HDMI技术词汇解析

HDMI技术词汇解析（引自新电子科技杂志）
作者：陈乃塘

研读技术规格的第一步首先是要将该规范涉及的专业词汇搞懂，以免造成研读过程中不必要的认知误解。而利益团体制定的技术规格多少有点贸易障碍的味道在里面，版本变化速度又难以捉摸。古人说“入山看山势”，真是很有智慧的观点。本文就从基本的技术词汇着手，为技术人员更好地掌握HDMI知识作好铺垫。
HDMI连接线必须传送四对差动信号才能构成TMDS数据信号与时钟信号，为主要传输干道（图1）。VESA DDC信道也通过HDMI接口来传送。源端设备（Source）与目标端设备（Sink）之间则用它来交换配置与状态信息。对任何接口来说，选择一条品质好的连接线都是相当必要的。
本文保持了一些词汇的原文而不作中文翻译，目的是为了减少失真。
◆ BCH：是Bose、Chauduri、Hocquenghem三家发展公司的简称，这里代表的是HDMI使用错误修正的技巧。可以参考R. T. Chien，“Cyclic decoding procedures for Bose-Chauduri-Hocquenghem codes” IEEE Trans. Inform. Theory，IT-10，pp357～363，1964。
◆  压缩音频（Compressed Audio）：泛指在HDMI接口上传送的压缩音频数据，如MP3、WMA、AAC等，甚至原音重现的线性脉冲代码调制（L-PCM）立体声或专家喜爱的一个位音频（One Bit Audio）。
◆  Downstream：指音/视频数据流动的方向，以流向显示器（Sink端）为下行方向，对USB接口而言则指流向外围设备。
◆  DVD-Audio：当初与SACD（Super Audio CD）均是CD的下一代音乐光盘规范。“DVD Specifications for Read-Only Disc”，“Part 4：Audio Specifications”。遗憾的是，在市面上要购得这种音乐光盘似乎相当不容易，图2为DVD Audio player的产品范例。
◆  HDMI Source：泛指一切具有HDMI接口的输出设备（图3）。
◆  HDMI Sink：泛指一切具有HDMI接口的输入设备。
◆  HDMI Repeater：同时具有一个或多个HDMI输入与一个或多个HDMI输出的设备，同时兼具了HDMI Source与HDMI Sink的功能，如AV扩大机等。
◆  Multi-Channel：指音频的多声道，俗称声音环绕，如家庭剧院DVD片常用的Dolby Digital AC-3就是六声道（图4）。为了迎接Blu-Ray及HD DVD下一代影音/光盘的到来，业界已提出了7.1声道的概念，www.dolby.com可提供更多信息。
◆  One Bit Audio：Delta-Sigma调制的比特流，SACD就是采用该技术的代表产品。SACD是Sony提出的以DVD为存储媒体的下一代音乐存储规格，其最大特色在于摒弃传统CD采用的PCM而改用Delta-Sigma调制方式，它隶属于PWM（Pulse Width Modulation）。PWM不同于PCM采样以信号振幅大小为主，而是改为记录当前数据数值大于或小于前一个数据，技术相当复杂。Philips推出的Bitstream也属此类技术。Sony将其改良的Delta-Sigma调制技术命名为DSD（Direct Stream Digital）（图5）。
One Bit Audio Consortium有一份规范可供参考：Specifications for 1-bit-coding Data File，Version 1.0，September 2002。
◆  CEC Root Device：是一个物理层地址0.0.0.0，没有HDMI输出的设备，通常为显示器终端。
◆  Super Audio CD：简称SACD。“Super Audio CD System Description”清楚地描述了光盘数据格式，参考www.licensing.philips.com。www.super-audiocd.com可找到不少硬件或音乐软件的信息。
◆  Video Format：视频格式，这是视频的精华所在，每种格式的定义包含了视频格式的时序、画面比例（Aspect Ratio）及色度空间（Colorimetry Space）。Colorimetry这个单词在光技术辞典或大英百科全书中的解释是“比色法”或“测色法”，是测定可见光谱区电磁辐射波长和强度的方法。这种方法广泛用于吸光物质的鉴定及其浓度的测定，成立于1913年的CIE定义了一份“CIE Colorimetry Specifications”测色数据规范。
◆  Video Format Timing：随着视频格式的相对波形变化，画面的比例关系也会有所影响，如720×480p@4:3及720×480p@16:9。
◆  YCBCR：说到这个专业名词，就必须先来探讨色彩空间（Color Space）的基本涵义。简单地说，色彩空间就是为了表现颜色而将数字组合的方法，最终目的是忠实再现色彩，尤其是数字方式的呈现。无论是数字显示还是数字印刷，这都是不可或缺的。常见的色彩模式有RGB、YCbCr、CMYK等。就RGB色彩空间来说，有sRGB（standard RGB）及AdobeRGB两种。其中sRGB是IEC国际电气标准委员会所制定的国际标准规格，同时也是Windows中预设的色彩空间，一般显示器、打印机、数码相机等均以此为基准，以减少各个设备间的色彩调整。而AdobeRGB，顾名思义是Adobe System公司提倡的色彩空间定义，其色彩再现的领域更为宽广，无论是印刷或色彩校正都高度适合，因此适用于出版领域内严格的需求（图6）。
此外，涉及音/视频的缩写字也不少，无论是组织还是特定名词都有加以理清的必要，这里就HDMI规格中比较值得探讨的项目按步解读：
◆  ANSI（American National Standards Institute）：美国国家标准协会，成立于1918年，官方网站www.ansi.org。SCSI接口的规范最早就是由ANSI所规范。
◆  AVI（Auxiliary Video Information）：InfoFrame架构是在EIA/CEA-861B下定义为从源端设备到显示设备传输辅助数据。
◆ CEA（Consumer Electronics Association）：消费电子公会，也是全美最大消费性产品大展CES的主办单位，官方网站：www.ce.org。
◆  CEC（Consumer Electronics Control）：HDMI接口的一条信号线，用于连接HDMI装置的控制。
◆  DDC（Display Data Channel）：由VESA组织所规范，为了达成PnP的理想，让显示器将制造商、型号、分辨率等固有数据告知计算机端。从电气角度来看，采用了接地-时钟-数据的三线式串行通信，并规定送出的数据格式是EDID（Extended Display Information Data）。
◆  DDWG（Digital Display Working Group）：成立于1999年4月，是制定DVI规范的组织，DVI的Logo也是该组织的商标（图7）。官方网站：www.ddwg.org。
◆  DTD（Detailed Timing Descriptor）：是一个表格型的数据结构。EIA/CEA-861B需要DTD。
◆  EDID（Extended Display Identification Data）：延伸显示辨识数据。目前市面上有通过USB接口读取EDID信息的工具（图8）。
◆  EIA（Electronic Industries Alliance）：总部设在美国维吉尼亚州阿灵顿市，拥有4,300家企业成员的高科技行业协会组织——美国电子工业协会，也是ANSI公认的标准机关之一，从事产业界各种调查或规格制定，例如众所周知的RS-232接口以及EIA/TIA-568B的以太网络用对绞线。官方网站：www.eia.org。
◆  HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：是英特尔公司开发一种规格，主要是为数字内容通过DVI/HDMI接口时提供保护。简单地说，可将它看成一种防止数字影像信号被盗录的加密方式。“High-bandwidth Digital Content Protection、Revision 1.1”（2003年6月9日），由Digital Content Protection LLC所管理。传送端HDCP与接收端HDCP会进行认证（Authentication），否则双方不能正常运作。也就是说，设备之间必须HDCP相对应才能正常工作（图9）。
◆  IEC（International Electrotechnical Commission）：国际电子、电机委员会创立于1906年，是负责审核采纳电子、电机标准的国际标准组织，与ISO是互补的国际标准组织。官方网址：www.iec.ch。
◆  IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）：电机电子工程师协会，这可以说是世界上电子电机领域最大的学会，在全球150个国家中共计有超过38万的会员。在计算机领域中，以网络为对象的802系列表现最为出色，而1394也出自于IEEE。官方网址：www.ieee.org/portal/site。
◆  ITU（International Telecommunications Union）：电讯发展研讨会或称国际电讯联盟，本部设于瑞士日内瓦，由多个国家、地区的政府及商业机构组成，共同合作发展环球电讯网络及服务。ITU成立于1865年，并在1947年成为联合国下属的通信管理组织，专门处理跨政府间的通信规则建立、协调及管理，并制定通信协议。官方网站：www.itu.int。目前我们所使用的通信设施如电话、手机、传真、E-mail甚至是收音机或电视等，几乎都是ITU衍生出来的产物。旗下有三大部门：
ITU-R　ITU Radiocommuni cation Sector（ITU无线通信部门）；ITU-T　ITU Telecommunication Standardization Sector（ITU电气    通信标准化部门）；ITU-D　ITU Telecommunication Development Sector（ITU电气通信开发部门）。
◆ L-PCM（Linear Pulse-Code Modulation）：DVD-Video声音格式常用的有LPCM、Dolby Digital及DTS，其中LPCM通常是16Bits、48kHz立体声信号，与Dolby        Digital同属于DVD标准音频规格（图10）。
◆  SMPTE（Society of Motion Picture & Television Engineers）：电影电视工程师协会，官方网站：www.smpte.org。
◆ TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）：是DVI/HDMI传送数字信号的传输方式，由Silicon Image公司根据PanelLink标准化的规格。TMDS最大的特征是通过一个连结（Link），即四个通道（Channel）将RGB与时钟信号传送出去。一个连结表示1280×1024（85Hz）的分辨率，两个连结就可以表示1600×1200的分辨率。
◆ VESA（Video　Electronics　Standards　Association）：官方网站：www.vesa.org，图13给出了测试眼图范例。
总之，HDMI虽然只是一个传输Audio、Video的输出/入接口，但对于音/视频的各种相关技术如色彩学、视频格式（RGB、YCBCR 4:4:4、YCBCR 4:2:2等）、压缩方式等，都必须有充分的认知才能将HDMI运用得精彩。