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高清HDMI技术原理解析

  高清HDMI是现在发展最迅速也是最热门的一个话题,2008年8月8日北京奥运会在许多高清屏道进行了直播,也让不少朋友尝到了第一口鲜。而高清HDMI是在DVI技术上进行了强化与延伸,因此两者可以兼容。

  HDMI标准上以差分传动方式传送,将8位的数据通过编码变成10位的信号,而音频和视频数据则通过3个TMDS数据通道来传输。基于DVD音频标准,HDMI支持1-8组非压缩音频传输,音频支持48、96或192kHz等多种采样率。根据视频格式,HDMI可以传输不同数量的采样率在192KHZ的压缩音频。在这里,视频信息以每24bit像素为一组的序列传输,同时以单位点时钟周期传输10bit的速度传输。这里的点时钟周期定义为每传输1个点(象素)所需的时间,数值上等于位传输周期的10倍。(在时间参数上有两个专有名词要区分清楚:Tpixel是指一个画素的时间,Tbit是指一个位的时间。理论上Tbit是Tpixel的十分之一。HDMI也是利用眼状图来呈现讯号的振幅与抖动(Jitter)状况是否在规格内,这也是判断讯号质量的基准。

  现在我们以HDTV的720p分辨率为例来说明一下点时钟的概念以及其重要性,720p代表着1280x720的分辨率。1280x720的乘积就是屏幕的象素数,再乘上帧速(在这里即屏幕刷新频率,或垂直频率),就可以得到在该分辨率下每秒传输的象素总点数。例如1280x720的分辨率,60Hz的刷新率,则每秒传输55,296,000点象素,也即55.3MHz。因为HDMI标准可以达到每秒传输1650万点象素的速度,所以传输1280x720分辨率的数据绰绰有余。如果按目前视频最高的屏幕分辨率1080p (1920x1080)来算,假设其刷新率为60MHz,可以算出其需要124.4MHz的传输速率。显然HDMI 1.2版本仍然可以,最新的1.3版本就更不用说了。而且HDMI1.3版本在双连接下可以达到680MHz的传输速率,甚至可以支持更高商用产品的分辨率。

  19针的A类型接口和29针的B类型接口是HDMI现有的两种接口:19阵“Type A”A型HDMI接口采用单TMDS连接,可以传输视频采样率在25-165MHZ范围内的视频信号。A型接口因尺寸小而更多地应用在消费电子行业。对于传输信号采样率高于165MHZ的视频信号,HDMI采用双TMDS的29针B型HDMI接口,这种接口一般用于PC市场。其中使用A类接口的传输设备只能够通过一端带有A类插头而另一端带有B类插头的电缆连接到使用B类接口的接收设备,但调过来让B类接口的信息源连接到A类接口的接收设备是不行的。由于DVI与HDMI 是一样的,都是数字视频传输规范,因此HDMI可以完全兼容DVI。实现的方法也很简单:通过DVI-HDMI接口转接器,我们就可以方便的使用HDMI接口了。其实所谓的DVI 与HDMI的“转换头”只是接口的机械标准的转换,涉及尺寸、封装、机械规格等。而实际的电气线路上没有变化。HDMI规范规定 :一旦HDMI接口的设备检测到你的这个联接设备的接口信号传输指令中,不包含HDMI 指定特殊标识符的,就认定你这个是DVI 接口的设备。就完全按 DVI 的规范来传输,都是数字视频信号,并指明HDMI 向下兼容DVI 。

  HDMI Vendor Specific Data Block 是一个EIA/CEA-861B Vendor Specific Data 数据块,这是一个 HDMI 批准、许可的数据值。在HDMI规范中,CEA EDID数据传输的第一个时序扩展段中要包含VSDB 信号。为了测定接收端是否HDMI 设备,HDMI 源设备需要检测接收端设备的EDID 数据传输扩展时序中,是否存在这个 VSDB 数据块( 由 HDMI 设备制造厂商根据协议制定并提供的)。任何一个HDMI设备都会自动响应一个HDMI VSDB ,只要HDMI 源设备接到这个标示符相关数据的响应,就将接收端设备认定为HDMI 设备。在这里打个比喻。假如你是一个哨兵,这时突然有陌生人,当然你得先审核一下了。你就首先询问一句口令:“ 北京” 若是对方答出“王府井”,你就知道他是自己人了,若是对方答不出来出口令,那就按规矩,一律开火......在HDMI也 是这样,HDMI知道联接的是DVI 接口的设备时,就会完全按照 DVI 的规范去传输数字视频信号。所以,目前HDMI 的新设备去联接DVI设备,都会很好地兼容的,不必担心什么。

  综上所述高清HDMI的优势实在是不少,但是现在市场上现有的HDMI接口产品都仅仅限于数字电视以及DVD系列产品,这对于已经进入薄利竞争时代的IT产业而言,是个相当大的负担。

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