为什么HDMI接口是显示器未来发展趋势?
从目前的趋势来看，配备HDMI接口、甚至整合电视功能是液晶的一种发展趋势之一。随着目前市面上越来越多附带HDMI接口的19'宽屏液晶、22'宽屏液晶和24'宽屏液晶显示器出现，这种新型接口的曝光率越来越高。到底HDMI是何方神圣？它有什么秘密武器？DVI真的要被淘汰吗？为什么说配备HDMI接口是未来显示器的发展趋势？本文将围绕这个问题，对它相关的历史发展事件一一进行回顾分析，告诉你***。 　　第一章：HDMI接口发展历史中相关的行业事件简略回顾　　我们简略回顾一下HDMI接口的发展历史，不难发现业界的相关发展事件之间的联系：HDMI接口发展相关事件联系示意图　　一、随着全球高清晰度电视节目的陆续开播和数字显示设备的慢慢普及，如何保证图像传输的质量，如何有效地保护显示内容成为了业界关注的焦点，而数字音/视频接口在保护显示内容扮演了重要的角色；　　二、为了保护显示内容，HDCP协议应运诞生。HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写，也就是高带宽数字内容保护。说的简单些，HDCP应该就是一个防止数字内容盗版的加密技术，如果软件和硬件其中之一不支持HDCP，那么我们就无法读取数字内容。下一代的蓝光和HD DVD都将执行HDCP标准。在推动HDCP协议发展的过程中，两种硬件起了关键作用：和显示器。其中，显卡厂商NVidia和ATI不遗余力推动HDCP协议发展，NV方面，从NVIDIA G80开始，已经在GPU内部增加了对HDCP的支持，并且ATI的次世代产品X2***系列显卡中也会采用类似的设计方向。因此可以判断，未来所有的显卡都会有具备HDCP功能。NVidia从GeForce6/7就开始有相关支援HDCP的设计[NextPage]　　三、但显示器方面的情况则截然不同，因为在显示器上实现HDCP需要一枚独立的芯片，因此一款产品是否支持HDCP的决定权完全在厂商手里。对于一些低端产品，厂商则会省去这枚芯片，以达到控制成本的目的。然而，如何让所有的显示器都支持HDCP协议？IT产业巨头微软对显示器支持HDCP协议的发展过程起了非常关键的作用：它在07年1月30日发布了下一代－Windows Vista，相应的推出了相关的显示器认证规范：通过Vista Premium认证规范的显示器被强制必须支持HDCP协议。没有通过Windows Vista认证的显示器支援HDCP协议与否完全掌握在显示器厂商的手中　　四、这样，HDCP协议自身的发展将决定了数字信号设备在未来将占据统治地位。但是，目前因为考虑到还有大量用户在使用着模拟设备，因此在HD DVD的著作权保护技术AACS定案时，放宽了对于模拟设备的要求：也就是，2011年之前所有接驳模拟接口的显示设备均可以正常播放受HDCP保护的视频内容。2011年以后推出的影片，会由出版商自行决定是否让通过HDCP的大门向模拟设备开启。而在2014年之后，这扇大门将彻底对所有模拟设备关闭。简单的说，目前通过D-Sub接口播放HDCP协议的HD高清电影将不会受到显示器对HDCP协议支持与否的限制，但是未来这条道路将完全行不通了。目前，播放受HDCP协议保护的高清电影在这类模拟信号设备上是不受限制的，当然，前提是你需要一款支持HDCP的显卡　　五、在HDCP协议被强制执行，数字信号设备占据统治地位之后，接下来我们的看点就只是DVI接口和HDMI接口之争了，无论是从哪方面分析，HDMI接口都比DVI接口要占据更大的优势。在HDMI出现以前，DVI作为唯一可用的接口技术在数字家电领域先行一步，但不支持音频传输这个“硬伤”让它在与HDMI的“数字接口争霸战”中很快败下阵来，DVI退出家电市场已成为事实。与此同时，尽管现阶段PC系统对HDMI的需求并不高，但随着PureVideo和***IVO等高清视频加速技术的陆续加入，人们对显卡的要求已不仅仅局限于3D性能的提升了，高清视频应用的表现将是显卡今后发展的主要方向。在数字家庭大潮的推动下，HDMI大举“入侵”PC也是早晚的事情。HDMI vs DVI，你看好谁呢？[NextPage]　　第二章：HDMI接口发展历史关键：HDCP协议决定了数字信号设备将在未来占据统治地位　　我们刚才为大家回忆了HDMI接口发展的相关行业事件简略描述，现在我们把发展的焦点对到HDMI接口发展历史的焦点：“支持HDCP协议”上。　　HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写，也就是高带宽数字内容保护。说的简单些，HDCP应该就是一个防止数字内容盗版的加密技术，如果软件和硬件其中之一不支持HDCP，那么我们就无法读取数字内容。下一代的蓝光和HD DVD都将执行HDCP标准。也就是说，如果你希望在的分辨率下观看电影，那么系统必须支持HDCP。反之，如果不支持的话，那么你只能获得1/4的分辨率。在HDCP的所有说明文件中都明确表示需要显卡和显示器需要同时支持HDCP　　综上所述，在播放HDCP加密视频过程中，HDCP是一个必不可少的环节，不仅盘片本身带有HDCP加密，播放机（包括）、显卡、播放软件和显示设备也都需要支持HDCP，用户才能享受1080p的全高清效果。　　由于从NVIDIA G80开始，已经在GPU内部增加了对HDCP的支持，并且ATI的次世代产品也会采用类似的设计方向。因此可以判断，未来所有的显卡都会有具备HDCP功能。但显示器方面的情况则截然不同，因为在显示器上实现HDCP需要一枚独立的芯片，因此一款产品是否支持HDCP的决定权完全在厂商手里。对于一些低端产品，厂商则会省去这枚芯片，以达到控制成本的目的。所以日后针对HDCP的讨论，更多也会围绕显示器产品展开。不支持HDCP的设备在播放受HDCP保护的内容时将会被“Game Over”　　但是目前D-Sub信号在播放HD DVD高清视频没有问题，因为目前HDCP协议只能保护数字信号（HDMI和DVI），与模拟接口（D-Sub）并没有任何关系。　　实际上也的确如此，在2011年之前，即使你依然用着CRT显示器，也照样可以播放收保护的高清视频。这是因为考虑到还有大量用户在使用着模拟设备，因此在HD DVD的著作权保护技术AACS定案时，放宽了对于模拟设备的要求，简单的说，2011年之前所有接驳模拟接口的显示设备均可以正常播放受HDCP保护的视频内容。这也是我们在测试D-Sub接口下播放高清视频时，没有遇到障碍的重要原因。但在2011年以后，这样的好事可能就不复存在了，因为2011年以后推出的影片，会由出版商自行决定是否让通过HDCP的大门向模拟设备开启。而在2014年之后，这扇大门将彻底对所有模拟设备关闭。[NextPage] 　　注：由于从NVIDIA G80开始，已经在GPU内部增加了对HDCP的支持，并且ATI的次世代产品也会采用类似的设计方向。因此可以判断，未来所有的显卡都会有具备HDCP功能。但显示器方面的情况则截然不同，因为在显示器上实现HDCP需要一枚独立的芯片，因此一款产品是否支持HDCP的决定权完全在厂商手里。对于一些低端产品，厂商则会省去这枚芯片，以达到控制成本的目的。所以日后针对HDCP的讨论，更多也会围绕显示器产品展开。从NVIDIA G80开始，已经在GPU内部增加了对HDCP的支持，所以接下来我们需要考虑的只是显示器对HDCP协议的支持问题了　　第三章：显示器HDCP协议推动的最关键点：IT产业巨头微软推出新一代Windows Vista操作系统　　但显示器方面的情况则截然不同，因为在显示器上实现HDCP需要一枚独立的芯片，因此一款产品是否支持HDCP的决定权完全在厂商手里。对于一些低端产品，厂商则会省去这枚芯片，以达到控制成本的目的。对显示器HDMI接口发展最关键的行业历史事件无疑是：研发五年、耗资六十亿美元的微软下一代操作系统Vista于日正式发布。微软在开发Vista的过程中，第一次推出了自己的认证规范。通过一个名为Windows Logo Program Device Requiements的规范，微软对应用于Vista的网络、输入输出、图形和显示等设备提出了详尽而具体的技术要求。对于硬件产品来说，Vista认证初期的要求基本是Design for Windows Vista，后来当Vista规格规范成文后，就明确分为两种认证：Windows Vista Basic和Windows Vista Premium。　　认证计划基于Vista特殊的系统技术要求，也包括新的设备和驱动。“Basic”和“Premium”主要的差役包括：1.Premium要求必须有“数字”输入端口；2.Premium要求“逼真还原Windows的色彩显示”；3.Premium要求须支持“DDC/CI”；4.Premium要求所有数字端口都有“数字链接版权保护”功能（即支持HDCP功能）。液晶显示器的Windows Vista认证分成两种:Basic和Premium，其中Vista Premium更有说服力[NextPage]　　通过Vista Basic认证级别的产品可以在Vista系统下正常运行，通过Vista Premium认证级别的产品，会经过更高标准规范测试，用户在运行Vista时，将带给用户较高的视觉品质。可以预见，以后通过Vsita认证的液晶显示器产品，将是：Vista Premium认证级别的产品。　　根据我们预测，Windows Vista操作系统要在中国大范围流行起来大概要到2008年甚至更后的时间，HDMI接口的发展关键：“HDCP协议支持与否”将会受到来自微软的Windows Vista操作系统的刺激，微软作为软件的开发商，是有权利也有能力让用户们升级操作系统的，因为Windows Vista操作系统的开发费用如此高昂，微软不可能是Windows XP来阻碍Windows Vista的发展，很简单的一招，微软只要不断地减低Windows XP漏洞补丁的积极性，强调安全的用户自然就会倾向于安全性更高，补丁升级积极性更强的Windows Vista了。中国软件产业“特色风景”：盗版Ultimate简体中文版和简体中文商业版　　第四章：数字信号接口“DVI”与“HDMI”接口之争：DVI完全处于下风，淘汰是历史发展规律　　显示器在HDCP协议被强制执行支持，数字信号设备占据统治地位之后，接下来我们的看点就只是支持HDCP协议的数字信号接口：“DVI接口”和“HDMI接口”之争了　　数字音/视频接口在保护显示内容过程中扮演了重要的角色。在HDMI出现以前，DVI作为唯一可用的接口技术在数字家电领域先行一步，但不支持音频传输这个“硬伤”让它在与HDMI的“数字接口争霸战”中很快败下阵来，DVI退出家电市场已成为业内的共识。HDMI接口技术融合数字视频（VIDEO）、版权保护（HDCP）与数字音频（AUDIO），它不仅兼容DVI，还支持标准、增强、高清晰数字电视视频，以及标准立体声、多声道环绕立体声数字音频格式。对比同样数字化的DVI接口，HDMI最大的好处在于只需要一条线缆，便可以同时传送视频与音频信号，而不像此前那样需要多条线缆材来完成连接。也就是说，HDMI等于DVI的视频信号再加上音频信号。另外HDMI也是完全数字化的传输方面，由于无须进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。在HDMI出现以前，DVI作为唯一可用的接口技术曾在数字家电领域先行一步　　与此同时，尽管现阶段PC系统对HDMI的需求并不高，但随着PureVideo和***IVO等高清视频加速技术的陆续发布，人们对显卡的要求已不仅仅局限于3D性能的提升了，高清视频应用的表现将是显卡今后发展的主要方向。在数字家庭大潮的推动下，HDMI大举“入侵”PC也是早晚的事情。 　　当然，我们在享受技术进步所带来的欢乐的同时，也不能忘记它的“剥削”。据悉，如果使用HDMI技术，设备制造商要支付3项费用：15000美元的年费，美元的测试费和每台0.04美元的版税费。此外，HDMI接口需要29根全屏蔽线，每一根连接电缆的造价都不菲。这么昂贵的连接方式当然不利于数字内容产业的发展。从维护自身利益的角度出发，我们希望有关部门和产业界能够研制出自主的数字接口标准，并采取一定措施来规范测试实验室的认证和评定制度。 　　DVI真的日薄西山了？ 　　HDMI的英文全称是“High-Definition Multimedia Interface”，即“高清晰多媒体接口”。看到这里，有些朋友不禁要怀疑：难道现行的DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）就不能满足高清晰视频发展的需要？DVI是DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）于1999年4月提出的，最初目的是为了解决PC与显示器之间的无压缩数据传输问题，但凭借着出色的视频传输能力，它也被众多数字影音设备所使用。 　　单条DVI连接通道的最大传输带宽就可以达到4.95Gbps，除去辅助编码等信息后，实际可用带宽为3.96Gbps。要知道，目前最高规格的高清视频制式1080P也仅需2.2Gbps的带宽，单通道DVI来对付它已是绰绰有余，更何况采用双通道DVI接口后，最大传输带宽还可再翻一番！由此可见，DVI还没有达到日薄西山的程度，但HDMI有信心取而代之，自然是瞄准了DVI的一些致命缺陷。[NextPage] 　　HDMI为何能取代DVI？ 　　DVI设计的最初目的是用于计算机显示器，它并没有过多地考虑数字影音发展的需求，当它“下嫁”到数字影音设备时，一些先天缺陷也随着使用过程逐渐显露出来，而HDMI拥有的秘密武器，就是要弥补DVI的这些先天不足。 　　小知识：HDMI组织是由日立、松下、飞利浦、SONY、汤姆逊、东芝和Silicon Image等7家公司共同发起。该组织于2002年12月发布了HDMI 1.0技术规范，并于2005年8月将它升级至最新版本HDMI 1.2。 　　1.HDMI能同时传输视频和音频信号 　　在数字影音环境中，视频与音频是连成一体的，由于DVI无法传输音频信号，因此音频信号必须以模拟方式进行传输，这样音频输出的保真度必然受到影响。DVD Audio所具有的高精度数字音频效果在模拟传输中打了折扣，Hi-Fi族早就无法容忍了。在视频已实现高清数字化传输的今天，音频信号不能再特立独行了！如果只需一条连线就能同时完成视频和音频信号的传输，那该有多棒啊！HDMI就能做到这一点，它在传输1080P视频信号的同时，还能以192kHz的采样频率传送8声道的音频信号，而这一切只在一条连线中即可完成！据统计，一条HDMI连线可以取代10～20条模拟传输线。 　　2.HDMI必须经过严格的兼容测试，DVI存在好几种规范 　　为了对传统的模拟信号提供支持，DVI付出了一些代价，最直接的后果就是规范比较混乱，既有仅支持模拟信号的DVI-A，又有兼容数字和模拟信号的DVI-I，同时还有纯数字的 DVI-D。此外，由于没有成熟的强制兼容性测试机制，不同DVI设备间的适应性较差，这不但降低了设备的易用性，还影响了消费者的信心，一般的用户如果买到接口规范不同的产品，有可能导致二者根本无法协同使用。 YES ToNO To而这台显示器提供的为DVI-D接口，它只能使用DVI-D，不能使用DVI-I连接线　　为了避免出现类似DVI产品的混乱状况，HDMI工作组制定了严格的兼容测试规格（Compliance Test Specification，简称CTS），所有采用HDMI接口的产品必须通过规格认证后才能打上HDMI的标志，这样就保证了各类HDMI产品可以顺利地连接使用，不会给用户带来不便。相比之下，DVI虽然也有认证机制，但并非强制参加，各厂商的态度也不积极，导致DVI兼容性问题层出不穷，直到现在也没有得到根本性的好转。 　　小知识：目前HDMI工作组建立了两家认证测试中心（Authorized Testing Centers，ATC），一家测试中心设于日本松下公司，另一家测试中心则设在Silicon Image公司。制造商在产品设计完毕后，会预先将样机提交给ATC测试中心，测试内容包括 HDMI发送器、接收器以及传输连线，某些影音接收产品只要测试HDMI信号接收即可。 　　3.HDMI接口小巧，标准连线长度限制增加至25米 　　在传输距离方面 ，DVI接口协议中没有明确的规定，但当DVI连接线的长度超过5米后，如果不采取额外的措施进行补救，画质就会出现下降的情况。如果只是针对计算机环境，5米左右的连线距离已经足够，但在数字影音环境中，有时我们需要将房间的计算机连接到客厅的影音设备上，连线长度有可能要达到十几米甚至二十来米，DVI接口在这些应用中显得捉襟见肘。而标准HDMI不但将连线长度限制增加至25米，而且A型接口规范采用的是19针接口，它的尺寸也远远小于DVI接口，这些小型接口可以使连线更加方便地穿过电缆导管和墙壁，使系统的组建变得更加简便。 家居影音设备对连接线的长度需求长度有时要达到十几米甚至二十来米，DVI接口在这些应用中显得捉襟见肘　　小知识：在业界的积极努力下，DVI通过一些方法也可延长传输距离并保证信号质量。一种方法就是采用Monster Cable公司的DVI连线，传输距离可延长至20米，但这种连线必须使用上好的材料；另一种方法是使用光纤DVI连线，最大长度可达到100米，但这种光纤连线结构较为复杂，在转接头位置都需要光/电转换器，价格相当昂贵。 [NextPage] 　　HDMI是如何工作的？ 　　1.HDMI的灵魂——TMDS 　　HDMI源于DVI接口技术，它们都以Silicon Image公司的TMDS信号传输技术为核心。TMDS的英文全称是“Transition Minimized Differential Signal”，即“最小变换差分信号”，它是通过异或及异或非等逻辑算法，把原始信号转换成10位，其中前8位数据由原始信号经过运算后取得，第9位指示了运算方式，第10位用来对应直流平衡。这种算法能使传输的数据趋于直流平衡，减少了对传输线的电磁干扰，传输的可靠性得到显著增强，从而有利于传输速度的提升。HDMI正是凭借3组TMDS通道以最高165MHz的频率，传送以R、G、B或Y、Cb、Cr格式编码的24位像素视频数据，最高带宽可达4.95Gbps，实际视频信号传输带宽接近4Gbps（4.95×8/10）。 　　2.HDMI的信号传输过程 　　HDMI是业界首个支持在单连线上传输不经压缩的全数字高清晰度视频、多声道音频和智能格式与控制命令的数字接口。那么这些类型的数据是如何只在一条HDMI连线上就完成的呢？说来还要归功于HDMI对信号传输过程的巧妙划分。 　　HDMI的信号传输过程包括3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。视频像素信号在视频数据传输期传送，通过对视频信号进行编码，生成3路共24位的视频数据流，HDMI发送器再将它调制成TMDS信号传送出去；岛屿数据传输期则传送音频数据和辅助信息帧，有效数据被分为每4位一组，构成一个数据包后被调制为10位一组的TMDS信号发出；任意两个数据周期之间是控制数据传输期，这个期间传送的6位数据分别为HSYNC（行同步）、VSYNC（场同步）、CTL0、CTL1、CTL2、CTL3，其中后四位数据组成文件头，用来判断接下来的数据是视频类型还是岛屿类型。 　　HDMI源于DVI接口协议，只需一个无源转接器就可实现视频信号转换 。　 　　HDMI的系统结构 　　HDMI对数据传送的组织形式HDMI 的数据传输示意图（T.M.D.S ）DVI规范的数据传输示意图 （T.M.D.S）　　图中可以看到：二者都是采用的数字T.M.D.S信号联接，HDMI到DVI 无须转换。　　小知识：什么是“岛屿”数据？仔细观察HDMI的数据传输示意图，我们不难发现，这些数据就像孤零零的小岛，各自漂浮在数据的“****”之中。 　　令人称道的是，岛屿数据和控制数据还是在视频数据的消隐期传送，所以它们并不占用视频数据的带宽，这种解决方式使得HDMI在传输1080P视频信号的同时还能以192kHz的采样率传送8声道的音频信号，HDMI的能力足以适应未来数年数字影音发展的需要。 DVI 与HDMI 是一样的，都是数字视频传输规范，虽然名字不同，但是HDMI 是充分考虑了DVI 的规范后， 才升级的，因此完全兼容DVI 。从续图可以看出：二者都是T.M.D.S 数字传输格式。　 HDMI 联接时所必需的识别码[NextPage]　　问题：PC显卡的HDMI接口不能完整显示画面　　在之前我们的明基 FP94VW：“全球第一款内置HDMI接口的19'宽屏液晶显示器”产品评测中发现，但是目前PC显卡的HDMI接口输出存在一个问题：目前HDMI协议不能通过PC显卡在液晶显示器上完整还原原始信号源。　　测试平台采用的显卡为拥有HDMI接口的影驰 7900GS，而当我们用HDMI信号输出的时候发现，画面显示“不健全”，四周均被“割去”一片区域（左下角的“开始”也看不见了），这样的问题实在有些诡异，看起来似乎是HDMI协议的兼容性问题。HDMI信号输出显示并不完整　　这个时候有朋友会提出疑问：既然HDMI协议目前不能完整还原原始信号源，那么接驳PS3、XBOX360时还出现这个问题怎么办？当然，我们所提出的只是针对PC显卡出现的问题（PC显卡上使用这3个选项亦不能解决问题）。　　明基FP94VW在菜单中提供了“全屏幕”、“16：9原比例”和“4：3原比例”三个画面比例选项。根据一些网友反映，在XBOX 360上使用“16：9原比例”选项可以真实还原信号，但屏幕上下会留有黑边框。由于笔者手上暂时没有PS3和XBOX 360这两个游戏设备，所有暂时无法验证这个问题的真实性。希望大家可以在文章评论系统中给予回复印证。在显示模式中提供了三种画面比例选项　　但是，这种问题相信应该是协议驱动没有完善的问题，随着HDMI接口在PC上面的应用越来越多，相信它能够很快得到解决。[NextPage]　　第五章：HDMI的现状和发展趋势 　　自从兴起影音数字化的那天起，影音内容提供商就备受盗版的困扰，如果没有有效的版权保护措施，影音内容提供商就会对HDMI袖手旁观，我们也无法享受技术进步带来的快感。幸运的是，HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高带宽数字内容保护技术）的应用可以给影音内容提供有效的版权保护。虽然HDMI接口规范并没有强制搭配HDCP系统，但DVD拷贝管制协会、美国通信委员会、欧洲信息通信技术与消费性电子产业等组织，均对HDCP作了硬性规定，这些举措为HDMI的发展扫除了版权上的障碍。 　　到2005年底，全球在HDMI组织注册的规范采纳者超过250家，而采用HDMI接口的设备出货量已从2004年的500万台上升到了2005年的1740万台，预计到2007年有望达到1.25亿台。由于在规格上全面领先DVI，最新设计生产的影音设备都已经改用了HDMI接口。在即将到来的数字家电时代，PC与家电的结合将更加紧密，这为HDMI在PC上大展拳脚提供了千载难逢的机会。目前HDMI规范已经确定B型接口（29针）专供PC使用，它与目前普遍使用的A型接口（19针）相比，形状和电气性能基本上没变化，仅体积稍微大一点。 　　速度更快、可靠性更佳、便携性更强，永远是人们对高科技产品孜孜以求的目标。随着支持HDMI的设备逐渐增多，它的普及速度会越来越快，HDMI取代DVI的步伐将势不可挡！
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HDMI数字信号接口,你知道有多少？第一节：HDMI标准横空出世
& & HDMI的全称是“High Definition Multimedia Interface高清多媒体接口”。2002年4月，来自电子电器行业的7家公司----、、、Silicon Image、、汤姆逊、共同组建了HDMI高清多媒体接口接口组织HDMI Founders（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，HDMI founders在日正式发布了HDMI 1.0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。 & &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 Working Group)数字显示工作组以美国Silicon Image公司的专利技术为蓝本，推出了一种名为DVI(Digital Visual Interface)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3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***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***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8bit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。第二节：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Silicon Image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20米的无增益传输。 & &* 针对大尺寸数字平板分辨率进行优化，兼容性好。 & &* 支持EDID（注1）和DDC2B（注2）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24bit色深处理，（RGB、YCbCr4-4-4、YCbCr4-2-2）。 & &* 接口体积小，各种设备都能轻松***。 & &* 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1：EDID（Extended Display Identification DATA，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1Kb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128Byte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2：DDC2B是主机与显示设备准双向通讯的协议标准，主要基于I2C 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1.0版本也进化出了1.2版本和1.3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。第三节：HDMI传输原理解析 & &如同最顶级的发动机是F1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Silicon Image公司发明的TMDS(Time Minimized Differential Signal)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2个引脚间电压差来传送信号的技术。传输数据的数值（“0”或者“1”）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3个用于传输数据的TMDS传输通道，还有1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10bit的数据流。而这10bit数据，可以由若干种不同的编码格式构成。 & & 一般来说，HDMI传输的编码格式中要包含视频数据（HDMI1.3版本前每个像素采用24bit）、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2bit的控制数据、8bit的视频数据或者4bit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1.0版本就设定为最高4.96Gbps。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100Hz,就是说这一电路在一秒钟内可以进行100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电路中的时钟频率，在最初制定时范围从25MHz-165MHz之间，也就是说一个TMDS通道每秒最多能传输165MHz×10bit=1.65Gbit的数据，3个TMDS通道一秒就可以传输1.65×3=4.95Gbit的数据，再加上控制数据，用标准方法表示就是4.96Gbps的带宽。而如果用像素点来表示，那就是一秒可以传输显示1.65G个像素点（一个完整的像素点信息由R/G/B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IEC60985 L-PCM标准的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立体声数字音频信号和IEC 61937标准的采样率为192KHz，24bit量化的单路无压缩PCM数字音频信号，或者8路96kHz的声音数据流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS数字音频格式也能通过HDMI直接传输第四节：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Type A 、Type B、 Type C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5V低电压驱动，阻抗都是100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19针HDMI接口，普及率最高；B型接口尺寸稍大，但是有29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Dual-Link DVI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。 & &Type A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0.5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14毫米，高4.55毫米。19跟引脚在中心位置分两层排列。每根引脚的宽度为0.45毫米，长度为4.1毫米。 & & A型的插头外径是最宽处13.9毫米，高4.45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（0.05毫米左右），以保证良好的接触性。 &
& 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21.3毫米，比A型的14毫米足足大了一圈。 & & 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10.5×2.5毫米，而插头也只有10.42×2.4毫米。非常的小巧。
& 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。 & &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HDMI-DVI的转接头产品，对于没有HDMI的老设备而言非常适用。而HDMI-DVI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。第五节：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4.95Gbps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1080p格式的码率是多少。 & &那么HDMI最初标准中的4.95G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720p/p三种分辨率规格。以最高规格的1080p/60Hz格式为例，其需要显示的总像素个数是=2，073，600（2.073M）个。每秒刷新60次，所需要显示的总像素数量也就1.24G个，总数据量是1.24×3=3.72Gbps，因此用HDMI的4.95Gbps带宽用起来也是绰绰有余。 & &　在PC显示领域，HDMI接口支持SXGA:@85Hz和UXGA:@60Hz规格。而在广播行业使用的TV格式中，则支持标清格式下的480i、480p（含16:9格式）、576i、576p规格以及高清HDTV中的720p、1080i、1080p规格。第六节：HDCP版权保护技术解析1.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(High-bandwidth Digital Content Protection)，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2000年2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、等等。　　这个技术的开发目的就是为了解决21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21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。2.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(Secret Device Keys)，密钥由40组56bit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(Device Private Key)，一组私钥将会组成KSV(Key Selection Vector)。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(Secret Device Keys)，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2秒进行确认，同时每128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将被认做非法，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。第七节：HDMI音频功能解析1.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75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20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***领域最主流的数字音频格式将是HDMI紧盯的目标。在HDMI 1.0版本中，就加入了对Dolby Digital 5.1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。2.HDMI对音频格式支持的变迁 & &HDMI 1.0 规范在开始的时候，就定义了支持 Dolby Digita 5.1（包括 Dolby Digital EX）和 DTS（包括 DTS-ES）。 & &HDMI 1.1 增加了支持DVD-Audio 的功能， & &HDMI 1.2 增加了 SACD 功能。HDMI 1.3 增加了对新的无损数字环绕音频格式 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio的支持。 & &此外，HDMI（除 1.0 版外）都能够传输 8 声道 192kHz、24 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A/V接收器仍然能用来播放更新的 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio 格式。HDMI 为制造商和用户提供了以编码音频格式（使用 A/V 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。第八节： HDMI 1.3标准详解 & &2006年5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，HDMI Founders正式推出了HDMI1.3版本。HDMI 1.3标准在规格上，和之间的规格发生了巨大变化： & * 传输带宽：HDMI1.3规格中，TMDS连接带宽从原来最高165MHz提升到340MHz，数据传输率也从4.96Gbps提升到了10.2Gbps，可以支持支持更高数据量的高清数字流量，如果采用Type B型双路TMDS连接，则可以在此基础上再提升一倍系统带宽。HDMI 1.3可以支持更高的帧刷新率：Hz格式、720p@240Hz和Hz，以及更高的分辨率(1440p)。 & * 支持高色深：在HDMI 1.3标准之前，只支持24bit色深（R/G/B每种8bit色深），而HDMI 1.3则可以支持24bit/30bit/36bit/48bit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：在新一代平板中采用的“xvYCC”(又名“x.v.Color”)广色域标准也得到了HDMI 1.3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：1.3版本之前的HDMI标准只支持最高192KHz、24bit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Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio，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 1.3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 1.3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8bit色深只能让每个像素点显示出2的8次方×2的8次方×2的8次方=16.7M种颜色，如果使用1.3标准中的10bit色深，那么可以显示的色彩总量就会提升到2的10次方×2的10次方×2的10次方=10.7亿色,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8bit到10bit转化的TMDS的编码层。为了传送超过8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12bit色彩深度（也就是比8位色彩深度每影片格中的像素数据量，要多上1.5倍）为例，由于TMDS的时钟频率加快1.5倍，就相当于在同样的时间内，原本发送2个数据包的频率提升到了3个数据包包，因此就实现了更大数据量的传输。 & & HDMI 1.3的色深系统支持10bit、12bit和16bit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HD-DVD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，PS3亦内建了10bit色深deep color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 1.3支持最高48bit（RGB各16bit）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，目前绝大多数的都采用的是8bit色深标准，而也在10bit色深的水平，因此就算HDMI 1.3拥有高于10bit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8bit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，10bit色深能显示的色彩数已经达到10.7亿色，接近人类辨认色彩的生理极限，用12bit、16bit的象征意义要远大于实际意义。 & &　虽然这种争论伴随着HDMI 1.3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 1.2更丰富的色彩时（如07年的BR***IA中高端液晶电视就支持10bit面板驱动技术），HDMI 1.3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 1.3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。