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Inteface HDMI

1. Introdução
HDMI é o acrônimo das palavras High Definition Multimedia Interface, em português: Interface multimídia de alta definição. Trata-se de uma conexão para transmitir dados digitais sem compressão para sinais de áudio e vídeo em um único cabo e representa uma alternativa para as interfaces analógicas para vídeo composto, s-video, vídeo componente (YPbPr) e VGA (DB-15). HDMI pode ser implementado em televisões, receivers AV, DVD Players, Blu-Ray Disc Players, set top boxes para TVs digitais ou satélites. Através de um único cabo, o HDMI simplifica bastante o cabeamento e ajuda a proporcionar uma experiência da mais alta qualidade em home theater. HDMI é uma interface para convergência de dispositivos eletrônicos de consumo e PCs permitindo conexões para HDTVs e monitores digitais para computadores com imagens de alta resolução e áudio multicanal, veja figura-1.

O cabo HDMI e conectores possuem quatro pares no modo diferencial TMDS (Transition Minimized Differential Signaling). Estes canais são usados para transportar vídeo, áudio, dados auxiliares e clock. HDMI transporta também o canal DDC (Data Display Channel) VESA. O DDC é usado para configuração e mudança de estado entre uma fonte e um receptor. O DDC é usado pela fonte para ler os dados E-EDIT Enhanced Extended Display Identification Data do receptor para descobrir a configuração ou capacidade do receptor. O protocolo CEC proporciona funções de alto nível entre os vários produtos em ambientes audiovisuais.

Os pixels de vídeo podem ser codificados em formatos RGB, YCbCr 4:4:4 ou YCbCr 4:2:2. O padrão HDMI está continuamente evoluindo para atender as necessidades do mercado com produtos sendo implementados com as novas especificações das novas versões e tem compatibilidade regressiva com produtos anteriores.

Figura-1



 


2. Compatibilidade Regressiva HDMI
Cada nova versão tem compatibilidade regressiva, veja figura-2. É possível ter equipamentos com as versões mais novas de HDMI funcionando com equipamentos HDMI de versões mais antigas, apenas que os mais antigos não poderão acessar todos os conteúdos suportados pelas versões mais novas. Isto significa que se você instalou um plasma em 2002 e esta suportava somente até o formato 720p e você agora instalou um Blue-Ray Disc Player em 2010, estes dois equipamentos funcionarão juntos até o maior formato possível de forma automática, que neste caso é 720p, limitado pela TV de plasma de 2002. A conexão HDMI irá funcionar no maior nível possível entre os equipamentos.

Figura-2


 



3. Compatibilidade HDMI & DVI.
Como HDMI é eletricamente compatível com os sinais usados pelo DVI (Digital Visual Interface), este pode ser adaptado para HDMI através de um conector ou cabo de adaptação como da figura-3 (nem todos os dispositivos com entrada DVI suportam HDCP e sem tal suporte, um sinal com HDCP ativado terá a saída desativada e ficará sem sinal). Não é necessário conversão, nem há perda de qualidade quando um adaptador DVI para HDMI é usado, entretanto, áudio e características do controle remoto do HDMI podem não estar disponível. (DVI não suporta áudio). Todos dispositivos HDMI devem suportar codificação sRGB usada pelo DVI. DVI suporta codificação sRGB mas não suporta YCbCr. Basicamente, HDMI é o DVI acrescentado de outras funcionalidades como:

- Áudio com até oito canais sem compressão.
- O conector HDMI é menor.
- HDMI suporta YCbCr e sRGB color space (DVI suporta somente sRGB color space).
- HDMI pode suportar CEC: Consumer Electronics Control (Barramento de controle para interconexão de produtos eletrônicos de consumo). Não é padronizado e, a implementação é opcional.
- HDMI suporta CEA-861B InfoFrames. (Informação auxiliar de vídeo/ Informação auxiliar de áudio).
Obs: HDMI Dual Link, conector tipo B é compatível com DVI Dual Link. DVI Dual Link para HDMI Single Link ou o contrário precisa de um conversor/adaptador ativo.

Figura-3




4. Versões
Há varias versões HDMI, o qual para cada versão é atribuído um número: 1.0, 1.1, 1.2, até a versão atual 1.4. Cada especificação da versão subseqüente usa o mesmo tipo de cabo, mas aumenta a capacidade da banda e/ou a capacidade do que pode ser transmitido pelo cabo. Um produto que é especificado como tendo uma determinada versão não necessariamente significa que terá todas as características que são listadas naquela versão, dado que algumas características são opcionais, como Deep Color e xvYCC. Adicionalmente é preciso dizer qual parte ou partes da especificação a conexão HDMI é suportada e o que é necessário para tornar uma característica efetiva. Na tabela da figura-4 estão as várias versões de HDMI desenvolvidas através dos anos e suas características básicas.

Figura-4

Versão HDMI 1.0 1.1 1.2/
1.2a
1.3 1.3a
1.3b
1.3b1

1.3c
1.4 Importância
1-Sem Importância
5-Bastante  Importante
sRGB Sim Sim Sim Sim Sim Sim 4
YCbCr Sim Sim Sim Sim Sim Sim 5
8 channel LPCM/192 kHz/24-bit audio capability Sim Sim Sim Sim Sim Sim 5
1080p video at full resolution Sim Sim Sim Sim Sim Sim 5
Consumer Electronic Control (CEC) Sim Sim Sim Sim Sim Sim 1 (não é padronizado)
DVD Audio support Não Sim Sim Sim Sim Sim 2
Super Audio CD Não Não Sim Sim Sim Sim 2
Deep Color Não Não Não Sim Sim Sim 1
xvYCC Não Não Não Sim Sim Sim 1
Auto lip-sync Não Não Não Sim Sim Sim 1
Dolby TrueHD / DTS-HD Não Não Não Sim Sim Sim 3
Ethernet Channel Não Não Não Não Não Sim 3
Digital Audio Return Channel Não Não Não Não Não Sim 3
3D Over HDMI Não Não Não Não Não Sim 1 (não é padronizado)
Resolução 4K x 2K /24 Não Não Não Não Não Sim 1
Expanded Support for Color Spaces Não Não Não Não Não Sim 1
Conector Micro HDMI   Não Não Não Não Não Sim 1
Sistema de conexãoautomotivo Não Não Não Não Não Sim 2



HDMI 1.0 - HDMI 1.0 combina um sinal de vídeo digital padrão ou de alta definição com dois canais de áudio em um único cabo. Vídeo digital até 1080p e áudio estéreo.

HDMI 1.1 – Esta versão adiciona a habilidade de transferir além do sinal de vídeo digital padrão ou de alta definição com dois canais de áudio em um único cabo, áudio Dolby Digital, DTS e DVD-Audio, como também PCM de áudio com 7.1 canais.

HDMI 1.2 – Esta versão de HDMI adiciona a habilidade de transferir sinal digital SACD (Super Áudio CD) de um player para o receptor.

HDMI 1.3 – Esta versão adiciona melhoras na capacidade do áudio e do vídeo. Até a versão anterior a taxa de transferência máxima de pixels era de 165 MHz, suficiente para vídeo no formato 1080p, full HD para o single link e passa para até 340 MHz (10.2Gbps) para atender demandas de futuros displays, mais alta definição. Deep Color com 10-bit, 12-bit e 16-bit (RGB ou YpbPr), mais alcance do color space com suporte ao x.v.YCC que é mais amplo que o HDTV Color space. Definido novo mini-conector tipo C para uso em dispositivos portáteis como câmeras fotográficas e camcorders HD. Incorporação automática de capacidade de sincronismo entre áudio e imagens nos diálogos, o Lip Sync (sincronia-labial). A versão 1.3 adiciona também a habilidade de transferir fluxos digitais para os novos formatos de áudio de alta resolução: Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD e DTS-HD.

HDMI 1.3a, 1.3b, 1.3b1 e 1.3c. Para os consumidores não faz muita diferença o que mudou nestas versões. São pequenas revisões das especificações relativas 'a questões de manufatura e testes, sem impacto nas características funcionais e uso por parte do consumidor.

HDMI 1.4 – A versão 1.4 adiciona melhoras para a conectividade do HDMI de forma prática. Se os componentes do home theater como as HDTVs, Blu-ray Disc players e Home Theater Receivers tem capacidade HDMI 1.4 então uma ou mais das seguintes características podem ser implementadas:

# HDMI Ethernet Channel: Isto adiciona internet e conectividade da rede doméstica ao HDMI. Em outras palavras, ambas funções, rede Ethernet e, HDMI estão disponíveis dentro de um simples cabo de conexão.

# Audio Return Channel: Esta característica proporciona que uma simples conexão HDMI entre uma TV e o receiver do home theater pode não somente passar áudio/vídeo do receiver para a TV, mas também passar áudio originário do tuner da TV para o receiver. Em outras palavras, quando estiver assistindo o áudio acessado pelo tuner da TV, não é necessária uma conexão de áudio separada indo da TV para o receiver do home theater.

# 3D Over HDMI: O HDMI 1.4 foi projetado para acomodar o padrão 3D Blue-Ray Disc, com capacidade para passar dois canais de sinais 1080p simultâneos usando uma conexão.

# 4Kx2K Resolution Support: Embora o padrão de alta definição corrente para equipamentos top de consumo seja 1920x1080 (1080p), a versão HDMI 1.4 pode acomodar futuros formatos de alta definição em estágio ainda de concepção 3840x2160 e 4096x2160.

# Expanded Support For Color Spaces: Isto permite melhor reprodução das cores para fotos digitais estáticas quando conectado 'a câmeras digitais estáticas.

# Micro HDMI Connector: O conector "Micro HDMI" é muito menor e pode ainda suportar até resolução de 1080p para dispositivos portáteis. Isto é muito prático para câmeras de vídeo camcorders, câmeras fotográficas digitais e, dispositivos reprodutores de vídeo portáteis.

# Automotive Connection System: Com o aumento de dispositivos de áudio/vídeo para carros o HDMI 1.4 pode suportar maiores vibrações, aquecimento e ruidos que poderiam afetar a reprodução de áudio e vídeo.

 

5. Informações sobre características do HDMI e DVI

# sRGB – Formato básico usado pelo DVI e HDMI.

O sRGB (standard RGB) é um sistema eletrônico de cores criado pela HP e pela Microsoft e foi desenvolvido para integrar o espaço de cor de um monitor de computador típico. O formato de cor RGB é baseado nas três componentes de cores: vermelho (Red), verde (Green) e azul (Blue). O modelo de cores RGB descreve o espaço de cores com a composição de cores aditivas e é usado em monitores LCDs e muito popular em processamento de imagens.



Cada componente de cor corresponde a certo comprimento de onda dentro do espectro de cores: Vermelho 700nm, verde 546nm e azul 436nm. Os três componentes podem ser vistos como três vetores lineares independentes descrevendo um espaço de cor tridimensional. A origem deste espaço tridimensional está a cor preta RGB (0,0,0) e num outro extremo a cor branca RGB (1,1,1).

Alguns formatos sRGB:

640 x 480 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.
800 x 600 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.
1024 x 768 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.
1280 x 720 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.
1280 x 1024 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.
1600 x 1200 / 60 Hertz, 75 Hertz, 85 Hertz.

# YUV - O formato de cor YUV descreve uma cor usando as componentes luminância e crominância. A componente luminância (Y) representa a informação de brilho, já as componentes de crominância (U e V) representam as diferenças de cores. O formato de cor YUV foi desenvolvido para transmissão de TV analógica para proporcionar compatibilidade entre televisão preto e branco e televisão colorida. A componente de luminância é suficiente para os aparelhos de TVs preto e branco e para as TVs coloridas são necessárias informações de crominância. Outra vantagem do formato de cor YUV tem como base a característica de percepção visual humana. O olho humano é muito mais sensitivo para informações de brilho comparado com informações de cores. A informação de crominância pode ser reduzida num fluxo de vídeo sem perda de qualidade significativa. Historicamente, o formato de cor YUV é usado para descrever os formatos de cores analógicos PAL e NTSC em equipamentos de vídeo. Para o padrão NTSC o YUV é derivado do RGB como segue:

Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B
U = -0.147 R – 0.289 G + 0.436 B
V = 0.615 R – 0.515 G – 0.100B

Hoje, o termo YUV é freqüentemente confundido com o termo YCbCr para descrever formatos de cores de imagens.

# YPbPr - YPbPr é usado para descrever formatos de cores componentes num contexto analógico de imagens e processamento de vídeo, por exemplo para sinais de vídeo analógico de um codificador de vídeo digital YCbCr tipo MPEG. YPbPr é convertido do sinal de vídeo RGB em três componentes:Y transporta o sinal de luminância (brilho) e sincronismo, Pb transporta a diferença entre azul e luminância (B-Y) e Pr transporta a diferença entre vermelho e luminância (R-Y).

# YCrCb – Um formato básico default do HDMI usado por todas fontes. YCbCr é usado para descrever formatos de cores componentes num contexto digital de imagens e processamento de vídeo, como codificadores de imagens JPEG e codificadores de vídeo MPEG. O formato de cores YCbCr é similar ao formato de cores YUV e consiste da componente luminância (Y) e duas componentes de crominância (Cb e Cr). Ambos formatos de cores YCbCr e YUV descrevem as cores usando luminância e crominância entretanto, os coeficientes para conversão das cores para o formato RGB são diferentes.YCbCr não é um espaço de cor absoluto, é uma maneira de codificar informações RGB.

A versão digital do YCbCr do ITU-R é o seguinte:

Y = 0.299 x R + 0.587 x G + 0.114 x B + 0
Cb = - 0.169 x R – 0.331 x G + 0.499 x B + 128
Cr = 0.499 x R – 0.418 x G – 0.0813 x B + 128

Alguns formatos YCbCr:

480i: 640 x 480i @ 59,94/60 Hertz
480p: 640 x 480p @ 59,94/60 Hertz
720p: 1280 x 720p @59,94/60 Hertz
1080i: 1920 x 1080i@59,94/60 Hertz

# 8 channel /192 kHz/24-bit audio capability – Um formato básico de áudio. Há os subconjuntos de canais estéreos usados por todas fontes HDMI para conectar telas planas.

# 1080p video at full resolution – Há dois formatos 1080p: 1080p/24 quadros por segundo e 1080p/60 quadros por segundo. Considera-se 1080p/60 o formato full HD.

# Consumer Electronic Control (CEC) – Barramento de controle para interconexão de produtos eletrônicos de consumo.

# DVD Audio support – Este formato, como o Dolby AC3 e outros são muito usados em instalações de áudio surraund.

# Super Audio CD (DSD) support – Introduzido como um formato da mais alta qualidade, mas nunca foi bem aceito pelo mercado.

# Deep Color - Deep color é um termo para se referir ao espaço compreendendo mais de 16.7 milhões de cores. Envolvendo tons, precisão, profundidade dos bits. Há múltiplas representações de Deep Color no modelo de cor RGB.

# xvYCC – Extended-gamut YCC (ou x.v.Color) é um novo e mais avançado padrão de cores. Suporta um espaço 1.8 vezes maior que o espaço de cores sRGB/HDTV para representar cores.



# Auto Lip Sync - Auto Lip Sync é a capacidade do receptor HDMI de re-alinhar o áudio para estar em sincronia com a imagem em diálogos. Sincronia labial.

# Dolby TrueHD and DTS-HD capability – O Dolby TrueHD é um avançado codec de áudio multicanal sem perdas desenvolvido pelo Laboratório Dolby. É o sucessor do padrão Dolby AC3, codificador Dolby Digital audio surraund, o qual é usado como padrão de áudio para discos de DVDs. DTS-HD Máster Áudio é um codec de áudio sem perdas criado pela Digital Theater System que compete com o Dolby TrueHD.

 

6. Tipos de conectores.

Há quatro tipos de conectores HDMI.

Tipo A: Os conectores tipo A são os mais comuns e são simplesmente chamados de conectores padrão. Este conector tem 19 pinos medindo 4.45mm x 13.9mm. Este conector foi especificado na versão 1.0.

Tipo B: O conector tipo B é um pouco mais largo que o conector tipo A e tem 29 pinos. Os pinos adicionais permitem conexões "Dual link DVI" e significa que podem transportar mais informações. Conectores tipo B não são muito usados. . Este conector foi especificado na versão 1.0.

Tipo C: O conector tipo C é muito similar ao conector tipo A, com os mesmos 19 pinos. A diferença é que o conector é menor medindo 2.42mm x 10.42mm. Foi projetado para ser usado principalmente em aparelhos portáteis. Este conector mini HDMI foi especificado na versão 1.3.

Tipo D: Os conectores tipo D são ainda menores que os conectores tipo C medindo 2.8mm x 6.4mm, mas com os mesmos 19 pinos. Além de ser menor, o conector tipo D tem um formato um pouco diferente. O conector tipo D foi definido e especificado na versão HDMI 1.4.


 


7. Pinagem do HDMI



Pino 1 TMDS Data2+
Pino 2 TMDS Data2 Shield
Pino 3 TMDS Data2–
Pino 4 TMDS Data1+
Pino 5 TMDS Data1 Shield
Pino 6 TMDS Data1–
Pino 7 TMDS Data0+
Pino 8 TMDS Data0 Shield
Pino 9 TMDS Data0–
Pino 10 TMDS Clock+
Pino 11 TMDS Clock Shield
Pino 12 TMDS Clock–
Pino 13 CEC
Pino 14 Reservado (N.C. on device)
Pino 15 SCL
Pino 16 SDA
Pino 17 DDC/CEC Ground
Pino 18 +5 V Power
Pino 19 Hot Plug Detect

 
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