科普：什么是HDMI
前言
一直以来，为了追求身临其境的美好体验，人类孜孜不倦的改良音像传输技术，于光的投影应用中诞生了皮影戏、电影艺术；在模拟信号的应用中诞生了电视艺术；而进入21世纪以来，数字信号取代模拟信号使得高清影像也能被寻常百姓轻松体验。
音像传输技术的发展既是技术的更迭，更是技术产物的推陈出新。今天给大家介绍的就是为输出高清影像做出卓越贡献的技术产物——HDMI接口。
此前，我们已经做了科普的视频版，今天再将图文版本分享给大家
认识HDMI
相信对于大多数人而言“HDMI”是既陌生又熟悉的词汇，我们会在各类数码产品中看到它的线缆和接口，也会在平台上看到诸如“HDMI组织又发布了新版本”这样的新闻。那么HDMI究竟是身边么呢？在这里我们需要把HDMI接口、线缆以及版本区分开。
HDMI起源
HDMI（High Definition Multimedia Interface） ,中文名称为高清晰度多媒体接口。所以一般情况下我们在说HDMI的时候，指的是这种接口。
2002年4月日立，松下，飞利浦 Silicon Image，索尼，汤姆逊，东芝共7家公司成立HDMI组织，并制定了的专用于数字视频/音频传输标准。同年12月，HDMI组织发布了1.0版本，随后适配HDMI版本的接口类型相继被设计出来，HDMI接口开始走进大众视野。
HDMI是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影响传输的专用型数字化接口，可以在一根传输电缆内传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，且无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。
数字信号相较于模拟信号具备诸多优势，首先是输出的视频信号更加稳定，不容易受到干扰出现拖影和偏色等情况；其次，HDMI接口可以同时输出视频和音频两种信号，输出音像时不用额外连音频线；最后，HDMI接口支持热插拔，即插即用，十分方便。凡此种种，以HDMI接口为代表数字信号传输技术就慢慢取代了模拟信号传输方式。成为主流，HDMI接口也很快成为机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视、游戏主机、综合扩大机、数字音响与电视机等设备的必备接口。
HDMI接口类型（物理）
然而，HDMI接口虽然高效好用，但是应用于不同设备上却有着不同物理外观，HDMI协会共定义了下列五种：
Type-A
也称为Standard(标准) HDMI接口，为市面上最常见的HDMI连接器种类，共设计有 19pin，宽度为13.9毫米、厚度为4.45毫米。一般笔记本电脑、DVD 播放器、电视、计算机屏幕等设备上都采用此种类，从1.0 版本沿用至今。
Type-B
目前非常少见，设计有29pin，带宽为 Type-A 的两倍。理论上能够传输 WQXGA（2560×1600）的高分辨率，但是当时的HDMI芯片无法运作在那么高的频率速度，所以市面上并没有产品采用。
Type-C
又称做 mini（小型）HDMI 接口，为19pin 的设计，但针脚排列成单排，其尺寸为10.42×2.4毫米，比Type A小了将近1/3，应用范围很小，有时候会在一些薄型笔记本电脑或是计算机屏幕上使用。于1.3 版本时推出。
Type-D
又称作 micro（微型） HDMI接口，采用了双排针脚19pin 的设计。Type-D 接口比Type-C又缩小了大约一半的面积，尺寸近似于miniUSB接口，很适合数字相机、平版计算机等以轻薄短小设计为要求的便携设备使用，更适用于便携和车载设备。于1.4 版本推出。
Type-E
此种类专为车用线缆设计，有与其他种类相同的 19pin 设计，差别在线缆相连的地方有着机械锁的设计，能够在车辆行进中确保连接的稳定性。是一般消费者在市面上不常见到的种类。
HDMI线缆类型
HDMI线缆是否符合使用者的需求取决于「线材」及「接口」两个部分。线材决定线缆的带宽，对应到线缆传送的最高分辨率；接口则决定线缆能够连接的设备种类。HDMI线缆能传输的数据量取决于 TMDS 信道上频率的速度，根据最高传输速率的不同，可以分为下列四种不同的 HDMI线缆规格：
Category 1 cable
Category 1 cable（Category 1 cable(标准HDMI电缆）最高支持的 TMDS 频率为 74.25MHz，带宽为 2.25Gbps，可传输720p/1080i 60Hz的影像。
Category 2 cable
Category 2 cable（高速HDMI电缆）最高支持的 TMDS 频率为 340MHz，带宽为 10.2Gbps，可传输 4K2K 30Hz 的影像。
Premium HDMI cable
Premium HDMI cable（升级高速HDMI线缆）最高支持的 TMDS 频率为 594MHz，带宽为 5.94Gbps，对应到 HDMI 2.1 的最高带宽，可以传输 4K2K 60Hz 的影像。
Category 3(Ultra High Speed, UHS) cable
Category 3 cable:（超高速HDMI线缆）除了 TMDS 模式之外，同时也支持 FRL 模式，带宽最高可达 48Gbps，可以传输8K 60Hz 不经过压缩处理的影像.
Category 1 Automotive
针对「车用线缆」（Automotive）HDMI1.4b 规范有其专有的定义。车用线缆由于使用上有其限制，因此支持的带宽较低，最高频率只到 74.25MHz ，由于考虑到汽车内部环境通常比室内严苛许多，为了能够承受颠簸、高低温变化等各项因素，对连接稳定性、抗震、防潮等环境承受度都有一定要求，所以在接口上会使用结构经过特别设计且尺寸较大的 Type-E接口。
HDMI版本及功能
前面有给大家介绍主流的HDMI接口类型，与USB接口一样，HDMI的接口类型也是随着它的接口协议（版本）不断变迁的，那么下面我们一起看看HDMI从成立至今，共发布多少个版本，不同版本又带来了什么新技术。
在对于历代版本及功能进行描述时，我们先给大家介绍一下关于HDMI历代版本通用的重要功能——基于HDCP的安全性能。这边简单介绍一下HDCP。
HDCP
HDCP(High -bandwidth Digital Content Protection)高带宽数字内容保护技术，又是个由intel牵头做的老技术了，目的是为了“防止用户非法录制”复制内容、保护版权。当检测到非法录制时无法正常显示画面，降低画质、分辨率。
目前已经到了2.2版本，由MovieLabs牵头，组织成员包括派拉蒙影业、索尼电影、二十世纪福克斯、环球电影、华特迪士尼影业、华纳兄弟。（每代版本不向下兼容，想要高分辨率就要支持新版本）。关于HDMI的具体原理我们后面单独开个篇幅继续说。
HDMI 1.0
支持 Blu-ray 及全高清 1080/60p
最早的 HDMI 版本，2002 年 12 月推出，可说是专为当年的 Blu-ray 等全高清软件而设，最大特点是同时整合了影像和音频传输，比起电脑上的 DVI、DisplayPort 纯影像传输介面，更加适合影音器材使用。HDMI 1.0 已经支持 DVD 及 Blu-ray 视讯，最高频宽达到 4.95 Gbps，当中 3.96 Gbps 用作传输视频流，可以支持 1080/60p 或者 UXGA 解析度;音频方面支持 8 声道的 LPCM 24bit/192kHz，换言之已经播到多声道 Hi-Res，规格相当之强。
DVD-Audio 以及 SACD 的音频在 HDMI 的小改版之后都已经支持，可惜这两种格式后来都未能普及
HDMI 1.1
新增对DVD音频的支持
2004年5月，HDMI1.1版本面世，新增对DVD音频的支持。DVD-Audio 用 DVD 光碟储存 16bit/44.1kHz 至 24bit/192kHz 的 PCM 音乐，本来同 SACD 一样作为 CD 格式的后继者，不过可惜两种格式都未能普及。
HDMI 1.2
支持 SACD
HDMI1.2版本于2005年8月推出，新增了对 1-bit audio、也就是 SACD 音频串流的支持，最多可支持 8 个声道，很大程度上解决了HDMI1.1支持的分辨率较低，同电脑设备兼容性较差等问题。1.2版像素时钟运行频率达到165MHz，数据量达到4.95Gbps，因此可以实现1080P，可以认为1.2版解决的是电视的1080P和电脑的点对点显示问题。
HDMI 1.2a
兼容 CEC 多器材操控
HDMI 1.2 的小改版，在同年 12 月推出，支持全部 CEC(Consumer Electronic Control)功能，让兼容的器材以 HDMI 连接时以一个遥控就可以全部控制。
新一代的电视、Blu-ray 机等器材都可以支持 Deep Color 技术，令显示的颜色可以更丰富。
HDMI Type-A 也就是最常见的 HDMI 插头是在 1.0 版本就沿用至今，Type C(mini HDMI)则是 1.3 版推出、Type D(micro HDMI )是在 1.4 版本推出。
HDMI 1.3
频宽增至 10.2 Gbps、支持 Deep Color 及高清音效串流
2006年6月HDMI1.3更新，带来最大的变化是将单链接带宽频率提升到340MHz，也就能让这些液晶电视获得10.2Gbps的数据传输量，1.3版的线有4对传输通道组组成，其中1对通道是时钟通道，另外3对是TMDS通道（最小化传输差分信号），他们的传输速度分别为3.4GBPS。那么3对就是3*3.4=10.2gpbs更是能将HDMI1.1,1.2版本所支持的24位色深大幅扩充至30位，36位及48位（RGB或YCbCr）。HDMI1.3支持1080P，一些要求不高的3D也支持（理论上不支持，实际有些可以）。
HDMI 1.4
支持 4K/30p、3D 及 ARC
HDMI 1.4 可算是早几年最普及的一个版本，2009 年 5 月推出，已经支持 4K 解析度，不过就只有 4,096 × 2,160/24p 或者 3,840 × 2,160/24p/25p/30p。当年亦是 3D 热潮开始的时候，HDMI 1.4 也支持了 1080/24p、720/50p/60p 的 3D 影像。音频方面新增了相当实用的 ARC(Audio Return Channel)功能，让电视音频可以经由 HDMI 回传到功放机再输出。也新增了 100Mbps 的网络传输功能，通过 HDMI 可以分享互联网连接。
HDMI1.4版本已经可以支持4k了，但是受制于宽带10.2Gbps，最高只能达到3840*2160分辨率和30FPS帧率。
HDMI 1.4a、1.4b
新增 3D 功能的小改版
由《阿凡达》带起的 3D 热潮一路持续，所以分别在 2010 年 3 月同 2011 年 10 月推出了小改版 HDMI 1.4a 及 1.4b，主要都是针对 3D 而设，例如加多了两种广播用的 3D 格式、支持 1080/120p 的 3D 影像等。
由 HDMI 2.0 开始，视频解析度支持到 4K/60p，也是现时很多电视、功放机等器材较常用到的 HDMI 版本。
HDMI 2.0
真 4K 版本、频宽增至 18 Gbps
在 2013 年 9 月推出的 HDMI 2.0 又被称为"HDMI UHD"，虽然 HDMI 1.4 已经支持 4K 视频，不过只支持到 30p 的较低规格。HDMI2.0的宽带扩充到了18Gbps，支持即插即用和热插拨，支持3840*2160分辨率和50FPS，60fps帧率。同时在音频方便支持最多32个声道，以及最高1536khz采样率。HDMI2.0并没有定义新的数据线和接头，接口，因此能保持对HDMI1.x的完美向下兼容，现有的二类数据线可直接使用。HDMI2.0并不会取代HDMI1.X，而是给予后者的增强，任何设备要想支持HDMI2.0必须首先保证对HDMI1.X的基础性支持。
HDMI 2.0a、2.0b
支持 HDR
2015 年 4 月推出的 HDMI 2.0 小改版，加入了 HDR 支持。现时大部分新一代支持 HDR 的电视都会采用这个版本，新的功放机、UHD Blu-ray 机等也会设有 HDMI 2.0a 端子。其后的 HDMI 2.0b 则是由原本支持 HDR10 的规格，新增了 Hybrid Log-Gamma 这个广播用的 HDR 格式。
HDMI 2.1
支持 8K/60Hz、4K/120Hz 视频、Dynamic HDR(动态HDR)
2017 年 1 月推出的最新 HDMI 版本，频宽大幅提升至 48Gbps，可以支持高达 7,680 × 4,320/60Hz(8K/60p) 的影像，或者 4K/120Hz 的更高帧率影像。HDMI 2.1 将会继续对应原有的 HDMI A、C 及 D 等几种插头设计。而且支持新的 Dynamic HDR 技术，比起现时的“静态”HDR，“动态”HDR 可以因应每一格画面的光暗分布进一步提升对比同光暗层次表现。
HDMI 2.1兼容HDMI 2.0、1.4版本，支持最大10K分辨率，8K分辨率刷新率60Hz，4K分辨率刷新率120Hz，支持商业AV视频公司、企业以及特殊用途。支持动态HDR，动态HDR技术支持适应性刷新率技术确保视频每帧都以其最理想的值，包括景深、细节、亮度、对比度和更大范围的色彩，另外采用更环保的防电磁干扰技术。
音效方面，HDMI 2.1 支持新的 eARC 技术，比起现有的 ARC(Audio Return Channel)，可以回传 Dolby Atmos 等 Object-based 音效。
我们可以通过下面这张图对比不同版本支持的功能
常见问题解答
1、HDMI与DP接口有什么区别？
答：二者区别还比较大，介于版面原因，这里就不从基本原理上阐述两者的区别.
首先从应用领域而言，HDMI由电视相关厂商的联合发起，而DP主要由电脑相关厂商联合发起，但是要晚于HDMI推出时间。所以DO的应用领域主要集中在电脑及相关配件这块。HDMI的应用领域则几乎涵盖涉及影音输出所有设备。
其次从工作模式上说，HDMI采用的是TMDS传输方式，而DP则是采用了微图像传输方式。以显卡的工作方式为例，显卡图像经过TMDS芯片转换后，再通过专用线路一行一行传输到显示器上。而DP则不需要转换，把显卡生成的图像打包成一个个小数据包传输，然后直接传输到显示器上。这种方式更便捷，兼容性也更高。
最后从传输带宽上对比，目前最新的版本的DP2.0视频带宽达到77.37Gbps，可以实现16K 60Hz或者两个8K 120Hz的视频输出，并支持HDR-10，且对AR/VR也有着更好的支持而最新版本的HDMI2.1则只有48Gbps，目前最高支持8K 60Hz的视频输出。在传输带宽上DP确实要领先很多了。
2、如何从外观上分辨HDMI的版本类型？
答：仅从外观上无法直接分辨HDMI的版本，外观上只能分辨HDMI接口的物理类型，要想知道版本类型还需要用评测器进行测评。
充电头网总结
HDMI目前已经布了7个版本，每次新版本推出，都为音像传输技术带来一定变革，并滴水穿石般改变着人们的工作和生活。生动诠释了“科技，让生活更美好“的美好愿景。然而，在音像传输技术的赛道上，远不止HDMI一个选手。例如发展迅猛的DP接口，如今在很多领域已经甩来HDMI接口一截，作为技术变革的受益者，我们当然乐于见到这样正向的竞争。更期待在这样的竞争中，未来能带来更美好的影音体验。
但是，无论如何，HDMI作为目前应用领域最广泛的音视频接口，即使竞争对手颇为强劲，以其绝对的市场占有率，决定未来很长一段时间它都不会退出历史舞台。从发展趋势看，更大的带宽，更广的色域、更好的兼容性、更丰富的功能将是HDMI技术变革的重要方向。充电头网也将始终关注HDMII的发展，为大家带来更多有价值的讯息。
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