HDMI傳輸原理和DVI相同，由Silicon Image公司發(fā)明的TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化傳輸差分信號傳輸技術(shù)。TMDS是一種微分信號機制，采用的是差分傳動方式。這不僅是DVI技術(shù)的基礎(chǔ)，也是HDMI技術(shù)的基礎(chǔ)原理。

一、TMDS原理

TMDS差分傳動技術(shù)是一種利用2個引腳間電壓差來傳送信號的技術(shù)。傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)值（"0"或者"1"）由兩腳間電壓正負極性和大小決定。即，采用2根線來傳輸信號，一根線上傳輸原來的信號，另一根線上傳輸與原來信號相反的信號。這樣接收端就可以通過讓一根線上的信號減去另一根線上的信號的方式來屏蔽電磁干擾，從而得到正確的信號。

每一個標(biāo)準(zhǔn)的HDMI連接，都包含了3個用于傳輸數(shù)據(jù)的TMDS傳輸通道，還有1個獨立的TMDS時鐘通道，以保證傳輸時所需的統(tǒng)一時序。在一個時鐘周期內(nèi)，每個TMDS通道都能傳送10bit的數(shù)據(jù)流。而這10bit數(shù)據(jù)，可以由若干種不同的編碼格式構(gòu)成。 另外，還有一個顯示數(shù)據(jù)通道（DDC），是用于讀取表示接收端顯示器的清晰度等顯示能力的擴展顯示標(biāo)識數(shù)據(jù)(EDID)的信號線。搭載HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護技術(shù)）的發(fā)送、接收設(shè)備之間也利用DDC線進行密碼鍵的認證。

一個HDMI包括3個TMDS數(shù)據(jù)通道和1個TMDS時鐘通道。

每個數(shù)據(jù)通道都通過編碼算法（異或、異或非等），將8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10位數(shù)據(jù)，前8位數(shù)據(jù)由原始信號經(jīng)運算后獲得，第9位指示運算的方式，第10位用來對應(yīng)直流平衡。通過這種算法，會使得數(shù)據(jù)的傳輸和恢復(fù)更加可靠。

1.傳輸最小化

第一步：將8位并行RED數(shù)據(jù)發(fā)送到TMDS Tx。 第二步：并/串轉(zhuǎn)換. 第三步：進行最小化傳輸處理，加上第9位，即編碼過程。第9位數(shù)據(jù)稱為編碼位。

2.直流平衡（DC-balanced）

直流平衡：在編碼過程中，保證信道的直流偏移為零。方法是在原來的第9位數(shù)據(jù)后面加上1位，使得TMDS發(fā)送的"0"、"1"數(shù)量保持基本一致。這樣，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3.差分信號

利用兩引腳間電壓差來傳送信號。

二、HDMI與分辨率

PCLK：像素時鐘
以1920x1080p/60hz為例：1920*1080*60=124.4MHz
以1280x720p/60hz為例：1280*720*60=55.3MHz

帶寬：1s內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（bit）

4K頻率需要的帶寬：選最常用的3840x2160分辨率，色深的話常用的是8位，RGB三色就是24bit，我們的目標(biāo)是60Hz刷新率(60fps)

→→→ 3840*2160*24bit*60fps=11.94Gbps

HDMI1.4像素時鐘高達340MHz，即最大帶寬是：
→→→ 340MHz*10bit（10bit編碼）*3（3個數(shù)據(jù)通道）=10.2Gbps

但是由于HDMI采用的是8bit/10bit編碼方式，實際效率是理論值的80%，所以10.2Gbps能傳輸?shù)淖畲笠曨l帶寬是10.2*0.8=8.1Gbps

HDMI帶寬和TMDS的關(guān)系

而在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的帶寬，在1.0版本就設(shè)定為最高4.96Gbps。那么這一數(shù)值是怎么得來的呢？和TMDS又有什么關(guān)系呢？我們看下面的公式：

這是一個適用于所有串口傳輸接口帶寬計算的公式。在所有的數(shù)字電路中，都有一個負責(zé)提供基本頻率的元器件——晶振，它就像是一個精確的鬧鐘一樣，電路中所有的元器件都按照它的節(jié)奏統(tǒng)一行動。比方說，某一運算電路的晶振頻率是100Hz,就是說這一電路在一秒鐘內(nèi)可以進行100次運算過程。由此可見，晶振的工作頻率越高，每秒所能處理的運算次數(shù)就會越多，數(shù)據(jù)的處理能力也就會越強大。而HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，這個原理同樣適用。

HDMI電路中的時鐘頻率，在最初制定時范圍從25MHz-165MHz之間，也就是說一個TMDS通道每秒最多能傳輸165MHz×10bit=1.65Gbit的數(shù)據(jù)，3個TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit的數(shù)據(jù)，再加上控制數(shù)據(jù)，用標(biāo)準(zhǔn)方法表示就是4.96Gbps的帶寬。而如果用像素點來表示，那就是一秒可以傳輸顯示1.65G個像素點（一個完整的像素點信息由R/G/B三原色信息構(gòu)成）所需要的數(shù)據(jù)量。 在數(shù)字音頻方面，HDMI靈活的支持符合IEC60985 L-PCM標(biāo)準(zhǔn)的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立體聲數(shù)字音頻信號和IEC 61937標(biāo)準(zhǔn)的采樣率為192KHz，24bit量化的單路無壓縮PCM數(shù)字音頻信號，或者8路96kHz的聲音數(shù)據(jù)流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS數(shù)字音頻格式也能通過HDMI直接傳輸。 ?

編輯：黃飛
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