HDMI® Cable/Connector 全面解析

原创声明

作者:GRL实验室 / 胡智钧 Jeff Hu

 

高解析多媒体影音接口(High Definition Multimedia Interface, HDMI®)是一种在家电以及 3C 产品上相当普遍的影音传输接口,HDMI®支持高分辨率视讯以及多信道高传真音频,消费者可以从中获得更好的影音体验。同时 HDMI®也支持双向传输的 CEC(Consumer Electronics Control)功能,可以用来控制当下透过 HDMI®线缆连接在一起并支持 CEC 协议的装置,另外也支持 ARC(Audio Return Channel)功能,显示器可以利用 ARC 的功能将声音讯号透过同一条HDMI®线缆回传到家庭剧院等装置,以减少多余线材的使用。

 

HDMI®线缆是否符合使用者的需求取决于「线材」及「连接器」两个部分。线材决定线缆的带宽,对应到线缆传送的最高分辨率;连接器则决定线缆能够连接的设备种类。HDMI®线缆能传输的资料量取决于 TMDS 信道上频率的速度,根据最高频率上限的不同,可以分为下列四种不同的 HDMI®线缆规格:

(1) Category 1 cable

(2) Category 2 cable

(3) Premium HDMI cable

(4) Category 3(Ultra High Speed, UHS) cable

其中 (1)、(2)被定义在 High-Definition Multimedia Interface Specification Version 1.4b中,(3)被定义在 Premium HDMI Cable Specification 里,而(4)被定义在 High Definition Multimedia Interface Specification Version 2.1 里,其中详细的频率规格如下:

 

在 HDMI®的规格中,规范了了许多线缆及连接器的类型,如表(1)所示,其中 Type B 连接器由于规格设计上的定义,并没有受到厂商的青睐,目前采用这类型连接器的产品在市面上是看不到的。目前市场上采用 Type C 及 Type D 连接器类型的产品并不普及,多少降低了厂商使用的意愿。最主要的原因还是,消费者在市面上购入的大都是采用 Type A 类型连接器的 HDMI® 线缆,所以一般带有Type C 及 Type D 类型的装置,必须再额外搭配适配器才能转接上 Type A 线缆,额外的转接需求会使消费者在使用上觉得不方便。

表1:HDMI® 市场名称及类别

 

在 2013 年 HDMI® 2.0 规格发布之后,HDMI 接口能够乘载的最大带宽来到了 18Gbps,将近HDMI® 1.4 时期 10.2Gbps 的两倍。但是 HDMI® 2.0 的规格当中并没有新增线缆规格,因此并不存在坊间俗称的「HDMI® 2.0 线缆」。

 

在短距离的讯号传输,讯号衰减尚不明显,理论上选用质量较好的高速 HDMI 线缆就能够满足 HDMI® 2.0 的带宽,但是随着不同的应用出现,造成距离的增加,甚至超过 5 公尺以上,此时讯号衰减造成的影响就会逐渐明显。

 

对此,HDMI® 协会提出了「Premium HDMI® Cable Certification Program」,除了针对 18Gbps 讯号有眼图测试来确保讯号质量,还规范有电磁干扰(EMI)测试,确保线缆不会释放或是接收过多的噪声,减少讯号传输时的噪声干扰,有助于较长距离的传输。通过认证的线缆,厂商将可以购买附有专属QR Code 的防伪标签(如下图)。并且可以根据是否附加以太网络功能在产品外盒上加注。

最后,随着HDMI®规格的更新,为了提供使用者更大的带宽,最新的 HDMI® 2.1 Fixed Rate Link(FRL)模式架构下可以传输大量的影音信息。对线材来说,更高的讯号传输带宽要求意味着更严格的质量要求,因此延伸出新的UHS HDMI®线缆种类与规范。消费者在购买线缆的时候,深入了解自身需求,配合环境选择最适合的线缆,才能发挥产品的最大效能。

本文件中规格特性及其说明若有修改恕不另行通知。

HDMI®, HDMI® High-Definition Multimedia Interface, Ultra High Speed HDMI,Ultra High Speed HDMI® Cable 认证测试和HDMI商标为HDMI Licensing Administrator, Inc.的注册商标。

作者:

GRL 台湾区测试工程师 胡智钧 Jeff Hu

国立成功大学电机系。拥有三年多 HDMI 之测试经验,熟悉 HDMI Source/Sink/Repeater/Cable 等测试规范。

GRL 技术文章作者及演讲讲师。