HDMI 线缆维修帮助：学习如何自行修复。

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作者: Jacob Mehnert

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HDMI 线缆

高清多媒体接口 (HDMI) 是一种专有的音视频接口标准，于 2002 年推出，用于通过单根线缆传输未压缩的数字视频以及压缩或未压缩的数字音频。

它由几家大型电子公司（飞利浦、索尼、松下、东芝等）联合开发，旨在取代模拟连接并确保设备之间的兼容性。HDMI 在消费电子产品中无处不在——电视、显示器、投影仪、蓝光/DVD 播放机、游戏主机、流媒体盒子、条形音箱、笔记本电脑，甚至出现在汽车和商业系统中。

与较旧的模拟连接器不同，HDMI 是全数字的（并向后兼容单链路 DVI）。虽然已经创建了更新版本的 HDMI 并增加了额外的功能，但 HDMI 仍然保持相同的 19 针接口和基础布线。截至 2021 年，全球已出货约 100 亿台支持 HDMI 的设备。

HDMI 1.0 于 2002 年 12 月 9 日发布，是一种单线缆数字音视频连接器接口。它使用 DVI 链路架构，以相同的格式传输视频，但在消隐间隔期间增加了音频和其他辅助数据。

HDMI 1.0 支持最高 165 MHz 的 TMDS 时钟，提供每链路 4.95 Gbit/s 的带宽，类似于 DVI。它定义了两种连接器：A 型和 B 型，针脚布局分别基于单链路 DVI-D 和双链路 DVI-D 连接器；然而，B 型连接器从未在商业产品中使用。

HDMI 1.0 使用 TMDS 编码进行视频传输，提供 3.96 Gbit/s 的视频带宽（能够以每秒 60 帧的速度显示 1920 × 1080 或 1920 × 1200），以及 192 kHz/24 位分辨率的 8 通道 LPCM 音频。HDMI 1.0 要求支持 RGB 视频，并可选支持 Y′CBCR 4:4:4 和 4:2:2（如果设备在其他接口上支持 Y′CBCR，则为强制要求）。使用 4:2:2 采样时，允许 10 bpc（每个像素 30 位）或 12 bpc（每个像素 36 位）的色深，但使用 RGB 或 Y′CBCR 4:4:4 时仅允许 8 bpc（每个像素 24 位）的色深。

HDMI 1.0 仅支持特定的预定义视频格式，包括 EIA/CEA-861-B 中定义的所有格式以及 HDMI 规范本身列出的一些附加格式。此外，所有 HDMI 源/接收端必须能够发送/接收原生单链路 DVI 视频，并完全符合 DVI 规范。

HDMI 1.1 于 2004 年 5 月 20 日发布，增加了对 DVD-Audio 的支持。没有实施其他重大升级。

HDMI 1.2 于 2005 年 8 月 8 日发布，引入了 One Bit Audio 选项，类似于 Super Audio CD，能够支持多达 8 个通道。为了增强与 PC 设备的兼容性，1.2 版本放宽了对明确支持格式的要求。它使制造商能够创建供应商特定的格式，允许任意分辨率和刷新率，而不是局限于预定义的受支持格式列表。

HDMI 1.2 还增加了对几种新格式的明确支持，包括 100 Hz 和 120 Hz 的 720p。此外，它放宽了像素格式支持要求，消除了仅具有原生 RGB 输出的源（PC 源）支持 Y′CBCR 输出的需求。

HDMI 1.2a 于 2005 年 12 月 14 日发布，全面规定了消费电子控制 (CEC) 功能、命令集和 CEC 合规性测试。

HDMI 1.3 于 2006 年 6 月 22 日发布，将最高 TMDS 时钟增强至 340 MHz，实现了 8.16 Gbit/s 的视频带宽。此带宽足以支持 144 Hz 下的 1920 x 1080 分辨率或 75 Hz 下的 2560 x 1440 分辨率。与以前的版本一样，HDMI 1.3 采用 TMDS 编码。它引入了对 10 bpc、12 bpc 和 16 bpc 色深的支持，称为深色 (Deep Color)，每个像素 30、36 和 48 位。此外，它扩展了支持的色彩空间，除了以前版本支持的 ITU-R BT.601 和 BT.709 色彩空间外，还包括 xvYCC 色彩空间。

HDMI 1.3 还引入了携带定义色彩域边界的元数据的功能。此外，它可选允许输出 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio 流，以供 AV 接收器进行外部解码。此外，HDMI 1.3 结合了自动音频同步（音视频同步）功能。它定义了 1 类和 2 类线缆，1 类线缆测试频率高达 74.25 MHz，2 类线缆测试频率高达 340 MHz。HDMI 1.3 还为便携式设备引入了新的 HDMI C 型“Mini”连接器。

HDMI 1.3a 于 2006 年 11 月 10 日发布，引入了针对 HDMI C 型的线缆和接收端修改、源端终端建议，并消除了下冲以及最大上升/下降时间限制。此外，它调整了 CEC 电容限制并重新引入了用于定时器控制的 CEC 命令，整合了音频控制命令。HDMI 1.3a 引入了以其比特流 DST 格式而不是未压缩的原始 DSD 流式传输 SACD 的可选功能。下载 HDMI 1.3a 需要免费注册。

HDMI 1.4 于 2009 年 6 月 5 日发布，最初在 2009 年第二季度后进入市场。它保留了以前版本的带宽，并引入了 24 Hz 下 4096 × 2160、24、25 和 30 Hz 下 3840 × 2160 的标准化时序，并增加了对 120 Hz 下 1920 × 1080 的明确支持（采用 CTA-861 时序）。HDMI 1.4 还引入了 HDMI 以太网通道 (HEC)，使两个 HDMI 连接的设备之间能够进行 100 Mbit/s 的以太网连接，从而允许它们共享互联网连接。

此外，它引入了音频回传通道 (ARC)、HDMI 3D 技术、新的 Micro HDMI 连接器、包括 sYCC601、Adobe RGB 和 Adobe YCC601 在内的扩展色彩空间集，以及汽车连接系统。HDMI 1.4 还定义了几种立体 3D 格式，包括场交替（隔行）、帧封装（全分辨率上下格式）、线交替全格式、并排半格式、并排全格式、2D + 深度以及 2D + 深度 + 图形 + 图形深度 (WOWvx)。

HDMI 1.4 要求 3D 显示器在 720p50 和 1080p24 或 720p60 和 1080p24 下实现帧封装 3D 格式。HDMI 1.3 中定义的高速 HDMI 线缆适用于所有 HDMI 1.4 功能，但 HDMI 以太网通道除外，后者需要 HDMI 1.4 中定义的新型带以太网的高速 HDMI 线缆。

HDMI 1.4a 于 2010 年 3 月 4 日发布，引入了两种用于广播内容的强制性 3D 格式。然而，这些格式的实施被推迟，直到 3D 广播市场提供指导。HDMI 1.4a 定义了用于广播、游戏和电影内容的强制性 3D 格式。它要求 3D 显示器在 720p50 和 1080p24 或 720p60 和 1080p24 下实现帧封装 3D 格式，在 1080i50 或 1080i60 下实现并排水平格式，以及在 720p50 和 1080p24 或 720p60 和 1080p24 下实现上下格式。

HDMI 1.4b 于 2011 年 10 月 11 日发布，仅包含对 1.4a 文档的细微澄清。它是 HDMI LA 负责的最后一个标准版本。HDMI 规范的所有后续版本均由 2011 年 10 月 25 日成立的 HDMI 论坛制定。

HDMI 2.0（部分制造商也称为 HDMI UHD）于 2013 年 9 月 4 日发布。

HDMI 2.0 将最大带宽增强至 18.0 Gbit/s。虽然它保留了以前版本中用于视频传输的 TMDS 编码（允许最大视频带宽为 14.4 Gbit/s），但 HDMI 2.0 支持以每秒 60 帧、每个像素 24 位色深传输 4K 视频。

此外，HDMI 2.0 支持 Rec. 2020 色彩空间、多达 32 个音频通道、高达 1536 kHz 的音频采样频率、用于同一屏幕上多用户的双视频流、多达四个音频流、4:2:0 色度子采样、25 帧/秒的 3D 格式、对 21:9 宽高比的支持、音视频流的动态同步、HE-AAC 和 DRA 音频标准、改进的 3D 功能以及额外的 CEC 功能。

HDMI 2.0a 于 2015 年 4 月 8 日发布，引入了对带有静态元数据的高动态范围 (HDR) 视频的支持。

HDMI 2.0b 于 2016 年 3 月发布，最初支持 CTA-861.3 规范中指定的与 HDMI 2.0a 相同的 HDR10 标准。然而，在 2016 年 12 月，通过 CTA-861-G 规范增加了对 HDMI 2.0b 中 HDR 视频传输的额外支持，该规范将静态元数据信令扩展到包括混合对数伽马 (HLG)。

HDMI 2.1 由 HDMI 论坛于 2017 年 1 月 4 日正式宣布，于 2017 年 11 月 28 日发布。它引入了对更高分辨率和刷新率的支持，包括 4K 120 Hz 和 8K 60 Hz。HDMI 2.1 还引入了一种名为超高速 (Ultra High Speed) 的新 HDMI 线缆类别，该类别认证了能够以这些格式所需的新更高速度传输数据的线缆。超高速 HDMI 线缆向后兼容旧的 HDMI 设备，而旧线缆兼容新的 HDMI 2.1 设备。但是，仅新线缆支持 48 Gbit/s 的全部带宽。

由于 HDMI 论坛限制在开源实现（如 Linux 开源驱动程序）中使用，某些系统可能无法利用 HDMI 2.1。因此，这些系统的用户可能需要改用 DisplayPort 才能获得高分辨率和速度。

带宽需求超过 18.0 Gbit/s 的视频格式（例如 4K 60 Hz 8 bpc RGB、4K 60 Hz 10 bpc (HDR)、4K 120 Hz 和 8K 60 Hz）可能需要使用新的“超高速”或“带以太网的超高速”线缆。值得注意的是，HDMI 2.1 的其他新颖功能与现有的 HDMI 线缆兼容。

最大带宽的增加是通过提高数据通道的比特率和扩展通道数量来实现的。以前的 HDMI 版本使用三个数据通道，每个通道在 HDMI 2.0 中能够以高达 6.0 Gbit/s 的速度运行，或者在 HDMI 1.4 中能够以高达 3.4 Gbit/s 的速度运行。此外，一个额外的通道专门用于传输 TMDS 时钟信号，该信号以数据通道速度的一小部分运行。对于高达 3.4 Gbit/s 的信令速率，TMDS 时钟信号以数据通道速度的十分之一（高达 340 MHz）运行，而对于 3.4 到 6.0 Gbit/s 之间的信令速率，它以四十分之一的速度（高达 150 MHz）运行。

HDMI 2.1 将数据通道的信令速率翻倍至 12 Gbit/s。数据结构已修改为采用带有嵌入式时钟信号的新型基于数据包的格式，从而使以前专用的 TMDS 时钟通道能够用作第四个数据通道。因此，该通道上的信令速率也增加到 12 Gbit/s。这些变化显著增强了总带宽，从 18.0 Gbit/s (3 × 6.0 Gbit/s) 提高到 48.0 Gbit/s (4 × 12.0 Gbit/s)，带宽提升了显著的 2.66 倍。

通过采用 16b/18b 编码方案，数据传输效率更高，与以前版本中使用的直流平衡方案（88.8% 相比 80%）相比，该方案为数据传输分配了更大比例的带宽。这加上 2.66 倍的带宽增加，使 HDMI 2.1 的最大数据速率从 14.4 Gbit/s 提高到 42.6 Gbit/s。扣除 FEC 相关的开销后，可用数据速率约为 42.0 Gbit/s，约为 HDMI 2.0 数据速率的 2.92 倍。

HDMI 2.1 提供 48 Gbit/s 的带宽，足以以大约每秒 50 帧 (fps) 的速度显示 8K 分辨率。此分辨率可以使用每个颜色 8 位 (bpc) 的 RGB 或 Y′CBCR 4:4:4 色彩空间实现。HDMI 2.1 还支持显示流压缩 (DSC)，这允许实现更高的格式。通过 DSC，HDMI 2.1 可以支持 8K 分辨率 (7680 × 4320) 下 120 fps 或 10K 分辨率 (10240 × 4320) 下 100 fps，所有这些都具有 8-bpc RGB/4:4:4 色彩空间。此外，将 DSC 与 Y′CBCR 色度子采样（4:2:2 或 4:2:0）相结合可以进一步增强受支持的格式。

HDMI 2.1a 于 2022 年 2 月 15 日发布，引入了对基于源的色调映射 (SBTM) 的支持。HDMI 2.1b 随后于 2023 年 8 月 10 日发布。

HDMI 2.2 于 2025 年 1 月 6 日宣布，预计将于 2025 年上半年发布。它引入了 96 Gbit/s 的最大比特率，并支持延迟指示协议 (LIP) 以增强音视频同步。

TMDS 数据 2+
TMDS 数据 2 屏蔽层
TMDS 数据 2−
TMDS 数据 1+
TMDS 数据 1 屏蔽层
TMDS 数据 1−
TMDS 数据 0+
TMDS 数据 0 屏蔽层
TMDS 数据 0−
TMDS 时钟+
TMDS 时钟屏蔽层
TMDS 时钟−
消费电子控制 (CEC)
保留（HDMI 1.0–1.3a）
- 实用程序/HEAC+（HDMI 1.4+
- 可选
- HDMI 以太网通道 (HEC)
- 音频回传通道 (ARC)）
SCL（用于 DDC 的 I²C 串行时钟）
SDA（用于 DDC 的 I²C 串行数据）
接地（用于 DDC、CEC、ARC 和 HEC）
+5 V（高达 50 mA）
热插拔检测（所有版本）
- HEAC−（HDMI 1.4+，可选，HDMI 以太网通道和音频回传通道）

连接器	名称	尺寸	针脚	用例
A 型	标准 HDMI	13.9 mm x 4.45 mm	19 针	电视、显示器、游戏主机、PC
C 型	Mini HDMI	10.42 mm x 2.42 mm	19 针（然而，差分对的所有正极信号都与其相应的屏蔽层交换）	DSLR 相机、摄像机、平板电脑
D 型	HDMI Micro	5.83 mm x 2.20	19 针（针脚布局与 A 型不同）	智能手机、紧凑型相机
E 型	汽车 HDMI	13.9 mm x 4.45 mm（带锁定片和防潮外壳）	19 针	车载娱乐系统

热插拔： 是
外部： 是
音频信号：
- LPCM
- Dolby Digital
- DTS
- DVD-Audio
- Dolby Digital Plus
- Dolby TrueHD
- DTS-HD 高分辨率音频
- DTS-HD Master Audio
- MPCM
- DSD
- DST
- Dolby Atmos
- DTS:X
视频信号： 受可用带宽限制