Разъём HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI в том, что разъём HDMI меньше по размеру, а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Является заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART, VGA, YPbPr, RCA, S-Video.
Содержание
- Содержание
- Характеристики [ править | править код ]
- Спецификации [ править | править код ]
- Разновидности разъёмов [ править | править код ]
- Содержание
- Характеристики [ править | править код ]
- Спецификации [ править | править код ]
- Разновидности разъёмов [ править | править код ]
- Особенности при работе с форматом 4K
Содержание
Характеристики [ править | править код ]
- HDMI имеет пропускную способность в пределах от 4,9 (HDMI 1.0) до 48 Гбит/с (HDMI 2.1).
- Длина стандартного кабеля может достигать 10 м [2] , также возможно увеличение длины до 20—35 м и более с применением как внешних усилителей-повторителей, так и вмонтированных сразу в кабель. Некоторые производители устанавливают ферритовые кольца в начале и в конце кабеля для защиты от помех. Особое внимание следует обратить на то, что усилители (репитеры, эквалайзеры) стоит ставить не на выходе источника сигнала, а именно на входе у панели или телевизора. Для передачи HDMI на расстояние от 20 м до десятков километров, используют HDMI-удлинители (HDMI Extenders).
- Поддерживает управляющие протоколы CEC и AV.link.
- Существуют переходники с HDMI на DVI и обратно.
- Существуют и активные кабели с интегрированным волоконно-оптическим кабелем для сигнала HDMI, которые имеют длину до 100 м, но так как такие кабели являются активными электронными приборами, всегда есть небольшая вероятность выхода их из строя. При этом потребуется извлечь эти кабели и заменить их. Поэтому не рекомендуется закладывать их «навсегда» в труднодоступных местах.
- Все новые версии HDMI обратно совместимы с предыдущими версиями.
Спецификации [ править | править код ]
| Спецификация | Дата выпуска | Описание |
|---|---|---|
| 1.0 | 9 декабря 2002 | |
| 1.1 | 20 мая 2004 | |
| 1.2 | 8 августа 2005 |
|
| 1.2a | 14 декабря 2005 |
|
| 1.3 | 22 июня 2006 |
|
| 1.3b | 26 марта 2007 |
|
| 1.4 | 22 мая 2009 |
|
| 1.4a | 4 марта 2010 |
|
| 1.4b | 11 октября 2011 | |
| 2.0 | 4 сентября 2013 |
|
| 2.0a | 8 апреля 2015 | Добавлена поддержка видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR) [8] . |
| 2.0b | Декабрь 2016 | Расширены возможности по передаче видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Поддержка HDR10 и HLG ( Hybr >[en] ) [9] . |
| 2.1 | 4 января 2017 | Поддержка более высокой частоты обновления экрана и разрешений 4K, 8K и 10K, увеличенная до 48 Гбит/с пропускная способность. Список поддерживаемых разрешений: 4K, 5K, 8K и 10K — каждый при 50, 60, 100 либо 120 Гц. Стандарт поддерживает цветовые пространства BT.2020 с 10-, 12- и 16-битной цветовой разрядностью. |
Разновидности разъёмов [ править | править код ]
Разъёмы HDMI содержат около 19 контактов и чаще всего исполняются в трёх форм-факторах [10] :
- HDMI (Type A);
- mini-HDMI (Type C);
- micro-HDMI (Type D).
Разъём HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI в том, что разъём HDMI меньше по размеру, а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Является заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART, VGA, YPbPr, RCA, S-Video.
Содержание
Характеристики [ править | править код ]
- HDMI имеет пропускную способность в пределах от 4,9 (HDMI 1.0) до 48 Гбит/с (HDMI 2.1).
- Длина стандартного кабеля может достигать 10 м [2] , также возможно увеличение длины до 20—35 м и более с применением как внешних усилителей-повторителей, так и вмонтированных сразу в кабель. Некоторые производители устанавливают ферритовые кольца в начале и в конце кабеля для защиты от помех. Особое внимание следует обратить на то, что усилители (репитеры, эквалайзеры) стоит ставить не на выходе источника сигнала, а именно на входе у панели или телевизора. Для передачи HDMI на расстояние от 20 м до десятков километров, используют HDMI-удлинители (HDMI Extenders).
- Поддерживает управляющие протоколы CEC и AV.link.
- Существуют переходники с HDMI на DVI и обратно.
- Существуют и активные кабели с интегрированным волоконно-оптическим кабелем для сигнала HDMI, которые имеют длину до 100 м, но так как такие кабели являются активными электронными приборами, всегда есть небольшая вероятность выхода их из строя. При этом потребуется извлечь эти кабели и заменить их. Поэтому не рекомендуется закладывать их «навсегда» в труднодоступных местах.
- Все новые версии HDMI обратно совместимы с предыдущими версиями.
Спецификации [ править | править код ]
| Спецификация | Дата выпуска | Описание |
|---|---|---|
| 1.0 | 9 декабря 2002 | |
| 1.1 | 20 мая 2004 | |
| 1.2 | 8 августа 2005 |
|
| 1.2a | 14 декабря 2005 |
|
| 1.3 | 22 июня 2006 |
|
| 1.3b | 26 марта 2007 |
|
| 1.4 | 22 мая 2009 |
|
| 1.4a | 4 марта 2010 |
|
| 1.4b | 11 октября 2011 | |
| 2.0 | 4 сентября 2013 |
|
| 2.0a | 8 апреля 2015 | Добавлена поддержка видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR) [8] . |
| 2.0b | Декабрь 2016 | Расширены возможности по передаче видео с расширенным динамическим диапазоном (HDR). Поддержка HDR10 и HLG ( Hybr >[en] ) [9] . |
| 2.1 | 4 января 2017 | Поддержка более высокой частоты обновления экрана и разрешений 4K, 8K и 10K, увеличенная до 48 Гбит/с пропускная способность. Список поддерживаемых разрешений: 4K, 5K, 8K и 10K — каждый при 50, 60, 100 либо 120 Гц. Стандарт поддерживает цветовые пространства BT.2020 с 10-, 12- и 16-битной цветовой разрядностью. |
Разновидности разъёмов [ править | править код ]
Разъёмы HDMI содержат около 19 контактов и чаще всего исполняются в трёх форм-факторах [10] :
- HDMI (Type A);
- mini-HDMI (Type C);
- micro-HDMI (Type D).
Особенности при работе с форматом 4K
Предисловие:
Формат видео 4K, который также имеет название Ultra High Definition (UHD), обеспечивает высочайшее качество и яркие цвета изображения, что особенно важно для систем digital signage и при профессиональной работе с видео. Но, как и все инновации, этот формат установил и новые требования, которые необходимо учитывать.
Для передачи видеосигнала в формате 4K потребуется большая пропускная способность, до 10 Гбит/сек. А вслед за этим появляются и новые требования ко всей инфраструктуре. Для успешного применения технологии в реальных условиях, вся система должна быть спроектирована с учетом следующих особенностей:
- Несоответствие разрешений
- Требования к частоте кадров
- Поддержка формата различными аудио/видео интерфейсами
- Новые требования к длине кабелей
Производители 4K оборудования должны иметь серьезный подход к тестированию оборудования, для гарантии того, что устройства будут соответствовать всем требованиям для их интеграции в системы 4K, тем самым освобождая интеграторов от необходимости делать такие проверки самостоятельно.
Почему стоит обратить внимание на формат 4K?
Специалисты в сфере профессионального аудио/видео всегда должны быть в курсе последних разработок, и даже если формат 4K пока не сильно распространен, большой рынок уже не за горами.
Технологии развиваются, и многие производители дисплеев и медиалееров уже предлагают свою продукцию с поддержкой 4K. Разрешение и качество изображения увеличивается огромными скачками, а если принять во внимание, что цены снижаются, эта технология становится очень привлекательной для рынка.
Обзор технологии 4K
Термин «4K» используется для обозначения видеосигналов с горизонтальным разрешением до 4,000 пикселей (как правило, 3840 пикселей). Предыдущее поколение разрешений видеосигнала определялось по вертикальному разрешению (например, 1080p — это сигнал с 1080 вертикальными линиями). Разница между предыдущим 1080p и новым 4K просто огромная.
В профессиональных сферах, термины 4K и Ultra HD (UHD) стали практически синонимами, но все-таки важен тот факт, что они не являются взаимозаменяемыми. Существует практическое различие между ними, которое стоит учитывать. Проще говоря, 4K – это стандарт для видеопроизводства и сферы кино. UHD – это стандарт для потребительских дисплеев и сферы телевещания.
Далее мы рассмотрим особенности использования формата 4K.
Особенность первая. Несоответствие разрешений
Все видеосигналы с разрешением 720p, 1080i, и 1080p имеют одинаковое соотношение сторон, равное 1.78:1 (16:9). Так как практически все дисплеи и источники сигнала использовали именно это соотношение сторон, все было достаточно просто. Несколько лет не возникало никаких необходимостей подстраиваться под разные соотношения сторон. С приходом 4K все изменилось, так как появилось два стандарта соотношения сторон.
Разрешение, которое принято называть UHD (3840×2160), превосходит разрешение 1080p в четыре раза и получается путем увеличения количества горизонтальных и вертикальных пикселей от изначального разрешения 1920×1080. При этом, соотношение сторон UHD такое же, как и у HD видео, 16:9. Большинство 4K дисплеев имеют разрешение 3840×2160.
Другое разрешение формата 4K — 4096×2160, с соотношением сторон 19:10. Его также называют как 4K DCI, и используется он при производстве фильмов и в системах кинотеатров. Таким образом, существуют дисплеи с разрешением 4096×2160, так и с чаще встречающимся- 3840×2160.
Многие камеры и источники сигналов могут работать с двумя этими разрешениями. Ветераны сферы профессионального аудио/видео могут вспомнить разрешение SXGA 1280×1024, имеющее нестандартное соотношение сторон 5:4, в то время как остальные имели соотношение 4:3. И этот случай очень напоминает ситуацию с 4K, когда необходимо тщательно подбирать дисплеи и источники сигнала и настраивать их, чтобы избежать ненужных растягиваний и обрезки изображения. Понимание различий между всем известными разрешениями и 4K помогут решить трудности в распространении новой технологии.
Особенность вторая. Требования к частоте кадров
Для передачи видеосигнала с разрешением 1920×1080 и частотой 60 кадров в секунду, потребуется пропускная способность 4.46 Гбит/сек. Таким образом, увеличение количества пикселей в 4 раза, увеличит также и требование к пропускной способности. К примеру, HDMI поддерживает максимальную пропускную способность 10.2 Гбит/сек. Поэтому большинство 4K устройств имеют ограничения в 30 кадров в секунду или даже меньше. Конечно, это не существенно для фильмов, так как исходный материал имеет частоту 24 кадра в секунду. Но важно понимать, что для видео и компьютерных приложений частота кадров понижается в два раза. В итоге появляется необходимость в системе, которая сможет работать с контентом, имеющим частоту 24, 25, 30, 50 и 60 кадров в секунду.
Технология кодирования изображения, известная как цветовая субдискретизация, обеспечивает передачу видео в формате 4K с частотой 60 кадров в секунду, при пропускной способности в 9 Гбит/сек, используя сжатие цветовой информации до 4:2:0 – формат, используемый для кодирования Blu-ray. Цветовая субдискретизация передает информацию о яркости изображения в полном разрешении, а информацию о цвете в меньшем разрешении (в этом случае 1920×1080). Так как глаз человека в меньшей мере чувствителен к цвету, чем к яркости, эта технология обеспечивает восприятие информации в наилучшем виде при доступной полосе пропускания.
Особенность третья. Поддержка формата различными аудио/видео интерфейсами
HDMI не единственный способ передачи контента в формате 4K. Рассмотрим другие интерфейсы и частоту кадров, которую они поддерживают.
DVI
Интерфейс DVI используется в компьютерной среде и в сфере профессионального аудио/видео. Стандарт DVI основан на технологии TMDS и бывает двух типов: single-link и dual-link. Single-link DVI позволяет передавать видео с разрешением 1920×1200, dual-link DVI передает видео с разрешением 2560×1600 (2048×2048). В общей сложности, single-link используется в дисплеях с размером 23/24″, для простоты называемые Full HD панели. Разрешения dual-link требуют большего размера дисплея, 27″ для 2560×1440, 30″ для 2560×1600, или квадратные дисплеи с разрешением 2048×2048.
Передача полного разрешения 4K — 3840×2160 или выше через dual-link DVI возможна, но только с частотой не более 30Hz, в связи с ограничениями пропускной способности. Для single link требуемая пропускная способность составляет до 4.95 Гбит/сек (165 Mhz), и 9.9 Гбит/сек (2x 165 Mhz)– для dual link.
HDMI
По существу, HDMI является таким же форматом, как и DVI, но поддерживает более высокую частоту пикселизации, а также получает большую пропускную способность и глубину цвета. Эти данные зависят и от версии HDMI. До версии 1.2, HDMI имел схожие технические характеристики DVI версии 1.3. Более того, HDMI 1.4 превосходит характеристики dual-link DVI, хотя сам является по сути single link. Пропускная способность HDMI 1.3/1.4 — 10.2 Гбит/сек (single link 340 Mhz).
На сегодняшний день все оборудование и дисплеи HDMI 4K на рынке ограничены частотой 30Hz. Версия HDMI 2.0, выпущенная совсем недавно, получила увеличение пропускной способности до 18 Гбит/сек (600 Mhz), успешно конкурируя с DisplayPort, поддерживающим 4K при частоте 60 кадров в секунду. На данный момент не было представлено дисплеев с компонентами, отвечающими полным требованиям. HDMI остается самым используемым стандартом практически во всем потребительском и профессиональном аудио/видео оборудовании.
DisplayPort 1.2
DisplayPort по-своему уникальный стандарт. Он имеет пропускную способность около 17 Гбит/сек и таким образом, на сегодняшний момент DisplayPort является единственным подходящим интерфейсом для полноценного разрешения full UHD 3840 x 2160 с частотой 60 кадров в секунду. DisplayPort в основном используется на графических картах персональных компьютеров. Стоит отметить, все современные графические карты с DisplayPort поддерживают полные характеристики DisplayPort 1.2,а при пропускной способности 5.3 Гбит/сек на шину, и в связи с этим некоторые карты поддерживают только 30 кадров в секунду.
Thunderbolt
Thunderbolt 1.0 — это интерфейс, используемый только устройствами компании Apple. Используется он для различных целей, включая передачу видео. Он также совместим с DP 1.1 и способен выступать в качестве выхода для сигналов DisplayPort. Для поддержки формата 4K при частоте 60кадров в секунду, требуется Thunderbolt версии 2.0 и совместимость в DisplayPort 1.2.
Особенность четвертая. Новые требования к длине кабелей
Даже с пониженной частотой кадров и использованием цветовой субдескритизации, передача видео в формате 4K требует большой пропускной способности. И тут появляется новое требование для системных интеграторов, так как максимальная длина витой пары (CATx STP) намного меньше, чем используемая длина кабеля для передачи HD видео.
В аналоговых системах, передача по длинным кабелям приводила к ухудшению качества изображения. В цифровых системах при передаче на большие расстояния изображение может пропасть вообще. Кроме этого, несовместимость между источниками сигнала и дисплеями становиться еще более проблематичной, при использовании длинных кабелей. Только потому, что некоторые устройства прошли проверку с длинными кабелями, еще не значит, что все остальные устройства, которые могут быть интегрированы в систему, будут также исправно работать. На практике, длина кабеля HDMI может быть ограничена в большей полосе пропускания, которая необходима для 4K.
С целью борьбы с такими негативными эффектами, при передаче видео в формате 4K рекомендуется использовать высокоскоростные кабели HDMI. Для больших расстояний необходимо использовать удлинители. Стандарт HDBaseT™ является основным для формата 4K.
Заключение
Компании, работающие над производством 4K устройств сталкиваются с проблемой проведения тестирования работоспособности, ввиду того, что последние не представлены широко на рынке. Телевизионным приемникам необходим контент в формате 4K, а контент будет в широком доступе только когда будут доступны 4K дисплеи. Именно поэтому эти устройства часто имеют неполную совместимость. Тем не менее, компании делают все возможное для преодоления этих трудностей.
