Charakteristika a prehľad HDMI rozhrania

Charakteristika a prehľad HDMI rozhrania
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  125 zobrazení
3
 0
Rádioamatérov almanach

Ak máte zariadenie, ktoré produkuje obrazový a zvukový výstup, ktorý je potrebný na prevádzku alebo používanie tohto zariadenia, môžete ho buď zobraziť prostredníctvom zabudovanej obrazovky, alebo poslať signál na samostatný monitor alebo displej. Jeho odoslanie si bude vyžadovať určitý typ káblového systému s integrovanými konektormi.

To je jednoduchý pohľad na trochu zložitý príbeh, ktorý zahŕňa mnoho rokov vývoja prepojovacej technológie. Začína sa štandardom Composite RCA pre televízory, ktorý sa začal používať  v roku 1956, následne prešiel k rozhraniu S-Video pre videorekordéry a domáce počítače v roku 1979 a VGA pre počítače IBM v roku 1987 až po Component RCA a DVI v 90. rokoch 20. storočia. S výnimkou DVI boli všetky tieto štandardy analógovými káblovými štandardmi a prenášané signály boli buď audio, alebo video, ale nikdy nie oboje. Skrátka, na fungovanie bolo potrebných veľa káblov.

Raná história audio a video konektorov

DVI urobilo krok vpred tým, že podporovalo digitálne video, ale používatelia, ktorí chceli súčasne prenášať zvuk a obraz, museli stále používať až päť samostatných káblov. Až zavedenie štandardu HDMI 1.0 (High-Definition Multimedia Interface) v roku 2002 umožnilo integrovať tieto viaceré káble do jedného.

Zavedením nového štandardu sa začala rozširovať akceptácia káblov a konektorov HDMI prostredníctvom dvadsaťročného vývoja, vďaka ktorému sa HDMI stalo jedným z najpoužívanejších formátov na prenos audio-obrazového signálu v domácnosti a aj v priemysle.

Čo je štandard HDMI?

Od roku 2002 bol vydaný tucet aktualizácií pôvodného štandardu HDMI, ktoré ponúkajú vyššiu rýchlosť, väčšiu šírku pásma, lepšie rozlíšenie, podporu nových formátov vysielania a rôzne veľkosti konektorov.

Pôvodnú špecifikáciu HDMI 1.0 vyvinulo fórum HDMI najmä s cieľom "odstrániť chaos" v kábloch potrebných na prenos obrazu a zvuku spolu so zlepšením funkčnosti. Špecifikácia definovala základné možnosti systému rozhrania s jedným káblom, digitálnym zvukom a videokonektorom. Technológia sa osvedčila a podľa jej tvorcov "naďalej zostáva vedúcim digitálnym video, audio a dátovým rozhraním, ktoré spája displeje s ultravysokým rozlíšením so širokou škálou spotrebnej elektroniky, PC, mobilných, automobilových a komerčných AV zariadení. Rozšírilo sa aj na riešenia umožňujúce použitie v odvetviach, ako je zdravotníctvo, vojenstvo, letectvo, bezpečnosť, dohľad a priemyselná automatizácia."

Najnovšia verzia normy je verzia 2.1, ktorá bola vydaná v novembri 2017. Podporuje celý rad vyšších rozlíšení videa a obnovovacích frekvencií až do 10K. Podporuje tiež formáty s vysokým dynamickým rozsahom (HDR) a šírku pásma až do 48 Gb/s. Samotný konektor sa však nezmenil.

Generácia HDMI 1.0 HDMI 1.3 HDMI 1.4 HDMI 2.0 HDMI 2.1
Rýchlosť 4.5 Gbps 9 Gbps 9 Gbps 18 Gbps 48 Gbps
Nové vlastnosti 1080p Deep Color 4K@30FPS & 3D 4K@60FPS Do 10K, Dynamic HDR, Ethernet, Variable Refresh Rate
Uvedenie na trh December 2002 Jún 2006 Máj 2009 September 2013 November 2017

 

Typy konektorov HDMI

Kábel HDMI sa skladá z niekoľkých tienených skrútených párov  vodičov, ktoré prenášajú videosignál a samostatné vodiče pre napájanie, uzemnenie a ďalšie komunikačné kanály zariadení s nižšou rýchlosťou. Konektory HDMI ukončujú kábel a pripájajú sa k používaným zariadeniam. Fyzicky majú tieto konektory lichobežníkový tvar, pričom na dvoch rohoch sú zárezy, ktoré umožňujú správne zarovnanie pri zasúvaní. Vzhľadovo sú podobné konektorom USB. Existuje päť rôznych typov konektorov HDMI:

  • Typ A (štandardný): má 19 pinov a tri diferenciálne páry. Rozmery sú 13,9 mm x 4,45 mm, pričom ženská verzia je o niečo väčšia. Elektricky spätne kompatibilný s DVI-D.
  • Typ B (Dual Link): nesie 29 pinov a šesť diferenciálnych párov. Veľkosť je 21,2 mm x 4,45 mm. Určený na použitie s displejmi s veľmi vysokým rozlíšením. Elektricky spätne kompatibilný s DVI-D. Tento konektor zostáva v špecifikácii, ale kvôli svojej veľkosti sa nikdy nepoužíval vo výrobkoch.
  • Typ C (Mini): menší ako typ A (štandardný) s rozmermi 10,42 mm x 2,42 mm, ale s rovnakou funkčnosťou a konfiguráciou 19 pinov. Určený pre prenosné zariadenia.
  • Typ D (Micro): rozmery 5,83 mm x 2,20 mm. Nesie 19 pinov. Podobá sa konektorom micro-USB a je určený pre malé prenosné zariadenia.
  • Typ E (Automobilový): obsahuje blokovací výstupok na zastavenie odpojenia pri vibráciách a plášť odolný proti vlhkosti a nečistotám. Určený na použitie v automobilovom priemysle. K dispozícii je verzia s relé, ktorá umožňuje prepojenie so spotrebiteľskými A/V produktmi.

Päť typov konektorov HDMI

Všetky tieto konektory sa dodávajú vo verzii samec aj samica a sú buď rovné, alebo pravouhlé s horizontálnou alebo vertikálnou orientáciou. Konektory typu female sú najčastejšie zabudované v zdrojovom a prijímacom zariadení. K dispozícii sú aj adaptéry a spojky, ako aj odolné verzie konektorov do náročných podmienok.

Súčasné schopnosti

Základnou a najobľúbenejšou vlastnosťou konektorov a káblov HDMI je ich schopnosť prenášať audio aj video signály jedným káblom bez degradácie. Najnovšia verzia štandardu HDMI obsahuje aj funkcie, ktoré sú prispôsobené možnostiam výstupného zariadenia. Patria medzi ne:

  • Rozlíšenie 4k so 120 snímkami za sekundu (FPS) alebo 8k so 60 FPS na zníženie vstupného oneskorenia a zvýšenie rýchlosti odozvy
  • Variabilná obnovovacia frekvencia (VRR) na prispôsobenie výstupnému zariadeniu
  • Podpora formátov s vysokým dynamickým rozsahom (HDR) na zlepšenie hĺbky, detailov, jasu a kontrastu videa
  • Veľmi nízke elektromagnetické rušenie (EMI)
  • Spätná kompatibilita s predchádzajúcimi verziami štandardu
  • Napájanie kábla HDMI, ktoré umožňuje priame nízkonapäťové napájanie cez konektor
  • Podpora rozšíreného automatického spätného kanála (eARC) (s vysokorýchlostným káblom) na zabezpečenie úplnej kompatibility medzi zariadeniami
  • Možnosť ovládania spotrebnej elektroniky (CEC), ktorá umožňuje vzájomné ovládanie zariadení HDMI a uľahčuje diaľkové ovládanie viacerých zariadení pomocou jedného ručného diaľkového ovládača
  • Podpora ethernetového kanála HDMI (HEC), ktorá umožňuje prístup na internet bez samostatnej kabeláže
  • Podpora 3D formátov a rozlíšení

Pinouts konektora HDMI

Okrem typu B majú rôzne typy konektorov HDMI po 19 kolíkov, ale konfigurácia kolíkov pre signály, ktoré prenášajú, sa od typu k typu líši. To znamená, že v rámci konkrétneho typu existuje spätná kompatibilita, ale pri navrhovaní alebo výrobe káblov treba dbať na to, aby sa pre rôzne signály používali správne čísla pinov. Keďže každý z typov sa nemôže spájať s typmi iného typu, nevznikajú problémy s krížovým prepojením.

Vývody konektora HDMI

Typy káblov HDMI

Káble HDMI sú dostupné v niekoľkých typoch:

  • HDMI kategórie 1 - káble so štandardnou rýchlosťou::
    • Štandardný (kategória 1) - základný kábel HDMI
    • Štandardný s Ethernetom (kategória 1) - totožný so štandardným káblom, ale pridáva kanál Ethernet
    • Standard Automotive (kategória 1) - spĺňa rovnaké požiadavky ako základný kábel, ale je určený na použitie v automobiloch
  • HDMI kategórie 2 - vysokorýchlostné káble:
    • Vysokorýchlostný (kategória 2) - používa sa na video s vyšším rozlíšením
    • Vysokorýchlostný s Ethernetom (kategória 2) - rovnaký ako vysokorýchlostný, ale s možnosťou pripojenia na Ethernet

Ďalšie úvahy o dizajne

Rozloženie PCB pri použití zariadení HDMI môže byť kritické z hľadiska minimalizácie presluchov a integrity signálu. Pozornosť by sa mala venovať aj návrhom, ktoré používajú skrútené páry vodičov. Pri kábloch využívajúcich krútené páry môže dôjsť k strate signálu aj na vzdialenosti blížiace sa k 15 tim metrom (50 stôp) v dôsledku útlmu. Na predĺženie tejto vzdialenosti až na 90 metrov (300 stôp) možno použiť predlžovače HDMI.

Technológia HDMI tiež nie je vhodná na súčasné ovládanie viacerých zariadení. Nemôže posielať viacero signálov do samostatných zariadení a nemôže súčasne posielať priestorové a stereofónne zvukové signály.

Aplikácie HDMI

Teoreticky môže akékoľvek zariadenie, ktoré posiela zvukové a obrazové signály do iného zariadenia, napríklad monitora, používať na pripojenie technológiu HDMI. To otvára širokú škálu aplikácií a použití, od spotrebiteľských zariadení až po obchodné a priemyselné systémy. Medzi súčasné aplikácie HDMI patria okrem iného:

  • Počítače a prenosné počítače
  • Monitory
  • HDTV systémy
  • DVD prehrávače Blu-Ray
  • Ultra HD prehrávače
  • Herné konzoly
  • Videoprojektory
  • Káblové a satelitné boxy
  • Prijímače domáceho kina
  • Zariadenia na digitálnu fotografiu
  • Inteligentné telefóny
  • Digitálne zvukové zariadenia
  • Videosteny

Zhrnutie

Technológia pripojenia HDMI je vynikajúca na zníženie množstva káblovej spleti a zložitosti v systémoch, ktoré generujú vysokokvalitné audio a video signály s vysokou šírkou pásma súčasne. Zmeny v štandarde v priebehu rokov umožnili zvýšiť rýchlosť prenosu dát a šírku pásma a pridali významné funkcie, ako je napríklad Ethernet. Konektory a káble, ktoré tvoria tento systém, sa v súčasnosti nachádzajú v zariadeniach a systémoch používaných v oblasti domácej zábavy, komunikácie na pracovisku a na komerčných a priemyselných trhoch. Formát prepojenia HDMI je v súčasnosti jedným z najobľúbenejších a najpoužívanejších prostriedkov na prenos vysokokvalitných AV signálov medzi zdrojovým zariadením a displejom.

Zdroj : CUI devices

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo

JLCPCB Promo
PCBWay Promo

JLCPCB Promo
PCBWay Promo

JLCPCB Promo
Webwiki Button