High-Definition Multimedia Interface

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High-Definition Multimedia Interface

Logo
Logo ufficiale HDMI

Tipo Connettore audio/video digitale
Informazioni storiche
Ideatore Associazione HDMI
Data origine Dicembre 2002
In produzione Dal 2003 a oggi
Specifiche meccaniche
Larghezza Tipo A (13,9 mm), Tipo C (10,42 mm)
Altezza Tipo A (4,45 mm), Tipo C (2,42 mm)
Inseribile a caldo Si
Esterno Si
Segnale audio LPCM, Dolby Digital, DTS, DVD-Audio, Super Audio CD, Dolby TrueHD, DTS-HD Master Audio, MPCM
Segnale video 480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p, 1440p, 1600p, etc.
Segnale dati Si
Banda dati 10,2 Gb/s (340 MHz)
Protocollo TMDS
Connettore 19
Piedinatura
HDMI Connector Pinout.svg
Type A (Female) HDMI
Nome Descrizione
Pied. 1 TMDS Data2+ Rosso
Pied. 2 Schermatura TMDS Data2
Pied. 3 TMDS Data2– Rosso
Pied. 4 TMDS Data1+ Verde
Pied. 5 Schermatura TMDS Data1
Pied. 6 TMDS Data1– Verde
Pied. 7 TMDS Data0+ Blu
Pied. 8 Schermatura TMDS Data0
Pied. 9 TMDS Data0– Blu
Pied. 10 TMDS Clock+
Pied. 11 Schermatura TMDS Clock
Pied. 12 TMDS Clock–
Pied. 13 CEC
Pied. 14 Riservato Da non collegare sui dispositivi
Pied. 15 SCL
Pied. 16 SDA
Pied. 17 Massa DDC/CEC
Pied. 18 Alimentazione +5 V (max 50 mA)
Pied. 19 Rilevamento Hot Plug

HDMI (pronuncia italiana: /akkaˈdi ɛmmeˈi/; pronuncia inglese: /eɪtʃ diː ɛm aɪ/) è la sigla che identifica la High-Definition Multimedia Interface (in italiano, interfaccia multimediale ad alta definizione), uno standard commerciale completamente digitale per l'interfaccia dei segnali audio e video, creato nel 2002 dai principali produttori di elettronica, tra cui Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Thomson, Toshiba e Silicon Image.

Lo standard gode anche dell'appoggio dei principali produttori cinematografici quali Fox, Universal, Warner Bros e Disney e degli operatori televisivi DirecTV ed EchoStar (DISH Network), di CableLabs e Samsung.

Evoluzione della SCART[modifica | modifica sorgente]

HDMI è la prima interfaccia non compressa completamente digitale a inviare contemporaneamente segnali audio e video; è retro-compatibile con l'interfaccia digitale DVI che è in grado, però, di trasportare solamente il segnale video. Dal punto di vista della semplicità di utilizzo da parte di un utente, HDMI ricorda molto la connessione SCART introdotta negli anni ottanta per collegare le prime videocamere e videoregistratori, utilizzando un'unica presa per collegare qualsiasi periferica audio/video. Anche HDMI può essere utilizzata tra differenti dispositivi audio/video ed è una soluzione adatta (per quanto non unica) al trasporto del segnale di apparecchi digitali come set-top box, lettori DVD e ricevitori satellitari verso schermi anch'essi digitali come LCD, Plasma o videoproiettori. Esistono, tuttavia, anche alcuni modelli di televisore a tubo catodico (quindi ancora analogici) dotati di connessione HDMI per permettere la connessione di sorgenti alta definizione mediante questa interfaccia.

A differenza di quanto è avvenuto in passato con altri tipi di interfacce di collegamento, lo sviluppo dell'interfaccia HDMI è tutt'altro che completato: uno dei principi base della nuova interfaccia, fortemente voluto dai produttori, è proprio la sua caratteristica di essere in costante evoluzione, con ogni nuova versione identificata con un numero univoco. La prima versione - uscita nel 2002 - era la HDMI 1.0. Successivamente, sono arrivati 2 aggiornamenti, 1.1 e 1.2, che hanno progressivamente aumentato la velocità di trasferimento dei dati, introducendo contemporaneamente altre funzionalità. Dal punto di vista dei componenti hardware non è cambiato nulla, infatti il cavo e il connettore sono rimasti invariati, ma è cambiata la gestione software del protocollo di trasmissione. La serie di aggiornamenti è arrivata alla versione 1.4, del maggio 2009. Per avere un'idea di quali siano stati i progressi compiuti in 4 anni, basti pensare che, mentre HDMI 1.0 era in grado di offrire un bitrate massimo di 4,9 Gb/s, la versione 1.3 arriva fino a 10,2 Gb/s.

Vecchio sistema di classificazione[modifica | modifica sorgente]

Di seguito vengono illustrate brevemente alcune delle peculiarità di ciascuna versione.

Versione 1.0[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata il 9 dicembre 2002

  • Bitrate massimo di 4,9 Gb/s. Supporta fino a 165 Mpixel/s di flusso video (1080p a 60 Hz o UXGA) e audio a 8 canali codificato a 192 kHz e 24 bit.

Versione 1.1[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata il 20 maggio 2004

  • Supporto addizionale per la protezione dei contenuti dei DVD Audio.

Versione 1.2[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata l'8 agosto 2005

  • Supporto addizionale per i Super Audio CD.
  • Connessione HDMI Tipo A disponibile per i PC.
  • Disponibilità per i PC di utilizzare colori RGB nativi con l'opzione dei colori YCbCr.
  • Supporto per le fonti a bassa tensione.

Versione 1.3[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata il 22 giugno 2006

  • Bitrate aumentato a 10,2 Gb/s (340 MHz).
  • Supporto (opzionale) colori 30 bit, 36 bit e 48 bit (RGB o YCbCr).
  • Supporto standard colori xvYCC.
  • Supporto funzionalità di sincronizzazione audio automatica.
  • Supporto (opzionale) uscita Dolby TrueHD e DTS-HD Master Audio stream (formati audio utilizzati con i dischi HD DVD e Blu-ray).
  • Possibilità di sync automatico dell'audio.

Il cavo è distribuito in Categoria 1, testato fino a 74,25 MHz, e in Categoria 2, testato fino a 340 MHz. È stato creato anche il nuovo Mini connettore di Tipo C, per dispositivi portatili.

Il 10 novembre 2006 è stato rilasciato lo standard HDMI 1.3a il quale introduce modifiche nella struttura del cavo e del ricevitore per il Tipo C, raccomandazioni sulla terminazione lato sorgente e rimozione dei limiti inerenti undershoot e massimi tempi di fronte di salita e discesa del segnale.[1] Cambiano, inoltre, i limiti di capacità per il canale CEC, chiariscono i limiti di quantizzazione del segnale sRGB e i comandi CEC per la temporizzazione sono modificati con l'aggiunta dei comandi di controllo audio.[1] È inoltre aggiunto il supporto per il flusso ottico SACD nel formato nativo DST piuttosto che nel formato non compresso DSD, come introdotto nelle specifiche HDMI 1.2.

I successivi HDMI 1.3b, 1.3b1 e 1.3c sono stati rilasciati rispettivamente il 26 marzo 2007, 9 novembre 2007 e 25 agosto 2008. Essi non introducono differenze di funzioni, prestazioni o caratteristiche rispetto alle precedenti, ma solo descrivono il testing per i prodotti basati sulle specifiche HDMI 1.3a, in merito alla conformità su HDMI (1.3b), al Mini connettore di Tipo C HDMI (1.3b1) e ai cavi HDMI attivi (1.3c).

Più nello specifico, si possono evidenziare maggiormente le differenze tra la versione 1.2 e la 1.3:

Caratteristiche HDMI 1.2 HDMI 1.3
Data rate massimo 4,95 Gb/s 10,2 Gb/s
Ampiezza di banda massima 165 MHz 340 MHz
Risoluzione massima 1920x1080 progressiva (1080p) 2560x1440 progressiva (1440p)
Profondità colori massima 24 bit 48 bit
Colori codificabili 16,7 milioni 281475 miliardi
Supporto DTS & Dolby Digital 5.1
Supporto Dolby TrueHD & DTS-HD No
Campionamento audio (2 canali) 192 kHz 768 kHz
Campionamento audio (da 3 a 8 canali) 96 kHz (max 4 flussi) 192 kHz (max 8 flussi)

Versione 1.4[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata il 28 maggio 2009[2][3]

  • Supporto ad almeno 7 formati 3D.
  • Supporto alla comunicazione bidirezionale, che include la connessione Ethernet fino a 100 Mbps e lo streaming del flusso audio.
  • Funzionalità HEC (HDMI Ethernet Channel).
  • Supporto al canale di ritorno per l'audio.
  • Supporto a risoluzioni fino a 4096 x 2160 pixel a 24 fps e 30 Hz.
  • Funzionalità ACE (Automatic Content Enhancement).
  • Nuovo mini connettore a 19 pin.

Nel luglio 2009 la Silicon Image ha annunciato l'imminenza dell'avvio della produzione dei relativi chip SiI9387 e trasmettitori SiI9334.

Versione 2.0[modifica | modifica sorgente]

Rilasciata il 4 settembre 2013[4] durante l'IFA 2013 di Berlino

  • 18 Gbit/s di banda passante massima totale (6 Gbit/s per canale).
  • Supporto risoluzione 4K (2160p) a 60 FPS (25 FPS in 3D).
  • Supporto a 32 canali audio.
  • Supporto audio fino a 1536 KHz.
  • Supporto al dynamic auto lip-sync (sincronizzazione labiale dinamica automatica).

Le nuove specifiche HDMI 2.0 non includono la definizione di nuovi cavi o connettori, pertanto gli attuali cavi "HDMI High Speed" e "HDMI High Speed with Ethernet" supportano l'aumento di banda passante dovuto alle nuove specifiche.

Nuovo sistema di classificazione[modifica | modifica sorgente]

Il consorzio HDMI ha previsto 5 tipi di cavi HDMI che saranno distinti non più tramite l'indicazione numerica ma tramite specifici loghi.

HDMI STANDARD
Si fa riferimento a un cavo STANDARD, con una banda passante limitata, pertanto capace di supportare una sorgente a 1080i o 720p. Tali limitazioni, associate ad una riduzione dei prezzi dei cavi con caratteristiche più avanzate, ne rendono sempre più scarsa la diffusione.
HDMI STANDARD with ETHERNET
È un cavo simile a quello STANDARD, ma capace di trasportare anche il segnale di rete. Non sarebbe quindi necessario collegare un ulteriore cavo LAN agli apparecchi che necessitano di connessione di rete, ma basterebbe il solo HDMI. L'uso della porta HDMI per il trasferimento del segnale di rete è però ad oggi scarsamente diffuso.
HDMI STANDARD AUTOMOTIVE
È un particolare cavo realizzato per trasportare segnali audio e video all'interno delle automobili. Dovrebbe essere indirizzato esclusivamente agli installatori di impianti di Car Entertainment.
HDMI HIGH SPEED
È un cavo ad alta velocità, con una banda maggiore, capace quindi di gestire anche la risoluzione Full HD e superiore, come quella 4K. È il cavo da utilizzare nella maggior parte delle situazioni, pienamente compatibile con tutte le specifiche HDMI 1.4 e 2.0.
HDMI HIGH SPEED with ETHERNET
È un cavo simile a quello HIGH SPEED, ma con la coesistenza di una connessione di rete (vedere HDMI STANDARD with ETHERNET).
ARC
Acronimo di Audio Return Channel. Non è uno standard diverso di cavo, ma l'indicazione della presenza di un canale aggiuntivo per il ritorno audio.

Formati supportati[modifica | modifica sorgente]

L'interfaccia HDMI è compatibile con tutti i principali formati video, tra i quali si possono citare: PAL, NTSC e ATSC. Tra le innovazioni che si sono susseguite nel corso dello sviluppo dello standard vi è anche l'aumento della massima risoluzione video supportata. Se inizialmente questa era la 1080p utilizzata attualmente dalla televisione ad alta definizione e quindi anche dai supporti ottici HD DVD e Blu-ray, dalla versione 1.4 si è arrivati al formato 2160p (4K) delle moderne TV e proiettori Quad-HD. Anche la profondità dei colori massima è aumentata enormemente, arrivando a 48 bit, il che si traduce nella possibilità, teorica, di codificare oltre 280 miliardi di colori. È stato incluso, inoltre il supporto al 3D.

Micro HDMI[modifica | modifica sorgente]

Nel 2009 è stata annunciata la messa in commercio di un connettore micro HDMI che segue la specifica 1.3 di Tipo D, dotato di 19 connessioni come l'HDMI tradizionale. Il connettore MICRO HDMI di tipo D è grande all'incirca la metà del connettore MINI HDMI di tipo C e quasi uguale in dimensione al connettore micro USB.[5]

Meccanismi di protezione dei contenuti[modifica | modifica sorgente]

Per poter essere accettato dall'industria cinematografica, lo standard HDMI ha dovuto essere dotato di un sistema di protezione dei contenuti, o DRM (Digital Rights Management), chiamato HDCP (High-Definition Content Protection), supportato dalla sua versione 1.10 in poi.

Tale tecnologia è stata sviluppata inizialmente da Intel, ed è fornita da una società controllata dal produttore stesso, la Digital Content Protection, LLC. Essa è implementata in tutti i prodotti HD DVD e Blu-ray e si tratta di un meccanismo di codifica che può essere decriptato solo da particolari dispositivi hardware e dovrebbe, quindi, essere più difficile da aggirare da parte dei pirati (in realtà sono già state individuate diverse tecniche per superare tali difese). A ogni modo, per godere a pieno dei contenuti ad alta definizione è opportuno appoggiarsi a questa tecnologia abbinata all'interfaccia HDMI, perché se si utilizzano altre connessioni, come il video component, il segnale potrebbe essere automaticamente degradato (a seconda del livello di protezione impostato) e la qualità dell'immagine risultare molto simile a quella offerta dai tradizionali DVD, rendendo quindi inutile l'utilizzo di sorgenti ad alta definizione.

Modalità di trasferimento del segnale audio/video[modifica | modifica sorgente]

Lo standard HDMI supporta 3 modalità di trasferimento del segnale video (standard, enhanced, alta definizione) e del segnale audio digitale multicanale, su un unico cavo. Non dipende dai vari standard di televisione digitale quali ATSC e DVB in quanto questi ultimi sono delle forme di incapsulamento di flussi dati MPEG, che vengono inviati a un decoder e quindi visualizzati sotto forma di segnale video non compresso (eventualmente ad alta definizione). Tali dati video vengono successivamente codificati in tecnologia TMDS e trasmessi in modalità digitale su un canale HDMI. Lo standard prevede inoltre il supporto per segnali audio digitali non compressi a 8 canali. A partire dalla versione 1.2 sono supportati fino a 8 canali audio a 1 bit, la tecnologia usata dai Super Audio CD.

Il connettore standard HDMI "Tipo A" è a 19 pin; lo standard definisce anche un "Tipo B" per risoluzioni più elevate, che però non risulta ancora molto diffuso. Quest'ultimo tipo è a 29 pin e consente il trasporto di un segnale video espanso per display ad alta risoluzione (superiore a 1080 pixel).

L'HDMI tipo A è retrocompatibile con l'interfaccia DVI single-link attualmente usata sui monitor e schede grafiche per computer. In tal modo una sorgente di segnale DVI è in grado di gestire un monitor HDMI (o viceversa) attraverso un opportuno cavo o adattatore, anche se è necessario rinunciare all'audio e alle funzioni di controllo remoto previste dallo standard HDMI. Inoltre, per i motivi accennati sopra, in assenza del supporto per la tecnologia di protezione HDCP, il dispositivo di visualizzazione degraderà la qualità e la risoluzione dell'immagine. Analogamente, l'HDMI tipo B è retrocompatibile con la tecnologia DVI dual-link.

Lacune di HDMI[modifica | modifica sorgente]

Se dal punto di vista della riproduzione di contenuti ad alta definizione, lo standard HDMI risulta uno dei migliori, la stessa cosa non si può dire della "registrazione" di contenuti audio/video. I dati che passano nell'HDMI non sono compressi, e la funzione primaria dell'HDCP è proprio quella di proteggere i dati non compressi dalla possibilità di copie, così come avveniva per la connessione DVI. Quindi, al momento, non esiste alcuna possibilità di registrare i dati tramite l'HDMI se non alterando i circuiti di ricezione del segnale del televisore[6], ma non è escluso che queste funzionalità vengano introdotte con versioni future. Inoltre il connettore hdmi non dispone di elementi di fissaggio al dispositivo: l'aumentata capacità di trasmissione su cavi di lunga dimensione, pone l'inevitabile problema tecnico del peso del cavo stesso, il quale peso poggiando tutto sul connettore lo sottopone a sforzo maggiore (e conseguentemente maggior rischio di rotture).

Specifiche tecniche[modifica | modifica sorgente]

Connettori[modifica | modifica sorgente]

Connettore HDMI

Lo standard HDMI supporta attualmente tre tipi di connettori: A, B e C.

Il connettore HDMI di tipo A, introdotto inizialmente con HDMI 1.0, è il più diffuso: è composto da 19 pin, ed è retro-compatibile (elettricamente) con quello DVI-D (single link).

Il connettore HDMI di tipo B, sempre introdotto con HDMI 1.0, ha 29 pin, e può trasportare il doppio dei dati trasmessi da un connettore di tipo A. Il suo uso principale è per display ad altissime risoluzioni, ed è l'equivalente (a livello elettrico) del DVI-D dual-link.

Infine, il connettore HDMI di tipo C è quello introdotto più recentemente, con HDMI 1.3: si tratta essenzialmente di un connettore di tipo A di ridotte dimensioni, sviluppato per quegli apparecchi portatili (ad esempio, videocamere) che necessitano di componenti di ridotte dimensioni. La superficie del tipo C è all'incirca 2 volte e mezzo più piccola di quella del tipo A (10.42 mm x 2.42 mm del tipo C, contro i 13.9 mm x 4.45 mm del tipo A). Visto che le uniche differenze tra un tipo C e un tipo A sono solo le dimensioni, due apparecchi aventi questi due tipi di connessioni possono essere facilmente collegate tramite un cavo opportuno (HDMI tipo A - tipo C), senza alcun problema di compatibilità elettrica.

Di seguito viene illustrato uno schema che esemplifica la disposizione dei pin di contatto, e la loro funzione, di un connettore HDMI Tipo A Molex 500254-1907:

Pin Segnale Pin Segnale
1 TMDS Data2+ 2 TMDS Data2 (schermatura)
3 TMDS Data2– 4 TMDS Data1+
5 TMDS Data1 (schermatura) 6 TMDS Data1–
7 TMDS Data0+ 8 TMDS Data0 (schermatura)
9 TMDS Data0– 10 TMDS Clock+
11 TMDS Clock (schermatura) 12 TMDS Clock–
13 CEC 14 Riservato (N.C. sui dispositivi)
15 SCL 16 SDA
17 Massa DDC/CEC 18 Alimentazione +5V
19 Rilevazione Hot plug

Il significato delle sigle utilizzate nello schema è illustrato brevemente qui di seguito:

Canale TMDS (Transition Minimized Differential Signaling)[modifica | modifica sorgente]

Si tratta di una tecnologia di trasmissione dati ad alta velocità utilizzata nelle interfacce HDMI e DVI. Consiste in 3 canali che trasportano i dati audio/video e alcuni dati ausiliari, in grado di raggiungere un volume di dati di 3,4 GB/s per canale.

  • Tecnica di segnalazione: Conforme alla specifica DVI 1.0 Single-link (HDMI Tipo A) o dual-link (HDMI Tipo B).
  • Pixel rate video: da 25 a 165 MHz (Tipo A) o 330 MHz (Tipo B).
    • I formati video con pixel rate inferiore a 25 MHz (ad es. 13,5 MHz nel caso del formato 480i/NTSC) sono trasmessi con un meccanismo di ripetizione dei pixel.
  • Codifica dei pixel: RGB 4:4:4, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:4:4.
  • Velocità di campionamento audio: 32 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 88,2 kHz, 96 kHz, 176,4 kHz, 192 kHz.
  • Canali audio: fino a 8.

Canale CEC (Consumer Electronics Control) - opzionale[modifica | modifica sorgente]

Permette la comunicazione dei segnali di controllo e di comando a ogni componente interconnesso. Le caratteristiche del CEC sono opzionali ed è quindi il produttore stesso della periferica a deciderne l'implementazione. Nel caso in cui tutti i componenti dell'HDMI siano connessi tramite CEC, diventa possibile trasferire i comandi a tutti i componenti tramite un unico dispositivo di controllo. I comandi includono l'accensione e spegnimento, l'avvio della riproduzione, l'abilitazione della modalità Standby, la registrazione, e altri.

  • Basato sul protocollo standard AV Link.
  • Utilizzato per le funzioni di controllo a distanza.
  • Bus seriale unidirezionale a un conduttore.
  • Definito nella specifica HDMI 1.0.

Canale SDC (Serial Data Clock)[modifica | modifica sorgente]

Viene utilizzato per la sincronizzazione del trasferimento dati.

Canale SDA (Serial Data Access)[modifica | modifica sorgente]

Un canale dedicato al trasferimento seriale dei dati.

Canale DDC (Display Data Channel)[modifica | modifica sorgente]

Consente la comunicazione delle specifiche del display, come il nome del produttore, il tipo di prodotto, i formati audio e video supportati con le relative risoluzioni, etc, ai vari dispositivi connessi.

  • Tecnica di segnalazione I²C con frequenza di clock a 100 kHz
  • Struttura dati E-EDID conforme alle specifiche EIA/CEA-861B e VESA Enhanced EDID.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b HDMI Specification 1.3a Document Revision History (PDF), HDMI Licensing, LLC., 10 novembre 2006. URL consultato il 18 novembre 2009.
  2. ^ fonte: www.hwupgrade.it
  3. ^ fonte: www.avmagazine.it
  4. ^ HDMI.org, HDMI Forum releases version 2.0 of the HDMI specification, 4 settembre 2013. URL consultato il 4 settembre 2013.
  5. ^ Gabriele Burgazzi, Mini HDMI, in arrivo un nuovo connettore in Hardware Upgrade, 1° maggio 2009.
  6. ^ tv hack bypasses hdcp

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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