HDMI全稱（High Definition Multimedia Interface）高清多媒體接口，支援在單線纜上傳輸全數字高清視訊和多聲道音頻。
HDMI基于TMDS協定傳輸，主要用于DVD, 機頂盒等音視訊source到TV，顯示器等sink裝置的傳輸。HDMI向下相容 DVI，但是 DVI（數字視訊接口）隻能用來傳輸視訊，而不能同時傳輸音頻，這是兩者最主要的差别。
術語
HDMI：High Definition Multimedia Interface高清多媒體接口，傳輸音視訊。
HDCP：High-bandwidth Digital Content Protection 版權保護相關的，通過IIC擷取。
EDID：Extended Display Identification Data 擴充顯示辨別資料，包含有關顯示器及其性能的參數，包括供應商資訊、最大圖像大小、顔色設定、廠商預設定、頻率範圍的限制以及顯示器名和序列号的字元串等。
DDC：Display Data Channel 顯示資料通道，其實就是IIC通道，用來擷取EDID、HDCP密鑰等内容。
HDP：Hot Plug Detect熱插拔檢測。
CEC：Consumer Electronics Control 使用者電氣控制，CEC可以控制從裝置的一些狀态，即遙控器功能。
TMDS：Transition Minimized Differential Signaling最小化傳輸差分信号，一種差分傳輸技術
HEAC：HDMI Ethernet and Audio Return Channel 以太網和音頻傳回，HEAC需要額外的phy才能支援。
Source：A device with an HDMI output
Sink：A device with an HDMI input
CTS：Compliance Test Specification
實體結構
HDMI有A、B、C、D、E五種引腳類型，目前常用的是Type A：
1-9是TMDS data傳輸用到的引腳，共有三組；
10-12是TMDS clock傳輸用到的引腳，共有一組，TMDS clock就是pixel clock；
13是CEC引腳，一種消費電子相容的傳輸協定；
14是保留引腳；
15,16是DDC的引腳，DDC是基于I2C協定傳輸，故引腳為SCL和SDA；
17是接地；
18是+5V power；
19是HPD引腳，用于熱插拔檢測
HDMI框圖
HDMI 系統架構由Source端和Sink端組成：Source是指發送HDMI信号的一側，Sink是指接收HDMI信号的一側。
HDMI信号四路差分信号組成，包括三路TMDS Data信号和一路TMDS Clock信号。TMDS信号不僅僅用于傳輸video信号，還傳輸audio和輔助資訊。
HDMI 提供一個 DDC 通道用于在source端和sink端交換狀态。
HDP用于熱插拔檢測，CEC是使用者電氣控制，一般用作遙控，HEAC以太網和音頻傳回。CEC和HEAC是HDMI可選協定。
HDMI傳輸
TMDS信号
TMDS 傳輸系統分為兩個部分：發送端和接收端。TMDS 鍊路包括 3 個傳輸資料的通道和1個傳輸時鐘信号的通道。
發送端對這些資料進行編碼和并/串轉換，再将資料分别配置設定到獨立的傳輸通道發送出去。
接收端接收來自發送端的串行信号，對其進行解碼和串/并轉換，然後發送到顯示器的控制端。
TMDS不僅僅是對video進行編碼，還包括audio和控制信号：
- 對于video周期采用的是video data encoding，将8bits資料轉換成10bits資料
- 對于control周期采用的是CTL encoding，将2bits資料轉換成10bits資料
- 對于DataIsland周期采用的是TERC4 encoding，将4bits資料轉換成10bits資料
HDMI連接配接架構
HDMI傳輸由三組TMDS通道和一組TMDS clock通道組成，TMDS clock的運作頻率是video信号的pixel頻率，在每個TMDS 時鐘通道周期，每個TMDS data通道都發送10bit資料。
channel0傳輸B資料和HSync、VSync
channel1傳輸G資料和CTL0、CTL1
channel2傳輸R資料和CTL2、CTL3
HDMI傳輸模式
HDMI的TMDS資料傳輸可以分為三個傳輸周期：
Control Period控制周期：主要用于控制接下來傳輸的是data island還是video data
Data Island Period資料島周期：各種類型的包資訊，包括音頻資料包、輔助資料包、圖像資訊包等
Video Data Period視訊資料周期：視訊像素資料，HDMI可以傳輸RGB和YUV兩種格式的像素資料
1、左邊是Control period：傳輸有Hsync、Vsync與Preamble。占用1、2兩個通道共4bit輸入;channel 0傳輸HSYNC, VSYNC, channel1[1:0]和channel2[1:0] 傳輸Preamble，用來判斷接下來輸入的是Video Data還是Data Island。
2、中間是Data Island period：傳輸有Hsync、Vsync，以及兩個Packet Header與Packet，占用三通道共12bit輸入，Channel0[3:2]用于傳輸Data Island Header（標頭），Channel1[3:0]與Channel2[3:0]用于傳輸Data Island Content（包内資料）
3、右邊是Video Data period ：視訊信号經過編碼生成三路TMDS資料通道，共24位視訊流資料，輸入到HDMI Tx中。24位像素的視訊信号通過TMDS通道傳輸，将每通道8位信号轉換為10位，在每個10位像素周期傳送一個最小化的信号序列，視訊信号将被調制為TMDS信号傳送出去。
Control Period（preamble）
在資料島或者視訊資料傳輸周期之前，每一個TMDS通道包含2bit的控制資料，一共6位控制資料。
| TMDS Channel | D0 | D1 |
|---|---|---|
| HSYNC | VSYNC | |
| 1 | CTL0 | CTL1 |
| 2 | CTL2 | CTL3 |
每個TMDS通道使用了D1:D0共2bit，采用2bit到10bit的編碼方式。在每個控制周期的最後階段，CTL0、CTL1、CTL2、CTL3組成的檔案頭說明下一個周期是視訊資料還是資料島。
| CTL0 | CTL1 | CTL2 | CTL3 | 資料周期類型 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | video data | |||
| 1 | 1 | data island |
Video Data Period
視訊資料周期用來傳輸視訊線的像素,每個視訊資料周期以封包頭為前導,在封包頭之後,視訊資料周期以兩個字元開始,做為視訊前導保護邊界。對于資料周期,沒有末尾保護邊界。
Data Island Period
資料島用來攜帶音頻和輔助資料的封包。輔助資料包括Info frame和其他用于音視訊資訊描述的資料。
每個資料島以2個字元長度的前導保護邊界開始,并以2個字元寬度的末尾保護邊界結束。
| TMDS Channel | BitN | 傳輸内容 |
|---|---|---|
| Channel0 | Bit0 | HSync |
| Bit1 | VSync | |
| Bit2 | packet header | |
| Channel1 | Bit3：0 | packet |
| Channel2 | Bit3：0 | packet |
資料島包的結構
包括一個封包頭、封包體(包含 4個子包)和相關的差錯糾正位。
每個子包含有56bit的資料和8bit的ECC校驗位組成。子包 0 加上它的奇偶校驗位構成 BCH 塊 0，這個塊映射到通道 1 和通道 2 的bit0。
同樣地，BCH 塊 1(子包 1 加上它的奇偶校驗位)映射到通道 1 和通道 2 的bit1上。
對于標頭即BCH block4映射到通道0的bit2，包括3個byte共24bit，以及8bit ECC。
封包頭
封包頭包含 24 個資料位，附加 8 位 BCH(32,24) ECC 校驗，其中24bit的資料分為8bit的封包類型和16bit的封包。
封包類型表格如下：
空包
source端可以在任何時候使用空包。空包的位元組是未定義的，其包内都是 0 值。HDMI sink端應該忽略空包的標頭 HB1 和 HB2，以及空包體中的全部位元組。
Audio 時鐘重生成包ACR
標頭中隻有包類型，沒有封包資料，Sink裝置應該忽略HB1和HB2。
包體中包含N和CTS（cycle time stamp），在生成音頻時鐘的時候會用到這兩個值。
audio采樣包
音頻采樣包攜帶 LPCM 和 IEC61937 壓縮音頻格式的資料。音頻包包括 1 到 4 個音頻采樣。這些音頻采樣可能是不同的音頻,也可能是同一音頻的不同部分(比如 6 聲道的 2 個聲道資料)。
幀資訊
CEA-861D 定義的所有的資訊幀都可以在 HDMI 的資訊幀中傳輸。
通用控制包
標頭隻有包的類型，沒有封包資料，Sink端應該忽略HB1、HB2。
包體中包括AVMUTE、CD、PP等資訊。
AVMUTE 被用以source端減少TMDS時鐘變化或者中斷帶來的負面影響，比如pop音和噪音。
CD（color depth）用于訓示色深：
如果sink端不支援Deep Color模式，CD域應該都設定為零。
video
像素編碼
HDMI1.4 支援三種pixel encoding：RGB4:4:4, YCbCr4:4:4, YCbCr4:2:2
HDMI2.0補充支援了YCbCr4:2:0
視訊格式
HDMI1.4支援CEA-861-D，HDMI2.0支援到CEA-861-F
color depth
color depth支援像素24bit、30bit、36bit、48bit，其中24bit是必須支援的。
大于24bit的屬于“Deep Color”，如果sink裝置支援Deep color，36bit是必須要支援的;如果sink不支援deep color，source裝置不應該發送deep color mode。
video控制信号
在Video Data周期HDMI不發送HSync和VSync信号，Data Island周期Channel0會發送編碼後的HSync和VSync，Control階段的Channel0也會發送HSync和VSync。
Pixel-repetition
原始像素速率低于25HMz時需要使用pixel repetition才能通過TMDS鍊路傳輸。通過字段PR0～PR3：Pixel Repetition Factor訓示像素重複的使用。