Jak działa HDMI?

Jak działa HDMI?

Jak działa HDMI? 1000 1000 Kino Domowe

Jak działa protokół HDMI?

“Jaki jest kabel HDMI – każdy widzi”

A może nie do końca… wszak na rynku mamy do czynienia z mnóstwem kabli HDMI – od “markeciaków” made in CRP, aż po ultra-mega-drogie-palladowo-niklowo-berylowe-święcone-w-Licheniu profesjonalne przewody HDMI za trzy średnie krajowe za metr. Skąd te różnice i gdzie tak naprawdę kończy się sens dopłacania za faktyczną jakość kabla a zaczyna płacenie za marketing? Ale zacznijmy od początku czyli jak to działa…

“Na początku był HotPlug”

Kabel HDMI jako przekaźnik sygnału w formie cyfrowej (bitowej) w pierwszej kolejności musi przekazać sygnał nawiązania połączenia pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem – ponieważ jeden z nich najczęściej jest wyłączony “zawiązanie” wstępnego połączenia pomiędzy urządzeniami. Jak do się odbywa? Otóż nadajnik (np BluRay) wysyła do odbiornika (np. TV) regulowany impuls o napięciu między 4,7 a 5,2 volta i czeka na odpowiedź. W momencie kiedy następuje zwrot tego impulsu (200 ms) protokół HDMI może zostać zainicjowany a skutkiem jest po prostu brak obrazu.

I tutaj zatrzymajmy się na chwilę. gdyż niezależnie od tego czy kabel jest zrobiony z miedzi czy z rogu jednorożca, stosując odcinki dłuższe niż 10 metrów zazwyczaj wkraczamy z naszą instalacją w nieprzyjemny obszar stawiania jej działania pod znakiem zapytania. Dzieje się tak z kilku powodów i oczywiście główną przyczyną jest tutaj wredna zołza zwana fizyką, która powoduje że wraz z odległością transmitowany sygnał/napięcie ulega degradacji/spadkowi – w szczególności w przypadku relatywnie cienkich włókien z jakich w środku składa się kabel HDMI.
Tak więc im gorszy materiał użyty do jego produkcji (a znam przypadki że kable te nie są miedziane a jedynie miedziowane) tym większe prawdopodobieństwo, że kabel “zdechnie” na krótszym odcinku i będzie problem z HotPlugiem. W tańszych kablach problemem jest też często BARDZO marna jakość wykonania końcówek.
Oczywiście w 85% instalacji przeważnie trasy kablowe HDMI nie przekraczają aż tak dużych odległości ale mimo wszystko proponujemy w ramach dobrej instalatorskiej praktyki trzymać się modeli sprawdzonych producentów takich jak Wireworld, Monster, Chord, itd… – wówczas możemy być pewni, że ten element nas nie zawiedzie.

“Następnie był EDID – czyli podajmy sobie ręce”

EDID czyli po prostu wymiana danych (tzw. HandShake) pomiędzy urządzeniami na temat tego czym są, numerach seryjnych i co ważne – jaką obsługują rozdzielczość itd… tutaj w ramach krótkiej uwagi – może się zdarzyć że urządzenia nie dogadają się pod kątem np. obsługiwanej rozdzielczości (np. łącząc bardzo stare i bardzo nowe urządzenia HDMI).
Ciekawym przykładem może być próba podłączenia przez klienta PS3 które natywnie podawało sygnał 1080p (FullHD) przez konwerter do sygnału VGA z projektorem który przyjmował 720p (HDReady) co nie miało prawa zadziałać gdyż sygnał przewyższał możliwości odbiornika. Pomogło ograniczenie rozdzielczości PS3 do 720p i wszystko zaczęło działać.

“HDCP – strażnik cnoty”

Następnym inicjowanym protokołem jest HDCP czyli zabezpieczenie zawartości cyfrowej w wysokiej rozdzielczości przed utworzeniem nieautoryzowanych kopii. Synchronizacja HDCP jest “odpytywana” co 2 sekundy i w razie jej zaniku jakoś obrazu jest ograniczana do jakości DVD a dźwięk do jakości DAT.

kabel hdmi 4k

“TMDS 4 zamiast 1”

Tutaj docieramy do meritum sprawy – otóż aby zniwelować negatywny wpływ zakłóceń elektromagnetycznych każdy kolor jest transmitowany osobnym pasmem TMDS. Zastosowanie takiej metody pozwoliło na zwiększenie tolerancji na błędy przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów (możliwości zastosowania cieńszych włókien). Na temat TMDS można napisać osobny elaborat, ale istotne jest to, że pasma TMDS są 4 dla kanału czerwonego, zielonego, i niebieskiego oraz zegara synchronizacji. (oczywiście niektóre z tych kanałów niosą ze sobą jeszcze inne dane np. dźwięk). I w tym miejscu toczy się często najgorętsza dyskusja w sprawie czy warto kupować droższe kable HDMI . Wszak mamy do czynienia z transmisją bitową każdego koloru – a bit to bit – nie może dotrzeć zniekształcony – jest przecież sygnałem cyfrowym, zero-jedynkowym tak więc jakie ma znaczenie czy przyjdzie po kablu z miedzi, srebra czy adamantium? Z informatycznego punktu widzenia – nie ma to żadnego znaczenia.

ALE

Po pierwsze: Najczęstszym brakiem w rozumieniu działania protokołu jest fakt, że skoro sygnał cyfrowy składa się z 1 i 0, urządzenie będzie zatem działać idealnie lub nie działać w ogóle. Mówimy tutaj o teoretycznie idealnym wykresie prostokątnym sinusoidalnym z natychmiastowym przejściem pomiędzy stanem logicznym wysokim (logiczne 1) a niskim (logiczne 0). W praktyce nie można tego osiągnąć, ze względu na fizyczne ograniczenia w systemie, a także ze względu na fizyczną niemożliwość przekazania idealnie prostokątnego sygnału przez jakiekolwiek medium. Inaczej mówiąc – każdy kabel ma zawsze tendencje do “zaokrąglania” przebiegu tego wykresu powodując, że jest on mniej czytelny dla procesora – z tym, że jeden mniej a inny bardziej i to jest pierwszy punkt który sugeruje, że kabel wykonany z lepszych materiałów i w lepszej technologii będzie minimalizował ten efekt.
Po drugie – w TMDS, dwoma kanałami są wysyłane dwie identyczne wersje danych. Jeden z nich to sygnał właściwy, a drugi to kopia zapasowa. Procesor odbiornika składa obraz z tego pierwszego sygnału, a potem porównuje z kopią zapasową i w razie czego likwiduje jakiekolwiek różnice w obrazie, które się pojawiły. W przypadku gdy możliwości “naprawy” sygnału są przekraczane pojawiają się różne niechciane zjawiska i “artefakty” na ekranie będących następstwem efektu znanego jako Jitter. Ostatecznie, przez prosta analogię – skoro pakiety w znacznie prostszym a przecież również czysto cyfrowym protokole – TCP/IP potrafią się “gubić” to dlaczego podobne zjawisko ma nie występować tutaj ? Tym bardziej przy ogromie danych który jest przepychany przez kabel HDMI.

kabel hdmi 48k

“Czym jest Jitter?”

Jitter to zjawisko przemieszczenia lub odchylenia charakterystyki sygnału o wysokiej częstotliwości. Innymi słowy – gdy następuje przesunięcie amplitudy, fazy bądź częstotliwości względem ustalonej okresowej charakterystyki sygnału. Jitter powoduje zaniki sygnału w tym przypadku zastępowane przez zniekształcenia i zakłócenia widoczne na ekranie.

“Co jeszcze?”

Inne powody to zakłócenia elektromagnetyczne (gdyż cześć urządzeń elektrycznych i elektronicznych niestety “sieje”), lub np. jeśli pojawiają się zakłócenia w sieci elektrycznej lub ktoś wpadł na pomysł, że fajnie będzie “zorganizować” przewody poprzez spięcie w jedną wiązkę kabli zasilających i sygnałowych (czego powinno unikać się jak ognia – zwłaszcza na dłuższych odcinkach). Do tego dochodzi już wspomniane tłumienie sygnału ze względu na odległość czy wszelkiego rodzaju przesłuchy na kablach.

kabel hdmi 8k

Podsumowując

Biorąc pod uwagę, że HDMI jest medium cyfrowym niemniej jednak ulegającym, nieznacznie, ale jednak “analogowym” wpływom natury fizycznej, dobrze jest zwrócić uwagę przy jego wyborze na kilka rzeczy. Tutaj krótko jaka cecha, co daje nam w zamian i dlaczego wpływa na cenę gotowego kabla. Oczywiście bez przegięć i szukania dodatkowych wrażeń w kosmicznych technologiach.