Ремонт кабеля HDMI

Интерфейс высокой четкости (HDMI) — это фирменный стандарт аудио/видеоинтерфейса, представленный в 2002 году для передачи несжатого цифрового видео, а также сжатого или несжатого цифрового аудио по одному кабелю.

Он был совместно разработан несколькими крупными компаниями-производителями электроники (Philips, Sony, Panasonic, Toshiba и др.) для замены аналоговых подключений и обеспечения совместимости устройств. HDMI повсеместно используется в бытовой электронике — телевизорах, мониторах, проекторах, Blu-ray/DVD-плеерах, игровых консолях, ТВ-приставках, саундбарах, ноутбуках и даже применяется в автомобильных и коммерческих системах.

В отличие от старых аналоговых разъемов, HDMI является полностью цифровым (и обратно совместимым с одноканальным DVI). Несмотря на создание новых версий HDMI с дополнительной функциональностью, интерфейс по-прежнему сохраняет тот же 19-контактный разъем и базовую архитектуру кабеля. По состоянию на 2021 год во всем мире было поставлено около 10 миллиардов устройств, совместимых с HDMI.

Версия HDMI 1.0, выпущенная 9 декабря 2002 года, представляет собой однокабельный интерфейс для цифрового подключения аудио и видео. В нем используется архитектура канала DVI, передающая видео в том же формате, но с добавлением аудиоданных и других вспомогательных данных в интервалах гашения.

HDMI 1.0 поддерживает максимальную частоту синхронизации TMDS 165 МГц, обеспечивая пропускную способность 4,95 Гбит/с на канал, что аналогично DVI. Стандарт определяет два типа разъемов: Type-A и Type-B, с распиновкой, основанной на разъемах Single-Link DVI-D и Dual-Link DVI-D соответственно; однако разъем Type-B никогда не использовался в коммерческих продуктах.

HDMI 1.0 использует кодирование TMDS для передачи видео, обеспечивая пропускную способность видео 3,96 Гбит/с (возможность отображения 1920 × 1080 или 1920 × 1200 при 60 кадрах в секунду) и 8-канальное аудио LPCM с разрешением 192 кГц / 24 бит. HDMI 1.0 требует поддержки RGB-видео с опциональной поддержкой Y′CBCR 4:4:4 и 4:2:2 (обязательно, если устройство поддерживает Y′CBCR на других интерфейсах). При использовании подвыборки 4:2:2 допускается глубина цвета 10 бит на канал (30 бит на пиксель) или 12 бит на канал (36 бит на пиксель), но при использовании RGB или Y′CBCR 4:4:4 допускается только глубина цвета 8 бит на канал (24 бита на пиксель).

HDMI 1.0 поддерживает только определенные заранее заданные видеоформаты, включая все форматы, определенные в EIA/CEA-861-B, и некоторые дополнительные форматы, перечисленные в самой спецификации HDMI. Кроме того, все источники/приемники HDMI должны быть способны отправлять/принимать «родное» видео Single-Link DVI и полностью соответствовать спецификации DVI.

Выпущенная 20 мая 2004 года версия HDMI 1.1 добавила поддержку DVD-Audio. Других значительных обновлений реализовано не было.

Выпущенная 8 августа 2005 года версия HDMI 1.2 представила опцию One Bit Audio, аналогичную Super Audio CD, которая была способна поддерживать до 8 каналов. Для улучшения совместимости с ПК-устройствами версия 1.2 смягчила требования к явно поддерживаемым форматам. Это позволило производителям создавать специфические для поставщика форматы, допуская произвольные разрешения и частоты обновления вместо ограничения заранее определенным списком поддерживаемых форматов.

HDMI 1.2 также добавил явную поддержку нескольких новых форматов, включая 720p при 100 Гц и 120 Гц. Кроме того, были смягчены требования к поддержке форматов пикселей, что устранило необходимость для источников только с родным выходом RGB (источники ПК) поддерживать выход Y′CBCR.

HDMI 1.2a, выпущенный 14 декабря 2005 года, полностью определяет функции Consumer Electronic Control (CEC), наборы команд и тесты на соответствие CEC.

HDMI 1.3, выпущенный 22 июня 2006 года, увеличил максимальную частоту синхронизации TMDS до 340 МГц, обеспечив пропускную способность видео 8,16 Гбит/с. Этой полосы пропускания достаточно для разрешения 1920 x 1080 при 144 Гц или разрешения 2560 x 1440 при 75 Гц. Как и в предыдущих версиях, в HDMI 1.3 используется кодирование TMDS. Была введена поддержка глубины цвета 10, 12 и 16 бит на канал, известная как «deep color», с 30, 36 и 48 битами на пиксель. Кроме того, были расширены поддерживаемые цветовые пространства: добавлено xvYCC в дополнение к цветовым пространствам ITU-R BT.601 и BT.709, поддерживаемым предыдущими версиями.

HDMI 1.3 также добавил возможность передачи метаданных, определяющих границы цветового охвата. Кроме того, он опционально позволяет выводить потоки Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio для внешнего декодирования AV-ресиверами. HDMI 1.3 включает возможность автоматической синхронизации звука (audio video sync). Были определены категории кабелей 1 и 2: кабель категории 1 тестировался на частоте до 74,25 МГц, а категории 2 — до 340 МГц. HDMI 1.3 также представил новый разъем типа C «Mini» для портативных устройств.

HDMI 1.3a, выпущенный 10 ноября 2006 года, ввел модификации кабеля и приемника для HDMI type C, рекомендации по терминации источника, а также устранил ограничения на выбросы сигнала и максимальное время нарастания/спада. Дополнительно были скорректированы ограничения емкости CEC и повторно введены команды CEC для управления таймером, включая команды управления звуком. HDMI 1.3a добавил опциональную возможность потоковой передачи SACD в формате битового потока DST вместо несжатого необработанного DSD. Для бесплатной загрузки HDMI 1.3a требуется регистрация.

HDMI 1.4, выпущенный 5 июня 2009 года, первоначально появился на рынке после второго квартала 2009 года. Он сохранил пропускную способность предыдущей версии и представил стандартизированные тайминги для 4096 × 2160 при 24 Гц, 3840 × 2160 при 24, 25 и 30 Гц, а также добавил явную поддержку 1920 × 1080 при 120 Гц с таймингами CTA-861. HDMI 1.4 также представил канал HDMI Ethernet Channel (HEC), который обеспечивает Ethernet-соединение со скоростью 100 Мбит/с между двумя подключенными через HDMI устройствами, позволяя им совместно использовать интернет-соединение.

Кроме того, были внедрены аудиовозвратный канал (ARC), 3D Over HDMI, новый разъем Micro HDMI, расширенный набор цветовых пространств, включая sYCC601, Adobe RGB и Adobe YCC601, а также автомобильная система подключения (Automotive Connection System). HDMI 1.4 также определил несколько стереоскопических 3D-форматов, включая field alternative (чересстрочный), frame packing (формат полного разрешения «верх-низ»), line alternative full, side-by-side half, side-by-side full, 2D + глубина, а также 2D + глубина + графика + глубина графики (WOWvx).

HDMI 1.4 предписывает, чтобы 3D-дисплеи реализовывали формат 3D frame packing с разрешением либо 720p50 и 1080p24, либо 720p60 и 1080p24. Кабели High Speed HDMI, определенные в HDMI 1.3, работают со всеми функциями HDMI 1.4, за исключением HDMI Ethernet Channel, для которого требуется новый кабель High Speed HDMI Cable with Ethernet, определенный в HDMI 1.4.

HDMI 1.4a, выпущенный 4 марта 2010 года, ввел два обязательных 3D-формата для вещательного контента. Однако внедрение этих форматов было отложено до тех пор, пока рынок 3D-вещания не определится с направлением развития. HDMI 1.4a определил обязательные 3D-форматы для вещательного, игрового и киноконтента. Он требует, чтобы 3D-дисплеи поддерживали формат 3D frame packing с разрешением 720p50 и 1080p24 или 720p60 и 1080p24, формат side-by-side горизонтальный с 1080i50 или 1080i60, и формат top-and-bottom с 720p50 и 1080p24 или 720p60 и 1080p24.

HDMI 1.4b, выпущенный 11 октября 2011 года, содержал лишь незначительные пояснения к документу 1.4a. Это была последняя версия стандарта, за которую отвечала организация HDMI LA. Все последующие версии спецификации HDMI выпускались организацией HDMI Forum, основанной 25 октября 2011 года.

HDMI 2.0, также известный у некоторых производителей как HDMI UHD, был выпущен 4 сентября 2013 года.

HDMI 2.0 увеличивает максимальную пропускную способность до 18,0 Гбит/с. Несмотря на то, что он сохраняет кодирование TMDS, используемое в предыдущих версиях для передачи видео, что позволяет достичь максимальной пропускной способности видео 14,4 Гбит/с, HDMI 2.0 обеспечивает передачу 4K-видео при 60 кадрах в секунду с глубиной цвета 24 бита на пиксель.

Кроме того, HDMI 2.0 поддерживает цветовое пространство Rec. 2020, до 32 аудиоканалов, частоту дискретизации аудио до 1536 кГц, двойные видеопотоки для нескольких пользователей на одном экране, до четырех аудиопотоков, цветоподвыборку 4:2:0, 3D-форматы 25 кадров в секунду, поддержку соотношения сторон 21:9, динамическую синхронизацию видео- и аудиопотоков, аудиостандарты HE-AAC и DRA, улучшенные 3D-возможности и дополнительные функции CEC.

HDMI 2.0a, выпущенный 8 апреля 2015 года, ввел поддержку видео высокого динамического диапазона (HDR) со статическими метаданными.

HDMI 2.0b, выпущенный в марте 2016 года, изначально поддерживал тот же стандарт HDR10, что и HDMI 2.0a, как указано в спецификации CTA-861.3. Однако в декабре 2016 года в HDMI 2.0b была добавлена дополнительная поддержка передачи HDR-видео через спецификацию CTA-861-G, которая расширила сигнализацию статических метаданных, включив гибридную логарифмическую гамму (HLG).

HDMI 2.1, официально анонсированный организацией HDMI Forum 4 января 2017 года, был выпущен 28 ноября 2017 года. Он вводит поддержку более высоких разрешений и частот обновления, включая 4K 120 Гц и 8K 60 Гц. HDMI 2.1 также вводит новую категорию кабелей HDMI под названием Ultra High Speed, которая сертифицирует кабели, способные передавать данные на новых повышенных скоростях, необходимых для этих форматов. Кабели Ultra High Speed HDMI обратно совместимы со старыми устройствами HDMI, в то время как старые кабели совместимы с новыми устройствами HDMI 2.1. Однако полная пропускная способность 48 Гбит/с поддерживается только с новыми кабелями.

Некоторые системы могут не иметь возможности использовать HDMI 2.1 из-за ограничений HDMI Forum на его использование в реализациях с открытым исходным кодом, таких как драйверы с открытым кодом для Linux. В результате пользователям таких систем, возможно, придется прибегнуть к использованию DisplayPort для доступа к высоким разрешениям и скоростям.

Видеоформаты, требующие пропускной способности более 18,0 Гбит/с, такие как 4K 60 Гц 8 бит на канал RGB, 4K 60 Гц 10 бит на канал (HDR), 4K 120 Гц и 8K 60 Гц, могут потребовать использования новых кабелей «Ultra High Speed» или «Ultra High Speed with Ethernet». Примечательно, что другие новые функции HDMI 2.1 совместимы с существующими кабелями HDMI.

Увеличение максимальной пропускной способности достигается как за счет повышения битрейта каналов передачи данных, так и за счет расширения количества каналов. Предыдущие версии HDMI использовали три канала данных, каждый из которых способен работать со скоростью до 6,0 Гбит/с в HDMI 2.0 или до 3,4 Гбит/с в HDMI 1.4. Кроме того, дополнительный канал был выделен для передачи сигнала синхронизации TMDS, который работает на частоте, составляющей долю от скорости канала передачи данных. При скорости передачи сигналов до 3,4 Гбит/с сигнал синхронизации TMDS работает на одной десятой скорости канала передачи данных (до 340 МГц), а при скорости передачи сигналов от 3,4 до 6,0 Гбит/с — на одной сороковой скорости (до 150 МГц).

HDMI 2.1 удваивает скорость передачи сигналов каналов данных до 12 Гбит/с. Структура данных была изменена для перехода на новый пакетный формат со встроенным сигналом синхронизации, что позволяет использовать ранее выделенный канал синхронизации TMDS в качестве четвертого канала данных. В результате скорость передачи сигналов по этому каналу также увеличивается до 12 Гбит/с. Эти изменения приводят к значительному увеличению совокупной пропускной способности с 18,0 Гбит/с (3 × 6,0 Гбит/с) до 48,0 Гбит/с (4 × 12,0 Гбит/с), что представляет собой существенное улучшение пропускной способности в 2,66 раза.

Данные передаются более эффективно за счет использования схемы кодирования 16b/18b, которая выделяет большую часть пропускной способности для передачи данных по сравнению со схемой балансировки постоянного тока, использовавшейся в предыдущих версиях (88,8% против 80%). Это, в сочетании с увеличением пропускной способности в 2,66 раза, повышает максимальную скорость передачи данных HDMI 2.1 с 14,4 Гбит/с до 42,6 Гбит/с. После вычета служебных данных, связанных с FEC, полезная скорость передачи данных составляет приблизительно 42,0 Гбит/с, что примерно в 2,92 раза выше скорости передачи данных HDMI 2.0.

HDMI 2.1 предлагает пропускную способность 48 Гбит/с, чего достаточно для отображения разрешения 8K при частоте около 50 кадров в секунду (fps). Такое разрешение может быть достигнуто с цветовым пространством RGB или Y′CBCR 4:4:4 с 8 битами на цвет (bpc). HDMI 2.1 также поддерживает сжатие потока дисплея (DSC), что позволяет использовать еще более высокие форматы. С DSC HDMI 2.1 может поддерживать разрешение 8K (7680 × 4320) при 120 fps или разрешение 10K (10240 × 4320) при 100 fps, и все это с цветовым пространством RGB/4:4:4 8 бит на цвет. Кроме того, объединение DSC с цветоподвыборкой Y′CBCR (4:2:2 или 4:2:0) может еще больше улучшить поддерживаемые форматы.

HDMI 2.1a, выпущенный 15 февраля 2022 года, ввел поддержку тонального отображения на основе источника (SBTM). HDMI 2.1b был выпущен позже, 10 августа 2023 года.

HDMI 2.2, анонсированный 6 января 2025 года, как ожидается, будет выпущен в первой половине 2025 года. Он вводит максимальную скорость передачи данных 96 Гбит/с и поддерживает протокол индикации задержки (LIP) для улучшения синхронизации аудио и видео.

1. TMDS data2+
2. TMDS data2, экран
3. TMDS data2−
4. TMDS data1+
5. TMDS data1, экран
6. TMDS data1−
7. TMDS data0+
8. TMDS data0, экран
9. TMDS data0−
10. TMDS clock+
11. TMDS clock, экран
12. TMDS clock−
13. Consumer Electronics Control (CEC)
14. Зарезервировано (HDMI 1.0–1.3a)
    • Utility/HEAC+ (HDMI 1.4+
    • опционально
    • HDMI Ethernet Channel (HEC)
    • Audio Return Channel (ARC))
15. SCL (последовательный тактовый сигнал I²C для DDC)
16. SDA (последовательные данные I²C для DDC)
17. Земля (для DDC, CEC, ARC и HEC)
18. +5 В (до 50 мА)
19. Обнаружение горячего подключения (все версии)
    • HEAC− (HDMI 1.4+, опционально, HDMI Ethernet Channel и Audio Return Channel)

Разъем	Название	Размер	Контакты	Применение
Type-A	Стандартный HDMI	13,9 мм x 4,45 мм	19 контактов	Телевизоры, мониторы, игровые консоли, ПК
Type-C	Mini HDMI	10,42 мм x 2,42 мм	19 контактов (однако все положительные сигналы дифференциальных пар поменяны местами со своими экранами)	Цифровые зеркальные камеры, видеокамеры, планшеты
Type-D	HDMI Micro	5,83 мм x 2,20 мм	19 контактов (с другой распиновкой, чем у Type-A)	Смартфоны, компактные камеры
Type-E	Автомобильный HDMI	13,9 мм x 4,45 мм (с фиксирующим выступом и влагозащищенным корпусом)	19 контактов	Автомобильные развлекательные системы

• Горячее подключение: Да
• Внешний: Да
• Аудиосигнал:
  • LPCM
  • Dolby Digital
  • DTS
  • DVD-Audio
  • Dolby Digital Plus
  • Dolby TrueHD
  • DTS-HD High Resolution Audio
  • DTS-HD Master Audio
  • MPCM
  • DSD
  • DST
  • Dolby Atmos
  • DTS:X
• Видеосигнал: Ограничен доступной пропускной способностью

• Сигнал данных: Да
• Битрейт: До 48 Гбит/с по состоянию на HDMI 2.1b
• Протоколы:
  • TMDS
  • Fixed Rate Link (FRL)

• Дата выпуска: декабрь 2002 г.
• Заменяет:
  • DVI
  • VGA
  • SCART
  • Компонентный RGB
  • S-Video
  • Композитное видео
• Открытый стандарт: Нет

• Компании-основатели:
  • Hitachi
  • Panasonic
  • Philips
  • Silicon Image
  • Sony
  • Thomson
  • Toshiba
• Компании-разработчики HDMI:
  1. Akrostar Technology Co., Ltd.
  2. Allion
  3. AMD
  4. Amlogic
  5. Analog Devices
  6. Analogix Semiconductor, Inc.
  7. Astrodesign
  8. Best Buy
  9. BitifEye Digital Test Solutions
  10. Broadcom Corporation
  11. Chrontel
  12. Crestron
  13. DisplayLink
  14. Dolby Laboratories
  15. Elka
  16. Epson
  17. Everpro Tech
  18. Extron Electronics
  19. Foxconn
  20. Fraunhofer-Gesellschaft
  21. Google
  22. Granite River Labs (GRL)
  23. Hirakawa Hewtech Corp.
  24. Hosiden
  25. Insight Test Labs
  26. Intel
  27. Integrated Service Technology
  28. ITE Tech. Inc.
  29. Japan Aviation Electronics Industry, Ltd
  30. JCE
  31. JPC Connectivity
  32. JVC Kenwood Corporation
  33. KET
  34. Keysight Technologies
  35. Lattice Semiconductor
  36. LG Electronics, Inc.
  37. LOTES Co., Ltd.
  38. LUXSHARE-ICT
  39. Maxell
  40. MediaTek Inc.
  41. Microsoft
  42. Murata Manufacturing Co., Ltd.
  43. Netflix
  44. Nexperia
  45. Novatek
  46. Nuvoton Technology Corporation
  47. NVIDIA
  48. Panasonic Corporation
  49. Parade Technologies
  50. Philips Electronics
  51. Qualcomm Incorporated
  52. Realtek Semiconductor Corp.
  53. Rohde & Schwarz
  54. Roku
  55. Samsung Electronics Co., Ltd.
  56. Sharp Corporation
  57. Socionext, Inc.
  58. Sony Corporation
  59. Sound United LLC
  60. Synaptics
  61. Synopsys
  62. T&CP LLC
  63. Tektronix
  64. Teledyne LeCroy
  65. Texas Instruments
  66. Toshiba
  67. REGZA Corporation
  68. UL LLC
  69. Unigraf
  70. VIA Technologies, Inc.
  71. VIZIO Holding Corp.
  72. WIESON Technologies
  73. Wilder Technologies
  74. Xperi Corporation
  75. Yamaha Corporation

• Официальный веб-сайт организации HDMI
• Официальный форум HDMI
• Статья о HDMI в Википедии