Ještě před 20 lety existovalo mnoho konkurenčních rozhraní určených pro přenos obrazu a zvuku mezi audio a video zařízeními. Byl to pro spotřebitele nepochybně problém, a způsobovalo to také určité problémy odborníkům. Největší výzvou byl vývoj technologií. Výrobci počítačů, stejně jako spotřební elektroniky a provozovatelé televizního vysílání, si uvědomili potenciál spočívající v obrazu s vysokým rozlišením. Potíž nebyla ani tak vyrobit nebo zasílat obraz v této kvalitě, jako spíš jej přijímat a zobrazovat na obrazovce spotřebitele. A to zejména přenos signálu mezi jednotlivými zařízeními – přijímač, záznamové zařízení, TV, počítač, monitor atd. Dosavadní standardy (kompozitní obraz či standard VGA, a dokonce i DVI) již dosáhly maxima svých technických možností.
Kabely HDMI – historie a budoucnost standardu
High Definition Multimedia Interface
• Jak funguje HDMI?
• Jaké audio a video formáty využívá HDMI rozhraní?
• Jak funguje přenos HDMI?
• Jaká data může HDMI přenášet?
• Má kabel vliv na kvalitu signálu HDMI?
• Kabely HDMI 1.4 značky Akyga
Přestože na počátku 21. století existovalo na trhu několik konkurenčních řešení, dnes již víme, že vítězem se stál multimediální standard pocházející z Japonska, vyvinutý ve spolupráci mimo jiné takových firem, jako jsou: Hitachi, Panasonic, Sony či Toshiba. Znáte jej podle zkratky: HDMI.
Jak funguje HDMI?
HDMI je rozhraní, tzn. že nejen definuje přenosové protokoly a jejich elektrické vlastnosti, ale také mechanické specifikace konektorů. Konektory existují v několika velikostech: HDMI standard, HDMI mini a HDMI micro. Zástrčky a zásuvky mají stejné možnosti, bez ohledu na velikost, a jejich miniaturní varianty se používají v zařízeních, kde je nutné použít malé konektory. Například, HDMI mini se používají v mnoha modelech zrcadlovek (DSLR) značek Canon a Nikon, a na desku Raspberry Pi 4B se vešly až dvě zásuvky HDMI micro.
Na rozdíl od svých předchůdců bylo HDMI vyvinuto jako multimediální standard, což znamená, že umožňuje přenos obrazu a také zvuku a jiných dat. Proto i obecný popis možností HDMI vyžaduje, abychom se blíže podívali na několik aspektů tohoto rozhraní.
Adaptér Akyga, který umožňuje připojení standardního kabelu HDMI k zásuvce HDMI mini
Jaké audio a video formáty využívá rozhraní HDMI?
Metadata a audio-video jsou přenášeny v libovolném formátu, a to v souladu s minimálními požadavky stanovenými standardy CEA-861. V závislosti na verzi rozhraní (HDMI 1.0, HDMI 1.1 atd.) používá následné revize této datové struktury. A vzhledem k tomu, že se spolu s technologií displejů neustále vyvíjí, samotný standard HDMI zůstává aktuální a přizpůsobený potřebám nejmodernějších produktů, a zároveň je zpětně kompatibilní. Nekomprimovaná video data jsou většinou přenášena s přesností zobrazení barev sRGB (8 bitů na kanál), nicméně obraz může být popsán v ještě širších barevných prostorech (xvYCC 4:4:4, Y'CBCR 4:4:4 atd.). V novějších verzích rozhraní se přidávala kompatibilita se stále vyšším rozlišením obrazu, počínaje FullHD (čili 1 920×1 080), a standardy 4K, a dokonce i 8K a 10K konče, které v současné době začínají přizpůsobovat výrobci televizorů, monitorů a obdobných zobrazovacích zařízení.
Zvuk přenášený kabelem HDMI představuje nekomprimované vzorky ve formátu PCM. Jinak řečeno: je přenášen pomocí bitů, které putují přímo do DAC (C/A) převodníku v cílovém zařízení. Samozřejmě, bezztrátový signál může být předem zpracován, a to analogově nebo digitálně, stejně jako je tomu v případě kompaktních disků přehrávaných prostřednictvím digitálního připojení. HDMI podporuje až 8 zvukových kanálů se vzorkovací frekvencí až 192 kHz a s rozlišením až 24 bitů. Pro srovnání, hudba na kompaktním disku je nahrávána s 16bitovou přesností a s frekvencí 44,1kHz.
Jak funguje HDMI přenos?
Je třeba zdůraznit, že samotné rozhraní HDMI nekomprimuje data. To má dva důsledky. Za prvé, obraz a zvuk jsou přenášeny beze ztrát. Za druhé (a tady vznikají problémy) možnosti HDMI jsou úměrné rychlosti přenosu dat. Následné revize HDMI, přizpůsobené pro podporu stále vyššího rozlišení obrazu a zvuku, stejně jako stále větší balíčky metadat, nemění způsob přenosu, pouze zvyšují jeho propustnost. Zatímco první generace rozhraní dosahovala rychlosti cca 5Gbps, nejnovější verze (HDMI 2.1) běží rychlostí až 48Gbps. K tomuto vývoji navíc dochází ve spotřebitelském segmentu, kde mohou být konektory a vodiče používány v neoptimálních (nebo dokonce i nepříznivých) podmínkách. Standard HDMI zůstává stále aktuální a zpětně kompatibilní, a to díky použité technologii přenosu, kterou je TMDS.
TMDS – co je to a jak funguje?
TMDS je zkratka pro transition-minimized differential signaling, tedy přenosová minimalizovaná diferenciální signalizace. Tato technologie se používá ve standardu HDMI pro omezení vlivu elektromagnetického záření na přenášená data. U této metody každý bajt vyžaduje zaslání dvou 10bitových rámců, a komunikace probíhá prostřednictvím tří kanálů, z nichž každý se skládá ze dvou řádků podle pravidel diferenciální signalizace (což samo o sobě poskytuje určitou ochranu signálu). Každý bajt dat je zpracován, a to bajt po bajtu, prostřednictvím funkce vylučovací alternativy nebo její negace (XOR nebo XNOR) pro zajištění co nejmenšího počtu přechodů mezi logickými stavy. Snížená četnost změn navíc snižuje rušení mezi žílami kabelu, stejně jako vliv vnějších faktorů. Ve druhé fázi, a to během opětovného zaslání bajtu, pokud je vyžadováno udržení průměrné hodnoty proudu, jsou data logicky negována. V každém 10bitovém datovém rámci jsou kromě přenášeného bajtu dva bity, které určují provedenou logickou operaci.
Jaká data může HDMI přenášet?
Moderní televizory s trendy přívlastkem „smart", pomalu přebírají úlohu, kterou ještě donedávna plnily přehrávače, rekordéry a přijímače a pomalu se stávají zábavními centry. Pro příjem obsahů populárních serverů, jako jsou YouTube či Netflix, nejsou již potřeba žádná další zařízení. Postačí modulární počítač s ovládačem, tunerem, zesilovačem a napáječem uvnitř televizoru. Spolu s tímto průlomem se vyskytl problém známý právě z počítačového průmyslu, a to jak odstranit přebytečné kabely? Připojení několika antén, audio-video zdrojů, audio výstupů, řídicího signálu, internetu – to vše vyžadovalo použití samostatných kabelů. A opět zde přišlo s pomocí HDMI rozhraní.
Funkce, které může plnit HDMI, jsou striktně závislé na možnostech specifikovaných ve standardu CEA-861. Vzhledem k tomu, že je založen mimo jiné na formátu zasílaných metadat, bylo možné vyvinout technologii, aniž by bylo nutné zasahovat do jeho fyzické specifikace.
Kabel HDMI novější generace (značky Akyga). Ačkoliv zvenku vypadá stejně jako jeho
předchůdci, liší se konstrukcí
V následných iteracích bylo rozhraní rozšiřováno o takové funkce, jako jsou CEC, čili přenos řídicího signálu (např. z dálkového ovládání), automatická synchronizace zvuku s obrazem, podpora novějších Dolby standardů (TrueHD). Jedním z největších mezníků byl HDMI 1.4. V této verzi byl přidán zpětný audio kanál, umožňující odeslání soundtracku například do přijímače, a také Ethernet kanál s rychlostí až 100 Mbit/s. Tato funkce byla reakcí na rostoucí význam internetu v domácích zábavních centrech. Všechny tyto inovace však vyžadovaly stále lepší kvalitu kabelů.
Má kabel vliv na kvalitu signálu HDMI?
Stručná odpověď zní: nikoliv. Dlouhá odpověď: není to tak jednoduché.
Na rozdíl, kupříkladu, od dalších generací USB konektorů, mají zástrčky, zásuvky a kabely HDMI stále stejný počet kontaktů a žil. Desetinásobné navýšení propustnosti moderních kabelů HDMI však vyžadovalo určitou modernizaci. Například, komunikace Ethernet byla realizována dvojicí žil dříve používaných pro jiné účely. Aby kabely mohly přenášet data uspokojivou rychlostí, byla tato dvojice zkroucena a umístěna (volitelně) v samostatném opletení. Starší generace kabelů, ve kterých byly žíly vedeny paralelně, nebudou schopny realizovat hladké síťové připojení.
Je třeba pamatovat, že zatímco digitální video signál v rozlišení 1 980×1 080 může být úspěšně a beze ztrát zaslán do televizoru nejnovější generace pomocí starého kabelu HDMI, větší rozlišení a nejnovější funkce, které nabízí toto rozhraní, vyžadují investici do lepší kabeláže.
Kabely HDMI 1.4 značky Akyga
V katalogu TME máme mnoho produktů kompatibilních s nejnovější generací HDMI. Zvláštní zmínku si zaslouží kabely a příslušenství značky Akyga. Jsou dostupné za přijatelné ceny, vyrobeny pro mnoho let spolehlivého provozu a zároveň se osvědčily na mnoha světových trzích. Kabely Akyga byly v katalogu TME pečlivě zařazeny, abychom vám usnadnili výběr vhodných produktů.
Nabízíme kabely v délce až 20 metrů, které umožňují komunikaci zařízení přes Ethernet, jsou vyrobeny podle standardu High Speed, to znamená, že jsou kompatibilní s nejvyššími rozlišeními monitorů a televizorů (4K, UHD, atd.). Delší HDMI kabely vyžadují použití repeaterů, které zesilují signál. Do nabídky jsme také zařadili kabely Akyga podle standardu HDMI 2.0, tzn. podporující technologii Dual View, která umožňuje přenos dat na dvě nezávislá zobrazovací zařízení.
Zástrčky a zásuvky produktů Akyga mají pozlacené kontakty, a tím pádem jsou chráněny proti korozi a poskytují vynikající spojení. U digitálního signálu je to velmi důležité, protože nepřesný styk i jednoho kontaktu může mít za následek úplnou absenci signálu. Kromě toho v našich skladech máme produkty označené výrobcem jako Pro (zboží s označením končícím písmenem P). Tyto produkty mají dodatečnou vrstvu opletení, která chrání signály před rušením.
Úhlový adaptér značky Akyga
V nabídce Akyga je také mnoho příslušenství HDMI, jako jsou třeba adaptéry, například úhlové nebo průchodky, které umožňují připojení kabelů k těžko dostupným zásuvkám. Užitečné jsou třeba při montáži televizoru nebo přijímače v blízkosti zdi, kde je obtížný přístup k výstupním/vstupním zásuvkám, stejně jako je-li nutné připojení kabelu HDMI ke kompatibilní zásuvce DVI.
Všechny produkty značky Akyga splňují požadavky na rozhraní HDMI minimálně verze 1.4.