Tudo Sobre o Novo Conector de Vídeo HDMI

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Introdução

O HDMI (High-Definition Multimedia Interface) é um novo tipo de conector de áudio e vídeo digital que promete substituir todos os conectores atualmente usados em aparelhos de DVD, TV e monitores de vídeo. A idéia é em vez de usarmos vários cabos e conectores para conectar os sinais de áudio e vídeo de um aparelho de DVD a uma TV, por exemplo, exista apenas um único cabo e conector fazendo todas as ligações necessárias. Este novo padrão de conexão está desenvolvido em conjunto pelas empresas Hitachi, Matsushita (Panasonic/National/Technics), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson (RCA) e Toshiba.

A maior vantagem desse novo padrão é que a conexão tanto de áudio e quanto de vídeo são feitas digitalmente, apresentando a melhor qualidade possível de áudio e vídeo. Actualmente a conexão de áudio digital é feita através de um único cabo, mas é raro vermos aparelhos tais como DVDs usando conexão digital de vídeo (as conexões mais populares são a S-Video e a Vídeo Componente, ambas analógicas). A conexão de vídeo digital existente hoje usa um conector chamado DVI. Você pode aprender mais sobre os tipos de conexão existentes hoje lendo nosso tutorial Conectores de Vídeo.

Há três diferenças básicas entre o HDMI e o DVI. Primeiro, o HDMI suporta resoluções maiores do que o DVI, inclusive resoluções ainda não lançadas comercialmente (em teoria suporta o dobro da resolução mais alta usada actualmente por aparelhos de TV de alta definição); segundo, o DVI só faz conexão de vídeo, a conexão de áudio precisa ser feita através de um cabo separado, enquanto o HDMI faz a conexão tanto do vídeo quanto do áudio; terceiro, o conector HDMI é bem menor que o conector DVI.

É interessante notar que o HDMI é compatível com o DVI, sendo possível conectar um aparelho com um conector HDMI a outro contendo um conector DVI, através de um cabo com um conector HDMI em uma ponta e um DVI na outra.

Outra diferença importante é que o padrão DVI foi desenvolvido para ser usado por PCs, enquanto que o HDMI foi desenvolvido para ser usado por equipamentos eletrônicos tais como aparelhos de DVD e videoprojectores.

O HDMI também implementa um sistema de proteção contra cópias chamado HDCP (High-Bandwidth Digital Copy Protection), que foi desenvolvido pela Intel. Leia mais sobre o assunto em http://w*w.digital-cp.com.

 

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Como Funciona?

Na Figura 1 você vê o diagrama em blocos da arquitetura HDMI. Uma fonte (“source”) é qualquer dispositivo com uma saída HDMI, enquanto que um dreno (“sink”) é qualquer dispositivo com uma entrada HDMI.

HDMI
Figura 1: Arquitetura HDMI.

A transmissão de dados usa o protocolo TMDS (Sinalização Diferencial Minimizada pela Transição, Transition Minimized Differential Signaling), criado pela empresa Silicon Image (que, por sua vez, adota o nome comercial PanelLink para este protocolo), que é o mesmo padrão usado pela conexão DVI.

Este padrão codifica um dado de oito bits em um sinal de 10 bits, e os transmite usando transmissão diferencial. Leia nosso tutorial Como o Gigabit Ethernet Funciona para aprender o que é transmissão diferencial, técnica que também é conhecida como cancelamento.

Os dados de áudio e vídeo são transmitidos usando os três canais TMDS de dados existentes.

As informações de vídeo são transmitidas como uma série de pixels de 24 bits e são transmitidos 10 bits por período do clock de pixel (o período do clock de pixel, Tpixel, é definido como o tempo necessário para se transmitir um pixel; equivale a 10 vezes o período de transmissão de um bit, Tbit).

O clock de pixel pode variar de 25 MHz a 165 MHz. Formatos que usem taxas de transmissão abaixo de 25 MHz (por exemplo, o padrão NTSC 480i [480 linhas, varredura não-entrelaçada], usa um clock de pixel de 13,5 MHz) podem usar um esquema de repetição de pixels para conseguirem ser transmitidos.

Isso significa que com o HDMI é possível transmitir até 165 milhões de pixels por segundo (usando a configuração dual-link, na qual falaremos na próxima página, é possível atingir o dobro desta taxa). Esta taxa informa a resolução máxima que pode ser transmitida.

Para que você entenda melhor o que é o clock de pixel e qual é a sua importância, considere a resolução 720p, que é amplamente utilizada por aparelhos HDTV. Esta resolução é na realidade de 1280x720. Multiplicando-se 1280x720 temos o número de pixels da tela. O número encontrado deve ser multiplicado pela quantidade de quadros por segundo (frequência vertical ou taxa de actualização) para sabermos a quantidade de pixels por segundo (ou seja, a taxa de transmissão) da resolução. Supondo uma taxa de actualização de 60 Hz (720p@60Hz), temos que precisamos de um link capaz de transmitir 55.296.000 pixels por segundo ou 55,3 MHz. Como o padrão HDMI pode transferir até 165 milhões de pixels por segundo, esta conexão dá e sobra para esta resolução.

Se formos calcular para a resolução mais alta disponível hoje, 1080p (1920x1080) a 60 MHz, veremos que esta precisa de uma taxa de 124,4 MHz, ou seja, o HDMI dá e sobra.

Desta forma, o HDMI suporta as resoluções mais altas disponíveis hoje para aparelhos eletrônicos de consumo, além de permitir o modo dual-link, onde sua taxa dobra para 330 MHz, suportando altas resoluções ainda não usadas comercialmente.

Para mais informações sobre resoluções HDTV, leia nosso tutorial Tudo sobre HDTV.

Os pixels de vídeo podem ser codificados nos formatos RGB, YCbCr 4:4:4 ou YCbCr 4:2:2 a 24 bits por pixel.

YCbCr é a versão digital do vídeo componente (a versão analógica do vídeo componente, que é a mais usada, é chamada YPbPr). Estes dois padrões são também conhecidos como YUV. “Y” é a informação de luminância (a imagem em preto-e-branco), Cb é a diferença entre o azul e a luminância (B-Y) e o Cr é a diferença entre o vermelho e a luminância (R-Y). Os três números representam as taxas de amostragem usadas para codificar os sinais Y, Cb e Cr, respectivamente. O valor “4” indica a taxa de 13,5 MHz, que é a taxa de amostragem usada pelos padrões NTSC, PAL e Secam. O padrão 4:4:4 indica, portanto, que os sinais estão sendo todos transmitidos na mesma taxa. Já o padrão 4:2:2 indica que o sinal Y está sendo transmitido a 13,5 MHz, mas os sinais Cb e Cr estão sendo transmitidos a 6,75 MHz. Obviamente neste modo a qualidade de imagem é inferior, embora seja bastante usado.

O áudio pode ser de dois a oito canais, usando taxas de amostragem até 192 KHz.

O canal DDC (Canal de Informações sobre o Vídeo, Display Data Channel) é usado para que o dispositivo de transmissão saiba qual é a configuração e/ou capacidades do dispositivo receptor. Isto é feito lendo-se o dado E-EDID (Dados Avançados Estendidos de Identificação do Vídeo, Enhanced Extended Display Identification Data) do dispositivo receptor.

O canal CEC (Consumer Electronics Control) é opcional e permite o controle dos vários aparelhos audiovisuais que o usuário possua.

 

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Tudo Sobre o Novo Conector de Vídeo HDMI

Conectores

O HDMI pode usar dois tipos de conector: tipo A, contendo 19 pinos, e tipo B, contendo 29 pinos. Este segundo é maior e permite o uso da configuração “dual link”, que dobra a taxa de transferência máxima possível. Ou seja, com o conector tipo A é possível o uso de um clock de pixel de até 165 MHz (usando a arquitetura mostrada na Figura 1) e, com o conector tipo B, é possível obter uma taxa de pixel de até 330 MHz (usando o circuito da Figura 1 duplicado).
HDMI
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Figura 2: Conector HDMI Tipo A vs. conector DVI.

O padrão TMDS limita o cabo a um comprimento máximo de cinco metros.

Dispositivos transmissores com plugue do tipo A podem ser ligados a dispositivos receptores com plugue do tipo B usando um cabo com um plugue tipo A em uma ponta e um plugue tipo B na outra. Não é possível ligar um dispositivo transmissor com plugue tipo B a um dispositivo receptor com plugue tipo A.

Como mencionamos anteriormente, o HDMI e o DVI são compatíveis e existem cabos conversores entre os dois padrões.

Vamos falar rapidamente sobre algo interessante, que é o custo de se usar o padrão HDMI.
Preço

Um aspecto interessante do HDMI é que ele não é um padrão aberto. Fabricantes querendo adotá-lo têm que pagar taxas de royalties para a empresa HDMI Licensing, LLC: uma taxa anual de US$ 15.000 e US$ 0.15 por cada produto vendido usando o padrão HDMI. Esta taxa cai para US$ 0.05 se o fabricante usar a logomarca do HDMI no produto e em seu material promocional. Se o padrão HDCP for usado, a taxa de royalty cai para US$ 0,04 por cada unidade vendida.

Além disso, se o fabricante quiser usar o sistema de proteção contra cópias HDCP, ele deve pagar uma taxa anual de US$ 15.000 mais US$ 0.005 por cada chave criptográfica, que devem ser pagas à empresa Digital Content Protection, LLC (uma subsidiária da Intel).

Mais informações sobre o HDMI podem ser encontradas em http://w*w.hdmi.org e mais informações sobre o HDCP podem ser encontradas em http://w*w.digital-cp.com.