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来源:充电头网发布时间:2023-06-254467浏览
询问 AI一直以来，为了追求身临其境的美好体验，人类孜孜不倦的改良音像传输技术，于光的投影应用中诞生了皮影戏、电影艺术；在模拟信号的应用中诞生了电视艺术；而进入21世纪以来，数字信号取代模拟信号使得高清影像也能被寻常百姓轻松体验。
音像传输技术的发展既是技术的更迭，更是技术产物的推陈出新。今天给大家介绍的就是为输出高清影像做出卓越贡献的技术产物——HDMI接口。
相信对于大多数人而言“HDMI”是既陌生又熟悉的词汇，我们会在各类数码产品中看到它的线缆和接口，也会在平台上看到诸如“HDMI组织又发布了新版本”这样的新闻。那么HDMI究竟是身边么呢？在这里我们需要把HDMI接口、线缆以及版本区分开。
HDMI（High Definition Multimedia Interface） ,中文名称为高清晰度多媒体接口。所以一般情况下我们在说HDMI的时候，指的是这种接口。
2002年4月日立，松下，飞利浦 Silicon Image，索尼，汤姆逊，东芝共7家公司成立HDMI组织，并制定了的专用于数字视频/音频传输标准。同年12月，HDMI组织发布了1.0版本，随后适配HDMI版本的接口类型相继被设计出来，HDMI接口开始在走进大众视野。
HDMI是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影响传输的专用型数字化接口，可以在一根传输电缆内传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，且无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。
数字信号相较于模拟信号具备诸多优势，首先是输出的视频信号更加稳定，不容易受到干扰出现拖影和偏色等情况；其次，HDMI接口可以同时输出视频和音频两种信号，输出音像时不用额外连音频线；最后，HDMI接口支持热插拔，即插即用，十分方便。凡此种种，以HDMI接口为代表数字信号传输技术就慢慢取代了模拟信号传输方式。成为主流，HDMI接口也很快成为机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备的必备接口。
然而，HDMI接口虽然高效好用，但是应用于不同设备上却有着不同物理外观，HDMI协会共定义了下列五种：
也称为Standard(标准) HDMI接口，为市面上最常见的HDMI连接器种类，共设计有 19pin，宽度为13.9毫米、厚度为4.45毫米。一般笔记本电脑、DVD 播放器、电视、计算机屏幕等设备上都采用此种类，从1.0 版本沿用至今。
目前非常少见，设计有29pin，带宽为 Type-A 的两倍。理论上能够传输 WQXGA（2560×1600）的高分辨率，但是当时的HDMI芯片无法运作在那么高的频率速度，所以市面上并没有产品采用。
又称做 mini（小型）HDMI 接口，为19pin 的设计，但针脚排列成单排，其尺寸为10.42×2.4毫米，比Type A小了将近1/3，应用范围很小，有时候会在一些薄型笔记本电脑或是计算机屏幕上使用。于1.3 版本时推出。
又称做 micro（微型） HDMI接口，采用了双排针脚19pin 的设计。Type-D 接口比Type-C又缩小了大约一半的面积，尺寸近似于miniUSB接口，很适合数字相机、平版计算机等以轻薄短小设计为要求的便携设备使用，更适用于便携和车载设备。于1.4 版本推出。
此种类专为车用线缆设计，有与其他种类相同的 19pin 设计，差别在线缆相连的地方有着机械锁的设计，能够在车辆行进中确保连接的稳定性。是一般消费者在市面上不常见到的种类。
HDMI线缆是否符合使用者的需求取决于「线材」及「接口」两个部分。线材决定线缆的带宽，对应到线缆传送的最高分辨率；接口则决定线缆能够连接的设备种类。HDMI线缆能传输的数据量取决于 TMDS 信道上频率的速度，根据最高传输速率的不同，可以分为下列四种不同的 HDMI线缆规格：
Category 1 cable（Category 1 cable(标准HDMI电缆）最高支持的 TMDS 频率为 74.25MHz，带宽为 2.25Gbps，可传输720p/1080i 60Hz的影像。
Category 2 cable（高速HDMI电缆）最高支持的 TMDS 频率为 340MHz，带宽为 10.2Gbps，可传输 4K2K 30Hz 的影像。
Premium HDMI cable（升级高速HDMI线缆）最高支持的 TMDS 频率为 594MHz，带宽为 5.94Gbps，对应到 HDMI 2.1 的最高带宽，可以传输 4K2K 60Hz 的影像。
Category 3 cable:（超高速HDMI线缆）除了 TMDS 模式之外，同时也支持 FRL 模式，带宽最高可达 48Gbps，可以传输8K 60Hz 不经过压缩处理的影像
其中1）、2）被定义在 HDMI 1.4版本中，3）被定义在 Premium HDMI Cable Specification（高级 HDMI 电缆规格）中，而4）被定义在 HDMI 2.1版本中。
当 HDMI版本 从 1.3 版更新至 1.4 版时，新增加支持以太网络功能，让不同装置透过其连接的 HDMI线缆就能共享网络功能，不需要连接额外的网络线。如果支持此功能的线缆，会在名称之后加注「附以太网」（with Ethernet）的字样。详见下表“HDMI线缆市场名称及类别”（适配器就是接口的意思）：
HDMI线缆市场名称及类别
此外，还有一种车用线缆(Category 1 Automotive)，针对「车用线缆」（Automotive）HDMI1.4b 规范有其专有的定义。车用线缆由于使用上有其限制，因此支持的带宽较低，最高频率只到 74.25MHz ，由于考虑到汽车内部环境通常比室内严苛许多，为了能够承受颠簸、高低温变化等各项因素，对连接稳定性、抗震、防潮等环境承受度都有一定要求，所以在接口上会使用结构经过特别设计且尺寸较大的 Type-E接口。
前面有给大家介绍主流的HDMI接口类型，与USB接口一样，HDMI的接口类型也是随着它的接口协议（版本）不断变迁的，那么下面我们一起看看HDMI从成立至今，共发布多少个版本，不同版本又带来了什么新技术。
在对于历代版本及功能进行描述时，我们先给大家介绍一下关于HDMI历代版本通用的重要功能——基于HDCP的安全性能。这边简单介绍一下HDCP。
HDCP(High -bandwidth Digital Content Protection)高带宽数字内容保护技术，又是个由intel牵头做的老技术了，目的是为了“防止用户非法录制”复制内容、保护版权。当检测到非法录制时无法正常显示画面，降低画质、分辨率。
目前已经到了2.2版本，由MovieLabs牵头，组织成员包括派拉蒙影业、索尼电影、二十世纪福克斯、环球电影、华特迪士尼影业、华纳兄弟。（每代版本不向下兼容，想要新高分辨率就要支持新版本）。关于HDMI的具体原理我们后面单独开个篇幅继续说。
支持 Blu-ray 及全高清 1080/60p
最早的 HDMI 版本，2002 年 12 月推出，可说是专为当年的 Blu-ray 等全高清软件而设，最大特点是同时整合了影像和音频传输，比起电脑上的 DVI、DisplayPort 纯影像传输介面，更加适合影音器材使用。HDMI 1.0 已经支持 DVD 及 Blu-ray 视讯，最高频宽达到 4.95 Gbps，当中 3.96 Gbps 用作传输视频流，可以支持 1080/60p 或者 UXGA 解析度;音频方面支持 8 声道的 LPCM 24bit/192kHz，换言之已经播到多声道 Hi-Res，规格相当之强。
DVD-Audio 以及 SACD 的音频在 HDMI 的小改版之后都已经支持，可惜这两种格式后来都未能普及
新增对DVD音频的支持
2004年5月，HDMI1.1版本面世，新增对DVD音频的支持。DVD-Audio 用 DVD 光碟储存 16bit/44.1kHz 至 24bit/192kHz 的 PCM 音乐，本来同 SACD 一样作为 CD 格式的后继者，不过可惜两种格式都未能普及。
支持 SACD
HDMI1.2版本于2005年8月推出，新增了对 1-bit audio、也就是 SACD 音频串流的支持，最多可支持 8 个声道，很大程度上解决了HDMI1.1支持的分辨率较低，同电脑设备兼容性较差等问题。1.2版像素时钟运行频率达到165MHz，数据量达到4.95Gbps，因此可以实现1080P，可以认为1.2版解决的是电视的1080P和电脑的点对点显示问题。
兼容 CEC 多器材操控
HDMI 1.2 的小改版，在同年 12 月推出，支持全部 CEC(Consumer Electronic Control)功能，让兼容的器材以 HDMI 连接时以一个遥控就可以全部控制。
新一代的电视、Blu-ray 机等器材都可以支持 Deep Color 技术，令显示的颜色可以更丰富。
HDMI Type-A 也就是最常见的 HDMI 插头是在 1.0 版本就沿用至今，Type C(mini HDMI)则是 1.3 版推出、Type D(micro HDMI )是在 1.4 版本推出。
频宽增至 10.2 Gbps、支持 Deep Color 及高清音效串流
2006年6月HDMI1.3更新，带来最大的变化是将单链接带宽频率提升到340MHz，也就能让这些液晶电视获得10.2Gbps的数据传输量，1.3版的线是有4对传输通道组组成，其中1对通道是时钟通道，另外3对是TMDS通道（最小化传输差分信号），他们的传输速度分别为3.4GBPS。那么3对就是3*3.4=10.2gpbs更是能将HDMI1.1,1.2版本所支持的24位色深大幅扩充至30位，36位及48位（RGB或YCbCr）。HDMI1.3支持1080P，一些要求不高的3D也支持（理论上不支持，实际有些可以）。
由《阿凡达》带来的 3D 热潮持续了几年的时间，所以 HDMI 的新功能好多都是针对 3D 作优化。
支持 4K/30p、3D 及 ARC
HDMI 1.4 可算是早几年最普及的一个版本，2009 年 5 月推出，已经支持 4K 解析度，不过就只有 4,096 × 2,160/24p 或者 3,840 × 2,160/24p/25p/30p。当年亦是 3D 热潮开始的时候，HDMI 1.4 也支持了 1080/24p、720/50p/60p 的 3D 影像。音频方面新增了相当实用的 ARC(Audio Return Channel)功能，让电视音频可以经由 HDMI 回传到功放机再输出。也新增了 100Mbps 的网络传输功能，通过 HDMI 可以分享互联网连接。
HDMI1.4版本已经可以支持4k了，但是受制于宽带10.2Gbps，最高只能达到3840*2160分辨率和30FPS帧率。
新增 3D 功能的小改版
由《阿凡达》带起的 3D 热潮一路持续，所以分别在 2010 年 3 月同 2011 年 10 月推出了小改版 HDMI 1.4a 及 1.4b，主要都是针对 3D 而设，例如加多了两种广播用的 3D 格式、支持 1080/120p 的 3D 影像等。
由 HDMI 2.0 开始，视频解析度支持到 4K/60p，也是现时很多电视、功放机等器材较常用到的 HDMI 版本。
真 4K 版本、频宽增至 18 Gbps
在 2013 年 9 月推出的 HDMI 2.0 又被称为"HDMI UHD"，虽然 HDMI 1.4 已经支持 4K 视频，不过只支持到 30p 的较低规格。HDMI2.0的宽带扩充到了18Gbps，支持即插即用和热插拨，支持3840*2160分辨率和50FPS，60fps帧率。同时在音频方便支持最多32个声道，以及最高1536khz采样率。HDMI2.0并没有定义新的数据线和接头，接口，因此能保持对HDMI1.x的完美向下兼容，现有的二类数据线可直接使用。HDMI2.0并不会取代HDMI1.X，而是给予后者的增强，任何设备要想支持HDMI2.0必须首先保证对HDMI1.X的基础性支持。
支持 HDR
2015 年 4 月推出的 HDMI 2.0 小改版，加入了 HDR 支持。现时大部分新一代支持 HDR 的电视都会采用这个版本，新的功放机、UHD Blu-ray 机等也会设有 HDMI 2.0a 端子。其后的 HDMI 2.0b 则是由原本支持 HDR10 的规格，新增了 Hybrid Log-Gamma 这个广播用的 HDR 格式。
支持 8K/60Hz、4K/120Hz 视频、Dynamic HDR(动态HDR)
2017 年 1 月推出的最新 HDMI 版本，频宽大幅提升至 48Gbps，可以支持高达 7,680 × 4,320/60Hz(8K/60p) 的影像，或者 4K/120Hz 的更高帧率影像。HDMI 2.1 将会继续对应返原有的 HDMI A、C 及 D 等几种插头设计。而且支持新的 Dynamic HDR 技术，比起现时的“静态”HDR，“动态”HDR 可以因应每一格画面的光暗分布进一步提升对比同光暗层次表现。
HDMI 2.1兼容HDMI 2.0、1.4版本，支持最大10K分辨率，8K分辨率刷新率60Hz，4K分辨率刷新率120Hz，支持商业AV视频公司、企业以及特殊用途。支持动态HDR，动态HDR技术支持适应性刷新率技术确保视频每帧都以其最理想的值，包括景深、细节、亮度、对比度和更大范围的色彩，另外采用更环保的防电磁干扰技术。
音效方面，HDMI 2.1 支持新的 eARC 技术，比起现有的 ARC(Audio Return Channel)，可以回传 Dolby Atmos 等 Object-based 音效。
我们可以通过下面这张图对比不同版本支持的功能
1、HDMI与DP接口有什么区别？
答：二者区别还比较大，介于版面原因，这里就不从基本原理上阐述两者的区别.
首先从应用领域而言，HDMI由电视相关厂商的联合发起，而DP主要由电脑相关厂商联合发起，但是要晚于HDMI推出时间。所以DO的应用领域主要集中在电脑及相关配件这块。HDMI的应用领域则几乎涵盖涉及影音输出所有设备。
其次从工作模式上说，HDMI采用的是TMDS传输方式，而DP则是采用了微图像传输方式。以显卡的工作方式为例，显卡图像经过TMDS芯片转换后，再通过专用线路一行一行传输到显示器上。而DP则不需要转换，把显卡生成的图像打包成一个个小数据包传输，然后直接传输到显示器上。这种方式更便捷，兼容性也更高。
最后从传输带宽上对比，目前最新的版本的DP2.0视频带宽达到77.37Gbps，可以实现16K 60Hz或者两个8K 120Hz的视频输出，并支持HDR-10，且对AR/VR也有着更好的支持而最新版本的HDMI2.1则只有48Gbps，目前最高支持8K 60Hz的视频输出。在传输带宽上DP确实要领先很多了。
2、如何从外观上分辨HDMI的版本类型？
答：仅从外观上无法直接分辨HDMI的版本，外观上只能分辨HDMI接口的物理类型，要想知道版本类型还需要用评测器进行测评。
HDMI目前已经布了7个版本，每次新版本推出，都为音像传输技术带来一定变革，并滴水穿石般改变着人们的工作和生活。生动诠释了“科技，让生活更美好“的美好愿景。然而，在音像传输技术的赛道上，远不止HDMI一个选手。例如发展迅猛的DP接口，如今在很多领域已经甩来HDMI接口一截，作为技术变革的受益者，我们当然乐于见到这样正向的竞争。更期待在这样的竞争中，未来能带来更美好的影音体验。
但是，无论如何，HDMI作为目前应用领域最广泛的音视频接口，即使竞争对手颇为强劲，以其绝对的市场占有率，决定未来很长一段时间它都不会退出历史舞台。从发展趋势看，更大的带宽，更广的色域、更好的兼容性、更丰富的功能将是HDMI技术变革的重要方向。充电头网也将始终关注HDMII的发展，为大家带来更多有价值的讯息。
1、【科普】HDMI是什么？HDMI2.1带来了哪些新特性？HDMI简单科普_哔哩哔哩_bilibili
2、https://mp.weixin.qq.com/s/M5szSghjBrw8IY34e0l65g
3、【干货】模拟信号和数字信号的差异 - 知乎 (zhihu.com)
4、VGA、DVI、HDMI区别 - 知乎 (zhihu.com)
5、HDMI® Cable/Connector 全面解析-面包板社区 (eet-china.com)
9、https://www.zhihu.com/question/426995724/answer/1539037682
10、小科普 | 什么是HDCP？和HDMI有什么关系？_线缆_什么值得买 (smzdm.com)
11、买电视前要知道的HDMI ARC和HDMI CEC - 知乎 (zhihu.com)
12、CEC、ARC功能介绍 - 轻轻的吻 - 博客园 (cnblogs.com)
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