高清视频:HDMI高清晰度多媒体接口简介
高清视频:HDMI高清晰度多媒体接口简介 九视电子视频最新符合推出的万能采集卡-单路T220E高清万能视频采集卡,支持HDMI 1.3 标准,可采集任何高清图形设备输出的DVI、HDMI、VGA、分量信号等高清信号,近几年来,HDMI技术标准等已经广泛应用于各种视频设备和流媒体视频领域中,下面我们就针对HDMI来简单介绍下。
九视视频最新符合推出的万能采集卡-单路T220E高清万能视频采集卡,支持HDMI 1.3 标准,可采集任何高清图形设备输出的DVI、HDMI、VGA、分量信号等高清信号,近几年来,HDMI技术标准等已经广泛应用于各种视频设备和流媒体视频领域中,下面我们就针对HDMI来简单介绍下。
高清晰度多媒体接口
HDMI(英文:High Definition Multimedia Interface),即高清晰度多媒体接口,是一种全数位化影像/声音传送接口,可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI可以同时传送音频和影音信号,由于音频和视频信号采用同一条电缆,大大简化了系统的安装。
HDMI(高清晰度多媒体接口)是首个也是业界唯一支持的不压缩全数字的音频/ 视频接口。HDMI 通过在一条线缆中传输高清晰、全数字的音频和视频内容,极大简化了布线,为消费者提供最高质量的家庭影院体验。HDMI 在单线缆中提供任何音频/ 视频源(如机顶盒、DVD 播放机或 A/V 接收器)与音频和/ 或视频监视器(如数字电视 DTV )之间的接口。
HDMI 支持单线缆上的标准、增强的或高清晰度视频和多声道数字音频。它传输所有 ATSC HDTV 标准并支持 8 频道、192kHz、不压缩的数字音频和现有的压缩格式(例如 Dolby Digital 和 DTS),HDMI 1.3 还新增了对新型无损数字音频格式 Dolby® TrueHD 和 DTS-HD Master Audio™ 的支持,空余带宽用于未来增强和需求。
HDMI优势
HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率,还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式,支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送,而且只用一条HDMI线连接,免除数字音频接线。同时HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。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4Gbps,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。
HDMI是被设计来取代较旧的类比影音传送接口如SCART或RCA等端子的。
HDMI支援各类电视与电脑影像格式,包括SDTV、HDTV视频画面,再加上多声道数位音频。在传送时,各种视频资料将被HDMI收发芯片以 “Transition Minimized Differential Signaling”(TMDS)技术编码成资料封包。规格初制订时其最大画素传输率为165Mpx/sec,足以支援1080p画质每秒60张画面,或者UXGA分辨率(1600x1200);后来在HDMI 1.3规格中扩增为340Mpx/sec,以符合未来可能的需求。
HDMI也支援非压缩的8声道数位音频传送(取样率192kHz,资料长度24bits/sample),以及任何压缩音频串流如Dolby Digital或DTS,亦支援SACD所使用的8声道的1bit DSD信号。在HDMI 1.3规格中,又追加了超高资料量的非压缩音频串流如Dolby TrueHD与DTS-HD的支援。
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
①HDMI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。
②AV.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,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。
HDMI的接口类型
按照电气结构和物理形状的区别,HDMI的接口也分成A、B、C、D4种类型。每种类型的接口分别由用于设备端的插座和线材端的插头组成。
【HDMI A Type】
总共有19pin, 为最常见的HDMI接头规格, 相对等于DVI Single-Link传输。在HDMI 1.2a之前, 最大能传输165MHz的TMDS, 所以最大传输规格只能在于1600x1200(TMDS 162.0MHz) 。
A类(Type A)是最常见的,一般平板电视或视频设备,都提供了这种尺寸的接口,Type A有19针,宽度为13.9毫米、厚度为4.45毫米,现在能看到的设备99%都是这样尺寸的HDMI接口。
【HDMI B Type】
总共有29pin, 可传输HDMI A type两倍的TMDS资料量, 相对等于DVI Dual-Link传输。但是到现在市面上根本没有生产过相关产品。 但由于现有WQXGA(2560x1600)高分辨率以上的显示器, 由于技术以及成本问题, 无法使用HDMI A type来做传输接口, 所以HDMI B type 可能只会出现在超高分辨率的产品上。 (因为HDMI A type 只有Single-Link的TMDS传输, 如果要传输成HDMI B type的讯号, 则必须要两倍的传输效率, 会造成TMDS的Tx、Rx的工作频率必须提高至270MHz以上。 而在HDMI 1.3 IC出现之前, 市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能稳定在165MHz以下工作。)
B类(Type B)非常罕见,有29针,宽度达到21毫米,B型HDMI接口的物理结构相比于A型接口,基本形状并没有太大变化,都是“D”型。但是其插座端最大宽度达到了21.3毫米,比A型的14毫米足足大了一圈,在家庭应用中完全是过于“强悍”,现在只应用于一些专业场合。
【HDMI C Type】
总共有19pin, 可以说是缩小版的HDMI A type, 但脚位定义有所改变。 主要是用在便携式装置上, 例如DV、数码相机、便携式多媒体播放机等。 现在已有SONY HDR-DR5E DV利用此规格接头作为影像输出接口。(常常有人称为该规格为mini-HDMI, 这可算是自行胡乱创造的名称, 实际上HDMI官方并没此名称。)
C类(Type C)是为小型设备而生的,Type A小了将近1/3, C型HDMI接口设计目的就是为了紧凑型便携设备,因此C型插座的尺寸只有10.5×2.5毫米,而插头也只有10.42×2.4毫米。非常的小巧,应用范围很小。
【HDMI D Type】
D类(Type D)是最新的接口类型,尺寸进一步减小,采用了双排针脚设计,尺寸近似于miniUSB接口,更适用于便携和车载设备。
标准的Type A HDMI接头有19个脚位,另有一种支援更高分辨率的Type B接头被定义出来,ype B接头有29个脚位,容许其传送扩张的视频通道以应付未来的高画质需求,如WQSXGA(3200x2048)。
Type A HDMI可向下相容于现今多数显示器与显卡所使用的Single-link DVI-D或DVI-I接口(但不支援DVI-A),这表示采用DVI-D接口的讯号来源可以透过转换线驱动HDMI屏幕,但是此种转换方案并不支援音频传送与遥控机能。此外,如无HDCP认证的DVI屏幕也将不能收看从HDMI所输出带有HDCP加密保护的视频资料。(所有HDMI屏幕皆支援HDCP,但大多数DVI接口的显示器不支援HDCP。)Type B HDMI接头也将向下相容于Dual-link DVI接口。
这几种HDMI接口之间并没有做到完全的兼容,也就是说A型头不能通过转接设备连接到B型头,B型头又不能转接成C型头,不过由于A型头和C型头仅仅是物理尺寸上不一样,他们之间是可以通过转换设备实现兼容的。
采用HDMI高清接口的视频采集卡具有高效率的视频和声音采集能力。高性能的模拟视频前端滤波处理能力、高精度的音频采样能力,大大提升了视音频采集的清晰度。九视系列高清流媒体视频采集卡中有多种具有HDMI接口的高清HDMI音视频采集卡。
HDMI技术标准版本
近几年来,HDMI技术标准等已经广泛应用于各种视频设备和领域中,下面我们就针对各种HDMI版本的功能来进行简单介绍。
HDMI 版本发布时间及特点
HDMI 1.0 于 2002 年 12 月发布
HDMI 1.1 于 2004 年 5 月发布
HDMI 1.2 于 2005 年 8 月发布
HDMI 1.2a 于 2005 年 12 月发布
HDMI 1.3 于 2006 年 6 月发布
HDMI 1.4 于2010年3月4日发布

【HDMI 1.1版本】
这是第一版HDMI版本,当初推出的HDMI1.1版最高只支持1080i标准的信号,却不能完整的支持1080P高清规格。在兼容性上有一些问题,支持800×600、1024×768等标准分辨率,在播放高清信号时还无法进行点对点输出,所呈现的画面还会出现模糊不清、色彩不准等问题。
【HDMI 1.2版本】
HDMI1.2版本的推出,很大程度上解决了HDMI 1.1支持的分辨率较低、同电脑设备兼容性较差等问题,在单链接上达到了165MHz带宽,可以提供4.95Gbps的数据传输率,也就能完整支持1080p的全高清视频信号。增强了对PC设备显示接口的兼容性,也就能轻松支持包括1366×768在内的所有显示分辨率,更是能够全面支持显示画面的点对点模式。
【HDMI 1.3版本】
HDMI1.3版本是现在应用最为广泛的一种标准,这也是目前大多数高清电视、高清HDMI视频采集卡常用的HDMI接口版本。
虽然之前所有的 HDMI 版本已具有足够的带宽支持所有现有的 HDTV 格式,但是 HDMI 1.3 却将其单链接带宽提高到 340 MHz (10.2 Gbps) 以支持将来 HD 显示设备的需要,例如更高的分辨率、Deep Color 和高帧率。T220E高清万能视频采集卡采集卡支持36bit DeepColor,
HDMI1.3版本是现在应用最为广泛的一种标准,随着HDMI标准本身的发展,,HDMI正在成为高清时代普及率最高、用途最广泛的数字接口。HDMI接口都成了标准化的配置其从最初的1.0版本也进化出了1.2版本和1.4等后续版本,不仅性能更加强大,兼容性也更加出色。
【HDMI1.4版本】
HDMI在整合了音频和视频信号后,在HDMI1.4版本中,再次整合了以太网通讯的功能。现在最新推出了HDMI1.4版本,HDMI 1.4版本的功能已经非常强大,HDMI 1.4可以承载4K级别的高清信号,在研发中的4K高清标准有两种,分别是3840x2160、4096x2160,无论哪种,都比现有的1080P要精细4倍。但这种超高清的4K应用看来还要等待数年之后才可能逐渐面市。除线缆以外的其他HDMI设备,应在2012年1月1日前去除所有版本号标识。在此之前,厂商应在明确显示所使用技术的前提下应用版本号标识,如“”HDMI v.1.4 with Audio Return Channel and HDMI Ethernet Channel”(HDMI 1.4版支持ARC音频回授通道和HEC以太网通道),但严禁使用笼统的“HDMI v.1.4 compliant”(兼容HDMI 1.4)。
HDMI 线缆
采用HDMI规格接口的线缆拓宽了长度的限制。比如:DVI的线缆长度不能超过8米,否则将影响画面质量,而符合HDMI规格线缆长度可达15米。
HDMI 1.4版线缆共有5种类型,今后规范的标识方式分别为Standard HDMI Cable 中文规范名称:标准HDMI线(最高支持1080/60i),Standard HDMI Cable with Ethernet 标准以太网HDMI线,Standard Automotive HDMI Cable 标准车用HDMI线,High Speed HDMI Cable 高速HDMI线 (支持1080p、DeepColor、3D),High Speed HDMI Cable with Ethernet 高速以太网HDMI线。
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。HDMI接口规范采用的是19针接口,其尺寸也远远小于DVI接头。HDMI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规格的连接器采用单线连接,取代了产品背后的复杂的线缆。
传统几种接口链接方式的缺点
①27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。
③HDMI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。
HDMI与传统模拟视频接口相比的优点
高质量: HDMI 是数字接口,由于所有的模拟连接(例如分量视频或 S-video)要求在从模拟转换为数字时没有损失,因此它能提供最佳的视频质量。这种差别在更高分辨率,例如 1080p 时特别明显。数字视频将比分量视频更清晰,消除了分量视频中发现的柔和度和拖尾现象。诸如文本这类微小、高对比度的细节将这种差别发挥到极致。
易用性: HDMI 在单线缆中集成视频和多声道音频,从而消除了当前 A/V 系统中使用的多线缆的成本、复杂性和混乱。这在升级或添加设备时特别有用。
高智能: HDMI 支持视频源(如 DVD 播放机)和 DTV 间的双向通信,实现了新功能,例如自动配置和一键播放。通过使用 HDMI,设备为连接的显示器自动传输最高效的格式(例如 480p vs 720p,16:9 vs 4:3)— 免除了消费者需要滚动所有格式选项,以猜测最佳的观看格式的麻烦。
高清晰内容就绪: 支持 HDCP 的 HDMI 设备现在和将来将能够访问高级的高清晰度内容,给我我们带来些许安慰。HD-DVD 和 Blu-ray 已对当今的高清晰度电影延迟了起动影像抵制标记(又称为内容保护标记),以帮助最小化由于转换造成的潜在问题,但有望在几年内起动这一标记,意味着将来的高清晰度电影将无法通过不受保护的接口(如模拟元件)以高清晰度播放。
HDMI与传统音频接口相比的优点
高质量:HDMI 将音频以纯数字形式远远传输到放大器。由于音频调节设备的连线及其他电子设备的原因,模拟音频连接更容易损失。相对于 SPDIF 连接,HDMI 具有更大的带宽,可让其支持最新的无损失音频格式,如 Dolby TrueHD 和 DTS-HS Master Audio。这些格式无法通过 SPDIF 连接得以支持,因为它们要求的数据速率非常高,超过了 SPDIF 的能力。另请参阅 HDMI 1.3 部分,以了解有关 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio 格式的详细信息。
易用性:HDMI 在单线缆中集成视频和多声道音频,从而消除了当前 A/V 系统中使用的多线缆的成本、复杂性和混乱。这在升级或添加设备时特别有用。
高智能:HDMI 支持在音频源(如 DVD 播放机)和音频调节设备(如A/V 接收器)之间进行的双向通信,支持诸如自动配置和单触式播放的新功能。通过使用 HDMI,设备会自动为连接的 A/V 接收器传输最有效的格式(如 Dolby Digital 与 2 信道 PCM),使消费者无需滚动查看所有音频格式选项以猜想什么是最好和最受支持的格式。
HDMI传输原理
与DVI接口相同,HDMI也采用了TMDS的传输方式。其传输视频讯号,要经过比较复杂的步骤来实现,而对于DVI接口存在的各种缺陷,HDMI进行了大幅提升
TMDS:TMDS中文称为最小化传输差分讯号,英文全称Transition Minimized Differential Signaling。基本原理是与分量端子一致的,但TMDS还多出一条讯号是Clock讯号,也就是时间码,这样4条讯号,总称为一个连接,这样的连接其带宽有5Gbps。每根HDMI线缆中,有至少3组这样的连接,这就使得HDMI的“先天条件”非常好,“底子厚”,可以承载高质量的视频讯号。
模拟传输、SPDIF传输与HDMI传输的差异
HDMI 提供能够最佳质量,因为它支持以数字形式传输到 A/V 接收器的完整无损失的 Dolby TrueHD 音频数据,并能够让 A/V 接收器应用其完整的数字音频处理功能(如低音管理或声场处理效果),以进一步增强音频质量。SPDIF 没有能力支持 Dolby TrueHD 要求的数据速率,因此将不支持。
模拟由于以下两个原因比 HDMI 的质量差:1) 模拟传输本身有损耗,并会在通过电缆传输时质量降低,2) 许多 A/V 接收器不会将任何数字音频处理应用到模拟输入,而且在此类情况下,模拟信号将直接发送到放大器,而无需处理。
HDMI与DVI-HDTV
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规格的接口在保持高品质的情况下能够以数码的形式传输未经压缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。 其卓越性能超越了以往所有的产品。
与DVI相比HDMI接口的体积更小,而且可同时传输音频及视频信号。DVI的线缆长度不能超过8米,否则将影响画面质量,而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线,就可以取代最多13条模拟传输线,能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。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。
HDMI-DVI之间的转换 视频转换器
由于和DVI采用了相同的TMDS传输机制,所以HDMI对DVI接口拥有非常强大的兼容性。目前市面上也有不少HDMI-DVI的转接头产品,对于没有HDMI的老设备而言非常适用。而HDMI-DVI转接头在实质上就是两种接头间的物理转换工具,只涉及到接口的形状、尺寸和引脚定义,在电路部分没有任何的变化。
HDMI可以向下兼容DVI接口,HDMI标准中也考虑到了和DVI设备兼容的问题:只要HDMI设备检测到对方发送的信号中不包含HDMI标准中规定的特殊控制数据(VSDB信号,专门用于两个设备之间互相确认对方身份),就会把对方认为DVI设备,并且把传输规格切换到DVI格式,从而保证了良好的兼容性。
通过市售的HDMI-DVI视频转换器、转接头,可以连接一些较老的DVI设备,因为DVI同样采用了TMDS方式,设备连接后,会发现DVI设备没有CEC(consumer electronics control)功能,也不能接受音频信号,但基本不影响视频信号的传输(有可能需要进行灰度调整),所以一些只有DVI接口的显示器,也可以连接HDMI设备。
HDMI 新的 Deep Color
九视视频最新符合推出的万能采集卡-单路T220E高清万能视频采集卡,支持HDMI 1.3 标准,支持36bit DeepColor,上面我们简单的介绍了HDMI 1.3 标准,接下来就简单的说说DeepColor。
Deep Color 让 HDTV 和其它显示设备由几百万种色彩发展到数亿种色彩,使消费者能够欣赏到显示设备上显示色彩的空前逼真和精确度。Deep Color 消除了屏幕上的色带,使音调转换更平滑,色彩之间的渐变更细微。它能够增加对比率,可以在黑色和白色之间展现更多倍的灰色阴影。
新的 Deep Color 性能使制造商可以制造出让消费者享受数亿种色彩、难以置信的视觉清晰度和细致度的设备。HDMI 1.3 支持 10位、12 位和 16 位 RGB 色深和色彩空间,这对于之前版本的 HDMI 规范最多支持 8 位分辨率相比,已是一大提升。
HDMI 与HDCP保护原理
HDMI规格可搭配宽带数字内容保护(HDCP),以防止具有著作权的影音内容遭到未经授权的复制。
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。
目前九视针对HDMI视频行业领域,推出了多种HDMI视频采集卡。九视自主研发生产的HDMI高清视频采集卡、HDMI切换器、HDMI视频转换器、HDMI分配器、等系列产品,其设计之目的是为了让您的影音设备使用起来更便捷,更舒适,更高效,更节能。了解更多HDMI、高清HDMI采集卡您可以登录HDMI采集卡专题http://www.xiangb.com/hdmi.htm ,技术热线:4000618657。
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