破解HDMI——解析高清的误解与正解

    目前很多消费者受到一些有意无意的技术误导，产生了一些技术误解，并在网络上到处传播，本文对这些流行观点进行收集，并一一解释，如有不当之处，请大家指正。

    网友的误解有下面几点：

1.HDMI是高清，VGA不是。

    HDMI是视频的接口标准，代表的是一种信号的传输格式。它包含视频信号、音频信号和HDCP版权保护协议等。目前HDMI最高支持1920*1080P的高清格式。

    VGA也是一种视频接口标准，是IT业使用时间最长的视频传输方式。它支持从640*480一直到高达2560*1600的各种分辨率。

    高清是指一种清晰度极高的分辨率，通常使用于电视机领域，包括：1280*720i、1280*720P、1920*1080i、1920*1080P等格式。

    这三者不是等同关系，HDMI和VGA均是是信号传输方式，而高清是指一种视频分辨率。HDMI支持高清，VGA也同样支持。从现有的分辨率上看，VGA 可以支持远远高于高清的分辨率。目前各大工程及各大机构的指挥中心（如：军警和电视台）均采用VGA技术来传输超高清晰的大屏幕图像。

2.HDMI带宽高，VGA带宽低，所以VGA不能达到高清。

    HDMI 的带宽是数字信号带宽，VGA是模拟信号带宽，这两者处于不同的定义。不能直接进行比较。作为两种不同技术的传输方式，泛泛的比较带宽没有任何意义。如果要比较的话，可以在传输同样的分辨率的情况下进行比较，比如高清视频信号，HDMI需要2.2GHz带宽，而VGA仅仅需要172MHz带宽。这中间为什么有这样的差异呢？首先HDMI是数字信号，当模拟视频上产生一个脉冲电波信号，HDMI则需要一组0、1编码的方波信号来进行描述，其需要的带宽当然高很多。但是带宽高并不等于HDMI传输了更多的视频信号，这仅仅是因为传输技术的不同而已。

3.HDMI信号不需要数模转换，没有信号损失；VGA信号需要数模转换，信号损失大。

    这个误解非常普遍，流传很广。但是各大视频技术（HDMI、DVI、Displayport等）的权威文章均没有提及，应该属于网友们的想当然的技术误解。首先我们要明白数字视频的含义：数字视频信号是用一组0、1编码的方波信号来对模拟信号进行描述（编码）；既然数字信号是描述模拟信号的，那么依照正确的数字编码来转换模拟信号，又怎么会出现损失呢。

    HDMI虽然不需要数字模拟转换，但是还是要经过数字对数字的转换。无论它是怎么样的转换过程，转换成什么，终究是对模拟电信号的描述。他们的关系如下图：

    数字信号描述的信号是由一个个点组成的，在信号的变化中是不连贯的，而模拟信号的变化是一个连续的曲线，所以模拟信号的给人的真实感更。当数字信号转换至模拟信号的时候，直接出来的也是一个个的点（数字信号的采样点），而没有描述的部分会由转换程序自动生成（类似与3D的抗锯齿技术）以形成连续的模拟信号波形。模拟信号转换至数字信号的时候，连续的模拟信号转换为描述一个个点的数字信号，信号变得不完整。从这个过程看，数字信号转换为模拟信号是有增强而不是有损失，而模拟信号转换到数字信号才会有损失。

    而在VGA传输过程中，VGA转LVDS驱动液晶面板的信号损失可以忽略，因为在前后端数字采样率相同的情况下，这些损失的信号本来就是（将数字信号转换为模拟信号的时候）程序自动填补的部分，不是数字信号源原本信号的损失。如图：

    所以关于HDMI和VGA的数模转换方面的损失误解是没有理论依据的。

4.HDMI信号传输没有损失，VGA信号传输损失大。

    这个问题就涉及比较复杂的讨论，需要详细讨论它们的原理，比较它们之间的不同之处到底在哪里？

    A)VGA的视频技术原理：

    早期的显示输出标准有三种：MDA、CGA、EGA，这三种标准也都是以TTL数字信号输出，但是以模拟信号的方式输出的VGA标准的出现，立即淘汰了以前的老显示标准，直至现在，VGA已经统治计算机行业20年。
VGA视频技术在于它采用模拟分量传输方式，将视频信号分解为R、G、B三原色和HV行场信号。

    这种20年前出现的技术导致VGA视频技术能以较低的模拟带宽来传输极高的图像分辨率而迅速确立统治地位，其VGA模式家族十分壮大，并延伸出一大堆专有名词，下面是VGA家族的部分列举： 

    QVGA　　　Quarter VGA　　　　　320×240；
    VGA　　　　　　　　　　　　　　640×480；
    SVGA　　　Super VGA 　　　 　　800×600；
    XGA 　　　Extended G A 　 　　1024×768；
    SXGA　　　Super Extended GA　 1280×1024；
    WXGA　　　Wide Extended GA 　 1280×800；
    WXGA+　　 Wide Extended GA+ 　1440×900；
    WSXGA+　　Wide Super Extended GA+ 1680×1050；
    UVGA　　　Ultra VGA 　　　　　 　 1600×1200；
    WUXGA　　 Wide Ultra Extended GA　1920×1440；
    WQXGA　　 Wide Quad Extended GA 　2560×1600；

    从上面分辨率表格中各种高分辨率看出，关于VGA不能上高清格式的论点就不需要我反驳了，实在要验证的话，大家到显卡设置上去验证吧~~~~

    B)HDMI原理：

    HDMI是2002年新推出的针对家电市场的视频标准，它把视频信号分为R、G、B、H、V五种信号用TMDS技术编码，通过3个通道传输，这三个通道传输R、G、B三原色，HV编码在B信号通道里面传输，R、G、的多余位置用来传输音频信号。

HDMI和VGA信号的传输过程如图：

    从图中我们看出HDMI和VGA经过了同样多的转换过程。两者的差别主要是HDMI的数字信号传输和VGA的模拟信号传输的差别，也就是说，HDMI和VGA主要是传输过程不同引起的差异。

    HDMI 采用的是TMDS技术传输信号（TMDS是最小化差分传输技术），VGA采用的是模拟非平衡传输技术。因为VGA视频技术诞生于20年前，当时还没有差分传输技术。在同类信号的对比中，差分平衡传输比非平衡传输强，这是肯定的事实。但是由于HDMI和VGA是不同的信号类型，具有不同的信号带宽，所以这个差分与非差分的传输技术差别被抵消了不少，同样的分辨率，HDMI比VGA需要的带宽高了10多倍。电信号传输的基本规律是：带宽频率越高，衰减越大。所以虽然HDMI的差分平衡技术比VGA的非平衡技术强，但是带宽瓶颈却制约了这个优势。所以VGA的极限传输距离是15米，HDMI的极限传输距离也是 15米。从传输距离上我们也可以一定程度上看出传输的图像的优劣。

5.HDMI是数字信号，对信号的衰减有很强的纠错能力。

    HDMI信号采用的是TMDS技术，属于实时传输。TMDS结构不同于数据封包技术，只有数据封包的传输才具有一定的信号纠错功能，比如：IP数据包技术和Displayport视频的微封包技术。

6.HDMI是数字信号不怕干扰，VGA是模拟信号怕干扰。

    HDMI 抗干扰强是没有错，但是说因为HDMI是数字信号不怕干扰就是概念性错误。不管信号是数字还是模拟类型，他都是电信号，电信号就必然会受到电磁干扰， HDMI抗干扰强的原因不是因为数字信号，而是他采用TMDS差分平衡信号，差分平衡技术本身具有极强的抗干扰能力。如果VGA的模拟信号也采用差分平衡技术，同样也可以得到极强的抗干扰能力。即使是这样，也不能说“HDMI不怕干扰”这样绝对的话语，差分平衡技术对干扰也不是万能的。

7.HDMI 支持高清，其最高色深达到48位。比VGA的32位色深强多了。

    一种技术能不能发挥，关键还是他的环境。家庭应用本来应该以实用为王。HDMI 48位色深对于现代家庭来说都没有意义。受液晶面板技术和片源色深的制约，高达48位的色深还仅仅是个概念性的东西，无任何实用价值。

8.为什么使用DVD碟机的HDMI接口和VGA接口信号差距比较大？

    关于这个问题我们先看电脑主机，我们在使用电脑主机的HDMI接口和VGA接口的信号清晰度没有什么差别。为什么会出现DVD碟机有差别，而电脑主机却没有差别呢？简单的很：成本！！

    早期的DVD使用的视频标准是600线，在这个分辨率下，VGA模式的电路成本非常低廉。同时DVD碟机的迅速降价也导致DVD碟机制造商提升造价。而带有HDMI接口的DVD碟机就不同了，HDMI的概念能够给DVD碟机制造商带来巨大的利润。其价格相差达到5-6百人民币。为了突出这个产生价格差的概念，做好HDMI接口的效果是必然的，这就导致消费者误以为HDMI效果远胜VGA效果，却不知道这是为了概念炒作。而这两个接口的制造成本有这么大的差距吗？我们对比显卡就是明证：带HDMI接口和不带HDMI接口的显卡，价格差距并不大，效果差距也不大。

HDMI视频技术的固有缺点：

    1.HDMI 是外部接口，对于视频的分辨率和色深的提升能力有限。HDMI规范书虽然突出高带宽和高色深概念，但是限于HDMI前面的计算机内部信号和后端液晶驱动电路的限制，不可能有太大的提升，真正能够做到未来的具有很大提升空间的视频标准是Displayport，他不仅仅可以作为外部信号的接口（设备to设备），也可以成为内部信号标准（IC to IC），统一计算机内部和液晶面板的驱动电路。从而实现计算机内部信号直接驱动液晶面板。类似于笔记本的液晶显示技术，笔记本是直接使用LVDS技术驱动液晶面板。

    2.HDMI兼容性不好，由于HDMI的固件升级困难。HDMI1.1版本的设备将无法使用HDMI1.3协议，所以如果你购买了HDMI 1.3版的DVD碟机，HDMI 1.3接口的液晶电视，但是采用的HDMI1.1的线材，那么你就老老实实让它跑HDMI1.1的协议吧。同时同样具有HDMI接口的设备也会出现不兼容不能显示的问题，HDMI对设备的检测采用的是穷举法，在兼容性上具有先天局限。

总述：

   HDMI接口整合了音频、HDCP版权协议、数字视频信号等，使用上确实比VGA接口方便，但单从视频清晰度上，HDMI并不占有多大的优势地位。所以我们看到家电领域对消费者狂炒HDMI高清概念，而技术务实的IT行业并不哄炒HDMI概念。而这些炒作的造成的误解、炒作者本身的技术素质令人目瞪口呆：大多数家电销售员对于一些基本的常识都不清楚，而宣传这些概念的时候也是口若悬河。还是引用一段技术界对HDMI的评价来做这个总结吧：

    HDMI 是一种很不错的消费电子产品接口，但VESA认为它并非PC机显示器接口的最佳解决方案。它在PC机显示器(请查看对照表，这可能完全影响到未来显示器的发展趋势)的分辨率和颜色深度方面性能比较有限。HDMI只是非常出色的A/V接口，而不是广泛通用的显示接口。HDMI规范无法将设备内部和外部的显示接口统一起来，它主要面向消费电子设备。