VGA_DVI_HDMI interface

寿命最长的输出接口：VGA接口 

说到VGA接口，相信很多朋友都不会陌生，因为这种接口是电脑显示器上最主要的接口，从块头巨大的CRT显示器时代开始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今，另外VGA接口还被称为D-Sub接口。

早前大多数的计算机和外部显示设备的连接还是通过模拟VGA接口进行的，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、Ｂ三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，比如说模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ这两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。

随LCD应运而生的王者：DVI接口 

在1998年9月的Intel开发者论坛上所成立的数字显示工作小组（Digital Display Working Group简称DDWG）发明了一种高速传输数字信号的技术，即：DVI数字视频接口，共有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同类型的接口形式。DVI-D只有数字接口，DVI-I有数字和模拟接口，目前应用主要以DVI-D为主，同时DVI-D和DVI-I又有单通道（Single Link）和双通道（Dual Link）之分，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成本很高，因此只有部分专业设备才具备，普通消费者很难见到。DVI-A是一种模拟传输标准，往往在大屏幕专业CRT中能看见，不过由于和VGA没有本质区别，性能也不高，因此DVI-A事实上已经被废弃了。

三类DVI五种输出接口 

我们经常可以听见经销商形容DVI线有18+1和24+1以及18+5和24+5这四种规格，18针属于单通道DVI，传输速率只有24针的一半，为165MHz。在画面显示上，单通道的DVI支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右，会造成显示质量的下降。而使用大屏液晶显示器的话，24针的双通道DVI是必须具备的条件。 至于18+5和24+5这种规格都属于DVI-I，多出来得4根线用于兼容传统VGA模拟信号。这种接口在显示卡上用的多，显示器基本不用

高清输出先行者：HDMI接口 

HDMI高清晰度多媒体接口（英文：High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影音信号，最高数据传输速度为5Gbps,同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止非法拷贝

HDMI接口不仅可以满足1080P的分辨率，还能支持Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio等先进音频格式，同时HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具备“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。与DVI相比HDMI接口的体积更小，DVI的线缆长度不能超过8米，否则会影响画质，而HDMI最远可传输15米。只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。然而遗憾的是使用HDMI接口需要支付一定的技术协议授权费用。

挑战HDMI的后起之秀：DP接口 

DVI和HDMI都是通过把信号转化成S最小化传输差分信号来进行传输，然而在笔记本领域长久以来是LVDS(Low-Voltage Differential Signaling 低压差分信号)的天下。而DisplayPort接口的推出正好完美的解决了这个难题。DisplayPort如今受到了业界广泛的支持，主要由于DisplayPort的两大优势：第一，DisplayPort在协议层上的优势，DisplayPort采用的是MPA（微封包架构，Micro-Packet Architecture）；第二，就是笔记本等便携设备的问题。使用DisplayPort接口，就大大的简化了布线的复杂度

关于DisplayPort与HDMI的区别，我们知道HDMI最先是面向CRT而制定的规格，无论是HDMI还是其“孪生兄弟”UDI(去掉音频功能的HDMI)，两者都继承了DVI的核心技术S，从本质上来说仍然是DVI的扩展。DVI、HDMI、UDI的视频内容都以即时、专线方式进行传输，这可以保证视频流量大时不会发生堵塞的现象。而DisplayPort一开始即是面向液晶显示器开发的，采用“Micro-Packet Architecture(微封包架构)”传输架构，视频内容以封包方式传送，这一点同DVI、HDMI等视频传输技术有着明显区别。也就是说，HDMI的出现取代了模拟信号视频，而DisplayPort的出现则取代的是DVI和VGA接口

最后，我们为大家总结出显卡显示输出接口的选择要点： 

1、VGA接口由于是模拟信号，不可避免地造成了一些图像细节的损失，只适用于20吋以下的显示器使用； 

2、若显示器采用1920*1200以下分辨率，DVI-I，DVI-D，HDMI，DP接口均可，屏幕尺寸影响较小； 

3、若显示器采用超高分辨率，比如2560*1600或搭建多屏显示输出系统情况下，双通道DVI-D，HDMI，DP可以胜任； 

4、若采用的是3D显示器，1920*1080分辨率下，DVI-D、HDMI和DP没太大问题，若是2560*1600以上最好选用HDMI和DP输出接口

HDMI/DVI 显示器热插拔与检测原理（HPD）

HDMI(19Pin)/DVI（16 pin）的功能是热插拔检测（HPD），这个信号将作为主机系统是否对HDMI/DVI是否发送S信号的依据。HPD是从显示器输出送往计算机主机的一个检测信号。热插拔检测的作用是当显示器等数字显示器通过DVI接口与计算机主机相连或断开连接时，计算机主机能够通过HDMI/DVI的HPD引脚检测出这一事件，并做出响应。 在传输信号上来讲，HDMI与DVI完全兼容，只是接口封装不一样而已，下面以HDMI为例讲述HPD的原理和实现方式。下图为HDMI与DVI接口图。 

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                                                        HDMI（左）与DVI（右）接口图 

1．显示器通过HDMI联机 

当计算机主机通过HDMI接口的HPD引脚检测到显示器与计算机主机相连时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，要求计算机的通过HDMI接口中的显示器数据通道DDC（DDC I2C总线）读取显示器DDC存储器中存储的EDID数据（扩展显示器识别数据），如果检测到显示器的工作模式范围与显卡相适应，则主机系统可以激活显卡 S信号发送电路（数字视频信号发送电路）。

2．显示器断开HDMI连接 

当计算机主机通过HPD引脚检测到显示器的HDMI接口与计算机主机断开时，主机中的图形显示系统（显卡）发出一个信号，通知计算机的操作系统中断显卡S信号发送电路（安装在显卡上）的工作。

3．计算机主机对HPD信号的要求 

当计算机主机上的显卡检测到DVI接口HPD引脚电压大于2V时，判断为显示器通过DVI接口与主机连接：当检测到HPD引脚电压小于0.8V时，则判断为显示器与主机之间的DVI连接已经断开。

4．HPD信号的实现 

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                    显示器HPD与PWR外围图

        如上图，当计算机通过HDMI接口与显示器相连接时，主机通过HDMI的第18脚（PWR_CON_PIN18）将＋5V电压加到显示器的DDC存储器（EDID数据存储器）向DDC存储器供电，确保即使显示器不开机，计算机主机也能通过HDMI接口读取EDID数据。 

主机开机后产生 5V_SYS并通过第18脚向显示器供电，此时显示器接收到5V电压后通过内部电路使HDMI接口第19脚HPD转变为高电平，并驱动Q1使CE导通，致使HPD_GPU也转变为高电平，主机（显卡控制器）检测到HPD为高电平时，判断显示器通过HDMI与主机连接，并通过HDMI接口的第15、16脚 DDC通道（I2C）读取显示器中的EDID数据，并使主机显卡中的S信号发送电路开始工作。 

当显示器与主机之间的HDMI连接断开时，主机一侧的HDP信号为低电平，主机显卡中的S信号发送电路停止工作。

附加： 

1、DDC是显示器与电脑主机进行通信的一个总线标准，其全称是：DISPLAY DATA CHNNEL。它的基本功能就是将显示器的电子档案资料信息，诸如可接收行场频范围、生产厂商、生产日期、产品序列号、产品型号、标准显示模式及其参数、所支持的DDC标准类别、EDID的版本信息等等。高版本的DDC标准总线还可以允许电脑主机直接调节显示器的基本参数，诸如亮度、对比度、行场幅度的大小、行场中心位置、色温参数等等。

2、EDID数据标准：EDID(Extended Display Identification Data Standard) 就是显示器通过DDC传输给电脑主机的标准数据信息，至今已发布到第三版本，即EDID Version 3，前面分别有EDID Version 1.0，Revision 0，EDID Version 1，Revision 1，EDID Version 2，Revision 0，EDID Version 2，Revision 1等版本。就数据信息量而分，EDID分为128 BYTE和256 BYTE，将来也许会有更多数据信息量的新版EDID公布。

3、S是最小化传输差分信号的英文缩写。 

Silicon Image公司开始采用面板连接、数字可视接口(DVI)和高清多媒体接口(HDMI)的形式向显示行业推广其所有权标准——最小化传输差分信号 (S)。在该情况下，发射端混合了具有在铜导线上降低EMI特性的更高级编码算法，从而使得接收端具有健壮的时钟恢复性能。

 HPD(Hot Plug Detection)，在HDMI的一对联接中，为热插拔的实现而设计的。简单地说，当发送端接入接受端时，接受端会回应HPD信号给发送端，进而发送端会启动DDC通道，而读取接受端EDID的信息，然后进行HDCP的交互，如果双方认证成功，则视频、音频正常工作，否则联接失败，不同系统会有不同的处理。 

例如，如果EDID信息不支持HDMI，则发送端只发送视频信息，而没有音频信息，这时候的HDMI就只相当于DVI了；如果HDCP认证不成功，有的系统会出现雪花屏幕和噪音，有的系统会由高分辨率（1080I、720P）降低为低分辨率（480I、480P）而输出，这样一来，HDTV就不再是HD了，而变成了普通的SD

HDMI的优势：

　　1、能够兼容DVI接口。HDMI可以看人是DVI接口的强化与延伸。

　　2、由于HDMI可以同时传送影音信号，即音频/视频采用同一电缆，所以不需要多条线材来连接。

　　3、与DVI相比HDMI接口的体积更小。DVI的线缆长度不能够超过8米否则将会影响到画面质量，而HDMI基本上没有线缆的长度要求。

　　4、HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。

　　5、想要体现出HDMI带来的精美画面，对于液晶面板也有要求。一般来说，液晶面板的物理分辨率至少能达到1920×1200或是1280×1024的宽屏液晶显示器，这样才能支持1080i与720p的高清格式。

　　与DVI接口相同，HDMI也采用了S的传输方式。其传输视频讯号，要经过比较复杂的步骤来实现。

　　S中文称为最小化传输差分讯号，英文全称Transition Minimized Differential Signaling 差分讯号类似分量端子，将画面分成Y、Pb和Pr三条单独的讯号，其中Y是亮度，Pb是蓝色的差异值，Pr是红色的差异值，这个基本原理是与分量端子一致的，但S还多出一条讯号是Clock讯号，也就是时间码，这样4条讯号，总称为一个连接，这样的连接其带宽有5Gbps。每根HDMI线缆中，有至少3组这样的连接，这就使得HDMI的“先天条件”非常好，“底子厚”，可以承载高质量的视频讯号。

　　DVI转HDMI技巧

　　HDMI可以向下兼容DVI接口，通过市售的HDMI-DVI转接头，可以连接一些较老的DVI设备，因为DVI同样采用了S方式，设备连接后，会发现DVI设备没有CEC(consumer electronics control)功能，也不能接受音频信号，但基本不影响视频信号的传输(有可能需要进行灰度调整)，所以一些只有DVI接口的显示器，也可以连接HDMI设备。

　　1、就AV而言包含现在的DVD以及高画质节目都是MPEG的色差讯号，而DVI是以计算机视讯传送为出发点的RGB讯号，HDMI是以DVI为基础作为家庭AV视听为主，可以传送色差和RGB视讯，这很重要。

　　2、以下会把黑色电平，灰阶和gamma的调整当作一样的东西来说。

　　3、色差的灰度(全黑到全白)是16-235,所谓的limited range(有些称为standard或normal)，RGB的灰度是0-255，所谓的full range，有些称为enhanced，但也可以支持16-235的limited range，中间就会造成DVI——HDMI转换时黑色电平的问题。

4、数码传送视频最容易产生问题的就是黑色电平的问题，如果是HDMI接HDMI或DVI接DVI，一

般是没有问题，但是DVI接HDMI或者HDMI接DVI就容易出现色差和RGB转换以及灰阶调整的问题。

　　5、通常用HDMI处理的色差讯号为limited range，而DVI端子的RGB讯号为full range，为了确保两者的互换性，HDMI也可以接收RGB的输出输入。良好的情况是，显示器为DVI，那HDMI的播放器输出就是 full range的RGB，如果是DVI的播放器，HDMI的显示器就接收full range的RGB，这样是没有问题的，问题是有些DVD PLAYER也许只输出limited range的RGB，或是显示器的HDMI自动判别色差或RGB时使用limited range or full range 出现问题，或是只有固定的limited range，这时就会造成黑色位阶的问题，黑色失真，白色飞散。

　　6、灰度表现的四种连接方式：

　　type1：limited 出——limited入，没有问题;

　　type2：limited出——full入，白色饱满不太能辨识，黑色泛白，显视器的亮度要调降;

　　type3：full出——full入，没有问题;

　　type4：full出——limited入，白色飞散，黑色失真，要调整成前面1-3类型才可以。

　　7、实际的例子

　　DVI(DENON DVD-A1XN)——DVI(SHARP XV-X11000)

　　因为是DVI所以只要输出设定为full range就没有问题，如果输出为limited range，就要把黑色调浓，DENON DVD-A1XN的RGB有normal,enhacned可以选。

　　DVI(DENON DVD-A1XN)——HDMI(SANYO Z3)

　　DVI输出为full range 是最常见的做法，而z3有L1(limited range)，L2(full range)可选择。

　　HDMI——DVI(SHARP XV-Z11000)

　　SHARP投影机需要在VIDEO RGB选RGB full range，而HDMI的输入一个别的机器而有不同设定。如PIONEER DV-S969AVi，HDMI COLOR设定连接DVI时enhanced：RGB full，standard：RGB limited。Panasonic S97，在HDMI RGB设定standard or enhanced，Toshiba RD-Z1，接DVI自动输出RGB full。

　　HDMI——HDMI(SANYO Z3)

　　HDMI接HDMI基本上是以色差讯号进行，所以都是limited range，如果输出设定为RGB时就需注意显示器材的对应是否能自动对应或是要手动。

　　例如：

　　Pioneer DV-S869AVi，连接HDMI时，HDMI COLOR的standard是色差limited,Enhanced是RGB full;Panasonic DVD-S97，连接HDMI时，有三种模式：色差limited、RGB limited、RGB full。HM-DHX2，连接HDMI时，Auto是色差limited，RGB固定是RGB limited。

　　结论

　　1、HDMI——HDMI用色差，没有问题;

　　2、RGB连接时，如果自动调整的对，也是可以;

　　3、如果用手动设定当然希望是limited——limited，full——full;

　　4、limited——full时黑色泛白，可以由显示器的亮度调整;

　　5、full——limited时黑色失真就不能对应，要调整成前面1-3项才可。

　　6、有些显示器同时有hdmi、dvi输入时,也不一定是hdmi——hdmi就比hdmi——dvi好。

　　7、线材的影响很大，有些低价细线径的线材，直接影响到图像质量

　　HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia Interface”，中文的意思是高清晰度多媒体接口。由于高清影音对无损的高数据带宽的要求较高，DVI、S-Vide、色差分量接口均难以满足，HDMI接口因此应运而生——HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。目前来看，HDMI可以支持所有的HDTV标准，不仅能够支持HDTV中最高画质的1080P(分辨率1920×1080，逐行扫描)。而且还可以支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，实现8声道96KHZ或立体声192KHZ等数码音频信号传输。是目前来说能够最大限度保证影音质量减少压缩的接口。

问题1、HDMI和DVI之间有什么关系，它们之间真的可以转换吗？

HDMI（High－Definition Multimedia Interface）又被称为高清晰度多媒体接口，是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。HDMI接口由Silicon Image美国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。HDMI最早的接口规范HDMI1.0于2002年12月公布，目前的最高版本是于今年6月发布的HDMI1.3规范。

HDMI接口通常可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，且能传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。HDMI的重要特征是，它只需要一条HDMI 线，就可以完成影音信号的同步传送，不必再像以往需多根线材配合，能取得更高的音频和视频传输质量。同时，因其无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，影音的传输质量得到了有效的保障。

HDMI源于DVI接口技术，它们主要是以美国晶像公司的S信号传输技术为核心，这也就是为何HDMI接口和DVI接口能够通过转接头相互转换的原因，其在针脚上和DVI兼容，只是采用了不同的封装。与DVI相比，HDMI可以传输数字音频信号，并增加了对HDCP的支持，同时提供了更好的 DDC可选功能。从原理上讲，HDMI完全向下兼容DVI。

问题2、使用DVI转HDMI线会不会影响播放的质量

严格意义上讲，播放的质量不会有任何损失，因为它们根本就不需要转换！在技术规格上，HDMI到DVI是向下兼容的，所有的DVI的规范，HDMI都可以“照章办事”，因此DVI转HDMI理论上不会出现任何灰阶失真问题！

对于现在的DVI显示器来说，符合HDMI1.3规范接口要求的显示器早已普及，只有极少数还在使用1.0规范的显示器才有可能出现所谓的灰阶失真现象。这个时候，我们只需调整一下播放器设置即可，以Kmplayer为例，如果出现黑色失真、白色飞散等灰阶失真现象，只需打开参数选项中的“模糊/色阶”选项，开启色阶控制选项，在输出幅度位置选择16-236替代默认的0－255即可解决。

也许有的用户会问，对电脑用户而言，如果在显卡上直接集成一个HDMI接口，不就好了，也省得转来转去这么麻烦。其实，多数主流厂商不在自家的显卡上集成HDMI接口是经过深思熟虑的，主要原因以有下两点：

1、DVI接口显示器仍是市场主流。常言道，巧妇难为无米之炊。现在市面上所能看到的液晶显示器所用的接口，几乎全是DVI接口，HDMI接口直接与另外一个HDMI接口连接的情况很难实现。况且，如果用户使用的是原生HDMI的显卡，那么把它与DVI的显示器连接后，将很有可能出现黑色泛白、白色饱满到无法辨认等情况，用户必须调整显示器亮度方可解决，但在正常的场景下，这样做又有可能造成场景亮度过低，无法观看，用户或需不断调整亮度。也正因为这个原因，在HDMI接口的显示器大规模出现之前，多数厂商为了保证高清视频的成像质量，对显卡直接集成HDMI接口的做法都采取了十分谨慎的态度。

2、给用户更多的选择。如果用户选择的是原生的HDMI显卡，那么他的设备几乎毫无选择的余地，只能选择具备HDMI接口的显示器，而现在市面上仅有明基等极少数的厂商推出了具有HDMI接口的液晶显示器，且都价格不斐。因此，采用原生HDMI接口的显卡，无形中增加了用户的购机成本，成了变相地“逼迫”用户。

问题3、DVI转HDMI转接线价格会不会很贵？

现在市场上销售的DVI转HDMI转接线，价位在10-30元之间，价格并不算很高，建议用户选择15-20元的中档产品，价格合适，播放效果也有保障。

HDCP

HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection）：高带宽数字内容保护技术。为了保证HDMI或DVI传输的高清晰信号不会被非法录制，就出现了HDCP技术。HDCP规范由Intel领头完成，当用户进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。(HDMI是一种高清数字接口标准，它可以提供很高的带宽，无损地传输数字视频与音频信号。)

HDCP工艺流程

HDCP（High -bandwidth Digital Content Protection）：高带宽数字内容保护技术。HDTV（高清电视）时代即将来临，为了适应高清电视的高带宽，出现了HDMI。HDMI是一种高清数字接口标准，它可以提供很高的带宽，无损地传输数字视频和音频信号。为了保证HDMI或者DVI传输的高清晰信号不会被非法录制，就出现了HDCP技术。HDCP技术规范由Intel领头完成，当用户进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。

目录

HDCP内容介绍 

1.详细内容 

2.前景 

HDCP硬件设备 

1.密钥泄露 

2.软硬件设备 

展开 

HDCP内容介绍 

1.详细内容 

2.前景 

HDCP硬件设备 

1.密钥泄露 

2.软硬件设备 

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编辑本段HDCP内容介绍

详细内容

　　在电脑平台上受到HDCP技术(简称DP)保护的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP驱动(认证输出保护协议)首先验证显卡，只有合法的显卡才能实现内容输出，随后要认证显示设备的密钥，只有符合HDCP要求的设备才可以最终显示显卡传送来的内容。HDCP传输过程中，发送端和接受端都存储一个可用密钥集，这些密钥都是秘密存储，发送端和接受端都根据密钥进行加密解密运算，这样的运算中还要加入一个特别的值KSV(视频加密密钥)。同时HDCP的每个设备会有一个唯一的KSV序列号，发送端和接受端的密码处理单元会核对对方的KSV值，以确保连接是合法的。HDCP的加密过程会对每个像素进行处理，使得画面变得毫无规律、无法识别，只有确认同步后的发送端和接受端才可能进行逆向处理，完成数据的还原。在解密过程中，HDCP系统会每2秒中进行一次连接确认，同时每128帧画面进行一次发送端和接受端同步识别码，确保连接的同步。为了应对密钥泄漏的情况，HDCP特别建立了“撤销密钥”机制。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的，HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找，出现在列表中的KSV将被认做非法，导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。 

　　目前高清视频越来越火爆，这从发达国家的广播电视节目、互联网中的视频资源以至于大屏幕终端输出设备就能看出来。因为高清内容都是数字信号，复制、存储相当容易，而且不会出现失真问题，难怪以电影制作/发行商为代表的内容提供商强烈支持HDCP技术，力求在高清电视/电影以及交互型网络形式大规模涌现之前，将这个内容保护功能配置在所有个人终端设备上。 

前景

　　坦白地讲，HDCP尽管受到业内广泛关注，普及之势已成定局，但从HDCP原理上看，保护过程实在过于简单，只是在外部传输过程实现保护，这在计算机普遍应用的时代是相当局限的，这不仅让人感觉制定者有骗取高昂授权费的嫌疑。一旦数字信号本身被采用二进制的方式读入计算机，那复制过程仍然可以实现，例如可以采用类似目前DVD影碟的RIP方式进行分离。 

编辑本段HDCP硬件设备

密钥泄露

　　2010-09-17日,Intel证实HDCP主密钥泄露.Intel官方发言人Tom Waldrop回应说，经过两天的调查后，他们已经就此事通知了数百家合作伙伴、授权客户。他说：“我们已经测试了网上公布的材料。它确实能生成密钥……这就意味着它能绕过(保护)代码。” 至于实际产生的后果，Waldrop认为最可能的是有黑客制作一颗计算机芯片，在其中嵌入泄露的这个主密钥，用来解码蓝光光盘，而软件解码器的可能性虽然不大，“但我也不会说绝对不会有”。　 

　　英特尔证实HDCP（高频宽数字内容保护）主密钥已经泄漏，现在研究人员在BSD许可证下发布了HDCP加密/解密算法的开源实现。他们表示公布软件的目的是帮助其他人研究或实现HDCP协议。 主密钥： 

　　6692d179032205 b4116a925a7f ecc2ef51af1740 959d3b6d07bce4 fa9f2af29814d9 

　　82592e77a204a8 146a6970e3c4a1 f43a81dc36eff7 568b44f60c79f5 bb606d7fe87dd6 

　　1b91b9b73c68f9 f31c6aeef81de6 9a9cc14469a037 a480bc9770a6 997f729d0a1a39 

　　b3b9accda43860 f9d45a5bfa1d 180a1013ba5023 42b73df2d33112 851f2c4d21b05e 

　　2901308bbd685c 9fde452d3328f5 4cc518f97414a8 8fca1f7e2a0a14 dc8bdbb12e2378 

　　672f11cedf36c5 f45a2a00da1c1d 5a3e82c124129a 084a707eadd972 cb45c81b808d 

　　07ebd2779e3e71 9663e2beeee6e5 25078568d83de8 28027d5c0c4e65 ec3f0fc32c7e63 

　　1d6b501ae0f003 f5a8fcecb28092 854349337aa99e 9c669367e08bf1 d9c23474e09f70 

　　3c901d46bada9a 40981ffcfa376f a4b686ca8fb039 63f2ce16b91863 1badecc52ca2 

　　...... 

　　目前的版本是0.3版，代码通过了HDC规格提供的测试向量，能在2.33GHz Intel Xeon CPU上以180帧/秒加密0x480视频，但它在单核机器上速度不够快，不能实时解密1080p视频，但在多核机器上可以并行解密。代码未来也能进 一步进行优化，例如使用SSE指令。 

软硬件设备

　　前面说到，HDCP需要软硬件共同支持，凡是参与内容传输的设备缺一不可。微软在新一代操作系统Vista中将集成“保护性内容输出管理协议（OPM）”，用来在输出内容前确认显示设备的性能及HDCP支持情况。同时作为高清视频的主要载体，蓝光和HD-DVD也会执行HDCP标准。 

　　而视频源播放以及显示终端设备将通过内置转换芯片实现信号的二次编/解码，涉及产品包括显示卡、影碟机、电视、显示器、投影仪等。HDCP通过数字接口DVI-D或新型HDMI实现，其中后者应用较为普遍，兼具音/视频传输，几乎成为支持HDCP的标志。不过HDMI+HDCP目前似乎只在家电领域声望较高，几乎成为新产品的标准配置，远远超前于实际应用，但迫于日后兼容性以及上游协议制定者的压力，设备生产商不敢怠慢。而在PC领域，尽管微软一直“警告”Vista只能支持HDCP协议的显示卡及对应驱动，但一次次的跳票给了配件厂商更多的理由。HDCP协议是用来防止视频内容在传输的过程被完整的复制下来。这种技术并不是让数字讯号无法被不合法的录制下来，而是将数字讯号进行加密，让不合法的录制方法，无法达到原有的高分辨率画质。例如蓝光影碟机在播放高清碟片时无法同时录下清晰的节目，在计算机上播放碟片时无法清晰的录制显示器上的节目。HDCP从始到终都保护视频信号，也就是说整套播放系统中每一个环节都必须支持HDCP协议，如果显示器不支持HDCP协议，那么就无法正常播放高清节目，只能看到黑屏或者低画质的节目。要支持HDCP协议，必须使用DVI、HDMI等数字视频接口，传统的VGA等模拟信号接口无法支持HDCP协议。当使用VGA等模拟信号接口时，画面就会下降成为低画质，或者提示无法播放，从而失去高清的意义，防止了盗版。需要说明的是，HDMI接口内嵌了HDCP协议，带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议。但是并不是带DVI接口的液晶显示器都支持HDCP协议，必须经过带有相应硬件芯片，通过认证的显示器才行。 

　　在电脑平台上受到HDCP技术保护的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP驱动(认证输出保护协议)首先验证显卡，只有合法的显卡才能实现内容输出，随后要认证显示设备的密钥，只有符合HDCP要求的设备才可以最终显示显卡传送来的内容。HDCP传输过程中，发送端和接受端都存储一个可用密钥集，这些密钥都是秘密存储，发送端和接受端都根据密钥进行加密解密运算，这样的运算中还要加入一个特别的值KSV(视频加密密钥)。同时HDCP的每个设备会有一个唯一的KSV序列号，发送端和接受端的密码处理单元会核对对方的KSV值，以确保连接是合法的。HDCP的加密过程会对每个像素进行处理，使得画面变得毫无规律、无法识别，只有确认同步后的发送端和接受端才可能进行逆向处理，完成数据的还原。在解密过程中，HDCP系统会每2秒中进行一次连接确认，同时每128帧画面进行一次发送端和接受端同步识别码，确保连接的同步。为了应对密钥泄漏的情况，HDCP特别建立了“撤销密钥”机制。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的，HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找，出现在列表中的KSV将被认做非法，导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。 

　　可见要想在计算机上播放有版权的高清节目，不论是HDTV、蓝光还是HD DVD碟片，都要求显示器和显卡支持HDCP协议。不过厂商要为产品打上HDCP的Logo，则需要支付一定的认证费用，还要增加硬件芯片，显然提高了成本，目前只有部分产品通过认证。由于高清节目会逐渐普及，HDCP已成定局，因此支持HDCP协议的设备也会越来越多。

HDTV（高清电视）时代即将来临，为了适应高清电视的高带宽，出现了HDMI,它可以提供很高的带宽，无损地传输数字视频和音频信号。HDCP技术(高带宽数字内容保护技术)是为了保证HDMI或者DVI传输的高清晰信号不会被非法录制，而出现的技术。它的技术规范由Intel领头完成，当用户进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。

    在长距离电缆传输中保持较高分辨率信号的完整性是一项很大的挑战。 对于HDMI信号源如蓝光碟和有线或卫星电视而言，必需要将HDCP的因素考虑在内。对于所有HDCP信号源来说，从信号源至显示设备的整个信号通道都必须是符合HDCP标准的。

    系统中信号的切换和分配需求由环境因素以及预定用途来决定，但是要牢记如果系统中包含蓝光播放器或任何HDCP信号源，那么切换器也一定要符合HDCP标准。

    当然不符合HDCP标准的设备也会导致来自HDCP信号源的图像无法显示。但是对于信号分配设备，特别是矩阵切换器内，有效的HDCP管理会有助于快速、轻松的系统配置和信号源切换

HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的缩写，中文可称作“HDCP数字内容保护”。HDCP技术是由好莱坞与半导体界巨人Intel合作发开，它可以实际运用在显卡、DVD播放机等传输端，以及显示器、电视机、投影机的接收端之间。是高清电影、电视节目的重要反盗版技术，不支持HDCP协议的显示器无法正常播放有版权的高清节目。

    DVD之后的高清电影节目采用了HDCP和AACS反盗版技术，蓝光和HD DVD都使用了这种反盗版技术，高清电视（HDTV）也会使用。使用了HDCP和AACS反盗版技术后电影节目只能在支持HDCP的设备上正常播放，否则只能看到黑屏显示或者低画质显示（清晰度大约只有正常的四分之一），也就便失去了高清的价值。其中AACS是加密技术，同时被用在HD DVD和蓝光光盘当中，保护光盘中的视频内容无法正常复制出来在其它地方播放。

    而HDCP协议是用来防止视频内容在传输的过程被完整的复制下来。这种技术并不是让数字讯号无法被不合法的录制下来，而是将数字讯号进行加密，让不合法的录制方法，无法达到原有的高分辨率画质。例如蓝光影碟机在播放高清碟片时无法同时录下清晰的节目，在计算机上播放碟片时无法清晰的录制显示器上的节目。HDCP从始到终都保护视频信号，也就是说整套播放系统中每一个环节都必须支持HDCP协议，如果显示器不支持HDCP协议，那么就无法正常播放高清节目，只能看到黑屏或者低画质的节目。要支持HDCP协议，必须使用DVI、HDMI等数字视频接口，传统的VGA等模拟信号接口无法支持HDCP协议。当使用VGA等模拟信号接口时，画面就会下降成为低画质，或者提示无法播放，从而失去高清的意义，防止了盗版。需要说明的是，HDMI接口内嵌了HDCP协议，带有HDMI接口的显示器都支持HDCP协议。但是并不是带DVI接口的液晶显示器都支持HDCP协议，必须经过带有相应硬件芯片，通过认证的显示器才行。

    在电脑平台上受到HDCP技术保护的数据内容在输出时会由操作系统中的COPP驱动(认证输出保护协议)首先验证显卡，只有合法的显卡才能实现内容输出，随后要认证显示设备的密钥，只有符合HDCP要求的设备才可以最终显示显卡传送来的内容。HDCP传输过程中，发送端和接受端都存储一个可用密钥集，这些密钥都是秘密存储，发送端和接受端都根据密钥进行加密解密运算，这样的运算中还要加入一个特别的值KSV(视频加密密钥)。同时HDCP的每个设备会有一个唯一的KSV序列号，发送端和接受端的密码处理单元会核对对方的KSV值，以确保连接是合法的。HDCP的加密过程会对每个像素进行处理，使得画面变得毫无规律、无法识别，只有确认同步后的发送端和接受端才可能进行逆向处理，完成数据的还原。在解密过程中，HDCP系统会每2秒中进行一次连接确认，同时每128帧画面进行一次发送端和接受端同步识别码，确保连接的同步。为了应对密钥泄漏的情况，HDCP特别建立了“撤销密钥”机制。每个设备的密钥集KSV值都是唯一的，HDCP系统会在收到KSV值后在撤销列表中进行比较和查找，出现在列表中的KSV将被认做非法，导致认证过程的失败。这里的撤销密钥列表将包含在HDCP对应的多媒体数据中并将自动更新。 

    可见要想在计算机上播放有版权的高清节目，不论是HDTV、蓝光还是HD DVD碟片，都要求显示器和显卡支持HDCP协议。不过厂商要为产品打上HDCP的Logo，则需要支付一定的认证费用，还要增加硬件芯片，显然提高了成本，目前只有部分产品通过认证。由于高清节目会逐渐普及，HDCP已成定局，因此支持HDCP协议的设备也会越来越多。

S协议

数据流中包含了像素和控制数据，发送器在任何给定的输入时钟周期，到底是编码像素数据还是控制数据取决于数据使能信号DE，DE有效时，指示像素数据要被发送，注意，当发送像素数据的时候，忽略控制数据，反之，发送控制数据的时候，忽略像素数据。在接收端，恢复的像素（控制）数据仅在DE有效（无效）时才传输。

我们把DE有效期间，成为像素数据有效期间，就是说这段时间发送的是有效像素数据。DE无效期间，成为发送空间隙期间，这段时间发送的数据不包括有效像素数据，仅仅是控制信号。

发送端有3个一模一样的编码器，每个编码器的输入是2个控制信号和8bit的像素数据。依照DE的状态，编码器将按照两个控制信号的状态或8bit像素数据产生10bit的S字符。每个解码器输出是一个连续的串行S字符流。

1.2 时钟

S时钟通道的时钟频率就是字符速率，接收器利用这个时钟，产生用于串行流接收的位采样时钟，由于要求能容忍信号畸变，所以期望每个数据通道的位采样时钟的相位能够单独调整。

1.3 同步

S接收器必须能在串行数据流中确定字符边界。一旦所有的数据通道字符边界被建立，我们就说，此时接收器与数据流同步并可以从数据通道中接收S字符加以译码。S数据流提供周期性的提示用于解码同步。

用来作为像素数据的S字符包含5个或更少的跳变，而用来作为控制数据的S字符包含7个或更多的跳变。在空期间传送的多跳变内容形成解码端的字符边界的基础，这些字符在串行数据流中个体不是独一无二，但它们足够相似，使得，在发送空间隙期间，解码器它们可以唯一地检测出它们连续的存在。

1.4 编码

S数据通道传送的是一个连续的10bit S字符流，在空期间，传送4个有显著特征的字符，它们直接对应编码器的2个控制信号的4个可能的状态。在数据有效期间，10bit的字符包含8bit的像素数据，编码的字符提供近似的DC平衡，并最少化数据流的跳变次数，对有效像素数据的编码处理可以认为有两个阶段：第一个阶段是依据输入的8bit像素数据产生跳变最少的9bit代码字；第二阶段是产生一个10bit的代码字，最终的S字符，将维持发送字符总体的DC平衡。

编码器在第一个阶段产生的9bit代码字由“8bit” + “1bit”组成，“8bit”反映输入的8bit数据位的跳变，“1bit”表示用来描述跳变的两个方法中哪一个被使用，无论哪种方法，输出的最低位都会与输入的最低位相匹配。用一个建立的初值，输出字的余下7bit的产生是按照顺序将输入的每一位与前一导出的位进行XOR或NOR（XNOR）。使用XOR还是XNOR要看哪个方法使得编码结果包含最少的跳变，代码字的第9位用来表示导出输出代码是使用XOR还是XNOR，这9bit代码字的解码方法很简单，就是相邻位的XOR或XNOR操作。从解码输入到解码器输出最低位不改变。

在有效数据期间，编码器执行使传输的数据流维持近似的DC平衡处理，这是通过选择性地反转第一阶段产生的9bit代码中的8bit数据位来实现的，第10bit被加到代码字上，表示是否进行了反转处理，编码器是基于跟踪发送流中1和0个数的不一致以及当前代码字1和0的数目来确定什么时候反转下一个S字符。如果太多的1被发送，且输入包含的1多于0，则代码字反转，这个发送端的动态编码决定在接收端可以很简单地解码出来，方法是以S字符的第10bit决定是否对输入代码进行反转。

1.5 双连接结构

S连接结构的数据通道数目的选择主要基于下面两点考虑：一是视频数据要求的带宽，二是对每个像素的R、G、B分量，每个分量对应于一个通道，从而使得逻辑简单。在这里双S链路等同于使用6个数据通道共享一个时钟通道，这样使得接口带宽加倍。对于这个配置，第一个数据链路传输奇数像素点，而第二个数据链路传输偶数像素点。每一行的第一个像素是奇数像素，即为像素1。

2 编码

2.1 通道映射

单链路S发送器由三个相同的编码器组成，如图2，2个控制信号和8bit像素数据映射到每个编码器，双链路发送器增加了三个数据通道，如图3，双链路配置在第一个链路上发送每行的奇像素，在第二个链路上发送每行的偶像素，每一行的第一个像素是奇数像素，即为像素1。

除了行同步HS和场同步VS外，其它控制信号的作用并没有定义，在发送器的输入端，控制信号CTL1、CLT2、CTL3必须保持逻辑低电平，推荐CTL0也保持逻辑低电平，由于历史原因，某些发送器芯片可以通过CTL0传递一个控制信号，如果这么做，仅需要满足一个条件：这个信号发生在单像素输入时钟的奇边缘或偶边缘。当链路有效的时候，在奇偶之间一定不要来回切换。

2.2 编码算法

S编码算法，如图5所示，在空间隙，编码器产生4个独一无二的字符，以及在有效的数据期间，产生460个独一无二的10bit字符中的一个，在链路上，除此以外的其它10bit字符是保留的，编码器不会产生这些字符。

2.3 串行化

由编码器形成的S字符流转换为串行数据，用于在S数据通道上发送，低位在前先发送。

3 解码

3.1 时钟恢复

S接收器必须有能力相位锁定与发送时钟，发送时钟的时钟频率范围是25MHz到接收器的最大允许频率，对输入时钟的相位锁定必须发生在从输入时钟满足规定起100ms之前。

3.2 数据同步

接收器要求在任何大于128字符长度的空间隙期间，建立与数据流的同步。

在同步检测之前，和在丢失同步期间，接收器不应该更新接收到的数据流信号。

3.3 解码算法

3.4 通道映射

如图2和图3

3.5 错误处理

S链路不要求错误处理能力。

4 链路定时要求