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高清多媒体接口——HDMI技术介绍

我爱方案网| 高清多媒体接口,DVI-HDTV,技术| 2011-10-25
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中心议题:
    * 介绍高清多媒体接口HDMI的定义
    * 概述规范标准、支持格式等方面的 HDMI技术
解决方案:
    * HDMI加入版权保护HDCP内核的同时增加数字音频传输
    * HDMI的主要技术基础是DVI-HDTV
    * INTEL推出“宽带数字内容保护”,使HDMI成为现实
 

高清多媒体接口HDMI(Hi-Definition Multimedia Interface)的定义
2002 年4 月由日立、松下、飞利浦、硅化图像Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7 家公司成立了HDMI 高清多媒体接口HDMI(Hi-Definition Multimedia Interface)组织,开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。高清多媒体接口HDMI,先前也叫DVI-CE(Digital Visual Interface-ConsumerElectornics),在2002 年岁末,由这7 家公司共同推出的高清晰数字多媒体接口HDMI 1.0 标准颁布。

HDMI技术介绍
HDMI最高支持5GBPS的传输带宽,而HDTV仅需要2.2GBPS,还有很大的裕量留给将来可能的更高标准的数字视频信号。 HDMI比DVI的改进是加入了版权保护HDCP内核(注:宽带数字内容加密保护)的同时增加了数字音频传输,从而成为专用的多媒体信息接口;HDMI支 持1920*1080P高清晰数字信号,并支持Dolby Digital(杜比数码音效)/DTS(数码环绕音效)数字音频格式。HDMI可望成为未来的视频设备的标准接口。现在,美国FCC强制规定:HDMI 接口必须加在与高清电视有关的电子产品上,例如高清电视机、有线机顶盒、DVD播放机等,欧洲、日本和韩国很快也会有类似的要求。

HDMI规范标准
HDMI的主要技术基础是DVI-HDTV,HDMI所增加的功能便是数字音频信号的传输,并且,在音频设备之间实现了基本控制数据的 传输。为了增强其作为消费类影音产品接口的竞争力,HDMI采用了更小的接头,强化了对数字式高清晰度色差分量(Y/Cb/Cr)格式的支持,其性能以远 远超过了IEA/CEA-861B标准所作为的规定。

HDMI的音频处理能力足可满足未来的需要,并且做到向后兼容,不仅可以传输我们已经熟知并且喜爱的杜比数码和DTS等经过压缩的多声道数字音频信 号,也可以传输未经压缩的数字音频信号。在后一种情况下,HDMI所支持的声道数达8个之多,量化精度可达24位,采样频率高达192千赫。这些性能指标 在进行高清晰度视频节目传送时也都可以同时达到。HDMI是利用数字视频信号的逆程消隐期间进行音频数据传输的,因此不会占用可用视频传输带宽,而且,完 全向后兼容于:未将音频传输考虑在内的早期DVI产品。

除了以上所述之外,HDMI还有其它旨在确保高保真的图像和声音质量的功能。在HDMI规范中,信号输出设备可以指定画面的分辨率和宽高比,以及声 音的编码方式,采样频率和声道分配等参数。尤其值得注意的是,IEA/CEA-861B标准只为每一个RGB和Y/Cb/Cr分量信号提供了8个数位的支 持。而HDMI则为每一个4∶2∶2 Y/Cb/Cr分量信号提供了高达14个数位的支持。与之同时,目前专业用于高清晰度节目处理技术和数字影院也只支持到10个数位。最后需要说明的 是,HDMI接口规范采用的是19针接口,其尺寸也远远小于DVI接头。这些小型接头可以使连接线更加方便地穿过电缆导管和墙壁,使永久性的家庭影院系统 设置变得更加方便。

HDMI支持的数字视频格式
①、SXGA:1280x1024@85Hz
②、UXGA:1600x1200@60Hz
③、SDTV:480i、480p、576i、576p
④、HDTV:720p、1080i、1080P

HDMI支持的数字音频格式
①、CD:16位@32、44.1、48KHZ
②、DVD-VIDEO:8通道数字音频@96 KHZ
③、DVD-AUDIO:1通道的24位@192KHZ

HDMI的易用性
①、 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。

②、 AV.link功能使你可以只用一个遥控器控制全部音/视频设备的基本功能在你对所有的设备(DVD机,AV Center,投影机等)进行初期设置之后,平常正常使用的基本功能可以通过任一个设备的遥控器完成。初期设置之后,你就可以把不大会用到的遥控器收起 来,只留下最常用的设备的遥控器就可以了。 (现在我司生产的机芯未使该功能)

③、 只靠一条 HDMI线接驳电视机,就能同时欣赏到清晰细腻的画面,及通透立体的声音。

传统几种接口方式的缺点
①、27根线
DVD机和AV Center之间、机顶盒和AV Center之间、AV Center和HDTV电视机之间各需要:3根色差视频线+6根5.1声道音频线局限:
信号源的数字视频信号需要先转换成模拟信号,而PDP、LCD投影机、DLP投影机又必须再将模拟信号转换成数字信号。图像质量必然有少许降低。
 
信号源的数字音频信号需要先转换成模拟信号,AV Center可能再一次转换成数字信号后进行处理并转换成模拟信号输出。声音质量也会有降低。

3线色差信号的传输距离是3~5米。选用昂贵的“发烧”线可以提高传输距离。否则图像质量会大打折扣。

模拟信号在传输过程中不可避免地会受一定的干扰。
一大堆线共27根,理都理不清!

②、模拟视频+数字音频连接:12根线
DVD机和AV Center之间、机顶盒和AV Center之间、AV Center和HDTV电视机之间各需要:3根色差视频线+1根数字音频线。局限:数字音频的传输解决了(仍然不能传输DVD-AUDIO的高质量数字音 频),视频信号的局限依然存在。

③、HDMI连接:3根线
解决上述的所有问题,每个人都负担得起优质低价的HDMI传输线。普通HDMI传输线的传输距离高达10~15米。使用投影机的用户不必再为高昂的长距离 模拟色差线发愁了!

④、模拟3线色差、DVI和HDMI的简单比较
在模拟传输中,每一次模拟-->数字、数字-->模拟的转换都将导致信号质量的下降。同时在转换过程和传输过程中带来的同步信号和视频信号之 间的时间特性的“抖晃”(Jitter)非常难以解决,从而导致图像的细微抖动和声音的变化问题难以解决。而在HDMI的数字传输过程中,彻底解决了这些 问题,从而保证了“原始”图像和声音质量的最佳表现。

HDCP保护原理
越高质量的图像和声音制品带来越重要的版权保护问题。DVD-VIDEO脆弱的版权保护系统虽然给我们现在的用户带来了好处,使我们可以欣赏到“价廉物 美”的音像制品,却也使好莱坞等电影公司们进一步提高了警惕。DVD-AUDIO就是因为版权保护措施的问题推迟了一年才上市。而D-VHS的高清晰录像 带也因为版权保护的问题廖廖无几(日本)。在最新的蓝光DVD(Blu-DVD)的标准中,现在还只有可录标准,还没有任何一家公司有计划推出蓝光DVD 的电影,等到蓝光DVD面世的时候,很可能跟现在的D-VHS一样,只可以录像,而没有片源可以播放。如果没有得力的版权保护措施,没有一家电影公司会推 出自己的高清晰电影光盘。(没有高清晰电影,使蓝光DVD的未来充满变数。谁会只用来天天录电视节目?)

在无压缩高清晰实时数字图像的传输方面,也遇到同样的问题。如果没有得力的版权保护措施,没有多少公司会支持HDMI标准。还好INTEL在 2000年2月份推出了“宽带数字内容保护”(HDCP=High Bandwidth Digital Content Protection)得到了各方特别是好莱坞的认同,这才使HDMI成为现实。目前采用的英特尔接口已经从HDCP(高清晰数字节目保护)变为 HDMI(高清晰多媒体接口)了。HDCP主要是给视频加密,HDMI则是同时给视频和音频加密。

DMI+HDCP虽然给我们解决了数字信号的传输问题,但是也使“非法”录制数字视频信号变得更加困难。免费复制音像制品越来越困难,这对电影公司 的老板来说是一个好消息吧?但对我们来说在享受“数码时代”的同时要看看自己的钱包。在产品数量未成规模的情况下,新接口所带来的专利费及相关成本的增 加,将给厂商带来极大负担,我们可以算一笔账。HDMI的专利费由年费、测试费、使用费、芯片费四个部分组成。其中年费包括HDMI的1.5万美元和 HDCP的1.5万美元;测试费为几千美元;每台终端设备的使用费为0.04美元;专利芯片费用为8美元左右。假如,一个彩电厂商年产带HDMI接口的彩 电规模到达一万台,则分摊到每台彩电的成本就上涨10多美元!此外,还要增加几个美元的接口及线缆成本。

 

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