HDMI基础知识

小插曲：

　　HDMI代表TV阵营（2002年发布，抢占市场先机）

　　DP1.2/1.4/2.0代表电脑阵营（2006年发布，电脑厂家不想受制于TV）

由来：

　　HDMI（High-Definition Multimedia Interface)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接口由美国晶像（SiliconImage）公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、东芝等八家消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发。

版本发布情况：

　　2002年发布HDMI1.0

　　2010年发布HDMI1.4a（目前市场上使用最多的版本HDMI1.4a，单通道信号速率3.4Gbps，3对信号同时传输的总现速率为10.2Gbps）

　　2013年发布HDMI2.0（单通道信号速率6Gbps，3对信号线的总线速率达到18Gpbs）

　　　　HDMI2.0版本支持60hz的4k视频播放，视频效果理想，不卡顿，是目前4k行业的标配接口

　　2017年发布HDMI2.1（单通道信号速率16Gbps，3对信号线的总线速率达到48Gpbs）

　　　　HDMI2.1版本支持每秒120hz的4k视频播放，还支持每秒60hz的8k视频播放，速度快，无卡顿，是未来8k，10k时代必备的数据传输接口。

others:

　　HDMI2.1支持动态HDR，而HDMI2.0只支持静态HDR;

　　HDMI 2.1标准将会向下兼容HDMI 2.0以及1.4标准。而原本支持HDMI 2.0标准设备可以通过固件更新来获得HDMI 2.1的支持.

协议概述：

　　按照HDMI标准协议的定义，HDMI设备分为源设备（Source）、接收设备（Sink）和线缆（Cable）。

　　HDMI总线采用的TMDS（Time Minimized Differential Signal，最小化传输差分信号的传输技术）是一种微分信号机制，是高速差分传输方式，是一种利用2个引脚间电压差来传送信号的技术。

　　标准的HDMI通道包含了3对TMDS信号传输线和1对TMDS时钟传输线，以保证传输时所需的时序统一。　　

　　HDMI1.4 TMDS Character Rate up to 340 Mcsc：时钟线上的时钟频率为数据线上数据传输速率的1/10

　　　　当单通道数据的输出速率为3.4Gbps时，时钟信号的频率就为340MHz；

　　HDMI2.0 TMDS Character Rate above 340 Mcsc and up to 600 Mcsc：时钟线上的时钟频率为数据线上数据传输速率的1/40；

　　　　当单通道数据的输出速率为xxGbps时，时钟信号的频率就为600MHz；

　　这里未完待续……

HDMI四种接口类型：

Type A：采用19pin，宽度为13.9毫米、厚度为4.45毫米，这种尺寸最常用

Type B：采用29pin，宽度21毫米。Type B的数据传输能力比Type A快近两倍，相当于DVI Dual-Link。Type B的工作频率在270MHZ以上，而一般在影音设备频率均在165MHz以下，应用于一些专业场合。

Type C，常称为mini HDMI：用19pin，它主要是为小型设备设计的。宽度为10.5毫米、厚度为2.5毫米，比Type A小了将近1/3，应用范围很小，主要应用在便携式设备上，比如数码相机、便携式播放机等设备。

Type D，常称为micro HDMI：采用19pin，采用了双排针脚设计，宽度只有6.4毫米，厚度2.8毫米，主要应用于小型的移动设备上面，更适用于便携和车载设备。比如：手机、平板电脑等。

从左到右：Type A、Type C、Type D接口

典型HDMI Type  A接口及引脚定义：

　　DDC：Display Data Channel，显示数据的通道信号线；通常是基于 I2C 标准的一套通讯机制。在实际使用过程中，Source 端的 HDMI 控制器通过 DDC 通道获取 Sink 端显示屏的 EDID。

　　EDID（Extended Display Identification Data）扩展显示标识数据，VGA、DVI的EDID由主块128字节组成，HDMI的EDID增加扩展块(128字节)，扩展块的内容主要是和音频属性相关的，DVI和VGA没有音频，HDMI自带音频。

　　HPD：Hot Plug Detect，热插拔信号线；

　　CEC：Consumer Electronics Control，消费电子控制器,1.3版本以上支持：HDMI CEC功能可以让一个遥控器控制所有支持CEC的设备。

到了HDMI1.4版，HDMI又多了两个功能：HEC与ARC：

　　HEC：HDMI Ethernet Channel，HDMI以太网通道，HEC这个功能很少用到，它是让HDMI线可以传输网络信号，但是大多数设备并不支持这个功能，毕竟有线和无线网络都很发达，无需HDMI设备“多此一举”。

　　ARC：Audio Return Channel，音频回传通道，HDMI ARC（音频回传功能）指音频信号从电视传到功放、电视音响等，电视作为显示器一般情况下是使用HDMI接收视频、音频信号的终端，不向外传输信号。随着技术发展，电视本身往往能充当5.1甚至7.1声道的信号源，我们需要电视能把声音传出去，传给功放和音响扩大声音。因为和一般情况音频信号传输方向相反，所以叫回传。

颜色标准：

　　RGB：

　　　　RGB色彩模式是常用的一种颜色标准，三个独立的视频信号同时传输，缺乏与早期黑白显示系统的良好兼容性。将RGB转换成YUV，再根据需要换回RGB格式，以便在电脑显示器上显示彩色图形。

　　YUV（又叫YCrCb）：

　　　　YUV主要用于优化彩色视频信号的传输，它将亮度信息（Y）与色彩信息（UV）分离，没有UV信息一样可以显示完整的图像，只不过是黑白的，这样的设计很好地解决了彩色电视机与黑白电视的兼容问题，使其向后兼容老式黑白电视。

　　　　与RGB视频信号传输相比，YUV最大的优点在于只需占用极少的频宽（RGB要求三个独立的视频信号同时传输）。其中“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值；而“U”和“V” 表示的则是色度（Chrominance或Chroma），“色度”则定义了颜色的两个方面——色调与饱和度，分别用Cr和Cb来表示。所以，YUV又叫做YCrCb。

其中：　Cr反映的是RGB输入信号红色部分与RGB信号亮度值之间的差异；

　　　　Cb反映的是RGB输入信号蓝色部分与RGB信号亮度值之间的差异。

　　其它可参看：RGB、YUV、YCbCr几种颜色空间的区别

note：颜色三要素

　1、色调

　　色调，也称色相，反映不同颜色之间相互区分的特性。常见的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫即颜色的色调（比如晴天的色调是蓝色的）。

　　色调是色彩的首要特征，除黑、白、灰以外的颜色都有色相的属性，是区别不同色彩的标准。

　　色调的特征取决于进入人眼的各波长辐射的相对比例。

　2、明度

　　明度是指颜色的亮度，明度越大即表示颜色亮度越高。不同的颜色具有不同的明度，在彩色（不含黑白灰）中，黄色明度最高，紫色明度最低，绿红蓝橙明度相近为中间明度。

　　当评价光源明度时，明度取决于光源的强度；当评价物体的明度时，由于进入人眼的是物体表面反射的环境光线，故明度一方面取决于环境光强度，一方面取决于物体表面对环境光的反射系数。

　3、饱和度

　　饱和度是指颜色的纯度，也即颜色的鲜艳度。单色光饱和度最大，颜色最深，当混入白光后，颜色越来越淡，即饱和度下降，颜色变浅（黑白灰只有明度的差别，没有色调与饱和度这两种特性）。

　　颜色的饱和度取决于该颜色发射光谱分布的宽度（反映波长单一程度），光谱分布越窄，饱和度就越高；光谱分布越宽，饱和度越低。

电气特性：

　　TMDS信号采用直流耦合方式，在sink端内部上拉50ohm端接电阻：

　　TMDS信号工作要求：

　　HDMI源设备：

　　直流（DC）是差分线的单电气网络的走线；

　　交流（AC）是差分线的两个单电气网络走线的差；

　　HDMI信号Source端眼图要求：

　　HDMI接收设备：

　　HDMI信号Sink端眼图要求：

参考：

　　HDMI规范要求

HDMI规范要求