HDMI接口与HDMI协议
什么是HDMI接口?
HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数/模或者模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言,HDMI技术不仅能提供清晰的画质,而且由于音频/视频采用同一电缆,大大简化了家庭影院系统的安装。
2002年的4月,日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立了HDMI组织开始制定新的专用于数字视频/音频传输标准。2002年岁末,高清晰数字多媒体接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0标准颁布。HDMI在针脚上和DV I兼容,只是采用了不同的封装。与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP的支持,同时提供了更好的DDC可选功能。HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s,因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器,接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。
传统的AV复合和色差接口都需要独立分开音频和视频数据线来传输信号,同为数字接口的DVI接口则并不支持音频传输,目前唯有HDMI具备了在一条数据线上同时传送影音信号的能力,因此人们也习惯把HDMI称为“高清一线通”。
什么是HDCP协议?
HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写,中文可称作“HDCP数字内容保护”。HDCP技术是由好莱坞与半导体界巨人Intel合作发开,它可以实际运用在显卡、DVD播放机等传输端,以及显示器、电视机、投影机的接收端之间。是高清电影、电视节目的重要反盗版技术,不支持HDCP协议的显示器无法正常播放有版权的高清节目。
DVD之后的高清电影节目采用了HDCP和AACS反盗版技术,蓝光和HD DVD都使用了这种反盗版技术,高清电视(HDTV)也会使用。使用了HDCP 和AACS反盗版技术后电影节目只能在支持HDCP的设备上正常播放,否则只能看到黑屏显示或者低画质显示(清晰度大约只有正常的四分之一),也就便失去了高清的价值。其中AACS是加密技术,同时被用在HD DVD和蓝光光盘当中,保护光盘中的视频内容无法正常复制出来在其它地方播放。
而HDCP协议是用来防止视频内容在传输的过程被完整的复制下来。这种技术并不是让数字讯号无法被不合法的录制下来,而是将数字讯号进行加密,让不合法的录制方法,无法达到原有的高分辨率画质。例如蓝光影碟机在播放高清碟片时无法同时录下清晰的节目,在计算机上播放碟片时无法清晰的录制显示器上的节目。HDCP从始到终都保护视频信号,也就是说整套播放系统中每一个环节都必须支持HDCP协议,如果显示器不支持HDCP协议,那么就无法正常播放高清节目,只能看到黑屏或者低画质的节目。要支持HDCP协议,必须使用DVI、HDMI等数字视频接口,传统的VGA等模拟信号接口无法支持HDCP协议。当使用VGA等模拟信号接口时,画面就会下降成为低画质,或者提示无法播放,从而失去高清的意义,防止了盗版。需要说明的是,HDMI接口内嵌了HDCP协议,带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议。但是并不是带DVI 接口的液晶显示器都支持HDCP协议,必须经过带有相应硬件芯片,通过认证的显示器才行。
在电脑平台上受到HDCP技术保护的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP驱动(认证输出保护协议)首先验证显卡,只有合法的显卡才能实现内容输出,随后要认证显示设备的密钥,只有符合HDCP要求的设备才可以最终显示显卡传送来的内容。HDCP传输过程中,发送端和接受端都存储一个可用密钥集,这些密钥都是秘密存储,发送端和接受端都根据密钥进行加密解密运算,这样的运算中还要加入一个特别的值KSV(视频加密密钥)。同时HDCP的每个设备会有一个唯一的KSV序列号,发送端和接受端的密码处理单元会核对对方的KSV 值,以确保连接是合法的。HDCP的加密过程会对每个像素进行处理,使得画面变得毫无规律、无法识别,只有确认同步后的发送端和接受端才可能进行逆向处理,完成数据的还原。在解密过程中,HDCP系统会每2秒中进行一次连接确认,同时每128帧画面进行一次发送端和接受端同步识别码,确保连接的同步。为了应对密钥泄漏的情况,HDCP特别建立了“撤销密钥”机制。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的,HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找,出现在列表中的KSV将被认做非法,导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。
可见要想在计算机上播放有版权的高清节目,不论是HDTV、蓝光还是HD DVD碟片,都要求显示器和显卡支持HDCP协议。不过厂商要为产品打上HDCP
的Logo,则需要支付一定的认证费用,还要增加硬件芯片,显然提高了成本,目前只有部分产品通过认证。由于高清节目会逐渐普及,HDCP已成定局,因此支持HDCP协议的设备也会越来越多。
全面解密HDMI接口技术
提起数码产品的接口,大家都能列举出一大片,什么S端子、AV端子、色差分量接口、VGA接口、DVI接口……而说到HDMI数字信号接口,消费者更不会陌生,作为最新一代的数字接口,HDMI已经广泛应用于各种数码产品上,不管是平板电视、DVD碟机、高清播放机,还是投影仪、数码摄像机、液晶显示器,以及蓝光DVD和HD DVD,都少不了HDMI数字信号接口的身影。
消费者对HDMI接口的优点都非常了解,这里笔者也不准备再多介绍,提起为何HDMI接口有这些优点可能大家就不清楚了,HDMI接口在数据的保密技术上的优势获得了众多企业的推崇,那么到底其又有何特点,下面将给大家一一解开谜底。
HDMI的基本传输原理
HDMI(High-Definition Multimedia Interface)又被称为高清晰度多媒体接口,是首个支持在单线缆上传输,不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。HDMI接口由Silicon Image美国晶像公司倡导,联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。HDMI最早的接口规范HDMI1.0于2002年12月公布,目前的最高版本是于今年6月发布的HDMI1.3规范。
HDMI源于DVI接口技术,它们主要是以美国晶像公司的TMDS信号传输技术为核心,这也就是为何HDMI接口和DVI接口能够通过转接头相互转换的原因。美国晶像公司是HDMI八个发起者中唯一的集成电路设计制造公司,是高速串行数据传输技术领域的领导厂商,因为下面要提到的TMDS信号传输技术就是它们开发出来的,所以这里稍微提及一下。
TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)也被称为最小化传输差分信号,是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位,前8为数据由原始信号经运算后获得,第9位指示运算的方式,第10位用来对应直流平衡(DC-balanced,就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零,电平转化实现不同逻辑接口间的匹配),转换后的数据以差分传动方式传送。这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小,传输的数据趋于直流平衡,使信号对传输线的电磁干扰减少,提高信号传输的速度和可靠性。
一般情况下,HDMI连接由一对信号源和接受器组成,有时候一个系统中也可以包含多个HDMI输入或者输出设备。每个HDMI信号输入接口都可以依据