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最近HDMI協(xié)會的規(guī)范更新非常之快,特別是在2.1的部分,具體細(xì)節(jié)之前都有更新發(fā)布,這里就不重復(fù),今天和大家聊的是最基礎(chǔ)的HDMI傳輸原理之TMDS(Time Minimized Differential Signal);其實HDMI傳輸原理和DVI相同,HDMI是源于DVI接口技術(shù),它們主要是以美國晶像公司的TMDS信號傳輸技術(shù)為核心,這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉(zhuǎn)接頭相互轉(zhuǎn)換的原因,美國晶像公司是HDMI八個創(chuàng)始會員單位中唯一的集成電路設(shè)計制造公司,是高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)廠商.

TMDS原理
一個HDMI包括3個TMDS數(shù)據(jù)通道和1個TMDS時鐘通道;
每一個TMDS時鐘周期內(nèi),TMDS數(shù)據(jù)通道上會發(fā)送一個10位的字符信息。
每個TMDS時鐘周期內(nèi),編碼器將2位的控制數(shù)據(jù)、4位的報數(shù)據(jù)或者8位的視頻數(shù)據(jù)采取不同的編碼方式編碼成10位數(shù)據(jù);前8位數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運算后獲得,第9位指示運算的方式,第10位用來對應(yīng)直流平衡(DC-balanced,就是指在編碼過程中保證信道中直流偏移為零,電平轉(zhuǎn)化實現(xiàn)不同邏輯接口間的匹配),轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)以差分傳動方式傳送。這種算法使得被傳輸信號過渡過程的上沖和下沖減小,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡,使信號對傳輸線的電磁干擾減少,提高信號傳輸?shù)乃俣群涂煽啃?

綜合而言就是每個數(shù)據(jù)通道都通過編碼算法(異或、異或非等),將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位數(shù)據(jù),前8為數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運算后獲得,第9位指示運算的方式,第10位用來對應(yīng)直流平衡。通過這種算法,會使得數(shù)據(jù)的傳輸和恢復(fù)更加可靠.
傳輸最小化
第一步:將8位并行RED數(shù)據(jù)發(fā)送到TMDS Tx.
第二步:并/串轉(zhuǎn)換.
第三步:進行最小化傳輸處理,加上第9位,即編碼過程。第9位數(shù)據(jù)稱為編碼位.
一般情況下,HDMI連接由一對信號源和接受器組成,有時候一個系統(tǒng)中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出設(shè)備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接收連接器的信息,同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數(shù)據(jù)線和接收器包括三個不同的TMDS數(shù)據(jù)信息通道和一個時鐘通道,這些通道支持視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息,視頻、音頻數(shù)據(jù)和附加信息通過三個通道傳送到接收器上,而視頻的像素時鐘則通過TMDS時鐘通道傳送,接收器接受這個頻率參數(shù)之后,再還原另外三個數(shù)據(jù)信息通道傳遞過來的信息。
HDMI在針腳上和DVI兼容,只是采用了不同的封裝。與DVI相比,HDMI可以傳輸數(shù)字音頻信號,并增加了對HDCP的支持,同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持目前最高的HDMI2.1版本的48Gbps的數(shù)據(jù)傳輸率,最遠(yuǎn)可傳輸15米,足以應(yīng)付一個8K的視頻和一個16聲道的音頻信號。而因為一個8K的視頻和一個168聲道的音頻信號需求少于4GB/s,因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器,接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的設(shè)備具有“即插即用”的特點,信號源和顯示設(shè)備之間會自動進行“協(xié)商”,自動選擇最合適的視頻/音頻格式。HDMI接口支持HDCP協(xié)議,為看有版權(quán)的高清電影電視打下基礎(chǔ).
HDMI與分辨率
PCLK:像素時鐘
以1920x1080p/60hz為例:1920*1080*60=124.4MHz
以1280x720p/60hz為例:1280*720*60=55.3MHz
帶寬:1s內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(bit)
4K頻率需要的帶寬:選最常用的3840x2160分辨率,色深的話常用的是8位,RGB三色就是24bit,我們的目標(biāo)是60Hz刷新率(60fps)3840*2160*24bit*60fps=11.94Gbps
HDMI1.4像素時鐘高達340MHz,即最大帶寬是:340MHz*10bit(10bit編碼)*3(3個數(shù)據(jù)通道)=10.2Gbps
但是由于HDMI采用的是8bit/10bit編碼方式,實際效率是理論值的80%,所以10.2Gbps能傳輸?shù)淖畲笠曨l帶寬是10.2*0.8=8.1Gbps
在TMDS數(shù)據(jù)通道中數(shù)據(jù)在三種不同的周期塊中發(fā)送
視頻數(shù)據(jù)周期 (active video)
數(shù)據(jù)島周期 (data island)
控制周期(ctl)
在視頻數(shù)據(jù)周期和數(shù)據(jù)島周期之前都有一個前導(dǎo)的防護帶 ;在數(shù)據(jù)島周期的尾部也有一個防護帶
控制周期:控制周期用于傳輸引導(dǎo)數(shù)據(jù),同時也被接受端用于字符同步
HDMI發(fā)展歷程介紹詳解
目前國內(nèi)HDMI線材市場及其混亂,經(jīng)常碰到兼容問題,比如最常見的1.4和1.3不兼容,1.4和2.0版不兼容,看到這可能會有人吐槽,明明cat2后的HDMI不分版本,線是通用的,以下為我們之前整理的匯總說明
線纜部分,HDMI聯(lián)盟將其分成了9類,同時又對廠家提出了一個叫做Category 的認(rèn)證流程,這個流程完成后,根據(jù)其送測樣品線纜的帶寬值,分為Category1/2/3三個不同的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),具體如下:



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