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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字視頻/音頻傳輸標準。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字多媒體接口HDMI 1.0 標準頒布。
HDMI技術介紹
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準的數字視頻信號。 HDMI比DVI的改進是加入了版權保護HDCP內核(注:寬帶數字內容加密保護)的同時增加了數字音頻傳輸,從而成為專用的多媒體信息接口;HDMI支 持1920*1080P高清晰數字信號,并支持Dolby Digital(杜比數碼音效)/DTS(數碼環繞音效)數字音頻格式。HDMI可望成為未來的視頻設備的標準接口。現在,美國FCC強制規定:HDMI 接口必須加在與高清電視有關的電子產品上,例如高清電視機、有線機頂盒、DVD播放機等,歐洲、日本和韓國很快也會有類似的要求。
HDMI規范標準
HDMI的主要技術基礎是DVI-HDTV,HDMI所增加的功能便是數字音頻信號的傳輸,并且,在音頻設備之間實現了基本控制數據的 傳輸。為了增強其作為消費類影音產品接口的競爭力,HDMI采用了更小的接頭,強化了對數字式高清晰度色差分量(Y/Cb/Cr)格式的支持,其性能以遠 遠超過了IEA/CEA-861B標準所作為的規定。
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熟知并且喜愛的杜比數碼和DTS等經過壓縮的多聲道數字音頻信 號,也可以傳輸未經壓縮的數字音頻信號。在后一種情況下,HDMI所支持的聲道數達8個之多,量化精度可達24位,采樣頻率高達192千赫。這些性能指標 在進行高清晰度視頻節目傳送時也都可以同時達到。HDMI是利用數字視頻信號的逆程消隱期間進行音頻數據傳輸的,因此不會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的早期DVI產品。
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量的功能。在HDMI規范中,信號輸出設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。尤其值得注意的是,IEA/CEA-861B標準只為每一個RGB和Y/Cb/Cr分量信號提供了8個數位的支 持。而HDMI則為每一個4∶2∶2 Y/Cb/Cr分量信號提供了高達14個數位的支持。與之同時,目前專業用于高清晰度節目處理技術和數字影院也只支持到10個數位。最后需要說明的 是,HDMI接口規范采用的是19針接口,其尺寸也遠遠小于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管和墻壁,使永久性的家庭影院系統 設置變得更加方便。
HDMI支持的數字視頻格式
①、SXGA:1280x1024@85Hz
②、UXGA:1600x1200@60Hz
③、SDTV:480i、480p、576i、576p
④、HDTV:720p、1080i、1080P
HDMI支持的數字音頻格式
①、CD:16位@32、44.1、48KHZ
②、DVD-VIDEO:8通道數字音頻@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的設備具有“即插即用”的特點,信號源和顯示設備之間會自動進行“協商”,自動選擇最合適的視頻/音 頻格式。
②、 AV.link功能使你可以只用一個遙控器控制全部音/視頻設備的基本功能在你對所有的設備(DVD機,AV Center,投影機等)進行初期設置之后,平常正常使用的基本功能可以通過任一個設備的遙控器完成。初期設置之后,你就可以把不大會用到的遙控器收起 來,只留下最常用的設備的遙控器就可以了。 (現在我司生產的機芯未使該功能)
③、 只靠一條 HDMI線接駁電視機,就能同時欣賞到清晰細膩的畫面,及通透立體的聲音。
傳統幾種接口方式的缺點
①、27根線
DVD機和AV Center之間、機頂盒和AV Center之間、AV Center和HDTV電視機之間各需要:3根色差視頻線+6根5.1聲道音頻線局限:
信號源的數字視頻信號需要先轉換成模擬信號,而PDP、LCD投影機、DLP投影機又必須再將模擬信號轉換成數字信號。圖像質量必然有少許降低。
信號源的數字音頻信號需要先轉換成模擬信號,AV Center可能再一次轉換成數字信號后進行處理并轉換成模擬信號輸出。聲音質量也會有降低。
3線色差信號的傳輸距離是3~5米。選用昂貴的“發燒”線可以提高傳輸距離。否則圖像質量會大打折扣。
模擬信號在傳輸過程中不可避免地會受一定的干擾。
一大堆線共27根,理都理不清!
②、模擬視頻+數字音頻連接:12根線
DVD機和AV Center之間、機頂盒和AV Center之間、AV Center和HDTV電視機之間各需要:3根色差視頻線+1根數字音頻線。局限:數字音頻的傳輸解決了(仍然不能傳輸DVD-AUDIO的高質量數字音 頻),視頻信號的局限依然存在。
③、HDMI連接:3根線
解決上述的所有問題,每個人都負擔得起優質低價的HDMI傳輸線。普通HDMI傳輸線的傳輸距離高達10~15米。使用投影機的用戶不必再為高昂的長距離 模擬色差線發愁了!
④、模擬3線色差、DVI和HDMI的簡單比較
在模擬傳輸中,每一次模擬-->數字、數字-->模擬的轉換都將導致信號質量的下降。同時在轉換過程和傳輸過程中帶來的同步信號和視頻信號之 間的時間特性的“抖晃”(Jitter)非常難以解決,從而導致圖像的細微抖動和聲音的變化問題難以解決。而在HDMI的數字傳輸過程中,徹底解決了這些 問題,從而保證了“原始”圖像和聲音質量的最佳表現。
HDCP保護原理
越高質量的圖像和聲音制品帶來越重要的版權保護問題。DVD-VIDEO脆弱的版權保護系統雖然給我們現在的用戶帶來了好處,使我們可以欣賞到“價廉物 美”的音像制品,卻也使好萊塢等電影公司們進一步提高了警惕。DVD-AUDIO就是因為版權保護措施的問題推遲了一年才上市。而D-VHS的高清晰錄像 帶也因為版權保護的問題廖廖無幾(日本)。在最新的藍光DVD(Blu-DVD)的標準中,現在還只有可錄標準,還沒有任何一家公司有計劃推出藍光DVD 的電影,等到藍光DVD面世的時候,很可能跟現在的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保護措施,沒有一家電影公司會推 出自己的高清晰電影光盤。(沒有高清晰電影,使藍光DVD的未來充滿變數。誰會只用來天天錄電視節目?)
在無壓縮高清晰實時數字圖像的傳輸方面,也遇到同樣的問題。如果沒有得力的版權保護措施,沒有多少公司會支持HDMI標準。還好INTEL在 2000年2月份推出了“寬帶數字內容保護”(HDCP=High Bandwidth Digital Content Protection)得到了各方特別是好萊塢的認同,這才使HDMI成為現實。目前采用的英特爾接口已經從HDCP(高清晰數字節目保護)變為 HDMI(高清晰多媒體接口)了。HDCP主要是給視頻加密,HDMI則是同時給視頻和音頻加密。
DMI+HDCP雖然給我們解決了數字信號的傳輸問題,但是也使“非法”錄制數字視頻信號變得更加困難。免費復制音像制品越來越困難,這對電影公司 的老板來說是一個好消息吧?但對我們來說在享受“數碼時代”的同時要看看自己的錢包。在產品數量未成規模的情況下,新接口所帶來的專利費及相關成本的增 加,將給廠商帶來極大負擔,我們可以算一筆賬。HDMI的專利費由年費、測試費、使用費、芯片費四個部分組成。其中年費包括HDMI的1.5萬美元和 HDCP的1.5萬美元;測試費為幾千美元;每臺終端設備的使用費為0.04美元;專利芯片費用為8美元左右。假如,一個彩電廠商年產帶HDMI接口的彩 電規模到達一萬臺,則分攤到每臺彩電的成本就上漲10多美元!此外,還要增加幾個美元的接口及線纜成本。