HDMI傳輸原理詳解

如同最頂級的發動機是F1賽車馳騁賽場的保障一樣，HDMI標準之所以擁有強大的數據傳輸能力，和它的傳輸原理是分不開的，下面我們就看看HDMI標準的傳輸原理是什么。
    HDMI標準繼續沿用了和DVI相同的，由Silicon Image公司發明的TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化傳輸差分信號傳輸技術。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技術的基礎，也是HDMI技術的基礎原理。
 
    TMDS差分傳動技術是一種利用2個引腳間電壓差來傳送信號的技術。傳輸數據的數值（“0”或者“1”）由兩腳間電壓正負極性和大小決定。

每一個標準的HDMI連接，都包含了3個用于傳輸數據的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一時序。在一個時鐘周期內，每個TMDS通道都能傳送10bit的數據流。而這10bit數據，可以由若干種不同的編碼格式構成。

TMDS對每個像素點中的RGB三原色分別按8bit編碼

TMDS數據發送時序結構
    一般來說，HDMI傳輸的編碼格式中要包含視頻數據（HDMI1.3版本前每個像素采用24bit）、控制數據和數據包（數據包中包含音頻數據和附加信息數據，例如糾錯碼等）。TMDS每個通道在傳輸時要包含一個2bit的控制數據、8bit的視頻數據或者4bit的數據包即可。在HDMI信息傳輸過程中，可以分為三個階段：視頻數據傳輸周期、控制傳輸周期和數據島傳輸周期，分別對應上述的三種數據類型。

HDMI帶寬和TMDS的關系
    而在HDMI標準中所規定的帶寬，在1.0版本就設定為最高4.96Gbps。那么這一數值是怎么的來的呢？和TMDS又有什么關系呢？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。在所有的數字電路中，都有一個負責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奏統一行動。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就會越多，數據的處理能力也就會越強大。而HDMI標準中，這個原理同樣適用。

HDMI編碼圖例：3個TMDS分別傳輸像素點的RGB數據
    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的數據，3個TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit的數據，再加上控制數據，用標準方法表示就是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三原色信息構成）所需要的數據量。
  
    在數字音頻方面，HDMI靈活的支持符合IEC60985 L-PCM標準的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立體聲數字音頻信號和IEC 61937標準的采樣率為192KHz，24bit量化的單路無壓縮PCM數字音頻信號，或者8路96kHz的聲音數據流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS數字音頻格式也能通過HDMI直接傳輸。