HDMI - это аббревиатура от английского High Definition Multimedia Interface , что означает универсальный мультимедиа интерфейс высокого разрешения. HDMI позволяет передавать цифровые аудио- и видеоданные высокой чёткости. Проще говоря, это совокупность кабеля и подходящих к нему разъемов, по которым одновременно передается не только видео, но и звук, а также сигналы пульта дистанционного управления. Кабель позволяет транслировать HDTV-видео даже выше данного формата (миллиард цветов, битность изображения - 48, разрешение до 2560х1440), аудиосигнал восьмиканальный 24 бит (частота до 192 кГц). Ещё одна отличительная особенность HDMI в том, что тут предусмотрена защита от копирования по технологии HDCP. Разъем HDMI нового стандарта активно используется производителями в большинстве мультимедийных устройств и позволяет заменить целый пучок проводов одним единственным.
Как технически реализован HDMI?
В кабеле HDMI помещаются три экранированных канала (пары проводов), по которым передаются аудио-, видео- и управляющие сигналы. Канал управления нужен, в частности, для того, чтобы была возможность управлять сразу несколькими соединёнными друг с другом устройствами. Пропускная способность каждого канала в версии 1.3 ограничена 10.2 Гбит/сек (в обе стороны). Несущая частота при этом - 340 МГц, в версии же 1.0 было лишь 140 МГц. Также стоит отметить, что для новой версии был разработан новый более компактный разъем HDMI (type C или mini-HDMI).
Какой максимальной длины могут быть кабели?
Самой спецификацией HDMI не определено ограничение на максимальную длину кабеля. В каждом конкретном случае она будет зависеть от качества изготовления и используемых материалов. Если кабель медный, то его максимально возможной длиной будет 15 метров, однако если использовать оптоволокно, этот параметр значительно увеличивается. Скорее всего, в скором будущем для трансфера видео и аудио провода вовсе перестанут использоваться. Разъем HDMI уже поддерживает адаптеры для беспроводной передачи сигнала, но пока они стоят слишком дорого.
Что значит аббревиатура HDCP?
HDCP - сокращение от английского High Bandwidth Digital Copy Protection, что переводится как защита цифровых широкополосных данных. Это технология, которая обеспечивает защиту от незаконного копирования медиаконтента, передаваемого через HDMI и некоторые другие интерфейсы. Суть заключается в особом шифровании сигнала на передающей стороне и дешифрации принимающим устройством. Простые записывающие устройства (например, рекордер DVD) не могут при передаче декодировать и записать данный сигнал.
Может ли DVI-устройство принимать сигнал с HDCP?
Технология HDCP вполне может быть задействована в DVI-интерфейсе, так что ответ - да, смогут. Примером такой интеграции могут служить видеокарты или определённые модели мониторов.
Какие устройства имеют поддержку HDMI?
Как уже было упомянуто выше о HDMI, разъем может быть интегрирован в самые разные мультимедийные устройства: DVD-проигрыватели, аудио-, видеоресиверы, HDTV-телевизоры, домашние кинотеатры, мониторы, игровые консоли и видеокарты персональных компьютеров. Стандарт HDMI используют более четырехсот мировых производителей цифровой аппаратуры. Если имеются подходящие переходники, HDMI может быть подключен и к DVI-устройствам. Между прочим, DVI способен передавать видео максимального качества 1920 на 1080 точек с частотой до 60-ти кадров в секунду (FullHD 1080p60), скорость канала при этом до 5 Гбит/с.
Мое почтение, други, недруги и прочие личности! Сегодня, как Вы поняли из заголовка, мы поговорим про .
Что-то давненько не было у нас неплохой, заправской статьи, связанной с кабелями, разъемами, интерфейсами, в общем с подключением всякого рода железок к своему компьтерному собрату. Сегодняшний материал будет из уже зарекомендовавшего себя цикла с меткой “критерии выбора“, где постоянно ведутся максимально подробные рассказы о том, как же выбрать ту или иную составляющую Вашего компьютера или периферии вокруг него.
Как многие помнят, были там статьи по выбору , и много чего еще.
Сегодня мы решили остановить свой взгляд на одном из таких связующе-комплектущих компонентах, как цифровой кабель, который по большей части используется для подключения видеокарт, HD -панелей, телевизоров (+плазмы) и прочих ящиков. Итак, знакомьтесь, HDMI кабели и интерфейс передачи сигнала высокой четкости, так сказать, в одном лице.
Собственно, на повестке дня рассмотрение следующих принципиальных вопросов: что такое HDMI и для чего он нужен, какие особенности следует о нем знать и самое главное – какой кабель нужно покупать и как можно.. ээ.. мощно не переплачивать:)
Ну что, поехали.
Введение в теорию, общая информация
Думаю, что многие или, иначе говоря, почти каждый (даже, может, сам того не зная) знаком и использует в своей повседневной компьютерно-бытовой жизни данный тип цифрового интерфейса. По большей части HDMI или High Definition Multimedia Interface – это уже практически де-факто стандарт по подключению различного рода мультимедийных устройств, особенно высокой четкости (HD , 1080p ).
Всё чаще производители видеокарт и мониторов по умолчанию включают данный тип разъема на заднюю панель своих устройств. Присмотритесь к задней стенке своего монитора и, возможно, Вы там увидите характерную запись из одноименных четырех букв, речь о которых пойдет в данной статье. Итак, что же такое HDMI и для чего он нужен?
Ну, во-первых, как уже говорилось выше – это интерфейс высокой четкости, по которому можно передавать любое несжимаемое видео высокого качества, а также сигналы для 3D -телевидения.
Во-вторых, интерфейс может легко передавать до 8 каналов цифрового аудиосигнала (т.е. многоканальный контент, в том числе с защитой от копирования, HDCP ), ну и последнее – он с легкостью поддерживает Ethernet -соединение со скоростью до 100 Мбит/c. Упрощенно говоря, Вы можете купить HDMI -монитор/телевизор, а так же видеокарту с его поддержкой и наслаждаться высококачественным звуком и любимыми фильмами/видео.
Корни разработки интерфейса уходят к 2002 году, именно он считается отправной точкой в его создании. HDMI вот уже не один год прекрасно справляется со своими обязанностями, которые до этого выполняли цифровой (DVI ) и аналоговый (VGA ) интерфейсы.
Стоит сказать, что с 2002 года уже много воды утекло, и за всё это время была представлена не одна версия (спецификация) такую штуки как HDMI кабель, начиная с 1.0. и до 2.0. (стандарт утвержден в 2013 ). Все версии постоянно улучшались и привносили что-то новое: то увеличение максимальной пропускной способности, то объемный звук (Dolby HD и DTS-HD ) или поддержку 3D -изображений.
HDMI кабель и HDMI интерфейс
Не следует путать такие понятия, как протокол HDMI и кабель. Протокол – это набор правил, соглашений, в котором прописано, каким образом данные (видео/аудио/управляющие сигналы) передаются от устройства воспроизведения (источника) к устройству отображения (приемнику). Кабель – он и в Африке кабель – это инструмент (физический компонент) по передачи сигнала высокой четкости, а посему рассмотрим характеристики HDMI -протокола.
Хотите знать и уметь, больше и сами?
Мы предлагаем Вам обучение по направлениям: компьютеры, программы, администрирование, сервера, сети, сайтостроение, SEO и другое. Узнайте подробности сейчас!
Он позволяет:
- Передавать несжатое видео высокой (HDTV ) и стандартной (SDTV ) четкости, а также многоканальные аудиоформаты;
- Определять список поддерживаемых устройствами разрешений, форматов аудио/видеоданных и автоматически обмениваться ими;
- Полностью совместим с DVI .
Примечание:
Существует стандарт сигнального интерфейса для цифровых дисплеев - Display port . Его отличие от HDMI в том, что он свободен от каких-либо выплат. HDMI -производители кабелей отстегивают мзду компании HDMI Licensing за каждое проданное устройство. В конечном итоге эта цена оплачивается из кармана потребителя.
Если рассматривать кабель, то в целом его разъем обычно выглядит следующим образом (см. изображение).
Ну, а если рассматривать в разрезе, то он состоит из следующих частей (см. изображение).
- Внешняя оболочка;
- Экранирующая оплетка;
- Экран из алюминиевой фольги;
- Полипропиленовая оболочка;
- Экранированная витая пара;
- Неэкранированная витая пара;
- Проводники для питания и управляющих сигналов.
Вам, конечно, это знать не обязательно, но для общего развития и понимания, за что, собственно, платится денежка при его покупке, будет нелишним.
Типажирование разъёмов
Всего существует пять типов (с маркировкой от А до E ) разъемов, однако самыми ходовыми являются три: full size , тип А (1 ), mini size , тип С (2 ) и micro size , тип D (3 ) (см. изображение).
Каждый кабель подключается в соответствии со своим разъемом к панели устройства (т.е. нельзя “засандалить“ micro HDMI в разъем mini ).
Следует знать, что начиная со спецификации 1.3 HDMI кабели разделили на 2 категории: стандарт (Standart ) и высокоскоростные (High-speed ). Отличие заключается в качестве передаваемого сигнала и его разрешающей, пропускной способности.
Так, например, Standart обеспечивает частоту 75 МГц и пропускную способность 2,25 Гбит/с (что соответствует сигналу 720p /1080i ). High-speed же работает на частоте 340 МГц, и его пропускная способность составляет 10,2 Гбит /с, что соответствует поддержке сигнала 1080p (1920 на 1080 px ) повышенной частоты и глубины цвета.
Собственно, по основной теории интерфейса мы пробежались, теперь слегка окунемся в практику.
Дорогой или дешевый кабель? Почему?
Теория это, конечно, хорошо, но Вашей видеокарте или монитору она по барабану, ведь ей нужен реальный кабель, который можно взять и подключить. И вот тут начинаются различные ухищрения со стороны производителей, дабы вытянуть побольше денежных средств из карманов доверчивых пользователей. Мы же Вам всегда говорим: "Доверяй, но разбирайся сам!".
Думаю, что в ходе прочтения статьи, до сего момента у Вас возник вопрос: если HDMI – это некий стандарт, то разве сие не означает, что все подобные кабели должны эффективно выполнять одну и ту же работу по передаче сигнала независимо от их стоимости?
И, если таки в спецификации указано, что это кабель стандарта 1.4 , то значит он должен удовлетворять своим требованиям и техническим характеристикам паспорта вообще независимо от цены, т.е. не очень таки важно, стоит он 100 , 250 или 1000 рублей.
Что ж, вопрос вполне резонный и чтобы ответить на него, капнем немного вглубь и вбок:)
HDMI работает с цифровыми сигналами и, следовательно, между соединенными кабелем двумя устройствами "путешествует" только последовательность из нулей и единиц (и, так сказать, ничего более). А это значит, что если кабель не "битый" и выполнен по стандарту, то, по логике, он должен передать точно такой же сигнал, какой получил на приемном конце.
Тогда в чем подвох? Почему существует HDMI кабель сверхдорогой с различными напылениями (золотыми и т.п.), дополнительными обмотками, экранами и прочими штуками Что, дурят нас таки? Сейчас узнаем.
Каким должен быть HDMI кабель
И прежде чем начать отвечать на поставленный вопрос, вооружимся знаниями о том, какие в принципе должны бытькабели, т.е. что же все-таки закладывается в их стоимость производителем. Итак, прежде всего это:
- Сечение витых пар;
- Точность изготовления конструкции кабеля;
- Качество меди в служебных проводниках, экранах и т.п.
Именно из этих параметров и складывается конечная стоимость HDMI . В целом она может немного отличаться у разных производителей, хотя последние закупают все компоненты (кабель, разъемы) у нескольких китайских разработчиков, поэтому различия в цене (в идеале) должны быть минимальны.
Кроме того, Вы должны понимать, что товар к конечному потребителю идет не напрямую через производителя, а проходит еще различные перевалочно-накручивающие пункты в виде маркировщиков, маркетологов, посредников и прочего честного люда.
И каждый норовит прибавить к стоимости свои проценты за различные услуги. Но качество изображения будет одинаковым у всех кабелей соответствующей спецификации, ибо на то он и стандарт, что исходя из особенностей технологии HDMI , кабель не может влиять на качество изображения, в противном случае при самом дешевом материале картинка может просто исчезнуть:)
Так что получается, что изображение либо есть (если HDMI кабель без технологических дефектов), либо его нет - третьего не дано. У многих же людей несправедливо принято считать что, мол, чем дороже товар, тем он лучше, т.е. в стоимость закладывается определенное качество, степень которого есть эквивалент потраченной суммы денег.
Наглядные примеры
Чтобы понять, что к чему, будем отталкиваться от противного или от основных ходов умных и хитрых маркетологов, а они нам говорят, что необходимо покупать HDMI- кабели:
- Экранированные золотой фольгой или другим сплавом;
- С позолоченными контактами;
- C ферритовыми кольцами со стороны каждого разъема;
- С дополнительной оплеткой.
Пойдем по пунктам.
Еще больше фактов, мифов и деталей
Многие считают, что HDMI кабель в принципе не требуется экранировать, т.к. имеет место работа с цифровым сигналом (доставка информации осуществляется посредством передачи уровней сигнала 0 и 1 ). Это не так, экранировать их надо. Если не углубляться в подробности, а рассказать в двух словах, то сигнальная пара переплетается с «землей» (что помогает снизить наводки от самой сигнальной жилы), однако для защиты от внешних помех должно использоваться экранирование оплеткой из фольги.
Но «экран» не может быть хорошим или плохим по отношению к кабелям, и поэтому будь у Вас самая дорогая оплетка (из золотой фольги) или же самая дешевая (из алюминия), со своей задачей они справляются одинаково хорошо. Поэтому не стоит переплачивать за «золотое» название материала на упаковке.
Это же касается и всяких позолоченных разъемов, которые, якобы, придают большее качество картинки и вообще.. Вот не надо на это вообще вестись:) Как уже говорилось выше, качество изображения не изменится, делай Вы разъемы хоть из алмазов.
Опять же, весьма часто в конструкцию включают наружную оплетку, изоляцию или стальные жилы, рассказывая, что, мол, это улучшит качество сигнала и вообще делается для придания жесткости конструкции и дополнительной сверхзащиты. Защиты от чего? Мы что, прыгать на ней собираемся или поставим системный блок?
Нет, большую часть времени кабель проведет в тихой, пыльной гавани компьютерного стола, без каких-либо потрясений, поэтому особой защиты не требуется. Также твердят о необходимости каких-то ферритовых колец, которые помогают бороться с высокочастотными помехами. Однако, если у Вас есть простейшее экранирование из алюминиевой фольги – в кольцах нет надобности.
Что нужно помнить при покупке такой штуки как HDMI кабель
Глобально, Вам, как обычному пользователю, при покупке HDMI кабеля нужно помнить:
- Длина домашнего кабеля зачастую (если у Вас нет на то острой необходимости) не должна превышать 3-х метров;
- Обращайте внимание на разъем кабеля, убедитесь, что Ваш приемник (монитор) и источник (видеокарта) его поддерживают, т.е. проверьте соответствие разъемов;
- Цена кабеля (до 3 м) в большинстве своём не должна превышать 500 р ;
- Глобально, чем толще кабель, тем лучше, поэтому обращайте внимание на значение AWG (до 3 м – 30 AWG , до 5 м - 28 AWG );
- Для воспроизведения контента с плазменных панелей FULL HD или 3D -телевизора обзаводитесь кабелем HDMI 1.4 ;
- Если есть сомнения, но есть возможность, то оцените качество изображения, подключив кабель к источники сигнала, прямо на месте покупки.
В заключение хочу сказать, что производителей понять можно - они предлагают различные варианты накрученных кабелей, т.к. свято следуют принципу – «любой каприз за Ваши деньги». Ведь кто-то дойдет до работы пешком, кто-то вызовет такси, а кто-то и вертолетом не побрезгует (:)), так что если есть спрос, предложение всегда найдется. Да и различных пафосных и гордых аудио/видеофилов у нас просто безумное количество, которым подавай всё из золота и за большие деньги, дабы звук был "теплым и ламповым".
Просто помните, что выбирая HDMI кабель, вовсе незачем переплачивать за красивую коробочку, позолоченный контакт или кричащую надпись о сверхкачестве передаваемого изображения - всё это маркетинговые ходы. Качество картинки кабеля noname , купленного в переходе, не будет отличаться от аналога за 100 баксов фирменного магазина с сверхпозолотой и прочими прибамбасами. А если нет разницы, зачем платить больше?
Собственно, на сим всё.
Кратенько и по делу:)
Послесловие
Ну вот и теме комплектующих досталось, теперь Вы и здесь стали более подкованы. Осталось дойти до ближайшего магазина и без переплаты купить правильный HDMI кабель. Так что вперед, дерзайте!
Как и всегда, ждем комментариев, вопросов, уточнений и прочего разного.
P.S.
За существование данной статьи спасибо члену команды 25 КАДР
P.P.S.
Статья написана отчасти
с упором на некогда прочитанную . Можете ознакомиться, там есть чуть больше информации о тесте кабелей и пр. Ну, для тех, кто не доверяет нашим выводам и аргументам:)
HDMI (high definition media interface, аш-ди-эм-ай -рус. ) – популярный мультимедиа интерфейс, по которому передаётся несжатый цифровой видео и аудио сигнал . Применяется для соединения ресиверов, плееров, рекордеров, мобильных устройств с устройствами отображения и воспроизведения.
Является своеобразным SCART -ом, только не аналоговым, а цифровым. Шифрует передаваемый контент, посредством технологии защиты контента высокого разрешения .
Позволяет передавать различное качество видео и звука, ограничений на этот счёт практически нет. Сигнал кодируется методом TMDS . Есть возможность передавать несжатый 8-ми канальный звук вплоть до качества однобитного (начиная с версии 1.2), Super —Audio CD .
TMDS позволяет:
- o Передавать звуковые данные до 8 каналов одновременно
- o Поддерживает все известные частоты звука
- o Кодирование пикселов: YCrCb 4:4:4 , RGB 4:4:4 , YCrCb 4:2:2
- o Передачу Аудио, Видео и служебной информации
- o Передавать частоту пикселов видео с частотой: от 25 МГц до 165 МГц (Type A ), от 25 МГц до 330 МГц (Type B )
Разновидности разъёмов:
HDMI Type A – имеет 19 контактов, совместим с DVI —D (через переходник), что используется в большинстве мониторов и видеокарт, но не позволяет передавать аудиоданные из за ограничений в возможности передавать звук.
HDMI Type B – имеет 29 контактов и обратно совместим с DVI —D Dual Link , через переходник. Позволяет передавать видеосигнал с качеством выше 1080 p .
Mini HDMI (Type C) – уменьшенный вариант Type A , используемый в основном для мобильных устройств.
Micro HDMI (Type D) — стандарт для миниатюрной, тонкой портативной техники, такой как смартфоны, планшетные ПК . Совместим с обычным HDMI Type A , через кабель-переходник.
Версии:
1.0 – первая версия, поддерживающая передачу видео 1080p и 8-ми канального звука 192кГц24бит . Скорость передачи данных – 4.9 Гбитс . Дата выпуска – Декабрь 2002 .
1.1 – добавлена защита, требуемая для воспроизведения звука с дисков (DVD —Audio ). Дата выпуска – Май 2004 .
1.2 – поддержка однобитового аудио сигнала для воспроизведения Super —Audio CD , разработан HDMI Type A – для компьютерных источников и ЖК-дисплеев + другие улучшения совместимости. Дата релиза – Август 2005 .
1.2 a – добавлена поддержка CEC (набор инструкций для управления дистанционно).
1.3 — значительные изменения
- Добавлена поддержка цвета (deep color , 30 , 36 , 48-битный цвет ), вместо стандартного 24 битного.
- Добавлена поддержка xvYCC цвета, а так же автоматической поддержки синхронизации аудио и видео контента.
- Реализован — mini HDMI для мобильных устройств.
- Добавлена поддержка стандартов звука — Dolby HD и DTS-HD .
- Увеличена скорость до 10.2 Гбитс , за счёт увеличения частоты синхронизации со 165 до 340 Мгц .
Дата релиза – Июнь 2006 .
1.41.4 a — значительные изменения
- Добавлена поддержка разрешений вплоть до 4096×2160(24Гц) .
- Добавлена поддержка 3 D изображения.
- Добавлена поддержка ARC (реверсного звукового сигнала).
- Добавлена поддержка HEC (HDMI Ethernet Channel ), для поддержки передачи по HDMI – сетевого трафика.
- Улучшена поддержка 3 D (для 1.4 a ), в частности добавлены обязательно поддерживаемые режимы, как для игр, фильмов, так и для телевидения.
Интерфейс очень чувствителен к качеству передающего кабеля. При хорошем качестве, можно использовать длину около 10 метров без потери скорости передачи данных. Желательно чтобы он был экранирован от помех и имел ферритовые кольца на входе и выходе.
Есть возможность использовать усилители сигнала с отдельным питанием , для передачи сигнала на расстояние до 40м .
КАЖУЩЕЕСЯ ИЗОБИЛИЕ.
(Первая часть трилогии «HDMI 1.4»)
С выходом спецификации HDMI 1.4 появилось сразу пять типов кабеля HDMI. Цель данной статьи - помочь разобраться в этом изобилии. Сразу оговорюсь, что материал предназначен для читателя, который уже имеет представление о том, что такое HDMI. Поэтому остановлюсь на самых важных особенностях его конструкции и использования, а также сравнении с кабелем HDMI 1.3. По большому счету, принципиальная разница в конструкциях «старого» кабеля 1.3 и «нового» 1.4 отсутствует, а те различия, что имеются, в основном касаются кабеля с Ethernet, причем большинство различий относится не к кабелю как таковому, а к новым возможностям самого формата, и реализовано в устройствах: источниках и приемниках сигнала. Более того, часть из этих возможностей существует пока только на бумаге. Новая классификация теоретически должна облегчить пользователю выбор нужного кабеля, разделив кабельную продукцию по скорости передачи данных и функциональным возможностям.
(рис. 1)
В ближайшее время все производители перейдут на стандартную систему обозначений всех пяти типов выпускаемых изделий. На каждом изделии будет нанесена маркировка в соответствии с его типом. Стандартизированная маркировка может быть нескольких видов: цветная, черно-белая, прямоугольная, круглая. Самое главное - наличие такой такой маркировки уже определяет принадлежность кабеля к категории HDMI 1.4. При этом само обозначение «HDMI 1.4» может отсутствовать!
1. Стандартный кабель HDMI
Стандартный кабель HDMI разработан для работы с большинством обычных домашних компонентов (DVD плееров, приемников спутникового ТВ, плазменных и жидкокристаллических панелей и т.д.) и предназначен для передачи сигналов изображения с разрешением до 1080i или 720p. По сути, это старый знакомый, HDMI 1.3 «категории 1», для него характерна пониженная (в сравнении с кабелем «категории 2») общая пропускная способность (на 3 канала- RGB) до 2,25 Гб/сек и тактовая частота до 74,25 МГц.
ВНИМАНИЕ! В ряде случаев, на длинах более 2 - 3 метров, о корректной передаче сигналов 1080р и выше при использовании такого кабеля можно забыть.
Ситуация будет зависеть от качества конкретного экземпляра кабеля, но ведь при использовании этого типа никто и не обещал высокой скорости передачи данных. Визуально деградация сигнала изображения может наблюдаться даже на меньших длинах. Кабель этого типа предназначен в первую очередь для подключения обычных источников и приемников сигнала.
2. Стандартный кабель HDMI с Ethernet
Этот тип кабеля обладает теми же возможностями, что и стандартный кабель HDMI, рассмотренный выше (1080i или 720p), но дополнительно снабжен специализированным каналом передачи данных Ethernet HDMI и предназначен для объединения разных компонентов в сети со скоростью до 100 Мбит/с и связи этих компонентов с интернетом. Функциональные возможности кабеля Ethernet HDMI доступны, если оба связанных устройства поддерживают Ethernet HDMI. Следует заметить, что такой кабель поддерживает канал возврата аудио (ARC). Типичная схема Ethernet соединений в аудио-видеосистеме показана на следующих рисунках (рис. 2,3). Более подробно этот вопрос рассмотрен во второй части статьи.
Возможности канала передачи данных Ethernet
Типовое соединение компонентов без Ethernet HDMI (рис. 2)
Типовое соединение компонентов с Ethernet HDMI (рис. 3)
3. Автомобильный кабель HDMI
Новый тип кабеля HDMI, разработанный специально для транспортных средств, способен работать в жестких условиях, таких как вибрация, высокая влажность и температурные перепады. Предназначен для соединения различных мультимедийных устройств в автомобилях. Одна из возможных схем использования приведена на рисунке ниже (рис. 4).
Новый разъем HDMI Е -типа с замком обеспечивает лучшую фиксацию конвектора в гнезде и предотвращает разъединение в процессе эксплуатации. На рис. 5 представлен вид разъема HDMI Е -типа. Таких устройств на сегодня в России нет, не говоря уже о кабеле.
4. Высокоскоростной кабель HDMI
Высокоскоростной кабель HDMI разработан для соединения высококачественных домашних компонентов (Blu-ray плееров, HDD плееров, приемников спутникового ТВ, плазменных и жидкокристаллических панелей) и предназначен для передачи сигналов изображения с разрешением 1080р и выше (до 4 К - 4096×2160, 24Hz). Общая пропускная способность (на 3 канала- RGB) достигает 10,2 Гб/сек, а допустимые тактовые частоты - до 340МГц. Пригоден для подключения ЛЮБЫХ источников и приемников сигнала. Имеет обратную совместимость со всеми типами HDMI, при условии использования разъемов А-типа. Основные отличия от стандартного кабеля HDMI заключаются в сечении и материале четырех витых пар, качестве и конструкции диэлектрика витых пар, экранирования пар и общей конструкции. Естественно, все это отражается на конечной цене изделия. С моей точки зрения, это наиболее подходящий в большинстве ситуаций кабель, при условии, что Ваши компоненты не поддерживают HDMI 1.4 Ethernet или Вы в дальнейшем не собираетесь подключать домашнюю сеть и интернет к Вашей аудио-видео системе. Это значительно более качественный кабель по сравнению со STANDART и STANDART with ETHERNET. Разница в изображении хорошего HIGH SPEED кабеля, по сравнению с кабелем STANDART, как правило, заметна даже на недорогих компонентах.
5. Высокоскоростной кабель HDMI с Ethernet
Этот тип кабеля обладает теми же возможностями, что и высокоскоростной кабель HDMI предыдущего типа, но имеет дополнительный специализированный канал передачи данных Ethernet HDMI для объединения разных компонентов в сети со скоростью до 100 Мбит/с и связи этих компонентов с Интернет. Функциональные возможности кабеля Ethernet HDMI доступны, если оба связанных устройства поддерживают Ethernet HDMI. Это универсальный кабель со всеми мыслимыми возможностями, которые может сегодня предоставить спецификация HDMI 1.4 . Имеет смысл приобретать с «прицелом» на будущее.
Несколько простых советов по выбору и использованию кабеля.
В первую очередь определимся с выбором одного из четырех типов HDMI кабеля. Принципиальный выбор происходит между HIGH SPEED (дороже и лучше) или STANDART (дешевле и несколько хуже). Дальнейшее проще – следует определиться, нужно ли подключение к Интернету или локальной компьютерной сети ваших компонентов. В таком случае компоненты ОБЯЗАНЫ поддерживать HDMI 1.4 с Ethernet, иначе обмен данными по HDMI будет невозможен. И вновь есть два варианта, различных по качественным возможностям, - HIGH SPEED with ETHERNET (лучше) или STANDART with ETHERNET (дешевле).
На упаковке кабеля может быть предоставлена информация о гарантированной дальности передачи сигнала 1080р, и тут все просто: чем дальше - тем лучше. Проводники кабеля должны быть максимального сечения, но эту информацию на упаковке обычно не указывают. Оценить качество кабеля можно и по некоторым косвенным признакам. В общем случае – чем более толстый и более жесткий кабель, тем лучше передача звука и изображения. Этому, на первый взгляд неоднозначному критерию, имеется довольно серьезное физическое обоснование (про это во второй части статьи).
Особо хочу остановиться на выборе кабеля для закладки в стену или потолок: техника очень быстро эволюционирует и имеет смысл закладывать кабель только с максимальной пропускной способностью - HIGH SPEED или HIGH SPEED with ETHERNET.
Очень важно! Никогда не коммутируйте компоненты по HDMI при включенном оборудовании, это может вывести его из строя! Не допускайте резких перегибов кабеля, т.к. это приводит к изменению волнового сопротивления и может в ряде случаев нарушить передачу сигнала.
ДЛЯ ТЕХ, КТО ХОЧЕТ УЗНАТЬ НЕСКОЛЬКО БОЛЬШЕ. ЦЕНА ВОПРОСА.
(Вторая часть трилогии «HDMI 1.4»)
В этой части пойдет рассказ о характеристиках и различии конструкций HDMI кабеля.
Стандарт HDMI 1.4 четко разделяет кабели на две группы в зависимости от их характеристик. Такое деление было и ранее (в спецификации HDMI 1.3 - «Category 1» и «Category2»), но далеко не все производители это указывали. Теперь это будет называться «STANDART» и «HIGH SPEED».
В чем же разница по характеристикам между «STANDART HDMI 1.4» и «HIGH SPEED HDMI 1.4»? Обратимся к спецификации HDMI 1.4. Изучив таблицу 1 (таб. 1) мы видим, что стандартный кабель HDMI 1.4 значительно уступает высокоскоростному кабелю HDMI 1.4 по частотным характеристикам и, соответственно, скорости передачи информации.
Сравнение High Speed HDMI 1.4 и Standard HDMI 1.4 кабеля
Табл. 1
На диаграмме ниже (рис. 5) эта разница выражена графически. Обращаю внимание на то, что в подавляющем большинстве случаев указывают общую пропускную способность, а она будет в ТРИ раза выше, чем у каждого из каналов. Маркетинг!...
В таблице 2 приведен сравнительный анализ максимальных физических возможностей формата и кабеля HDMI 1.3 и HDMI 1.4 - выделено синим пунктиром. Как видим, они не отличаются. Все, что выделено коричневым пунктиром относится к возможностям ФОРМАТОВ. Отсюда вывод: разницы между высококачественным кабелем (без Ethernet) HDMI 1.3 и высокоскоростным (без Ethernet) HDMI 1.4 нет никакой.
Более подробно на конструктивных отличиях и их влиянии остановимся позже.
HDMI 1.4 кабель с Ethernet и без него: в чем разница?
Если мы посмотрим, чем отличаются по конструкции стандартный (или высокоскоростной) кабель HDMI 1.4 без Ethernet и стандартный (или высокоскоростной) кабель с Ethernet, то обнаружим наличие у последнего 5-ой экранированной витой пары, распаянной на 14, 17 и 19 контакты разъема (таб.3). По этой же паре передается сигнал ARC (канал возврата аудио).
На этой фотографии (рис. 6) очень хорошо видно, различие в конструкции кабеля HDMI 1.4 с Ethernet и HDMI 1.4 без Ethernet
Стандартный HDMI кабель и высокоскоростной HDMI кабель
Табл.4
Весьма интересен вопрос о различии конструкции стандартного HDMI 1.4 кабеля и высокоскоростного кабеля HDMI 1.4, с учетом того, что распайка разъемов и количество физических проводников у них одинаково (таблица 4). Пока же посмотрим, что предлагают некоторые из производителей, и какие варианты конструкций HDMI кабеля используются.
Варианты внешнего вида HDMI кабеля. Пока еще не маркированного и без красочной упаковки.
В предложении производителя один из вариантов спецификации для изготовления HDMI кабеля выглядит так:
Version: HDMI 1.3b/1.4 (optional)
AWG: 30/28/26/24 (optional)
Plated: Gold /Nickel (optional)
Length: 1m to 20m (3FT to 60FT)
Braid: Black/White/Blue/Gray... (optional)
Conductor: BC-Bare Copper, TC-Tin Copper, SC-Sliver Copper
Как видим, производитель предлагает различные варианты кабеля, разъемов и т. д., в общем, «любой каприз за Ваши деньги». Вот тут и появляется очень важный фактор – стоимость, с которым, связаны характеристики и, в конечном счёте, результирующее качество кабеля. К сожалению, в ряде случаев фирмы – маркировщики кабельных изделий (заказывающие свой товар у производителей) закладывают в конечную стоимость наценку «от вольного». Как результат, и изделия высокого уровня, и весьма посредственные, могут быть близкими по цене, а в ряде случаев цена вообще может не соответствовать качеству. Во многом из-за подобных «парадоксов» распространено заблуждение, что все кабели одинаковые и не надо переплачивать неизвестно за что. Стоимость производства HDMI кабеля может очень сильно отличаться из-за особенностей технологии у различных производителей, в частности, за счёт ручной пайки и ее качества (не забываем о 38 контактах).
Экономить, учитывая массовость производства, стараются буквально на всем, прежде всего на меди, заменяя ее более дешевым алюминием и понижая сечение медных токопроводящих жил. Некоторые экономят и на индивидуальных заземляющих проводниках витых пар, что заметно снижает помехозащищенность такого изделия. Сигнал 1080р по такому кабелю, в зависимости от источника, приемника и внешних условий может не «пройти» и на пять метров, при заявленных пятнадцати. В ряде случаев работоспособность на больших длинах, к сожалению, можно проверить только опытным путем. Основное отличие стандартного HDMI 1.4 кабеля, в сравнении с высокоскоростным, заключается в сечениях витых пар, точности изготовления конструкции кабеля, качестве меди, в служебных проводниках, диэлектриках, экранах и т.д. С увеличением сечения проводников до определенного предела передача сигнала улучшается. Но на этом пути существуют ограничения, связанные с физическим габаритами кабеля, его гибкостью и сложностью пайки. Сечение проводников, используемых в HDMI кабеле, обычно не превышает 24 AWG (0.205 мм2), очень редко 23.5 AWG (0.22 мм2), единичные случаи 22 AWG (0.32 мм2).
Очень большое значение для скорости передачи данных имеет точность изготовления витых пар. Однородность и толщина диэлектрика, соблюдение диаметров проводников – очень важные условия для обеспечения нормированного значения волнового сопротивления и минимизации отражений сигнала на концах линий. Равномерность шага скрутки витых пар очень сильно влияет на помехозащищенность кабеля. От качества экранирования витых пар зависит уровень перекрестных помех каналов передачи различных по характеру и структуре сигналов, что, в конечном итоге определяет качество передачи видеосигналов. Внешний двойной экран позволяет дополнительно защитить витые пары и служебные проводники от внешних наводок. Экранирование кабелей само по себе представляет сложную теоретическую и практическую задачу. В общих чертах, для частотных диапазонов передаваемых сигналов, с которыми работает стандарт HDMI, справедливы следующие моменты:
Из вышесказанного следует, что качественный HDMI кабель практически невозможно сделать тонким и гибким. На фото ниже можно увидеть сравнительную толщину трех HDMI (рис. 8). Два высокоскоростных и один стандартный. Определить, какой из них стандартный, думаю, не составит особого труда …
Рис.8
Пайка также вносит свою лепту в работу кабеля. Экспериментировать с качеством пайки и ее влиянием на передачу HDMI сигнала не довелось, но с бракованным кабелем от разных производителей пришлось столкнуться и удивиться тому, что кабель в принципе работоспособен. На фотографиях ниже (рис. 9) можно увидеть различные варианты пайки бракованного кабеля от разных производителей (часть фотографий – автора). По отзывам народа, имеющего отношение к торговле, некоторая часть HDMI кабеля через 1-2 года выходила из строя. Одна из наиболее вероятных причин – плохая пайка.
QED Reference HDMI
Таким образом, качественный HIGH SPEED HDMI кабель представляет собой достаточно сложную конструкцию, требующую высокой технологической культуры при его изготовлении. Поэтому к выбору кабеля, особенно для стационарной, а тем более скрытой, проводки не следует подходить по принципу «чем дешевле, тем лучше». Смотрите на сечение проводников витых пар, многие производители его указывают и лучше, если это будет не менее 0.205 мм2. Желательно, чтобы все экраны были медными. На фотографиях (рис. 10 и рис. 11) можно увидеть две разные конструкции высокоскоростного кабеля HDMI. Цена этих изделий очень близкая, но сложность конструкции и качество используемых материалов – разные. На рис. 12 показана типичная начинка кабеля HDMI Standard.
Примеры построения сети, коммутация при помощи кабеля HDMI с Ethernet
Возможности канала возврата аудио (ARC)
Соединение компонентов без использования возможностей канала возврата аудио (рис. 14).
Рис.14
Соединение компонентов c использованием возможностей канала возврата аудио (рис. 15). Позволяет соединить ваш телевизор с системой домашнего театра, используя ВХОДНОЙ HDMI разъем телевизора, для передачи звука на ресивер. Напомню, что оба устройства должны поддерживать ARC. Желательно использовать HDMI 1.4 с Ethernet. Правда, работает и «обычный» HIGH SPEED
Канал возврата аудио поддерживает стандарты Dolby Digital, DTS и PCM и является аналогом стандартного S / PDIF соединения. При его применении Вам не требуется дополнительный кабель для передачи звука с телевизора на ресивер домашнего кинотеатра.
СПЕЦИАЛЬНО ДЛЯ ТЕХ, КТО СЧИТАЕТ, ЧТО КАБЕЛЬ НЕ МОЖЕТ ВЛИЯТЬ НА КАЧЕСТВО СИГНАЛА. ЛЕГЕНДА О ЦИФРЕ.
(Заключительная часть трилогии « HDMI 1.4»)
Горячие споры на эту тему постоянно возникают на разных форумах. Многие считают, что сигнал по HDMI кабелю может или передаваться или не передаваться, т.к. состоит из 0 и 1. На самом деле это не совсем так. Остановимся на некоторых проблемах передачи сигнала в HDMI (DVI) форматах. В первую очередь, не следует забывать, что ЛЮБЫЕ электрические сигналы, в том числе и «цифровые, в реальном мире являются аналоговыми, то есть изменяющимися непрерывно и за определенное, хотя иногда и весьма малое время. Основное отличие того, что условно называют «цифровыми» сигналами, от условных «аналоговых» заключается в гораздо более широком спектре частот, занимаемых первыми. Иными словами, по HDMI кабелю (как и по любому другому) сигнал передаётся в аналоговом виде, то есть в виде электрических токов от очень низких (в т.ч. постоянного тока) до очень высоких (многих десятков ГГц) частот. Не вдаваясь в подробности, с электрической точки зрения, при передаче цифровых сигналов приходится сталкиваться с теми же проблемами, что и при передаче аналоговых сигналов: ослабление по амплитуде, завал фронтов (уменьшение уровня высокочастотных компонентов), зашумление. При затухании полезного сигнала, искажении и обогащении его помехами, часть информации теряется. А поскольку средства контроля правильности передачи данных (напр., контрольная сумма), в отличие от передачи данных в компьютере, не используются, то при достижении определенного уровня ошибок, можно получить искажения и помехи, хорошо заметные на передаваемом изображении («размытие» контура изображения, «шевеление» пикселей, точки, полосы). Именно в этом и проявляется влияние кабеля. Приведу некоторые материалы на эту тему. Они частично относятся к исследованию проблемы подключения по DVI, но все нижеизложенное можно смело относить и к HDMI, и к любому другому формату передачи широкополосных сигналов.
Существует множество электромагнитных процессов, влияющих на свойства передаваемого сигнала в кабеле. Впервые с влиянием кабельной линии на передаваемые электрические сигналы столкнулись при прокладке первого телеграфного кабеля по дну пролива Ла-Манш. Пятидесятикилометровый участок кабеля сначала оказался неспособен передать даже медленные сигналы ручного телеграфа – настолько велики были затухание и дисперсия сигнала в нем. На сегодняшний день проблемы полуторавековой давности, разумеется, решены, но, тем не менее, аналогичные физические процессы проявляют себя на другом уровне. Если мы передаем «цифровой» сигнал, то всегда должны определить условия его «дискретности». При передаче сигнала считается, что если его напряжение на входе приемника в данный момент времени выше одного определенного уровня, приемник считает что это уровень «логической 1», если ниже другого определенного - то «логического 0». На выходе источника сигнал представляет собой последовательность прямоугольных импульсов, а при распространении по кабелю такой сигнал искажается. Происходит его затухание, т.е. уменьшение амплитуды (за счет потерь в проводниках, потерь на излучение и поляризационные процессы в диэлектриках), завал фронтов (из-за конечной полосы пропускания, связанной с частотно зависимыми потерями), искажение формы импульсов в результате дисперсии, взаимного влияния сигналов разных витых пар и внешних наводок. Кроме того, в кабеле возможны резонансные явления и отражения сигнала от неоднородностей, что тоже приводит к искажению формы импульсов… Если мы подключим осциллограф к разъему источника, то увидим более-менее чёткие прямоугольные импульсы. Далее, по ходу распространения в кабеле, они будут постепенно размываться, форма их будет искажаться. При слишком длинном или некачественном кабеле на входе приемника сигнал будет очень сильно отличаться от того, который можно наблюдать на входе кабеля. Искажения могут быть настолько велики, что приемник окажется не в состоянии воспринять такой сигнал по критерию его «дискретности». Помехи также могут оказать большое влияние на стабильность передачи цифрового сигнала. Кардинальным решением проблемы защиты от помех является так называемая «дифференциальная» (или «балансная») передача. Для каждой линии используется два провода, по одному из которых передается прямой сигнал, а по второму – его инвертированная копия. Таким образом, в любой момент времени сумма таких сигналов в идеале равна нулю, а разность – удвоенной величине сигнала на входе каждой линии. На приемном конце линии ставится специальное устройство – дифференциальный приемник, который как раз и вычитает один сигнал из другого. Представьте теперь, что два проводника, передающие такие сигналы расположены очень близко друг к другу. Внешнее поле, наводящее помехи, создаст в этих проводниках практически одинаковые сигналы помех – т. н. синфазную помеху. Приемник вычтет их один из другого, в результате на его выходе сигнал помехи будет близок к нулю, а полезный сигнал будет удвоен. Работу дифференциальной линии и приемника хорошо поясняет следующий рисунок (рис. 16):
Рис.16
На верхней части рисунка показаны сигналы действующие в линии. Зеленым цветом отображен – полезный сигнал в прямом проводнике. Синим – в противофазном проводнике, а красным – сигнал помехи, одинаковый для обоих проводников. На нижней части рисунка показан сигнал на входе разностного приемника – видно, что полезный сигнал будет удвоен, а сигнал синфазной помехи будет практически нулевым. Для того, чтобы проводники располагались рядом, а внешние помехи создавали в них как можно более близкие сигналы применяют скрутку проводников в пары, которые обычно и применяют для передачи широкополосных сигналов. Если такую пару заключить во внешний экран, то наводок на линию будут уменьшены еще в большей степени. В результате получится кабель с достаточно высокой помехозащищенностью. Именно так выполнены DVI и HDMI кабели, предназначенные для передачи очень широкой полосы частот сигналов. На рисунке ниже (рис. 17) можно видеть упрощенную схему линии передачи для единичной экранированной витой пары.
Рис.17
Чем выше максимальная частота полезных сигналов в кабеле и чем выше частоты возможных внешних помех, тем меньшим должен быть шаг скрутки пары и меньше расстояние между проводниками для обеспечения заданного уровня воздействия внешних помех на линию. Но, с другой стороны, эти же параметры определяют волновое сопротивление линии, дисперсию и потери в ней. Поэтому существуют определенные оптимальные значения толщины изоляции проводников и шага скрутки, которые при хорошей помехозащищенности обеспечивают и требуемые электрические параметры линии. Однако в мире нет ничего идеального и даже самые лучшие кабели всё-таки не идеально защищены от помех (по целому ряду причин, в т.ч. точности изготовления) и имеют вполне определенное затухание. Поэтому помехи, к сожалению, проникают даже в экранированные кабели, а собственные электрические параметры кабелей также влияют на сигнал. К чему это может привести? Посмотрим на следующий рисунок (рис. 18):
Рис.18
Верхняя осциллограмма показывает сигнал на выходе передатчика данных. Вторая - сигнал на выходе приемника при прямом соединении его входа с выходом передатчика. Видно, что восстановленный сигнал имеет точную привязку к временной шкале. Третья осциллограмма соответствует тому, что можно наблюдать на выходе длинного кабеля в условиях больших внешних помех и наличия рассогласования волнового сопротивления кабеля и нагрузки. Что при этом будет на выходе приемника сигнала, показывает последняя осциллограмма. Восстановленный сигнал, кроме того, что получил временную задержку, еще и изменяет свои длительность и расположение фронтов и спадов во времени, то есть случайно, в зависимости от мгновенных помех, меняет мгновенное значений фазы. А это – джиттер, гроза всех цифровых систем передачи данных. Его появление приводит к тому, что нарушается строгая временная сетка, определяющая в цифровых устройствах все процессы обработки и преобразования сигналов.
Результат этого – видимые и слышимые искажения изображения и звука. Конечно, в реальных условиях помехи и искажения передачи будут не столь высоки, как на приведенном выше примере, но они имеются в ЛЮБОМ случае, только их уровень и свойства напрямую зависят от свойств и качества кабеля, связывающего источник и приемник цифровых сигналов. Любые аппаратные и программные средства подавления джиттера имеют ограничения в применении, а качество их работы напрямую связано с его исходным уровнем – чем больше величина джиттера, тем ниже эффективность его подавления. В простых случаях большой уровень джиттера приводит просто к некоторому снижению качества изображения и звука, в «клинических» - может вызывать серьезные нарушения в работе цифровых систем. В дифференциальных линиях передачи джиттер может возникать не только под действием внешних факторов. Любая асимметрия в кабеле, в т.ч. и разность задержек сигнала внутри пары, приводит к появлению синфазной составляющей сигнала. При этом амплитуда дифференциальной составляющей уменьшается. Неприятность заключается еще и в том, что дифференциальные и синфазные сигналы имеют различную скорость распространения и различные коэффициенты потерь, поэтому в зависимости от формы и спектра передаваемых сигналов результирующая ошибка приводит к возникновению дополнительной составляющей фазового дрожания (джиттера), коррелированного с сигналами. Заметим, что сами по себе синфазные составляющие не вносят джиттер в сигнал. Проблемы начинаются при преобразовании. Неидеальное разностное преобразование составляющих существенно портит сигнал, а не идентичность витых пар в кабеле еще больше усугубляет ситуацию. В системах передачи изображения по интерфейсам DVI и HDMI, восстановление тактирующих частот в устройстве отображения (монитор, панель) производится с помощью систем ФАПЧ, нарушение в работе которых могут быть вызваны не только большим уровнем помех, наводимых на соединительные кабели, но и разницей в задержках передачи тактовых частот и информационных сигналов. То есть такие системы чувствительны и к помехозащищенности кабеля, и к величине его задержки и дисперсии. По опыту Silicon Image, нормально работают кабели DVI с длиной 2 метра, однако качество может заметно ухудшаться при увеличении длины до 5 м (и уж тем более до 10 м). («Цифровое подключение ЖК-мониторов: тесты качества DVI у ATi и nVidia» Д. Чеканов, Ларс Вейнанд). Многие проблемы передачи цифровых сигналов были исследованы и описаны довольно давно и всем желающим изучить этот вопрос более подробно, рекомендую статью: «Цифровое подключение ЖК-мониторов: тесты качества DVI у ATi и nVidia».
Увеличение уровня джиттера, вызванное рассмотренными выше явлениями, приводит к появлению визуально заметных дефектов изображения. Джиттер, вызванный несовпадением начальной фазы частоты дискретизации в соседних строках, приводит к тому, что на перепадах видеосигнала возникает дополнительный шум. Наибольшие ошибки наблюдаются для сигналов большей частоты и амплитуды.Как все это визуально проявляется на экране? При передаче сигналов изображения больший уровень шума наблюдается на перепадах сигнала (многократно превышающий шум, присутствующий на ровном фоне). Это особенно выражено при воспроизведении контрастных переходов кадра (края объектов, решетки, и т.д.), а также изображений, содержащих большое количество мелких деталей (задние планы, листья, рябь бликов от солнца и т.п.). Возникает субъективное ощущение уменьшения глубины изображения и уменьшения контрастности. Черный цвет становится менее черным. Если Вы внимательно посмотрите на темные места кадра, то сможете заметить шумы в виде мелких точек. Эта и есть причина снижения контрастности изображения. Изображение может выглядеть менее стабильным, это проявляется в «шевелении пикселей», особенно заметно на листьях или сложных задних планах с большим количеством элементов, особенно при движении камеры (возникают своеобразные «ореолы»). Кроме того еще страдает и цветопередача, что особенно хорошо заметно на проекционных системах и плазменных панелях с большой диагональю. Искажения цвета наблюдаются, прежде всего, на сложных сюжетах. Цвета зрительно выглядят более блеклыми и менее чистыми. В ряде случаев заметно снижение яркости и резкости изображения. Резкость снижается в результате размытости границ контуров объектов, правда некоторые воспринимают, такую картинку как более «пленочную» и «аналоговую». На последних стадиях деградации сигнала появляются т.н. «мухи» и полосы. После чего происходит потеря синхронизации и изображение исчезает.
Рис.19
Но до этого «счастливого» момента идет постепенная деградация сигнала, связанная с вышеописанными процессами (рис. 19). Таким образом, канал передачи данных, в нашем случае – это HDMI кабель, оказывает существенное влияние на качество передачи сигналов изображения даже на небольших длинах, и не учитывать его влияние нельзя. В заключении хочу сказать, что последние три года имел самое непосредственное отношение к тестированию HDMI кабеля и пришел к следующим выводам:
1. Разница в качестве кабеля визуально заметна даже на телевизорах с диагональю 26 дюймов.
2. Сложно заранее сказать на какой длине произойдет полная или частичная деградация сигнала.
Это сильно зависит от самого кабеля и комбинации источник/приемник сигнала. Один и тот же кабель может отлично работать на одной комбинации источник/приёмник, выдать проблемы в виде худшей картинки на другой и совсем не работать на третьей. При тестировании 20 м HDMI, кроме лабораторных исследований, было проверено несколько десятков вариантов источник/приёмник для проверки работоспособности, в результате был выбран конструктив, обеспечивший 100% работоспособность (сегодня испытано уже примерно 150 вариантов комбинаций оборудования, для сигнала 1080p). Предвидя возможные вопросы о приборном контроле (который проводился за пределами России) и дополнительной необходимости «полевых» испытаний, сразу отвечу, что конечного пользователя не порадует, если лабораторный тест будет пройден, а на его системе, тем не менее, возникнет проблема.
Приношу сердечную благодарность за помощь в редактировании и ценные замечания Дмитрию Андронникову.
История создания цифрового сигнала и HDMI разъема
История передачи сигнала в цифровом формате берет начало с 1928 года благодаря работам американского инженера-телефониста родом из Швеции Гарри Найквиста, который выделил полосу пропускания импульсного сигнала через провода.
За счет высокого КПД и большой дальности передачи технология преобразования аналоговых сигналов в импульсный код каждый год с развитием технологических возможностей постоянно усовершенствовалась. Первая цифровая аудиозапись на ленте с кодированием и декодированием в звук была представлена компанией SONY в 1969 году на 2-х дюймовой ленте для видеомагнитофона, однако, появление аудиосигнала в современном понимании формата mp3 появилось лишь только в 1994 году. Формирование и запись цифрового видеосигнала было осуществлено за счет наработок в компаниях Panasonic и SONY на DV и MiniDV видеокассетах в середине 90-х годов.
Активное развитие кодирования видеосигнала в цифровые данные с улучшением качества и скорости обработки изображения привело в 1999 году к принятию единого мирового стандарта для телевидения высокой четкости.
Аналоговый видеосигнал раскладывался на 1125 строк, каждая строка преобразовывается в цифровой сигнал и выводится на экран. Так возник сигнал 1080i. Одновременно утверждается новый формат разъема для передачи цифровых данных DVI, который должен был заменить устаревший VGA.
Когда в начале 2002 года появились первые мультимедиа устройства с передачей цифрового видео и звука, появилась потребность в едином интерфейсе, способном одним кабелем передавать мультимедиа сигнал. Для его проектирования, ведущие японские компании Philips, Hitachi, Sony, Thomson, Panasonic и Silicon Image выделили ведущих инженеров. Так в декабре 2002 года появился первый цифровой интерфейс, способный передавать одновременно и видеоданные, и цифровой многоканальный звук. За счет своей универсальности его назвали аббревиатурой от High Definition Multimedia Interface (Мультимедиа Интерфейс Высокого Разрешения), то есть HDMI.
HDMI интерфейс в версии 1.0 имел возможность передавать сигнал со скоростью 4,9 Гбит/с, цифровое видео с разрешением 1080р и частотой прогрессивной развертки 60Гц, а так же 8-и канального звука 192 кГц/24 бит. Для сравнения, скорость передачи интерфейса подключения жестких дисков SATA II составляет 3 Гбит/с, а SATA III до 6 Гбит/с. HDMI пришел на смену разъему SCART и аналоговому интерфейсу RCA (тюльпаны). В период с конца 2002 года по сентябрь 2013 года постепенное совершенствование протокола передачи данных оптимизировало разъем до версии 2.0 без изменения физических размеров, за исключением применения mini-HDMI и micro-HDMI. К основным изменениям стоит отнести:
- поддержка защиты звуковых данных для формата DVD-Audio для мультимедиа плееров,
- с версии 1.3 (июнь 2006 г.) увеличена пропускная способность интерфейса до 10.2 Гбит/с., а так же добавлена поддержка аудио форматов Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio, был спроектирован разъём mini-HDMI (Type C),
- в версии 1.4 (май 2009 г.) появилась поддержка Ethernet-сети на скорости 100 Мбит/с., поддержка 3D, спроектирован разъем micro-HDMI (Type D),
- версия 1.4 а,b (март 2010 – октябрь 2011) – улучшения производились в сторону поддержки 3D, поддержка видео формата 1080р на частоте развертки 120Гц.
4 сентября 2013 года был анонсирован HDMI разъем версии 2.0. Его особенностью стала увеличенная скорость передачи данных до 18 Гбит/с, что позволит производить полноценную передачу Full HD 3D видеоконтента с разрешением 4К (3840×2160 с частотой 60Гц). Кроме того, новый интерфейс научили передавать до 32 каналов аудио сигнала с несущей частотой 1532 кГц (натуральное звучание). Впервые на HDMI 2.0 осуществлена поддержка картинки с соотношением 21:9.
История изменений HDMI интерфейса приведена в таблице ниже:
| Версия HDMI | 1.0 | 1.1 | 1.2
1.2a |
1.3
1.3a 1.3b 1.3b1 1.3c |
1.4
1.4a 1.4b |
2.0 |
| Передача аналогового sRGB | + | + | + | + | + | + |
| Поддержка YCbCr 4:2:2/4:4:4 | + | + | + | + | + | + |
| Звук 8 каналов LPCM, 192 kHz, с битрейт 24 - bit | + | + | + | + | + | + |
| Поддержка Blu-ray Disc и HD DVD формата в Full HD разрешении | + | + | + | + | + | + |
| Двунаправленная шина управления устройством CEC | + | + | + | + | + | + |
| Поддержка DVD-Audio | - | + | + | + | + | + |
| Поддержка Super Audio CD (DSD) | - | - | + | + | + | + |
| Передача полутонов цветности с разрядностью 30/36/48-бит | - | - | - | + | + | + |
| Система улучшения оттенков xvYCC | - | - | - | + | + | + |
| Система синхронизации аудио сигналов (Auto lip-sync) | -- | - | + | + | + | |
| Поддержка аудио кодека Dolby True HD | - | - | - | + | + | + |
| Поддержка аудио кодека DTS-HD Master Audio | - | - | - | + | + | + |
| Расширение функциональности шины управления устройством CEC | - | - | - | + | + | + |
| Передача 3D через HDMI | - | - | - | - | + | + |
| Поддержка сети Ethernet | - | - | - | - | + | + |
| Двунаправленная аудио шина (ARC) | - | - | - | - | + | + |
| 4K разрешение с количеством кадров 30 fps | - | - | - | - | + | + |
| 4K разрешение с количеством кадров 60 fps | - | - | - | - | - | + |
| Поддержка цветовой палитры стандарта Rec. 2020 | - | - | - | - | - | + |
| Поддержка YCbCr 4:2:0 | - | - | - | - | - | + |
| Передача 32 каналов аудио сигналов | - | - | - | - | - | + |
| Передача аудио сигнала на частоте 1536 кГц | - | - | - | - | - | + |
| Передача многопотокового аудио 4-м устройствам | - | - | - | - | - | + |
| Передача видео для 2 устройств (Dual View) | - | - | - | - | - | + |
| Поддержка пропорций 21:9 | - | - | - | - | - | + |
Разновидности HDMI разъемов и кабелей
Разновидность HDMI кабелей
На упаковке современных HDMI кабелей версия протокола указывается крайне редко, поскольку его спецификация рядовому пользователю ничего не скажет, зато мы сможем увидеть, держа кабель в руках, такие слова, как: STANDARD, ETHERNET, AUTOMOTIVE, HIGH SPEED и HIGH SPEED with ETHERNET. Что же означают все эти выражения? Итак:
HDMI STANDARD – кабель со спецификацией 2.0 (версии ниже промышленностью не выпускаются), используемый для подключения бытовой мультимедиа аппаратуры для передачи видео в FULL HD разрешении и высококачественных цифровых аудиосигналов. Данный кабель имеет 1-ю категорию (Category 1).
Кабель стандартного образца с функцией приема-передачи данных через интернет или внутренней LAN сети. Гнездо такого порта дополнительно маркировано буквами HEC. Технология передачи интернета к устройству посредством HDMI кабеля широкого применения пока не находит, поскольку экономической выгоды нет. Гораздо проще снабдить тот же телевизор обыкновенным гнездом RG45 и подключить всемирную сеть через витую пару и сетевую карту, либо через Wi-Fi.
AUTOMOTIVE переводится, как «самоходный». Данный кабель предназначен для использования в современных автомобильных видеосистемах. Его отличительная черта – улучшенное экранирования от помех бортовой электроники и двойная изоляция для экстремальных условий работы (гибкость, перепад температур и влажности). Как правило, это один из самых дорогих HDMI кабелей.
Обыкновенный HDMI кабель стандарта 2.0 с дополнительным экраном и увеличенным сечением проводников для устойчивой передачи данных. По сути HIGH SPEED (повышенная скорость) – это обыкновенный маркетинговый ход для увеличения стоимости кабеля и аргументации качественных материалов. Так же существует модификация данного кабеля с передачей ETHERNET сигналов. Кабель идет с категорией 2 (Category 2).
По своему физическому исполнению HDMI кабель выпускают длиной от 30 см. до 20 метров. При использовании специализированных HDMI усилителей с независимым питанием (HDMI-репитеров) расстояние можно увеличить до 35 – 40 метров.
При покупке кабеля длиной более 7 метров особое внимание необходимо уделять его толщине. Чем толще сечение проводников (а, соответственно, и кабеля в целом) и плотнее экранная оплетка, тем меньше потерь и стабильнее картинка (не рассыпается) при передаче сигнала. Особенно этот эффект может проявляться при передаче видеосигнала большой плотности, например, когда идет FULL HD динамическая картинка с высоким видео битрейтом. Как правило, качество исполнения HDMI кабеля и разъема (напыление позолоты или посеребрение) на картинку и звук абсолютно не влияют, если длина кабеля составляет до 2,5 – 3 метров. Большее длины увеличивают его стоимость в разы, как и качество исполнения и примененных материалов (чистота меди, дополнительное экранирование и т.д.)
Довольно часто спрашивают о том, что это за «бочонки» возле разъемов? Это фильтрующие дросселя для защиты устройств от высоковольтных статических помех и внешних наводок. Дросселями комплектуются кабеля либо хорошего качества, либо длиной более 1,5 м. Автор этой статьи стал жертвой дешевого HDMI кабеля, подключенного между спутниковым тюнером и телевизором. При замене принимающей головки на антенне, статическое электричество через экран вывело из строя главный процессор телевизора. В результате он ремонту не подлежал. При наличии защитных дросселей подобной ситуации бы не произошло. В этой связи мы рекомендуем обращать внимание при покупке HDMI кабеля на подобное дополнение и выбирать именно такую модификацию.
Разновидность HDMI разъемов
На сегодняшний день существует 4 типа HDMI разъемов Type A, B, C, D.
HDMI type A – основа всех версий от 1.0 до 2.0. Он представляет собой 19-и контактный разъём, который совместим с переходником DVI-D, за тем исключением, что при применении переходника передача цифрового звука не представится возможной. Данный разъем применяют в очень широком спектре различной бытовой аппаратуры, где необходима передача цифровых аудио и видео сигналов: видео плеерах, звуковых ресиверах, телевизорах.
HDMI type B отличается наличием в разъеме 29 контактов. В быту он используется крайне редко, поскольку был вытеснен типом А.
HDMI type C или mini-HDMI – его основное отличие заключается уменьшенном варианте от type A. Большое применение данный разъем получил в различных портативных медиа плеерах, смартфонах, КПК, видеокамерах. Данный тип разъема был выпущен, начиная с версии 1.3 в июне 2006 года.
HDMI type D или micro-HDMI – применяется в современных фотоаппаратах, портативных web камерах, мобильных устройствах. Данный тип разъема впервые был применен в мае 2009 года. Первые разъемы данного типа были выпущены компанией Molex.
Принцип передачи данных по HDMI
Для понимания работы HDMI необходимо уяснить такие термины, как TMDS Data, CEC, SCL, SDA и DDC. TMDS Data (англ. Transition-minimized differential signaling) –технология высокоскоростной передачи данных, используемая в интерфейсах DVI и HDMI, а так же в других цифровых устройствах.
TMDS представляет собой последовательную двухпроводную шину дифференциальной передачи электрического сигнала от источника (передатчика, например плеера или видеокарты) к
приемнику (монитору или LCD панели). Передача импульсов осуществляется синхронно. Т.е. есть тактовый сигнал прямоугольных импульсов повышенной частоты, на основании которого передаются «пачки» импульсов, заставляющие включать через специальные драйверы светодиоды матрицы засвечиванием одного из трех цветов (R-красный, G-зеленый, B - синий), или нескольких цветов для передачи оттенков или полутонов. Если панель FullHD (1920х1080), то матрице передаются сигналы на управление специальными TFT транзисторами светодиодов, количество которых составляет 1920*3 (RGB)=5760 шт. Приемом сигналов и управлением свечения занимается микросхема-драйвер контроля работы LCD панели, иначе называемая «скалером».
По линии TMDS от передатчика к приемнику передаются сигналы управления матрицей. Чем выше опорная частота генератора и больше количество линий (проводов) TMDS, тем более скоростным станет управление экраном. Чем выше цветовая «битность», тем больше управляющих импульсов проходит по шине TMDS. Для того чтобы управление драйвером не сбивалось относительно опорной частоты генератора, необходимо его контролировать сигналом синхронизации для строк (HSYNC) и кадров (VSYNC). Из рисунка видно, что импульсы поступают на операционный усилитель в дифференциальном включении, отсюда и определение названия шины. Данная топология делает линию помехозащищенной от воздействия внешних сигналов.
CEC (Consumer Electronics Control) – линия передачи управляющего сигнала для контроля устройством. Теоретически с ее помощью можно объединить все домашние устройства через HDMI воедино и управлять ими с помощью универсального программируемого пульта управления.
SCL (Serial Data Clock) – линия передачи тактовых сигналов, о которых упоминалось выше.
SDA (Serial Data Access) – осуществляет передачу опорных данных.
DDC (Display Data Channel) – линия передачи данных о названии и спецификации приемника (монитора, телевизора). По этой линии передатчик (компьютер, например) понимает, какие драйверы необходимо установить для корректного управления устройством.
HDMI интерфейс параллельный, так как содержит 4 линии TMDS data (7 линий для HDMI type B), а так же TMDS Clock, по которой передаются тактовые (опорные) сигналы генератора, о которых упоминалось выше.
Распиновка HDMI разъема
Назначение контактов можно определить из таблицы ниже:
| Type A(standard) | Type B | Type C(mini) | Type D(micro) | Назначение |
| 1 | 1 | 2 | 3 | TMDS Data2+ |
| 2 | 2 | 1 | 4 | TMDS Data2 Shield |
| 3 | 3 | 3 | 5 | TMDS Data2- |
| 4 | 4 | 5 | 6 | TMDS Data1+ |
| 5 | 5 | 4 | 7 | TMDS Data1 Shield |
| 6 | 6 | 6 | 8 | TMDS Data1- |
| 7 | 7 | 8 | 9 | TMDS Data0+ |
| 8 | 8 | 7 | 10 | TMDS Data0 Shield |
| 9 | 9 | 9 | 11 | TMDS Data0- |
| 10 | 10 | 11 | 12 | TMDS Clock+ |
| 11 | 11 | 10 | 13 | TMDS Clock Shield |
| 12 | 12 | 12 | 14 | TMDS Clock- |
| 13 | TMDS Data5+ | |||
| 14 | TMDS Data5 Shield | |||
| 15 | TMDS Data5- | |||
| 16 | TMDS Data4+ | |||
| 17 | TMDS Data4 Shield | |||
| 18 | TMDS Data4- | |||
| 19 | TMDS Data3+ | |||
| 20 | TMDS Data3 Shield | |||
| 21 | TMDS Data3- | |||
| 13 | 22 | 14 | 15 | CEC |
| 14 | 23 | 17 | 2 | В версии HDMI 1.0 – 1.3c сигнал HEC В версии HDMI 1.4 и выше линия Ethernet |
| 24 | Резерв | |||
| 15 | 25 | 15 | 17 | SCL (I2C Serial Clock for DDC) |
| 16 | 26 | 16 | 18 | SDA (I2C Serial Data for DDC) |
| 17 | 27 | 13 | 16 | DDC/CEC/HEC Ground (Земля) |
| 18 | 28 | 18 | 19 | +5V Power (max 50mA) |
| 19 | 29 | 19 | 1 | Hot Plug Detect (All versions) HEC Data+ (HDMI 1.4+ with Ethernet) |
