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來(lái)源：DigiKey 作者：Ryan Smoot，CUI Devices 技術(shù)支持工程師 對(duì)于能同時(shí)生成視頻和音頻輸出的設(shè)備來(lái)說(shuō)，可選擇將其輸出內(nèi)容在板載顯示屏或傳輸?shù)酵獠康?a href="http://m.qingdxww.cn/keyword/顯示器" target="_blank" class="relatedlink">顯示器或顯示屏上顯示。要實(shí)現(xiàn)后者，需要采用帶有集成連接器的電纜系統(tǒng)。 本文概述了近幾年來(lái)互連器件技術(shù)的發(fā)展（圖 1）。從 1956 年電視機(jī)執(zhí)行 RCA 復(fù)合標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始，到 1979 年錄像機(jī)和家用電腦執(zhí)行 S-Video 標(biāo)準(zhǔn)，再到 1987 年 IBM 個(gè)人電腦執(zhí)行 VGA 標(biāo)準(zhǔn)。隨后，在 20 世紀(jì) 90 年代又發(fā)展到分量 RCA 和 DVI。除 DVI 外，這些標(biāo)準(zhǔn)主要使用模擬電纜連接，可單獨(dú)傳輸音頻或視頻信號(hào)。實(shí)質(zhì)上，需要多條電纜來(lái)確保操作的兼容性。 
圖 1：音頻和視頻連接器的發(fā)展過(guò)程（圖片來(lái)源：CUI Devices） 支持?jǐn)?shù)字視頻的 DVI 推動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。不過(guò)，用戶要同時(shí)傳輸音頻和視頻，仍不得不采用多達(dá)五條不同的電纜。2002 年，高清多媒體接口 (HDMI 1.0) 標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)帶來(lái)了突破性進(jìn)展，該標(biāo)準(zhǔn)將多種電纜整合為一條。 這一演變促使 HDMI 成為當(dāng)今家庭和工作場(chǎng)所中使用最普遍的音視頻信號(hào)傳輸格式之一。本文將詳細(xì)介紹 HDMI 標(biāo)準(zhǔn)、連接器類型和功能等方面的持續(xù)發(fā)展過(guò)程。 HDMI 標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 自 2002 年推出以來(lái)，最初的 HDMI 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)歷了十幾次修訂，每次修訂都實(shí)現(xiàn)了更快的速度、更大的帶寬、更高的分辨率、對(duì)新廣播格式的支持以及多種連接器尺寸等增強(qiáng)功能。 HDMI 1.0 最初由 HDMI 論壇開(kāi)發(fā)，旨在精簡(jiǎn)音視頻傳輸所需的雜亂線纜，同時(shí)增強(qiáng)功能。該規(guī)范概述了單電纜、數(shù)字音視頻連接器接口系統(tǒng)的基本功能。隨著時(shí)間的推移，HDMI 技術(shù)已發(fā)展成為主要的數(shù)字接口，可實(shí)現(xiàn)超高清顯示器與各種消費(fèi)電子產(chǎn)品、個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備、汽車、商用影音等設(shè)備的無(wú)縫連接。 該標(biāo)準(zhǔn)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(dá) 10k 的刷新率。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還支持高動(dòng)態(tài)范圍 (HDR) 格式，并擁有高達(dá) 48 Gbps 的帶寬能力。值得注意的是，盡管實(shí)現(xiàn)了這些進(jìn)步，物理連接器本身卻沒(méi)有變化。
表 1：HDMI 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過(guò)程和規(guī)格（圖片來(lái)源：CUI Devices） 常見(jiàn)連接器類型 HDMI 電纜由多對(duì)負(fù)責(zé)傳輸視頻信號(hào)的屏蔽雙絞線以及用于電源、接地和其他低速設(shè)備通信通道的單獨(dú)導(dǎo)體組成。HDMI 連接器用于端接電纜并連接使用中的設(shè)備。這些連接器呈梯形，兩個(gè)角上有凹痕，便于插入時(shí)精確對(duì)準(zhǔn)，與 USB 連接器有些相似。HDMI 標(biāo)準(zhǔn)包括五種不同類型的連接器（圖 2）： · Type A（標(biāo)準(zhǔn)型）：這種連接器采用 19 針和三個(gè)差分對(duì)，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(gè)差分對(duì)，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(chǎn)品中使用過(guò)。該連接器在電氣上向后兼容 DVI-D。 · Type C（小型）： 與 Type A（標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備而設(shè)計(jì)。 · 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(shè)備而設(shè)計(jì)。 · Type E（汽車型）：設(shè)計(jì)有鎖定片，可防止因振動(dòng)而斷開(kāi)連接，采用防潮防塵外殼。該型連接器主要用于汽車應(yīng)用，同時(shí)提供繼電器版本，以便連接消費(fèi)類 A/V 產(chǎn)品。 所有這些連接器類型都包括公頭和母頭兩種型號(hào)，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(hào)源和接收設(shè)備中。此外，按照不同的連接配置，可隨時(shí)使用適配器和耦合器。對(duì)于苛刻環(huán)境中的應(yīng)用，還提供堅(jiān)固耐用的連接器型號(hào)，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(lái)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(gè)針腳。不過(guò)，不同類型的信號(hào)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(shè)計(jì)或組裝過(guò)程中必須謹(jǐn)慎操作，以確保為不同信號(hào)使用正確的針腳編號(hào)。由于不同類型的連接器不能相互配合，因此不會(huì)出現(xiàn)交叉連接的問(wèn)題。 以下圖 3 所示為典型的 Type A 針腳配置。單獨(dú)的針腳可傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、低壓電源、控制信號(hào)、CEC 或 HEC。
圖 3：HDMI 的針腳配置（圖片來(lái)源：CUI Devices） 常見(jiàn)電纜類型 HDMI 電纜有多種類型，具體包括： · HDMI 1 類 – 標(biāo)準(zhǔn)速度電纜： 標(biāo)準(zhǔn)型（1 類）：基本 HDMI 電纜 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（1 類）：與標(biāo)準(zhǔn)電纜相同，但包含以太網(wǎng)通道 標(biāo)準(zhǔn)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(hào) 高速以太網(wǎng)（2 類）：與高速電纜類似，但具有以太網(wǎng)功能 最終設(shè)計(jì)考慮因素 在涉及 HDMI 設(shè)備的 PCB 布局中，必須仔細(xì)考慮如何減少串?dāng)_并保持信號(hào)完整性。此外，還應(yīng)注意采用雙絞線對(duì)的設(shè)計(jì)。使用雙絞線的電纜可能會(huì)因?yàn)樗p而出現(xiàn)信號(hào)丟失，距離接近 50 英尺時(shí)信號(hào)丟失尤其嚴(yán)重。要增加這一距離，可以使用 HDMI 擴(kuò)展器，距離可達(dá) 300 英尺。 此外，HDMI 技術(shù)并不適合同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)設(shè)備。該器件不具備向不同設(shè)備傳輸多路信號(hào)的能力，也不能同時(shí)傳輸環(huán)繞聲和立體聲音頻信號(hào)。 結(jié)束語(yǔ) HDMI 連接技術(shù)是一種出色的解決方案，可在容納高質(zhì)量、高帶寬音視頻信號(hào)的同時(shí)，精簡(jiǎn)雜亂的線纜并簡(jiǎn)化系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展促進(jìn)了數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬的提高，同時(shí)集成了以太網(wǎng)等重要功能。構(gòu)成這一系統(tǒng)的連接器和電纜已在各個(gè)領(lǐng)域中普及，包括家庭娛樂(lè)、工作場(chǎng)所通信以及商業(yè)和工業(yè)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(hào)設(shè)計(jì)需求。 |
