TMDS包括3個(gè)RGB數(shù)據(jù)和1個(gè)時(shí)鐘，共計(jì)4個(gè)通道(稱(chēng)為1個(gè)TMDS連接或Single-link)的傳輸回路。TMDS是把8位的RGB視頻數(shù)據(jù)變換成10位轉(zhuǎn)換最小化、DC平衡的數(shù)據(jù)，再完成數(shù)據(jù)的串行處理；接收端設(shè)備對(duì)串行數(shù)據(jù)解串行變成并行數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)換成8位視頻信號(hào)。因此，傳輸數(shù)字RGB數(shù)據(jù)需要3個(gè)轉(zhuǎn)換最小化差分采樣信號(hào)構(gòu)成一個(gè)TMDS連接。為此可將圖2具體細(xì)化如圖3所示說(shuō)明。

如同最頂級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)是F1賽車(chē)馳騁賽場(chǎng)的保障一樣，HDMI標(biāo)準(zhǔn)之所以擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力，和它的傳輸原理是分不開(kāi)的，下面我們就看看HDMI標(biāo)準(zhǔn)的傳輸原理是什么。

每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HDMI連接，都包含了3個(gè)用于傳輸數(shù)據(jù)的TMDS傳輸通道，還有1個(gè)獨(dú)立的TMDS時(shí)鐘通道，以保證傳輸時(shí)所需的統(tǒng)一時(shí)序。在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，每個(gè)TMDS通道都能傳送10bit的數(shù)據(jù)流。而這10bit數(shù)據(jù)，可以由若干種不同的編碼格式構(gòu)成。

TMDS對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)中的RGB三原色分別按8bit編碼

TMDS數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序結(jié)構(gòu)

一般來(lái)說(shuō)，HDMI傳輸?shù)木幋a格式中要包含視頻數(shù)據(jù)（HDMI1.3版本前每個(gè)像素采用24bit）、控制數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)包中包含音頻數(shù)據(jù)和附加信息數(shù)據(jù)，例如糾錯(cuò)碼等）。TMDS每個(gè)通道在傳輸時(shí)要包含一個(gè)2bit的控制數(shù)據(jù)、8bit的視頻數(shù)據(jù)或者4bit的數(shù)據(jù)包即可。在HDMI信息傳輸過(guò)程中，可以分為三個(gè)階段：視頻數(shù)據(jù)傳輸周期、控制傳輸周期和數(shù)據(jù)島傳輸周期，分別對(duì)應(yīng)上述的三種數(shù)據(jù)類(lèi)型。

視頻數(shù)據(jù)傳輸期，HDMI數(shù)據(jù)線上傳送視頻像素信號(hào)，視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼，生成3路（即3個(gè)TMDS數(shù)據(jù)信息通道，每路8位）共24位的視頻數(shù)據(jù)流，輸入到HDMI發(fā)射器中。24位像素的視頻信號(hào)通過(guò)TMDS通道傳輸，將每通道8位的信號(hào)編碼轉(zhuǎn)換為10位，在每個(gè)10位像素時(shí)鐘周期傳送一個(gè)最小化的信號(hào)序列，視頻信號(hào)被調(diào)制為T(mén)MDS數(shù)據(jù)信號(hào)傳送出去，最后到接受器中接收。

　　島嶼數(shù)據(jù)傳輸期，TMDS通道上將出現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每4位被一組，構(gòu)成一個(gè)上面提到的4位數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包和視頻數(shù)據(jù)一樣，被調(diào)制為10位一組的的TMDS信號(hào)后發(fā)出。視頻數(shù)據(jù)傳輸期和島嶼數(shù)據(jù)傳輸期均開(kāi)始于一個(gè)GuardBand保護(hù)頻帶，GuardBand由2個(gè)特殊的字符組成，這樣設(shè)計(jì)的目的在于在明確限定控制數(shù)據(jù)傳輸期之后的跳轉(zhuǎn)是視頻數(shù)據(jù)傳輸期。

　　控制數(shù)據(jù)傳輸期，在上面任意兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期之間，每一個(gè)TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，這一共6位的控制數(shù)據(jù)分別為HSYNC（行同步）、VSYNC（場(chǎng)同步）、CTL0、CTL1、CTL2和CTL3。每個(gè)TMDS通道包含2位的控制數(shù)據(jù)，采用從2位到10位的的編碼方法，在每個(gè)控制周期最后的階段，CTL0、CTL1、CTL2和CTL3組成的文件頭，說(shuō)明下一個(gè)周期是視頻數(shù)據(jù)傳輸期還是島嶼數(shù)據(jù)傳輸期。

　　島嶼數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的傳輸是在視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)南[期，這意味著在傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)的時(shí)候，并不會(huì)占據(jù)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，并且也不要一個(gè)單獨(dú)的通道來(lái)傳輸音頻數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)，這也就是為什么一根HDMI數(shù)據(jù)線可以同時(shí)傳輸視頻信號(hào)和音頻信號(hào)的原因。

HDMI帶寬和TMDS的關(guān)系

而在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的帶寬，在1.0版本就設(shè)定為最高4.96Gbps。那么這一數(shù)值是怎么的來(lái)的呢？和TMDS又有什么關(guān)系呢？我們看下面的公式：

這是一個(gè)適用于所有串口傳輸接口帶寬計(jì)算的公式。在所有的數(shù)字電路中，都有一個(gè)負(fù)責(zé)提供基本頻率的元器件——晶振，它就像是一個(gè)精確的鬧鐘一樣，電路中所有的元器件都按照它的節(jié)奏統(tǒng)一行動(dòng)。比方說(shuō)，某一運(yùn)算電路的晶振頻率是100Hz,就是說(shuō)這一電路在一秒鐘內(nèi)可以進(jìn)行100次運(yùn)算過(guò)程。由此可見(jiàn)，晶振的工作頻率越高，每秒所能處理的運(yùn)算次數(shù)就會(huì)越多，數(shù)據(jù)的處理能力也就會(huì)越強(qiáng)大。而HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，這個(gè)原理同樣適用。

HDMI電路中的時(shí)鐘頻率，在最初制定時(shí)范圍從25MHz-165MHz之間，也就是說(shuō)一個(gè)TMDS通道每秒最多能傳輸165MHz×10bit=1.65Gbit的數(shù)據(jù)，3個(gè)TMDS通道一秒就可以傳輸1.65×3=4.95Gbit的數(shù)據(jù)，再加上控制數(shù)據(jù)，用標(biāo)準(zhǔn)方法表示就是4.96Gbps的帶寬。而如果用像素點(diǎn)來(lái)表示，那就是一秒可以傳輸顯示1.65G個(gè)像素點(diǎn)（一個(gè)完整的像素點(diǎn)信息由R/G/B三原色信息構(gòu)成）所需要的數(shù)據(jù)量。

在數(shù)字音頻方面，HDMI靈活的支持符合IEC60985L-PCM標(biāo)準(zhǔn)的32kHz、44.1kHz和48kHz、16bit量化的立體聲數(shù)字音頻信號(hào)和IEC61937標(biāo)準(zhǔn)的采樣率為192KHz，24bit量化的單路無(wú)壓縮PCM數(shù)字音頻信號(hào)，或者8路96kHz的聲音數(shù)據(jù)流。此外，在家庭影院中常用的DolbyDigital5.1和DTS數(shù)字音頻格式也能通過(guò)HDMI直接傳輸。

HDMI編碼圖例：3個(gè)TMDS分別傳輸像素點(diǎn)的RGB數(shù)據(jù)

HDMI標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)沿用了和DVI相同的，由Silicon Image公司發(fā)明的TMDS(Time Minimized DifferentialSignal)最小化傳輸差分信號(hào)傳輸技術(shù)。TMDS是一種微分信號(hào)機(jī)制，采用的是差分傳動(dòng)方式。這不僅是DVI技術(shù)的基礎(chǔ)，也是HDMI技術(shù)的基礎(chǔ)原理。

TMDS差分傳動(dòng)技術(shù)是一種利用2個(gè)引腳間電壓差來(lái)傳送信號(hào)的技術(shù)。傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)值（“0”或者“1”）由兩腳間電壓正負(fù)極性和大小決定。

圖4、可以同時(shí)傳輸視頻和音頻信號(hào)的HDMI接口

表3、HDMI、DVI引腳定義表

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