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hdmi协议
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hdmi,协议
篇一：
hdmi接口与hdmi协议
hdmi接口与hdmi协议
什么是hdmi接口？
hdmi的英文全称是“highdefinitionmultimedia”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。
hdmi接口可以提供高达5gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。
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。
应用hdmi的好处是：
只需要一条hdmi线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接；同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。
对消费者而言，hdmi技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。
20xx年的4月，日立、、、siliconimage、、汤姆逊、东芝共7家公司成立了hdmi组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。
20xx年岁末，高清晰数字多媒体接口（high-definitiondigitalmultimedia
interface）hdmi1.0标准颁布。
hdmi在针脚上和i兼容，只是采用了不同的封装。
与dVi相比，hdmi可以传输数字音频信号，并增加了对hdcp的支持，同时提供了更好的ddc可选功能。
hdmi支持5gbps的数据传输率，最远可传输15米，足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。
而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4gb/s，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。
此外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。
传统的aV复合和色差接口都需要独立分开音频和视频数据线来传输信号，同为数字接口的dVi接口则并不支持音频传输，目前唯有hdmi具备了在一条数据线上同时传送影音信号的能力，因此人们也习惯把hdmi称为“高清一线通”。
什么是hdcp协议？
hdcp是high-bandwidthdigitalcontentprotection的缩写，中文可称作“hdcp数字内容保护”。
hdcp技术是由好莱坞与半导体界巨人intel合作发开，它可以实际运用在显卡、dVd播放机等传输端，以及显示器、电视机、投影机的接收端之间。
是高清电影、电视节目的重要反盗版技术，不支持hdcp协议的显示器无法正常播放有版权的高清节目。
dVd之后的高清电影节目采用了hdcp和aacs反盗版技术，蓝光和hddVd都使用了这种反盗版技术，高清电视（hdtV）也会使用。
使用了hdcp和aacs反盗版技术后电影节目只能在支持hdcp的设备上正常播放，否则只能看到黑屏显示或者低画质显示（清晰度大约只有正常的四分之一），也就便失去了高清的价值。
其中aacs是加密技术，同时被用在hddVd和蓝光光盘当中，保护光盘中的视频内容无法正常复制出来在其它地方播放。
而hdcp协议是用来防止视频内容在传输的过程被完整的复制下来。
这种技术并不是让数字讯号无法被不合法的录制下来，而是将数字讯号进行加密，让不合法的录制方法，无法达到原有的高分辨率画质。
例如蓝光影碟机在播放高清碟片时无法同时录下清晰的节目，在计算机上播放碟片时无法清晰的录制显示器上的节目。
hdcp从始到终都保护视频信号，也就是说整套播放系统中每一个环节都必须支持hdcp协议，如果显示器不支持hdcp协议，那么就无法正常播放高清节目，只能看到黑屏或者低画质的节目。
要支持hdcp协议，必须使用dVi、hdmi等数字视频接口，传统的Vga等模拟信号接口无法支持hdcp协议。
当使用Vga等模拟信号接口时，画面就会下降成为低画质，或者提示无法播放，从而失去高清的意义，防止了盗版。
需要说明的是，hdmi接口内嵌了hdcp协议，带有hdmi接口的显示器都支持hdcp协议。
但是并不是带dVi接口的液晶显示器都支持hdcp协议，必须经过带有相应硬件芯片，通过认证的显示器才行。
在电脑平台上受到hdcp技术保护的数据内容在输出时会由操作系统中的copp驱动（认证输出保护协议）首先验证显卡，只有合法的显卡才能实现内容输出，随后要认证显示设备的密钥，只有符合hdcp要求的设备才可以最终显示显卡传送来的内容。
hdcp传输过程中，发送端和接受端都存储一个可用密钥集，这些密钥都是秘密存储，发送端和接受端都根据密钥进行加密解密运算，这样的运算中还要加入一个特别的值ksV（视频加密密钥）。
同时hdcp的每个设备会有一个唯一的ksV序列号，发送端和接受端的密码处理单元会核对对方的ksV值，以确保连接是合法的。
hdcp的加密过程会对每个像素进行处理，使得画面变得毫无规律、无法识别，只有确认同步后的发送端和接受端才可能进行逆向处理，完成数据的还原。
在解密过程中，hdcp系统会每2秒中进行一次连接确认，同时每128帧画面进行一次发送端和接受端同步识别码，确保连接的同步。
为了应对密钥泄漏的情况，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。
可见要想在计算机上播放有版权的高清节目，不论是hdtV、蓝光还（hdmi,协议）是hddVd碟片，都要求显示器和显卡支持hdcp协议。
不过厂商要为产品打上hdcp
的logo，则需要支付一定的认证费用，还要增加硬件芯片，显然提高了成本，目前只有部分产品通过认证。
由于高清节目会逐渐普及，hdcp
已成定局，因此支持hdcp协议的设备也会越来越多。
全面解密hdmi接口技术
提起数码产品的接口，大家都能列举出一大片，什么s端子、aV端子、色差分量接口、Vga接口、dVi接口……而说到hdmi数字信号接口，消费者更不会陌生，作为最新一代的数字接口，hdmi已经广泛应用于各种数码产品上，不管是平板电视、dVd碟机、高清播放机，还是投影仪、数码摄像机、液晶显示器，以及蓝光dVd和hddVd，都少不了hdmi数字信号接口的身影。
消费者对hdmi接口的优点都非常了解，这里笔者也不准备再多介绍，提起为何hdmi接口有这些优点可能大家就不清楚了，hdmi接口在数据的保密技术上的优势获得了众多企业的推崇，那么到底其又有何特点，下面将给大家一一解开谜底。
hdmi的基本传输原理
hdmi（high－definitionmultimediainterface）又被称为高清晰度多媒体接口，是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。
hdmi接口由siliconimage美国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。
hdmi最早的接口规范hdmi1.0于20xx年12月公布，目前的最高版本是于今年6月发布的hdmi1.3规范。
hdmi源于dVi接口技术，它们主要是以美国晶像公司的tmds信号传输技术为核心，这也就是为何hdmi接口和dVi接口能够通过转接头相互转换的原因。
美国晶像公司是hdmi八个发起者中唯一的集成电路设计制造公司，是高速串行数据传输技术领域的领导厂商，因为下面要提到的tmds信号传输技术就是它们开发出来的，所以这里稍微提及一下。
tmds（transitionminimizeddifferentialsignaling）也被称为最小化传输差分信号，是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位，前8为数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡（dc-balanced，就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零，电平转化实现不同逻辑接口间的匹配），转换后的数据以差分传动方式传送。
这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小，传输的数据趋于直流平衡，使信号对传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的速度和可靠性。
一般情况下，hdmi连接由一对信号源和接受器组成，有时候一个系统中也可以包含多个hdmi输入或者输出设备。
每个hdmi信号输入接口都可以依据
标准接收连接器的信息，同样信号输出接口也会携带所有的信号信息。
hdmi数
据线和接收器包括三个不同的tmds数据信息通道和一个时钟通道，这些通道支持视频、音频数据和附加信息，视频、音频数据和附加信息通过三个通道传送到接收器上，而视频的像素时钟则通过tmds时钟通道传送，接收器接受这个频率参数之后，再还原另外三个数据信息通道传递过来的信息。
视频和音频信号传输
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guardband保护频带，guardband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的高音视频带宽
hdmi的数据信息的处理可以有多种不同的方式，也就是说hmdi支持多种方式的视频编码，通过对3个tmds数据信息通道的合理分配，既可以传输Rgb数字色度分量的4：
4：
4信号，也可以传输ycbcr数字色差分量的4：
2：
2信号，最高可满足24位视频信号的传输需要。
hdmi每个tmds通道视频像素流的速率一般在25mhz～165mhz之间，hdmi1.3规范已经将这一上限提升到了225mhz，当视频格式的速率低于
25mhz时，将使用像素重复法来传输，即视频流中的像素被重复使用。
以每个tmds通道最高165mhz的频率计算，3个tmds通道传输R/g/b或者y/cb/cr格式编码的24位像素视频数据，最高带宽可以达到4.95gbps，实际视频信号传输带宽接近4gbps，而现在最高规格的高清视频格式1080p所需的带宽仅仅为2.2gbps，因此hdmi拥有的充足带宽不仅可以满足现在高清视频的需要，在今后相当长一段时间内都可以提供对更高清晰度视频格式的支持。
篇二：
hdmi详解
hdmi（high-definitionmultimediainterface），即高清晰度多媒体接口。
这个hdmi传输标准是由日立、松下、飞利浦、siliconimage、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司20xx年的4月开始发起的。
点击放大
这种hdmi最新数字音频和视频接口，将会取代目前所有dVd播放机、电视机、显示器的接口。
应用hdmi的好处是：
只需要一条hdmi线，便可以同时传送视频信号，而不像现在需要多条线来连接。
例
如，你可以用一根线代替以前的音频线＋视频线实现dVd播放器到电视机的连接。
传统连接方案：
需要19根信号线（9根视频线，10根音频线）38个联接处
采用hdmi规范：
全部略减为只需3根线缆，6个（插头/插座）联接处
hdmi标准最大的优势在于提供高达5gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率
视频信号，而且可以保证最高质量；同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。
之前，虽然数字音频信号已经实现了单一线缆连接，但象dVd播放器之类的设备使用数字视频连接就比
较少见，象s-Video和componentVideo（分量视频）这些最常见的视频连接方式都是模拟的。
目前数字视频连接一般用dVi。
hdmi和dVi的区别：
那么，hdmi和dVi有什么区别呢？
hdmi和dVi有几点是不同的。
第一，hdmi比dVi可以支持更高的分辨率，甚至包括目前用于商业的还没公布的更高的分辨率都一样支持。
（理论上，它可以支持的最高分辨率是当前hdtV的两倍）。
第二，dVi只是传送视频信号，而音频要另外单独处理。
但hdmi却可以同时传输音频和视频。
第三,hdmi连接器
的外形远小于dVi。
第四，这是个比较重要的区别，dVi标准是用于pc机的；而hdmi则是针对消费电子产品的，范围更
广，例如dVd播放器、投影机等。
但hdmi和dVi是兼容的，当然，这是大家都希望看到的。
所以将使用dVi接口的设备和使用hdmi接口的设备连接起来是可能的，实现的方法也很简单：
只要用一根一头是dVi接口，另一端是hdmi接口的
连接线就可以了。
hdmi—dVi转接适配器
hdmi肯定会替代dVi的，hdmi将dVi的特点（数字视频信号tmds传输）发扬光大了，并融入了audio（数字音频信号传输）。
所以hdmi＝Video+hdcp+audio（数字视频+版权保护+数字音
频）。
hdmi如何工作？
在下图，你可以清楚的看到hdmi的架构。
其中数据源（source）指任何输出hdmi格式信号的设备，
而接收器（sink）指任何输入信号为hdmi格式的设备。
图1:
hdmi架构.
传输协议：
数据传输使用的是tmds（transitionminimizeddifferentialsignaling）协议。
这个协议是siliconimage公司（siliconimage使用panellink作为该协议的商业用名）提出的。
这个协议与dVi标准连接使用的协议也是相同的。
下图是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。
dVi规范的数据传输示意图（t.m.d.s）
hdmi标准将8位的数据通过编码变成10位的信号，以差分传动方式（differentialtransmission）传送。
什么是差分传动方式（differentialtransmission）呢，这可以去看这篇文章《howgigabit》。
而音频和视频数据则通过3个tmds数据通道来传输。
视频信号的传输：
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（pixelclockperiod）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。
点时钟频率（pixelclockrate）的范围可以从25mhz到165mhz。
但如果某种屏幕格式可以使用低
于25mhz的点时钟频率传输的话（例如，ntsc480i标准[480行，non-interlaced扫描]可以用13.5mhz的点时钟频率传输），那么它就可以用象素重复法（pixelrepetitiontechnique）来传输。
hdmi标准可以达到每秒传输1650万点象素的速度（使用双连接配置可以获取双倍传输率，这配置将
在下面详细介绍）。
从这个数据我们也可以算出能够传输的最大分辨率。
为了使你更好地理解点时钟（pixelclock）的概念以及其重要性，我们通过hdtV的720p分辨率来说
明一下：
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。
按目前最高的屏幕分辨率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仍然支持得了。
所以说hdmi能支持目前消费电子产品的最高分辨率，而且在双连接下可以达到330mhz的传输速率，
甚至可以支持更高商用产品的分辨率。
要了解更多关于hdtV的知识，请访问
/article/123。
hdmi支持Rgb,ycbcr4:
4:
4orycbcr4:
2:
2不同格式的视频信号。
这里的ycbcr是分量视频（componentvideo）的数字方式版（分量视频的模拟方式版称为ypbpr）；也称为yuV。
亮度信号―y‖携带着亮度的信息；―cb‖携带蓝色与亮度（b-y）的差异信息；而―cr‖携带红色与亮度（R-y）的差异信息。
如4:
4:
4这三个数字分别代表了y,cb和cr信号的采样频率。
上面中的4代表了13.5mhz，这是ntsc,pal和secam系统的采样频率。
4:
4:
4表示所有信号的传输率都是一样的。
4：
2：
2表示y信号的传输率
为13.5mhz，而cb和cr的传输率为6.75mhz，显然这种模式下视频信号的质量较差。
音频信号的传输：
而传输的音频信号可以由2到8个声道，采样频率达192khz。
篇三：
hdmi原理
hdmi采用和dVi相同的传输原理——tmds（transitionminimized
differentialsignal），最小化传输差分信号。
tmds支持高达225mhz的传输速率，一个传输链路能满足高达2048*1536分辨率的电视信号。
tmds传输系统分为分为两个部分：
发送端和接收端。
tmds发送端收到hdmi接口传来的表示Rgb信号的24位并行数据（tmds对每个像素的Rgb三原色分别按8bit编码，即R信号有8位，g信号有8位，b信号有8位），然后对这些数据进行编码和并/串转换，再将表示3个Rgb信号的数据分别分配到独立的传输通道发送出去。
接收端接收来自发送端的串行信号，对其进行解码和串/并转换，然后发送到显示器的控制端。
与此同时也接收时钟信号，以实现同步。
一、tmds的原理
每一个tmds链路都包括3个传输Rgb信号的数据通道和1个传输时钟信号的通道。
每一个数据通道都通过编码算法，将8位的视、音频数据转换成最小化传输、直流平衡的10位数据。
这使得数据的传输和恢复更加可靠。
最小化传输差分信号是通过异或及异或非等逻辑算法将原始8位信号数据转换成10位，前8为数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡。
一般来说，hdmi传输的编码格式中要包含视频数据、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、控制数据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。
下面介绍tmds中采用的技术：
1.传输最小化
8位数据经过编码和直流平衡得到10位最小化数据，这仿佛增加了冗余位，对传输链路的带宽要求更高，但事实上，通过这种算法得到的10位数据在更长的同轴电缆中传输的可靠性增强了。
下图是一个例子，说明对一个8位的并行Red数据编码、并/串转换。
第一步：
将8位并行Red数据发送到tmds发送端。
第二步：
并/串转换.
第三步：
进行最小化传输处理，加上第9位，即编码过程。
第9位数据称为编码位。
2.直流平衡
直流平衡（dc-balanced）就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零。
方法是在原来的9位数据的后面加上第10位数据，这样，传输的数据趋于直流平衡，使信号对传输线的电磁干扰减少，提高信号传输的可靠性。
3.差分信号
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。
即，采用2根线来传输信号，一根线上传输原来的信号，另一根线上传输与原来信号相反的信号。
这样接收端就可以通过让一根线上的信号减去另一根线上的信号的方式来屏蔽电磁干扰，从而得到正确的信号。
如下图所示：
另外，还有一个显示数据通道（ddc），是用于读取表示接收端显示器的清晰度等显示能力的扩展显示标识数据（edid）的信号线。
搭载
hdcp
（high-bandwidthdigitalcontentprotection，高带宽数字内容保护技术）的发送、接收设备之间也利用ddc线进行密码键的认证。
二、hdmi的带宽和tmds的关系
hdmi电路中的时钟频率在最初制定时范围在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。
而hdtV最高标准：
像素位1920*1080，逐行扫描，帧频为30，假设每帧扫描两次，在1秒内的图像数据量为1920×1080×30×2=1.25g像素点。
另外还有音频数据和其他数据。
由此可见，一个tmds链路可以传输一个高清节目。
hdcp（high-bandwidthdigitalcontentprotection），即高带宽数字内容保护技术。
hdtV时代已经来临，为了适应高清电视的高带宽，出现了hdmi。
hdmi是一种高清数字接口标准，它可以提供很高的带宽，无损地传输数字视频和音频信号。
为了保证hdmi或者dVi传输的高清晰信号不会被非法录制，就出现了hdcp技术。
hdcp技术规范由intel领头完成，当用户对高清晰信号进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量
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