телефон (495) 231-3586 факс (495) 306-7687

Интерфейс HDMI

Интерфейс HDMI

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) — интерфейс для мультимедиа высокой чёткости, позволяющий передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования

Разъем HDMI (High-Definition Multimedia Interface, мультимедийный интерфейс высокой четкости/разрешения) обеспечивает передачу несжатого видео и сжатого/несжатого аудио на различные устройства бытового и профессионального уровня, включая цифровые устройства звуковоспроизведения, компьютерные мониторы или цифровые телевизоры.

Стандартная кабельная вилка HDMI
Стандартная кабельная вилка HDMI (источник: Wikipedia)

На данный момент (январь 2013 г.) разработано уже несколько версий стандарта HDMI, последним из которых является версия HDMI 1.4b от 11 октября 2011 г. В этой версии, как и в предыдущих редакциях, используются стандарты EIA/CEA-861, определяющие форматы и сигналы видео, способ передачи (транспорт) аудио/видео, а также реализацию дополнительных возможностей по взаимному управлению соединенных друг с другом HDMI-устройств (подробности см. ниже). В HDMI сохранена электрическая совместимость с сигналами CEA-861 для использовавшегося ранее интерфейса DVI (Digital Visual Interface, цифровой визуальный интерфейс), поэтому не требуется электрического преобразования сигналов и не происходит потери качества видео в адаптерах DVI-HDMI (однако устаревшие устройства DVI, как правило, не способны поддерживать высокие разрешения видео от новых HDMI-устройств, кроме того для звука, дополнительных средств и Ethernet потребуются отдельные каналы).

Производство бытовой электроники с интерфейсом HDMI началось в конце 2003 г. и на 8 января 2013 г., т.е. через десять лет, выпущено свыше 3 млрд. HDMI-устройств.

История HDMI.

Разработкой новых версий спецификации HDMI, а также обеспечением лицензирования этого стандарта ранее занималась организация HDMI Licensing, LLC (общество с ограниченной ответственностью - http://www.hdmi.org/ ), основанная компаниями Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson (RCA) и Toshiba специально для сбора лицензионных отчислений. Кроме того, специальные центры сертификации HDMI подтверждают соответствие продуктов отдельных компаний требованиям стандарта, т.е. совместимость со всеми остальными устройствами HDMI.

Логотип HDMI Licensing, LLC и HDMI Forum (источник: Wikipedia)
Логотип HDMI Licensing, LLC и HDMI Forum (источник: Wikipedia)

25 октября 2011 г. та же самая группа компаний основала открытую организацию - HDMI Forum (http://www.hdmiforum.org/ ), чтобы в дальнейшей разработке стандарта HDMI могли принять участие все заинтересованные стороны, а не только члены HDMI Licensing, LLC. Хотя участие в HDMI Forum также является платным, новая версия HDMI (2.0) должна выйти уже в HDMI Forum, а не в HDMI Licensing, LLC .

Технические характеристики разъема HDMI.

Общие технические характеристики представлены в списке ниже (подробности см. далее):

  • Ширина разъема (соединителя): 13,9 мм (тип A), 10,42 мм (тип C) или 6,4 мм (тип D),
  • Высота разъема (соединителя): 4,45 мм (тип A), 2,42 мм (тип C) или 2,8 мм (тип D),
  • Поддержка режима "горячей" замены (вставка/извлечение разъема без отключения электропитания) - да (в современных HDMI-устройствах также поддерживается определение вставки/извлечения вилки),
  • Поддержка звуковых форматов: LPCM, Dolby Digital, DTS, DVD-Audio, Super Audio CD, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD, DTS-HD High Resolution Audio, DTS-HD Master Audio, MPCM, DSD, DST.
  • Видео: максимальное разрешение определяется доступной полосой пропускания.
  • Количество контактов в разъеме: 19 (тип A, C и D), 29 (тип B).
  • Цифровая передача данных: да  Битовая скорость (битрейт): до 10,2 Гбит/с (эквивалентная полоса пропускания 340 МГц).
  • Протокол передачи данных: TMDS.

Про определение вставки разъема в режиме "горячей" замены следует рассказать подробнее. На практике это означает, что при соединении ноутбука и телевизора кабелем HDMI без отключения электропитания обоих устройств, телевизор "самостоятельно" обнаружит новый сигнал, прекратит воспроизведение телевизионной программы, настроится на разрешение/частоту HDMI-сигнала от ноутбука и начнет его воспроизведение вместе со звуком. Ноутбук также обнаружит подключение кабеля HDMI и погасит свой экран, не прекращая работу. После отключения кабеля HDMI, оба устройства автоматически вернутся в исходное состояние.

Поскольку HDMI, в первую очередь, предназначен для передачи видео, будет полезно графически представить возможности этого интерфейса по передаче видео высокой четкости. Начиная с версии 1.4, в HDMI поддерживается передача видеосигнала 4K x 2 K при 24 Гц, т.е. 4096 x 2160 при 24 Гц (причем допустим "размен" на 3840 x 2160 при 30 Гц). Это в четыре раза превышает наилучшее разрешение современных бытовых источников видео Full HD (1080p), включая плееры дисков Blu-ray.

 4-картный запас по разрешению видеосигнала в последней версии HDMI (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)
4-картный запас по разрешению видеосигнала в последней версии HDMI (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)

Расположение контактов в розетке HDMI на примере разъема типа A:

 Расположение контактов в розетке HDMI на примере разъема типа A

Названия версий HDMI.

До выпуска стандарта HDMI 1.4 возможности и технические характеристики определялись номером версии стандарта, но начиная с версии 1.4 организация HDMI Licensing, LLC предписывает использовать стандартизованные наименования и логотипы для так называемых "версий" реализации стандарта HDMI, без указания номера редакции стандарта.

Поэтому все кабели, поддерживающие возможности стандарта HDMI 1.3 (старые кабели) подразделяются на две версии:

  • Standard HDMI Cable - стандартный кабель HDMI (разрешение видео до 720p/1080i, общая полоса пропускания до 2,25 Гбит/с, поддержка всех возможностей HDMI 1.4, кроме HDMI Ethernet Channel).
  • High Speed HDMI Cable - высокоскоростной кабель HDMI (разрешение видео 1080p или выше, общая полоса пропускания до 10,2 Гбит/с, поддержка всех возможностей HDMI 1.4, кроме HDMI Ethernet Channel).

Для новых кабелей, отвечающих всем требованиям HDMI 1.4, должны использоваться следующие названия:

  • Standard HDMI Cable with Ethernet - стандартный кабель HDMI с поддержкой Ethernet (разрешение видео до 720p/1080i, общая полоса пропускания до 2,25 Гбит/с, поддержка всех возможностей HDMI 1.4, включая HDMI Ethernet Channel).
  • High Speed HDMI Cable with Ethernet: высокоскоростной кабель HDMI с поддержкой Ethernet (разрешение видео 1080p или выше, общая полоса пропускания до 10,2 Гбит/с, поддержка всех возможностей HDMI 1.4, включая HDMI Ethernet Channel с полосой пропускания до 100 Мбит/с).

 Стандартный логотип кабеля High Speed HDMI Cable with Ethernet (источник: HDMI Licensing)
Стандартный логотип кабеля High Speed HDMI Cable with Ethernet (источник: HDMI Licensing)

 Стандартный логотип кабеля Standard HDMI Cable with Ethernet (источник: HDMI Licensing)
Стандартный логотип кабеля Standard HDMI Cable with Ethernet (источник: HDMI Licensing)

Кабели нового типа (HDMI 1.4) отличаются следующим:

  • Поддержка всех новых возможностей редакции HDMI 1.4.
  • Резервная линия (контакт 14) называется "Utility" (прикладная).
  • Сформирована новая экранированная витая пара DDC/CEC Ground + HPD + Utility.
  • Обеспечено экранирование всех линий.
  • Витая пара с индивидуальным экранированием HDMI Ethernet Channel используется для двунаправленной передачи данных.

Кроме того, HDMI 1.4 определяет специальный кабель Standard Automotive HDMI Cable (стандартный автомобильный кабель HDMI) для прокладки в транспортных средствах. Кабель этого типа отличается следующим:

  • Поддержка разрешения видео до 720p/1080i.
  • Поддержка всех возможностей HDMI 1.4, кроме HDMI Ethernet Channel.
  • Использование разъемов типа A или специальных разъемов типа E.
  • Повышенные требования к тестированию в сравнении с кабелями других видов.

 Автомобильные разъемы типа E для кабелей HDMI в автомобиле (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)
Автомобильные разъемы типа E для кабелей HDMI в автомобиле (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)

 Для использования в автомобилях типовых устройств HDMI с обычными разъемами типа A служит специальный переходник кабельная вилка - кабельная розетка для стандартной вилки типа A (Type A Plug) - (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)
Для использования в автомобилях типовых устройств HDMI с обычными разъемами типа A служит специальный переходник кабельная вилка - кабельная розетка для стандартной вилки типа A (Type A Plug) - (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing)

Подробно о технических возможностях HDMI 1.4.

Все спецификации HDMI определяли и определяют протоколы, сигналы, электрические интерфейсы и механические характеристики. Причем с каждой новой версией расширяются возможности и повышаются технические характеристики соединительных кабелей HDMI и соответствующих интерфейсов, например спецификация HDMI 1.0 предписывала максимальную частоту смены пикселей (pixel clock rate) на уровне 165 МГц, что достаточно для видео с разрешением 1080p или для компьютерных разрешений WUXGA (1920×1200) при 60 Гц. В HDMI 1.3 полоса увеличилась до 340 МГц, т.е. до WQXGA или 2560×1600, причем по одной линии связи (каналу). Современные соединения HDMI могут быть одноканальными (разъемы типа A или C) или двухканальными (разъем типа B) с полосой пропускания 25 - 340 МГц (один канал) или 25 - 680 МГц (два канала).

Передача видео в HDMI основана на сторонних стандартах. Например, использовались стандарты серии 861 от Consumer Electronics Association (ассоциация бытовой электроники)/Electronic Industries Alliance (альянс электронной индустрии): в HDMI 1.0 - HDMI 1.2a стандарт видео EIA/CEA-861-B, в спецификации HDMI 1.3 - CEA-861-D и в HDMI 1.4 - CEA-861-E. Кроме того, должна быть обязательная поддержка стандарта Enhanced Extended Display Identification Data (E-EDID, улучшенные и расширенные идентификационные данные дисплея) от VESA (Video Electronics Standards Association - ассоциация стандартов видеоэлектроники). Для цифрового аудио обязательная поддержка базового формата - несжатого стереофонического PCM-сигнала (Pulse-code modulation, импульсно-кодовая модуляция - ИКМ), а остальные форматы остаются опциональными. В HDMI 1.4 для звукового сопровождения (аудио) появился обратный канал аудио Audio Return Channel (ARC), позволяющий "вернуть обратно" звук из телевизора, например в домашний кинотеатр (см. ниже).

Современный интерфейс HDMI 1.4 поддерживает пять различных каналов связи: DDC, TMDS, CEC, ARC и HEC. Рассмотрим эти возможности подробно:

DDC (Display Data Channel, канал данных дисплея) - это канал связи на основе последовательной двухпроводной шины данных I²C (Inter-Integrated Circuit, соединение интегральных микросхем), которая служит для поддержки улучшенной версии интерфейса E-DDC (Enhanced Display Data Channel, улучшенный канал данных дисплея), позволяющего источнику HDMI получить сведения об устройстве воспроизведения с целью согласования форматов аудио/видео. Данные об этом передаются в формате E-EDID, причем HDMI требует поддержки как скорости передачи 100 кбит/с, так и опциональной скорости 400 кбит/с. Этот же канал применяется для передачи данных системы защиты цифрового контента HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection, защита высокоскоростного цифрового контента, она же - High-Definition Copy[right] Protection - защита авторских прав на контент высокой четкости).

TMDS (Transition Minimized Differential Signaling, дифференциальный метод передачи сигналов с минимизацией переходов) используется в HDMI для чередования передачи видео, аудио и вспомогательной информации на основе использования трех разных типов пакетов данных: Video Data Period (период видеоданных), Data Island Period (период "островка" данных) и Control Period (период управления). В течение периода Video Data Period передаются пиксели активной строки видео, затем во время периода Data Island Period (во время обратного хода луча при горизонтальной и вертикальной развертках - интервал гашения, blanking interval) передается аудио и вспомогательные данные. Период Control Period выделен для обмена командами управления.

CEC (Consumer Electronics Control, управление бытовой электроникой) используется в HDMI для пересылки пользовательских команд (например, в DVD-плеер с пульта дистанционного управления телевизора) на максимум 10 устройств, поддерживающих канал CEC. Кроме того, обеспечено взаимное управление между CEC-устройствами без участия пользователя (например, гашение экрана телевизора при длительной остановке плеера Blu-ray). Физической реализацией CEC является однопроводная двунаправленная последовательная шина на основе промышленного протокола связи AV.link. Проблема лишь в том, что реализация CEC в устройствах разных изготовителей не согласована во всех деталях, поэтому каждая компания использует собственное название: Anynet+ (Samsung); Aquos Link (Sharp); BRAVIA Link и BRAVIA Sync (Sony); HDMI-CEC (Hitachi); Kuro Link (Pioneer); CE-Link и Regza Link (Toshiba); SimpLink (LG); HDAVI Control, EZ-Sync, VIERA Link (Panasonic); EasyLink (Philips); NetCommand for HDMI (Mitsubishi). Поэтому непосредственно в HDMI установлен обязательный минимальный комплект команд HDMI-CEC:

  • One Touch Play (воспроизведение одним касанием) позволяет устройству-источнику аудио/видео самостоятельно включить телевизор после запуска воспроизведения.
  • System Standby (дежурный режим системы) позволяет пользователю перевести нажатием одной кнопки в дежурный (спящий, ждущий) режим сразу все активные устройства.
  • Preset Transfer (пересылка преднастройки) - передача списка настроенных каналов на другой телевизор.
  • One Touch Record (запись одним касанием) позволяет пользователю записывать текущую трансляцию с экрана телевизора высокой четкости HDTV на выбранное устройство записи.
  • Timer Programming (программирование таймера) позволяет пользователю на основе электронной программы передач (electronic program guide, EPG) с телевизора или спутникового/кабельного приемника настраивать время записи передач на устройствах записи, подобных персональным видеомагнитофонам (PVR) или цифровым видеомагнитофонам (DVR).
  • System Information (информация о системе) проверяет состав доступных по шине компонентов (за счет контроля адресации) и их конфигурации.
  • Deck Control (управления декой) позволяет отдельному компоненту системы ознакомиться и управлять проведением текущей операции (пауза, перемотка и т.д.).
  • Tuner Control (управление тюнером) обеспечивает компоненту контроль над тюнером другого компонента в системе.
  • OSD Display (отображение экранного меню) использует экранное меню телевизора для отображения текста.
  • Device Menu Control (управление меню устройства) позволяет компоненту контролировать систему меню другого компонента за счет сквозной пересылки команд пользовательского интерфейса (user interface, UI).
  • Routing Control (управление маршрутизацией) контролирует коммутацию источников сигнала.
  • Remote Control Pass Through (сквозная передача команд дистанционного управления) обеспечивает пропуск команд ДУ через промежуточные компоненты системы.
  • Device OSD Name Transfer (передача названия экранного меню устройства) пересылка в телевизор имени (названия) предпочитаемого (предварительно выбранного) устройства.
  • System Audio Control (управление звуком в системе) служит для единого контроля уровнем громкости различных устройств (приемник аудио/видео, встроенный усилитель, предварительный усилитель и т.д.) с любого пульта дистанционного управления.

ARC (Audio Return Channel, обратный канал аудио) позволяет устранить использовавшиеся ранее дополнительные кабели для передачи звука в "обратном направлении". Например, домашняя система состоит из DVD-плеера, звуковой системы (домашний кинотеатр) и телевизора. Эти устройства объединены в систему двумя кабелям HDMI: между DVD-плеером и звуковой системой (чтобы получить многоканальный звук) и между звуковой системой и телевизором. В прямом направлении (от плеера в телевизор) все работает нормально, но если потребуется воспроизведение звука с телевизора на звуковой системе, когда сигнал аудио/видео (например, от спутникового приемника) подан на разъем телевизора, то без ARC нам потребуется дополнительный аудиокабель от телевизора к звуковой системе. Если же между телевизором и звуковой системой подключен кабель HDMI с поддержкой ARC, то звук по нему передается в обе стороны: к телевизору по обычному каналу TMDS и от телевизора по новому каналу ARC.

HEC (HDMI Ethernet Channel, Ethernet-канал в HDMI) позволяет объединить в обычную локальную сеть Ethernet все соединенные соответствующими HDMI-кабелями устройства, поддерживающие Ethernet поверх HDMI. Локальная сеть должна поддерживать двунаправленный обмен данными на скорости 100 Мбит/с. Пока в такой локальной сети предполагается реализация протокола HEAC (HDMI Ethernet Audio Control, управление аудио по HDMI Ethernet), но в перспективе речь идет о стандартной локальной сети Ethernet, вплоть до возможности доступа в Интернет.

Типы соединителей (разъемов) HDMI.

На данный момент существуют пять типов разъемов HDMI, введенных разными версиями спецификации. Разъемы типа A/B известны со времен HDMI 1.0, тип C появился в стандарте HDMI 1.3, а разъемы типа D/E введены спецификацией HDMI 1.4.

 HDMI разного типа
Сравнительный вид разъемов HDMI разного типа: стандартный HDMI, Mini-HDMI и Micro-HDMI (слева направо) - (источник: Press Briefing HDMI1 4, HDMI Licensing).

  • Разъем типа A: 19 контактов. Габаритные размеры: 13,9 × 4,45 мм вилка (штыревой разъем) и 14 × 4,55 мм розетка (гнездовой разъем). Электрическая совместимость с одноканальным DVI-D.
  • Разъем типа B: 29 контактов. Габаритные размеры: 21,2 × 4,45 мм. 6 витых пар вместо 3 витых пар в разъеме типа A для обеспечения высоких разрешений. Электрическая совместимость с двухканальным DVI-D. Почти не применяется в бытовой электронике.
  • Разъем типа C (Mini-HDMI): 19 контактов. Предназначен для портативных устройств, поэтому применяется разъем с меньшими (по сравнению с типом А) габаритными размерами 10,42 × 2,42 мм при полной совместимости по сигналам. Расположение контактов в разъеме отличается от типа А: дифференциальные (витые) пары переставлены со своими экранами, например DDC/CEC Ground находится на контакте 13 вместо 17, а CEC - на контакте 14 вместо 13. Изменение в расположении контактов следует учитывать в адаптерах A-C.
  • Разъем типа D (Micro-HDMI): 19 контактов. Для миниатюрных устройств. Габаритные размеры: 2,8 × 6,4 мм. Расположение контактов отличается от разъемов типа A и типа C.
  • Разъем типа E (автомобильный): имеет фиксирующий язычок, препятствующий расцеплению разъема в условиях вибрации. Кабель обязан иметь защитную оболочку для предотвращения проникновения воды и грязи.

Перспективы - HDMI 2.0.

В настоящее время организация HDMI Forum работает над следующей версией стандарта - HDMI 2.0. Согласно сообщению в 2012 г. для прессы от HDMI Licensing, LLC предполагаемая дата выпуска этой версии назначена на вторую половину 2013 года, причем за выпуск этой новой версии отвечает уже не HDMI Licensing, а HDMI Forum в расширенном составе (83 члена с полными полномочиями). Предполагается увеличение ширины полосы пропускания вместе с расширением таковой синхронизации. Также обещаны новые возможности для переносных и носимых устройств.

Уже заявлено о повышении пропускной способности TMDS на канал с 3,4 до 6 Гбит/с, т.е. обеспечение полосы пропускания 18 Гбит/с на канал (эквивалентное "телевизионное" качество соответствует четкости 4K при 60 кадрах/с - fps). Также ожидается поддержка форматов 3D с частотой кадров 25, более 8 каналов для аудио, поддержка HE-AAC и DRA, динамическая автоматическая синхронизация дубляжа (dynamic auto lip-sync) и расширение функций CEC.

Кабели HDMI компании Belsis.

Компания Belsis выпускает широкую номенклатуру соединительных кабелей и адаптеров HDMI с разъемами различного типа. Кабели предлагаются разной длины. Вся кабельная продукция HDMI от Belsis сертифицирована по последним требованиям HDMI Licensing, LLC/HDMI Forum, поэтому маркируется стандартными логотипами High Speed HDMI Cable with Ethernet или Standard HDMI Cable with Ethernet.

Все HDMI-кабели компании Belsis удовлетворяют всем требованиям HDMI Licensing, LLC/HDMI Forum, и даже превосходят некоторые из них. Среди уникальных конструктивных особенностей HDMI-кабелей компании Belsis можно отметить:

  • Двойное экранирование (оплетка + алюминиевая майлар-фольга) и ферритовые фильтры на обоих концах кабеля для повышения помехозащищенности.
  • Индивидуальное экранирование (алюминиевая майлар-фольга) каждой витой пары для снижения перекрестных помех.
  • Проводники из бескислородной меди (100% OFC).
  • Изоляция из физически вспененного полиэтилена.  Контакты разъемов из фосфористой бронзы с 24-каратным золотым покрытием.

Электрические характеристики кабелей компании Belsis:

  • Сопротивление проводника витой пары постоянному току: не более 0,23 Ом/м.
  • Волновое сопротивление витой пары: 100±10 Ом.
  • Переходное затухание (перекрестные помехи) на приемном конце <-20 дБ.
  • Временная задержка распространения в витой паре: < 1,78 нс.
  • Перекос задержки распространения между витыми парами: < 112 пс.

Существенным отличием HDMI-кабелей компании Belsis является строгое соблюдение заявленных технических характеристик, высокое качество производственного процесса и надежные методы технического контроля, поэтому любое кабельное изделие Belsis для HDMI не создает никаких искажений передаваемых сигналов в любых условиях бытового и/или коммерческого применения.



Яндекс.Метрика