高清接口HDMI和DVI的规范.pdf

高清接口高清接口 HDMI 和和 DVI 的规范的规范 DVI，全称 Digital Visual Interface，数字视频接口。DVI 接口规范制定于 1999 年，由 Silicon Image、Intel、Compaq 等公司共同组成的数字显示工作组推出的数字显示接口。目前常见的 DVI 接口有两种，分别是 DVI-Digital（DVI-D）与 DVI-Integrated（DVI-I），DVI-D 仅支持数字信号，而 DVI-I 则可以支持模拟信号，也就是说 DVI-I 的兼容性更强。通常我们在显卡的接口部分，看到的是 DVI-I 接口，而在显示器处，看到的则是 DVI-D 接口。DVI-D：纯数字 DVI-I：数字模拟 DVI-I 接口旁边的 4 针是 RAMDAC 转出来的模拟信号 DVI-I 接口，它同时可兼容模拟接口 DVI-D 接口 概述：DVI-A(A=Analog)是模拟信号接口，只能去接 DVI-A 或者 VGA 接口的信号。DVI-D(D=Digital)是数字信号接口，只能去接 DVI-D 接口的信号。DVI-I(I=A+D=Integrated)含及上述两个接口，在管脚定义上有明显的区分，当 DVI-I 接 VGA 时，就是 起到了 DVI-A 的作用；当 DVI-I 接 DVI-D 时，只起了 DVI-D 的作用。DVI 接口类型：DVI-D 纯数字接口 DVI-D 是纯数字视频接口，它支持双 TMDS 连接，包含 24 个接触点，并以 3 行 8 未连接，如下图所示,其下的表格列出了引角的定义：DVI-D 引脚定义 DVI-I 数字模拟兼容接口 DVI-I 是数字模拟视频兼容接口，它除了 DVI-D 包含的 24 个接触点外，还包含 5 个用于支持模拟视频的接触点，如下图所示：DVI-I 引脚定义 DVI 信号传输：由于 DVI 信号通常有效的传输距离为 5-7 米，但有些应用场合，从信号源到显示设备间的距离要远远超过这个距离，为此，通过专门的设备来扩展 DVI 信号的传输距离，目前主要有三种方式：DVI 线路中继器；DVI 双绞线收发器；DVI 光收发器 目前市场上可提供将 DVI 信号扩展到 30 米左右的 DVI 信号线路中继器，将 DVI 信号传输到 50 米左右的双绞线收发器及将 DVI信号通过 DVI 光收发器传输最远至数十公里的设备。值得一提的是部分 DVI 光收发设备采用多根多模光纤，通常为 3-4 根，而有部分厂家已经能够提供基于单模光纤的单路光纤收发器，可将 DVI 信号传输至数十公里。DVI 光收发器 DVI 信号转换：目前，市场上已经出现了全系列 DVI 与其它信号接口间的转换器及适配线缆。如 VGA-DVI；DVI-HDMI；DVI-SDI；DVI-HD-SDI。下图是一款 DVI-SD/HD-SDI 转换器，输入为 DVI-I 及 SDI/HD-SDI，输出为转换后的 DVI-D 和 HD-SDI 高清信号。该款设备可广泛应用于 3D 图形制作室的输出转换，或应用于演播室 PC 信号转换为 SDI 数字视频信号。当然它也为 ProAV 行业和广播电视行业间的沟通创造了可能，避免了早期广播电视行业需将 RGB 模拟信号转换为 SDI 信号的 A/D 转换过程。同时，通过将 DVI转换为 HD-SDI 信号，ProAV 行业也可以采用 HD-SDI 矩阵来切换数字多媒体信号。DVI 及 SDI 至 HDTV 转换器 HDMI 技术 基于 DVI 的 HDMI 接口支持 VESA 组织的 HDCP(高带宽数字内容保护-High-bandwith digital content protection)的内容，用以避免非授权的内容拷贝，同时，该标准还支持 VESA 组织的 EDID（扩展显示识别数据-Extended display identification Data）、DDC（显示数据通道-Data display channel，用以读出 EDID）及 DMT（监视同步协议），此外 EIA-861 标准还定义了如何在 DVI 协议中包含宽高比及信号格式等信息。19 阵“Type A”A 型 HDMI 接口采用单 TMDS 连接，可以传输视频采样率在 25-165MHZ 范围内的视频信号。A 型接口因尺寸小而更多地应用在消费电子行业。HDMI 接口和 DVI 接口的比较 对于传输信号采样率高于 165MHZ 的视频信号，HDMI 采用双 TMDS 的 29 针 B 型 HDMI 接口，这种接口一般用于 PC 市场。HDMI 接口样式如图：HDMI 接口 HDMI 视频格式：HDMI 支持 RGB 信号、4:4:4 采样的 YcbCr 信号及 4:2:2 采样的 YCbCr.传输速率最高的 24 位/像素。对于 640 x480 清晰度,RGB通常的采用后数据范围为 0-255.对于 YcbCr 及所有其它 RGB 清晰度，采样后的数值范围为 16-235。HDMI 音频数据格式：基于 DVD 音频标准,HDMI 支持 1-8 组非压缩音频传输，音频支持 48,96 or 192 kHz 等多种采样率。根据视频格式，HDMI 可以传输不同数量的采样率在 192KHZ 的压缩音频。HDMI 接口的特性：完全的数字信号接口，无压缩，从信号源直接输出的直接数字图象及音频 一根线缆满足传输视音频信号的需要，所有的 HD 信号及音频信号在同一根线缆内传输，包括 5 个视频分量及多通道音频。HDMI 接口还支持传输智能信息如宽高比及信号格式、控制信息等，为设备间的智能化控制提供可能。支持 HDTV 1080P 及更高清晰度信号的传输及显示，适应 HDTV 的应用 与 DVI 不同，HDMI 一开始就是为数字影音领域专门设计，它的全称是“High Definition Multimedia Interface”，意为“高分辨率多媒体接口”。HDMI 标准的发起者是日立、松下（Panasonic）、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊（Thomson）和东芝公司，1.0版标准在2003年12月正式公布，为了更好推进HDMI实用化，上述企业联合成立了HDMI工作组（HDMI Working Group）。事实上，在标准出台之前，HDMI 就已经获得许多好莱坞制片厂、卫星电视业界以及消费电子厂商的认可，它所凭借的便是自身所具有的一系列优秀特性。图 1 相对于传统的解决方案，HDMI 可以在数字化的基础上，实现简单有效的连接。在信号传输上，HDMI 是以 DVI 为基础的，两者在视频信号的引脚定义上完全相同，区别在于，DVI 只能传输视频及同步信号，而 HDMI 则在此基础上增加了传输多声道数字音频的功能。这样一来，音频信号也完全得以通过数字化方式进行传输，SACD、DVD Audio 等新一代数字 HiFi 设备的音频质量可保持在最佳状态。更有利的是，基于 HDMI 的家庭影院环境只要用一条 HDMI线缆便可传输所有的视频/音频信号，这一点与 DVI 和现在的模拟环境形成鲜明的对比。若采用 DVI 接口，数字视听环境仍需使用多条模拟音频线缆，而现在的模拟视听环境就更不用说。可见，HDMI 在提供出色视频/音频信号质量的同时，也让家庭视听设备的安装工作变得更加简单。为了满足高清晰数字视频以及高保真音频数据的传输需要，HDMI 的传输带宽被设计为 5Gbps，这足以应付一个 19201080分辨率（隔行）的 HDTV 视频以及一个 8 声道、96kHz 或单声道 192kHz 数字音频的传送。在支持最高分辨率时，HDMI 还可以支持 YCrCb 色彩空间我们有必要对此作出简单的解释：计算机显示器通常使用 RGB 色彩空间，也就是红、绿、蓝三原色；PAL 制式的电视系统则使用 YUV 色彩空间，它相当于对 RGB 空间做了一个相关的线性变化，二者可以通过一个公式相互转换，其中，Y 表示亮度，U 和 V 的比值决定色调，（U2+V2）1/2 则代表颜色的饱和度。至于我们所说的 YCrCb 色彩空间，它其实是由 YUV 所派生，并被专用于数字电视系统中。DVI-HDTV 接口虽然也能支持数字电视的 YCrCb 色彩空间，但它无法在最高分辨率下实现，这样在接收 HDTV 信号时，色彩空间必须在传输环节进行转换，这不可避免导致一定程度的颜色失真。HDMI 完全修正了这一点，在传输过程中色彩空间无需转换，可在屏幕上展现出原汁原味的影像画面色彩。另外，HDMI 完全包含了 HDCP加密协议，采用该接口的视听设备可顺利接收显示被严密保护的多媒体内容，这与 DVI 接口对该协议支持混乱的情况也形成了鲜明的对比。尽管与 DVI 引脚兼容，但 HDMI 与 DVI 并不能直接换用，因为这二者的接口封装不同，HDMI 的接口连接器小于 DVI，大家可以从图 2 的对比中看得很清楚较小的连接器有利于 PCB 布线和阻抗匹配。而这两种接口也可借助一种专用的被动式连接器（passive adapter）进行转接，不过在转接过程中，HDMI 在 DVI 基础上新增的音频传输功能将会丢失，只有视频信号才能得以保留。这个装置在实用中非常重要，毕竟现在市场上的消费电子产品以 DVI 接口的居多，借助 DVI-HDMI 的被动式连接器，可实现两种接口设备之间的平滑过渡。图 2 HDMI 接头（左）与 DVI 接头（右）对比，后者尺寸明显较大。在传输距离上，HDMI 相比 DVI 有了长足的改进。标准 DVI 线缆的长度限制在 5 米左右，而标准 HDMI 线缆的长度可达到 25 米，足足是前者的 5 倍之多，可很好满足大多数家庭用户的需求。至于那些豪华型的大空间影院，也可以使用加长线缆甚至是光纤 HDMI 线缆，由于 HDMI 布线简单，在这些领域的优势是非常明显的。