hdmi传输原理

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1、HDMI 资料资料 Agenda:Agenda: ?1.HDMI cable Pin Define ?2.HDMI cable vs. Length ?3.HDMI cable vs. Resolution ?4.HDMI cable vs.Machine ?5.HDMI cable Trouble shooting SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. 今天的主要内容有下列今天的主要内容有下列 5 项项: 1. HDMI CABLE 各个脚位的定义介绍,着重在各个脚位的功能 介绍,希望让各位能对 HDMI 的传输及原理有进一步的认识 2. 介绍 HDMI CABLE 在使用上

2、和长度的关系,在使用 HDMI CABLE 时常因不同的长度造成影像品质的问题,因此有必要去了解 讯号传输和成品线长度的关系 3. 介绍 HDMI CABLE 在使用上和分辨率的关系 4. 当使用 HDMI CABLE 在不同机器或 不同品牌,由于机器不同或 品牌不同而造成很大的差异 5. 讨论在使用 HDMI 时可能会遇到的问题,以及可能发生的原因 和可能的解决方法 1.HDMI cable Pin Define : : PIN Signal Assignment PIN Signal Assignment 1TMDS Data2+ 2TMDS Data2 Shield 3TMDS Data

3、2-4TMDS Data1+ 5TMDS Data1 Shield 6TMDS Data1- 7TMDS Data0+ 8TMDS Data0 Shield 9TMDS Data0-10TMDS Clock+ 11TMDS Clock Shield 12TMDS Clock- 13CEC 14Reserved (N.C. on device) 15SCL 16SDA 17DDC/CEC Ground 18+5V Power 19Hot Plug Detect High Frequency Low Frequency SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. HDMI 成品线的 PI

4、N 脚总共有 19PIN,其中定义可大致分成两个群 组,其中上面黄色的部份是高频,而下面蓝色部份是低频部份其 中高频部份主要是负责影像及声音资料的传输,分为:红,蓝,绿, 及时钟讯号(CLOCK)共四对,由于高频讯号是以diferential的方 式传输,因此毎一种颜色有三个PIN脚,如 TMDS Data2 是传红色讯号,其中 2+是 differential 的正讯号,2-是 differential 的负讯号,2 shield 是这一对的地(ground),其它 对亦相同,另外低频部份是负责使用时source(DVD) 和 display (TV)之间的沟通,稍后会作详细的介绍， 而整个

5、 HDMI 成品线的结 构可说是由低频的脚位负责 source(DVD) 和 display (TV)之间 的沟通,确认 source(DVD) 和 display (TV)之间没有问题后 source(DVD)再从高频的脚位分别发送出红,蓝,绿的影像及声音 1.HDMI cable Pin Define : : SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. High Frequency: TMDS Data 0 Blue and Packet Header TMDS Data 1 Green and Audio TMDS Data 2 Red and Audio TMDS Clock

6、 DVD TV HDMI cable assembly HDMI成品线的PIN脚的高频部份中的TMDS Data0是传输蓝色及资 料封包,TMDS Data1是传输绿色及声音,TMDS Data2是传输红色资 料及声音,clock是负责时钟讯号三种颜色在display (TV)上再合成完整的影像,而这个影像传输的资料量及速度和TV 的分辨率成正比 1.HDMI cable Pin Define : : SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. Low Frequency: CEC : Consumer Electronics Control SCL :Display Data Ch

7、annel (DDC) - SCL SDA :Display Data Channel (DDC) - SDA 5V : Power 5V GND: Ground HPD: Hot Plug Detect TV DDC HDMI 成品线中低频部份的的脚位的定义及功能如下: (1)CEC:Consumer Electronics Control 消费性电子控制,是用 来让使用者可透过一个摇控器来控制所有透过 HDMI 相连的电子 设备,例如一台DVD连接一台HDMI扩大机再连接一台HDMI 电视, 如果有 CEC 时使用者只要用 DVD 的摇控器 Power on 则三台设备 会一起 Power

8、 on 而不需分别 Power on 三台,增加使用的便利性 (2) SCL,SDA:这两支脚位是用来让source(DVD) 和 display (TV) 作沟通,在电视内部都有一个记忆体,内部存放了有关这台电视 所支持的分辨率,例如:720P 或 1080P,如果 source(DVD)不知道 目前所连接的电视所支持的电视分辨率是多少时,source(DVD) 就不知道要放送出什么分辨率的讯号,因此在一开始source(DVD) 会透过这两支脚位去读取电视所支持的分辨率,当 source(DVD) 知道后 source(DVD) 才放送出符合电视分辨率的影像画面其中 SCL 是时钟(CLO

9、CK)脚位,SDA 是资料脚位 (3)+5V:HDMI 的这一支脚位是由 source(DVD) 提供+5V 的电压给 display (TV)端,其主要的用意是要避免 source(DVD)在开机时 而 display (TV)没有开机或根本没有插电时, source(DVD)透过 SCL, SDA 脚位去读取电视的内存时而电视没电而读不到,因此由 source(DVD) 来供电,这一脚位平常是用不到的 (4)GND:这一支脚位是+5V 的地线(Ground) (5)HPD:Hot plug detect 这一支脚位在 display (TV)端是高电 位(大约是+5V),当用 HDMI 连

10、接 source(DVD)和 display (TV) 时,source(DVD)会侦测这一支脚是高电位或低电位,去确认是否 有连到电视或已拔除,来决定发送讯号或不发送讯号 SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. 2.HDMI cable vs. Length: 5m 10m Network Analyzer : Signal strength 1.5m 100% 10 % 1 % 线材在使用时是用来传输讯号的,而当讯号在线材中传输时会因 为衰减的关系而使得讯号减弱,再加上线材的衰减除了和线材的 品质有关外,在实际应用上和长度有绝对的关系,也就是不论线 材的品质好与坏讯号的衰减都

11、会随着线材的长度增长而衰减变 大讯号变弱 如这三个图是网络分析仪的图形(网络分析仪是用来测试高 频的测试仪器,可说是用来测试 讯号的强度的仪器,可用来测试各种不同频率的衰减)如图一是 用网络分析仪测试一条 1.5M 的 HDMI线材,在图的左边是低频的部份,往右则是高频的部份,所以 最右边是最高频的衰减最大 图形最上面是讯号强度没有衰减(100%),往下则讯号变小,图中 往下第四格的讯号是原来的 10%,第八格只有原来的 1%而已,另 外两张则分别是 5 米和 10 米的衰减图形 由这三个图形可看出讯号的衰减和长度呈现绝对的比例,10 米的线材衰减是 5 米的两倍,因此长线材的讯号被衰减得很弱

12、使 得在使用上常常会出问题 现在我们用现场的 Denon DVD 和 Panasonic PDP 播放 720P 的影片,首先透过一条15 米的HDMI线材,影像是ok的,接着换成 一条22米长的hdmi线材,影面会跳动且有噪声这就是线材的长 度已经太长,使得讯号太弱了。 SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. 3.HDMI cable vs. Resolution 720 X 480P 60Hz-252Mbps 1280 X 720P 60Hz-742.5Mbps 1920 X 1080i 60Hz-742.5Mbps 1920 X 1080P 60Hz-1485Mbps 42

13、“ PDP-480P-252Mbps-35m 50” PDP-720P-742.5Mbps-18m 32” LCD-720P-742.5Mbps-18m 37” LCD-1080P-1485Mbps-10m 42” LCD-1080P-1485Mbps-10m 100% 10 % 1 % 上一张投影片提到了网络分析仪的图形,在左边是低频的部份而 在右边是高频的部份,为什么在测试上要测试高频以及低频呢? 这是因为在使用上 HDMI 所使用的讯号频率有很大的不同,如使 用的是 720P 的电视及 720P 的讯号时,在线材的讯号传输频率是 742.5Mbps,而如果是使用 1080P 的电视及 1

14、080P 的讯号时,传输 频率则是1485Mbps,因为使用者所使用的频率不一定所以在测试 上便测试从很低频到很高频 如图我们将 480P,720P,1080P 所使用的频率标示在图上可 以发现衰减和频率的高低的关系,频率愈高衰减愈大,因此我们 可以预想如果用品质一样的线用在不同分辨率的地方时,可用的 长度也会有很大的不同例如在 PDP 电浆电视因为其分辨率比较 小,在 42“PDP 有些还是 480P 而此时的频率是 252Mbps, 线材可 能可使用到 40M,在在 50“PDP 大部份是 720P , 而此时的频率是 742.4Mbps,此时 线材可能可使用到 25M,而在 LCD 电视

15、上因为其 分辨率比较好, 32“就有 720P,而此时的频率是 742.4Mbps,此时 线材可能也可使用到 25M 左右,而在 37“及 42”LCD 电视的分辨 率就可到 1080P,而此时的频率是 1485Mbps,此时线材可能只可 使用到 15M 左右 综合以上可以发现讯号的传输和线材的长度及讯号的频率有 很大的关系,而讯号的频率在 HDMI 上则和电视的分辨率有绝对 的关系,因为电视的分辨率愈高代表电视的像素愈多,像素愈多 代表所需的画面资料愈多,资料愈多则讯号的传输频率愈高,可 使用的线材长度也愈短 现在我们要用刚刚那一条 22 米的 hdmi 线材放送 720p 的影 像,影像会跳动且有噪声,但我们将解析 度调成 480p ,影像则会变成正常,这就是一样的线材但在不同的 分辨率下使用时会有完全不同的结果 。 SURE-FIRE ELECTRICAL CORP. 4.HDMI cable vs.Machine: Display Hitachi PDP-15m-18m Pioneer PDP-25m-30m SHARP LCD-20m-23m EPSON Projector-18m-21m Pioneer 969 (720p)D