全面解析HDMI接口技术

高解析多媒体影音接口（High Definition Multimedia Interface， HDMI®）是一种在家电以及 3C 产品上相当普遍的影音传输接口，HDMI®支持高分辨率视讯以及多信道高传真音频，消费者可以从中获得更好的影音体验。同时 HDMI®也支持双向传输的 CEC（Consumer Electronics Control）功能，可以用来控制当下透过 HDMI®线缆连接在一起并支持 CEC 协议的装置，另外也支持 ARC（Audio Return Channel）功能，显示器可以利用 ARC 的功能将声音讯号透过同一条HDMI®线缆回传到家庭剧院等装置，以减少多余线材的使用。

HDMI®线缆是否符合使用者的需求取决于「线材」及「连接器」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；连接器则决定线缆能够连接的设备种类。HDMI®线缆能传输的资料量取决于 TMDS 信道上频率的速度，根据最高频率上限的不同，可以分为下列四种不同的 HDMI®线缆规格：

（1） Category 1 cable

（2） Category 2 cable

（3） Premium HDMI cable

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

其中 （1）、（2）被定义在 High-Definition Multimedia Interface Specification Version 1.4b中，（3）被定义在 Premium HDMI Cable Specification 里，而（4）被定义在 High Definition Multimedia Interface Specification Version 2.1 里，其中详细的频率规格如下：

Category 1 cable： 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： 最高支持的 TMDS 频率为 340MHz，带宽为 10.2Gbps，可传输 4K2K 30Hz 的影像

Premium cable： 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 cable： 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

当 HDMI® 从 1.3 版更新至 1.4 版时，新增加支持以太网络功能，让不同装置透过其连接的 HDMI®线缆就能共享网络功能，不需要连接额外的网络线。如果支持此功能的线缆，会在名称之后加注「附以太网」（with Ethernet）的字样。

另外，针对「车用线缆」（Automotive）HDMI® 1.4b 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 （Category 1 Automotive），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，所以在连接器上会使用机构经过特别设计且尺寸较大的 Type-E 连接器。

在连接器部分，HDMI®协会共定义了下列五种：

Type A

为市面上最常见的HDMI®连接器种类，共设计有 19pin，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。

Type B

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-HDMI 连接器，为19pin 的设计，但针脚排列成单排，而且有着比 Type A 稍小的体积，有时候会在一些薄型笔记本电脑或是计算机屏幕上使用。

Type D

又称做 micro-HDMI连接器，同样为19pin 的设计。Type D 接口比Type C又缩小了大约一半的面积，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，有时候也会在笔记本电脑上看见。

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。

在 HDMI®的规格中，规范了了许多线缆及连接器的类型，如表（1）所示，其中 Type B 连接器由于规格设计上的定义，并没有受到厂商的青睐，目前采用这类型连接器的产品在市面上是看不到的。目前市场上采用 Type C 及 Type D 连接器类型的产品并不普及，多少降低了厂商使用的意愿。最主要的原因还是，消费者在市面上购入的大都是采用 Type A 类型连接器的 HDMI® 线缆，所以一般带有Type C 及 Type D 类型的装置，必须再额外搭配适配器才能转接上 Type A 线缆，额外的转接需求会使消费者在使用上觉得不方便。

表1：HDMI® 市场名称及类别

在 2013 年 HDMI® 2.0 规格发布之后，HDMI 接口能够乘载的最大带宽来到了 18Gbps，将近HDMI® 1.4 时期 10.2Gbps 的两倍。但是 HDMI® 2.0 的规格当中并没有新增线缆规格，因此并不存在坊间俗称的「HDMI® 2.0 线缆」。

在短距离的讯号传输，讯号衰减尚不明显，理论上选用质量较好的高速 HDMI 线缆就能够满足 HDMI® 2.0 的带宽，但是随着不同的应用出现，造成距离的增加，甚至超过 5 公尺以上，此时讯号衰减造成的影响就会逐渐明显。

对此，HDMI® 协会提出了「Premium HDMI® Cable Certification Program」，除了针对 18Gbps 讯号有眼图测试来确保讯号质量，还规范有电磁干扰（EMI）测试，确保线缆不会释放或是接收过多的噪声，减少讯号传输时的噪声干扰，有助于较长距离的传输。通过认证的线缆，厂商将可以购买附有专属QR Code 的防伪标签（如下图）。并且可以根据是否附加以太网络功能在产品外盒上加注。

最后，随着HDMI®规格的更新，为了提供使用者更大的带宽，最新的 HDMI® 2.1 Fixed Rate Link（FRL）模式架构下可以传输大量的影音信息。对线材来说，更高的讯号传输带宽要求意味着更严格的质量要求，因此延伸出新的UHS HDMI®线缆种类与规范。消费者在购买线缆的时候，深入了解自身需求，配合环境选择最适合的线缆，才能发挥产品的最大效能。

责任编辑:tzh