HDMI傳輸原理和DVI相同，由Silicon Image公司發明的TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化傳輸差分信號傳輸技術。TMDS是一種微分信號機制，采用的是差分傳動方式。這不僅是DVI技術的基礎，也是HDMI技術的基礎原理。

一、TMDS原理

TMDS差分傳動技術是一種利用2個引腳間電壓差來傳送信號的技術。傳輸數據的數值（"0"或者"1"）由兩腳間電壓正負極性和大小決定。即，采用2根線來傳輸信號，一根線上傳輸原來的信號，另一根線上傳輸與原來信號相反的信號。這樣接收端就可以通過讓一根線上的信號減去另一根線上的信號的方式來屏蔽電磁干擾，從而得到正確的信號。

每一個標準的HDMI連接，都包含了3個用于傳輸數據的TMDS傳輸通道，還有1個獨立的TMDS時鐘通道，以保證傳輸時所需的統一時序。在一個時鐘周期內，每個TMDS通道都能傳送10bit的數據流。而這10bit數據，可以由若干種不同的編碼格式構成。 另外，還有一個顯示數據通道（DDC），是用于讀取表示接收端顯示器的清晰度等顯示能力的擴展顯示標識數據(EDID)的信號線。搭載HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection，高帶寬數字內容保護技術）的發送、接收設備之間也利用DDC線進行密碼鍵的認證。

一個HDMI包括3個TMDS數據通道和1個TMDS時鐘通道。

每個數據通道都通過編碼算法（異或、異或非等），將8位數據轉換成10位數據，前8位數據由原始信號經運算后獲得，第9位指示運算的方式，第10位用來對應直流平衡。通過這種算法，會使得數據的傳輸和恢復更加可靠。

1.傳輸最小化

第一步：將8位并行RED數據發送到TMDS Tx。 第二步：并/串轉換. 第三步：進行最小化傳輸處理，加上第9位，即編碼過程。第9位數據稱為編碼位。

2.直流平衡（DC-balanced）

直流平衡：在編碼過程中，保證信道的直流偏移為零。方法是在原來的第9位數據后面加上1位，使得TMDS發送的"0"、"1"數量保持基本一致。這樣，傳輸的數據趨于直流平衡，使信號對傳輸線的電磁干擾減少，提高信號傳輸的可靠性。

3.差分信號

利用兩引腳間電壓差來傳送信號。

二、HDMI與分辨率

PCLK：像素時鐘
以1920x1080p/60hz為例：1920*1080*60=124.4MHz
以1280x720p/60hz為例：1280*720*60=55.3MHz

帶寬：1s內傳輸的數據量（bit）

4K頻率需要的帶寬：選最常用的3840x2160分辨率，色深的話常用的是8位，RGB三色就是24bit，我們的目標是60Hz刷新率(60fps)

→→→ 3840*2160*24bit*60fps=11.94Gbps

HDMI1.4像素時鐘高達340MHz，即最大帶寬是：
→→→ 340MHz*10bit（10bit編碼）*3（3個數據通道）=10.2Gbps

但是由于HDMI采用的是8bit/10bit編碼方式，實際效率是理論值的80%，所以10.2Gbps能傳輸的最大視頻帶寬是10.2*0.8=8.1Gbps

HDMI帶寬和TMDS的關系

而在HDMI標準中所規定的帶寬，在1.0版本就設定為最高4.96Gbps。那么這一數值是怎么得來的呢？和TMDS又有什么關系呢？我們看下面的公式：

這是一個適用于所有串口傳輸接口帶寬計算的公式。在所有的數字電路中，都有一個負責提供基本頻率的元器件——晶振，它就像是一個精確的鬧鐘一樣，電路中所有的元器件都按照它的節奏統一行動。比方說，某一運算電路的晶振頻率是100Hz,就是說這一電路在一秒鐘內可以進行100次運算過程。由此可見，晶振的工作頻率越高，每秒所能處理的運算次數就會越多，數據的處理能力也就會越強大。而HDMI標準中，這個原理同樣適用。

HDMI電路中的時鐘頻率，在最初制定時范圍從25MHz-165MHz之間，也就是說一個TMDS通道每秒最多能傳輸165MHz×10bit=1.65Gbit的數據，3個TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit的數據，再加上控制數據，用標準方法表示就是4.96Gbps的帶寬。而如果用像素點來表示，那就是一秒可以傳輸顯示1.65G個像素點（一個完整的像素點信息由R/G/B三原色信息構成）所需要的數據量。 在數字音頻方面，HDMI靈活的支持符合IEC60985 L-PCM標準的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立體聲數字音頻信號和IEC 61937標準的采樣率為192KHz，24bit量化的單路無壓縮PCM數字音頻信號，或者8路96kHz的聲音數據流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS數字音頻格式也能通過HDMI直接傳輸。 ?

編輯：黃飛
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