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【技術與知識】HDMI Connector 介紹

文:Froos Fu / CACT 業務部


HDMI含義

  HDMI:HDMI的英文全稱是「High Definition Multimedia Interface 」,中文的意思是高清晰度多媒體接口。是首個支持在單線纜上傳輸,不經過壓縮的全數字高清晰度、多聲道音頻和智能格式與控制命令數據的數字接口。


HDMI由來、發展

  HDMI接口由Silicon Image美國晶像公司倡導,聯合索尼、日立、松下、飛利浦、湯姆遜、東芝等八家著名的消費類電子製造商聯合成立的工作組共同開發的。美國晶像公司是HDMI八個發起者中唯一的集成電路設計製造公司,是高速串行數據傳輸技術領域的領導廠商,TMDS信號傳輸技術就是它開發出來的。

  它的前身是DVI。


HDMI特點

  HDMI接口可以提供高達5Gbps的數據傳輸帶寬。

  可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時無需在信號傳送前進行數/模或者模/數轉換,可以保證最高質量的影音信號傳送。

  只需要一條HDMI線,便可以同時傳送影音信號,而不像現在需要多條線材來連接,大大簡化了家庭影院系統的安裝。HDMI最遠可傳輸15米,而DVI的線纜長度不能超過8米,否則將影響畫面質量 。

  支持HDCP協議,具有版權保護作用。


HDMI應用

  .機頂盒
  .液晶顯示器
  .筆記本電腦
  .電腦主板
  .電腦顯卡
  .DVD
  .數碼攝像機
  .等家電和PC領域

  美國聯邦通訊委員會FCC已經從2005年7月1日起,強制在其本土銷售的36寸以上的電視都必須具備HDMI接口 ;我國中央電視台在測試高清電視時,也推薦廠家在其電視上採用HDMI接口。

  截至2006年6月份,全球採用HDMI技術的廠商已達429家,其中中國廠商有82家,包括海信、長虹、海爾、創維、康佳等主要家電及DVD廠商,中國廠商所佔份額達到19%。07年超過1.3億台採用HDMI接口的消費電子產品上市,到2010年,這個數字將達到10億台,也就是說屆時全球平均每4人就會擁有一個有HDMI接口的電子產品,對於所有的廠家而言,都是一個充滿商機的大蛋糕。

  隨著衛星、地面數位電視廣播、家庭DVD的普及,以及高清晰度薄型大畫面液晶電視進入市場,真正享受數位家庭劇院的音響與高清晰度、高品質影像視訊的時代已經開始進入普通老百姓家庭。


HDMI版本

  HDMI最早的接口規範HDMI1.0於2002年12月公佈,最新版本為1.4a於2009年6月30日公佈。

  1.0—2002年,1.1—2004年,1.2—2005年,1.2a—2005年,1.3—2006年,1.3a--2006年,1.4--2009年.每一次版本的更新,都是為了擴大應用範圍,增加功能,提高速率的實現。


HDMI標準的收費模式

  作為HDMI標準的發起者組織:在推廣HDMI標準的時候,並不是本著「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芯片主要供應商——Silicon Image公司說起。

  Silicon Image是HDMI標準最大的贏家。

  在本文的開頭部分,我們就說過HDMI標準是由日立、松下、飛利浦、Silicon image、索尼、湯姆遜、東芝這七家公司共同制定,而這七家公司中,掌握了HDMI標準最核心技術的便是美國的Silicon Image(晶像)公司,它不僅掌握著HDMI核心的TMDS差分信號傳輸技術,也是全世界最大的HDMI主控芯片供應商,因此,HDMI標準的普及程度就和Silicon Image公司之間產生了直接的利益關係。

  為了更好的推廣HDMI標準,以Silicon Image公司為首,又成了一個專門的全資子公司「HDMI Licensing, LCC」。這個公司專門負責HDMI標準的更新、像設備商的推廣和對各種搭載了HDMI產品的認證和測試工作。當然,當初制定 HDMI標準的其餘六家公司,也成了HDMI Licensing公司的創建者,但是佔據的份額相對較小。

  天下沒有免費的午餐,HDMI技術雖好,影音設備廠商們想要使用的話,就需要給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10,000美元的授權費,如果要加入HDCP功能,還需支付額外的10,000美元。對於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接口的設備之間的兼容性,廠商們還需參加AUTHORIZED TESTING CENTER舉辦的HDMI ATC兼容性測試。針對不同的設備,收費如下:

   (1) 視頻源設備(如DVD播放機) 測試費: 7500美元一台;
   (2) 接收設備(如平板電視) 測試費: 7500美元一台;
   (3) 多一個HDMI輸出口: 2250美元;
   (4) 重測費用:視頻源設備、接收設備、轉發設備、線材最初分別是4500美元,4500美元,6600美元,1800美元;

  三、每台用於商業化的設備,還需要單獨繳納15美分的專利費和4美分的HDCP專利費。如果使用HDMI的LOGO,每台設備還需交納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於販賣HDMI主控芯片的收入,不過,目前世界上能提供HDMI主控芯片的廠家除了Silicon Image,還有像安捷倫等其他廠商。

  根據設備製造商實力的不同,在一款產品上增加HDMI接口的做法將帶來不同程度的成本提升。即便是忽略HDMI專利費攤薄後對成本的影響,廠商在每個硬件成本上的增加額度將至少在20美元以上。因此HDMI Licensing的收費標準也遭到了很多實力不濟的廠商以及IT業廠商的責難。特別是對於價格競爭激烈,產品單價嚴重下滑的IT產品(如顯卡)而言,加入對HDMI的支持,將帶來終端產品售價的大幅提升。因此,高昂的授權費和認證費用也在相當程度上影響了HDMI標準在IT產品中的普及速度,而對於利潤較為豐厚的家電,HDMI技術則得到了快速普及。


廠商在生產HDMI設備時的問題

  互聯互通性(互操作性)是幾乎所有新技術在發展初期都會遇到的問題,通常是由技術標準機構或第三方機構組織的互聯互通性測試解決。HDMI設備間的互通性問題,是指帶有HDMI接口的源端(發送端)設備,與同樣帶有該接口的接收端設備互聯時,出現不能正常工作的現象,尤其是遇到不同廠商的設備互聯時,出現一些不能聯通的現象。例如:同樣帶有HDMI接口的電視機和DVD連接時,出現無畫面、無聲音、聲音圖像不同步,甚至完全不工作的現象。

  造成HDMI產品間兼容性問題的主要原因,我們認為主要是一下幾點造成的:

  一、HDMI技術太新太複雜,各個廠商技術水平和實現方式存在差別;
  二、由於HDMI接口已經成為家電產品的標配,市場上HDMI家電的種類和數量非常多;
  三、HDMI ATC測試雖然能夠解決絕大部分問題,但仍不能夠解決所有的問題;
  四、一些不負責的廠商或者是中小廠商,因為不願意承擔HDMI相關測試費用,而根本不去做測試。

  而在HDMI產品的兼容性問題方面,一般來說,國際品牌的產品兼容性要好於國產品牌的兼容性;知名大廠產品的兼容性要好於小型企業所生產設備的兼容性。而廠商的設備之所以容易產生兼容性問題,也並非簡單的經濟方面的原因。

  實際上,造成設備兼容性問題的最主要原因是廠商技術水平有限,但又沒有去做HDMI ATC認證測試——這種測試可以基本保證HDMI設備的互聯互通問題。因此很多源端產品(例如DVD和機頂盒)製造商在設計的時候,並沒有依照HDMI設計指南(白皮書),隨意性比較大,所以源端產生的是非標信號,接收端在解碼時便出現問題。

  除了設備本身的問題,造成兼容性不佳的另一個重要原因是很多HDMI線材沒有經過HDMI ATC認證,標準化很差,不同廠商的產品都不一樣。雖然實際應用的時候,HDMI連接線從5m~20m不等,但由於5m以上的連接線通過認證很難,所以很多廠商只做了5m以下的連接線認證。由於ATC測試費用較貴,更有很多中小連接線廠商根本不去做認證。因此,即便是設備端提供足夠的信號糾錯能力,也不能保證設備之間穩定可靠的HDMI連接。


HDMI接頭類型

  A TYPE: 19 pin,目前最常用的類型。

  Type A型HDMI插座成扁平的「D」型,上寬下窄。接口外側設有一圈厚度為0.5毫米的金屬材質屏蔽層,防止來自外界的各種干擾信號。其中用於設備端的插座內徑最寬處14毫米,高4.55毫米。19跟引腳在中心位置分兩層排列。每根引腳的寬度為0.45毫米,長度為4.1毫米。

  A型的插頭外徑是最寬處13.9毫米,高4.45毫米。內部的引腳呈環狀排列。而HDMI標準規定這些尺寸的誤差要控制在相當小的範圍內(0.05毫米左右),以保證良好的接觸性。

  
  B TYPE: 29 pin。

  B型HDMI接口的物理結構相比於A型接口,基本形狀並沒有太大變化,都是「D」型。但是其插座端最大寬度達到了21.3毫米,比A型的14毫米足足大了一圈。

  
  C TYPE: 19 pin,微型。

  C型HDMI接口設計目的就是為了緊湊型便攜設備,因此C型插座的尺寸只有10.5×2.5毫米,而插頭也只有10.42×2.4毫米。非常的小巧。

  
  D TYPE: 19 pin,多用於移動設備如筆記本電腦,1.4版本才首次出現。

IO

PLUG

 
  E TYPE: 19 pin,多用於汽車行業,1.4版本才首次出現。

IO

PLUG


HDMI配線

  以A TYPE為例:



HDMI 1.3a SPEC. 講解

  詳見HDMI 1.3a。

  .尺寸要求
  .機械特性
  .電氣特性
  .環境特性


HDMI接頭設計要點及不良


  以我司現設計的350-19001-08,HDMI協會尺寸非常重要,認證測試時都會測量其尺寸。


HDMI1設計要點及不良

  常見不良:
  1. 端子焊腳平整度、正位度。
  2. 窗口尺寸。










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