Использование стандарта интерфейса HDMI

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В информационной сети масса информации о цифровых стандартах трансляции и кодирования аудио- и видео-потоков и разного рода интерфейсах, но уделить более пристальное внимание одному из самых востребованных на сегодняшний день интерфейсов было бы нелишне. Речь идёт об интерфейсе, которым сегодня снабжено большинство моделей аудио и видео HD-устройств - об HDMI, или, иначе, High-Definition Multimedia Interface, который существует в нескольких различных вариантах. В отличие от многих других интерфейсов, HDMI предназначен для обмена зашифрованными оцифрованными сигналами аудио и видео формата без их сжатия, что позволяет подключать источники видео потока с DRM-защитой, такие, как тюнеры или игровые приставки, к разного рода приёмным устройствам, отображающим видеосигнал, типа мониторов или телевизионных панелей. Сегодня такой способ подключения предусмотрен и на видеокартах, а также на некоторых цифровых камерах.

Сегодня HDMI пользуется широкой популярностью, данное название стандарта интерфейса используется в отношении многих типов видеотехники, в некоторых случаях без всякой на то причины. Это неудивительно, поскольку многие разработчики компьютерной, а также аудио- и видеотехники активно используют данный стандарт. Но, поскольку версий интерфейса много, несложно ошибиться при выборе техники тем пользователям, кому раньше не приходилось иметь дело с этим интерфейсом. Ведь наполнение дома техникой должно быть разумным, а не хаотическим, особенно, когда дело касается переплетений HDMI-кабелей, выделяющихся бросающейся в глаза позолотой.

1. Стандарт HDMI

1.1 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, англ. High Bandwidth Digital Copy Protection, HDCP.

Разъём HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI состоит в том, что разъём HDMI меньше по размеру, интерфейс оснащён технологией защиты от копирования HDCP, а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Является современной заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART или RCA.

Основателями HDMI являются компании Hitachi, Matsushita Electric Industrial (Panasonic/National/Quasar), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson (RCA) и Toshiba.

1.2 Версии HDMI

Версия 1.0 соединения HDMI существует с 2002 года, причём уже тогда пропускная мощность её была достаточно велика - скорость передачи видео, в формате UXGA 1080p 60 Гц, а также аудио, мощностью 192 кГц/24 бит, доходила до 4.9 Гбит/с. Следующая версия, с порядковым номером 1.1, появилась на свет на два года позже и уже немного отличалась от предыдущей своими возможностями, и в первую очередь появлением поддержки формата DVD Audio. Ещё через год возникла версия 1.2, тоже с некоторыми изменениями, в ней уже поддерживался формат Super Audio CD, а также несколько изменены способы подключения компьютерной и видеотехники, а дисплеи, поддерживающие данную версию спецификации, теперь получили возможность соединения с источниками видео потока, использующими для питания низкий вольтаж. Появившаяся в том же году версия 1.2а уже в корне отличалась от предыдущих, имея совершенно новые возможности, в том числе абсолютную совместимость со спецификацией Consumer Electronic Control, которая успешно прошла тестирование.

Знаменательным стал 2006 год, когда была запущена версия 1.3, сразу увеличившая пропускную способность соединений стандарта HDMI до 10.2 Гбит/с.

Также было озвучено соглашение о снабжении этим интерфейсом видеокамер и добавлен вариант подключения к другим устройствам с помощью добавленного мини-разъёма. Стали доступны подключения новых аудиокодеков DTS-HD MasterAudio и Dolby True HD, значительно снизивших потери звучания в видеотехнике Blu-Ray и/или HD DVD.

Став предпоследней в своём роде, версия 1.3 была дополнена дважды, в год выхода в свет и в следующем, 2007 году, превратившись, соответственно, сначала в 1.3а, а затем и в 1.3b. Впрочем, изменения были узкопрофильными, интересующими, возможно, только специалистов, занимающихся разработками, связанными с данным интерфейсом. К примеру, в обоих случаях изменения коснулись совместимости с CEC-спецификацией.

В мае 2009 года на свет появилась последняя версия HDMI 1.4. Сюда была добавлена поддержка разрешения 3840?2160 на 24/25/30Гц и 4096?2160 на 24Гц, а также реализована возможность создания Fast Ethernet-соединения на скорости 100 Мбит/с. Для миниатюрных устройств разработали новый интерфейсный разъём - microHDMI. Но основные изменения коснулись поддержки 3D изображений. И вот совсем недавно, 4 марта 2010 года мы стали очевидцами продолжения развития версии 1.4 в реализации версии HDMI 1.4а. Улучшения коснулись поддержки 3D изображения и новых обязательных форматов для игр, телевидения и Bluray фильмов.

1.3 Характеристики

HDMI имеет пропускную способность в пределах от 4,9 до 10,2 Гбит/с. Длина стандартного кабеля может достигать 10 метров[2], также возможно увеличение длины до 20-35 метров и более с применением, как внешних усилителей-повторителей, так и вмонтированных сразу в кабель. Некоторые производители устанавливают ферритовые кольца в начале и в конце кабеля для защиты от помех. Особое внимание нужно уделить тому, что усилители (репитеры, эквалайзеры) стоит ставить не на выходе источника сигнала, а именно на входе у панели или телевизора, поддерживает управляющие протоколы CEC и европейский AV. link.

1.4 Устройство кабеля

HDMI-кабель состоит из следующих частей:

- Внешняя оболочка.

- Экранирующая оплётка из проволок с дополнительной медной неизолированной жилой для пайки.

- Экран из алюминиевой фольги

- Полипропиленовая оболочка.

Экранированные витые пары пятой категории с волновым сопротивлением 100 Ом для сигнала синхронизации, и сигналов 3х основных цветов. Экран каждой витой пары имеет внешнюю изоляцию и проволоку для пайки. Неэкранированная витая пара для сигналов SDA SCL. Отдельно идущие проводники для питания и управляющих сигналов.

1.5 Возможности HDMI

В первую очередь, HDMI привлекателен тем, что способен передавать звук и видео в максимальном качестве без сжатия. По цифровому кабелю можно передавать до восьми каналов звукового сопровождения с качеством 24 бит/192 кГц. Основное достоинство заключается в том, что видео и звук с источника передаются без обработки и без сжатия. А это значит, что не позже чем через год (а то и раньше) в продаже появятся DVD-плееры с интерфейсом HDMI стоимостью около ста долларов, причем качество картинки в теории не будет зависеть от бюджетной схемотехники проигрывателя: обработку видеосигнала возьмет на себя телевизор.

HDMI обратно совместим с интерфейсом DVI и использует аналогичную систему защиты от копирования HDCP. Соответственно, с подключением компьютера к ЖК-телевизору не будет проблем: информация будет передаваться в цифровом виде: просмотр фильмов с дисков HD DVD и Blu-Ray при наличии совместимого плеера также будет возможен. Правда, тут кроется и ограничение: передавать HD-видео на устройство, не поддерживающее HDCP, не получится. Это сделано с целью защиты от копирования: скажем, подключение спутникового приемника HDTV-каналов к DVD-рекордеру через HDMI не позволит записать видео высокой четкости, так как записывающие устройства намеренно не оснащаются поддержкой HDCP.

Совместимость устройств - еще одно преимущество HDMI. Разработчики интерфейса обещают отсутствие проблем с телевизорами различного формата и разнообразными источниками сигнала. Например, телевизор будет автоматически подстраиваться на воспроизведение широкоформатной и стандартной картинки, а также будет отличать сигнал с DVD-диска и видео высокой четкости с диска Blu-Ray. Немаловажной "мелочью" является возможность использовать длинные кабели для подключения: стандарт предусматривает передачу данных без потерь по кабелю длиной до 20 метров. Кроме того, поддерживаются стандарты централизованного управления устройствами Consumer Electronics Сontrol и AV.link. В данном случае многое зависит от конкретного производителя устройств, но DVD-плеером и ресивером одной марки можно управлять "одним нажатием" без использования дополнительных связующих кабелей.

1.6 Ограничения HDMI

Конкретные возможности устройств зависят от производителя. Например, в недавно представленных Blu-Ray проигрывателях Toshiba различается поддержка форматов HD-видео. Младшие модели могут передавать видео только в разрешении до 1080i (даже если источник записан в формате 1080p). Более дорогие проигрыватели обеспечивают передачу видео без потерь. А в некоторых случаях придется пользоваться обычным аналоговым соединением. Увы, традиционный вариант соединения DVD-плеера и ресивера применим, если вы решите прослушать диск в формате DVD-Audio и SACD. В случае с DVD-Audio, защищенный контент будет передаваться по HDMI, но только с передискретизацией до 48 килогерц. Если исходный материал записан с частотой дискретизации 96 килогерц - для достижения максимального качества звука придется пользоваться аналоговым многоканальным подключением.

С SACD ситуация еще сложнее. Стандарт HDMI в теории поддерживает передачу однобитных аудиопотоков (именно в таком формате записан звук на дисках SACD). Но на практике такая возможность не используется. Например, в достаточно дорогом DVD-проигрывателе Onkyo DV-SP1000 поток данных с SACD можно передавать на ресивер по аналоговому подключению, либо через цифровой интерфейс i. Link (он же Fire Wire). Передача данных с SACD по HDMI невозможна.

1.7 Проблемы HDMI

Большинство проблем с подключением HDMI связаны со сложностью обработки большого объема данных, причем эта сложность напрямую вызвана легкостью подключения. И основная часть проблем касается несовместимости различных устройств и сбоях в обработке данных: собственно, мощность систем обработки потока аудио и видео уже сравнима с мощностью компьютера трехлетней давности. Чаще всего и проблемы бывают "компьютерные" - например, невозможность подключения спутникового ТВ через ресивер: на сайте консорциума разработчиков HDMI признают наличие проблем в тех случаях, когда закодированный системой HDCP сигнал передается через какое-либо промежуточное устройство.

Сейчас мы находимся "на стыке" аналоговых и цифровых технологий: с этим также связаны проблемы. Скажем, владельцы ЭЛТ-телевизоров с интерфейсом HDMI жалуются на то, что изображение при аналоговом подключении получается куда более качественное. Дело в том, что в аналоговом по своей сути телевизоре сигнал с HDMI конвертируется в аналоговую форму и, судя по всему, отвечающие за это узлы неспособны обеспечить нормальное качество картинки. Частое явление - артефакты в изображении, свидетельствующие о сбоях при обработке видеосигнала. Наконец, не все телевизоры, оборудованные стереоколонками, могут правильно распознавать многоканальный цифровой поток. Если вы все же хотите заставить звуковую систему телевизора работать, то на некоторых DVD-плеерах можно предварительно сконвертировать поток Dolby Digital иди DTS в понятный всем устройствам и универсальный формат PCM: в таком виде телевизор сможет "принять" аудиоданные.

2. Стоит ли переходить на стандарт HDMI?

2.1 Стоит ли брать?

При ответе на этот извечный вопрос стоит рассматривать разные типы устройств по отдельности. Если вы присматриваете новый ЖК-телевизор, то он обязательно должен быть оборудован портом HDMI - хотя бы на будущее. К такому ТВ без проблем можно подключить и компьютер (через переходник DVI-HDMI), и DVD-плеер с соответствующим выходом. DVD-проигрыватели среднего и высшего ценовых диапазонов предлагают дополнительные схемы обработки сигнала. Например, вы можете поручить DVD-плееру "переформатировать" DVD-картинку с низким разрешением в формат, подходящий для телевизора с поддержкой стандарта высокой четкости. Такой "апсэмплинг" положительно скажется на качестве изображения.

Ресиверы с поддержкой HDTV могут обеспечивать как коммутацию нескольких устройств с HDTV, так и конвертирование аналоговых форматов "в цифру". К такому ресиверу можно подключить DVD-плеер с аналоговым компонентным выходом, а в результате получить цифровой сигнал. Система обработки сигнала сможет довести до приемлемого уровня изображение с аналогового ТВ-тюнера или видеомагнитофона, и также трансформировать ее в "цифру". В общем, стандарт видео высокой четкости дает преимущества не только для каналов HDTV и фильмов на дисках Blu-Ray и HD DVD, но и для "устаревших" форматов. В любом случае, для качественного воспроизведения аудиодисков аналоговое подключение может быть более выгодным, но во всех остальных случаях (HDTV, DVD, новые видеоформаты) HDMI уже точно станет универсальным интерфейсом подключения. По данным консорциума разработчиков HDMI, стандарт поддерживают более 400 производителей аудио и видеотехники, а число устройств с поддержкой цифрового интерфейса превышает 60 миллионов.

2.2 Защита контента (HDCP)

Для интерфейса HDMI была лицензирована встроенная схема защиты цифрового контента High-Bandwidth Digital Content Protection (HDCP), которая была создана компанией Intel и некоторыми другими для борьбы с пиратством. Технология HDCP должна присутствовать на HD-ресиверах или плеерах и видеомагнитофонах DVD/HD-DVD/ Blu-ray , которые используют HDMI.

2.3 Ресиверы HDMI

Если вы следите за развитием "домашних кинотеатров", то наверняка знаете, что сегодня ресивер аудио/видео-потоков должен обладать поддержкой HDMI. Современные ресиверы, как правило, обладают входами и выходами HDMI и поддерживают следующие функции.

Многоканальный звук и видео.

HDMI-ресивер позволяет подключить одним HDMI-кабелем источник потоков аудио/видео (плеер HD-дисков или приёмник кабельного HDTV) к своему входу, а вторым HDMI-кабелем - HDTV-телевизор к своему выходу. В результате ресивер будет передавать цифровой сигнал видео с плеера HD-дисков/приставки кабельного HDTV на HDTV-телевизор, а многоканальный звук пропускать через усилитель и подавать на подключённую акустику. Если аудио/видео-ресивер не поддерживает HDMI, то вам придётся использовать отдельный кабель (цифровой оптический или коаксиальный) для передачи звука с плеера/приставки на вход ресивера. Разницы в качестве между HDMI и отдельным цифровым кабелем для передачи звука нет, но зачем терпеть в системе ещё один кабель?

В принципе, преимущества подобной конфигурации, когда вы используете плеер с выходом HDMI, не слишком велики. Но по мере добавления HDMI-компонентов преимущества становятся более весомыми.

Коммутация HDMI.

Большинство HDMI-ресиверов оснащены двумя или тремя входами HDMI, что позволяет подключать к ним несколько источников HDMI-аудио/видео. А HDTV-дисплей соединяется с HDMI-ресивером всего одним кабелем. Вы можете переключать на ресивере источник видео, что намного удобнее, чем перетыкать HDMI-кабели сзади телевизора или на HD-источнике. Эта функция будет становиться всё важнее по мере появления в вашем доме техники с поддержкой HDMI.

Аналогово-цифровое преобразование видео и деинтерлейсинг.

Ранние версии HDMI-ресиверов сохраняли цифровые и аналоговые сигналы в том виде, в каком они поступили, что требовало не только цифрового, но и аналогового подключения HDTV-телевизора к ресиверу. Но многие современные HDMI-ресиверы научились преобразовывать входящие аналоговые аудио/видео-сигналы (скажем, через композитный вход или S-Video) в цифровой вид, что позволило передавать на телевизор любые потоки через единственный кабель HDMI. Кроме аналогово-цифрового преобразования, многие ресиверы выполняют ещё и деинтерлейсинг видео (с 480i на 480p). Тоже весьма полезная функция, поскольку многие старые HDTV-телевизоры не поддерживают сигналы 480i через вход HDMI. Некоторые современные ресиверы могут преобразовывать сигналы 480i в форматы 720p, 1080i или 1080p, что помогает улучшить качество картинки со старых источников видео на новых HDTV-телевизорах.

2.4 Совместимость HD-DVD/ Blu-Ray

Очень важной особенностью интерфейса HDMI является то, что плееры HD-DVD и Blu-ray будут передавать картинку в полном разрешении 1080p только через выход HDMI. Подобный шаг является результатом усилий индустрии по защите от пиратства. В отличие от других аудио/видео-интерфейсов, HDMI для передачи в полном разрешении требует обязательной защиты HDCP. Если вы будете использовать любой другой интерфейс, например, компонентное видео, то сигнал видео будет искусственно ухудшен до качества DVD или даже ещё хуже.

Увеличенная пропускная способность интерфейса HDMI 1.3 как нельзя, кстати, пригодится новым технологиям, которые используются HD-DVD/Blu-ray. Сюда можно отнести увеличенную глубину цвета, которая позволит выводить до 69 млрд. оттенков (глубина 30-36 бит). HDMI 1.2 может передавать картинку только с 16,7 млн. оттенков (глубина 24 бита). Кроме того, HDMI 1.3 поддерживает звуковые форматы следующего поколения Dolby TrueHD и DTS HD Master Audio, которые используют сжатие без потерь с количеством каналов до восьми (96 кГц, 24 бита, до 18 Мбит/с). Все ресиверы без поддержки HDMI 1.3 смогут воспроизвести фильм со "старыми" форматами звука DTS и Dolby Digital.

Все новые возможности рано или поздно улучшат наслаждение домашним кинотеатром, но есть область, в которой ситуация с HDMI пока ещё не очень понятна. Мы имеем в виду запись видео. Данные проходят через HDMI в несжатом виде, и основная функция HDCP заключается в защите несжатых данных от копирования. Поэтому записать информацию через HDMI пока не получится. Посмотрим, как эта проблема решится в будущем.

2.5 Впервые в мире: Real Cable вдвое опередил стандарт

Французская компания Real Cable сообщает о результатах испытаний нового кабеля HDMI 1.4 INFINITE, которые проводились международным лицензионным центром LCC. HDMI-лицензирование - это длительный и сложный процесс. Он затрагивает проверку соблюдения абсолютно всех критериев в мельчайших деталях, подтверждение соответствия всем техническим требованиям, изложенным в правилах LCC (в мире таких центров всего восемь). В итоге центр испытаний подтвердил, что кабель Real Cable INFINITE полностью отвечает HDMI-сертификации по версии 1.4. Более того, объективные измерения показали, что новые кабели обладают гораздо более высокой пропускной способностью - в два раза больше, чем определено стандартом. По мнению профессионалов, это ставит серию моделей INFINITE в категорию лучших HDMI-кабелей в мире, способных удовлетворить потребности инновационных технологий. Это касается не только потенциала Blu-Ray, но и видеотехнологий будущего, таких как 3D и 4К.

На чем основаны выводы независимых экспертов LCC?

Стандарт HDMI был разработан корпорациями Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson и Toshiba. Он сочетает в себе возможность одновременной передачи потоков несжатого цифрового видео высокой четкости, многоканального звука и цифровых данных в рамках единого интерфейса. Эксперты LCC отметили очень высокий уровень качества, достигнутый Real Cable INFINITE в отношении механической конструкции, электрических спецификаций кабеля и результатов совместимости с использованием высокотехнологичного испытательного оборудования.

Спецификация HDMI продолжает развиваться, обрастает новыми функциями, которые поддерживаются перспективной AV-аппаратурой и IT-оборудованием. Последняя версия спецификации HDMI 1.4 стала отраслевым стандартом. Максимальная скорость передачи для стандарта HDMI 1.4 составляет 10,2 Гбит/с, что соответствует полосе пропускания 340 МГц. Эта цифра уже значительно выше, чем требуется для передачи звука и изображения при использовании Blu-Ray-проигрывателей. Так, пропускной способности 6,68 Гбит/с хватает для передачи изображения высокой четкости с разрядностью по цвету 12 бит. Кабель Real Cable INFINITE предоставляет гораздо больше, перекрывая отраслевой стандарт в два раза! Его пропускная способность по цифровым потокам составляет 20,4 Гбит/с, по частоте - 680 МГц соответственно. Таким образом, Real Cable INFINITE не только готов к завтрашнему дню, но и поддерживает весьма отдаленную перспективу, например, внедрение 3D- и 4К-видеопроектов, любые будущие меры по совершенствованию каналов Ethernet. Трудности в создании HDMI-кабеля заключается в большом количестве проводников, ограничении их по диаметру при соблюдении условий стабильности волнового и активного сопротивлений. Достижение столь высоких частот - уникальное событие; очень немногие производители сегодня смогли показать такой результат.

Какой выигрыш получает потребитель?

1. Ethernet интегрирован в HDMI-кабель, что позволяет подключать сетевые устройства в высокоскоростной канал Ethernet Network. Если одно из устройств стандарта HDMI 1.4 подключено к сети, то все другие устройства, соединенные по HDMI 1.4, также получают доступ к сетевому подключению.

2. Аудиосигнал в виде цифрового потока можно вернуть (направить), например, от телевизора к AV-ресиверу. Это означает, что можно обойтись без дополнительных внешних соединений источника и ресивера.

3. Более широкий диапазон отображения цветовых пространствах может быть использован в рамках нового стандарта (sYCC601, Adobe RGB и Adobe YCC601). В частности, эти стандарты улучшают передачу цвета для цифровых фотографий.

4. В будущем следует ожидать четырехкратного увеличения разрешения по сравнению с видео высокой четкости. Если нынешний экран Full HD отображает 2Кх1К, то стандарт HDMI 1.4 уже передает изображение 4Kх2K (приблизительно 4000 пикселей по ширине и 2000 пикселей по высоте; более точное определение 4К-формата: 3840x2160, 24 Гц/25 Гц/30 Гц и 4096x2160, 24 Гц).

5. Спецификация HDMI 1.4 предусматривает передачу двойного видеоконтента с разрешением 1080p, что делает возможным воспроизведение трехмерных видеопрограмм (технология 3D).

интерфейс мультимедиа многоканальный

Заключение

В сфере домашних кинотеатров наступило время перемен. Уже началась война форматов видео 1080p между стандартами HD-DVD и Blu-Ray, а также и появилась путаница в умах потребителей, касающаяся нового интерфейса для цифровой передачи потоков аудио и видео HDMI. Тем более что спецификация HDMI продолжает развиваться.

Сегодня рынок наполнен техникой, снабженной HDMI-интерфейсом, однако существует некоторое отличие в версиях данного стандарта, поскольку с каждой новой версией спецификация стандарта несколько изменяется в отношении определённых параметров. То есть, между предыдущей версией и последующей сходство практически полное, за исключением некоторых частностей, что позволяет совмещать в некоторых случаях устройства, рассчитанные на разные версии. Можно сказать, что устройство, изготовленное из расчёта на первую версию, далеко не всегда может быть подключено к устройству последней версии стандарта HDMI, поскольку могут отличаться форматы передаваемых данных, равно как и пропускная способность интерфейса. Поэтому, покупая кабель, к какому либо устройству, не помешает обратить внимание на то, чтобы версии или дополнительные параметры спецификации совпадали во избежание несовместимости. Квалифицированный продавец обязательно укажет на совместимость приобретаемых у него устройств.

Итог будет таков. Перед покупкой тщательно проверяйте возможности каждого компонента. Постарайтесь сравнить их с текущими требованиями, а также, возможно, и с будущими.

Размещено на Allbest.ru