HDMI——数字接口解决方案

时间:2009/03/14 来源:专业视听网

关键词:

   HDMI的起源
   2002年12月9日,HDMI(高清晰多媒体接口)的7个发起人发布了这种连接性标准的1.0版本规范,它是DVI的增强型、更可靠的形式(见下文)。这7家发起人分别是Hitachi、Matsushita、Philips、Silicon Image、Sony、Thomson和Toshiba。
   该标准支持HD解压视频、8通道数字音频(据报道最高到192KHz)和一些控制信号,这些数据流都通过一跟电缆传输(15mm,19针),而所用的带宽仅仅为HDMI可用带宽的一半。HDMI的视频容量与DVI相同,或者说,带宽最高为5Gbps,比HD信号所需要的带宽高两倍;利用一个适配器就可以跟DVI后向兼容,尽管那是针对视频部分的,因为DVI不处理音频信号。2006年6月发布的最新版本的HDMI其带宽容量增加了一倍,达到10.2 Gbps。
   HDMI正在快速地取代DVI,并且已经在许多产品上实现;对于在电缆上传输解压信号来说,HDMI正成为事实标准。
   DVI概要介绍
   为了在个人电脑和显示设备之间创建数字连接接口,由Silicon Image、Intel、Compaq、Fujitsu、Hewlett-Packard、IBM和NEC联合成立的数字显示工作组(DDWG)于1999年4月推出了数字视频接口(DVI) 1.0规范。它是一种带宽足以支持解压HD视频信号的连接。
   1.0 DVI是一种支持视频内容而不支持音频内容的点对点解决方案,但是,HDMI却支持音频内容。DVI采用了Silicon Image开发的最小转换差分信号(TMDS)协议。PanelLink是Silicon Image对TMDS的专有实现方案。
   HDMI有什么用?
   相对美国运动图像协会保护它们的内容的动机而言,我们对简化电缆连接的要求可能没有这么严格,但是,当今数字世界迫切需要随时随地更有效和更安全地访问、传播和管理数字内容的方法;HDMI已经成为HDTV行业用于实现居室内视听设备连接的选择方案。
   分量模拟和火线连接也都有其地位。
   分量模拟在HDTV采用的头5年(1998-2003)仅仅被用于高清晰内容的连接,问题在于它对所传输的内容没有提供保护。正是因为这个原因,内容提供商热衷于采用DVI或HDMI作为一个更安全的方法,以从源端设备向显示设备(电视、投影仪和显示面板)传输高清晰信号。
   IEEE1394火线(Firewire)在“Digital Connectivity Tutorial”中也进行了讨论,它正被诸如D-VHS和外部DVR这样的网络或刻录设备所采用,以数字形式传输高清晰压缩信号。火线是采用一种称为DTCP(也称为5c, 表示提出该标准的5家公司)的内容保护形式来实现的。
   在火线的19.4Mbps传输带宽上,你可以有效地记录经压缩的高清晰视频信号,但是,以大约2.2Gbps的带宽记录解压的高清晰视频信号是不切实际的,即使有人尝试那样做,具有HDCP内容保护机制的DVI或HDMI设备也不容许那样做。
   为什么需要2.2Gbps的带宽呢? 1080i HD格式具有1125总线(数)的2200像素×帧(有效图像1080×1920),在1080i上每秒有30帧,需要74.25 MHz/pixels (即1125×2200×30fps)。每一个像素包含RGB数据,并且由DVI/HDMI以30位实现(每种色彩8位,另外6位用于编码)。因此,1080i HD×74.25 MHz/pixel信号就需要2.2 Gbps的速率。如果要传输一个1080p/60fps的信号,那么,对带宽的要求可能加倍。
   许多现代的HDTV具有用于后向兼容性和用于它们所支持的不同用途的3种连接,但是,在消费者手中仍然拥有早期的一代HDTV电视机(大约1,000万台),这些具有分量模拟连接的电视机可以被作为二手设备转让,或仍然可以在家庭的其它房间使用。 因此,对于现在来说,HDMI的普及应用是不可避免的。
   HDMI从诞生之日起就能够以解压方式传输1080p的最高品质高清晰信号,以1080p品质记录的2小时电影所需要的数字存储容量即使对于当今的存储幻想家也是巨大的,并且,利用附加的HDCP内容保护协议(由英特尔公司容许),HDMI/HDCP被认为是非常安全的。
   版本比较
   让我们对每一个版本的HDMI规范做一些基本的比较:
   HDMI 1.0 (2002年12月)
   -最大视频性能
   1080p @ 60Hz 刷新率, 或 UXGA (PC格式)
   24位 RGB/36 位 YCrCb 色彩深度
   -最大音频性能
   8 通道解压数字音频 @ 192kHz, 每样本24位
   支持所有的现有Dolby和DTS压缩格式
   1.3版本下一代HDMI性能
   -最大带宽从165 MHz(4.95Gbps)提高到340MHz(10.2Gbps);
   -针对未来带宽的增加建立了技术基础;
   -支持日益增加的刷新率和下一代显示器,即1080p @ 60Hz,具有36位RGB;或1080p @ 90Hz刷新率,WQXGA显示器(1440p);
   -对于已提高的色彩位深度30位、36位和48位RGB/YCbCr,增加了对深度色彩的支持;
   -现有的24位色彩支持大约1700万种色彩;深度色彩支持几十亿种色彩的显示,有助于消除屏幕上诸如色彩条之类的影响;
   -增加了对下一代"xvYCC" 色彩标准的支持,将容许显示任何可视的色彩(比现有的标准高1.8倍);
   -版本1.3确保最高可能的信号分辨率,从下一代的视频源:蓝光和HD-DVD到PS3及配备HDMI的个人电脑;
   -最大音频性能
   版本1.3增加了对将来的Dolby TrueHD和DTS-HD Master音频格式的支持(蓝光/HD-DVD);无损压缩格式带来跟原始影院类似的数字环绕声体验;
   -自动音视频同步定时补偿功能使大多数常见的音视频同步问题都能够得到自动校正;
   -用于可携式摄像机和数码相机等等的微型连接器;
   随着HDMI version 1.3的发布,HDMI持续增加其整个功能性,以满足高清晰市场的需求。
   HDMI 1.3将包括下列新的功能:
   更高速度: HDMI 1.3把单链路带宽从165MHz(4.95Gbps)提高到340 MHz(10.2 Gbps),以支持将来高清晰显示设备的需求,诸如较高的分辨率、深色彩和高帧速率。此外,被构建到HDMI 1.3规范的基础技术将支持未来的HDMI达到更高的速度。  
   色彩深度(tm): HDMI 1.3支持30位、36位和48位(RGB或YCbCr)色彩深度,与以前版本的HDMI规范相比,提高了24位。
   * 让HDTV和其它显示器的色彩从几百万提升到几十亿种;  
   * 为平滑的音调转换和各种色彩之间的精细分级,消除了屏幕上的色彩条带;
   * 使提高对比度成为可能;
   * 能够在黑色和白色之间表示更多的灰度梯度;
   * 在30位像素深度,最少改进了4倍;典型情况下,改进8倍或以上;
   更宽的色彩空间:HDMI 1.3消除了对色彩选择的一切限制
   * 下一代xvYCC色彩空间所支持的色彩比现有的HDTV信号多1.8倍;
   * 让HDTV更精确地显示色彩;
   * 使自然生动的显示成为可能;
   新的微型连接器:随着小型便携式设备—如高清晰可携式摄像机和数码像机—迫切需要无缝连接到HDTV,HDMI 1.3提供新的、较小形状因子的连接器选项。
   音视频同步: 因为消费电子设备正越来越多地采用复杂的数字信号处理,以增强内容的清晰度和细节,在用户设备中对视频和音频内容进行同步已经成为了较大的挑战,并且可能需要复杂的终端用户调节。HDMI 1.3结合了一种自动视频/音频同步性能,让设备能够按照总的精度要求自动地执行这种同步。
   新的无损耗音频格式:除了HDMI现在所支持的高带宽位压缩数字音频和所有现行可用的压缩格式(如Dolby Digital和DTS)之外,HDMI 1.3进一步支持新的无损耗压缩数字音频格式Dolby TrueHD和DTS-HD。
   在HDMI 1.3规范中有什么新变化?
   * 更高速度: 尽管所有以前版本的HDMI都具有足够的带宽以支持所有现行的HDTV格式,HDMI 1.3把其单链路带宽提高到340 MHz (10.2 Gbps),以支持将来高清晰显示设备的要求,如更高清晰读、深度色彩(tm)和更高的帧速率。此外,此外,被构建到HDMI 1.3规范的基础技术将支持未来的HDMI以达到更高的速度。
   色彩深度(tm): HDMI 1.3支持30位、36位和48位(RGB或YCbCr)色彩深度,与以前版本的HDMI规范相比,提高了24位,能够以前所未有的细节极好地显示10亿种以上的色彩。
   * 更宽的色彩空间:HDMI 1.3增加了对xvYCC色彩标准的支持,这样就消除了现有色彩空间的各种限制并使任何色彩的显示都可以被人类眼睛观看到;
   * 新的微型连接器:随着小型便携式设备—如高清晰可携式摄像机和数码像机—迫切需要无缝连接到HDTV,HDMI 1.3提供新的、较小形状因子的连接器选项。
   * 音视频同步: 因为消费电子设备正越来越多地采用复杂的数字信号处理,以增强内容的清晰度和细节,在用户设备中对视频和音频内容进行同步已经成为了较大的挑战,并且可能需要复杂的终端用户调节。HDMI 1.3结合了一种自动视频/音频同步性能,让设备能够按照总的精度要求自动地执行这种同步。
   * 新的无损耗音频格式:除了HDMI现在所支持的高带宽未压缩数字音频和所有现行可用的压缩格式(如Dolby Digital和DTS)之外,HDMI 1.3进一步支持新的无损耗压缩数字音频格式Dolby TrueHD和DTS-HD。
   什么产品或应用将利用新的HDMI 1.3的性能?
   根据各个制造商的公告,新型的高清晰DVD格式(HD-DVD和蓝光)及游戏机(包括索尼的PLAYSTATION(r) 3)将利用HDMI 1.3中所增加的性能。与以前的情况相比,数字电视将能够呈现更接近真实生活的图像,这些将包括LCD TV、等离子显示器和背投微型显示器。已于2006年11月交付使用的PS3是第一个给这些显示器提供如此高品质图像的源端产品,具备HDMI 1.3支持的高清晰度DVD播放机已于2007年初面世,能够解码DTS-HD Master Audio和Dolby TrueHD的A/V接收机也已于2007年初上市。
   深度色彩是什么意思?为什么它是重要的?
深度色彩让HDTV和其它显示器能够从显示几百万色彩升级到显示几十亿种色彩,从而让消费者能够通过他们的显示器享受前所未有的明亮和精细的色彩。深度色彩消除了屏幕上的色彩条带,使音调平滑转换且各种色彩之间能够实现细微的分级。它使提高对比度成为可能,并且能够在黑色和白色之间呈现更多倍的灰度梯度。
   xvYCC是什么意思?
   HDMI 1.3采用IEC 61966-2-4色彩标准,通常被称为xvYCC(是Extended YCC Colorimetry for Video Applications的缩写)。这种新的标准能够支持比现有HDTV信号高1.8倍的色彩。xvYCC让HDTV显示色彩更为精确,使显示器能够更为自然鲜艳地显示色彩。
   深度色彩与xvYCC之间有什么差异?
   深度色彩增加了由RGB或YCbCr色彩空间所定义的边界内可用的色彩数量,与此同时,xvYCC扩展了可用范围(极限),从而容许显示满足和超过人眼识别精度的色彩。  
   具备HDMI 1.3性能的产品什么时候上市?
   采用HDMI 1.3标准的PS3产品已于今年年初上市,显示器、DVD和A/V接收机业已于2007年初上市。
   消费者怎样了解哪种产品具备最新的HDMI 1.3实现方案呢?
   消费者不应该寻找特殊版本的HDMI产品,而要弄清楚他们想要的设备支持什么功能(如深度色彩和特定的音频格式,等等)。作为一种选择,消费者可以在制造商的产品信息中查询是否支持这些功能。
   HDMI 1.3跟以前发布的HDMI规范反向兼容吗?与DVI兼容吗?
   是的,HDMI完全兼容所有以前发布的HDMI规范以及符合DVI要求的设备。
   为什么音视频同步功能是重要的?
在数字电视中,典型情况下视频处理所花的时间比音频处理的要多,因此,当观众察觉这种差异时,音视频同步就成了一个问题,效果类似于配音很差的电影。HDMI 1.3提供了一种设备中的音频处理时间能够被自动地调节的方法,从而消除音视频同步误差。


热门技术探讨更多>>

同类产品或技术文章列表更多>>