HDMI 1.4 技术通报

HDMI Spec 1.4版新功能及量測說明
為了更有利的佔有市場的份額，HDMI協會於2009/6/5提出了功能更豐富的HDMI 1.4 版，期望以其更為廣泛的應用吸引廠商及消費者的青睞。

新版的HDMI傳輸架構如下圖，和舊版的差別在於可依應用的需求將原本的2個電子線接點，轉為HEAC新功能來使用。

注意HEAC在圖中是以虛線表示，因為本功能為選項的，也就是說舊結構的線仍可以用只是變成新版規定中的一部分線種而已。

只有要應用在具HEAC功能的裝置上才需要新結構的線材，若在具HEAC功能的裝置上使用舊結構線材，則無法使用HEAC功能，但其他1.4版主要功能仍能使用。

HDMI 1.4版本傳輸架構圖：
本文將就以下三點，說明新版規範對連接器及線纜廠的影響：一、規範新增功能概要與線纜特性關係。

二、新版規範對線纜的高頻測試規格。

三、新規範對於線材及接頭結構的變動。

一、規範新增功能概要與線纜特性關係:
本節以A、新版規範增加的七大功能與線纜的關係。

B、HDMI 1.4版對接頭及線材的影響。

來介紹新版規範。

A、新版規範增加的七大功能與線纜的關係：
1、HDMI 乙太網通道(HDMI Ethernet Channel，HEC)
HDMI 1.4 版數據線增加一條數據通道，支持全雙工高速雙向通訊。

支持該功能的互連設備能夠通過百兆乙太網發送和接收數據，可滿足任何基於IP 的應用。

HDMI 乙太網通道將允許基於互聯網的HDMI 設備和其它HDMI設備共享互聯網接入，無需另接一條乙太網線。

新功能還將提供一個連接平台，允許HDMI 設備之間共享內容。

由於需另外增加一條數據通道，來支持此高速雙向通訊。

使得線材中必須另外組成一對差分訊號對，其利用原本保留的pin #14 及用做Hot Plug Detect(HPD)的pin #19的來構成，並將原來ECE/DDC的GND pin #17增加功能做為該訊號的遮蔽線接點(地線)。

2、音頻回授通道(Audio Return Channel，ARC)
該通道可減少音頻向上傳送並處理和播放所需要的線纜數量。

在高清電視直接接收音頻和視頻內容的情況下，這個新通道能讓高清電視通過HDMI 線把音頻直接傳送到A/V 功放接收機上，無需另外一條線纜。

此通道為單向的單工傳輸，方向與TMDS訊號不同(TMDS訊號為由SOURCE傳送到SINK，而ARC則由SINK傳出給功放)。

該通道利用線材中的Utility(原本保留的pin #14)腳位傳送單端訊號來達到，而其以ECE/DDC的GND pin #17做為該訊號的回流(地線)。

3、3D Over HDMI
新規範為HDMI 設備定義通用3D 格式和分辨率，實現家庭3D 系統輸入輸出部分的標準化，最高支持兩條1080p分辨率的視頻流。

此應用是以支持2條1080p相當於297MHz 像素頻寬(一組1080p的像素頻寬為148.5 MHz)的方式來達到，其所需頻寬，仍在前版HDMI 1.3a的支持頻寬(340 MHz)內。

故不影響接頭及線纜的規格。

4、支持4K×2K 分辨率
新規範將HDMI 設備支持的高清分辨率提高到4K ×2K，四倍於目前的1080p，和眾多數字家庭影院以同樣的分辨率傳輸內容。

此應用實際條件是提升最高解度但降低刷新率來達到，其模式為4096 x 2160@24Hz 或3840 x
2160@30Hz 只是相當於原來的1920x 1080@60 Hz 約2倍的頻寬，故仍在前版HDMI 1.3a的支持頻寬(340 MHz)內。

故不影響接頭及線纜的規格。

5、拓展支持色彩空間
HDMI 技術將支持專為數碼相機設計的色彩空間，包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601，可在連接數碼相機的時候顯示更精確的逼真色彩。

支援色彩空間，是屬於軟件上的功能增加，並不改變頻寬，故不影響接頭及線纜的規格。

6、Micro HDMI 迷你接口
新的Micro HDMI 接口( Type D )比現在的mini HDMI接口( Type C ) 小50％左右，可為便攜設備帶來最高1080p的分辨率支持。

新增加的type D的接口，其特性規格與A基本相同，外型接近於縮小版的A接口，但因體積縮小很多，可加工的空間甚小，可以預見，加工的難度及特性的控制上會是一挑戰。

7、汽車連接系統(Automotive Connection System，ACS)
為車載高清內容傳輸設計的線纜規範，可避免發熱、震動、噪音等汽車內部常見環境的影響，也為汽車製造商在車內傳送高清內容提供了一套切實可行的解決方案。

新版本為汽車專用的HDMI線，增加了車用線專用的Type E接頭，主要是提高其連接的可靠度，其接頭腳位和Type A相同，由於車載電視的分辨率(解析度)較小，不需很高速的視頻資料，故只要求的category 1的傳輸能力。

B、HDMI 1.4版對接頭及線材的影響：
綜上所述，新版規範對接頭及線材的影響如下(本節所用腳位是以Type A為例)：
1、由於主要影音傳輸頻寬未改變，故TMDS訊號對的高頻測試要求與前版相同。

2、“部分”類別組裝線因需支持HEC或ARC( HEAC )故需增加針對HEAC線對的測試要求。

3、應用的接頭，由原來的Type A/B/C 三種，加上新增加的D及E變成五種，其中A/B/C接頭和前版
相同，僅重新定義原pin #14由reserved(前版保留為未來新功能所用)改為utility／HEAC+，做為ARC 的訊號線或與pin #19組合做為HEC的應用。

故原pin #19 HPD，定義增加HEAC-所用，具2種性質。

另pin #17的CEC/DDC 地線亦增加為HEAC 的地線。

故對原版應用的pin 腳定義並無影響，只是在新應用條件時多出功能。

4、應用的原線材，針對原版的影音應用(Category 1, Category 2)，其線材可以和之前完全相同。

而應用
於ARC功能的線材，理論上也可以和前版相同，但建議要求pin #14( utlity ) 對pin#17(地線)之間的單端阻抗符合55Ω±35%。

而應用於HEC功能的線材則和前版不同，而需將pin #14和pin #19分別接上STP的正負訊號線，並將該STP的地線接在pin #17，且有相應的高頻測試規格。

二、新版規範對線纜的高頻測試規格
如上節所述，以應用來區分新版對線纜的高頻特性測試主要分成2部分：
1、為原本的TMDS 訊號對，因所支持的最高頻寬並未改變，故規格和前版相同。

2、為HEAC 訊號對的測試，此部分並非所有線都要測，而是依其應用而定。

規範中依HDMI 應用的市場分成五類線材，相應的高頻測試要求及說明如下表： 組裝線分類 最高像素頻寬 線端接頭 應用市場
高頻
電氣 特性要求
備註
Category 1 標準線 74.25 MHz Type A – Type A/C/D Type C – Type C
Standard Category 2 高速線
340 MHz
Type A – Type A/C/D Type C – Type C High Speed TMDS 訊號對測試規格(A) 此兩種線即為1.3a 之線材，應用的環境和原來
一樣，高頻測試要求和以前相同
Category 1 With HEAC 具HEAC 功能的標準線
74.25 MHz Type A – Type A/C/D Type C – Type C Standard with Ethernet Category 2 With HEAC 具HEAC 功能的高速線
340 MHz Type A – Type A/C/D Type C – Type C High Speed with Ethernet
TMDS 訊號對測試規格(A) +
HEAC 訊號對測試規格(B) 此兩種線即為1.3a 之線材，多加了HEAC 線對的測試要求，故高頻測試分二部分，TMDS 部分和以前一樣，但多測了HEAC 線對，當然線材中需改成多一組STP
Type E – Type E
車用直通連接線TMDS 訊號對測試規格 (D)
此種線材應為1.3a 之標
準線，但使用E 型接頭 Type E – Type A Relay receptacle
(only for Automotive manufactures) 車用接繼線TMDS 訊號對測試規格(C)
此種線材即為1.3a 之線材，但由於為接繼線，使用時會再接上A-A 的線材，故規格比下方的Direct connection 線稍嚴
Category 1 Automotive 車用標準線
74.25 MHz Type A – Type A
Standard Automotive
車用直通連接線TMDS 訊號對測試規格 (D) 此種線材即為1.3a 之標準線材(一類線)，由於實用上所需頻寬較低，故
相對規格較寬鬆
其中具HEAC 功能的標準線及高速線可以完全取代不具HEAC 功能的線。

以下分別列出各類別線材的高頻電氣特性規格表TMDS 訊號對測試規格(A)：
此部分規格與前版完全相同
HEAC 訊號對測試規格(B)：
此部分規格，為具HEAC功能的線材才需要加測的特性，此線對因資料頻寬只有100 Mbps，故相對規格要求比TMDS訊號對，寬鬆許多(衰減只測到200MHz，TDR量測是以1ns的上升時間來測試)。

車用接繼線TMDS 訊號對測試規格(C) :
車用直通連接線TMDS 訊號對測試規(D):
三、新規範對於線材及接頭結構的變動
A 、 H DMI 1.4版接頭介紹
HDMI 1.4版定義的接頭型式有 A/B/C/D/E 等五種，均有線端公頭及板端母座，另定義了車用線專用的 Type A Relay receptacle( A 型的中繼線端母座 )。

由於Type B 並未做任何變動，且市場上未見其產品，故本文不予論述。

下表是A/C/D/E 接頭的腳位定義：
Signal Name
with HEAC application 新版腳位訊號定義 Type A(含relay type)
／E pin#
Type C pin# Type D pin# Signal Name for original application 舊版腳位訊號定義 TMDS Data2+ 1 2 3 TMDS Data2+ TMDS Data2 Shield 2 1 4 TMDS Data2 Shield TMDS Data2- 3
3 5 TMDS Data2 TMDS Data1+
4
5
6 TMDS Data1+ TMDS Data1 Shield 5 4
7 TMDS Data1 Shield TMDS Data1- 6 6
8 TMDS Data1 TMDS Data0+ 7 8
9 TMDS Data0+ TMDS Data0 Shield 8 7 10 TMDS Data0 Shield TMDS Data0- 9 9 11 TMDS Data0 TMDS Clock+ 10 11 12 TMDS Clock+ TMDS Clock Shield 11 10 13 TMDS Clock Shield TMDS Clock-
12 12 14 TMDS Clock-
CEC 13 14 15 CEC Utility / HEAC+
14 17 2 Reserved. SCL 15 15 17 SCL SDA 16 16 18 SDA DDC/CEC Ground / HEAC Shielding
17 13 16 DDC/CEC Ground
5V Power 18 18 19 5V Power Hot Plug Detect/ HEAC-
19
19
1
Hot Plug Detect
新版腳位定義涵蓋了舊版的腳位。

由上表可以看出，A 和E 接頭腳位排列及功能定義完全相同，D 的腳位排列和A/E 相同，但功能定義的排列不同。

由下方略圖可以明顯看出四種接頭的大小關係及pin 位的排列關係，其中A/D/E 的結構類似，均為上下雙排型式，且上排10 pin 下排9 pin 的結構，pin 號排列相同，但C 則為一排式的腳位，明顯和其他不同。

Type A 線端公頭
外型尺寸
Type C 線端公頭外型尺寸
Type E 線端公頭外型尺寸 Type D 線端公頭外型尺寸
Page 11 Of 11 B 、 H DMI 1.4版原線材介紹
HDMI 1.4版定義的線材為帶HEAC 及不帶HEAC 應用等2種，不帶HEAC 應用的線材即為前版的線材，由4對STP 加7根電子線組成；而帶HEAC 應用的線材，則需將原本的線材中的2根電子線由另一對STP 來取代。

故新版帶HEAC 應用的線材規格並不比舊版嚴格，只是成本要高些。

結語：
HDMI 1.4版新規範的發佈，帶來了許多新功能，但大多是在應用功能上增加，主要的視頻頻寬並未改變，故高頻的TMDS 測試規格和舊版相同。

同時重新定義了應用的市場，保留了舊有設備及線纜的應用，將其歸為新規範中的一部分應用。

主要是要再拓展其應用，增加附加價值，以穩固市場地位，及增加商機，並不衝擊原有市場。

我司，佳燁科技，自創立以來始終以服務電線電纜及接頭行業客戶為主軸，並以提供高頻量測系統及高頻量測技術，來協助客戶開發新產品及品質改善為宗旨，深為業界認同。

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訊號線(STP)
不帶HEAC 應用的線材截面圖
編織 鋁箔麥拉 將其中一對電子線改成STP 即為帶HEAC 線材 帶HEAC 應用的線材截面圖。