在以PD、DLP、LCD-TV等為代表的數(shù)字顯示器件開始進入日常生活的時候，傳統(tǒng)的音視頻輸入輸出接口，顯然已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)今越來越多的各種各樣數(shù)字音視頻播放設(shè)備與數(shù)字式顯示接收設(shè)備的連接，取而代之的將是全新的數(shù)字音視頻接口規(guī)范、在進行數(shù)字音視頻產(chǎn)品研發(fā)的同時，對信號接口的應(yīng)用研究同樣是研發(fā)工作中一項不可回避的任務(wù).

DVI接口

很長時間以來，大多數(shù)計算機與外部顯示設(shè)備都是通過模擬VGA接口相連的。當(dāng)計算機與數(shù)字顯示終端相連接時，計算機輸出的信號不可避免的會造成許多圖像細(xì)節(jié)的損失并相應(yīng)增加設(shè)備的制造成本。因此，由Silicon Iamge、Inter、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsa等公司共同成立了數(shù)字顯示工作組DDWG，并于1999年4月推出了數(shù)字視頻接口標(biāo)準(zhǔn)DVI。

DVI(digital visual interface)標(biāo)準(zhǔn)是建立在Silicon Image公司的PanelLink接口技術(shù)之上的。此技術(shù)使用了最小化傳輸差分信號TMDS(Transition Minimized Differential signaling)的模式作為最基本的電氣連接。這種最小化傳輸?shù)暮诵氖遣捎脤⒚客ǖ赖拿?比特數(shù)據(jù)最小化躍遷至10比1特后進行DC配平等編碼處理技術(shù)的一種先進的數(shù)據(jù)運算法則。由于對數(shù)據(jù)采用了最小化遷移過渡，不僅降低了數(shù)據(jù)之間的干擾，沖突，使數(shù)據(jù)更健壯(robust)，可靠，而且還降低了不必要的輻射，具有優(yōu)良的EMC性能。盡管躍遷編碼后產(chǎn)生了10比特的數(shù)據(jù)序列，增加了數(shù)據(jù)信息的冗余量，卻反而提高了數(shù)據(jù)的傳輸帶寬和通過長電纜傳輸?shù)目煽啃�。DVI標(biāo)準(zhǔn)中使用四個TMDS通道(R、G、B and Clock)，提供了高達165MHz帶寬，圖像質(zhì)量可達到UXGA(1600x1200)水準(zhǔn)的數(shù)字信號傳輸解決方案，足以完成當(dāng)今所有HDTV信號(1080P、1080i、720P)以未壓縮形式高速傳輸?shù)膯栴}。若采用dual-1ink連接
方式則可提供帶寬達330MHz，圖像質(zhì)量達到QXGA(2048x1536)的數(shù)字信號傳輸通道。
 
在DVI標(biāo)準(zhǔn)中對接口的物理形式、電氣指標(biāo)、時鐘方式、數(shù)據(jù)的編解碼規(guī)則及傳輸方式都進行了嚴(yán)格的定義和規(guī)定。在HDCP(一種加密通訊協(xié)議)協(xié)議公布之后，DVI在使用過程中的大多數(shù)情況下，都包含了一個可對傳輸內(nèi)容實施加密保護的HDCP的協(xié)議，以防止DVI信號內(nèi)容被盜拷。另一方面，盡管DVI接口的初衷是專為計算機(PC)與數(shù)字顯示終端而設(shè)計的專用接口(通常情況下它只傳輸3路8比特R、G、B三原色數(shù)據(jù))，而當(dāng)它和數(shù)字消費類電子產(chǎn)品相連接時，如連接至HDTV電視接收機時，它還被允許傳輸數(shù)字分量Y、Cr、Cb數(shù)據(jù)(有人稱為DVI-HDTV接口)。

為了具有最大的廣泛性，兼容VESA的P&D(Plug and Display)接口規(guī)范以及至今仍在廣泛使用的模擬顯示設(shè)備(主要是CRT顯示器)上的VGA接口，DVI的接口物理連接器定義了三種類型：
(a)DVI-A型：純粹的傳輸模擬信號，只用8、C1、C2、C3、C4和C5引腳，現(xiàn)在幾乎不用。
(b)DVI-D型：全數(shù)字信號傳輸接口，只用1-24引腳。
(c)DVI-I型：除了可傳輸數(shù)字信號外，另外增加了5只引腳供模擬R、G、B、和HS、Vs信號接入，此外它的第6、7、14、15、16腳還可用于Plu-Play信號接入或輸出。

HDMI接口

DVI接口標(biāo)準(zhǔn)的推出，實現(xiàn)了計算機與各種數(shù)字顯示終端之間的直接數(shù)字視頻信息的互接問題。

隨著ATSC、DVB-T制數(shù)字高清電視的全面開播及越來越多數(shù)字多媒體播放設(shè)備的出現(xiàn)，DVI規(guī)范只能傳輸未壓縮數(shù)字視頻信號而不能傳輸壓縮數(shù)字視頻信號和音頻信號的特點顯然帶有很大的局限性。

本世紀(jì)初，在Holly Wood大多數(shù)影音工作室、制片商，眾多著名電視節(jié)目供應(yīng)商，有線電視工業(yè)界及大多數(shù)消費電子制造商的認(rèn)同下，由silicon image倡導(dǎo)，聯(lián)合Sony、Hitachi、Panasonic、PHILIPS、THOMSON (RCA)、Toshiba數(shù)家著名消費電子制造商成立的工作組共同開發(fā)，簽署協(xié)議認(rèn)可推出了HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年12月正式公布了HDMI Versionl、O規(guī)范。HDMI(high-Definition Multimedia Interface)即高清晰度數(shù)字多媒體接口標(biāo)準(zhǔn)，它仍然是建立在silicon image的TMDS技術(shù)之上的，它是用于消費類數(shù)字多媒體播放設(shè)備與數(shù)字顯示終端設(shè)備之間實現(xiàn)全數(shù)字音視頻傳輸?shù)淖钚陆涌跇?biāo)準(zhǔn)。在TMDS的基礎(chǔ)上，它進一步采用了輔助分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)來實現(xiàn)音訊和視頻的整合。因而和DVI接口相比，它在傳輸數(shù)據(jù)編碼鏈接上增加了多路數(shù)字音頻通道和對音、視信號進行分配、切換的控制數(shù)據(jù)，使得采用這種接口，在同一根電纜上，不僅可以傳輸壓縮的或是未壓縮的數(shù)字視頻信號，還可以同時傳輸多聲道的數(shù)字音頻信號。

為了使它成為更接近實際應(yīng)用的用戶接口，它使用了一個比DVI連接器更小巧的物理連接器(19pin，15mm長)，并加強了對HDTV信號分量格式的增強支持，傳輸距離可達82feet，(約25米)、HDMI接口規(guī)范的底層，同樣包含了對HDCP技術(shù)規(guī)范的支持以保護數(shù)字內(nèi)容，同時它向下完全兼容DVI接口規(guī)范，也就是說DVI和HDMI可以連在一起使用，只要使用一個簡單的主動型適配器，在僅喪失部分新功能(如音頻傳輸和控制數(shù)據(jù))的情況下，DVI和HDMI可以互相連接使用。這對當(dāng)前帶有DVI接口的許多消費類數(shù)字產(chǎn)品(如FPD)是很重要的。因為他們早先時候配置的DVI接口并不會因為在新產(chǎn)品上配置的HDMI接口代替了DVI接口，而變成被淘汰的配置。

HDMI規(guī)范真正的將未壓縮數(shù)字影像與多聲道數(shù)字式音頻信號的傳輸整合到一個單一的，且?guī)в蠬DCP安全機制的數(shù)字接口上，為數(shù)字式音、視頻內(nèi)容的存取傳輸提供了保護，因此，HDMI接口的推出，一方面為消費類數(shù)字式音視頻播放設(shè)備與接收顯示設(shè)備制造商實施高效，快速，幾乎無損傷的傳輸數(shù)字音視頻信號提供了最好的解決方案，另一方面，它高達5Gbps/s的傳輸速度和只用一根傳輸電纜就可以高清晰度質(zhì)量傳輸原始視頻信號的同時又能傳輸多達8個聲道的數(shù)字音頻信號的能力，使得它成為至今為止國際上消費類數(shù)字音視頻信號傳輸接口的最高規(guī)范。同DVI的推出一樣，包含HDCP規(guī)范的HDMI接口標(biāo)準(zhǔn)得到了全世界相關(guān)業(yè)者的擁護，目前已成為FPD，HDTV電視接收機和數(shù)字家庭影院的首選配置。

HDCP規(guī)范

由于采用DVI規(guī)范進行純數(shù)字視頻格式的傳輸連接，計算機中或其他數(shù)字視頻內(nèi)容供應(yīng)商提供的數(shù)字視頻內(nèi)容可以無窮多次的復(fù)制，播出。而源信號質(zhì)量不會出現(xiàn)任何降格或退化，因而國際運動圖像組織(MPA)非常擔(dān)憂高價值數(shù)字視頻內(nèi)容著作版權(quán)的保護，迫切的希望能阻止使用計算機利用DVI接口對受保護的數(shù)字視頻內(nèi)容進行非法復(fù)制而又不影響合法的應(yīng)用DVI接口進行播放和拷貝的行為。出于此目的，在DVI規(guī)范正式公布一年之后，Inter組織制定了HDCP，并于2003年9月發(fā)布了1.1修訂本。

HDCP(High Band-width digital content protection)即高寬帶數(shù)字內(nèi)容保護規(guī)范，它是以保護商業(yè)娛樂內(nèi)容的社團組織專利使用權(quán)DCP LLC(Digital Content Protection，LLC)的形式，對通過DVI或HDMI接口進行的商業(yè)娛樂數(shù)字視頻內(nèi)容進行加密保護的規(guī)范，并且由國際運動圖像聯(lián)盟(MPA)實施保護從DVI接口輸出的任何拷貝行為。此規(guī)范規(guī)定了4種授權(quán)模式(詳見www、digital-cp、com)。它是一個具有前瞻性的，從信源發(fā)射端到接收顯示端(包括相應(yīng)芯片制造商)組成的一條鏈上對數(shù)字視頻內(nèi)容進行密鑰式安全保護的協(xié)議(類似于IEEEl394接口的保護系統(tǒng)DTCP)、實施這個協(xié)議后，一個DVI或HDMI接受器(通常是一類顯示器)必須是符合HDCP規(guī)范的才能接受顯示一個被加密保護的HDCP源信號。具體實施分三個步驟：
《1》在符合HDCP技術(shù)要求的發(fā)射端和接收端之間，顯示接收設(shè)備須使用密鑰(secret keys)進行版權(quán)許可的鑒定識別證明(Authentication of a licensed)
《2》數(shù)字視頻內(nèi)容的加擾與解擾(encrypt ion/decrypt ion)
《3》接收端顯示設(shè)備中的密鑰必須在事件的進行中與可變更的鑒定編碼相一致。

凡是HDCP組織成員的數(shù)字視頻內(nèi)容供應(yīng)商都被賦予一個身份標(biāo)識，在繳納費用后其數(shù)字視頻內(nèi)容將受到保護，成員中的發(fā)射播放設(shè)備與顯示接收設(shè)備制造商(主要是芯片制造商)同樣也被DCP、LLC組織要求一個唯一的HDCP器件密鑰，它就是DCP、LLC提供的內(nèi)容版權(quán)使用授權(quán)許可。通常它是由一個40組、56-bit陣列密碼組成的，就像一個串行數(shù)字，需要存儲在一個可編程的NVRAM(non—volation RAM)中，而不是通常的ROM中。視頻發(fā)射端(如計算機圖形卡)中的key稱作AKSV，接受顯示端(如FPD或投影儀)中的Key稱為BKSV。圖(4)為一個帶HDCP協(xié)議的DVI口與顯卡器件相連的硬件框圖HDCP系統(tǒng)的工作完全取決于發(fā)射端與接收端設(shè)備之間的密鑰交換。除被保護的內(nèi)容外，收發(fā)之間的所有HDCP信息交換都是通過DDC2Bi bus進行的。數(shù)據(jù)信息交換過程如下：
第一步：一個合法的HDCP發(fā)射器在發(fā)射保護連接前，必須首先鑒別接收器是否為合法。所謂鑒別就是在接受和發(fā)射器之間交換一個40組的密鑰矢量(KSV)、收發(fā)雙方將獲得的KSV和自己己存有的密鑰進行各自獨立的運算，運算的結(jié)果與發(fā)射端值對比，若二值匹配，則發(fā)射端就能確定此接收器為HDCP適合接收者。
第二步：一旦發(fā)射端鑒定了接收端為合法，發(fā)射器便開始發(fā)射(傳輸)建立在圖像幀結(jié)構(gòu)上的幀加密數(shù)據(jù)(運行一個偽隨機系列)，接收端必須實時解擾數(shù)據(jù)(去偽隨機)才能正確的顯示圖像。
第三步：當(dāng)發(fā)射器向接收器連續(xù)傳送加擾數(shù)據(jù)時，發(fā)射器還必須隨時鑒定新的鑒別值，，用接收端在此之前曾接受過的每一個128個編碼幀進行計算、識別，以保證發(fā)射端發(fā)射鏈接的真實性和安全性而不存在偷聽，竊密現(xiàn)象。在這種情況下，系統(tǒng)還允許發(fā)射端對接收端重新進行鑒定認(rèn)證，過程從上述第一步開始。

HDCP規(guī)范還強調(diào)，HDCP密鑰對每一個發(fā)射器或接收器都是唯一的，由于它的容量較小(約280bytes)，設(shè)計者經(jīng)常將它和EDID數(shù)據(jù)或OSD調(diào)整數(shù)據(jù)存放在同一個PRAM中，這樣容易被竊密者盜取。

HDCP規(guī)范建議的典型做法是將密鑰存儲在獨立的NVRAM中，因為器件的keys決不會在系統(tǒng)通訊時通過DDC2Bi bus發(fā)射時被打開或暴露。對于大規(guī)模生產(chǎn)時，密鑰的燒錄過程也不要從DVI電纜上進行，以防黑客從系統(tǒng)與DVI通訊時盜取密鑰。為保證HDCP keys的安全性，在HDCP特性參數(shù)中對keys的保存提供一個附加的保護層，允許各設(shè)備制造商將獲得的keys應(yīng)用各自的加密算法處理后存儲。

HDCP規(guī)范是一個透明的，非強制性的規(guī)范，它允許一個通過DVI數(shù)據(jù)電纜發(fā)射的不受約束的多媒體內(nèi)容的數(shù)字拷貝。