HDMI

VGA、DVI、SDI、DP、Thunderbolt

VGA

Video Graphics Array视频图形阵列

VGA传输的是模拟信号，在发送端需要将数字信号转换为模拟信号，在接收端又需要把模拟信号转换成数字信号，模拟信号在传输过程中及其容易受到外界干扰

VGA最大分辨率为640x480像素。

DVI

Digital Visual Interface数字视频接口

DVI接口与HDMI接口类似，都是传输数字信号，但只能传输视频信号，不能传输音频信号

DVI有三种主要类型：DVI-A（模拟）、DVI-D（数字）和DVI-I（整合模拟和数字）。其中，DVI-D和DVI-I支持数字信号，因此能够提供更高的分辨率。

一般来说，DVI-D和DVI-I接口最大支持的分辨率为1920x1200像素

SDI

Serial Digital Interface串行数字接口

一种专业级别的数字高清视频线缆，主要用于广播电视、监控摄像、影视制作等领域。SDI线可以将无压缩的数字视频信号通过同轴电缆传输到显示设备或录像机等。SDI线也可以同时传输音频和辅助数据信号。

SDI线的优点是传输距离远（可达100米以上），抗干扰能力强，稳定性好，延迟低。

缺点是需要专业设备和接口，价格较高，不支持音频和视频信号分离。

DP

DisplayPort

可以同时传输音频和视频信号，支持多种格式的视频信号，包括4K、8K、HDR、3D等，并且可以实现高达32声道的音频输出。

支持最高32.4Gbps的带宽，以及最高8K@60Hz或4K@120Hz的分辨率和刷新率

DP线的优点是传输效果好，画质清晰，声音丰富，抗干扰能力强，支持音视频同步传输。

缺点是价格相对较高，长度受限制（一般不超过15米），不支持音频和视频信号分离。

Thunderbolt

可以同时传输音频信号，视频信号和电源信号，支持最高40Gbps的带宽和最高8K@60Hz的分辨率。雷电线使用与其他USB Type-C (USB-C) 端口相同的Type-C连接器，但是性能和标准更高。

雷电线主要用于连接电脑和显示器、外接显卡、外部存储、坞站等设备，实现高速数据和视频传输。雷电线还可以支持基于VT-d的DMA保护功能，提高数据安全性。雷电线还可以通过菊链或集线器连接多达五个雷电设备，实现多屏异显、扩展坞功能等。

雷电线的优点是传输效果好，画质清晰，声音丰富，兼容性强，操作简单。

缺点是价格相对较高，长度受限制（一般不超过2米），容易受到电磁干扰。

HDMI定义

HDMI 【High-Definition Multimedia Interface（高清晰度多媒体接口）】

是一种数字接口标准，它用于连接高清晰度视频和音频设备，如电视、投影仪、电脑显示器、游戏机和蓝光播放器等。HDMI接口可以同时传输高质量的数字音频和视频信号，支持高清晰度视频（包括4K和8K分辨率）以及多声道音频。通过HDMI接口，用户可以在不同设备之间传输高清视频和音频信号，实现更清晰、更逼真的视听体验。

HDMI组织的发起者包括各大消费电子产品制造商，如日立制作所、松下电器、Quasar、飞利浦、索尼、汤姆生RCA、东芝、Silicon Image。

HDMI接口类型

HDMI接口有多种类型，包括HDMI Type A、HDMI Type B、HDMI Type C（也称为Mini HDMI）和HDMI Type D（也称为Micro HDMI）。这些类型的区别在于它们的大小和形状，适用于不同的设备和场合。

HDMI Type A

是最常见的类型，通常用于连接电视、显示器、投影仪等设备。

应用于HDMI1.0版本，总共有19pin，规格为4.45mm×13.9mm，为最常见的HDMI接头规格，相点对点于DVI Single-Link传输。在HDMI 1.2a之前，最大能传输165MHz的TMDS，所以最大传输规格只能在于1600×1200（TMDS 162.0MHz）。

HDMI Type B

是一种较少见的大型接口，通常用于专业设备和特殊场合。

应用于HDMI1.0版本，规格为4.45mm×21.2mm，总共有29pin,可传输HDMI A type两倍的TMDS数据量，相点对点于DVI Dual-Link传输，用于传输高分辨率（WQXGA 2560×1600以上）。因为HDMI A type只有Single-Link的TMDS传输，如果要传输成HDMI B type的信号，则必须要两倍的传输效率，会造成TMDS的Tx、Rx的工作频率必须提高至270MHz以上。而在HDMI 1.3 IC出现之前，市面上大部分的TMDS Tx、Rx只能稳定在165MHz以下工作。此类接口未应用在任何产品中。

HDMI Type C（Mini HDMI）

是一种较小的接口，适用于一些便携设备，如相机、摄像机等。

俗称mini-HDMI，应用于HDMI1.3版本，总共有19pin，可以说是缩小版的HDMI A type，规格为2.42mm×10.42mm，但脚位定义有所改变。主要是用在便携式设备上，例如DV、数字相机、便携式多媒体播放机等。由于大小所限，一些显卡会使用mini-HDMI，用家须使用转接头转成标准大小的Type A再连接显示器。

HDMI Type D（Micro HDMI）

是最小的接口，通常用于超便携设备，如智能手机、平板电脑等。

应用于HDMI1.4版本，总共有19pin，规格为2.8mm×6.4mm，但脚位定义有所改变。新的Micro HDMI接口将比19针MINI HDMI版接口小50%左右，可为相机、手机等便携设备带来最高1080p的分辨率支持及最快5GB的传输速度。

HDMI Type E

主要用于车载娱乐系统的音视频传输。由于车内环境的不稳定性，HDMI E Type在设计上具备抗震性、防潮、耐高强度、温差承受范围大等特性。在物理结构上，采用机械式锁定设计，能保证接触可靠性。

HDMI To USB(TYPE-C)

除常见的HDMI 2 HDMI连接方式外、由于用户群存在手机/平板/游戏机进行出力的需求、使用转接线较为繁琐、成本提高、且传输速率变差。

在对应支持的设备上、可以实现通过HDMI 2 USB的方式、进行画像出力

如Nintendo_Switch掌上游戏机：

原：由于掌机上无HDMI接口

需将掌机插入底座、进入底座模式、底座使用HDMI线与显示器连接

才能实现出力

现：可直接连接掌机与显示器进行画像出力

相机应用方面、2024.4 ATOMOS发布了新系列产品：NINJA PHONE

通过HDMI-USB(TypeC)，将iPhone 15 Pro / Max与相机连接，实现手机⇒便携式的半专业式监视器

最高支持1080-60FPS，及同步录制

HDMI传输原理

TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）

最小化传输差分信号

TMDS具备4个Channel，前3条信道为视频信号、音频信号、状态、控制信号的传输通道，第4条是Clock时钟信道，以保证传输时所需的统一时序

HDMI的数据传输有TMDS0，TMDS1，TMDS2三个通道，每个通道的传输流程都是一样的：

TMDS差分传动技术原理

TMDS差分传动技术是一种利用2个引脚间电压差来传送信号的技术。传输数据的数值（"0"或者"1"）由两脚间电压正负极性和大小决定。

即，采用2根线来传输信号，一根线上传输原来的信号，另一根线上传输与原来信号相反的信号。这样接收端就可以通过让一根线上的信号减去另一根线上的信号的方式来屏蔽电磁干扰，从而得到正确的信号。

010

-101

=010

「+」-「-」＝「+」

TMDS传输的数据类型

Preamble（控制信息）

主要用于控制接下来传输的数据是Data Island或者Video Data

Data Island（数据包）

各种类型的包信息，包括音频数据包，图像信息包等

Video Data（视频信息）

视频像素数据，HDMI可以传输RGB与YUV两种格式的像素数据

Hsync（行同步信号）,Vsync（场同步信号）

视频帧数同步

HDMI数据流过程

以单个Channel信道为例：

➀发射端、对视频信号、音频信号、状态、控制信号

通过TMDS编码器进行编码

转换成抗干扰强的10bit的冰箱数据

②数据通过HDMI线缆传输至接收端

③接收端接收到差分信号

通过TMDS解码器解码出视频、音频、控制信号

从而实现数据传输。

为提高信号传输速率的精度，

采用8bit/10bit差分信号，

即将在编码过程中编码器额外+2bit抗干扰的信号数据，8Bit的输入原始信号数据转换成10Bit的冰箱数据

因此实际效率是理论值的80%

计算出力所需传输带宽

带宽（Data Bandwidth）

数字通信中，用来描述单位时间内能够在线路上传送的数据量

单位是bps(bit per second)

传输带宽 = 像素数 x 颜色深度 x 3(RGB三条通道) x 每秒画幅数

以下列较常用的参数为例：

分辨率：4K(3840x2160)

色深：8bit RGB通道:8x3=24

帧率：60P

⇒3840*2160*8bit*3*60fps=11,943,936,000(bps)

=1.39(GBps)

=11.12(Gbps)

HDMI2.0

理论最大18.0Gbps

实际18x 8/10=14.4Gbps

HDMI1.4

理论最大10.2Gbps

实际10.2x 8/10=8.16Gbps

因此HDMI1.4无法传输

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1687600979609480812&wfr=spider&for=pc

https://blog.csdn.net/weixin_51989356/article/details/131609392

VESA(Video Electronics Standards Association) 视频电子标准协会

https://yueno.net/xoops/modules/xpwiki/?PC/vesa

由于目前的显示器在显示画面时并不是再和PPT一样一张一张切替去播放成像，

现在的显示器都是以逐行扫描（Progressive Scanning）方式成像，即：从左上角逐行绘制像素，直到右下角完成整张扫描

但有个问题是：

由于无线电，无线Wi-Fi信号，硬件高频讯号等各种电磁干扰

逐行扫描在成像时会由于电磁干扰造成错位、裂像等问题

为了避免这个问题、VESA(Video Electronics Standards Association) 视频电子标准协会制定了逐行扫描时、在屏幕外预留出来一些区域、用作对齐和时钟同步

因此出力后虽然看到的可能是3840x2160的画面、但实际上HDMI扫描的画面是要比这个大得多的，在出力后进行裁切、会占用更多带宽

这个标准叫做：CVT(COORDINATED VIDEO TIMING)、视频协调定时标准

CVT的式样

VESA-CVT-1.2.pdf

还是用这个参数为例：

分辨率：4K(3840x2160)

色深：8bit RGB通道:8x3=24

帧率：60P

Data Bandwidth　⇒　(3840+x)*(2160+x)*8bit*3*60fps

=11.12(Gbps)

行同步信号区 Hsync

场同步信号区 Vsync

后消隐区 Hback

前消隐区 VFront

有效区域 Active Area

行有效区域 Hactive

场有效区域 Vactive

实际横面Htotal = Hsync + Hfront + Hactive + Hback

实际纵面Vtotal = Vsync + Vfront + Vactive + Vback

实际扫描的画面像素数：Htotal x Vtotal

每秒处理的画面像素数：Htotal x Vtotal x Hz = Pixel Clock 显示器像素时钟

实际传输带宽Data Bandwidth = Pixel Clock x 色深 x 3

消隐区大小取决于使用出力显示器的计时标准（Timing Standard）

• CVT

• CVT-RB

• CVT-R2

越新版本的计时标准、消隐区就越小、需要占用的带宽就越少

CVT v2.1 Generator V1 ALT MIN VBLK.xlsx

CVT-v2.0-Generator-Version-1.xlsx

cvt12.c

$ gcc cvt12.c -O2 -o cvt12 -lm -Wall

https://tomverbeure.github.io/video_timings_calculator

编解码器（codec）（Coder/Decoder）

此处只说明视频的编解码器

在HDMI数据流传输时、需要将包含音频信号和视频信号的广电

发射端:

由摄像机提供的复合电视信号(模拟信号)，经过数字视频转换，分离出的亮度(灰度)信号和两个色度信号。

由编码器将模拟信号转换为数字信号

数字化后信号经预处理，滤除信号中的噪声，进入CIF格式变换电路，成为CIF标准格式，然后进入信源编码器进行图像压缩编码。预处理的目的是消除信号中的背景噪声，从而利于提高图像的清晰度。当然，预处理还可解决亮度与色度信号串扰，减小叠折干扰的作用。

接收端：

反之

通常来说、编解码都是有损的

常见的编解码器：

H.264(AVC) / (MPEG-4 Part 10)

编码过程

H.264 使用面向块的编码,将每个视频帧分解为最大 16×16 像素的所谓的宏块

使用来自当前帧和先前帧的数据来形成运动预测，实现编码

解码过程

通过运动预测，重构每个宏块。解码后播放视频

优点

• 较高质量编码

• 最广泛使用的编解码器

• 良好的设备、浏览器和容器兼容性

• 使用更少的计算能力、硬件要求较低

缺点

• 使用更多带宽

• 不是市场上最高质量的编解码方式

H.265(HEVC) / (MPEG-H Part2)

使用编码树单元 (CTU)，但大小或形状根据图块细节需求度而不同:CTU 可以小至 4×4 像素，大至 64×64 像素，因此可以更有效地压缩数据。

拥有更高效的运动补偿和预测技术形成运动预测，实现编/解码

优点

• 更高质量和更高效的编码

• 只需要一半左右的带宽

• 几乎无损编码

• 更好的运动预测和补偿

缺点

• 没有广泛使用

• 与设备和浏览器的兼容性有限

• 设备的硬件需求较高

FUJIFILM HDMI

HDMI ケーブルは、長さが 1.5 m 以内のものをご使用ください。

线缆越长、信号衰减越大

HDMI协会有建议，HDMI2.1接口下铜芯材质的HDMI线最长传输距离建议为3米

长线缆在传输高码率、高分辨率的画像时、HDMI线缆过长会导致画像刷新率下降、画面失真、抖动、甚至数据信号丢失

在家用场景、使用86面板时、一旦HDMI线缆过长、则不可避免会出现即便能识别出设备、但黑画的问题

• 解决办法

1.HDMI转网线延长器

2.光纤HDMI线

RAW出力

RAW

CMOS将捕捉到的光源信号转化为数字信号后，未处理未压缩的原始数据

宽容度

相机记录被拍摄对象最亮和最暗细节与层次的能力。

曝光度+1.47

对比度+7

高光-72

阴影+56

饱和度+1

自然饱和度+20

白色色阶+50

黑色色阶-34

降噪+100

细节+75

RAW内录

拍摄时直接将RAW视频记录在相机的Media Card内部

截至目前，除了拥有RAW内录技术资格的RED（一家成立于 2005 年的公司，专精于数码电影摄影机市场），和由RED赋予使用资格的Canon(佳能)外、

其他相机（包括富士）都没资格使用该机能，暂时不会搭载

RAW内录专利事件

起因

结果

RAW外录

通过连接其他设备，将RAW视频录制至其他设备的存储中

缺点

• 麻烦，需要额外购买并携带外录设备

优点

• 录制媒介载体可以选择价格更低，速度更快的SSD固态硬盘、总成本降低

• 由于搭载外置监视器，解决了相机本体LCD屏幕小/屏幕亮度NIT低/专业录像机没有显示器的问题

外录设备

ATOMOS

2010年由多位影像业资深大佬于澳大利亚成立的

面向视频专业人员和数字内容创作者的专业监视记录仪/监视器品牌

ATOMOS NINJA(CNY 4200)

ATOMOS NINJA ULTRA(CNY 5600)

ATOMOS SHOGUN(CNY 7000)

ATOMOS SHOGUN ULTRA(CNY 8400)

BlackMagicdesign

业务领域包括采集卡、相机、监视器等、致力于后期制作和工程领域的品牌

Blackmagic Video Assist 12G HDR(CNY 8500)

记录方式:两个SD卡槽/外接HDD,SSD

F-Log/HLG撮影

F-Log是一种伽玛曲线，用F-log拍摄的视频具有高动态范围，需要经过后期的灰阶处理进行优化。

RAW的宽容度虽然高，

但一方面、在10bit的显示器都并未普及的当下、再原始的素材再生出来原貌都可能是个问题、RAW如同杀鸡用牛刀、对后期使用的电脑要求极高

RAW所需的极大的容量需求也是个问题、RAW内录时、一方面数据存储的高吞吐速度的苛刻要求必须SSD才可胜任（HDD写入速度太慢）、另一方面、高吞吐量就意味着要求用户去买更大容量的SSD（可能每秒的画像就占用100GB）

但在拍摄时，如果不使用RAW，画像又基本失去了可调整的空间。

因此聪明的厂商想出了各种办法，可以让视频的可调整性提高的同时减少存储量的使用

对于亮度，就是Log。

Log各厂家名称不同、如：

佳能的Clog，索尼的slog，松下有vlog，大疆有dlog，FUJIFILM就叫F-log

虽然名字不一样，但各厂商使用log的原因都是为了更好的保留更多的亮度信息。

即：用有限的数据量记录了尽可能多的明暗信息

把相机cmos记录的海量的原始数据 用一个平坦的对数曲线「压缩」了一下

例：

Shutter:100

楼部亮度欠曝

Shutter:640

楼部亮度足够了，但天空显然过曝

Shutter:200 Flog:ON

楼面的阴影和天空的高光都不会出现欠曝或者过曝的问题

再经过后期处理、Log的高宽容度就会体现

Flog2 相比较Flog可以更好的展现阴影或中灰阶的层次或细节、即宽容度更高

HLG(Hyper Log Gamma)

宽容度：Flog2>Flog>HLG

8K如何稳定出力？

8K的总像素数是4K的4倍，那么6K容纳的画面细节是4K的2.25倍左右

夏普（SHARP）LCD-70SX970A 70英寸8K 超高清智能网络液晶平板电视机

42.6Gbit/s x 4 = 170.4Gbit/s

HDMI版本

主要规格

分辨率刷新频率限制