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中心議題：
* HDMI的基本傳輸原理
* 視頻和音頻信號傳輸
* HDMI的高音視頻帶寬
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音視頻接口發展
提起數碼產品的接口，大家都能列舉出一大片，什么S端子、AV端子、色差分量接口、VGA接口、DVI接口……而說到HDMI數字信號接口，消費者更 不會陌生，作為最新一代的數字接口，HDMI已經廣泛應用于各種數碼產品上，不管是平板電視、DVD碟機、高清播放機，還是投影儀、數碼攝像機、液晶顯示 器，以及藍光DVD和HD DVD，都少不了HDMI數字信號接口的身影。
消費者對HDMI接口的優點都非常了解，這里筆者也不準備再多介紹，提起為何HDMI接口有這些優點可能大家就不清楚了，HDMI接口在數據的保密技術上的優勢獲得了眾多企業的推崇，那么到底其又有何特點，下面將給大家一一解開謎底。
伴隨著全球電視電影由普清向高清轉變的浪潮，與之關聯的一系列的設備技術也跟隨著轉變換代，這其中就有音視頻接口由模擬向數字的轉變。
在我國，最簡單、最原始、使用最廣泛的視頻接口是紅白黃的復合視頻信號(CVBS、A/V)接口，就是通常所稱的RCA接口，黃色的為視頻信號，白色的為 左聲道音頻信號，紅色的為右聲道音頻信號。由于復合視頻信號是將亮度信號和色度信號采用頻譜間置方法復合在一起，導致亮色串擾、清晰度降低等問題。伴隨著 S-VHS攝錄像機、VCD等激光視盤產品，出現了將亮度信號Y和色度信號C分離的S端子（Y/C、S-Video）接口，確保亮度信號不會受到色度信號 的干擾。伴隨著DVD、衛星數字電視機頂盒(IRD)出現了模擬分量視頻信號(Y、U、V或Y、R-Y、B-Y)接口，也叫色差輸入接口；而在PC通信領 域，出現了通用接口D-SUB(9芯)端口,也就是通常所說的VGA端子，并且長時間占領這一領域；而隨著液晶顯示器的普及，顯示設備由模擬顯示設備向數 字顯示設備轉變，開始出現了一種新的接口-DVI接口，這也標志著PC領域唯一存在多年的模擬信號區域向數字信號的轉變；在家電領域，隨著液晶電視、等離 子電視的普及，一種集成音頻和視頻的數字接口HDMI開始取
代原來的RCA和S端子，并且隨著家電和PC的融合，這種接口開始向家庭娛樂多媒體PC滲透。
HDMI的基本傳輸原理
HDMI（High－Definition Multimedia Interface）又被稱為高清晰度多媒體接口，是首個支持在單線纜上傳輸，不經過壓縮的全數字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數據的數字接口。HDMI接口由Silicon Image美國晶像公司倡導，聯合索尼、日立、松下、飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費類電子制造商聯合成立的工作組共同開發的。HDMI最早的接口規范HDMI1.0于2002年12月公布，目前的最高版本是于今年6月發布的HDMI1.3規范。
HDMI源于DVI接口技術，它們主要是以美國晶像公司的TMDS信號傳輸技術為核心，這也就是為何HDMI接口和DVI接口能夠通過轉接頭相互轉換的 原因。美國晶像公司是HDMI八個發起者中唯一的集成電路設計制造公司，是高速串行數據傳輸技術領域的領導廠商，因為下面要提到的TMDS信號傳輸技術就 是它們開發出來的，所以這里稍微提及一下。
TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）也被稱為最小化傳輸差分信號，是指通過異或及異或非等邏輯算法將原始信號數據轉換成10位，前8為數據由原始信號經運算后獲得，第9 位指示運算的方式，第10位用來對應直流平衡（DC-balanced，就是指在編碼過程中保證信道中直流偏移為零，電平轉化實現不同邏輯接口間的匹 配），轉換后的數據以差分傳動方式傳送。這種算法使得被傳輸信號過渡過程的上沖和下沖減小，傳輸的數據趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高 信號傳輸的速度和可靠性。
一般情況下，HDMI連接由一對信號源和接受器組成，有時候一個系統中也可以包含多個HDMI輸入或者輸出 設備。每個HDMI信號輸入接口都可以依據標準接收連接器的信息，同樣信號輸出接口也會攜帶所有的信號信息。HDMI數據線和接收器包括三個不同的 TMDS數據信息通道和一個時鐘通道，這些通道支持視頻、音頻數據和附加信息，視頻、音頻數據和附加信息通過三個通道傳送到接收器上，而視頻的像素時鐘則 通過TMDS時鐘通道傳送，接收器接受這個頻率參數之后，再還原另外三個數據信息通道傳遞過來的信息。
視頻和音頻信號傳輸
HDMI輸入的源編碼格式包括視頻像素數據、控制數據和數據包。其中數據包中包含有音頻數據和輔助信息數據，同時HDMI為了獲得聲音數據和控制數據的 高可靠性，數據包中還包括一個BCH錯誤糾正碼。HDMI的數據信息的處理可以有多種不同的方式，但最終都是在每一個TMDS通道中包含2位的控制數據、 8位的視頻數據和4位的數據包。HDMI的數據傳輸過程可以分成三個部分：視頻數據傳輸期、島嶼數據傳輸期和控制數據傳輸期。
視頻數據傳輸期，HDMI數據線上傳送視頻像素信號，視頻信號經過編碼，生成3路（即3個TMDS數據信息通道，每路8位）共24位的視頻數據流，輸入 到HDMI發射器中。24位像素的視頻信號通過TMDS通道傳輸，將每通道8位的信號編碼轉換為10位，在每個10位像素時鐘周期傳送一個最小化的信號序 列，視頻信號被調制為TMDS數據信號傳送出去，最后到接受器中接收。
島嶼數據傳輸期，TMDS通道上將出現音頻數據和輔助數據，這些數據每4位被一組，構成一個上面提到的4位數據包，數據包和視頻數據一樣，被調制為10位一組的的TMDS信號后發出。視頻數據傳輸期和島嶼數據傳輸期均開始于一個Guard Band保護頻帶，Guard Band由2個特殊的字符組成，這樣設計的目的在于在明確限定控制數據傳輸期之后的跳轉是視頻數據傳輸期。
控制數據傳輸期，在上面任意兩個數據傳輸周期之間，每一個TMDS通道包含2位的控制數據，這一共6位的控制數據分別為HSYNC（行同步）、 VSYNC（場同步）、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每個TMDS通道包含2位的控制數據，采用從2位到10位的的編碼方法，在每個控制周期 最后的階段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3組成的文件頭，說明下一個周期是視頻數據傳輸期還是島嶼數據傳輸期。
島嶼數據和控制數據的傳輸是在視頻數據傳輸的消隱期，這意味著在傳輸音頻數據和其他輔助數據的時候，并不會占據視頻數據傳輸的帶寬，并且也不要一個單獨的通道來傳輸音頻數據和其他輔助數據，這也就是為什么一根HDMI數據線可以同時傳輸視頻信號和音頻信號的原因。
HDMI的高音視頻帶寬
HDMI的數據信息的處理可以有多種不同的方式，也就是說HMDI支持多種方式的視頻編碼，通過對3個TMDS數據信息通道的合理分配，既可以傳輸 RGB數字色度分量的4：4：4信號，也可以傳輸YCbCr數字色差分量的4：2：2信號，最高可滿足24位視頻信號的傳輸需要。
HDMI每個TMDS通道視頻像素流的速率一般在25MHz～165MHz之間，HDMI1.3規范已經將這一上限提升到了225MHz，當視頻格式的速 率低于25MHz時，將使用像素重復法來傳輸，即視頻流中的像素被重復使用。以每個TMDS通道最高165MHz的頻率計算，3個TMDS通道傳輸R/G /B或者Y/Cb/Cr格式編碼的24位像素視頻數據，最高帶寬可以達到4.95Gbps，實際視頻信號傳輸帶寬接近4Gbps，而現在最高規格的高清視 頻格式1080p所需的帶寬僅僅為2.2Gbps，因此HDMI擁有的充足帶寬不僅可以滿足現在高清視頻的需要，在今后相當長一段時間內都可以提供對更高 清晰度視頻格式的支持。
除了高的視頻信號帶寬之外，HDMI還在協議中加入了對音頻信號傳輸的支持，形成了業界首個單線纜多媒體接口 協議。HDMI的音頻信號不占用額外的通道，而是采用和其他輔助信息一起組成數據包，利用3個TMDS通道在視頻信號傳輸的消隱期，以島嶼數據的形式傳 送。即使在傳輸1080p（60Hz）的視頻信號的時候，還可以提供最高8路，每路采樣頻率192kHz的高質量音頻信號，相比之下，CD音頻制式 44.1kHz的兩聲道信號，以及最新的DVD－Audio音頻格式96kHz的6聲道信號，就相形見絀了。
HDMI是發展的必然趨勢
數字視頻接口是隨著數字視頻顯示設備發展而出現的，模擬顯示設備是一些顯像管型的監視器、電視機、投影機等，模擬顯示設備是一個“宏觀”控制，數字顯示設備則是“點對點”精確控制。所以在顯示高清晰度圖片的時候，模擬信號的邊緣就是“宏觀”的、“模糊”的，因此往往都需要在信號處理的時候增加邊緣過渡改善(DLTI)或在掃描的時候增加掃描速度調制(SVM)來改善圖像。而數字顯示設備則是先尋址到這個“發光點”，然后“告訴”它發多強的光，發光點和相鄰的上、下、左、右4個點之間是“一清二楚”的，各發各的光。但是如果用模擬信號來傳輸信號，數字顯示設備就很吃虧、很浪費，顯示效果反而不如同檔次的模擬顯示設備。這是因為所有的模擬信號在數字顯示設備中進行的第一個處理就是再次數字化而導致圖像細節損失，顯示的圖像比模擬顯示設備由于多了一次模數轉換處理而毫無優勢。比如計算機內部傳輸的是二進制的數字信號，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號通過顯卡中的D/A（數字/模擬）轉換器轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號，這些信號通過模擬信號線傳輸到液晶內部還需要相應的A/D（模擬/數字）轉換器將模擬信號再一次轉變成數字信號才能在液晶上顯示出圖像來。在上述的D/A、A/D轉換和信號傳輸過程中不可避免會出現信號的損失和受到干擾，導致圖像出現失真甚至顯示錯誤，
而數字接口無需進行這些轉換，避免了信號的損失，使圖像的清晰度和細節表現力都得到了大大提高。
進入21世紀后，隨著液晶電視、等離子電視等大尺寸數字化平板顯示設備的普及以及高清電視格式(720p/1080i/1080p)的確定，傳統模擬接口的帶寬已經不能滿足海量數據流傳輸的需要，也不符合數字化的潮流。因此，傳輸速度更快的全數字化接口勢必會成為傳統模擬接口的終結者。
隨著HDMI超越核心家庭影院產品向PC、游戲控制臺、數碼相機與便攜式媒體播放機等方向擴展，HDMI將繼續統領市場，也將成為未來接口的領跑者。
