Download
1 / 34
400 likes | 1.16k Views
顯示卡HDCP簡介. 1. 什麼是 HDMI 呢 ?. HDMI 介面號稱下世紀國際數位電視的標準規格 「 High-Definition Multimedia Interface(HDMI) 」 翻成中文是 " 高畫質多媒體傳輸界面 " 是於 2002 年 12 月 9 日由 HDMI Founders(HDMI 論壇 ) 確認 High-Defenition Multimedia Interface Specification Version 1.0 的規格。 Pioneere 更在 2003
E N D
1.什麼是HDMI呢 ? HDMI介面號稱下世紀國際數位電視的標準規格 「High-Definition Multimedia Interface(HDMI)」 翻成中文是 "高畫質多媒體傳輸界面" 是於2002年12月9日由HDMI Founders(HDMI論壇)確認 High-Defenition Multimedia Interface Specification Version 1.0 的規格。Pioneere更在2003 年10月18日推出世界首款HDMI DVD播放機DV-S969AVi-N，現在HDMI 介面幾乎就是發燒級的代表。HDMI Founders(HDMI論壇)由 日立製作、松下電器、Royal Philips、 Silicon Image、Sony、Thomson、東芝等七家國際級家電大廠組成。 HDMI 以DVI為基礎但提供更高的頻寬，最高頻寬為5Gbit/Sec，目前 最高畫質的HDTV僅需要2Gbit/Sec，還有很大的預留量給將來可能的 更高標準的數位信號。並加入了HDCP版權保護 機制的同時增加了數 位音頻傳輸，從而成為專用的多媒體資訊介面。
(1)HDMI僅有一個Link傳輸，但傳輸力達5Gbps，即便要應付兩個HDTV的頂級顯示(1)HDMI僅有一個Link傳輸，但傳輸力達5Gbps，即便要應付兩個HDTV的頂級顯示 模式（1080p非交錯）都綽綽有餘，一個1080p傳輸僅約2.0～2.2Gbps。 (2)HDMI的傳輸線中即包含數位音源線路，且是多聲道（Multi-Channel）傳輸，HDMI 可以同時傳遞8聲道壓縮或非壓縮的數位音訊，省去額外準備音源線的麻煩，也能減少 多項CE設備連接時的線路紊亂度。(3)HDMI沒有相容PC上的類比RGB訊號接腳，且HDMI接頭不相容DVI接頭，但傳輸信 號卻是相同，透過轉接器便能相容CE領域使用的DVI。此外HDMI可相容過往CE用的 類比視訊信號。 (4)HDMI使用Intel於2002年發展出的數位防拷機制，稱為HDCP（High Bandwidth Digital Content Protection），且是強制預設性的功能，這將使娛樂視訊內容的銷售通 路商（如20世紀福斯、環球、索尼/哥倫比亞、迪士泥、派拉蒙、米高梅、夢工廠等7 大片商）、播送營運商（如dish NETWORK、DirecTV、CableLabs等）更願意加速 支援HDMI。 (5)HDMI的傳輸中可以選擇性使用CEC（Consumer Electronics Control/CE Control；消 費性電子產品控制）的傳輸，目前歐洲的影音設備慣用「AV.Link」這個跨機性的遙 控傳訊協定，HDMI支援此標準，達到用單一遙控器來控制多個影音設備的能力，不 過這僅限於各機的簡易功能操控，複雜設定仍要倚賴各機自身的微調按鈕，或專附配 屬的遙控器。
(6)HDMI提供每一原色達10-bit、12-bit的色深，勝過DVI的8-bit，因此可以傳輸更逼真(6)HDMI提供每一原色達10-bit、12-bit的色深，勝過DVI的8-bit，因此可以傳輸更逼真 、自然的視訊。 (7)HDMI接頭比DVI接頭更嬌小，約與USB接頭相近，且與傳統CE用視訊端頭一樣，採 行即插即固定的接頭設計；如(下圖)
HDMI支援1920*1080P高清晰數位信號，並支援Dolby Digital/DTS數位音 頻格式。 2.HDMI支援的數位視頻&音頻格式： HDMI支援的數位視頻格式：````1. SXGA：1280x1024@85Hz ````2. UXGA：1600x1200@60Hz ````3. SDTV：480i、480p、576i、576p ````4. HDTV：720p、1080i、1080P HDMI支援的數位音頻格式： ``` 1. CD：16位元32、取樣頻率44.1、48KHZ ````2. DVD-VIDEO：未壓縮音訊最高至8通道、192KHz、24位元 ````3. DVD-AUDIO：1通道的24位元192KHZ @ 位元
3.HDMI和DVI的差異? 我想簡單的說: HDMI = DVI + HDCP HDMI是由DVI演化而來... 現今電腦螢幕的DVI輸入端子是否能接受HDMI端子? 可以，HDMI和DVI是相容的但兩者在支援HDCP(高解析度數位內容保護)的方式不同,所有的HDMI產品均支援 HDCP,但DVI有些支援,有些不支援,如電腦上的DVI不需保護螢幕所顯示的內容,因 為內容沒有版權問題,所以不支援HDCP,但有些DVD上配備了DVI,因為DVD的內容 有版權問題所以是有支援HDCP的,當訊號源(DVD...)支援HDCP則顯示端(電視,螢幕, 投影機...)也必需支援HDCP以保護內容,但當訊號源(電腦...)不支援HDCP則顯示端不 一定需支援HDCP,所以你用電腦接有HDMI的電視時,可用DVI轉HDMI的轉接頭接上 ,並調整電腦的解析度到支援LCD電視的解析度即可,或市面上也有賣一頭DVI另一頭 是HDMI的電線,可是DVI沒有聲音，你還要兩條蓮花座電纜線接聲音。
‧DVI接頭形式 DVI接頭除包含DVI標準所規定的數位信號腳位 之外也可包含傳統類比訊號(VGA)的腳位，此設 計是為了維持DVI的通用性以便不同形式的螢幕 可以共用同一種連接線。隨著實作功能的不同， DVI接頭被分成三種類型： 1.DVI-D (僅傳送數位訊號) 2.DVI-A (僅傳送類比訊號) 3.DVI-I (可傳送數位及類比訊號)
4.DVI/HDMI發送、接收介面結構 DVI採用了美國Silicon Image公司開發的最小化傳輸差分訊號(TMDS)編碼方式。 TMDS具備了包括RGB/ YPbPr色彩數據和給時脈頻道在內的共計4個通道(稱為１ 個連接)的系列傳輸迴路。各通道採用50歐姆端接阻抗、0.15V電壓差的低振幅差 分方式。每個通道擁有最大1.65Gbps的傳輸速度，確保了１個連接擁有5Gbps左 右的傳輸速度。顯示數據訊息通道(DDC)是用於讀取表示接收側解析度等顯示能 力的擴展顯示標識數據(EDID)的訊號線。搭載HDCP的發送接收設備之間也利用 DDC線進行密碼鍵的認證。這是一個使用了硬體ID的加密系統，發送側和接收側 以一定間隔相互確認(稱為認證)進行傳輸。HDMI搭載了認證不成立或者是中途不 成立時影像和音訊訊號傳輸立即被中斷的強大內容保護技術。 圖3所示的是HDMI發送接收系統。發送器首先分別將影像、聲音訊號變換並合成為 可以在接收器側接收的訊號形式。然後，進行HDCP加密處理以及T.M.D.S.編碼，將 平行影像畫素數據以及聲音數據進行串列化處理。最後，以小振幅差分訊號形式進行 傳輸。在接收側進行的處理與發送側順序相反。 PS.色差端子 YPbPr
高速傳輸原理 高速傳輸是數位介面的重要概念。DVI/HDMI均有相同優勢。而主要概念為TMDS編碼 方式。TMDS具備了包括RGB/YPbPr色彩數據和給時脈頻道在內的共計4個通道(稱為１ 個連接)的系列傳輸迴路。每個通道擁有最大1.65Gbps的傳輸速度，確保了１個連接擁有 5Gbps左右的傳輸速度。 圖3
5.HDCP 版權保護機制（或防拷貝裝置）是如何呢? HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) 中文稱為 "高頻寬數位內容保護“ ，它是一種由電影節目製作業者與電視傳送業者共同達成的一種保護電影或節目製作 智慧財產權的協定，也是一種防止拷貝的措施，主要是因應將來HDTV付費頻道節目( Pay Per View) 輸出到您的HDTV顯示器上時能達成管制的目的。 HDCP的機制分為節目授權和防COPY~ 授權的意義比較像以前的鎖碼作用~ 防COPY跟DVD的防錄效果類似~ 運作時沒有授權或開放一次COPY或不限制COPY~ 頂多就是不能看或不能錄~
是由英特爾公司所發展，用以確保數位化的影像與聲音資料在通過是由英特爾公司所發展，用以確保數位化的影像與聲音資料在通過 DVI或HDMI介面傳送時不至於遭到非法拷貝。HDCP的規格受到多 項專利權保護，任何人欲實作HDCP必須申請授權。 HDCP的授權管理是由英特爾的子公司Digital Content Protection, LLC 負責。除了交付授權金之外，生產HDCP相容設備的廠商必須限制其產 品功能，例如高清晰度畫面（超過480p解析度者）在通過產品上不支援 HDCP的介面播放時必須支援碟片需求將解析度降至480p（詳見 AACS） ，而DVD聲訊在通過不支援HDCP的介面時必須被強制降到DAT等級的 類比輸出。所有支援HDCP的影音播放設備都不得支援數位資料直接拷 貝功能，並且必須「將其產品設計到足以打消大多數破解者的念頭」。 基本來說，欲播放有HDCP保護的影音內容，如HD-DVD、Blu-ray Disc 、PlayStation 3遊戲（透過HDMI輸出時），訊號來源（播放機或電腦的 顯示卡）和顯示器雙方都必須內建HDCP密鑰晶片才能正常播放。若系統 任何一者不配備此密匙晶片,影像質素有機會降低,甚至不能播放。現時某 些顯示卡已內建HDCP晶片,對HDMI輸出作出有限度支持。
.規格 HDCP的主要目標是防止未加密的高清晰度影音內容被傳送出去。 為此HDCP當中設計了三套系統以達成此目標： 1.一個驗證流程以防止未經授權的裝置接收到高清晰度內容。 2.將通過DVI與HDMI介面的資料加密以防止資料被竊聽。 並同時防止「中介者」破解法。 3.一個金鑰撤銷機制，以確保任何違反HDCP協議的裝置可以相對容易 的被排除。 所有支援HDCP的裝置都有一組獨特的金鑰：一個金鑰組含有40把56bits 長度的金鑰，如廠商將其外流將被視為違反HDCP授權協議。此外每一個 金鑰組都還會附帶一組特別的金鑰稱為KSV（Key Selection Vector）。 KSV內容有40bits且其中0與1各佔20bits。 在驗證流程中播放與顯示兩側將交換其KSV，接著雙方都將自身與對方的 KSV加總（排除資料溢位）以得到共通的KSV。在KSV當中為1的bit欄位 所指向的金鑰號碼將在今後加密過程中被使用。金鑰組與KSV的生成過程 將確保雙方驗證的結果可得到同一組56bits金鑰。
加密過程是以串流方式進行。每個像素資料都會和金鑰所推導出的24bits加密過程是以串流方式進行。每個像素資料都會和金鑰所推導出的24bits 整數作XOR運算，且每一個frame都會再產生不同的金鑰。如果某些特定 的機器被認為遭到破解，其KSV參數將被放入黑名單當中，並透過新發 售的碟片或作業系統更新而散出。黑名單必須經過HDCP驗證管理中心電 子簽章，以確保不會有人惡意干擾其他合法機器的運作。如果接收端的 KSV被傳送端發現處於黑名單中。傳送端將會拒絕傳送內容。 .收費 廠商每年要向Digital HDCP委員會支付15000美元，而每售出一件產品， 要再支付0.04美元專利費。
.密碼破解 密碼破解專家們於2001年首度公開了HDCP協定中的數個嚴重漏洞 （當時尚未有任何HDCP產品上市）。來自卡內基美隆大學的Scott Crosby 與Ian Goldberg, Robert Johnson, Dawn Song, David Wagner 等 人共同在2001年11月5日ACM-CCS8大會數位內容管理小組中發表了 一篇論文名為 "A Cryptanalysis of the High-bandwidth Digital Content Protection System" 該論文摘要如下 "HDCP的線性金鑰交換機制存在基本的弱點，使得我們可以： 1.竊聽任何傳送中的資料 2.只靠其公開金鑰部分即可複製任何HDCP裝置 3.避免任何裝置被列入黑名單 4.未經授權而生成新的合法KSV 5.以上機能合在一起可以導致我們完全篡取HDCP協會的權威性。
在大約同時間，密碼學家Niels Ferguson也宣佈破解了HDCP，但是他並未公開其研究結果，因為擔憂公開之後隨之而來的法律問題。 最為人所知的HDCP破解方法是conspiracy attack，將一定數量的HDCP裝置破解並收集其資訊後，理論上可破解出HDCP授權中心的私鑰。 .用途 HD-DVD與Blu-ray Disc播放機可接受影音光碟片上的「影像限制符碼」 (Image Constraint Token：ICT)，並且依據其內容決定是否要將傳送內容以HDCP協定加密。如果此類播放機被連接到不支援HDCP的電視機且光碟片的ICT標註此內容應經HDCP加密，則播放機會強制把輸出畫面降低解析度至960x540像素（扣除NTSC Overscan範圍之後即為720x480像素的DVD解析度。）目前可接受HDTV訊號的電視機並不一定支援HDCP，使得HD-DVD與Blu-ray Disc對此類電視的擁有者吸引力大減。為此電影製作公司在現階段同意暫時不在任何HDDVD或BD影片上面加上ICT直至2011年。 在美國，聯邦通訊委員會（FCC）於2004年8月4日無視於其已知缺陷，批准HDCP為一個標準的「數位輸出保護技術」。
在FCC的數位廣播旗標規範當中規定所有的HDTV廣播信號解碼器必須包在FCC的數位廣播旗標規範當中規定所有的HDTV廣播信號解碼器必須包 • 含數位輸出保護技術（該規範已被美國哥倫比亞特區上訴法庭裁定為違法 • ）。美國國會仍在考慮類似於FCC數位廣播旗標規範的相關法案。 • ‧歐洲資訊通訊技術協會（EICTA）於2005年1月19日宣告，支援HDCP • 為其HD ready商標的取得要件之一。 • ‧微軟已經宣告它的次世代作業系統Windows Vista將會在螢幕與顯示卡相 • 關軟體元件中支援HDCP技術。 • ‧在2005年，一些有能力破解並移除HDCP保護訊號的中介裝置已經在沒 • 有數位內容保護法案的國家被研發並銷售。通常是以介於播放機與電視之 • 間的轉接盒形式存在。
‧HDCP測試 既然本文重點討論的是HDMI測試問題，那麼另一套測試也是應當給予 考慮的。那就是HDCP測試。幾乎所有具有HDMI特性的系統也都是具 有HDCP特性的。在實際情況中，當出現有關互通作業的測試問題時， 往往不是與HDMI有關，而是與HDCP有關。 HDCP規格(www.digital-cp.com)提供了一種在HDMI連接上加密和解密 AV數據的方法，以滿足內容供應商保護他們的純數位內容的需求。在 家庭影院環境中，從HDCP的角度看，HDCP處理是由源設備控制的， 而接收器處於從屬地位。源設備管理驗證接收設備，確保它不僅具有 HDCP特性而且是經過許可的HDCP接收設備(不是被破解的)。通常， 導致互通作業問題的大多數錯誤都是在驗證接收設備的過程中產生的。 數位內容保護有限公司是衍生HDCP許可的實際單位，它是英特爾公司 的全資子公司。目前，HDCP還不像HDMI那樣有相容標準。但人們正 討論製作這樣的規格，以減少市場中存在的互通作業問題。在此同時， 一些公司自己也在開發HDCP測試規格。SimplayHD測試就是Silicon Image公司開發的一種測試規格。
SimplayHD計劃提供了一種依照HDCP v1.1規格測試HDMI源設備和接收設 備的方式。它對源設備、接收設備和轉發設備的測試分別進行了說明。 HDCP具有三個主要部份：驗證、轉發設備支援和撤銷。驗證測試包括共 享密鑰(KSV)完整性檢查、密鑰交換正確排序和時序和熱插拔事件處理 (HPD)。這些類型的事件受源設備內部韌體的控制，而大部份的錯誤正是 出現在這裡。 例如，一個不能等待接收設備在接收最後一個位元組的AKSV後，再準備 BKSV所需之100ms暫停時間的系統，可能會導致HDCP互通作業問題。這 是由SimplayHD來檢查的。轉發設備支援由在發現下游設備為轉發設備(如 AV接收器)時能正確決定和管理加密的源設備組成。不能正確響應HDCP 轉發設備的源設備是另一個主要的不相容問題來源。HDCP加密/解密過程 在轉發系統和非轉發系統之間存在輕微的不同。 因此，如果一個AV接收器期望被源設備當成轉發設備來處理，而源設備 又不支援轉發設備時，顯然它們之間不能協同工作。HDCP轉發設備支援 是根據SimplayHD進行測試的。最後，撤銷是接收關於有效或無效接收設 備等更新資訊的一種方式(透過檢查接收設備的BKSV)。雖然目前在 SimplayHD中還不包括對這一點的測試，但將來有可能添加進來。
總之，不論是影像品質、易用性，還是增強的音訊性能，HDMI都強化了總之，不論是影像品質、易用性，還是增強的音訊性能，HDMI都強化了 AV設備所帶來的用戶體驗。但為確保最終用戶能使用HDMI，正確進行 HDMI和HDCP相容測試相當必要。顯然，相較未經測試的產品，確實執 行了這些測試的產品必然在客戶端具有更大優勢。
6.DTV為何有那麼多顯示模式? 基本上只有4種"解析度"模式,每一種各有幾種畫面"更新率"在傳統TV上有480條由上到下的橫向掃描線,每秒鐘來回掃描60次。它是由交錯式掃描構成的,也就是第一次掃描奇數掃描線1.3.5......479,第二次則掃描偶數掃描線2.4.6......480條,如此來回掃描60次構成30張(畫面/秒) 在DTV上的顯示模式當然也包括這種480條交錯式30張畫面的掃描方式我們稱為480i(i 代表交錯式)。在DTV方面將這種方式提升到"逐行掃描"方式,如果您用的是倍頻掃描(或稱逐行掃描)電視,將大大改變閃爍及因視覺暫留效應所產生的不清晰等等因素,此種顯示模式稱為480P(P代表逐行掃描)480i及480P在解析度上並無提昇,只有在480P由於逐行掃描的關係,使得畫面會更清晰(比480i高約30%),畫面比例也是4:3; 所以這兩種解析度模式1080i及720P則稱為HDTV(High Difination)高畫質電視1080i解析度為1920點x1080掃描線(交錯式),也就是比傳統的電視解析度高了8~9倍密720P解析度為1280點x720條掃描線(逐行掃描方式),雖然720P的解析度看起來比1080i少了一半,但因人的視覺暫留因素關係,逐行掃描比交錯掃描清晰很多(靜態約高30%,動態約高50%),所以1080i與720P看起來解析度是差不多的。
HDMI、dvi、vga、s端子、av端子、畫面由高到低的排列，HDMI、dvi、vga、s端子、av端子、畫面由高到低的排列， HDMI=DVI>色差＞VGA>S端子＞AV端子（以畫質比較）HDMI=數位影像（最高解析1080P）＋數位5.1聲道DVI=數位影像（最高解析1080P）RGB=類比影像(看顯示卡與螢幕解析度搭配)色差=數位影像(最高解析1080I)S端子=類比影像(最高解析640*480)AV端子=類比影像(最高解析640*480)
7. GIGABYTE HDMI AUDIO 測試方式 由於HDMI Function包含VGA VIDEO function、HDCP及AUDIO等功能，但目前FCT Diagnostic只有VGA VIDEO功能測試及HDCP功能的測試，尚未支援HDMI AUDIO測試，因VGA廠商尚未開發DOS的AUDIO封包，所以沒有DOS程式可供測試。 HDMI AUDIO是將AUDIO數位訊號由HDCP編碼成數位封包，再將此封包由可支援HDMI的設備輸出，因目前只有Windows driver有提供此封包輸出，故需於Windows下測試HDMI的AUDIO功能，以補FCT DOS程式Coverage之不足。
二. HDMI測試設備 2.1 HDMI TV for PQC及QE使用 2.2 RD建議採用的HDMI治具卡(Silicon imgae) for FCT PQC test device(HDMI TV) HDMI治具卡(Silicon imgae)
2.3 HDMI to DVI Cable 2.4 HDMI to HDMI Cable HDMI to HDMI Cable HDMI to DVI Cable
三. HDMI AUDIO 測試方式 HDMI的輸出訊號即包含影像及聲音輸出，影像部份已可使用VGA Diagnostic測試，而聲音部份分為PQC及FCT的測試。 3.1 PQC可以使用支援HDMI TV播放藍光CD影片即可測試。 3.2 FCT有治具設備的成本考量，將導入使用HDMI治具的測試方式。是將HDMI訊號透過HDMI治具轉成VIDEO及AUDIO訊號 3.2.1 VIDEO訊號將由DVI螢幕輸出影像。 3.2.2 AUDIO訊號會再透過SPDIF治具將數位聲音轉成類比聲音，再由喇叭輸出。
四. HDMI 測試治具使用方式 ‧ HDMI TV for PQC 由HDMI端子輸出至HDMI TV實測
‧ Silicon image 治具卡 for FCT HDMI 訊號透過HDMI 治具卡輸出至DVI介面的顯示器及SPDIF AUDIO DVI 接頭 SPDIF接頭 Out In HDMI 連接線 電源接頭
‧HDMI AUDIO 治具接線方式 (for FCT) 有支援HDMI VGA CARD 喇叭 HDMI 治具電源 喇叭連接線 HDMI 連接線 HDMI 連接線 SPDIF治具卡 HDMI 治具 SPDIF治具卡電源 AUDIO 音源線 AUDIO 音源線 DVI 螢幕接頭
五. HDMI AUDIO 軟體測試方式 ‧ 於Windows 執行3DMARK 圖示 ‧ 接著進入3DMARK畫面，點選Demo 選項 Run Demo 選項
‧ 選擇螢幕可支援的解析度 ‧ 勾選Sounds 選項 ‧ 選擇完成點選Run 選項執行 選擇螢幕可支援的解析度 勾選Sounds選項 點選Run 執行
‧ 進入3DMARK DEMO 畫面 ‧ 測試喇叭要有此星空畫面的聲音輸出
結論: 近期HDMI和HDCP技術被炒得火熱，理論上這兩項技術與高清視頻播放並無直接 關係，簡單來說HDMI相當於“DVI+音頻”，而HDCP是一種高清視頻解碼數字保護技術 。 關鍵之處在於這兩種技術都需要顯卡在硬體層面解決，所以說如果買來一快顯卡不 支援HDCP-HDMI，那麼以後也不可能會支援，除非更換顯卡。現在ATI和NVIDIA所大 力推廣的Avivo、PureVideo技術則重點在於高清視頻解碼，如果缺乏HDCP就意味著無法 播放帶有數字保護的HD-DVD或藍光影碟，而沒有HDMI介面就不能很好的相容數字高清 顯示設備。因此在新一代顯卡的開發上面，ATI和NVIDIA都非常重視HDCP-HDMI。 現有的ATI和NVIDIA所有顯卡都無法支援HDCP，所有GPU無法進行HDMI所需的 混音處理。因此要完整支援HDCP-HDMI，顯卡PCB需要重新設計，並且集成額外的兩 顆晶片來分別處理HDCP和HDMI，ATI和NVIDIA正是這樣做的。
