前言

一直以來(lái)，為了追求身臨其境的美好體驗(yàn)，人類孜孜不倦的改良音像傳輸技術(shù)，于光的投影應(yīng)用中誕生了皮影戲、電影藝術(shù)；在模擬信號(hào)的應(yīng)用中誕生了電視藝術(shù)；而進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，數(shù)字信號(hào)取代模擬信號(hào)使得高清影像也能被尋常百姓輕松體驗(yàn)。

音像傳輸技術(shù)的發(fā)展既是技術(shù)的更迭，更是技術(shù)產(chǎn)物的推陳出新。今天給大家介紹的就是為輸出高清影像做出卓越貢獻(xiàn)的技術(shù)產(chǎn)物——HDMI接口。

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此前我們已經(jīng)做了一期視頻版的科普內(nèi)容，這里再把文字版呈現(xiàn)給大家。

認(rèn)識(shí)HDMI

相信對(duì)于大多數(shù)人而言“HDMI”是既陌生又熟悉的詞匯，我們會(huì)在各類數(shù)碼產(chǎn)品中看到它的線纜和接口，也會(huì)在平臺(tái)上看到諸如“HDMI組織又發(fā)布了新版本”這樣的新聞。那么HDMI究竟是身邊么呢？在這里我們需要把HDMI接口、線纜以及版本區(qū)分開。

HDMI起源

HDMI（High Definition Multimedia Interface） ,中文名稱為高清晰度多媒體接口。所以一般情況下我們?cè)谡f(shuō)HDMI的時(shí)候，指的是這種接口。

2002年4月日立，松下，飛利浦 Silicon Image，索尼，湯姆遜，東芝共7家公司成立HDMI組織，并制定了的專用于數(shù)字視頻/音頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)。同年12月，HDMI組織發(fā)布了1.0版本，隨后適配HDMI版本的接口類型相繼被設(shè)計(jì)出來(lái)，HDMI接口開始在走進(jìn)大眾視野。

HDMI是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，是適合影響傳輸?shù)膶Ｓ眯蛿?shù)字化接口，可以在一根傳輸電纜內(nèi)傳送無(wú)壓縮的音頻信號(hào)及高分辨率視頻信號(hào)，且無(wú)需在信號(hào)傳送前進(jìn)行數(shù)/模或者模/數(shù)轉(zhuǎn)換。

數(shù)字信號(hào)相較于模擬信號(hào)具備諸多優(yōu)勢(shì)，首先是輸出的視頻信號(hào)更加穩(wěn)定，不容易受到干擾出現(xiàn)拖影和偏色等情況；其次，HDMI接口可以同時(shí)輸出視頻和音頻兩種信號(hào)，輸出音像時(shí)不用額外連音頻線；最后，HDMI接口支持熱插拔，即插即用，十分方便。凡此種種，以HDMI接口為代表數(shù)字信號(hào)傳輸技術(shù)就慢慢取代了模擬信號(hào)傳輸方式。成為主流，HDMI接口也很快成為機(jī)頂盒、DVD播放機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、電視、游戲主機(jī)、綜合擴(kuò)大機(jī)、數(shù)字音響與電視機(jī)等設(shè)備的必備接口。

HDMI接口類型（物理）

然而，HDMI接口雖然高效好用，但是應(yīng)用于不同設(shè)備上卻有著不同物理外觀，HDMI協(xié)會(huì)共定義了下列五種：

Type-A

也稱為Standard(標(biāo)準(zhǔn)) HDMI接口，為市面上最常見的HDMI連接器種類，共設(shè)計(jì)有 19pin，寬度為13.9毫米、厚度為4.45毫米。一般筆記本電腦、DVD 播放器、電視、計(jì)算機(jī)屏幕等設(shè)備上都采用此種類，從1.0 版本沿用至今。

Type-B

目前非常少見，設(shè)計(jì)有29pin，帶寬為 Type-A 的兩倍。理論上能夠傳輸 WQXGA（2560×1600）的高分辨率，但是當(dāng)時(shí)的HDMI芯片無(wú)法運(yùn)作在那么高的頻率速度，所以市面上并沒有產(chǎn)品采用。

Type-C

又稱做 mini（小型）HDMI 接口，為19pin 的設(shè)計(jì)，但針腳排列成單排，其尺寸為10.42×2.4毫米，比Type A小了將近1/3，應(yīng)用范圍很小，有時(shí)候會(huì)在一些薄型筆記本電腦或是計(jì)算機(jī)屏幕上使用。于1.3 版本時(shí)推出。

TypD

又稱做 micro（微型） HDMI接口，采用了雙排針腳19pin 的設(shè)計(jì)。Type-D 接口比Type-C又縮小了大約一半的面積，尺寸近似于miniUSB接口，很適合數(shù)字相機(jī)、平版計(jì)算機(jī)等以輕薄短小設(shè)計(jì)為要求的便攜設(shè)備使用，更適用于便攜和車載設(shè)備。于1.4 版本推出。

Type-E

此種類專為車用線纜設(shè)計(jì)，有與其他種類相同的 19pin 設(shè)計(jì)，差別在線纜相連的地方有著機(jī)械鎖的設(shè)計(jì)，能夠在車輛行進(jìn)中確保連接的穩(wěn)定性。是一般消費(fèi)者在市面上不常見到的種類。

HDMI線纜類型

HDMI線纜是否符合使用者的需求取決于「線材」及「接口」兩個(gè)部分。線材決定線纜的帶寬，對(duì)應(yīng)到線纜傳送的最高分辨率；接口則決定線纜能夠連接的設(shè)備種類。HDMI線纜能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量取決于 TMDS 信道上頻率的速度，根據(jù)最高傳輸速率的不同，可以分為下列四種不同的 HDMI線纜規(guī)格：

1）Category 1 cable

Category 1 cable（Category 1 cable(標(biāo)準(zhǔn)HDMI電纜）最高支持的 TMDS 頻率為 74.25MHz，帶寬為 2.25Gbps，可傳輸720p/1080i 60Hz的影像。

2）Category 2 cable

Category 2 cable（高速HDMI電纜）最高支持的 TMDS 頻率為 340MHz，帶寬為 10.2Gbps，可傳輸 4K2K 30Hz 的影像。

3）Premium HDMI cable

Premium HDMI cable（升級(jí)高速HDMI線纜）最高支持的 TMDS 頻率為 594MHz，帶寬為 5.94Gbps，對(duì)應(yīng)到 HDMI 2.1 的最高帶寬，可以傳輸 4K2K 60Hz 的影像。

4）Category 3(Ultra High Speed, UHS) cable

Category 3 cable:（超高速HDMI線纜）除了 TMDS 模式之外，同時(shí)也支持 FRL 模式，帶寬最高可達(dá) 48Gbps，可以傳輸8K 60Hz 不經(jīng)過(guò)壓縮處理的影像

其中1）、2）被定義在 HDMI 1.4版本中，3）被定義在 Premium HDMI Cable Specification（高級(jí) HDMI 電纜規(guī)格）中，而4）被定義在 HDMI 2.1版本中。

當(dāng) HDMI版本從 1.3 版更新至 1.4 版時(shí)，新增加支持以太網(wǎng)絡(luò)功能，讓不同裝置透過(guò)其連接的 HDMI線纜就能共享網(wǎng)絡(luò)功能，不需要連接額外的網(wǎng)絡(luò)線。如果支持此功能的線纜，會(huì)在名稱之后加注「附以太網(wǎng)」（with Ethernet）的字樣。詳見下表“HDMI線纜市場(chǎng)名稱及類別”（適配器就是接口的意思）：

HDMI線纜市場(chǎng)名稱及類別

此外，還有一種車用線纜(Category 1 Automotive)，針對(duì)「車用線纜」（Automotive）HDMI1.4b 規(guī)范有其專有的定義。車用線纜由于使用上有其限制，因此支持的帶寬較低，最高頻率只到 74.25MHz ，由于考慮到汽車內(nèi)部環(huán)境通常比室內(nèi)嚴(yán)苛許多，為了能夠承受顛簸、高低溫變化等各項(xiàng)因素，對(duì)連接穩(wěn)定性、抗震、防潮等環(huán)境承受度都有一定要求，所以在接口上會(huì)使用結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)且尺寸較大的 Type-E接口。

HDMI版本及功能

前面有給大家介紹主流的HDMI接口類型，與USB接口一樣，HDMI的接口類型也是隨著它的接口協(xié)議（版本）不斷變遷的，那么下面我們一起看看HDMI從成立至今，共發(fā)布多少個(gè)版本，不同版本又帶來(lái)了什么新技術(shù)。

在對(duì)于歷代版本及功能進(jìn)行描述時(shí)，我們先給大家介紹一下關(guān)于HDMI歷代版本通用的重要功能——基于HDCP的安全性能。這邊簡(jiǎn)單介紹一下HDCP。

HDCP

HDCP(High -bandwidth Digital Content Protection)高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù)技術(shù)，又是個(gè)由intel牽頭做的老技術(shù)了，目的是為了“防止用戶非法錄制”復(fù)制內(nèi)容、保護(hù)版權(quán)。當(dāng)檢測(cè)到非法錄制時(shí)無(wú)法正常顯示畫面，降低畫質(zhì)、分辨率。

目前已經(jīng)到了2.2版本，由MovieLabs牽頭，組織成員包括派拉蒙影業(yè)、索尼電影、二十世紀(jì)福克斯、環(huán)球電影、華特迪士尼影業(yè)、華納兄弟。（每代版本不向下兼容，想要新高分辨率就要支持新版本）。關(guān)于HDMI的具體原理我們后面單獨(dú)開個(gè)篇幅繼續(xù)說(shuō)。

HDMI 1.0

支持 Blu-ray 及全高清 1080/60p

最早的 HDMI 版本，2002 年 12 月推出，可說(shuō)是專為當(dāng)年的 Blu-ray 等全高清軟件而設(shè)，最大特點(diǎn)是同時(shí)整合了影像和音頻傳輸，比起電腦上的 DVI、DisplayPort 純影像傳輸介面，更加適合影音器材使用。HDMI 1.0 已經(jīng)支持 DVD 及 Blu-ray 視訊，最高頻寬達(dá)到 4.95 Gbps，當(dāng)中 3.96 Gbps 用作傳輸視頻流，可以支持 1080/60p 或者 UXGA 解析度;音頻方面支持 8 聲道的 LPCM 24bit/192kHz，換言之已經(jīng)播到多聲道 Hi-Res，規(guī)格相當(dāng)之強(qiáng)。

DVD-Audio 以及 SACD 的音頻在 HDMI 的小改版之后都已經(jīng)支持，可惜這兩種格式后來(lái)都未能普及

HDMI 1.1

新增對(duì)DVD音頻的支持

2004年5月，HDMI1.1版本面世，新增對(duì)DVD音頻的支持。DVD-Audio 用 DVD 光碟儲(chǔ)存 16bit/44.1kHz 至 24bit/192kHz 的 PCM 音樂(lè)，本來(lái)同 SACD 一樣作為 CD 格式的后繼者，不過(guò)可惜兩種格式都未能普及。

HDMI 1.2

支持 SACD

HDMI1.2版本于2005年8月推出，新增了對(duì) 1-bit audio、也就是 SACD 音頻串流的支持，最多可支持 8 個(gè)聲道，很大程度上解決了HDMI1.1支持的分辨率較低，同電腦設(shè)備兼容性較差等問(wèn)題。1.2版像素時(shí)鐘運(yùn)行頻率達(dá)到165MHz，數(shù)據(jù)量達(dá)到4.95Gbps，因此可以實(shí)現(xiàn)1080P，可以認(rèn)為1.2版解決的是電視的1080P和電腦的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)顯示問(wèn)題。

HDMI 1.2a

兼容 CEC 多器材操控

HDMI 1.2 的小改版，在同年 12 月推出，支持全部 CEC(Consumer Electronic Control)功能，讓兼容的器材以 HDMI 連接時(shí)以一個(gè)遙控就可以全部控制。

新一代的電視、Blu-ray 機(jī)等器材都可以支持 Deep Color 技術(shù)，令顯示的顏色可以更豐富。

HDMI Type-A 也就是最常見的 HDMI 插頭是在 1.0 版本就沿用至今，Type C(mini HDMI)則是 1.3 版推出、Type D(micro HDMI )是在 1.4 版本推出。

HDMI 1.3

頻寬增至 10.2 Gbps、支持 Deep Color 及高清音效串流

2006年6月HDMI1.3更新，帶來(lái)最大的變化是將單鏈接帶寬頻率提升到340MHz，也就能讓這些液晶電視獲得10.2Gbps的數(shù)據(jù)傳輸量，1.3版的線是有4對(duì)傳輸通道組組成，其中1對(duì)通道是時(shí)鐘通道，另外3對(duì)是TMDS通道（最小化傳輸差分信號(hào)），他們的傳輸速度分別為3.4GBPS。那么3對(duì)就是3*3.4=10.2gpbs更是能將HDMI1.1,1.2版本所支持的24位色深大幅擴(kuò)充至30位，36位及48位（RGB或YCbCr）。HDMI1.3支持1080P，一些要求不高的3D也支持（理論上不支持，實(shí)際有些可以）。

由《阿凡達(dá)》帶來(lái)的 3D 熱潮持續(xù)了幾年的時(shí)間，所以 HDMI 的新功能好多都是針對(duì) 3D 作優(yōu)化。

HDMI 1.4

支持 4K/30p、3D 及 ARC

HDMI 1.4 可算是早幾年最普及的一個(gè)版本，2009 年 5 月推出，已經(jīng)支持 4K 解析度，不過(guò)就只有 4,096 × 2,160/24p 或者 3,840 × 2,160/24p/25p/30p。當(dāng)年亦是 3D 熱潮開始的時(shí)候，HDMI 1.4 也支持了 1080/24p、720/50p/60p 的 3D 影像。音頻方面新增了相當(dāng)實(shí)用的 ARC(Audio Return Channel)功能，讓電視音頻可以經(jīng)由 HDMI 回傳到功放機(jī)再輸出。也新增了 100Mbps 的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，通過(guò) HDMI 可以分享互聯(lián)網(wǎng)連接。

HDMI1.4版本已經(jīng)可以支持4k了，但是受制于寬帶10.2Gbps，最高只能達(dá)到3840*2160分辨率和30FPS幀率。

HDMI 1.4a、1.4b

新增 3D 功能的小改版

由《阿凡達(dá)》帶起的 3D 熱潮一路持續(xù)，所以分別在 2010 年 3 月同 2011 年 10 月推出了小改版 HDMI 1.4a 及 1.4b，主要都是針對(duì) 3D 而設(shè)，例如加多了兩種廣播用的 3D 格式、支持 1080/120p 的 3D 影像等。

由 HDMI 2.0 開始，視頻解析度支持到 4K/60p，也是現(xiàn)時(shí)很多電視、功放機(jī)等器材較常用到的 HDMI 版本。

HDMI 2.0

真 4K 版本、頻寬增至 18 Gbps

在 2013 年 9 月推出的 HDMI 2.0 又被稱為"HDMI UHD"，雖然 HDMI 1.4 已經(jīng)支持 4K 視頻，不過(guò)只支持到 30p 的較低規(guī)格。HDMI2.0的寬帶擴(kuò)充到了18Gbps，支持即插即用和熱插撥，支持3840*2160分辨率和50FPS，60fps幀率。同時(shí)在音頻方便支持最多32個(gè)聲道，以及最高1536khz采樣率。HDMI2.0并沒有定義新的數(shù)據(jù)線和接頭，接口，因此能保持對(duì)HDMI1.x的完美向下兼容，現(xiàn)有的二類數(shù)據(jù)線可直接使用。HDMI2.0并不會(huì)取代HDMI1.X，而是給予后者的增強(qiáng)，任何設(shè)備要想支持HDMI2.0必須首先保證對(duì)HDMI1.X的基礎(chǔ)性支持。

HDMI 2.0a、2.0b

支持 HDR

2015 年 4 月推出的 HDMI 2.0 小改版，加入了 HDR 支持。現(xiàn)時(shí)大部分新一代支持 HDR 的電視都會(huì)采用這個(gè)版本，新的功放機(jī)、UHD Blu-ray 機(jī)等也會(huì)設(shè)有 HDMI 2.0a 端子。其后的 HDMI 2.0b 則是由原本支持 HDR10 的規(guī)格，新增了 Hybrid Log-Gamma 這個(gè)廣播用的 HDR 格式。

HDMI 2.1

支持 8K/60Hz、4K/120Hz 視頻、Dynamic HDR(動(dòng)態(tài)HDR)

2017 年 1 月推出的最新 HDMI 版本，頻寬大幅提升至 48Gbps，可以支持高達(dá) 7,680 × 4,320/60Hz(8K/60p) 的影像，或者 4K/120Hz 的更高幀率影像。HDMI 2.1 將會(huì)繼續(xù)對(duì)應(yīng)返原有的 HDMI A、C 及 D 等幾種插頭設(shè)計(jì)。而且支持新的 Dynamic HDR 技術(shù)，比起現(xiàn)時(shí)的“靜態(tài)”HDR，“動(dòng)態(tài)”HDR 可以因應(yīng)每一格畫面的光暗分布進(jìn)一步提升對(duì)比同光暗層次表現(xiàn)。

HDMI 2.1兼容HDMI 2.0、1.4版本，支持最大10K分辨率，8K分辨率刷新率60Hz，4K分辨率刷新率120Hz，支持商業(yè)AV視頻公司、企業(yè)以及特殊用途。支持動(dòng)態(tài)HDR，動(dòng)態(tài)HDR技術(shù)支持適應(yīng)性刷新率技術(shù)確保視頻每幀都以其最理想的值，包括景深、細(xì)節(jié)、亮度、對(duì)比度和更大范圍的色彩，另外采用更環(huán)保的防電磁干擾技術(shù)。

音效方面，HDMI 2.1 支持新的 eARC 技術(shù)，比起現(xiàn)有的 ARC(Audio Return Channel)，可以回傳 Dolby Atmos 等 Object-based 音效。

我們可以通過(guò)下面這張圖對(duì)比不同版本支持的功能

常見問(wèn)題解答

1、HDMI與DP接口有什么區(qū)別？

答：二者區(qū)別還比較大，介于版面原因，這里就不從基本原理上闡述兩者的區(qū)別.

首先從應(yīng)用領(lǐng)域而言，HDMI由電視相關(guān)廠商的聯(lián)合發(fā)起，而DP主要由電腦相關(guān)廠商聯(lián)合發(fā)起，但是要晚于HDMI推出時(shí)間。所以DO的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在電腦及相關(guān)配件這塊。HDMI的應(yīng)用領(lǐng)域則幾乎涵蓋涉及影音輸出所有設(shè)備。

其次從工作模式上說(shuō)，HDMI采用的是TMDS傳輸方式，而DP則是采用了微圖像傳輸方式。以顯卡的工作方式為例，顯卡圖像經(jīng)過(guò)TMDS芯片轉(zhuǎn)換后，再通過(guò)專用線路一行一行傳輸?shù)斤@示器上。而DP則不需要轉(zhuǎn)換，把顯卡生成的圖像打包成一個(gè)個(gè)小數(shù)據(jù)包傳輸，然后直接傳輸?shù)斤@示器上。這種方式更便捷，兼容性也更高。

最后從傳輸帶寬上對(duì)比，目前最新的版本的DP2.0視頻帶寬達(dá)到77.37Gbps，可以實(shí)現(xiàn)16K 60Hz或者兩個(gè)8K 120Hz的視頻輸出，并支持HDR-10，且對(duì)AR/VR也有著更好的支持而最新版本的HDMI2.1則只有48Gbps，目前最高支持8K 60Hz的視頻輸出。在傳輸帶寬上DP確實(shí)要領(lǐng)先很多了。

2、如何從外觀上分辨HDMI的版本類型？

答：僅從外觀上無(wú)法直接分辨HDMI的版本，外觀上只能分辨HDMI接口的物理類型，要想知道版本類型還需要用評(píng)測(cè)器進(jìn)行測(cè)評(píng)。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

HDMI目前已經(jīng)布了7個(gè)版本，每次新版本推出，都為音像傳輸技術(shù)帶來(lái)一定變革，并滴水穿石般改變著人們的工作和生活。生動(dòng)詮釋了“科技，讓生活更美好“的美好愿景。然而，在音像傳輸技術(shù)的賽道上，遠(yuǎn)不止HDMI一個(gè)選手。例如發(fā)展迅猛的DP接口，如今在很多領(lǐng)域已經(jīng)甩來(lái)HDMI接口一截，作為技術(shù)變革的受益者，我們當(dāng)然樂(lè)于見到這樣正向的競(jìng)爭(zhēng)。更期待在這樣的競(jìng)爭(zhēng)中，未來(lái)能帶來(lái)更美好的影音體驗(yàn)。

但是，無(wú)論如何，HDMI作為目前應(yīng)用領(lǐng)域最廣泛的音視頻接口，即使競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手頗為強(qiáng)勁，以其絕對(duì)的市場(chǎng)占有率，決定未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間它都不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。從發(fā)展趨勢(shì)看，更大的帶寬，更廣的色域、更好的兼容性、更豐富的功能將是HDMI技術(shù)變革的重要方向。充電頭網(wǎng)也將始終關(guān)注HDMII的發(fā)展，為大家?guī)?lái)更多有價(jià)值的訊息。

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