HDMI高清晰數(shù)字接口_Final課件

1、HDMI高清晰度多媒體介面發(fā)展歷程2004/5HDMI v1.12005/8HDMI v1.22005/12HDMI v1.2a2006/6HDMI V1.32006/11HDMI v1.3a2007/3HDMI v1.3b2007/8HDMI v1.3b12008/7HDMI v1.3c2009/5HDMI v1.4HDMI技術(shù)高清數(shù)位多媒體介面採(cǎi)用TMDS編碼技術(shù)最大傳輸率165M pix/sec (V1.3後擴(kuò)展為340M pix/sec)數(shù)位化圖像聲音傳輸介面同時(shí)傳送音訊及影像信號(hào)傳輸無(wú)壓縮的音訊及視訊訊號(hào)支持HDCP(高清晰數(shù)位信號(hào)保護(hù))新版本支援對(duì)乙太網(wǎng)路的支援T.M.D.S介紹什

2、麼是TMDS編碼技術(shù)？ 1.最小化差分訊號(hào)2.采用4Channel輸出設(shè)計(jì)（3 Channel Data, 1Channel Clock)；3.將8-bit的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為10bit的輸出信號(hào)，並串行輸出；4.採(cǎi)用最小化差分信號(hào)，避免信號(hào)間的干擾及高頻引起的EMI問(wèn)題；5.主要應(yīng)用于DVI,HDMI等數(shù)位化信號(hào)傳輸；為什麼採(cǎi)用TMDS編碼? HDMI介面?zhèn)鬏數(shù)氖菬o(wú)壓縮的資料：視頻資料，音訊資料，控制訊號(hào)；傳輸這樣的信號(hào)需要佔(zhàn)用大量的資料帶寬，傳統(tǒng)的傳輸方案無(wú)法同時(shí)滿足大數(shù)量的資料傳輸並保持資料的穩(wěn)定性，因此利用TMDS編碼技術(shù)去傳輸HDMI資料，便成為了最佳選擇。TMDS & LVDS

3、ParameterTMDS(CML)LVDSVoh1.9V1.4VVol1.1V1VOutput Voltage (Single ended)800mV400mVCommon-Mode Voltage1.5V1.2VTMDS (CML)TMDS是一種電流型邏輯電路, 通過(guò)遠(yuǎn)端的直流耦合電壓經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)端阻抗產(chǎn)生直流電流, 內(nèi)部通過(guò)控制信號(hào)控制輸出的產(chǎn)生TMDS中一對(duì)差分信號(hào)均為信號(hào)的傳輸路徑, GND為信號(hào)的返回路徑LVDSLVDS是一種電流驅(qū)動(dòng)元件, 電流通過(guò)遠(yuǎn)端阻抗是產(chǎn)生電壓信號(hào)LVDS中的一組信號(hào)為信號(hào)的傳輸路徑, 另一組信號(hào)便為信號(hào)的返回路徑HDCP什麼叫HDCP? HDCP全稱為高位寬數(shù)位

4、內(nèi)容保護(hù)協(xié)議(High-Bandwidth Digital Content Protection), 是由英特爾和好萊塢聯(lián)手提議創(chuàng)建, 應(yīng)用於數(shù)字內(nèi)容的保護(hù). 目前主要用於DVI和HDMI數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｗo(hù). 此外HDCP協(xié)議是一種收費(fèi)的授權(quán)協(xié)議, 任何支持HDCP的設(shè)備都須向HDCP管理中心申請(qǐng)授權(quán).HDCP如何保護(hù)數(shù)據(jù)不被竊取禁止未經(jīng)授權(quán)的設(shè)備接收高清晰度的內(nèi)容在數(shù)據(jù)發(fā)送端將數(shù)據(jù)加密傳輸, 在數(shù)據(jù)接收端將加密的數(shù)據(jù)解密還原獨(dú)特的密鑰撤銷(xiāo)機(jī)制, 將洩漏的密鑰加入黑名單協(xié)議規(guī)范HDCP規(guī)範(fàn)的強(qiáng)制規(guī)定高清晰畫(huà)面在不支持HDCP協(xié)議的設(shè)備播放時(shí), 必須強(qiáng)制將分辨率降至480P播放數(shù)字音頻信號(hào)在不支持H

5、DCP協(xié)議的設(shè)備播放時(shí), 必須強(qiáng)制降至DAT等級(jí)的模擬輸出信號(hào)不得支持?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的直接拷貝, 非法拷貝的數(shù)據(jù)將會(huì)無(wú)法播放或以較低的畫(huà)質(zhì)播放信號(hào)來(lái)源及顯示器必須支持HDCP協(xié)議傳輸架構(gòu)(一)傳輸架構(gòu)(二)傳輸架構(gòu)設(shè)計(jì)用作Transmitter與Repeater/Receiver之間的視頻/音頻數(shù)據(jù)傳輸支持下級(jí)級(jí)聯(lián)設(shè)備的直接擴(kuò)展支持通過(guò)Repeater, 最大達(dá)到128個(gè)從設(shè)備擴(kuò)展傳輸機(jī)制1.HDCP Transmitter會(huì)接收HDCP Content的請(qǐng)求響應(yīng)，傳送給HDCP Receiver一個(gè)認(rèn)證確認(rèn)信號(hào)；2.HDCP Receiver確認(rèn)這個(gè)認(rèn)證信號(hào)後，會(huì)返回一個(gè)確認(rèn)信號(hào)至HDCP Tra

6、nsmitter；3.HDCP Transmitter收到返回的確認(rèn)信號(hào)後，會(huì)將HDCP Content的資料通過(guò)特殊的方式加密後進(jìn)行傳輸；密鑰認(rèn)證機(jī)制(一)密鑰認(rèn)證機(jī)制(二)從設(shè)備為HDCP Receiver:1.HDCP Transmitter會(huì)傳輸一組包含KVS(Aksv)和64-bit填充數(shù)據(jù)(An)的信息至HDCP Receiver2.HDCP Receiver收到後, 會(huì)同樣傳輸包含KSV(Bksv)和響應(yīng)數(shù)據(jù)的信息回饋至HDCP Transmitter3.Transmitter/Receiver相互確認(rèn)後, 會(huì)各自按照KSV中”1”字節(jié)指向的密鑰加總, 得到一組56-bit的共同

7、密鑰4.數(shù)據(jù)將按照共同密鑰進(jìn)行加密傳輸, 並在接收端解密還原從設(shè)備為HDCP Repeater:HDCP Repeater會(huì)向下取得一組KSV List進(jìn)行確認(rèn), 作用原理大致相同Device Private Key: 每個(gè)設(shè)備都會(huì)包含一組40把長(zhǎng)度為56-bit的密鑰, 這些密鑰用來(lái)確認(rèn)排除非法設(shè)備.Key Selection Vector: 每個(gè)密鑰還會(huì)包含一組長(zhǎng)度為40-bit的KSV, 用來(lái)確認(rèn)和密鑰的選取.數(shù)據(jù)加密/解密機(jī)制 整個(gè)加密過(guò)程是以流的方式進(jìn)行, 每個(gè)像素的數(shù)據(jù)都會(huì)和建立起的密鑰推導(dǎo)出的24-bit數(shù)據(jù)做XOR運(yùn)算, 並且每一個(gè)frame都會(huì)重新生成不同的密鑰.色彩原理（一

8、）Display色彩原理（二）色彩的組成原理:1.畫(huà)面上的每幀的圖像是由像素點(diǎn)(pixel)組成的2.每一個(gè)像素點(diǎn)(pixel)則是由三個(gè)RGB色元調(diào)製而成3.每一個(gè)RGB色元, 則是由色深資料位數(shù)構(gòu)成(一般為24bit/3)顯示原理1.CRT顯示器由電子槍射出鐳射光束, 轟擊螢光粉, 進(jìn)而顯示畫(huà)面2.CRT採(cǎi)用隔行掃描, 由於視覺(jué)殘留效應(yīng), 會(huì)在人眼中產(chǎn)生完整畫(huà)面(高階CRT顯示器亦有採(cǎi)用逐行掃描技術(shù), 但刷新率較高120Hz以上)3.靜態(tài)畫(huà)面按照一定頻率刷新(刷新率), 便呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)畫(huà)面液晶顯示器則是由液晶分子控制器去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的液晶分子, 按照一定的順序排列, 進(jìn)而產(chǎn)生靜態(tài)畫(huà)面, 後按刷新

9、率刷新, 產(chǎn)生動(dòng)態(tài)畫(huà)面.顯示原理隔行掃描 顯示器在顯示一副畫(huà)面時(shí), 線掃描奇數(shù)行, 全部完成掃描後, 再掃描偶數(shù)行, 因此每幅圖像需掃描2次才能完成, 造成畫(huà)面閃爍較大. 因此該掃描方式較為落後, 通常用在早期的顯示器產(chǎn)品中.逐行掃描 顯示器在顯示一副畫(huà)面時(shí), 從屏幕的左上角第一行開(kāi)始逐行進(jìn)行, 整個(gè)圖像掃描一次完成. 因此圖像顯示畫(huà)面閃爍小, 顯示效果較好. 目前主流的顯示器大多採(cǎi)用逐行掃描的方式.顯示規(guī)格規(guī)格規(guī)格解析度解析度長(zhǎng)寬比長(zhǎng)寬比掃描方式掃描方式格式標(biāo)準(zhǔn)格式標(biāo)準(zhǔn)1080P1920*108016:9逐行掃描HDMI1080i1920*108016:9隔行掃描720P1280*72016

10、:9逐行掃描480P720*4804:3逐行掃描DVD Rip480i720*4804:3隔行掃描NTSC資料傳輸帶寬（一）HDMI信號(hào)傳輸帶寬計(jì)算:1.採(cǎi)用24-bit色深, 則單通道色深為24bit/3=8bit2.TMDS信號(hào)傳輸過(guò)程中, 會(huì)包含視頻訊號(hào), 音頻包及控制信號(hào)等3.TMDS傳輸原理是將8-bit的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為10-bit輸出信號(hào)因此, 可以有上述簡(jiǎn)單原理推導(dǎo)出HDMI相關(guān)傳輸帶寬計(jì)算方法:最大TMDS傳輸帶寬: f*10bit*3最大Video傳輸帶寬: f*8bit*3ItemF=165M HzF=340M Hz最大TMDS傳輸帶寬165M*10*3 = 4950M b

11、ps340M*10*3 = 10200M bps最大Video傳輸帶寬165M*8*3 = 3960M bps340M*8*3 = 8160M bps資料傳輸帶寬（二）HDMI版本版本1.01.2a1.31.4最大最大Signal視頻頻寬視頻頻寬(MHz)165340340最大最大TMDS頻寬頻寬(Gbit/s)4.9510.210.2最大視頻頻寬(Gbit/s)3.968.168.16最大音訊頻寬(Mbit/s)36.8636.8636.86最大色深最大色深(bit/px)24484824-bit/pix HDMI單通道最大解析度19201200p 60Hz25601600p 75Hz409

12、62160p 24Hz30-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用25601600p 60Hz38402160p 30Hz36-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用19201200p 75Hz38402160p 25Hz48-bit/pixHDMI單通道最大解析度不適用19201200p 60Hz38402160p 24H資料傳輸帶寬（三）最小Video帶寬及最低Pixel頻率 動(dòng)態(tài)畫(huà)面是靜態(tài)畫(huà)面按照一定的刷新率顯示所呈現(xiàn)出, 因此各種分辨率下視頻傳輸?shù)谋忍芈始邦l率為:最低Video要求帶寬:解析度*3(RGB)*色深*刷新率最低Pixel頻率:解析度*刷新率Item最低最低Vi

13、deo要求帶寬要求帶寬最低最低Pixel頻率頻率1080P_601920*1080*3*8*60=2847.66M bps1920*1080*60=118.65M Hz720P_601280*720*3*8*60=1265.63M bps1280*720*60=52.74M Hz480P_60720*480*3*8*60=474.61M bps720*480*60=19.78M Hz資料傳輸原理（一）資料傳輸原理（二）HDMI傳輸原理原始信號(hào)包括: 2-bit控制信號(hào), 4-bit封包信號(hào)及8-bit的視頻信號(hào)1.在源端發(fā)送器, TMDS編碼器將8-bit的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為10-bit的輸出信號(hào)

14、, 並在一個(gè)TMDS時(shí)鐘週期內(nèi), 將信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)端接收器2.在遠(yuǎn)端接收器, TMDS解碼器將10-bit輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為8-bit的原始輸入信號(hào), 並通過(guò)顯示器的驅(qū)動(dòng)電路顯示輸出其他功能信號(hào)1.CEC用來(lái)傳輸工業(yè)AC Link控制信號(hào), 以便支援遙控器 (可預(yù)留)2.DDC用來(lái)做輸出設(shè)備與顯示裝置的通信信號(hào)3.Utility可用作Audio Return Channel或HDMI Ethernet的功能擴(kuò)展, 與其他設(shè)備進(jìn)行共享互通 (V1.4版本新增, Utility用做HEAC+)4.HPD用於熱插拔的偵測(cè) (可擴(kuò)展為HEAC-)HDTV什麼叫HDTV？ 一個(gè)正常視力的觀眾在距該系統(tǒng)顯示屏高

15、度的三倍距離上所看到的圖像質(zhì)量, 應(yīng)該具有觀看原始景物或表演時(shí)所看到影像什麼叫Full HD？完全顯示解析度1920*1080畫(huà)面的顯示裝置物理解析度達(dá)到1920*1080的顯示裝置觀看者H3HTHANKSHDMI介面種類HDMI A TypeHDMI v1.019 Pin3組TMDS傳輸通道HDMI B TypeHDMI v1.029 Pin6組TMDS傳輸通道HDMI C TypeHDMI v1.319 Pin3組TMDS傳輸通道HDMI D TypeHDMI v1.419 Pin3組TMDS傳輸通道Type AType A PlugType A ReceptacleType AType

16、Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+11TMDS Clock Shield2TMDS Data2 Shield12TMDS Clock-3TMDS Data213CEC4TMDS Data1+14Reserved5TMDS Data1 Shield15SCL6TMDS Data116SDA7TMDS Data0+17DDC/CEC Ground8TMDS Data0 Shield18+5V Power9TMDS Data019Hot Plug Detect10TMDS Clock+Type BType B PlugType B Recept

17、acleType BType B Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+16TMDS Data4+2TMDS Data2 Shield17TMDS Data4 Shield3TMDS Data2-18TMDS Data4-4TMDS Data1+19TMDS Data3+5TMDS Data1 Shield20TMDS Data3 Shield6TMDS Data1-21TMDS Data3-7TMDS Data0+22CEC8TMDS Data0 Shield23Reserved9TMDS Data0-24Reserved10TMDS Cl

18、ock+25SCL11TMDS Clock Shield26SDA12TMDS Clock-27DDC/CEC Ground13TMDS Data5+28+5V Power14TMDS Data5 Shield29Hot Plug Detect15TMDS Data5-Type CType C PlugType C ReceptacleType CType C Plug Pin DefinePinDefinePinDefine1TMDS Data2+11TMDS Clock Shield2TMDS Data2 Shield12TMDS Clock-3TMDS Data213DDC/CEC Ground4TMDS Data1+14CEC5TMDS Data1 Shield15SCL6TMDS Data116SDA7TMDS Data0+17Reserved8TMDS Data0 Shield18+5V Power9TMDS Data019Hot Plug Detect10TMDS Clock+Type DType D PlugType D Re