Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Стандарт HDMI. Предназначение кабеля HDMI. Особенности передачи данных с помощью кабеля HDMI. Типы коннекторов-соединителей, используемых для передачи данных и их особенности.
HDMI является стандартом интерфейса, который поддерживают все игроки медиа-рынка. Он служит для передачи несжатых видео и аудио данных в цифровой форме. Такой интерфейс служит для подключения носителей цифрового аудио и видео к устройствам отображения и цифровым ресиверам, а также усилителям звука.
Так, к примеру, кабель HDMI используется для подсоединения плееров, ресиверов, рекордеров и видеокарт к домашним кинотеатрам и телевизорам. HDMI дает возможность транслировать видео не только лишь стандартного разрешения, но и видео высокой четкости. Кроме этого можно передавать и многоканальный звук.
Отметим, что HDMI характеризируется инвариантностью к носителю цифрового видео благодаря тому, что стандарты ATSC, DVB-C, DVB-T, DVB-S используются только для передачи, а HD-DVD, DVD и BlueRay предназначены для сохранения сжатых потоков MPEG или H.264, обрабатываемых декодером. Именно с его выхода, путем использования HDMI, цифровые потоки видео и звука в несжатой форме подаются к устройствам, на которых отображаются.
При передаче данных видео и звука через кабель HDMI они кодируются методом TMDS. Такой интерфейс дает возможность подавать звук 8-каналов в несжатой конфигурации. Все версии HDMI начиная с 1.2 позволяют передавать до 8-каналов однобитного звука. Данный формат используется в дисках Super-Audio CD.
Способность HDMI передавать видео и звук, дает возможность окрестить его "цифровым SCARTом".
Сегодня представляется возможным выделить в этом интерфейсе ряд технологических уровней, которые описываются последовательными версиями стандарта. Различают также несколько типов коннекторов-соединителей, которые используются при этом.
Сегодня существует три типы соединений: mini, Type A и Type B.
- Соеденитель HDMI Type A обладает 19 контактами. В свою очередь Коннектор Type B обладает 29 контактами.
- Type B характеризируется расширенным видеоканалом и дает возможность подключать устройства, имеющие большее, нежели 1080p разрешение.
- Type A является обратно совместимым со стандартом соединения DVI-D Single Link, используемым в современных видеокартах и компьютерных мониторах. Используя его, источник DVI-D подключается к HDMI панели или монитору через особый переходник.
Также можно подсоединить устройство-источник HDMI к монитору DVI-D. Но в этом случае передача звука не осуществляется, поскольку DVI не обладает возможностью его поддержки.
Отметим также, что при отсутствии HDCP может изменяться качество выводимого сигнала или же он может не выводиться вовсе. Однако большинство HDMI устройств поддерживают HDCP. Возможностью его поддержки не обладают DVI устройства. Также Type B является обратно совместимым с DVI-D Dual Link.
В специализированных изданиях для истинных любителей высокого звука и кристально-чистого изображения уже давным-давно сформировался и устойчиво сохраняется консенсус экспертных мнений, согласно которому цена соединительных проводов должна составлять примерно 10% от общей стоимости достойного аудио-видеокомплекса. Цифры эти появились еще во времена аналоговой High-End-аппаратуры для аудиофилов, однако переход на цифровую технику мало что изменил. Иначе говоря, и сегодня на рынке без проблем можно отыскать цифровые кабели по цене не только в сотни, а даже тысячи долларов за штуку.
Но вот задумайтесь, доводилось ли вам встречать людей, которые абсолютно всерьез убеждены, что качество картинки в видеоклипе, скачанном с сайта типа YouTube, можно ощутимо улучшить, если подсоединить компьютер к Интернету через более дорогой и высококачественный Ethernet-кабель?
Такой комплект для домашнего кинотеатра стоит около 20000 рублей. Следуя логике ценителей прекрасного, кабель HDMI для него надо подбирать не меньше, чем за 2000. А если не пожадничать и взять за 4000, картинка обретает особую бархатистость и медно-никелевые гармоники звучат изысканно-задиристо
Вопрос можно воспринимать как риторический, ибо вряд ли человеку, хотя бы приблизительно представляющему себе принципы цифровой записи и передачи данных, придет в голову столь странная идея. Ведь, согласно такого рода идее, получается, что один и тот же файл, состоящий из абсолютно тех же нулей и единиц, будет воспроизводиться компьютером по-разному — в зависимости от того, через дорогой шнур эти биты в него поступали или же через дешевый.
Как бы дико подобные умозаключения не звучали, в специфической общности людей под условным названием «аудиофилы» обнаруживается достаточное количество энтузиастов, занимающих именно такую позицию. Так, известная компания Denon одной из первых, наверное, заметила столь необычный взгляд подлинных ценителей прекрасного на цифровые технологии. И ухватила суть происходящего очень четко: если в мире хватает людей, которых просто распирает от желания потратить на технику как можно больше денег, то почему бы им в этом не помочь?
И вот на рынке появился совершенно уникальный продукт — цифровой кабель Denon AK-DL1 длиной 1,5 метра и ценой — в зависимости от места покупки — от 500 до 1000 и более долларов за штуку, «кабель ультра-премиум класса, разработанный специально для энтузиастов-аудиофилов». По функциональной сути ничем не отличающийся от обычного Ethernet-кабеля, но «изготовленный из медной проволоки высочайшей чистоты и с высококачественными коннекторами, кабель AK-DL1 доносит абсолютно все нюансы цифрового воспроизведения от любого из DVD-плееров Denon с функцией цифрового межсоединения Denon Link до соответствующего ресивера Denon с разъемом Denon Link» (Дело было, надо пояснить, в середине 2000-х годов, еще до появления универсального цифрового интерфейса HDMI для передачи мультимедиа высокой четкости и битрейта, когда каждая солидная компания придумывала собственную технологию цифровых межсоединений в своих флагманских компонентах. У Denon это получило название Denon Link — прим. автора ).
Когда представляешь себе, что речь идет об обычном, фактически, сетевом шнуре, описание супердупер-кабеля Denon AK-DL1 (который по сию пору продается в интернете, а на Amazon . com стоит около $1000) читается как нечто сюрреалистическое: «Дабы предотвратить потери данных, вызываемые электромагнитными шумами и помехами, в этих кабелях применяется экранирование высокого уровня на основе оловосодержащего сплава, обычно недоступного в коммерческих кабельных системах. Вдобавок к этому, для оптимальной передачи сигнала кабель оснащен пометками о направлении движения сигнала. При создании этого кабеля уделялось повышенное внимание нюансам — используется высококачественная изоляция в сочетании с тканой оплеткой — для сокращения вибраций и добавления продукту долговечности. Закругленные формы коннектора предотвращают его поломку»...
Ныне, как известно, в области межсоединений для бытовой техники наступила эпоха господства HDMI. Для посторонних и обладающих техническими познаниями людей это может показаться очень странным, однако на форумах аудиофилов, киноманов и, с некоторых пор, игроманов, также приобщившихся к миру высококачественного видео и звука, по сию пору идут весьма горячие, порой даже ожесточенные споры вокруг гипотетического превосходства дорогих HDMI-кабелей.
Когда смотришь на эти дебаты со стороны, создается устойчивое впечатление, что в мире подлинных ценителей прекрасного идея о принципиальном отличии цифровой передачи информации от аналоговой вызывает какой-то внутренний протест и общий дискомфорт. Здесь по-прежнему уверены, что максимального качества картинку может обеспечить только очень дорогой кабель. А «бинарный», по сути дела, подход к доставке цифровой информации — данные либо получены в целостности, либо нет — воспринимается такими людьми скептически и с большим недоверием. Ну не может, по их мнению, дешевенький HDMI-шнур за пару сотен рублей выдавать на экране домашнего кинотеатра такую же кристально-чистую картинку, как солидный кабель ценою, скажем, пятнадцать-двадцать тысяч российских денег.
Среди многочисленных достоинств цифровой обработки информации конкретно в данном контексте особый интерес представляют возможности формального, математически абсолютно строгого сопоставления изображений, обеспечиваемых разными кабелями.
В январе нынешнего года один из подобных тестов провели английские энтузиасты-игроманы, регулярно участвующие в жизни сайта E uro G amer.net .
Принципиально и полностью отказавшись от известных методов проверки гипотез на основе субъективных восприятий людей из группы добровольцев-испытуемых, здесь исследователи избрали сугубо технический путь анализа. Для тестирования были взяты четыре HDMI-кабеля длиной 2 метра в диапазоне цен от полутора до сотни фунтов стерлингов (напомним, 1 фунт — это около 46 рублей). Поскольку исследования проводились на базе игровых консолей, в промежуток этих ценовых границ попали стандартные кабели от игровых приставок Xbox 360 Elite (порядка 30 фунтов) и от Sony PlayStation 3 (около 18 фунтов).
Какой же технический ответ был придуман в качестве альтернативы не особо надежному человеческому восприятию? Исследователи решили, что наиболее эффективный путь сравнения — это захватить в точности один и тот же видеосигнал при работе разных кабелей, а затем сравнить захваченные на выходе файлы с помощью стандартной проверочной процедуры, чек-суммы типа хеш-функции MD5. Понятно, что если значения проверочных сумм окажутся совпадающими, значит, соответствующие наборы данных — иначе говоря, картинки изображения — полностью идентичны вне зависимости от используемого кабеля.
В качестве практичного решения для нетривиальной, вообще говоря, проблемы с хирургически точным видеозахватом в широкополосном потоке данных было решено делать полный, без потерь сжатия 24-битный скриншот какой-нибудь продвинутой игры с максимально доступным разрешением 1080p. Достаточно очевидным выбором стала Gran Turismo 5, для регистрации скриншота использовалась карта захвата TrueHD, а хеш-значение проверочной суммы вычисляли с помощью общедоступной программы HashCalc.
Результаты тестов были сведены исследователями в единую таблицу, которая, по их словам, «демонстрирует тотальную победу здравого смысла и разумной экономности». То есть получаемые на выходе картинки для всех кабелей оказались полностью — бит в бит — идентичными, независимо от того, сколько было потрачено на соединительный шнур — сотня фунтов или всего полтора. Любой работающий HDMI-кабель, как установлено строгими математическими методами, гарантирует вам безупречную картинку — замечательную настолько, насколько позволяет имеющийся у вас экран.
Как и всякий реализуемый на практике эксперимент, данный тест нельзя назвать безупречным во всех отношениях. Главный здесь минус, конечно же, в том, что исследователи анализировали не движущуюся, а статичную HD-картинку. Вызвано это было тем, что при имеющихся технических возможностях и особенностях рендеринга изображения в игровых приставках выделить несколько раз абсолютно идентичные фрагменты динамичного видеопотока не представляется возможным.
Тем не менее, как подчеркивают исследователи, и в данных условиях тестов имеющееся в приставке средство просмотра изображений, XMB Photo Viewer выдавало картинку с разрешением 1920х1080 точек, обновляя ее 60 раз в секунду, одновременно проигрывая несжатый аудиопоток. То есть речь идет об эффективно максимальном выходе, который подразумевается для игры при использовании HDMI-кабелей.
Если же результаты этого «формально-математического» тестирования статичной картинки кого-то так и не убедили, то имеется другой, совсем свежий пример тестов иного рода. В майском выпуске одного из известнейших компьютерных журналов, PC Magazine , сотрудники редакционной испытательной лаборатории опубликовали результаты собственных сравнительных анализов для HDMI-кабелей из существенно разных ценовых категорий.
В лаборатории PCMag’а было протестировано пять кабелей различных марок, но одинаковой длины, стоящих от $3 до $120 за штуку. Как и в тестах геймеров, здесь тоже не стали расширять диапазон до совсем дорогих шнуров ценой порядка 700 долларов (типа известной среди ценителей продукции брэнда AudioQuest), но исходя из иных соображений. Если в предыдущем случае испытатели, по их словам, просто не располагали лишними средствами для столь расточительных затрат, то в PCMag решили этим не заниматься по причине глупости самой идеи — ну не может кабель стоить столько же, сколько вполне приличный HD-телевизор.
Нынешнее поколение стандарта HDMI требует, чтобы все кабели, отвечающие спецификациям версии 1.4, были способны обеспечивать пропускную полосу 10,2 гигабита в секунду. Реальность нынешнего рынка такова, что тестирующие при выборе кабелей на проверку просто не смогли навскидку найти таких, которые не поддерживали бы HDMI 1.4. Иначе говоря, если кабель совместим со стандартом HDMI 1.4, то подразумевается, что он пропускает через себя весь сигнал, необходимый для полноценного и высококачественного воспроизведения видео и аудиоконтента.
Все тестируемые кабели имели одинаковую двухметровую длину и соединяли телевизор Sony Bravia KDL-46EX720 3D HDTV с плеером LG BD670 Blu-ray. На выходе плеера выдавался видеосигнал только максимального разрешения 1080p. А для проверки качества сигнала использовались три разных типа тестов: техническая оценка качества картинки, «двойной слепой» тест изображения согласно человеческому восприятию и тест на поддержку 3D.
Для технической оценки качества применялся специальный Blu-ray диск с комплектом тестовых утилит HQV video benchmark. Для каждого из кабелей прогонялся набор видеотестов для проверки качества видеосигнала путем всевозможных манипуляций с изображением, синхронизацией кадровой развертки и возможностями цветоделения. Такого рода тесты включают в себя многочисленные статичные и анимационные картинки, которые позволяют эффективно выявлять возможные проблемы с изображением на дисплее. Все пять кабелей блестяще прошли набор тестов HQV (за исключением одного малозначительного теста, который неважно прошел с каждым из шнуров, что свидетельствовало, скорее всего, о проблеме с функциональным набором возможностей у конкретного экземпляра плеера).
Так называемый «двойной слепой» видеотест включал в себя участие пяти добровольцев, вызвавшихся дать свои субъективные оценки качеству картинки (термин «двойной слепой» здесь обозначает, что в ходе каждого конкретного тестирования ни испытуемые, ни испытатели заранее не знают, что именно за кабель проверяется). Всем им по 5 раз демонстрировалась одна и та же сцена из «Хищников», воспроизводимая с диска Blu-ray. Ни один из зрителей-тестеров не смог выявить никакой сколь-нибудь ощутимой разницы между 3-долларов проводом и кабелем за 120 долларов. Не говоря уже о прочих промежуточных кабелях из этого широкого ценового диапазона.
Наконец, для 3D-тестов в плеер загрузили диск с фильмом «Аватар», чтобы на его примере проверить способность кабелей к полноценной работе со стандартом HDMI 1.4 и главную особенность последнего — передачу «объемного» изображения. Опять-таки, абсолютно все тестируемые кабели, включая самый дешевый, легко и без дефектов передавали между плеером и дисплеем все, даже самые сложные и насыщенные сцены.
Как же больно признать, что беспородный кабель с особой китайской позолотой без крупицы золота обеспечивает тот же результат, что и аналог, стоящий в сотню раз дороже!
Короче говоря, совершенно однозначный итог и этих тестов звучит так: для подавляющего большинства конфигураций бытовой электроники, способной воспроизводить видео высокой четкости, нет совершенно никакой разницы от того, применяется ли для соединения компонентов какой-нибудь noname HDMI-кабель за 3 доллара, купленный на eBay, или 120-долларовый, приобретенный в салоне элитной электроники. Ибо все самые строгие тесты не позволили выявить абсолютно никакой разницы в качестве изображения, выдаваемого самыми дешевыми и самыми дорогими кабелями...
Этот материал был бы, конечно, неполным, если бы в нем не было нескольких важных замечаний об особенностях технологии HDMI. В выводах исследователей, проводивших тесты, далеко не случайно делается оговорка, что результаты их проверки справедливы для «подавляющего большинства конфигураций» — под чем подразумевается длина соединительных кабелей порядка 2-3 метров или менее того. Ибо важнейшая особенность HDMI-кабеля на основе витой пары заключается в том, что он просто не предназначен для передачи широкополосного сигнала на значительные расстояния (согласно спецификациям — не более 10 метров без репитеров-усилителей).
Чтобы «родовые дефекты» HDMI-кабеля, являющегося прямым потомком интерфейса DVI, стали понятнее, достаточно указать, что сигналы здесь передаются существенно иначе, чем, скажем, в высокоскоростных локальных сетях, где тоже повсеместно используется витая пара, однако расстояния надежной передачи сигнала намного больше.
Сетевые протоколы- это всегда двусторонняя связь с исправлением ошибок. То есть всякий пакет, не дошедший до получателя, в компьютерной сети может быть послан повторно. А видеосигнал в кабеле HDMI (как и в DVI)- это однонаправленный поток, который течет непрерывно, без каких-либо пауз для проверки и исправления ошибок передачи. Поток просто течет к получателю, причем течет очень быстро, вне зависимости от того, что там выходит на конце.
HDMI-кабель в разрезе выглядит довольно устрашающе, но не забывайте, что, кроме видеосигнала, там проходит еще и звук, плюс сейчас стало модно пропускать через HDMI Ethernet (до 100 Мбит/с в версии 1.4). Тем не менее, проволока остается проволокой, и даже в очень «нафаршированном» кабеле просто нечему стоить больше нескольких сотен рублей
Кроме того, в кабеле HDMI сигналы идут не последовательно, а параллельно. Три цветовых сигнала двигаются по трем парам проводов, а по четвертой паре идет тактовый сигнал синхронизации. Для качественной передачи изображения эти сигналы ни в коем случае не должны выпадать из синхронности друг с другом и с тактовой частотой. При небольших длинах передачи это достигается сравнительно легко, однако с увеличением длины кабеля и при очень высокой частоте сигнала обеспечить такую синхронизацию становится чрезвычайно сложно.
Иначе говоря, и здесь появляются неизбежные помехи и сбои. Однако важным обстоятельством, которое необходимо отметить, является то, что помехи в цифровых и аналоговых кабелях — это существенно разные по внешнему результату вещи. Испорченный цифровой сигнал легко выявить с первого взгляда даже самому неискушенному зрителю — по появлению на экране характерных артефактов (цветных полос, квадратиков) или просто по рассыпанию картинки. Можно сказать, что тут речь идет совсем не о том, лучше картинка или хуже, а работает кабель как ему положено, или же нет.
Между прочим, о таком бинарном подходе говорится даже в Библии: «Но да будет слово ваше: да, да; нет, нет; а что сверх этого, то от лукавого» (Мф, 5, 37). Поневоле задумаешься — из какого корня растут аудиофильские страсти…
Вход или выход HDMI (High-Definition Multimedia Interface) - обязательный атрибут современной AV-техники. Без этого разъема не обходится ни один дисплей, AV-ресивер, ноутбук или игровая консоль. HDMI можно назвать интегральным интерфейсом, такой себе AV-«почтальон». С его помощью спокойно можно отправить в одном пакете видео в высоком разрешении с многоканальным HD-аудио. Разумеется, сегодня все кабельные производители - от мейджоров как Monster до самых безродных нонеймов предлагают в своей номенклатуре россыпь HDMI-соединителей, но чтобы осознать технологическую разницу, следует заглянуть в историю.
В декабре текущего года данный стандарт готовится отметить свое 14-летие, а количество проданных устройств исчисляется миллиардами. К появлению HDMI причастны семь «родителей», среди которых числятся Panasonic, Hitachi, Toshiba, Silicon Image, Philips, Sony, Thomson/RCA. Цель этого родственного союза заключалась в создании цифровой замены для аналоговых интерфейсов типа SCART. На тот момент видео по цифре передавал только DVI. А кроме того, упомянутые оба разъема были довольно массивными. Чтобы соединение не разваливалось, вилка DVI, равно как и компьютерный RGB оснащались винтовым крепежом. Плюс для аудио нужно было тянуть еще одну линию. Решительно неудобно!
HDMI-кабели: как это сделано
В кабелях HDMI используются 19-контактные разъемы трех типов: самый массовый полноразмерный HDMI (тип A), mini-HDMI (тип C) и миниатюрный micro-HDMI (тип D), служащий для подключения компактных девайсов. Иногда можно встретить тип «B» с 29-ю контактами для подключения к дисплеям ультравысокого разрешения, а также защищенные от влаги/грязи коннекторы типа «E» с фиксатором (их часто используют в автомобиле).
Стандартный HDMI-шнур, как правило, включает в себя 4 витые пары (каждая с импедансом в 100 Ом, собственным экраном и дренажным проводником), которые передают данные и сигналы синхронизации. Неэкранированная витая пара - протокол DDC для передачи служебных данных между видеоадаптером и ТВ/монитором. Отдельные провода служат для питания и сигналов управления, а для опциональных фишек вроде ARC и Ethernet-канала HEC (HDMI Ethernet Channel, 100 Мбит/с) могут использоваться дополнительные линии.
Схема распределения контактов HDMI-порта Для упаковки и перевозки AV-посылок, т.е. для кодирования и передачи информации здесь используется протокол дифференциальных сигналов с минимизированными переходами TMDS. Охраняет «почтовых курьеров» профессиональный «телохранитель» - одолженная у корпорации Intel технология HDCP («протокол защиты широкополосных цифровых данных»), которая защищает контент от копирования, т.е. пиратства.
Традиционно проводники оснащаются диэлектриком из полипропилена, HDPE и т.п. Вся эта конструкция укутывается экраном из алюминиевой фольги или алюминированного майлара, а сверху укладывается медная экранирующая оплетка и защитная оболочка. Например, в HDMI-кабелях Monster сами проводники изготовлены из бескислородной меди OFC высокой степени очистки, а 4-уровневое экранирование призвано устранить любые внешние помехи. Также хорошей практикой считается золотое покрытие соединений. В этом месте обычно принято смеяться над «золотыми проводами», но на самом деле причина позолоты банальна донельзя. Золото, уступая меди в проводимости, при длительной эксплуатации ведет себя абсолютно инертно и не окисляется.
Вернусь к истории HDMI. Первая версия получилась вундеркиндом с весьма полезными талантами: достаточно миниатюрный разъем, умение одновременно транслировать HD-видео и многоканальное аудио, а также качественная передача цветового пространства YCbCr. В качестве бонуса имелся управляющий протокол CEC, способный объединить несколько HDMI-устройств в единую управляемую систему. Простота и удобство использования, а также поддержка передачи цифрового HD-аудио и HD-видео одним кабелем и превратили HDMI в настоящего героя нашего времени.
Традиционно порт HDMI крепится к самой плате, поэтому крайне нежелательно расшатывать в стороны разъем при включении/выключении кабеля Показатель пропускной способности делит HDMI-кабели на стандартные (Standard, «категория 1», не пропускают картинку выше разрешения 1080i и 720p) и высокоскоростные (High Speed, «категория 2», передают 4K и 3D). Длина HDMI-кабеля обычно составляет от 1 до 3 метров, но может достигать даже 15 м, если используются качественные материалы и элементы конструкции, и, что особенно важно, более толстые проводники.
Следите за обозначениями: 24 AWG - указывает на площадь сечения 0,205 мм2 (Это очень хорошо! Такой кабель сможет передать сигнал при длине до 15 метров), а 28 AWG - всего 0,081 мм2 (традиционно до 5 метров у шнуров 1-ой категории). Учтите, что AWG - это американский система маркирования толщины проводов, и чем цифра меньше, тем кабель толще. Однако в случае использования более длинных кабелей для получения изображения без артефактов и искажений придется использовать усилитель сигнала. Высокоскоростные кабели могут передавать видеосигнал в самом высоком разрешении, но на меньшие расстояния.
HDMI-прогресс: как это работает
С тех пор технология HDMI довольно бодро развивается. Достаточно сравнить представленный в декабре 2002 года базовый стандарт 1.0 с его максимальной пропускной способностью в 4,95 Гбит/с и версию 2.0 образца 2013 года с ее заявленными 18 гигабитами в секунду. «Единичка» поддерживала Full-HD-видео при 60 Гц и 8-канальное LPCM-аудио (24 бит/192 кГц), а вариант 2.0 уже открывает доступ к передаче UltraHD (4K, 4096х2160p/60 Гц), 3D-видео с 25 кадрами в секунду и 32-канального аудио.
Адаптер Monster HDMI очень полезен, когда нужно вывести кабель в сторону от разъема и не перегибать при этом сам провод К другим особенностям 2.0 следует отнести поддержку видеосигнала с расширенным цветовым пространством BT 2020 (оно же Rec. 2020), что выражается в отображении большего количества цветов и оттенков, функцию Dual View (распараллеливание нескольких изображений на одном экране) и стандартов аудио DRA и HE-AAC. Кроме этого через HDMI 2.0 появилась возможность работы с дисплеями формата 21:9, поддержка HD-аудио с частотой 1536 кГц и многое другое.
В апреле прошлого года стандарт обновили до HDMI 2.0a, куда вошло понятие HDR-видео (High Dynamic Range) с высоким динамическим диапазоном. Планируется выход интерфейса HDMI 2.1, готового работать с динамическими данными в HDR, что выгодно отличает его от статики предыдущей версии. По сути, магия нового интерфейса 2.1 заключается в том, что регулировки телевизора/проектора теперь могут меняться в каждом кадре согласно характеру текущей сцены. Пока такая технология прописана только в формате Dolby Vision, но должна войти и в HDR10, поддерживающий сегодня только статические метаданные (т.е. заданные значения на весь фильм).
Что касается звука, то еще в версии 2009 года HDMI 1.4 появился ARC (Audio Return Channel) - реверсивный звуковой канал, способный посылать аудио в обоих направлениях. Эта удобная штука позволяет обойтись единственным HDMI кабелем, когда нужно вывести аудио с телевизора на AV-ресивер.
Помимо этого, порт HDMI ладит с интерфейсом MHL (Mobile High-Definition Link). Теперь всю банду: видеокамеры, планшеты и смартфоны можно легко подключить к дисплеям и AV-ресиверам и запустить медиаконтент, попутно заряжая аккумулятор. Последняя версия superMHL продвинулась еще дальше и работает даже с 8K-разрешением и HDR.
Полный разгон
Особенности стандартов HDMI рассмотрю на примере крупнейшего кабельного производителя Monster. Согласно мнению ее разработчиков, лучшим вариантом с запасом на будущее станет тот HDMI-кабель, который обеспечит как можно более высокую скорость пропускания сигнала, т.е. сможет передать большие объемы информации за короткий промежуток времени.
К таким моделям, обладающим серьезным потенциалом, относится флагман Monster UltraHD Black Platinum, который способен транслировать медиаконтент со скоростью в 27 Гбит/секунду. Этого вполне достаточно не только для требовательных к быстроте передачи больших массивов данных TV с разрешением 4K (Ultra HD), но и для совсем уж фантастических 8K-экранов, которые появятся в недалеком будущем. Модель поддерживает частоту кадров в 60 и 120 Гц и имеет глубину цветопередачи от 8 до 16 бит. На этот счет на упаковке UltraHD Black Platinum имеется аккуратная иконка Ultimate High Speed («предельная максимальная скорость»), указывающая на то, что это самый быстрый HDMI-кабель в фирменной линейке.
HDMI-кабель Monster UltraHD Black Platinum Для самых недоверчивых имеется модификация Black Platinum со встроенной в корпус штекера тройкой LED-индикаторов пропускной способности, соответствующих 4K (Ultra HD), HD (высокое разрешение) и SD (стандартное разрешение). Бонусом кабель обеспечивает Ethernet-соединение. О том, чтобы штекер случайно не выскользнул из своего разъема при интенсивной уборке, заботится специальная технология V-Grip.
Компания отмечает, что если топовый Monster не справится с новым HDMI-устройством в плане пропускной способности, пользователь получит достойную бесплатную замену, которая решит все вопросы.
На несколько лет вперед
Более бережливым ценителям проекторов и дисплеев с поддержкой разрешения 4K x 2K следует выбрать кабель Platinum, который отличается от своего старшего собрата Black Platinum чуть пониженной до 22,5 Гбит/с скоростью передачи данных. Маркировка в данном случае указана как Ultra High Speed. Модель тоже покрывает стандарт HDMI 2.0 и разрешение 4K x 2K, однако уступает по частоте кадров: соответственно, 30 и 60 Гц против 60 и 120 Гц у Black Platinum. Возможность для передачи цветовой глубины здесь составляет 8-14 бит. Для нынешнего контента это все равно запредельные цифры, не переживайте.
HDMI-кабель Monster Ultra HD Platinum Остальные характеристики совпадают с параметрами и конструкцией флагмана. Модель тоже работает с Ethernet-подключением, имеет пожизненную гарантию и будет заменена без доплаты в случае появления оборудования, с которым она не сможет работать.
Кстати, Monster заявляет, что покрытые 24-каратным слоем золота штекеры выдерживают до 10 000 подключений без каких-либо повреждений. Хоть и в домашних условиях потребность часто переключать кабель не возникает, однако это лишний раз подтверждает надежность покрытия
Здесь и сейчас
Для уверенной работы с техникой, поддерживающей Full HD-разрешение, вполне подойдет модель Gold, занимающая третье место в табеле о рангах новой HDMI-линейки Monster. Ее упаковка отмечена надписью «Advanced High Speed», т.е. «повышенная максимальная скорость» пропускания сигнала. «Золотой» шнур гарантирует скорость передачи данных в 18 гигабит в секунду, работает с разрешением в 1080p+, 3D-видео, частотой в 30/60 Гц и поддерживает цветопередачу в 8-12 бит. Также передается 7.1-канальный аудиоконтент с поддержкой Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio.
HDMI-кабель Monster Gold Advanced High Speed HDMI Кабель станет хорошим связующим звеном между телевизором и медиаплеером, системой спутникового ТВ, ноутбуком, игровой консолью и т.п. Модель Gold тоже может похвастаться пожизненной фирменной гарантией, в кабеле применена технология V-Grip для надежного закрепления в разъеме, позолоченные штекеры и защитная оболочка, изготовленная из эластичного износостойкого материала Duraflex.
Самый недорогой кабель в линейке американской компании - Monster HDMI 700hd Advanced High Speed Конечно же, не всем нужны HDMI-кабели способные работать с 4K-разрешением. Модель начального уровня Monster Essentials High Performance тоже имеет цветистое название, но значительно дешевле и пропускает медиаданные со скоростью в 10,2 Гбит/секунду, - это стандартный HDMI 1.4. В принципе, данная версия поддерживает 4K с максимальной частотой в 30 Гц, но Monster не рассматривает данный кабель в качестве средства для полноценного отображения 4K-картинки. Шнур подойдет для соединения источника сигнала (Blu-ray-проигрывателя, спутниковых тюнеров, ноутбуков и т.п.) с ТВ или монитором, разрешение которого не превышает 1080p. То есть речь идет о подавляющем большинстве пользователей.
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) |
Несмотря на то, что максимальная длина HDMI соединения в спецификации не указана, затухание сигнала (которое зависит от качества кабеля и материала проводника) на практике ограничивает использование длинных HDMI кабелей.
Сперва поговорим о том, что существует две категории HDMI 1.3 кабелей: 1 категория – «Standard» – кабели, которые были протестированы на частоте 74,5 МГц и работают с разрешением 720p и 1080p; 2 категория – «High Speed» – кабели, которые были протестированы на частоте 340 МГц и работают с разрешением 1080p и 2160p. Кабели различных категорий должны соответствовать требуемым характеристикам, таким как помехозащищенность, затухание, дифференциальный импеданс. В связи с этим, кабель 1 категории длиной около 5 метров может быть легко и дешево изготовлен из проводника толщиной 28 AWG (0.081 мм²). Но даже при улучшении конструкции и материалов, с использованием проводника толщиной 24 AWG (0.205мм²), максимальная эффективная длина может составить около 12-15 метров.
Для того, чтобы кабель длиной более 15 метров работал эффективно и без потерь, приводящих к искажению изображения, необходимо применять дополнительные устройства и технологии. Самые распространенные способы решения данной проблемы: использование восстановителей сигнала, различных усилителей, эквалайзеров, оптоволоконных кабелей.
Восстановитель (signal restorer) повторно синхронизирует поступающий сигнал, восстанавливая его до оригинальной HDMI спецификации. Данное устройство устанавливается на конце кабеля, у дисплея, оно достаточно мало, но позволяет восстанавливать сигнал с разрешением 1080p даже если кабель предназначен для меньшей скорости передачи. Восстановитель позволяет использовать проводники длиной до 40 метров.
HDMI signal restorer
Усилители (signal booster и signal extender) – устройства, увеличивающие мощность поступающего сигнала, позволяющие таким образом передавать информацию по кабелю длиной до 30 метров. Многие длинные кабели имеют встроенный усилитель.
Эквалайзер может так же помочь в передаче сигнала на большие расстояния. Он усиливает сигнал а затем удаляет любые нежелательные помехи. Данное устройство не приводит к удалению ярких цветов или динамических характеристик HD технологий.
Но самым лучшим способом передачи HDMI сигнала на большие расстояния является использование оптоволоконного кабеля. Это самый эффективный, но самый дорогой вариант. Он позволяет передавать сигналы на длину более 100 метров и до 500 метров.
Оптоволоконное HDMI соединение
HDMI технология – это «все или ничего». Либо сигнал достаточно сильный, что позволяет получать изображение высокого качества, либо он достаточно слабый, в результате чего изображение будет передаваться со значительными искажениями или его не будет вовсе. Выбор одного из выше перечисленных устройств должен быть продиктован оценкой эффективной длины передачи сигнала и материальных возможностей.
