HDMI

一、介绍

HDMI，即高清晰度多媒体接口（High-Definition Multimedia Interface），是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。它主要用于在不同的电子设备之间传输高质量的音视频数据，比如将电脑、游戏机、蓝光播放器等设备的音视频内容传输到电视机、显示器等显示设备上。HDMI接口具有高带宽、传输速度快、支持多种分辨率和色彩格式等优点，能够为用户带来清晰、流畅、逼真的视听体验。

二、常见分类

1. HDMI 1.0 - 1.3 版本

• HDMI 1.0 是最早的版本，带宽为 4.95Gbps，支持 1080i 和 720p 的分辨率。
• HDMI 1.1 在 1.0 的基础上增加了对 DVD Audio 的支持。
• HDMI 1.2 进一步增加了对多声道音频传输的支持。
• HDMI 1.3 版本将带宽提升到了 10.2Gbps，支持 Deep Color（深色）技术，能够提供更丰富的色彩和更高的对比度，同时还支持新的音频格式，如 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio。

2. HDMI 1.4 版本

• 带宽为 10.2Gbps，新增了对 3D 视频的支持，让用户可以在家中享受立体的视觉效果。
• 引入了以太网通道功能，允许通过 HDMI 线同时传输网络数据，实现设备之间的网络连接。
• 支持音频回传通道（ARC），使得电视可以将音频信号通过 HDMI 线回传到功放等音频设备，简化了音频连接。

3. HDMI 2.0 版本

• 带宽大幅提升至 18Gbps，能够支持 4K 分辨率（3840×2160），帧率最高可达 60fps，为超高清视频的传输提供了保障。
• 支持更多的色彩空间和更深的色彩深度，进一步提升了画面的质量。

4. HDMI 2.1 版本

• 带宽达到了惊人的 48Gbps，可支持 8K 分辨率（7680×4320），帧率最高可达 120fps，甚至支持 10K 分辨率。
• 引入了可变刷新率（VRR）、快速帧传输（QFT）和自动低延迟模式（ALLM）等技术，减少画面的延迟和撕裂现象，特别适合用于游戏和高动态内容的播放。

三、技术原理

HDMI 采用了 TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）技术来传输数据。TMDS 是一种差分信号传输技术，它通过一对双绞线来传输数据，其中一根线传输正信号，另一根线传输负信号。这种差分传输方式可以有效地减少电磁干扰，提高信号的传输质量。

在 HDMI 传输过程中，音频和视频数据首先被编码成 TMDS 信号。视频数据被分为红、绿、蓝三个颜色通道，每个通道的数据分别进行编码和传输。音频数据则根据不同的音频格式进行编码，然后与视频数据一起通过 HDMI 线传输到接收设备。

接收设备接收到 TMDS 信号后，会对其进行解码，将信号还原成原始的音频和视频数据，然后进行显示和播放。

四、发展历史

• 2002 年 12 月，日立、松下、飞利浦、索尼、汤姆逊、东芝和 Silicon Image 七家公司联合发布了 HDMI 1.0 标准，标志着 HDMI 技术的诞生。
• 2004 年 5 月，HDMI 1.1 版本发布，增加了对 DVD Audio 的支持。
• 2006 年 6 月，HDMI 1.3 版本推出，大幅提升了带宽和色彩表现能力。
• 2009 年 6 月，HDMI 1.4 版本发布，增加了 3D 视频和以太网通道等功能。
• 2013 年 9 月，HDMI 2.0 版本问世，为 4K 超高清视频的普及奠定了基础。
• 2017 年 11 月，HDMI 2.1 版本发布，进一步提升了带宽和性能，满足了 8K 及更高分辨率视频的传输需求。

五、应用场景

1. 家庭影院系统

在家庭影院中，HDMI 接口是连接各种设备的核心。蓝光播放器、高清机顶盒、游戏机等设备通过 HDMI 线将高质量的音视频信号传输到电视机或投影仪上，让用户在家中就能享受到影院级的视听效果。同时，通过 HDMI 的音频回传通道功能，电视可以将音频信号回传到功放等音频设备，实现多声道环绕声的播放。

2. 电脑和显示器连接

电脑用户可以使用 HDMI 线将电脑与显示器连接起来，实现高清视频的播放和大屏幕显示。对于游戏玩家来说，HDMI 2.1 版本的高带宽和低延迟特性可以提供更加流畅和逼真的游戏体验。此外，一些笔记本电脑还可以通过 HDMI 接口连接投影仪，方便进行商务演示或家庭观影。

3. 数字 signage

在商场、酒店、机场等公共场所，数字 signage 系统广泛应用。通过 HDMI 接口，服务器可以将广告、信息等内容传输到显示屏上，实现高清图像和视频的展示。HDMI 的高画质和稳定性能够吸引人们的注意力，提高信息传播的效果。

4. 医疗设备

在医疗领域，一些医疗影像设备如 CT 扫描仪、核磁共振成像（MRI）设备等需要将高分辨率的图像和视频传输到显示器上供医生诊断。HDMI 接口的高带宽和高质量传输特性可以确保图像的清晰和准确，有助于医生做出更准确的诊断。