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HDMI EDID详细解析

热度：13   发布时间：2024-02-11 07:11:45.0

HDMI EDID详细解析

HDMI EDID的长度一般是256字节，分成2个Block，分别是Block0和Block1
PS：VGA和DVI接口的EDID，是只有一个Block而已，即Block0，共128字节

如果想了解更多EDID的知识，可以参考这篇文章
https://www.cnblogs.com/fire909090/p/10523604.html

Block0

EDID Block0，共128字节，该block的格式是固定的，即每个字段的摆放位置是固定的，因此代码解析起来会相对简单些
一张长图了解一下，如图中的Example Data作为例子，对照来看就明白其中各个字节代表的意思了
在这里插入图片描述

注意：上图有一个First Detailed Timing Descriptor和一个Second Detailed Timing Descriptor，所谓Detailed Timing Descriptor，这里简称DTD，是用来详细描述一个分辨率(时序)的，一个DTD占18字节

Block1

CEA Extension Header

Block1的开头4个字节，名为CEA Extension Header，格式如下

  • Byte0：CEA Extension Tag，固定是0x02
  • Byte1：Revision Number，现在一般是0x03
  • Byte2：是一个DTD的偏移，假设该值是0x50，表示从0x50位置开始就是描述DTD的了
  • Byte3：看下图的解释就明白该字节各个bit代表的意思了

在这里插入图片描述

例如下图EDID的黄色背景部分，就是Block1的头（后面会以这个EDID来举例说明）
在这里插入图片描述

Tag 分类

接下来，Block1里的各个字段(Tag)的位置是不固定的，需要解析Tag类型才知道接下来的数据属于什么Tag数据
具体有哪些Tag类型呢？
常见的EDID，一般会有以下几种Tag类型，至今还在用
一般会有Video Data Block、Audio Data Block、Speaker Allocation Data Block、Vendor Specific Data Block(VSDB)
在这里插入图片描述

具体是哪种类型，由第1个字节的bit7~bit5这3bits决定，3bits的数据就决定了它最多只有8种类型
后5bits表示紧接着该Tag的数据长度
在这里插入图片描述

后续又添加了新的Tag，发现3bits的位宽不够，新的Tag有如下这些
在这里插入图片描述

不过幸好上面3bits最后一种情况是Use Extended Tag，即使用扩展的Tag，所以就有了下图的定义
意思是如果第1个字节的bit7~bit5的值是7(Use Extended Tag)，就要看第2个字节了，根据第2个字节的值才知道是什么Tag类型的
在这里插入图片描述

接下来会用一个实际的EDID来分析各个Tag，在此我用三星电视的一个HDMI 2.0 EDID来作为例子说明
只截取它的Block1来分析就好

Video Data Block

看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0x57，bit7~bit5是010，即十进制的2，2对应的Tag是Video Data Block；bit4~bit0是10111，即十进制的23，表示0x57后面还有23个字节，这23个字节都是属于Video Data Block的，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这23个字节代表的是什么意思了
每一个字节都叫做Short Video Descriptor(SVD)，SVD里包含着Video Identification Code(VIC)
如下图，有两种
第一种VIC是1~64的，bit7是表示该VIC是不是native分辨率，native有最佳分辨率的意思。最佳分辨率也可以是EDID Block0里的第一个DTD
在这里插入图片描述

第二种VIC是超过64的
在这里插入图片描述

这23个字节里的每一个字节都是独立的，VIC是HDMI里面用来表示分辨率的代号，VIC的值都是HDMI标准定义好的，如下3张图
在这里插入图片描述

4K30、4K25、4K24这几个一般会放在VSDB里，但也有放在Video Data Block里的，也有两处都放的
放在VSDB里的VIC分别是1、2、3，后续还会讲到；放在Video Data Block里的VIC分别是95、94、93
在这里插入图片描述

4K50和4K60
在这里插入图片描述

所以分析得到这23个字节分别表示三星电视支持的23种分辨率，列一下

VIC(十六进制) VIC(十进制) 分辨率
0x61 97 3840x2160P@60
0x10 16 1920x1080P@60
0x1F 21 1920x1080P@50
0x04 4 1280x720P@60
0x13 19 1280x720P@50
0x05 5 1920x1080I@60
0x14 20 1920x1080I@50
0x20 32 1920x1080P@24
0x21 33 1920x1080P@25
0x22 34 1920x1080P@30
0x5D 93 3840x2160P@24
0x5E 94 3840x2160P@25
0x5F 95 3840x2160P@30
0x60 96 3840x2160P@50
0x65 101 4096x2160P@50
0x66 102 4096x2160P@60
0x62 98 4096x2160P@24
0x63 99 4096x2160P@25
0x64 100 4096x2160P@30
0x07 7 720x480I@60
0x16 22 720x576I@50
0x03 3 720x480P@60
0x12 18 720x576P@50

Audio Data Block

接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0x29，bit7~bit5是001，即十进制的1，1对应的Tag是Audio Data Block；bit4~bit0是01001，即十进制的9，表示0x29后面还有9个字节，这9个字节都是属于Audio Data Block的，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这9个字节代表的是什么意思了，它是3个字节成一组，所以此处有3组声音相关的描述，如下图
在这里插入图片描述

Byte1的bit6~bit3表示一种音频格式，有如下几种格式
在这里插入图片描述

当Audio Format Codes是 2 ~ 8 时，Byte3的意思又有新的含义了，如下图
在这里插入图片描述

当Audio Format Codes是 9 ~ 15 时，Byte3的意思又有新的含义了，如下图
在这里插入图片描述

所以分析得到这9个字节分别表示三星电视支持的3种音频格式，列一下

Index Audio Format Max Channels Sample Rates(kHz) Max Bit Rate
ADB1 LPCM 2 32, 44.1, 48 16bit, 20bit, 24bit
ADB2 AC-3 6 32, 44.1, 48 640kHz
ADB3 DTS 6 48 1536kHz

Speaker Allocation Data Block

按部就班，接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0x83，bit7~bit5是100，即十进制的4，4对应的Tag是Speaker Allocation Data Block；bit4~bit0是00011，即十进制的3，表示0x83后面还有3个字节，这3个字节都是属于Speaker Allocation Data Block的，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这3个字节代表的是什么意思了，它是3个字节成一组，所以此处有1组喇叭位置相关的描述，如下图
在这里插入图片描述

主要是看Byte1，所以分析得到三星电视只有 FL/FR (前左和前右)两个喇叭，这个Data Block的数据一般很少用

Video Capability Data Block

按部就班，接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0xE2，bit7~bit5是111，即十进制的7，7对应的Tag是Use Extended Tag；所以还要看第2个字节才知道是什么Tag，第1个字节的bit4~bit0是00010，即十进制的2，表示0xE2后面还有2个字节，而第2个字节的值是0，对应的是Video Capability Data Block(VCDB)，所以最后描述该Data Block的就剩下第3个字节了，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这1个字节代表的是什么意思了
在这里插入图片描述

Byte3各个Bit的意思如下图
在这里插入图片描述

bit1~bit0：是否支持 CE video，如 480p, 480i, 576p, 576i, 240p, and 288p, 1080i, 1080p, and 720p，默认用 Limited range
bit3~bit2：是否支持 IT video，默认用 Full range
bit5~bit4：看字面意思，一般是0
bit6：QS，即 Quantization Range Selectable，RGB only. 如果该bit是1，则sink端接收到AVI info里的Q=1时用的是 Limited range，收到AVI info里的Q=2时用的是 Full range
bit7：QY，YCC only. 如果该bit是1，则sink端接收到AVI info里的YQ=0时用的是 Limited range，收到AVI info里的YQ=1时用的是 Full range

所以分析得到Byte3这1个字节分别表示三星电视支持CE mode的overscan和underscan，也支持IT mode的overscan和underscan

Colorimetry Data Block

接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0xE3，bit7~bit5是111，即十进制的7，7对应的Tag是Use Extended Tag；所以还要看第2个字节才知道是什么Tag，第1个字节的bit4~bit0是00011，即十进制的3，表示0xE3后面还有3个字节，而第2个字节的值是5，对应的是Colorimetry Data Block，所以最后描述该Data Block的就剩下最后2个字节了，即上图的黄色背景部分

接着就要看看最后这2个字节代表的是什么意思了
在这里插入图片描述

Byte3的各个bit如果是1表示支持某种色域，Byte4的各个bit如果是1表示支持某种Metadata Profile

所以分析得到该三星电视支持的色域有：xvYCC-601、xvYCC-709、BT.2020-YCC、BT.2020-RGB，支持的Metadata有：Metadata Profile 0

支持BT.2020色域的，一般后面还会声明HDR Static Metadata Data Block，表明该电视支持HDR格式

Vendor Specific Data Block

在此要注意一下，现在HDMI 2.0的EDID，VSDB会有两种，一种是H14b VSDB，另一种是HF-VSDB。其中H14b VSDB是必须要有的，HF-VSDB则不一定

H14b VSDB

按部就班，接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0x6E，bit7~bit5是011，即十进制的3，3对应的Tag是Vendor Specific Data Block(VSDB)；第1个字节的bit4~bit0是01110，即十进制的14，表示0x6E后面还有14个字节，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这14个字节代表的是什么意思了，如下图
在这里插入图片描述

对照上图，一个个字节解析它即可

  • Byte0：上面已经解释过，tag=3，Length=14

  • Byte1~Byte3：这个IEEE规定的3个字节，固定为0x000C03，表示这是H14b VSDB

  • Byte4~Byte5：CEC物理地址，此处是1.0.0.0，可以看出这份EDID是三星电视HDMI1口的EDID

  • Byte6

    bit7：Support_AI，支持ACP、ISRC1/ISRC2包的处理
    bit6：支持deep color为48bits，即16bits。此处为0表示不支持
    bit5：支持deep color为36bits，即12bits。此处为1表示支持
    bit4：支持deep color为30bits，即10bits。此处为1表示支持
    bit3：支持YUV444的deep color mode。此处为1表示三星电视最高支持YUV444 12bits
    bit0：DVI_Dual，支持DVI dual-link。此处为0表示不支持

  • Byte7：Max_TMDS_Clock，表示支持的最大TMDS时钟速率，该字节需要乘以5MHz，此处是 0x3C * 5 = 300MHz。即最大带宽为：300MHz * 10bit(TMDS为10bit编码) * 3(3个TMDS数据通道) = 9Gbps

  • Byte8

    bit7：Latency_Fields_Present，如果此bit是1，表示接下来会有2个字节分别是指示Video_Latency和Audio_Latency的，这两个字节是告诉HDMI发送端对音视频做delay再发送出来，单位是ms，解决某些场合下音视频不同步的问题。此处是0表示不支持，则不存在这两个字节，即跳过上图中的Byte(9)、Byte(10)
    bit6：I_Latency_Fields_Present，如果此bit是1，表示接下来还会有另外2个字节分别是指示Interlaced_Video_Latency和Interlaced_Audio_Latency的，这两个字节是告诉HDMI发送端对I mode的音视频做delay再发送出来，单位是ms，解决某些场合下音视频不同步的问题。此处是0表示不支持，则不存在这两个字节，即跳过上图中的Byte(11)、Byte(12)
    bit5：HDMI_Video_present，如果此bit是1，表示接下来有多个字节，意思如上图Byte(13)、Byte(14)、Byte(15) …

    bit3~bit0：表示分别支持对Game、Cinema、Photo、Graphics图像的特殊处理。此处是0表示不支持

  • Byte9：因为Byte8的bit5 HDMI_Video_present=1，该字节包含3D_present相关的flag

    bit7：3D_present，表示是否有3D相关的描述。此处是0说明三星电视不支持3D视频输入
    bit6~bit5：3D_Multi_present：同上
    bit4~bit3：Image_Size，这个跟屏幕尺寸有关，跟EDID Block0的0x15(屏幕最大水平尺寸)、0x16(屏幕最大垂直尺寸)有关系，此处是10，看三星电视的EDID Block0 0x15=>89cm，0x16=>50cm

    Image_Size 具体含义
    00 无额外信息
    01 EDID Block0的0x15、0x16的值的比例是对的，尺寸不一定对
    10 EDID Block0的0x15、0x16写的尺寸是对的
    11 EDID Block0的0x15、0x16写的尺寸，要乘以5才是屏幕实际尺寸

  • Byte10：因为Byte8的bit5 HDMI_Video_present=1，该字节包含HDMI_VIC_LEN和HDMI_3D_LEN

    bit7~bit5：HDMI_VIC_LEN，表示接下来有多少个字节用以描述VIC，一个VIC占一个字节。此处是100，十进制的4，表示有4个VIC跟着在后面

    bit4~bit0：HDMI_3D_LEN，同理，如果不为0，在HDMI_VIC后面还会跟着有3D的信息。此处为0

  • Byte11~Byte14，值分别是0x01、0x02、0x03、0x04，参照下图可知是4K30、4K25、4K24、4096x2160P@24
    在这里插入图片描述

到此，H14b VSDB已经分析完

HF-VSDB

接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0x67，bit7~bit5是011，即十进制的3，3对应的Tag又是Vendor Specific Data Block(VSDB)；第1个字节的bit4~bit0是00111，即十进制的7，表示0x67后面还有7个字节，即上图的黄色背景部分

接着就要看看这7个字节代表的是什么意思了，如下图
在这里插入图片描述

对照上图，一个个字节解析它即可

  • Byte0：上面已经解释过，tag=3，Length=7
  • Byte1~Byte3：这个也是IEEE规定的3个字节，固定为0xC45DD8，表示这是HF-VSDB
  • Byte4：Version，目前固定为0x01
  • Byte5：Max_TMDS_Character_Rate，表示支持的最大TMDS时钟速率，该字节需要乘以5MHz，此处是 0x78 * 5 = 600MHz。虽然之前的H14b VSDB声明的是300MHz，但要以现在600MHz的为准。即最大带宽为：600MHz * 10bit(TMDS为10bit编码) * 3(3个TMDS数据通道) = 18Gbps
  • Byte6：bit7，SCDC_Present，表示支持SCDC功能；其它bits参考上图即可
  • Byte7：bit2~bit0，分别是声明支持YUV420 deep color的，可知该三星电视支持YUV420的10bits和12bits

HDR Static Metadata Data Block

接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0xE3，bit7~bit5是111，即十进制的7，7对应的Tag是Use Extended Tag；所以还要看第2个字节才知道是什么Tag，第1个字节的bit4~bit0是00011，即十进制的3，表示0xE3后面还有3个字节，而第2个字节的值是6，对应的是HDR Static Metadata Data Block，所以最后描述该Data Block的就剩下最后2个字节了，即上图的黄色背景部分

接着就要看看最后这2个字节代表的是什么意思了
在这里插入图片描述

主要看Byte3，Byte4，分别的含义如下两图

Byte3的含义
在这里插入图片描述

可知该三星电视支持HDR格式的HDMI输入，支持的格式类型是Traditional gamma SDR和SMPTE ST 2084 [2]

Byte4的含义
在这里插入图片描述

可知该三星电视支持Type 1

YCbCr 4:2:0 Capability Map Data Block

接着看下图EDID的黄色背景部分
在这里插入图片描述

第1个字节是0xE3，bit7~bit5是111，即十进制的7，7对应的Tag是Use Extended Tag；所以还要看第2个字节才知道是什么Tag，第1个字节的bit4~bit0是00011，即十进制的3，表示0xE3后面还有3个字节，而第2个字节的值是15，对应的是YCbCr 4:2:0 Capability Map Data Block(Y420CMDB)，所以最后描述该Data Block的就剩下最后2个字节了，即上图的黄色背景部分

该Data Block声明支持YUV420的分辨率有哪些，YUV420传输的好处是带宽只占YUV444的一半

接着就要看看最后这2个字节代表的是什么意思了
在这里插入图片描述

在此Byte3、Byte4的含义跟前面所介绍的Video Data Block其实是一个bit map对应关系，Byte3、Byte4两个字节所组成的16bits map，对应着Video Data Block里的SVD(分辨率)，如果某bit=1，说明对应的SVD支持YUV420格式

Byte3=0x01、Byte4=0xE0，组成的16bits map就是：1110_0000_0000_0001，bit0=1、bit13=1、bit14=1、bit15=1
bit0对应着Video Data Block里的第1个SVD，即0x61，即分辨率3840x2160P@60支持YUV420
同理
bit13对应着Video Data Block里的第14个SVD，即0x60，即分辨率3840x2160P@50支持YUV420
bit14对应着Video Data Block里的第15个SVD，即0x65，即分辨率4096x2160P@50支持YUV420
bit15对应着Video Data Block里的第16个SVD，即0x66，即分辨率4096x2160P@60支持YUV420

DTD

接着看下图EDID的有色背景部分
在这里插入图片描述

这部分是继EDID Block0之后，描述的另外两个Detailed Timing，因为在EDID Block0里已经描述了两个Detailed Timing了

怎么知道这是描述DTD的，因为在前面CEA Extension Header章节，那里的Byte2=0x50，这是个偏移量，即从EDID Block1的0地址开始偏移0x50之后，就是开始描述DTD了。DTD各个字节的含义可参考Block0章节的长图

DTD之后的数据是0，因为后面没有用到的字节规定是要填充0的，最后一个为检验和

YCbCr 4:2:0 Video Data Block

到此，三星电视的EDID就分析完了，但是实际上还有另外一种有关YUV420的Data Block，那便是YCbCr 4:2:0 Video Data Block(Y420VDB)，该Data Block是把only support YUV420的分辨率列出来。虽然该三星电视EDID没有声明，这里还是要介绍一下

看图说话
在这里插入图片描述

这个也是从Byte3开始看起，但跟前面的Y420CMDB不同的是，这里是把支持YUV420的分辨率的SVD直接写在这的，并不是bit map了，例如该三星电视only support YUV420的是3840x2160P@60、3840x2160P@50、4096x2160P@50、4096x2160P@60这4个分辨率，则放在Y420VDB的话，它十六进制应该是这样的：E5 0E 61 60 65 66

到此，常用的EDID Data Block就介绍完了

HDMI信号带宽计算方法

计算公式
在这里插入图片描述

参数详细说明
10/8：TMDS编码8bits -> 10bits
TMDS编码算法会将8位数据转换成10位数据，前8位数据由原始信号经运算后获得，第9位指示运算的方式，第10位用来对应直流平衡

举例说明
3840x2160@60Hz YUV444 8bit的速率是多少？
查表得，HTotal = 4400，VTotal = 2250，计算单通道带宽为：
4400 * 2250 * 60 * 1 * 8bit * 10/8 = 5.94Gbits/s
HDMI TMDS传输有3个数据通道，所以共需要约18Gbits的带宽
这也就是HDMI 2.0宣称它支持带宽为18Gbps的理论依据

参考资料

CEA-861-F
CEA-861.3
HDMI_Specification1_4b
HDMI_Specification2_0b

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