灰阶传送更多层次的色彩让屏幕上的色彩能够流畅地转换改善逐渐增加对比的显示器质量。全新的HDMI规格同时也支持"xvYCC"色彩标准大幅扩展那目前HDTV标准的色域空间让色彩更精确的重现呈现出肉眼可以辨识的任何色彩。下一代高清光盘播放机的HDDVD与蓝光播放器等最新的高分辨率设备都将内建这些先进的色彩功能。而在另外一个方面次世代电视游戏主机PS亦内建了bit色深deepcolor支持功能将可为用户创造出更具感染力的游戏体验。当然对于HDMI支持最高bit(RGB各bit)高色深是否有实际意义在业内还是个一直在争论的问题。首先目前绝大多数的液晶电视都采用的是bit色深标准而等离子电视也在bit色深的水平因此就算HDMI拥有高于bit的色深处理能力也会因为显示设备的原因不能发挥全部实力。第二目前无论是电影电视的前期拍摄还是后期的制作仍旧在采用bit色深标准高色深的普及在很大程度上要依赖于这些内容提供商的转变速度。最后bit色深能显示的色彩数已经达到亿色接近人类辨认色彩的生理极限用bit、bit的象征意义要远大于实际意义。SiliconImage公司的新方案可以实现两路TMDS链路连接虽然这种争论伴随着HDMI的诞生就没有停止过但是支持高色深仍然是一股不可阻挡的潮流。而且对于设备端来说引入高色深系统除要有更宽的数据带宽之外高清显示设备系统本身的框架并不需要太大改变充其量只是一些对既有电路系统来说相对简单功能加强。因此对硬件厂商来说仅会增加非常轻微的成本甚至完全不会增加成本。尤其是现阶段许多HD显示器系统都能够处理比HDMI更丰富的色彩时(如索尼年的BRAVIA中高端液晶电视就支持bit面板驱动技术)HDMI中加入对高色深的支持就成了一个不能逆转的决定。总的来说HDMI版本的推出在很大程度上弥补了HDMI接口在传输速率上的不足并且为今后数字影音产业的技术变革预留了充足空间也代表了整个数字影音接口技术的发展方向和最高水平。第节​ HDMI系统中传输线材的重要性上文我们已经详细论述了HDMI标准产生的背景和传输原理等问题而在HDMI系统中另一个及其重要的技术要点则是传输线材的规格。实际上对于一套可靠的数字传输系统而言特别是高速大容量的数字传输系统传输线缆的质量将是决定HDMI在实际应用中表现的重要因素。在HDMI标准的规范中可以实现最长米的传输距离。但是要想实现米的长距离传输对于使用铜芯的电缆而言是一件非常困难的事情。因为铜芯电缆在传递频率越高的信号时随着距离的增加产生的信号强度衰减问题会剧烈增加。表现在显示终端上就是显示分辨率和大幅降低。我们先看看现在主流的HDTV系统对传输电缆带宽的要求。HDTV规格中电缆带宽的要求是MHz同时要求电缆的三次谐波频率为GHz(MHz)时仍然具有良好的回波损耗性能。而在这一过程中电缆的任何一个连接器件、线缆本身、转换设备插座插头以及电缆的安装方法都将对这一数值产生影响。而HDMI的Gbps的数据传输率则相当于MHz的带宽虽然距离HDTV最高标准有所富裕但是仍然要求电缆具有良好的性能。HDMI标准中对连接线缆规定了两种规格分别是:​ 标准电缆(类)该类电缆的支持速度高达MHz该速率对应的分辨率是p和i​ 高速电缆(类)该类电缆支持的速率高达MHz对应的是p深彩色和高刷新率。在这两类线缆标准中我们一般把第类电缆高速电缆称为HDMI电缆以方便用户在购买时可以分辨出和标准线缆的区别不过如果线材的距离比较短(一般不超过米)质量合格的标准型HDMI线缆完全可以看成是HDMI的线缆。第章​ HDMI标准身后的商业模式第节​ HDMI标准的普及状况由于HDMI技术在传输数字影音信号方面的突出优势自年HDMI标准推出以来搭载了HDMI接口的设备就逐渐开始多了起来。从面向大众的数字视听产品、AV影音放大器、等离子电视机、液晶电视、数码摄像机、DVD影碟机、PC显卡、笔记本电脑、PC显示器HDMI接口已经在家电和PC领域得到了非常广泛的应用,到年末采用HDMI技术的设备数量已经超过亿台。而下面一组数据就表明了自HDMI标准发布以来配置了HDMI接口的设备增长量。按照这个趋势到年全世界将会有接近亿台搭载有HDMI接口的电子设备也就是说届时全球平均每人就会拥有一个有HDMI接口的电子产品对于所有的厂家而言都是一个充满商机的大蛋糕。第节​ HDMI标准的收费模式作为HDMI标准的发起者组织:HDMIFounders在推广HDMI标准的时候并不是本着“救世济人”的原则单纯的推广一种领先的技术其背后还有着更深层次的商业原因。这就要从HDMI芯片主要供应商SiliconImage公司说起。SiliconImage在本文的开头部分我们就说过HDMI标准是由日立、松下、飞利浦、Siliconimage、索尼、汤姆逊、东芝这七家公司共同制定而这七家公司中掌握了HDMI标准最核心技术的便是美国的SiliconImage(晶像)公司它不仅掌握着HDMI核心的TMDS差分信号传输技术也是全世界最大的HDMI主控芯片供应商因此HDMI标准的普及程度就和SiliconImage公司之间产生了直接的利益关系。为了更好的推广HDMI标准以SiliconImage公司为首又成了一个专门的全资子公司"HDMILicensing,LCC"。这个公司专门负责HDMI标准的更新、像设备商的推广和对各种搭载了HDMI产品的认证和测试工作。当然当初制定HDMI标准的其余六家公司也成了HDMILicensing公司的创建者但是占据的份额相对较小。天下没有免费的午餐HDMI技术虽好影音设备厂商们想要使用的话就需要给HDMILicensing公司支付相应的费用。而费用的构成也比较多主要有以下几种收费项目。)每种使用HDMI的设备需要缴纳每年美元的授权费如果要加入HDCP功能还需支付额外的美元。对于HDCP功能几乎很少有厂家会选择放弃不然他们的产品将缺乏基本的竞争力。)为了保证装有HDMI接口的设备之间的兼容性厂商们还需参加AUTHORIZEDTESTINGCENTER举办的HDMIATC兼容性测试。针对不同的设备收费如下:​ 视频源设备(如DVD播放机)测试费:美元一台​ 接收设备(如平板电视)测试费:美元一台​ 多一个HDMI输出口:美元​ 重测费用:视频源设备、接收设备、转发设备、线材最初分别是美元美元美元美元)每台用于商业化的设备还需要单独缴纳美分的专利费和美分的HDCP专利费。如果使用HDMI的LOGO每台设备还需交纳美分。上面这三项收费还仅仅是HDMILicensing收入的一部分另外一部分收入则来自于贩卖HDMI主控芯片的收入不过目前世界上能提供HDMI主控芯片的厂家除了SiliconImage还有像安捷伦等其他厂商。根据设备制造商实力的不同在一款产品上增加HDMI接口的做法将带来不同程度的成本提升。即便是忽略HDMI专利费摊薄后对成本的影响厂商在每个硬件成本上的增加额度将至少在美元以上。因此HDMILicensing的收费标准也遭到了很多实力不济的厂商以及IT业厂商的责难。特别是对于价格竞争激烈产品单价严重下滑的IT产品(如显卡)而言加入对HDMI的支持将带来终端产品售价的大幅提升。因此高昂的授权费和认证费用也在相当程度上影响了HDMI标准在IT产品中的普及速度而对于利润较为丰厚的家电HDMI技术则得到了快速普及。HDMILicensing也认识到了如此高额收费对市场推广带来的不利影响并在近期对收费标准做了一定程度的调整。调整后的收费标准如下)每种设备的年费降低到美元)ATC认证中的部分费用也进行了调整:不过即使是经过价格调整的收费方案也还是显得偏高因此HDMI要想成为真正的横跨PC家电领域的通用数字接口还需要在价格方面多做一些调整和让步。第节​ HDMI的"Defacto"推广策略"defacto"是拉丁文表示“实际上存在的、尽管不是合法或没有通过官方确认但实际上却行使权力的东西”。很多时候某项标准的使用率高沿用的人多它就变成了事实上的标准。在数字接口方面最典型的例子就是USB。早在年就已经有PC机带有USB接口了但由于缺乏软件及硬件设备的支持这些PC机的USB接口都闲置未用。年后随着微软在Windows中内置了对USB接口的支持模块加上USB设备的日渐增多USB接口才逐步走进了实用阶段。USB并不是政府强制的但市场推动USB成为一个事实上的标准。这几年随着大量支持USB的PC被普及其逐步成为PC的一种标准接口已经既成为事实。在接收端最新推出的PC机几乎支持USB而在源端也有越来越多的便携设备和电脑外设支持USB接口例如数码相机、MP、扫描仪、打印机、键盘、鼠标等等。而且很显然业界将继续流行在USB端口上实现数据通讯和电力传输的能力甚至中国还颁布了基于USB接口充电的行业标准足以看出其普及程度。因此,HDMI在市场终端的做法将效仿USB的成功之路通过大量装备HDMI接口设备的上市让HDMI成为在数字影音方面的一个实际行业标准。第章​ HDMI推广过程中的主要问题虽然HDMI标准有着种种先进之处但是在其推广和应用的过程中并非一帆风顺无论是厂家还是最终的消费者都难免会遇到一些问题特别是不同HDMI设备之间的兼容性问题在很大程度上也影响着HDMI标准的推广速度。第节​ 厂商在生产HDMI设备时的问题互联互通性(互操作性)是几乎所有新技术在发展初期都会遇到的问题通常是由技术标准机构或第三方机构组织的互联互通性测试解决。HDMI设备间的互通性问题是指带有HDMI接口的源端(发送端)设备与同样带有该接口的接收端设备互联时出现不能正常工作的现象尤其是遇到不同厂商的设备互联时出现一些不能联通的现象。例如:同样带有HDMI接口的电视机和DVD连接时出现无画面、无声音、声音图像不同步甚至完全不工作的现象。造成HDMI产品间兼容性问题的主要原因我们认为主要是一下几点造成的:一、HDMI技术太新、太复杂各个厂商技术水平和实现方式存在差别二、由于HDMI接口已经成为家电产品的标配市场上HDMI家电的种类和数量非常多三、HDMIATC测试虽然能够解决绝大部分问题但仍不能够解决所有的问题四、一些不负责的厂商或者是中小厂商因为不愿意承担HDMI相关测试费用而根本不去做测试。而在HDMI产品的兼容性问题方面一般来说国际品牌的产品兼容性要好于国产品牌的兼容性知名大厂产品的兼容性要好于小型企业所生产设备的兼容性。而厂商的设备之所以容易产生兼容性问题也并非简单的经济方面的原因。实际上造成设备兼容性问题的最主要原因是厂商技术水平有限但又没有去做HDMIATC认证测试这种测试可以基本保证HDMI设备的互联互通问题。因此很多源端产品(例如DVD和机顶盒)制造商在设计的时候并没有依照HDMI设计指南(白皮书)随意性比较大所以源端产生的是非标信号接收端在解码时便出现问题除了设备本身的问题造成兼容性不佳的另一个重要原因是很多HDMI线材没有经过HDMIATC认证标准化很差不同厂商的产品都不一样。虽然实际应用的时候HDMI连接线从m~m不等但由于m以上的连接线通过认证很难所以很多厂商只做了m以下的连接线认证。由于ATC测试费用较贵更有很多中小连接线厂商根本不去做认证。因此即便是设备端提供足够的信号纠错能力也不能保证设备之间稳定可靠的HDMI连接。第节​ HDMIATC认证的先天缺陷除了因为HDMI技术复杂和部分厂商不重视HDMI认证测试外还有一个造成互通性问题的重要原因ATC测试有一定的局限性即使通过了ATC测试也不能够完全保证互通性。因此SiliconImage针对互联互通问题又推出了另一项名为SimplayHD的测试作为对HDMIATC认证测试的补充由于SiliconImage是HDMI标准组织的最主要成员这两项测试分别由SiliconImage旗下的两家子公司操作不过ATC是以HDMI标准组织的SimplayHD是以SiliconImage公司的名义进行。也正是因为这项测试都是由SiliconImage主导而且SiliconImage自己又销售芯片有竞争对手就指出作为HDMI标准组织的最主要成员SiliconImage不去完善ATC测试而新增加一道测试和收费目的只是打击HDMI芯片竞争对手。虽然在早期SiliconImage在HDMI芯片市场一家独大但是随着硅谷数模、ADI和NXP等厂商迅速赶上Genesis、Trident和晨星(Mstar)等视频处理器厂商集成HDMI接口以及晶瀚科技等新厂商的加入SiliconImage的市场份额不断下滑目前SiliconImage的客户主要是日本消费电子制造商这些厂商大多也是HDMI标准组织的成员。第节​ SimplayHD过高收费带来的障碍虽然SimplayHD认证可以有效解决设备之间的兼容性问题但是很显然SiliconImage并没有想把它做成一道免费的大餐而是又把SimplayHD认证看成了一个重要的生财之道。下表就显示了SimplayHD认证在年的收费状况。非常明显SimplayHD认证中所有的项目费用都发生了巨大的变化涨幅之剧烈实属罕见。因此也有不少厂商都认为这个测试太不合理。SiliconImage这样做是逆向而上与产业的发展背道而驰而对这个测试产生了强烈的抵触心理。如果SimplayHD认证的费用不能大幅度调整那么对于改善HDMI设备的兼容性问题并不能起到明显的推动作用特别是那些将对HDMI普及起到重要作用的中小厂商们如此高额的费用着实是一个巨大的难题。第章​ HDMI技术面临的机遇和挑战第节​ HMDI的有力对手DisplayPort技术作为一种并不算新的技术,HDMI标准距离最初推出的年已经过去了大约年的时间。对于快速发展的电子行业来说年时间绝对可以算一段比较长的时间虽然通过不断的推出新版本HDMI标准在规格方面不断刷新自己的记录同时另外一种有着不输于HDMI性能的数字化接口Disp

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +2积分

资料评价:

/39
0下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部