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HDMI传输原理解析

HDMI传输原理解析 如同最顶级的发动机是F1赛车驰骋赛场的保障一样,HDMI标准之所以拥有强大的数据传输能力,和它的传输原理是分不开的,下面我们就看看HDMI标准的传输原理是什么。

HDMI标准继续沿用了和DVI相同的,由Silicon Image公司发明的TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化传输差分信号传输技术。TMDS是一种微分信号机制,采用的是差分传动方式。这不仅是DVI技术的基础,也是HDMI技术的基础原理。

TMDS差分传动技术是一种利用2个引脚间电压差来传送信号的技术。传输数据的数值("0"或者"1")由两脚间电压正负极性和大小决定。

每一个标准的HDMI连接,都包含了3个用于传输数据的TMDS传输通道,还有1个独立的TMDS时钟通道,以保证传输时所需的统一时序。在一个时钟周期内,每个TMDS通道都能传送10bit的数据流。而这10bit数据,可以由若干种不同的编码格式构成。
TMDS对每个像素点中的RGB三原色分别按8bit编码

TMDS数据发送时序结构

一般来说,HDMI传输的编码格式中要包含视频数据(HDMI1.3版本前每个像素采用24bit)、控制数据和数据包(数据包中包含音频数据和附加信息数据,例如纠错码等)。TMDS每个通道在传输时要包含一个2bit的控制数据、8bit的视频数据或者4bit的数据包即可。在HDMI信息传输过程中,可以分为三个阶段:视频数据传输周期、控制传输周期和数据岛传输周期,分别对应上述的三种数据类型。

HDMI带宽和TMDS的关系

而在HDMI标准中所规定的带宽,在1.0版本就设定为最高4.96Gbps。那么这一数值是怎么的来的呢?和TMDS又有什么关系呢?我们看下面的公式:

这是一个适用于所有串口传输接口带宽计算的公式。在所有的数字电路中,都有一个负责提供基本频率的元器件——晶振,它就像是一个精确的闹钟一样,电路中所有的元器件都按照它的节奏统一行动。比方说,某一运算电路的晶振频率是100Hz,就是说这一电路在一秒钟内可以进行100次运算过程。由此可见,晶振的工作频率越高,每秒所能处理的运算次数就会越多,数据的处理能力也就会越强大。而HDMI标准中,这个原理同样适用。
HDMI编码图例:3个TMDS分别传输像素点的RGB数据

HDMI电路中的时钟频率,在最初制定时范围从25MHz-165MHz之间,也就是说一个TMDS通道每秒最多能传输165MHz×10bit=1.65Gbit的数据,3个TMDS通道一秒就可以传输1.65×3=4.95Gbit的数据,再加上控制数据,用标准方法表示就是4.96Gbps的带宽。而如果用像素点来表示,那就是一秒可以传输显示1.65G个像素点(一个完整的像素点信息由R/G/B三原色信息构成)所需要的数据量。

在数字音频方面,HDMI灵活的支持符合IEC60985 L-PCM标准的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立体声数字音频信号和IEC 61937标准的采样率为192KHz,24bit量化的单路无压缩PCM数字音频信号,或者8路96kHz的声音数据流。此外,在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS数字音频格式也能通过HDMI直接传输。

新闻资料关键词:HD HDMI DVI 信号传输

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