就算不是影音發燒友,很多人也脫離不了HDMI線的影響.家里買部新的平面電視,很可能已經都是4K解析度了,因為4K電視價格一路下滑,與2K高畫質電視距離越來越小,消費者當然會選擇新科技產品.如果再買部可觀看網路電視的機上盒,或可播放下載節目的高畫質播放盒,甚至是攜帶型的高畫質MP4播放器,都少不了HDMI線連接.從電腦街一條百來元,到音響店一條上萬元,這些HDMI線究竟有甚麼區別?
影像傳輸介面的演進
最早類比的影像端子稱為Composite Video,以黃色RCA接頭代表影像,除了RF外,這是最古老的輸出入介面;後來才發展出S-Video(彩度與亮度分離)、Component(色差端子,把影像中的明度、彩度、同步脈沖分解開來各自傳送)、D-Terminal、VGA、DVI等其他介面.無論如何,這些端子都是影像和聲音分開的.
1970年代歐洲誕生了一種21 pin的SCART介面,將影像和聲音全部整合在一起,影像和左右聲道都是Bi-directional雙工的,也包含RGB及S-Video的訊號,它能夠自動對應寬螢幕,開啟家用消費電子產品自動化運用的先鋒.SCART到目前為止,都能夠支持高畫質影音訊號,其功能在衛星接收器上發揮的淋漓盡致.歐規的DVB衛星接收器,在當地都必定使用SCART接頭,為了應付Pay TV付費電視節目,這時候SCART的數據匯流排除了聯結付費電視的解碼器之外,還兼具控制碟型天線的位置,連帶可以操作集波器的極性,達到接收來自不同衛星的節目.SCART的控制技術發展經驗,造就了控制通道的技術概念,後來IEEE 1394及HDMI的CEC控制通道的設計就受到它的啟發.
黃色的RCA接頭是常見的Composite Video端子;黑色者是可分離彩度與亮度的S-Video端子;有紅藍綠三色的是Component色差端子.
IEEE 1394被蘋果稱為FireWire,由于Sony在蘋果未將FireWire作為統一品牌之前,就注冊以i.Link作為商標,最初Sony的DV使用這種介面,因此也稱為DV端子.
IEEE 1394的傳輸效率相當優異,控制通道的指令也很完備,只要是日本高畫質衛星的玩家,一定很熟悉i.Link的控制方式.在電腦網路的運用上,IEEE 1394也有一種功能稱為IP over IEEE 1394,這種互聯配置方式,即使沒有Hub的情況下,透過IEEE 1394匯流排,也可以組成一個區域網路進行對外網路連線.不過2007年微軟公司宣布,IEEE 1394匯流排上的IP網路,不再提供支持在Windows所有的更新版本,也就是說IEEE 1394面臨末代命運.
同時藍光機攻城掠地,i.Link的速度不再符合精確又高速的工作效率,所以日本數位廣播逐漸放棄這個介面.電腦方面,IEEE 1394必須付費授權,現在也被擁有高速化技術的USB 3.0取代了.2005年日本松下曾推出令人驚嘆的VIERA Link技術,學習SCART單線數據匯流排的方式傳輸AV.Link的訊號,使用單一遙控器就可以操作周邊的機器,促使HDMI 1.2a修訂版本公布了CEC功能,松下後來也改以HDMI作為系統連動控制的技術.
歐洲在1970年代推出的SCART接頭,能支持高解析影音訊號,其控制技術的發展經驗啟發了IEEE 1394與HDMI的設計.
1999年以美國Silicon Image的專利技術為藍本所推出的DVI端子,當時旨在統一新時代的數位顯示介面標準.
蘋果公司叫IEEE 1394,SONY稱之為i.LINK,現在已逐漸淡出市場.
HDMI的誕生
2002年4月,Hitachi、Panasonic、Philips、Silicon Image、Sony、Thomson、Toshiba等七家公司共同組建了HDMI高畫質多媒體介面組織,開始著手制定一種符合高畫質時代標準的全新數位化視訊、音訊介面技術,同年12月9日正式發布了HDMI 1.0版標準,為HDMI(High-Definition Multimedia Interface,高清晰度多媒體介面)正式拉開序幕.
其實早在1999年,為了滿足數位時代高品質圖形影像的要求,DDWG數據顯示工作組以美國Silicon Image公司的專利技術為藍本,推出了一種名為DVI的介面,旨在統一新時代數位顯示介面標準.此一技術得到IT產業Intel、DELL、HP、IBM等多個大企業支持.但伴隨著數位高清影音的發展,DVI介面逐漸暴露出種種問題,甚至成為進步的瓶頸.DVI介面存在的主要問題有︰
DVI介面考慮的對象是PC,對于平板電視的兼容能力一般.
DVI介面缺乏對影像版權保護的支持.
DVI介面只支持8 bit的RGB信號傳輸,不能讓廣色域的顯示終端發揮最佳性能.
DVI介面出于兼容性考慮,預留了不少接腳以支持類比設備,造成介面體積較大.
DVI介面只能傳輸圖像訊號,完全沒有考慮對于數位聲音訊號的支持.
2002年12月正式發布HDMI介面.
由于以上種種缺陷,DVI接口已經不能更好地滿足整個行業的發展需要.因此,無論是IT廠商、平面電視制造商,還是好萊塢的眾多出版商,都迫切需要一種更好的能滿足未來高畫質視訊產業發展的介面技術,HDMI標準于焉誕生.由于HDMI可同時傳輸影像和聲音訊號,對于建構家庭劇院、消費電子類產品而言,大大減少了纜線的數量,便利實用.經過了數十年的發展和演進,HDMI介面目前已經被廣泛應用在平面電視、數位相機/攝影機、高畫質多媒體播放機、投影機、PC、手機、平板電腦、車用電子設備等非常多的領域,成為消費電子設備中不可缺少的影音介面.
HDMI介面的種類
HDMI共有五種介面,實際上運用的僅為其中四種,分別是:
HDMI A Type
總共有19 pin,是影音器材最常見的HDMI接頭規格,相當于DVI Single-Link傳輸.A type的插頭內部接腳呈環狀排列,標準規定外觀尺寸的誤差要控制在相當小的范圍內(0.05mm),以保證良好的接觸性.
HDMI B Type
總共有29 pin,可傳輸A type兩倍的TMDS資料量,相當于DVI Dual-Link傳輸,用于傳輸高解析度圖形(WQXGA 2560×1600以上).但因為傳輸TMDS時工作頻率必須提高至270 MHz以上,而在HDMI 1.3的IC出現之前,大部分設備只能穩定在165 MHz以下工作,所以此類介面未應用在任何產品中.
HDMI C Type
稱為Mini HDMI,總共有19 pin,可以說是縮小版的HDMI A type,但腳位定義有所改變,主要是用在攜帶型裝置上,例如DV、數位相機、攜帶型多媒體播放器等.
HDMI D Type
也稱為Micro HDMI,共有19 pin,腳位定義有所改變,介面比Mini HDMI縮小約50%,可為相機、手機等攜帶式裝置帶來最高支持1080p的解析度及最高支持5GB的傳輸速度.
HDMI E Type
共有19 pin,多用于汽車產業,1.4版本才首次于市場出現.E型接頭設計對環境的要求特別嚴格,接頭互相連接時要注意耐震、防潮、溫差變化、噪音干擾等,因為車上的環境不如住家安定,所以在HDMI的各類型接頭中這是唯一有interlocking互鎖的結構.
HDMI版本
HDMI最早的介面規范HDMI 1.0于2002年12月公布,1.1版本于2004年公布,1.2版本于2005年公布,1.3版本于2006年公布,1.4版本于2009年公布,最新的2.0版本于2013年公布.每一次版本更新都是為了擴大應用范圍,增加功能,提高速率的實現.
1.0版 → 研發、試用階段
1.1版 → 只有影像(1080p)
1.2 → 影像(1080p)+立體聲
1.3 → 影像(1080p)+支持7.1聲道
1.4 → 基本與1.3版相同,再增加乙太網路通道、音訊回傳通道、3D over HDMI、支持4K解析度、擴大對色階的支持,與Micro HDMI連接器
那些HDMI標準的發起者組織在推廣HDMI標準的時候,并不是本著救世濟人的原則,單純的推廣一種領先的技術,其背後還有著更深層次的商業原因.這就要從HDMI晶片的主要供應商Silicon Image說起.前面說過HDMI標準是由Hitachi、Panasonic、Philips、Silicon Image、SONY、Thomson、Toshiba等七家公司共同制定,而這七家公司中,掌握了HDMI標準最核心技術的便是美國Silicon Image,它不僅掌握著HDMI核心的TMDS(transition minimized differential signaling,最小化傳輸差分訊號)技術,也是全世界最大的HDMI主控晶片供應商,因此,HDMI標準的普及程度就和Silicon Image之間產生了直接的利益關系.
不同尺寸的HDMI接頭適用于不同的設備.
HDMI是要收費的!
為了更好地推廣HDMI標準,以Silicon Image為首,又成立了一個專門的全資子公司HDMI Licensing, LLC.這個公司專門負責HDMI標準的更新、向設備商的推廣,和對各種搭載了HDMI產品的認證和測試工作.當初制定HDMI標準的其余六家公司,也成了HDMI Licensing公司的創建者,但是占據的份額相對較小.
天下沒有免費的午餐,HDMI Licensing公司支付相應的費用.而費用的構成也比較多,主要有以下幾種收費項目.
一、每種使用HDMI的設備需要繳納每年一萬美元的權利金,如果要加入HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection,高頻寬數位內容保護)功能,還需支付額外的一萬美元.對于HDCP功能,幾乎很少有廠家會選擇放棄,不然他們的產品將缺乏基本的競爭力.
二、為了保證裝有HDMI介面的設備之間的相容性,廠商們還需參加Authorized Testing Center舉辦的HDMI ATC相容性測試,包括影像設備、接收器、轉發設備、線材等每一種都單獨收費.
三、每部用于商業化的器材,還需要單獨繳納15美分的權利金和4美分的HDCP權利金.如果使用HDMI的logo,每件器材還需再繳納5美分.
上面這三項收費,還僅僅是HDMI Licensing收入的一部分,另外一部分收入則來自于販賣HDMI主控晶片.目前世界上能提供HDMI主控晶片的廠家除了Silicon Image,還有安捷倫等廠商.數位顯示技術中,目前世界上有三大主流技術,TMDS為Silicon Image所開發、LVDS隸屬National Semiconductor獨有專利,以及日本Sony研發的GVIF技術,各有所長.令人不解的是Sony有不錯的技術,為何會聯合Silicon Image共同推展HDMI的TMDS技術呢?商業競爭的策略,巧妙之處盡在不言中.
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