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HDMI的源生缘起

作者:陈乃塘  时间:2008-02-20 10:15  来源:www.edires.net

话说一段历史的空谷足音,CD的出现打开了数字大门,可是那是80年代初期的事情。而且也可以通过光纤来传输数字音乐。可是仔细看看四周对于电视或影像装置的连接,几乎多数的消费者都是依靠那一条红白黄的AV端子线,要么就连接S端子,不怕麻烦的就利用三条线来个色差输入。可是,这些全都是模拟的信号!
即使,曾经有一个称为IEEE 1394的接口,也就是苹果计算机的Firewire,企图成为数字的AV端子。可是,这个维新变法失败了,败给了一路无敌手的USB 2.0。

计算机的领域也是一样,当整个平台都已经数字信息在窜来窜去,唯独接到显示屏幕的那一条路径,始终也多是走模拟的信号。直到2000年后,纯数字的DVI端子在显卡厂商的奋力推进之下,显示器的厂商推出的数字接口屏幕也才逐渐增加。尤其是当Intel以PCI Express x16取代了AGP 8x奏效之后,一时几乎全部转移到DVI的接口。后因授权费用问题,而延缓下来。当然,AGP 8x的显卡,在市面上是依然不少。毕竟,AGP 8x的2GB/sec带宽真的足以满足多数人的需求。此言不虚。
HDMI的创出延自于DVI,再加上音频的影音传输。前者定位于消费性产品,后者则是个人计算机。可是HDMI回头侵占强调影音功能个人计算机版图,日趋明显。
很多的演示文稿用“HDMI = DVI + Audio”来展现,这个说法已经抓住要随。

DVI接口用在个人计算机产上,外型与尺寸不是大问题。但是,如果原封不动移植到消费性产品上。显然,不太对称。消费性产品需要的不只是外型尺寸的方便易用,也必须衡量到音频、视频连接的整体考虑。因此,以DVI内涵技术为本的HTMI“(High-Definition Multimedia Interface(HDMI)”终于出现。因为,其传输技术是沿用DVI的TMDS(Transition-Minimized Differential Signaling)传输方式而来的。
传统的阴极射线管模拟电视,即将走到改朝换代的关口。大画面高像素的平板电视,液晶屏幕也好、前后投影电视好、甚至东芝/Canon秘密进行的SED显示也好(目前东芝已经宣告撤离),已经宣示世人数字电视的大时代来了。

诚如前面所言,知识经济挂帅的数字潮流,最令人讨厌的地方就在于各式各样规格林立之外,规范的版本更新速度,往往让人措手不及,更是工程人员心中的痛。HDMI在尚未很普及之际,从2002年的规格建立,至今却至少已经是走到第五代更新的地步了(就HDMI 1.3来参照)。然而,市面上的产品却是到处可见了。人常道:”早买早享受”,这句话逻辑上真的有问题。消费者除了必须要挺胸面对数字产品迅速贬值的心痛之外,未来与其它产品之间的连接,万一又出了兼容互通性方面的问题,那就真的不行了。不过,依据官方正式说法,HDMI的更新,依然维持向下的兼容性,让大家放心。这句话需要市场的考验来实证。

. 2002年12月 HDMI 1.0版本莅临。
. 2004年5月 HDMI 1.1版本。
. 2005年8月 HDMI 1.2 (主要是追加了如SACD的DSD(Direct Stream Digital)的信号传输。)
. 2005年12月 HDMI 1.2a版本。
. 2006年6月22日再度发布了HDMI 1.3版。(主要是延展了色空间以及追加了小型化的HDMI连接器。)

2002年12月针对数字家电AV机器为核心所制定的影像声音输出/入接口HDMI,主要是以Silicon Image、日立制作所、松下电器产业、Sony、东芝、Philips、Thomson Multimedia等七大厂商为核心,共同制定的。多数是家电领域厂商。
而且,日本率先行之多年的D端子,也决意在未来全面投向HDMI靠拢。
只需要一条连接线,音频、视频与控制信号即可轻松安装完毕。而且,由于接口存在有双向的控制信号,多台机器之间的中继,只需一个遥控器,就可以轻松搞定多数台AV机器。
为了更有深切的体会。下面,笔者特别从个人平常技术日志中,先筛选了一些市面上可以见到的HDMI产品与您一起来分享。

率先纳入最新版HDMI 1.3的,算是索尼公司的高等级机种液晶电视显示,随后的家庭游戏机PS3,支持HDMI 1.3的输出,尔后,一堆日商开始出货的产品就以HDMI 1.3为宣传资料。

以上所列举的这些产品范例,基本上都是在客厅中,身居重要娱乐角色的AV机器。然而,我们也见到了一些比较令人感到深刻的地方,之一是东芝在CES-2006消费性产品大展中,展示了内置HDMI接口的笔记本计算机。随着时间的飘逝,不少厂商跟进,内置HDMI的笔记本计算机,确实在定位于影音功能的机型上出现,尤其在日本。

工业设计以及使用者经验贯彻始终的苹果公司的”Apple TV”当然也不会放过HDMI。

微软黑色Xbox-360 Elite机种依然也导入了HDMI。

同时,曾经号称客厅中世界最强憾的个人计算机”VAIO type X Living”,就将音频视频端子一网打尽,其视野乃是瞄准HDTV等级的分辨率像素而来,支持了1080i(1,920×1,080)、720p(1,280×720)、480p/480i(720×480)等格式。

由于是共通的标准接口,那么必然会牵扯到机器彼此之间的互容性问题。规格的制定者也了解这个事实,特意规划了”HDMI Compliance Test v.xx”的产品相互检证测试。测试就由所谓HDMI Authorized Test Center(ATC)授权测试中心来实施。测试的范围领域跨及诸如DVD录放机、数字机顶盒等的起始来源端(Source)端、显示器等接收端(Sink)、AV扩大器等中继端(Repeater)以及连接线(Cable)等范畴。目前所知,在ATC方面,Silicon Image公司在加州、松下电器在大阪皆有设立据点。在2005年11月于中国大陆发布了HDMI测试设施,采用HDMI的公司急剧增加。

2006年1月5日所举办的CES-2006,又发布了色彩深度超越24位,可以达到30、36、48位的下一代的HDMI。其实就是HDMI 1.3版。频宽又多出两倍,当然,维持兼容互换性是一定要的。CES-2007就开始唱戏了,连厂商自创的Wireless HDMI也开始出现。

美商Silicon Image为了达成HDMI产品的互换性问题,又发布了“Simplay Labs”、“LLC”、“Simplay HD”等。

“Simplay Labs”主要是发布“Simplay HD Testing Programs”、“Simplay HD Logo”等细节与参加者。“Simplay HD Testing Programs”乃是针对HDTV、STB、DVD播放机等HD对应机器,提供兼容性测试。“Simplay HD Testing Programs”也是遵照“Simplay HD Compatibility Test Specification (CTS)”的规范,符合HDMI以及HDCP的机能。HDCP(High-Definition Content Protection)诚如其名,乃是HDMI所采用的内容保护机制是也。
如果制造商的产品通过测试,就会显示在确认机器的表列名单中,供消费者参考之用。其实,这种手段早在USB接口上实施的淋漓尽致。

与USB接口的规划有点雷同,HDMI也规范了Type A连接器以及Type B连接器。Type A连接器总共有19个管脚连线,Type B连接器则有29连线,后者是为了高于1080p的分辨率而来。以目前的时间点来看,对于消费者来说,Type B的时机还太早,根本看不到。因此,市面上可以见到的产品与连接线,就是以Type A为主了。
既然HDMI是DVI延续而来,就视频而言,HDMI的Type A连接器与计算机即图形卡单连结的DVI(Digital Visual Interface )维持了兼容性,Type B则是与双连结的DVI兼容。因此,在市面上可以见到不少有名气的厂商在贩售HDMI-DVI的适配器(Adapter)产品。

我们在前头有说及HDMI乃是借用DVI的传输方式,要验证这一点相当容易,只要检视两者的管脚定义,自然而然可以看出端倪。数据传输技术的核心就是TMDS传输方式。

Pin

Signal Assignment

Pin

Signal Assignment

1

TMDS Data2+

2

TMDS Data2 Shield

3

TMDS Data2–

4

TMDS Data1+

5

TMDS Data1 Shield

6

TMDS Data1–

7

TMDS Data0+

8

TMDS Data0 Shield

9

TMDS Data0–

10

TMDS Clock+

11

TMDS Clock Shield

12

TMDS Clock–

13

CEC

14

Reserved (N.C. on device)

15

SCL

16

SDA

17

DDC/CEC Ground

18

+5V Power

19

Hot Plug Detect

HDMI的管脚定义

HDMI的管脚的安排顺序

DVI比较令人心烦的地方,乃是在于他的连接器在使用之际区分型式还真不少。对于使用者来说,除非是玩家,否则是一个恼人的心痛。


不过,掌握一个观念就可以了。DVI-D与DVI-A中的”D”与”A”就分别代表着数字与模拟的意思。DVI-I中的”I”就是整合了两者之意。因此,当在购买连接线的时候,就要用点心思了。


另外,DVI连接线的最大长度与USB一模一样,五公尺。

1

2

3

4

5

6

7

8

C1

C2

9

10

11

12

13

14

15

16

C5

17

18

19

20

21

22

23

24

C3

C4

Pin

Name

Function

1

TMDS Data 2-

Digital red - (Link 1)

2

TMDS Data 2+

Digital red + (Link 1)

3

TMDS Data 2/4 shield

4

TMDS Data 4

Digital green (Link 2)

5

TMDS Data 4+

Digital green + (Link 2)

6

DDC clock

7

DDC data

8

Analog Vertical Sync

9

TMDS Data 1

Digital green (Link 1)

10

TMDS Data 1+

Digital green + (Link 1)

11

TMDS Data 1/3 shield

12

TMDS Data 3

Digital blue (Link 2)

13

TMDS Data 3+

Digital blue + (Link 2)

14

+5V

Power for monitor when in standby

15

Ground

Return for pin 14 and analog sync

16

Hot Plug Detect

17

TMDS data 0

Digital blue (Link 1) and digital sync

18

TMDS data 0+

Digital blue + (Link 1) and digital sync

19

TMDS data 0/5 shield

20

TMDS data 5

Digital red (Link 2)

21

TMDS data 5+

Digital red + (Link 2)

22

TMDS clock shield

23

TMDS clock+

Digital clock + (Links 1 and 2)

24

TMDS clock

Digital clock (Links 1 and 2)

C1

Analog Red

C2

Analog Green

C3

Analog Blue

C4

Analog Horizontal Sync

C5

Analog Ground

Return for R, G and B signals

DVI的管脚排列以及定义

从管脚上的定义,的确证实了HDMI-DVI转接器在使用上的可行性。

虽然HDMI接口提供了一个5V的输出管脚,但不是像USB接口一般提供500mA供接口装置来使用。可是聪明取巧的厂商,依然会想尽办法来灵巧活用,底下这个选择器可以用遥控器来操控,很显然就是偷取HDMI接口的小电流来活用的案例。

此外,在产业上还有一个用来取代模拟VGA接口的UDI(Unified Display Interface),还与HDMI与DVI兼容。主要是其带宽甚优,而且包含了DRM(Digital Rights Management)的HDCP。主导公司包含Silicon Image Inc、Intel、Apple、LG、Samsung以及NVIDIA等。窗口的新一代“Windows Vista”,当播放HD高像素的文件时,必须要有DRM。UDI Special Interest Group (UDI SIG)的公开宣告是2005年12月20日。


UDI毕竟只是针对计算机显示器与图形卡的连接而来,而 HDMI是定位在消费性产品,两者并不冲突。再者,UDI根本就不能载送音频信号。UDI的最终走势尚待时间来考验。当2007年CES大展之际,英特尔(Intel)和三星(Samsung)来个乾坤挪移,正式宣布支持Displayport 1.1规格时,UDI的未来更难料了。DisplayPort也是一种可以同时传输声音与影像资料的连接手段,由于主要着力点仍在PC市场,会不会攻进家庭市场,对于HDMI是否会有所冲击,唯有时间才能验证。

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