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高畫質多媒體介面（英語：High Definition Multimedia Interface，縮寫：HDMI）是一種全數碼化影像和聲音傳送介面，可以傳送未壓縮的音頻及視像訊號。HDMI可用於機頂盒、DVD播放機、個人電腦、電視遊樂器、綜合擴大機、數碼音響與電視機等裝置。HDMI可以同時傳送音頻和視像訊號。音頻和視像訊號採用同一條線材的設計大大簡化系統線路的安裝難度。

Quick Facts 類別, 產品歷史 ...
HDMI（高畫質多媒體介面）
Thumb
類別 數碼圖像/聲音傳輸線
產品歷史
設計者 HDMI組織
設計時間 2002年12月
製造時間 2004年至今
一般規格
熱插拔 可以
外接 可以
音頻訊號 PCM,DVD-Audio、Super Audio CD、Dolby TrueHD、DTS-HD Master Audio
影片訊號 480、576、720、1080、1440、2160、4096
纜線 最長5米
引腳 19
數據
位元速率 18Gbps（600MHz）
引腳輸出
Thumb
Type A (Receptacle) HDMI
引腳1 TMDS Data2+
引腳2 TMDS Data2 Shield
引腳3 TMDS Data2–
引腳4 TMDS Data1+
引腳5 TMDS Data1 Shield
引腳6 TMDS Data1–
引腳7 TMDS Data0+
引腳8 TMDS Data0 Shield
引腳9 TMDS Data0–
引腳10 TMDS Clock+
引腳11 TMDS Clock Shield
引腳12 TMDS Clock–
引腳13 CEC
引腳14 Reserved（N.C. on device）
引腳15 SCL(I²C serial clock for DDC)
引腳16 SDA(I²C serial data for DDC)
引腳17 DDC/CEC Ground
引腳18 +5 V Power
引腳19 Hot Plug Detect
Close

簡述

HDMI在2002年出現時，是被設計來取代較舊的模擬訊號影音傳送介面如SCART（英語：SCART）或RCA等端子的。它支援各類電視與電腦影像格式，包括SDTV、HDTV視像畫面，再加上多聲道數碼音頻。HDMI與去掉音頻傳輸功能的UDI都繼承DVI的核心技術「傳輸最小化差分訊號」TMDS，從本質上來說仍然是DVI的擴充。DVI、HDMI、UDI的影片內容都以即時、專線方式進行傳輸，這可以保證影片流量大時不會發生堵塞的現象。每個像素數據量為24位元。訊號的時序與VGA極為類似。畫面是以逐行的方式被傳送，並在每一行與每幀畫面傳送完畢後加入一個特定的空白時間（類似模擬掃描線），並沒有將數據「Micro-Packet Architecture（微封包架構）」化，也不會只更新前後兩幀畫面改變的部分。每張畫面在該更新時都會被完整的重新傳送。規格初制訂時其最大像素傳輸率為165Mpx/sec，足以支援1080p畫質每秒60張畫面，或者UXGA解像度（1600x1200）；後來在HDMI 1.3規格中擴增為340Mpx/秒。

而HDMI之外，電視端子的發展歷史還有一個知名的影音介面，於今形成二分天下的格局，即是後來者DisplayPort，DP在2008年推出時，一開始則直接面向液晶顯示器開發，採用「Micro-Packet Architecture(微封包架構)」傳輸架構，影片內容以封包方式傳送，這一點同DVI、HDMI等影片傳輸技術有着明顯區別。也就是說，HDMI的出現，是繼承DVI取代模擬訊號影片的使命，而DisplayPort的出現則取代的是DVI和VGA介面，故DP也可以說是HDMI的最大競爭者與繼承者。

HDMI也支援非壓縮的8聲道數碼音頻傳送（取樣率192kHz，資料長度24bits/sample），以及任何壓縮音頻串流如Dolby Digital或DTS，亦支援SACD所使用的8聲道的1bit DSD訊號。在HDMI 1.3規格中，又追加超高資料量的無損壓縮音頻串流如Dolby TrueHD與DTS-HD的支援。

標準的Type A HDMI接頭有19個腳位，另有一種支援更高解像度的Type B接頭被定義出來，但目前仍無任何廠商使用Type B接頭。Type B接頭有29個腳位，容許其傳送擴展的視像通道以應付未來的高畫質需求，如WQSXGA（3200x2048），但現在的介面已經可以滿足這個需求，只是需要檢視版本號確認支援。

Type A HDMI可向下相容於現今多數顯示器與顯示卡所使用的Single-link DVI-D或DVI-I介面（但不支援DVI-A），這表示採用DVI-D介面的訊號來源可以透過轉換線驅動HDMI螢幕，但是此種轉換方案並不支援音頻傳送與遙控機能。此外如無HDCP認證的DVI螢幕也將不能收看從HDMI所輸出帶有HDCP加密保護的視像資料（所有HDMI螢幕皆支援HDCP，但大多數DVI介面的顯示器不支援HDCP），Type B HDMI接頭也將向下相容於Dual-link DVI介面。

HDMI組織的發起者包括各大消費電子產品製造商，如日立製作所、松下電器、Quasar、飛利浦、索尼、湯姆生RCA、東芝、Silicon Image。數碼內容保護公司（Digital Content Protection, LLC）[1]提供HDMI介面相關的防拷保護技術。此外，HDMI也受到各主要電影製作公司如20世紀福斯、華納兄弟、迪士尼、環球，包括三星電子在內的各大消費電子產品製造商，以及多家有線電視系統業者的支援。

規格

HDMI接頭

Thumb
三款不同大小的HDMI，由左至右分別為標準HDMI（A）、mini-HDMI（C）、Micro HDMI（D）

HDMI的規格書中規定四種HDMI介面，分別是：

HDMI A Type

Thumb
HDMI Type A插座

應用於HDMI1.0版本，總共有19pin，規格為4.45 mm×13.9 mm，為最常見的HDMI接頭規格，相對等於DVI Single-Link傳輸。在HDMI 1.2a之前，最大能傳輸165MHz的TMDS，所以最大傳輸規格只能在於1600×1200（TMDS 162.0 MHz）。

Pin Pin定義
1 TMDS Data2+
2 TMDS Data2 Shield
3 TMDS Data2–
4 TMDS Data1+
5 TMDS Data1 Shield
6 TMDS Data1–
7 TMDS Data0+
8 TMDS Data0 Shield
9 TMDS Data0–
10 TMDS Clock+
11 TMDS Clock Shield
12 TMDS Clock–
13 CEC
14 Reserved（N.C. on device）
15 SCL
16 SDA
17 DDC/CEC Ground
18 +5V Power
19 Hot Plug Detect

HDMI B Type

應用於HDMI1.0版本，規格為4.45 mm×21.2 mm，總共有29pin,可傳輸HDMI A type兩倍的TMDS資料量，相對等於DVI Dual-Link傳輸，用於傳輸高清晰度（WQXGA 2560×1600以上）。因為HDMI A type只有Single-Link的TMDS傳輸，如果要傳輸成HDMI B type的訊號，則必須要兩倍的傳輸效率，會造成TMDS的Tx、Rx的工作頻率必須提高至270MHz以上。而在HDMI 1.3 IC出現之前，市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能穩定在165MHz以下工作。此類介面未應用在任何產品中。

Pin Pin定義
1 TMDS Data2+
2 TMDS Data2 Shield
3 TMDS Data2–
4 TMDS Data1+
5 TMDS Data1 Shield
6 TMDS Data1–
7 TMDS Data0+
8 TMDS Data0 Shield
9 TMDS Data0–
10 TMDS Clock+
11 TMDS Clock Shield
12 TMDS Clock–
13 TMDS Data5+
14 TMDS Data5 Shield
15 TMDS Data5-
16 TMDS Data4+
17 TMDS Data4 Shield
18 TMDS Data4-
19 TMDS Data3+
20 TMDS Data3 Shield
21 TMDS Data3-
22 CEC
23 Reserved（N.C. on device）
24 Reserved（N.C. on device）
25 SCL
26 SDA
27 DDC/CEC Ground
28 +5V Power
29 Hot Plug Detect

HDMI C Type

Thumb
顯示卡上的mini-HDMI(左)

俗稱mini-HDMI，應用於HDMI1.3版本，總共有19pin，可以說是縮小版的HDMI A type，規格為2.42 mm×10.42 mm，但腳位定義有所改變。主要是用在攜帶型裝置上，例如DV、數碼相機、攜帶型多媒體播放機等。由於大小所限，一些顯示卡會使用mini-HDMI，用家須使用轉接頭轉成標準大小的Type A再連接顯示器。

Pin Pin定義
1 TMDS Data2 Shield
2 TMDS Data2+
3 TMDS Data2–
4 TMDS Data1 Shield
5 TMDS Data1+
6 TMDS Data1–
7 TMDS Data0 Shield
8 TMDS Data0+
9 TMDS Data0–
10 TMDS Clock Shield
11 TMDS Clock+
12 TMDS Clock–
13 DDC/CEC Ground
14 CEC
15 SCL
16 SDA
17 Reserved（N.C. on device）
18 +5V Power
19 Hot Plug Detect

HDMI D Type

Thumb
華碩 Zenbook UX305右側的耳機孔、micro HDMI (D Type)介面、USB 3.0介面和電源介面

俗稱Micro HDMI，應用於HDMI1.4版本，總共有19pin，規格為2.8 mm×6.4 mm，但腳位定義有所改變。新的介面將比現在19針MINI HDMI版介面小50％左右，可為相機、手機等可攜式裝置帶來最高1080p的解像度支援及最快5GB的傳輸速度。

Pin Pin定義
1 Hot Plug Detect
2 Utility
3 TMDS Data2+
4 TMDS Data2 Shield
5 TMDS Data2-
6 TMDS Data1+
7 TMDS Data1 Shield
8 TMDS Data1-
9 TMDS Data0+
10 TMDS Data0 Shield
11 TMDS Data0-
12 TMDS Clock+
13 TMDS Clock Shield
14 TMDS Clock-
15 CEC
16 DDC/CEC Ground
17 SCL
18 SDA
19 +5V Power

TMDS通道

全名Transition Minimized Differential Signaling 最小化傳輸差分訊號

  • 傳送音頻、視像及各種輔助資料
  • 訊號編碼方式：遵循DVI 1.0規格。Single-link (Type A HDMI) 或 dual-link (Type B HDMI)
  • 影片像素頻寬：從25 MHz到340 MHz（Type A, HDMI 1.3）或至680 MHz (Type B)。頻寬低於25MHz的影片訊號如NTSC 480i將以倍頻方式輸出。每個像素的容許資料量從24位元至48位元。支援每秒120張畫面1080p解像度畫面傳送以及WQSXGA解像度[1] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  • 像素編碼方式：RGB 4:4:4, YCbCr 4:4:4（8-16 bits per component）; YCbCr 4:2:2（12 bits per component）; YCbCr 4:2:0（HDMI 2.0）
  • 音頻取樣率：32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz, 192 kHz, 1536 kHz（HDMI 2.0）。
  • 音頻聲道數量：最大8聲道。HDMI 2.0支援32聲道。
  • 音頻串流規格：IEC61937相容串流，包括高流量無失真訊號如Dolby TrueHD、DTS-HD Master Audio。

DDC通道

  • DDC全文為Display Data Channel
  • 傳送端與接收端可利用DDC通道得知彼此的傳送與接收能力，但HDMI僅需單向獲知接收端（顯示器）的能力。
  • 使用100kHz時脈的I²C訊號
  • 傳送資料結構為VESA Enhanced EDID（V1.3）。

CEC通道

  • CEC全文為Consumer Electronics Control
  • 必須預留線路，但可以不必實作
  • 用來傳送工業規格的AV Link協定訊號，以便支援單一遙控器操作多台AV機器
  • 為單芯線雙向串列匯流排
  • 在HDMI 1.0協定中制訂，在1.2a版中更新
  • 一些製造商可能使用HDMI CEC，但是可能使用不同的名稱來代表CEC功能：
  1. Samsung - AnyNet+
  2. Sharp - Aquos Link
  3. Sony - BRAVIA Link and BRAVIA Sync
  4. Hitachi - HDMI-CEC
  5. AOC - E-Link
  6. Pioneer - Kuro Link
  7. Toshiba - CE-Link and Regza Link
  8. Onkyo - RIHD (Remote Interactive over HDMI)
  9. LG - SimpLink
  10. Panasonic - HDAVI Control, EZ-Sync, VIERA Link
  11. Philips - EasyLink

線材規格

在HDMI 2.1版本前，根據規範，所有的HDMI線分為五種，線材的種類，HDMI的版本為規範連接器，大部分情況下線材部分沒有更動。

  • 標準纜線 （支援1080i及720p）
  • 標準纜線附帶乙太網路
  • 高速纜線 （支援1080p, 4K@30fps, 3D 與 Deep Color）
  • 高速纜線附帶乙太網路
  • 車用纜線


防拷機制

  • 強制支援HDCP規格1.10版

版本演化

HDMI 1.1 / 1.2

HDMI 1.1

2004年5月提出

HDMI 1.2

2005年8月提出

  • 支援8聲道1bit音頻（SACD所用戶）
  • 讓PC訊源可使用HDMI Type A接頭
  • 在維持YCbCr CE色域前提之下開放PC訊源使用原生RGB色域
  • 要求HDMI 1.2以上顯示器支援低電壓訊源
HDMI 1.2a

2005年12月提出

  • 完全確立CEC通道的功能，指令集，以及相容性測試程式

HDMI 1.3

2006年6月22日提出[2]

  • 擴增single-link模式的頻寬至340 Mhz（資料傳送速度10.2 Gbps）
  • 從24bit色域（1677萬色）擴張支援至30-bit, 36-bit,與48-bit（RGB or YCbCr）色域（相當於超過十億色顯示）
  • 支援新的xvYCC色彩標準
  • 支援自動語音同步（台詞對嘴）機能
  • 支援Dolby TrueHD以及DTS-HD Master Audio訊號輸出至外接解碼器[3]如果播放機具有直接將此二種訊號解碼的能力，則不需要支援HDMI 1.3，因為所有的HDMI規格都可以傳送未壓縮的音頻訊號。
  • 提出新的小型化接頭以支援輕便型攝像放像機[4]
  • Sony PlayStation 3是第一個上市的HDMI 1.3播放機。
  • Sony BRAVIA KDL- 46X2500、KDL-40X2500是第一個上市的HDMI 1.3螢幕。（1080p支援新的xvYCC色彩標準, 36bits deep color）
  • EPSON EMP-TW1000是第一個上市的HDMI 1.3的投影機（支援30-bit deep color）
HDMI 1.3a

2006年11月10日提出

  • 修改Cable and Sink的HDMI C Type接頭
  • 源終止建議
  • 移除上升時間（rise time）和下降時間（fall time）的最高最低限制
  • 改變CEC電容限制
  • 澄清RGB影像量化範圍
  • 增加CEC指令關於時間及聲音控制
  • 同時Released認證的測試規格檔案
HDMI 1.3b

2007年3月26日提出

  • 主要是修改HDMI測試規格（HDMI Testing specification），而HDMI Specification依然是HDMI 1.3a。所以第一次出現當時的主要的HDMI Specification跟測試規格（HDMI Testing specification）是不同版本的情況發生。
已隱藏部分未翻譯內容，歡迎參與翻譯。
  • 1.3b 2007/03/26 Modifications to TE overview and policy description（4.1）
  • Addition of Agilent TDR to Recommended TE（4.2.1.11）
  • Clarification of tentative cable emulators（4.2.1.17）
  • Jitter tolerance test changes (8-7)
  • Added cable tests for TMDS_CLOCK channel (5-3)
  • New VL triggering (7-2)
  • Editorial and clarifications on CEC Line Degradation（7-15, 8-14）
  • Added testing of additional source-supported Deep Color formats (7-34)
  • Additional HDMI VSDB EDID checks (8-3)
  • Additional TTC usage（5-3, 8-5, 8-6, 8-7）
  • Incorporated Tek-recommended setup and calibration for TDR (8-8)
  • Clarification on Sink Deep Color Recommended Test Method (8-25)
  • Added long cable or cable emulator use for Repeater test (9-3)
  • Added color-depths for each format in Source_Video_Formats（App. 3）
  • Removed test for filler bytes (8-3)
  • Removed Tektronix part number of cable emulator EFF-HDMI-CE-01
HDMI 1.3b1

2007年8月1日提出

  • 僅修正關於測試裝置上Type C connector的固定器（fixture）的些微內容
HDMI 1.3c

2008年7月25日提出

  • 和1.3b、1.3b1一樣是為1.3a制訂的測試標準
  • 與之前版本的主要差異為線材的測試（增加線材測試條目或修正其內容有助於HDMI裝置的互連相容性）
  • 亦有部份修改與repeater和CEC相關

HDMI 1.4

2009年5月28日提出

  • 新增HDMI百兆乙太網路通道，允許基於互聯網的HDMI裝置和其它HDMI裝置共用互聯網接入，無需另接一條乙太網路線。
  • 新增音頻回傳通道(ARC, Audio return channel)，讓高清電視可通過HDMI線把音頻訊號獨立傳送到A/V功放接收機、音響裝置上輸出。
  • 定義通用3D格式和解像度。實現家庭3D系統輸入輸出部分的標準化，最高支援兩條1080p解像度的影片流。
  • 最高支援4K×2K（3840×2160p@24 Hz/25 Hz/30 Hz或4096×2160p@24 Hz）
  • 拓展支援色彩空間，專為數碼相機設計的色彩空間，包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601，可在連接數碼相機的時候顯示更精確的逼真色彩。
  • 新增Micro HDMI迷你介面，新的Micro HDMI介面將比現在的19針普通介面小50％左右。
  • 支援汽車連接系統，一種為車載高清內容傳輸設計的線纜規範，可避免發熱、震動、噪音等汽車內部常見環境的影響，也為汽車製造商在車內傳送高清內容提供一套切實可行的解決方案。[2] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
HDMI 1.4a

2010年3月4日提出

  • 新增Top-and-Bottom（上下）格式
  • 新增兩套應用於廣播系統中的強制性3D畫面傳輸格式標準
    • Side-by-Side Horizontal（並行水平）
    • Top-and-Bottom（上下）
  • 定義強制性廣播、遊戲、電影3D標準
  • HDMI 1.4a標準要求
    • 3D顯示裝置幀封裝水平須達到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
    • Side-by-Side Horizontal需達到1080i@50或1080i@60
    • top-and-bottom需達到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24
HDMI 1.4b

2011年10月11日提出

HDMI 2.0

2013年9月4日提出

  • 新增2160p@50 YCbCr 4:2:0、2160p@60 YCbCr 4:2:0（4K解像度）
  • 支援21:9長寬比
  • 32聲道，4組音頻流
  • 傳輸頻寬18Gbit/s
  • 線材相容HDMI 1.4（沒有定義新的數據線和接頭）
  • 支援CEC擴充
  • 支援雙畫面
  • 動態自動聲畫同步
HDMI 2.0a

2015年4月8日提出

HDMI 2.0b

2016年3月提出 支援高動態範圍成像（HDR）影片的傳輸 頻寬高達18Gbps 4K @ 50與/ 60（2160P），這是1080/60的影片解像度的清晰的4倍 多達32個音頻通道進行多維身臨其境的音頻體驗 最多的最高音頻保真度1536kHz音頻取樣頻率 雙影片的同時遞送流提供給多個用戶在同一螢幕上 同時傳送多路音頻多用戶（最多4） 9影片寬高比：為廣角戲劇21支援 影片和音頻流的動態同步 CEC擴充通過單一控制點提供更多的擴充命令和消費電子裝置的控制

HDMI 2.1

2017年1月4日提出 HDMI 2.1根據飛利浦撰寫的白皮書增加支援「動態元」

簡而言之：「HDMI 2.0A涵蓋HDR EOTF信令和靜態元數據元數據的動態是HDMI 2.1所涵蓋。」

HDMI 2.1附加功能:[5][6]

  • 支援的最大解像度為 10K/120 Hz
  • 支援4K, 8K, 10K解像度時的120Hz更新率
已隱藏部分未翻譯內容，歡迎參與翻譯。
  • Dynamic HDR for specifying HDR metadata on a scene-by-scene or even a frame-by-frame basis
  • Display Stream Compression (DSC) 1.2 is used for video formats higher than 8K with 4:2:0 chroma subsampling Hz
  • Enhanced Audio Return Channel (eARC) for object-based audio formats such as Dolby Atmos and DTS:X
  • Enhanced refresh rate features:
    • Variable Refresh Rate (VRR) reduces or eliminates lag, stutter and frame tearing for more fluid motion in games
    • Quick Media Switching (QMS) for movies and video eliminates the delay that can result in blank screens before content is displayed
    • Quick Frame Transport (QFT) reduces latency
  • Auto Low Latency Mode (ALLM) automatic latency setting to the lowest ideal latency

長度限制問題

HDMI的纜線長度限制是其主要的問題之一，在部分消費者自行測試當中回報標準的28AWG（American Wire Gauge,美國纜線度量）規格HDMI銅線大約在超過5公尺之後開始訊號衰減。此長度通常不足以滿足投影機與電腦的連接。

但HDMI組織網頁並不認可此限制，其網頁常見問答集HDMI FAQ page當中記載：「我們見過有纜線在沒有"轉接器"之情況下通過不短於十米的HDMI "標準纜線"承諾測試」。

現有通過HDMI認證的10M cable（未使用HDMI equalizer IC），大都使用24AWG的線材去製作。

一些報告指出，增加纜線中銅線的直徑以降低阻抗，是有效延長纜線長度的方法之一。另外也有報告指出，24AWG規格的纜線表現較28AWG好。另外也有人使用光纖或兩條CAT-5網絡纜線來取代標準HDMI銅線。某些廠商也製造HDMI訊號增強器以因應用戶的需求。

現有單一一顆HDMI equalizer IC，可讓24AWG HDMI cable最大使用長度變成50公尺。

版本對比

授權

參考文獻

外部連結

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