HDMI泄露信号还原的研究

anlixin

HDMI泄露信号还原的研究

1 概述

在数字视频传输领域，高清多媒体接口（HDMI）已成为现今高清视频和音频传输的标准接口。随着高清内容的广泛流通，HDMI信号泄露的安全问题日益受到关注。研究表明，通过电磁辐射侧信道，HDMI信号可能泄露，从而允许未经授权的第三方远程恢复视频内容，这对个人隐私和内容版权构成威胁。

本研究旨在探究HDMI信号泄露的机制，并开发有效的信号还原技术和相应的防护措施。通过深入研究HDMI接口的工作原理和信号处理流程，本研究力图理解信号泄露的具体条件和过程，进而设计出一种能够有效恢复泄露信号的方法。

2 信号处理流程[size=12.0000pt]2.1 频率泄漏点

HDMI（High-Definition Multimedia Interface）作为一种广泛使用的高清视频和音频传输接口，其传输能力依赖于多个因素，包括分辨率、刷新率以及像素时钟速率。像素时钟速率是同步视频信号中每个像素传输的时钟频率，它是HDMI传输参数中的关键因素之一。不同分辨率和刷新率下的像素时钟速率决定了HDMI接口能够支持的视频质量和性能。

像素时钟速率（通常以MHz为单位）与视频分辨率、颜色深度以及刷新率密切相关。它直接影响数据带宽的需求，因为更高的分辨率或刷新率需要更高的像素时钟速率来保证数据能够被正确传输。

以下是一些常见HDMI分辨率和对应像素时钟速率的示例，假设颜色深度为24位（典型的8位RGB）。

表1.1 HDMI制式表

分辨率	刷新率	色深	色彩格式	HDMI版本	带宽需求 (Gbps)	像素时钟速率 (MHz)
640x480	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	1.4	0.74	25.175
800x600	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	1.4	1.19	40
1024x768	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	1.4	1.79	65
1280x720	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	1.4/2.0	2.23	74.25
1920x1080	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	1.4/2.0	3.96	148.5
2560x1440	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.0	5.63	241.5
3840x2160	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.0/2.1	17.82	594
3840x2160	120Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.1	35.64	1188
5120x2880	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.1	26.18	889.6
7680×4320	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.1	71.28	2376
7680×4320	120Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.1	142.56	4752
10240x4320	60Hz	24位	RGB/YCbCr4:4:4	2.1	93.75	3170

[size=12.0000pt]2.2 泄露信号的接收

以下针对常见的1080P@60Hz（1920*1080@60Hz）进行处理。图中第一部分展示的是行扫描过程，每次行扫描包括1920个时钟周期对应的实际有效像素点和280个时钟周期的行消隐期像素点.因此每次行扫描总共有2200个时钟周期，图中第二部分展示的是每个垂直同步信号周期内，总共有1125个行打描过程（如第一部分所示），其包括45行垂直消隐扫描和1080行实际有效视频行，因此对1920 x I 080p@60Hz屏幕显示参数而言，其传输一帧视频图像总共需要2200 x 1 125个时钟周期，一秒钟会刷新60个视频帧，所以具像素时钟频率为2200 x I 125 x 60=148.5MHz。

[size=12.0000pt]2.3 泄露信号的处理

1080P@60Hz的像素时钟为14835MHz，WX6460的IQ采样率为30.72MHz，为了后续的信号处理，首先需要将数据进行取模处理后采样率匹配，对取模数据进行插值到148.5MHz。

为了降低处理处理量和适配WX6460的分辨率需要将灰度图数据进行抽取，如下图所示。

因为没有进行垂直同步，所以还原的图像并不是完全垂直的，但不影响还原屏幕的内容，图片的内容为WX6460的界面（123）。从图片可以大致看出界面分布和频谱图。

因为前端的数据采用IQ数据取模处理，对比已有的产品拥有更强的抗噪性能和更高的画质。