全面解析HDMI接口技術

高解析多媒體影音接口（High Definition Multimedia Interface， HDMI?）是一種在家電以及 3C 產品上相當普遍的影音傳輸接口，HDMI?支持高分辨率視訊以及多信道高傳真音頻，消費者可以從中獲得更好的影音體驗。同時 HDMI?也支持雙向傳輸的 CEC（Consumer Electronics Control）功能，可以用來控制當下透過 HDMI?線纜連接在一起并支持 CEC 協(xié)議的裝置，另外也支持 ARC（Audio Return Channel）功能，顯示器可以利用 ARC 的功能將聲音訊號透過同一條HDMI?線纜回傳到家庭劇院等裝置，以減少多余線材的使用。

HDMI?線纜是否符合使用者的需求取決于「線材」及「連接器」兩個部分。線材決定線纜的帶寬，對應到線纜傳送的最高分辨率；連接器則決定線纜能夠連接的設備種類。HDMI?線纜能傳輸的資料量取決于 TMDS 信道上頻率的速度，根據最高頻率上限的不同，可以分為下列四種不同的 HDMI?線纜規(guī)格：

（1） Category 1 cable

（2） Category 2 cable

（3） Premium HDMI cable

（4） Category 3（Ultra High Speed， UHS） cable

其中 （1）、（2）被定義在 High-Definition Multimedia Interface Specification Version 1.4b中，（3）被定義在 Premium HDMI Cable Specification 里，而（4）被定義在 High Definition Multimedia Interface Specification Version 2.1 里，其中詳細的頻率規(guī)格如下：

Category 1 cable： 最高支持的 TMDS 頻率為 74.25MHz，帶寬為 2.25Gbps，可傳輸 720p/1080i 60Hz的影像

Category 2 cable： 最高支持的 TMDS 頻率為 340MHz，帶寬為 10.2Gbps，可傳輸 4K2K 30Hz 的影像

Premium cable： 最高支持的 TMDS 頻率為 594MHz，帶寬為 5.94Gbps，對應到 HDMI 2.1 的最高帶寬，可以傳輸 4K2K 60Hz 的影像

Category 3 cable： 除了 TMDS 模式之外，同時也支持 FRL 模式，帶寬最高可達 48Gbps，可以傳輸8K 60Hz 不經過壓縮處理的影像

當 HDMI? 從 1.3 版更新至 1.4 版時，新增加支持以太網絡功能，讓不同裝置透過其連接的 HDMI?線纜就能共享網絡功能，不需要連接額外的網絡線。如果支持此功能的線纜，會在名稱之后加注「附以太網」（with Ethernet）的字樣。

另外，針對「車用線纜」（Automotive）HDMI? 1.4b 規(guī)范有其專有的定義。車用線纜由于使用上有其限制，因此支持的帶寬較低，最高頻率只到 74.25MHz （Category 1 Automotive），由于考慮到汽車內部環(huán)境通常比室內嚴苛許多，為了能夠承受顛簸、高低溫變化等各項因素，對連接穩(wěn)定性、抗震、防潮等環(huán)境承受度都有一定要求，所以在連接器上會使用機構經過特別設計且尺寸較大的 Type-E 連接器。

在連接器部分，HDMI?協(xié)會共定義了下列五種：

Type A

為市面上最常見的HDMI?連接器種類，共設計有 19pin，一般筆記本電腦、DVD 播放器、電視、計算機屏幕等設備上都采用此種類。

Type B

設計有29pin，帶寬為 Type A 的兩倍。理論上能夠傳輸 WQXGA（2560×1600）的高分辨率，但是當時的HDMI?芯片無法運作在那么高的頻率速度，所以市面上并沒有產品采用。

Type C

又稱做 mini-HDMI 連接器，為19pin 的設計，但針腳排列成單排，而且有著比 Type A 稍小的體積，有時候會在一些薄型筆記本電腦或是計算機屏幕上使用。

Type D

又稱做 micro-HDMI連接器，同樣為19pin 的設計。Type D 接口比Type C又縮小了大約一半的面積，很適合數字相機、平版計算機等以輕薄短小設計為要求的便攜設備使用，有時候也會在筆記本電腦上看見。

Type E

此種類專為車用線纜設計，有與其他種類相同的 19pin 設計，差別在線纜相連的地方有著機械鎖的設計，能夠在車輛行進中確保連接的穩(wěn)定性。是一般消費者在市面上不常見到的種類。

在 HDMI?的規(guī)格中，規(guī)范了了許多線纜及連接器的類型，如表（1）所示，其中 Type B 連接器由于規(guī)格設計上的定義，并沒有受到廠商的青睞，目前采用這類型連接器的產品在市面上是看不到的。目前市場上采用 Type C 及 Type D 連接器類型的產品并不普及，多少降低了廠商使用的意愿。最主要的原因還是，消費者在市面上購入的大都是采用 Type A 類型連接器的 HDMI? 線纜，所以一般帶有Type C 及 Type D 類型的裝置，必須再額外搭配適配器才能轉接上 Type A 線纜，額外的轉接需求會使消費者在使用上覺得不方便。

表1：HDMI? 市場名稱及類別

在 2013 年 HDMI? 2.0 規(guī)格發(fā)布之后，HDMI 接口能夠乘載的最大帶寬來到了 18Gbps，將近HDMI? 1.4 時期 10.2Gbps 的兩倍。但是 HDMI? 2.0 的規(guī)格當中并沒有新增線纜規(guī)格，因此并不存在坊間俗稱的「HDMI? 2.0 線纜」。

在短距離的訊號傳輸，訊號衰減尚不明顯，理論上選用質量較好的高速 HDMI 線纜就能夠滿足 HDMI? 2.0 的帶寬，但是隨著不同的應用出現(xiàn)，造成距離的增加，甚至超過 5 公尺以上，此時訊號衰減造成的影響就會逐漸明顯。

對此，HDMI? 協(xié)會提出了「Premium HDMI? Cable Certification Program」，除了針對 18Gbps 訊號有眼圖測試來確保訊號質量，還規(guī)范有電磁干擾（EMI）測試，確保線纜不會釋放或是接收過多的噪聲，減少訊號傳輸時的噪聲干擾，有助于較長距離的傳輸。通過認證的線纜，廠商將可以購買附有專屬QR Code 的防偽標簽（如下圖）。并且可以根據是否附加以太網絡功能在產品外盒上加注。

最后，隨著HDMI?規(guī)格的更新，為了提供使用者更大的帶寬，最新的 HDMI? 2.1 Fixed Rate Link（FRL）模式架構下可以傳輸大量的影音信息。對線材來說，更高的訊號傳輸帶寬要求意味著更嚴格的質量要求，因此延伸出新的UHS HDMI?線纜種類與規(guī)范。消費者在購買線纜的時候，深入了解自身需求，配合環(huán)境選擇最適合的線纜，才能發(fā)揮產品的最大效能。

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