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來源：DigiKey 作者：Ryan Smoot，CUI Devices 技術支持工程師 對于能同時生成視頻和音頻輸出的設備來說，可選擇將其輸出內容在板載顯示屏或傳輸到外部的顯示器或顯示屏上顯示。要實現后者，需要采用帶有集成連接器的電纜系統。 本文概述了近幾年來互連器件技術的發展（圖 1）。從 1956 年電視機執行 RCA 復合標準開始，到 1979 年錄像機和家用電腦執行 S-Video 標準，再到 1987 年 IBM 個人電腦執行 VGA 標準。隨后，在 20 世紀 90 年代又發展到分量 RCA 和 DVI。除 DVI 外，這些標準主要使用模擬電纜連接，可單獨傳輸音頻或視頻信號。實質上，需要多條電纜來確保操作的兼容性。 
圖 1：音頻和視頻連接器的發展過程（圖片來源：CUI Devices） 支持數字視頻的 DVI 推動了該領域的發展。不過，用戶要同時傳輸音頻和視頻，仍不得不采用多達五條不同的電纜。2002 年，高清多媒體接口 (HDMI 1.0) 標準的出現帶來了突破性進展，該標準將多種電纜整合為一條。 這一演變促使 HDMI 成為當今家庭和工作場所中使用最普遍的音視頻信號傳輸格式之一。本文將詳細介紹 HDMI 標準、連接器類型和功能等方面的持續發展過程。 HDMI 標準簡介 自 2002 年推出以來，最初的 HDMI 標準已經歷了十幾次修訂，每次修訂都實現了更快的速度、更大的帶寬、更高的分辨率、對新廣播格式的支持以及多種連接器尺寸等增強功能。 HDMI 1.0 最初由 HDMI 論壇開發，旨在精簡音視頻傳輸所需的雜亂線纜，同時增強功能。該規范概述了單電纜、數字音視頻連接器接口系統的基本功能。隨著時間的推移，HDMI 技術已發展成為主要的數字接口，可實現超高清顯示器與各種消費電子產品、個人電腦、移動設備、汽車、商用影音等設備的無縫連接。 該標準的最新版本 HDMI 2.1 于 2017 年 11 月推出，支持一系列更高的視頻分辨率和高達 10k 的刷新率。此外，該標準還支持高動態范圍 (HDR) 格式，并擁有高達 48 Gbps 的帶寬能力。值得注意的是，盡管實現了這些進步，物理連接器本身卻沒有變化。
表 1：HDMI 標準的發展過程和規格（圖片來源：CUI Devices） 常見連接器類型 HDMI 電纜由多對負責傳輸視頻信號的屏蔽雙絞線以及用于電源、接地和其他低速設備通信通道的單獨導體組成。HDMI 連接器用于端接電纜并連接使用中的設備。這些連接器呈梯形，兩個角上有凹痕，便于插入時精確對準，與 USB 連接器有些相似。HDMI 標準包括五種不同類型的連接器（圖 2）： · Type A（標準型）：這種連接器采用 19 針和三個差分對，尺寸為 13.9 mm x 4.45 mm，母頭型稍大。該型連接器在電氣上向后兼容 DVI-D。 · Type B（雙鏈路型）：這種連接器采用 29 針和六個差分對，尺寸為 21.2 mm x 4.45 mm。該型連接器旨在與極高分辨率的顯示屏配合使用，但由于體積較大，從未在產品中使用過。該連接器在電氣上向后兼容 DVI-D。 · Type C（小型）： 與 Type A（標準型）相比，尺寸更小 (10.42 mm x 2.42 mm)，但具有相同的功能和 19 針配置。該型連接器專為便攜式設備而設計。 · Type D（微型）：尺寸小巧，5.83 mm x 2.20 mm，19 針。該連接器與微型 USB 連接器相似，專為小型便攜設備而設計。 · Type E（汽車型）：設計有鎖定片，可防止因振動而斷開連接，采用防潮防塵外殼。該型連接器主要用于汽車應用，同時提供繼電器版本，以便連接消費類 A/V 產品。 所有這些連接器類型都包括公頭和母頭兩種型號，可靈活地滿足各種連接需求。這些連接器提供直式或直角式，方向分為水平或垂直。母頭連接器通常集成在信號源和接收設備中。此外，按照不同的連接配置，可隨時使用適配器和耦合器。對于苛刻環境中的應用，還提供堅固耐用的連接器型號，以確保惡劣條件下的耐用性、可靠性。
圖 2：HDMI 連接器類型（圖片來源：CUI Devices） HDMI 針腳配置 除 Type B 外，各種 HDMI 連接器類型都包含 19 個針腳。不過，不同類型的信號針腳配置也各不相同。因此，在特定類型中，有的可以向后兼容。但是，在電纜設計或組裝過程中必須謹慎操作，以確保為不同信號使用正確的針腳編號。由于不同類型的連接器不能相互配合，因此不會出現交叉連接的問題。 以下圖 3 所示為典型的 Type A 針腳配置。單獨的針腳可傳輸數據信號、時鐘信號、低壓電源、控制信號、CEC 或 HEC。
圖 3：HDMI 的針腳配置（圖片來源：CUI Devices） 常見電纜類型 HDMI 電纜有多種類型，具體包括： · HDMI 1 類 – 標準速度電纜： 標準型（1 類）：基本 HDMI 電纜 標準以太網（1 類）：與標準電纜相同，但包含以太網通道 標準汽車電纜（1 類）：符合基本電纜要求，汽車專用 · HDMI 2 類 – 高速電纜： 高速（2 類）：用于傳輸更高分辨率視頻信號 高速以太網（2 類）：與高速電纜類似，但具有以太網功能 最終設計考慮因素 在涉及 HDMI 設備的 PCB 布局中，必須仔細考慮如何減少串擾并保持信號完整性。此外，還應注意采用雙絞線對的設計。使用雙絞線的電纜可能會因為衰減而出現信號丟失，距離接近 50 英尺時信號丟失尤其嚴重。要增加這一距離，可以使用 HDMI 擴展器，距離可達 300 英尺。 此外，HDMI 技術并不適合同時驅動多個設備。該器件不具備向不同設備傳輸多路信號的能力，也不能同時傳輸環繞聲和立體聲音頻信號。 結束語 HDMI 連接技術是一種出色的解決方案，可在容納高質量、高帶寬音視頻信號的同時，精簡雜亂的線纜并簡化系統。該標準的發展促進了數據傳輸速度和帶寬的提高，同時集成了以太網等重要功能。構成這一系統的連接器和電纜已在各個領域中普及，包括家庭娛樂、工作場所通信以及商業和工業部門。CUI Devices 提供一系列 HDMI 插座連接器，可滿足工程師的影音信號設計需求。 |
