High-Definition Multimedia Interface

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Connecteur HDMI

Le HDMI (High Definition Multimedia Interface) est une interface audio/vidéo entièrement numérique capable de transmettre des flux non compressés. Le HDMI fournit une interface entre n'importe qu'elle source émettrice de contenu audio/vidéo digital compatible - comme un lecteur HD-DVD ou Blu-Ray, un ordinateur ou une console de jeu - avec un récepteur compatible - tel qu'une télévision HD.

C'est le remplaçant actuel des anciennes normes analogiques comme la péritel (SCART), ou la S-Vidéo.

HDMI supporte n'importe quel format de vidéo, incluant la définition standard, améliorée et haute définition ainsi que le son multi-canal, le tout sur un seul câble.

Il est indépendant des différentes normes de transmission de la Tv digitale comme la Télévison numérique terrestre, ou la télévision numérique par satellite.

HDMI encapsule les données vidéo par TMDS pour la transmission des données. Au départ, le taux de transmission maximal était de 165Mpixel/s, suffisant pour assurer la résolution de 1080p à 60Hz ou de la norme UXGA (1600x1200), mais la norme HDMI 1.3 a permis d'augmenter la transmission jusqu'à 340Mpixel/s.

HDMI permet aussi la transmission du son jusqu'à 8 canaux non compressés sur un taux d'échantillon de 192Khz avec 24bit/échantillon ainsi que le support de flux audio compressés comme le DTS et le Dolby Digital. Il offre, de plus, le support du format Super Audio CD (SACD) avec des taux pouvant atteindre 4 fois le taux du SACD. La norme HDMI 1.3 apporte enfin le support de flux audio de très haute qualité -sans perte de qualité (lossless)- tels que le Dolby TrueHD et le DTS-HD Master Audio.

Le connecteur HDMI standard de Type A comporte 19 broches, et une version de connecteur permettant une résolution supérieure appelé connecteur type B a aussi été définie. Le connecteur type B possède 29 broches lui permettant de supporter de très hautes résolutions pour les écrans à venir. Il est destiné aux résolutions supérieures au WQSXGA (3200x2048).

Le Type A est rétro-compatible avec le DVI Single-link (DVI-D, DVI-I mais pas DVI-A) qui est largement utilisé dans les moniteurs d'ordinateurs et les cartes graphiques. Cela signifie qu'un émetteur utilisant la norme DVI-D peut diriger un écran à la norme HDMI -avec un adapteur-, et vice et versa, mais les caractéristiques en matière de transport audio et de contrôle à distance propres au HDMI ne pourront être utilisées. De surcroit, sans le support du HDCP de l'émetteur et/ou du récepteur, l'utilisateur ne pourra profiter de contenu protégé dans des conditions optimales. Le type B est, de manière similaire, rétro-compatible avec le Dual-link DVI.

Les fondateurs du HDMI sont composés des fabricants de produits électroniques suivants : Hitachi, Matsushita Electric Industrial (Panasonic/National/Quasar), Philips, Sony, Thomson (RCA), Toshiba, et Silicon Image. Digital Content Protection, LLC (filiale d'Intel) définit les spécifications du HDCP pour le HDMI. HDMI a le soutien des principaux studios de production comme Fox, Universal, Warner Bros et Disney.

[modifier] Spécifications

[modifier] Formats vidéos supportés

SDTV (Standard Definition TV) :

  * 720x480i (NTSC)
  * 720x576i (PAL)

EDTV (Enhanced Definition TV) :

  * 640x480p (VGA)
  * 720x480p (NTSC Progressif)
  * 720*576p (PAL Progressif)

HDTV (High Definition Television):

  * 1280x720p ("720p")
  * 1920x1080i ("1080i")
  * 1920x1080p ("1080p")

L'intérêt du HDMI se porte donc pour les trois définitions de la HDTV même si les autres résolutions sont possibles. Particulièrement si l'un des protagoniste de la chaîne HD ne respecte pas les spécifications requises en terme de matériel et/ou de contenu protégé.

Note : p veut dire progressif - i veut dire entrelacé (interlaced) -

La version 1.3 permet en outre un transfert en 10 bits vidéo par couleur et offre ainsi une plus grande palette de couleurs. Cette révision apporte le support de 48bit de profondeur des couleurs.
Taux de transfert de la vidéo : 25 MHz à 340 MHz (Type A, norme 1.3) et jusqu'à 680 MHz (Type B). Les formats vidéos avec des taux de transferts en dessous de 25 MHz (ex : 13.5 MHz pour 480i/NTSC) sont transmis en utilisant un schéma de répétition des pixels.
Le taux de rafraîchissement peut atteindre 120Hz.

[modifier] Formats audio supportés

Non compressé (PCM) : audio PCM jusqu'à 8 canaux à 24bit de taux d'échantillonnage et jusqu'à la fréquence de 192Khz.
Compressé : support de tous les formats compressés courants; Dolby Digital 5.1 - 7.1, DTS etc.
SACD
DVD-Audio (concurrent du SACD) : depuis HDMI 1.1
Sans perte de qualité (Lossless) : HDMI supporte le Dolby TrueHD et le DTS-HD Master Audio que l'on retrouve dans les formats HD-DVD et Blu-Ray.

[modifier] Transition Minimized Differential Signaling : TMDS

Technologie développée par Silicon Image, elle permet de transférer de très grande quantités de données à travers un câble blindé. Dans un câble HDMI, il y a trois canaux TMDS séparés, chacun capable de transférer des données jusqu' à 3,4Gbps - ce qui amène à un total de 10,2Gbps. HDMI 1.3 a doublé la fréquence de transmission passant de 165Mhz à 340Mhz. Cela a permis de passer de 4,95Gbps à la bande passante de 10,2Gbps. Un canal d'horloge TMDS permet la temporalisation du flux de données et ainsi assurer l'intégrité du message même sur de longs câbles.

[modifier] DDC channel : Canal de données d'affichage

Permet à l'émetteur (ex: une carte graphique) d'interroger le destinataire (ex: une TV HD) sur ces capacités d'affichage
Utilisation du protocole I²C (Inter Integrated Circuit) à une vitesse d'horloge de 100Khz.
Structure des informations sur l'affichage par EDID (Extended Display Identification Data) définie par la VESA.

[modifier] Consumer Electronics Control (CEC) : contrôle "inter-éléments"

Pour ajouter plus de fonctionnalités à son système audio/vidéo, un utilisateur peut utiliser des éléments supportant la caractéristique CEC optionnelle. Cela permet à un élément de communiquer avec un autre et de le contrôler. Par exemple, "la touche lecture universelle" (One Touch Play) permettra à un utilisateur d'allumer tous les éléments nécessaires à la lecture d'un contenu avec une seule touche. Un autre exemple est le cas d'un camescope reliée à une Télévision et commandé par cette dernière.

Implémentation optionnelle
Câblage des différents éléments requis
Utilise le protocole AV-link
Définie avec le HDMI 1.0 et mis à jour avec la norme HDMI 1.2A

[modifier] Protection des contenus HD

Le technologie propriétaire HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) - développé par Digital Content Protection LLC, fliliale d'Intel - assure la protection contre la copie des flux HD.
Les fabricants doivent s'acquiter d'une license HDCP pour que les consommateurs puissent visionner des contenus protégés avec ces appareils. Si la chaîne HDCP n'est pas respectée (ex: lecteur HD-DVD non-HDCP) le consommateur encoure le risque de ne pas pouvoir profiter de la qualité d'image recherchée, voire même l'impossibilité de lire le contenu légalement acquis. C'est l'aspect le plus controversé de la norme HDMI.

[modifier] Types de connecteurs

Il y a trois types de connecteurs HDMI :

Type A : c'est le plus courant; il se compose de 19 broches et est suffisant pour afficher en 1080p avec un son multicanal
Type B : c'est l'équivalent du Dual-link DVI mais qui est en partie rendu obsolète par la version 1.3 du HDMI - qui double la bande passante sur un câble de type A. Il est quasiment absent du marché mais permettrait en théorie d'atteindre des transferts jusqu'à 20,4Gbps.
Type C : apparu avec la norme 1.3 du HDMI, le type C est une version compact du type A (avec donc 19 broches) spécialement dédié aux caméscopes et appareils photos numériques.

Connecteur de Type A (fiche femelle):

Brochage détaillé du connecteur de Type A
Broche	Type de signal	Broche	Type de signal
1	TMDS Data2+	2	TMDS Data2 Shield
3	TMDS Data2–	4	TMDS Data1+
5	TMDS Data1 Shield	6	TMDS Data1–
7	TMDS Data0+	8	TMDS Data0 Shield
9	TMDS Data0–	10	TMDS Clock+
11	TMDS Clock Shield	12	TMDS Clock–
13	CEC	14	Reserved (N.C. on device)
15	SCL	16	SDA
17	DDC/CEC Ground	18	+5 V Power
19	Hot Plug Detect

[modifier] Les versions

[modifier] HDMI 1.0 (Décembre 2002)

Spécification initiale

Résolution vidéo maximale :

1080p@60Hz ou UXGA (format PC) 24bit RGB/36bit YCrCb de profondeur de couleurs

Performances audio :

8 canaux non-compressés (PCM) @ 192Khz, 24 bit par échantillon Support des formats compressés Dolby et DTS

[modifier] HDMI 1.1 (Mai 2004)

Support du DVD-Audio

[modifier] HDMI 1.2 (Août 2005)

Support du SACD
Disponibilité des connecteurs HDMI de type A pour les équipements informatiques.
capacité d'un ordinateur de conserver son espace de couleur RGB quand il envoie un flux par HDMI à une TVHD qui cependant garde son espace de couleur YCbCr
Les écrans compatibles HDMI 1.2 et ultérieurs supportent les sources à bas voltage provenant de sources au format [Pci-Ex]

[modifier] HDMI 1.2a (Décembre 2005)

Spécification des fonctions CEC (Consumer Electronic Control)

[modifier] HDMI 1.3 (22 juin 2006)

La bande passante sur un lieu simple HDMI de type A passe à 10,2Gbps (soit une fréquence de 340Mhz). Sur un lien double (type B) les 10,2Gbps seraient potentiellement doublés.
La profondeur des couleurs profite de ce surplus de bande passante et peut atteindre les valeurs suivantes : 30bit, 36bit et 48bit (en RGB ou YCbCr)
Support d'un espace de couleurs 1,8 fois plus large : xvYCC.
Capacités de synchronisation automatique du son sur le mouvement des lèvres et des images..
Support ad-hoc des format compressés sans perte de qualité suivants : Dolby True-HD et DTS-HD Master Audio.

Bien que ces formats soient directement supportés par la version 1.3, les versions précédentes permettent la lecture de ce type de flux si la source décompresse lesdits formats en PCM et que le récepteur a la capacité de gérer le son PCM multicanal.

Disponibilité d'un mini-connecteur pour les camescopes et appareils photo numérique.

[modifier] Limitations des longueurs

Un problème rapporté pour la norme HDMI concerne la longueur maximale du câble. Comme pour tous les câbles, l'attenuation du signal devient trop forte à partir d'une certaine longueur. Pour les câbles de cuivre standard HDMI d'un AWG de 28, certains utilisateurs ont rencontré des dégradations du signal avec une longueur de plus de 5 mètres. Pour les rétro-projecteurs, ceci peut avoir pour conséquence une perte de données, les compensations logicielles ne suffisant pas à récupérer un signal acceptable.

Le site Web HDMI conteste toutefois la limite des 5 mètres: "La technologie HDMI a été conçue pour l'utilisation le câble en cuivre standart de grandes longueurs. Dans le but de permettre aux fabricants d'améliorer leurs produits grâce à l'utilsation de nouvelles technologies, la norme HDMI spécifie les exigences requises en terme de connexion sans pour autant spécifier de longueurs maximales. Les frabricants sont censés vendre des câbles de cuivre à des prix résonnables pour des longueurs supérieures à 15 mètres." (source: HDMI FAQ page)

Une des façons d'augmenter la longueurs limite est d'augmenter l'épaisseur des fils de cuivre, diminuant ainsi l'impédance. Un cable d'AWG de 24 est considéré comme meilleur qu'un cable d'AWG 28. Un autre moyen serait d'utiliser de la fibre optique ou des cables doublé Cat-5 au lieu des cables standards. Certaines marques proposent des amplificateurs et des répéteurs ce qui permet la connexion de plusieurs câbles à la suite.