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高清多媒體接口——HDMI技術(shù)介紹

發(fā)布時(shí)間:2008-10-30

中心議題:

  • 介紹高清多媒體接口HDMI的定義
  • 概述規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、支持格式等方面的HDMI技術(shù)

解決方案:

  • HDMI加入版權(quán)保護(hù)HDCP內(nèi)核的同時(shí)增加數(shù)字音頻傳輸
  • HDMI的主要技術(shù)基礎(chǔ)是DVI-HDTV
  • INTEL推出“寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)”,使HDMI成為現(xiàn)實(shí)

 

高清多媒體接口HDMI(Hi-Definition Multimedia Interface)的定義
2002 年4 月由日立、松下、飛利浦、硅化圖像Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7 家公司成立了HDMI 高清多媒體接口HDMI(Hi-Definition Multimedia Interface)組織,開始制定新的專用于數(shù)字視頻/音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)。高清多媒體接口HDMI,先前也叫DVI-CE(Digital Visual Interface-ConsumerElectornics),在2002 年歲末,由這7 家公司共同推出的高清晰數(shù)字多媒體接口HDMI 1.0 標(biāo)準(zhǔn)頒布。

HDMI技術(shù)介紹
HDMI最高支持5GBPS的傳輸帶寬,而HDTV僅需要2.2GBPS,還有很大的裕量留給將來可能的更高標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)。HDMI比DVI的改進(jìn)是加入了版權(quán)保護(hù)HDCP內(nèi)核(注:寬帶數(shù)字內(nèi)容加密保護(hù))的同時(shí)增加了數(shù)字音頻傳輸,從而成為專用的多媒體信息接口;HDMI支持1920*1080P高清晰數(shù)字信號(hào),并支持Dolby Digital(杜比數(shù)碼音效)/DTS(數(shù)碼環(huán)繞音效)數(shù)字音頻格式。HDMI可望成為未來的視頻設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口?,F(xiàn)在,美國(guó)FCC強(qiáng)制規(guī)定:HDMI接口必須加在與高清電視有關(guān)的電子產(chǎn)品上,例如高清電視機(jī)、有線機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)等,歐洲、日本和韓國(guó)很快也會(huì)有類似的要求。

HDMI規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
HDMI的主要技術(shù)基礎(chǔ)是DVI-HDTV,HDMI所增加的功能便是數(shù)字音頻信號(hào)的傳輸,并且,在音頻設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了基本控制數(shù)據(jù)的傳輸。為了增強(qiáng)其作為消費(fèi)類影音產(chǎn)品接口的競(jìng)爭(zhēng)力,HDMI采用了更小的接頭,強(qiáng)化了對(duì)數(shù)字式高清晰度色差分量(Y/Cb/Cr)格式的支持,其性能以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了IEA/CEA-861B標(biāo)準(zhǔn)所作為的規(guī)定。

HDMI的音頻處理能力足可滿足未來的需要,并且做到向后兼容,不僅可以傳輸我們已經(jīng)熟知并且喜愛的杜比數(shù)碼和DTS等經(jīng)過壓縮的多聲道數(shù)字音頻信號(hào),也可以傳輸未經(jīng)壓縮的數(shù)字音頻信號(hào)。在后一種情況下,HDMI所支持的聲道數(shù)達(dá)8個(gè)之多,量化精度可達(dá)24位,采樣頻率高達(dá)192千赫。這些性能指標(biāo)在進(jìn)行高清晰度視頻節(jié)目傳送時(shí)也都可以同時(shí)達(dá)到。HDMI是利用數(shù)字視頻信號(hào)的逆程消隱期間進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)模虼瞬粫?huì)占用可用視頻傳輸帶寬,而且,完全向后兼容于:未將音頻傳輸考慮在內(nèi)的早期DVI產(chǎn)品。

除了以上所述之外,HDMI還有其它旨在確保高保真的圖像和聲音質(zhì)量的功能。在HDMI規(guī)范中,信號(hào)輸出設(shè)備可以指定畫面的分辨率和寬高比,以及聲音的編碼方式,采樣頻率和聲道分配等參數(shù)。尤其值得注意的是,IEA/CEA-861B標(biāo)準(zhǔn)只為每一個(gè)RGB和Y/Cb/Cr分量信號(hào)提供了8個(gè)數(shù)位的支持。而HDMI則為每一個(gè)4∶2∶2 Y/Cb/Cr分量信號(hào)提供了高達(dá)14個(gè)數(shù)位的支持。與之同時(shí),目前專業(yè)用于高清晰度節(jié)目處理技術(shù)和數(shù)字影院也只支持到10個(gè)數(shù)位。最后需要說明的是,HDMI接口規(guī)范采用的是19針接口,其尺寸也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于DVI接頭。這些小型接頭可以使連接線更加方便地穿過電纜導(dǎo)管和墻壁,使永久性的家庭影院系統(tǒng)設(shè)置變得更加方便。

HDMI支持的數(shù)字視頻格式
①、SXGA:1280x1024@85Hz
②、UXGA:1600x1200@60Hz
③、SDTV:480i、480p、576i、576p
④、HDTV:720p、1080i、1080P

HDMI支持的數(shù)字音頻格式
①、CD:16位@32、44.1、48KHZ
②、DVD-VIDEO:8通道數(shù)字音頻@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的設(shè)備具有“即插即用”的特點(diǎn),信號(hào)源和顯示設(shè)備之間會(huì)自動(dòng)進(jìn)行“協(xié)商”,自動(dòng)選擇最合適的視頻/音頻格式。

②、 AV.link功能使你可以只用一個(gè)遙控器控制全部音/視頻設(shè)備的基本功能在你對(duì)所有的設(shè)備(DVD機(jī),AV Center,投影機(jī)等)進(jìn)行初期設(shè)置之后,平常正常使用的基本功能可以通過任一個(gè)設(shè)備的遙控器完成。初期設(shè)置之后,你就可以把不大會(huì)用到的遙控器收起來,只留下最常用的設(shè)備的遙控器就可以了。 (現(xiàn)在我司生產(chǎn)的機(jī)芯未使該功能)

③、 只靠一條 HDMI線接駁電視機(jī),就能同時(shí)欣賞到清晰細(xì)膩的畫面,及通透立體的聲音。

傳統(tǒng)幾種接口方式的缺點(diǎn)
①、27根線
DVD機(jī)和AV Center之間、機(jī)頂盒和AV Center之間、AV Center和HDTV電視機(jī)之間各需要:3根色差視頻線+6根5.1聲道音頻線局限:
信號(hào)源的數(shù)字視頻信號(hào)需要先轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),而PDP、LCD投影機(jī)、DLP投影機(jī)又必須再將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。圖像質(zhì)量必然有少許降低。
 
信號(hào)源的數(shù)字音頻信號(hào)需要先轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),AV Center可能再一次轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸出。聲音質(zhì)量也會(huì)有降低。

3線色差信號(hào)的傳輸距離是3~5米。選用昂貴的“發(fā)燒”線可以提高傳輸距離。否則圖像質(zhì)量會(huì)大打折扣。

模擬信號(hào)在傳輸過程中不可避免地會(huì)受一定的干擾。
一大堆線共27根,理都理不清!

②、模擬視頻+數(shù)字音頻連接:12根線
DVD機(jī)和AV Center之間、機(jī)頂盒和AV Center之間、AV Center和HDTV電視機(jī)之間各需要:3根色差視頻線+1根數(shù)字音頻線。局限:數(shù)字音頻的傳輸解決了(仍然不能傳輸DVD-AUDIO的高質(zhì)量數(shù)字音頻),視頻信號(hào)的局限依然存在。

③、HDMI連接:3根線
解決上述的所有問題,每個(gè)人都負(fù)擔(dān)得起優(yōu)質(zhì)低價(jià)的HDMI傳輸線。普通HDMI傳輸線的傳輸距離高達(dá)10~15米。使用投影機(jī)的用戶不必再為高昂的長(zhǎng)距離模擬色差線發(fā)愁了!

④、模擬3線色差、DVI和HDMI的簡(jiǎn)單比較
在模擬傳輸中,每一次模擬-->數(shù)字、數(shù)字-->模擬的轉(zhuǎn)換都將導(dǎo)致信號(hào)質(zhì)量的下降。同時(shí)在轉(zhuǎn)換過程和傳輸過程中帶來的同步信號(hào)和視頻信號(hào)之間的時(shí)間特性的“抖晃”(Jitter)非常難以解決,從而導(dǎo)致圖像的細(xì)微抖動(dòng)和聲音的變化問題難以解決。而在HDMI的數(shù)字傳輸過程中,徹底解決了這些問題,從而保證了“原始”圖像和聲音質(zhì)量的最佳表現(xiàn)。

HDCP保護(hù)原理
越高質(zhì)量的圖像和聲音制品帶來越重要的版權(quán)保護(hù)問題。DVD-VIDEO脆弱的版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)雖然給我們現(xiàn)在的用戶帶來了好處,使我們可以欣賞到“價(jià)廉物美”的音像制品,卻也使好萊塢等電影公司們進(jìn)一步提高了警惕。DVD-AUDIO就是因?yàn)榘鏅?quán)保護(hù)措施的問題推遲了一年才上市。而D-VHS的高清晰錄像帶也因?yàn)榘鏅?quán)保護(hù)的問題廖廖無(wú)幾(日本)。在最新的藍(lán)光DVD(Blu-DVD)的標(biāo)準(zhǔn)中,現(xiàn)在還只有可錄標(biāo)準(zhǔn),還沒有任何一家公司有計(jì)劃推出藍(lán)光DVD的電影,等到藍(lán)光DVD面世的時(shí)候,很可能跟現(xiàn)在的D-VHS一樣,只可以錄像,而沒有片源可以播放。如果沒有得力的版權(quán)保護(hù)措施,沒有一家電影公司會(huì)推出自己的高清晰電影光盤。(沒有高清晰電影,使藍(lán)光DVD的未來充滿變數(shù)。誰(shuí)會(huì)只用來天天錄電視節(jié)目?)

在無(wú)壓縮高清晰實(shí)時(shí)數(shù)字圖像的傳輸方面,也遇到同樣的問題。如果沒有得力的版權(quán)保護(hù)措施,沒有多少公司會(huì)支持HDMI標(biāo)準(zhǔn)。還好INTEL在2000年2月份推出了“寬帶數(shù)字內(nèi)容保護(hù)”(HDCP=High Bandwidth Digital Content Protection)得到了各方特別是好萊塢的認(rèn)同,這才使HDMI成為現(xiàn)實(shí)。目前采用的英特爾接口已經(jīng)從HDCP(高清晰數(shù)字節(jié)目保護(hù))變?yōu)镠DMI(高清晰多媒體接口)了。HDCP主要是給視頻加密,HDMI則是同時(shí)給視頻和音頻加密。

DMI+HDCP雖然給我們解決了數(shù)字信號(hào)的傳輸問題,但是也使“非法”錄制數(shù)字視頻信號(hào)變得更加困難。免費(fèi)復(fù)制音像制品越來越困難,這對(duì)電影公司的老板來說是一個(gè)好消息吧?但對(duì)我們來說在享受“數(shù)碼時(shí)代”的同時(shí)要看看自己的錢包。在產(chǎn)品數(shù)量未成規(guī)模的情況下,新接口所帶來的專利費(fèi)及相關(guān)成本的增加,將給廠商帶來極大負(fù)擔(dān),我們可以算一筆賬。HDMI的專利費(fèi)由年費(fèi)、測(cè)試費(fèi)、使用費(fèi)、芯片費(fèi)四個(gè)部分組成。其中年費(fèi)包括HDMI的1.5萬(wàn)美元和HDCP的1.5萬(wàn)美元;測(cè)試費(fèi)為幾千美元;每臺(tái)終端設(shè)備的使用費(fèi)為0.04美元;專利芯片費(fèi)用為8美元左右。假如,一個(gè)彩電廠商年產(chǎn)帶HDMI接口的彩電規(guī)模到達(dá)一萬(wàn)臺(tái),則分?jǐn)偟矫颗_(tái)彩電的成本就上漲10多美元!此外,還要增加幾個(gè)美元的接口及線纜成本。

 

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