天天看點

HDMI 資料包簡析

HDMI資料傳輸

HDMI 系統架構由信源端和接收端組成。某個裝置可能有一個或多個HDMI 輸入,一個或多個HDMI 輸出。這些裝置上,每個HDMI 輸入都應該遵循HDMI 接收端規則,每個HDMI輸出都應該遵循HDMI 信源端規則。

HDMI 線纜和連接配接器提供四個差分線對,組成TMDS資料和時鐘通道。這些通道用于傳遞視訊,音頻和輔助資料。另外,HDMI 提供一個 VESA DDC 通道。 DDC

是用于配置和在一個單獨的信源端和一個單獨的接收端交換狀态。可選擇的CEC 在使用者的各種不同的音視訊産品中,提供高水準的控制功能。可選擇的HDMI 以太網和音頻傳回(HEAC),在連接配接的裝置中提供以太網相容的網絡資料和一個和TMDS 相對方向的音頻回返通道。

HDMI 資料包簡析

音頻,視訊和輔助資料在三個TMDS 資料通道中傳輸。一個TMDS 時鐘,典型地是以視訊像素速率,在TMDS 時鐘通道中傳輸,它被接收端做為一個頻率參考,用于對三個TMDS 資料通道的資料複原。

在信源端,TMDS 編碼将每個TMDS 資料的8 比特資料轉換成10 位的DC‐平衡的最小變換序列,串行地,以每個TMDS 時鐘周期10 位地,在差分線對上發送。

視訊資料,一個像素可以是24,30,36,48 比特。視訊的預設24 比特色深,在等于像素時鐘的TMDS 時鐘上傳遞。更高的色深使用相應的更高的TMDS 時鐘率。視訊格式TMDS時鐘率低于25M(比如13.5M 的480i/NTSC)可以使用重複像素發送的政策。視訊像素可以用RGB, YCbCr4:4:4, YCbCr4:2:2 格式編碼。

為了在TMDS 通道上發送音頻和輔助資料,HDMI 使用一個封包結構。為了得到音頻和控制資料所需要的高可靠性,這個資料封包用BCH 糾錯碼,使用特殊的差錯矯正,對發送的10 位資料編碼。

基本的音頻功能,由單一的IEC 60958 L0PCM 音頻流組成,采樣率為32KHz, 44.1KHz ,48kHz. 這可以解決任何标準立體聲。可選擇地,HDMI 可以傳輸采樣率為192KHz 的音頻流,使用3 到8 個通道。HDMI 可以傳遞 IEC61937 壓縮音頻流,比特率為24.57 Mbps。HDMI 也可以傳遞2-8 通道的單比特音頻和一個壓縮形式的單比特音頻(DST).DDC 用于信源端,讀取接收端的擴充顯示辨別資料(E‐EDID)

HDMI 信号編解碼

一個HDMI 連接配接包括三個TMDS 資料通道,一個TMDS 時鐘通道。TMDS 時鐘通道以某種定常的速率運作,該速率和視訊的像素率成比例。在每個TMDS 時鐘通道周期中,三個TMDS 資料通道每個都發送10 比特資料。這個10 位的字被編碼,采用某種不同的編碼技術。

輸入到信源端的輸入流,包含視訊像素,資料包,和控制資料。資料包包括音頻資料和輔助以及相關的糾錯碼。

這些資料項被不同地處理,在每個TMDS 通道的TMDS 編碼器中表示為或者2 比特控制資料,或者4 比特封包資料,或者8 比特視訊資料。信源端在每個時鐘周期内,對這些資料類型進行編碼或者對某個邊界字元編碼。

HDMI 資料包簡析

HDMI操作模式

HDMI 連接配接可以處于三種操作模式之一:視訊資料周期,資料島周期,控制周期。在視訊資料周期,活躍的視訊線中發送視訊像素。在資料島周期中,音頻和輔助資料使用一系列資料包來發送。在兩個非控制周期之間是控制周期。

下圖示在 720*480 視訊幀中 TMDS 各周期的關系:

HDMI 資料包簡析

視訊資料周期采用變化最少的編碼方式,每通道8 位或每像素24 位。資料島周期使用相同的最小化差分編碼, TMDS 糾錯編碼,每通道每TMDS 時鐘傳輸

4 比特,或者12 比特。

在控制周期中,每通道每個TMDS 周期,對2 位,或者6 位進行編碼。這6 位是 HSYNC,VSYNC, CTL0, CTL1, CTL2, CTL3。在每個控制周期的末尾,一個封包頭,使用CTLx 位,訓示下一個資料周期是視訊周期還是資料島周期。每個視訊資料周期和資料島周期起始于一個前導保護邊界,設計目标是提供從控制周期

到資料周期轉化的魯棒決策。這個前導保護邊界辦好兩個特殊字元。資料島周期也提供一個後置保護邊界,設計目的是向控制周期轉化的魯棒決策。

下表展示在資料傳輸中每種操作模式的編碼類型。

HDMI 資料包簡析