大部分计算机监视器的DVI输入电缆与一般的模拟VGA输入电缆一样都是两米长。在我们的系统设计领域中，两米太短了。随着A/V数字接口变得越来越普遍，这一标准将不是这些简单的台式接连。系统设计工程师和集成商需要像它们拥有的模拟信号一样具有更长距离的传输能力。HDMI有望在提供额外的、集成的信号支持的同时，扩展数字接口连接距离。有些人还没有听说过HDMI，或者不确信它如何与DVI相匹配? 本文的目的是以你自己的视角去了解HDMI这种数字高清晰多媒体接口的优点和缺点。
    DVI或者说数字视频接口，是利用即插即用这种观念设计的点对点连接。基本DVI只支持计算机视频图像接口，但是却没有音频接口、版权保护或任何其它的功能设置。虽然DVI芯片集已经发展成能支持音频和安全功能，但是，接口连接器的物理尺寸却不能适合系统安装，也不能为消费者提供便利。
    DVI到dvi？

图1：HDMI基本性能参数。
    HDMI包含最初的DVI电接口拓朴，这在最小化传输差分信号(TMDS)的电子行业是众所周知的。HDMI作为一种超集，包含DVI及以多种速率对数字音频的支持，这些方面包括环绕声、版权保护、用户控制—所有这些功能都被封装在一个只有原来DVI连接器物理尺寸一半的连接器中。也许DVI现在应当被称为dvi？组建于2002年的HDMI联盟(www.hdmi.org)于同年发布了最初的HDMI规范。2004年，1.1版本的HDMI规范也得到发布。你可参考图1所示的HDMI基本性能参数。注意：HDMI是一种消费电子单互连解决方案，它把所有需要的电接口压缩在一个消费者认为易于使用的小的封装内，例如，电缆和Hollywood内容保护专家将认可。当然，从系统安装和集成的角度说，较小的连接器会更好。HDMI把一种新型的更小的19引脚插头用于单链路DVI，或者把29引脚插头用于双链路的DVI。由于实际的实现情况尚未披露，我认为新的HDMI连接器极有可能作为短的I/O连接线，并且对系统集成商安装HDMI布线的能力没有太多实际的影响。我们将稍后在本文进行更多的讨论。
    大部分器件将仅仅需要单链路DVI类型的支持。我们将在本文后面的内容看到，单链路方案支持大部分人们采用的计算机图形速率以及包括HDTV在内的通用数字电视格式。此外，HDMI还支持不止一种的点对点连接。这一点将在本文进行简短的说明。

图2：HDMI所支持的音视频格式。
    HDMI物理连接需要有精密的屏蔽双绞线，电缆由四条屏蔽双绞线组成，一根用于源时钟信号，另外三根用于数字数据；此外，还有5根独立的导线用于电源、子通讯功能以及这些功能的接地参考。对于附加的TMDS数据通道，双链路HDMI连接需要有此前所述的功能外加三个以上的STP。HDMI仍然需要与DVI一样的编码、速度和数据管理协议。
    HDMI对计算机图形和数字电视格式这两者都支持。对于DTV支持，建议读者们阅读EIA/CEA 861B，它对HDMI的更广泛应用进行了说明，包括对数字电视和控制功能的支持以及对计算机图形支持的传统期待。单链路HDMI有适合于所有形式SDTV和HDTV的足够的数据带宽，它可支持高达1080p、 60Hz的数据率。对于超过1600×1200/60 Hz和1920×1080p/60Hz的图形速率，还需要双链路系统。你可参考图2所示的视频和音频支持列表。
    传输距离的承诺
    你听说HDMI可能会有比DVI更长的传输距离吗? 这可有点让人好奇，DVI规范和HDMI规范在源端和接收端或接收器上都具有相同的电性能要求。因此，与常规16.5英尺(5m)基本DVI相比，HDMI连接性如能以多达75英尺(23m)的长度工作会怎么样呢？答案是该行业将会懂得如何生产更适用于这种类型接口技术的电缆。面向精密屏幕双绞线的更好的电缆制造方法与消费电子的大批量相结合，将使更长的低成本HDMI电缆的生产成为现实。
    由于在DVI/HDMI规范内必须保持特殊的定时容差，传送距离就变得至关重要。除了对发送器和接收器有简单的一致性要求之外，电缆成为影响传输系统性能的最大变量。当有过多定时错误并造成数据丢失时，DVI/HDMI采用的双绞线电缆受两种类型偏移的支配。这些参数是：线对之内偏移，即组成线对本身的两根线之间的时间差；线对之间偏移，即在电缆装配内各个双绞线之间的时间差。
    图3所示为包括电缆在内的系统中所有元器件的偏移时间预算。注意，总允许线对内偏移仅有0.8个比特单元，或者约4.8微微秒。线对间偏移可能不会超过这一像素比特单元的1.20倍，或者约7.2纳秒。另一个特别重要的参数是远端串扰或FEXT。利用STP，这种串扰可能非常低，但是，在接受器端点上要特别注意。为了维持可靠的运行，必须保持电缆损耗和FEXT之间至少有5-6dB的裕量。
 
图3：TMDS的偏移预算。
    从这些小的容差，我们认识到DVI和HDMI的电缆结构极端重要。通常在5类电缆中的线对间偏移很容易大于7.2纳秒；但是，在这种电缆中，所引入的偏移将使串扰最小化。在网络内的去偏移数据是数据接收器的负担。然而，在超过75英尺的运行距离上会怎样呢?当然，它需要一个比HDMI所能提供的还要更好的解决方案。
    消除恐惧，防止盗版
    HDCP是高带宽数字内容保护的首字母缩写，它是HDMI的又一个子系统。该系统于2000年推出，并被直接映射到DVI中，HDCP提供用于接口的数据安全机制，并且，希望解决数字内容提供商所关注的盗版问题。HDCP协议部分地通过一种由DDC数据显示通道使用的I2C控制接口中的双向通讯链路及用来传输图像信息的高速TMDS连接来实现。DDC是DVI中现有的链路，其中，与显示器设备进行通讯的源图形系统将决定它的分辨率性能。
 
图4：HDCP互连分层图。
    HDCP是稳定的而且能够应对用于互联网安全的TCP/IP SSL(或安全套接层)的复杂性。经授权的HDMI器件将包含40个56比特的密钥值，以及被称为密钥选择向量，或简称为KSV的特殊标识符。这些值或代码由Digital Content Protection LLC提供，由指定的第三方提出向经授权的HDMI产品制造商提供可信的密钥。每次HDMI器件被连接到系统时，第三方验证程序将会自动启动。首先，交换器件间共享的值或代码；其次，每个接收器的KSV被报告到源端；第三，逐帧密码被发送到具有数据解码功能的接收器。
    如图4所示，通过源端、接收器或转发器的分层，HDCP支持器件的互连。在HDCP系统内的所有器件都能通过一个协议进行通信，从而允许数字内容只通过那些源端获得授权接收该内容的器件。该层级支持7个级别的转发器和多达总数为128个器件。转发器只在源端和接受器之间双向传递HDCP协议，并且不会影响数据。然而，源端必须验证处理安全内容流量的转发器是经过授权的。
    控制你本身
    经由EIA/CEA 861B标准，对于消费类及A/V系统类型应用来说，我们对嵌入HDMI之中的可选控制性能有一个全新的应用领域。嵌入式消费电子控制(CEC)系统目前为消费产品提供配备即插即用的14种功能。CEC功能借助HDMI内单独的导线连接进行处理，并且具有自己的协议及服务质量(QoS)。
    以所有的器件都采用HDMI的一个安装为例，其菊链连接方法可能通过A/V调谐器/接收器把DVD播放器连接到电视机上，因此，只需简单按DVD播放器上的“播放”功能，就可为消费者提供从DVD播放器、把信号切换到相应的输入、打开电影等无缝地启动所有下游设备的能力。CEC的概念是简单的，然而，在HDMI中实现所有功能的努力水平却是至关重要的；尽管CEC实现是可选的。这种概念提出了一些互操作性测试形式的要求。 
    互操作性怎么样？
    为了提高消费者的信心和器件兼容性，HDMI适配器受到兼容性协议的约束，该协议要求产品在贴上HDMI标识前，要顺利地通过指定的互操作性测试。
    Authorized Testing Center(ATC)这家独立的机构将为指定产品类别中的产品执行最初的产品兼容性测试。在HDMI规范内，产品分属以下基本类别：接收器、源端、转发器或电缆。一旦经过ATC测试后，同类所有随后的产品然后才可能由产品的制造商测试和自我鉴定。在HDMI规范内对互操作性的兼容是强制性的。
    超越75英尺
    是的，对于你们系统设计工程师们来说，有着超越75英尺的能力。实质上人们期待着着传输距离两倍或四倍的HDMI/DVI接口产品。一系列全新的接口元器件已经得到开发，以利用成本低廉的UTP网络电缆。目前，对于单链路和双链路的DVI和HDMI连接来说，传输距离超过150英尺都是可能的。典型的单链路方案要求运行两个UTP：一个用于视频数据，另一个用于所有的支持通信功能。即便有两条电缆，它也比这一价格便宜一半。只要你的接口器件支持双链路功能，就要对第二条链路增加第三个UTP。
 
图5：超越75英尺的传输距离有生命力。
    对于真正距离上的挑战，一些相对低成本的基于光纤的解决方案允许运行距离达到约300英尺。通过把光纤固定连接到接口加装配组件上，在这些基于激光二极管的接口当中，有一些保持在较低的成本范围内。这些解决方案的安装非常不友好，需要采用导管，但是，却可能可以解决光缆不受保护地运行的地方所存在的问题。这种成本稍微昂贵一点的解决方案采用典型的ST或SC光纤电缆连接器，在水沟和用于你所选择的光缆的导管中进行简单、可靠的连接和安装。