Hdmi

High-Definition Multimedia Interface

Le High Definition Multimedia Interface (HDMI) (en français : Interface Multimedia Haute Définition) est une norme et interface audio/vidéo entièrement numérique pour transmettre des flux chiffrés non compressés. Le HDMI permet de connecter une source audio/vidéo DRM - comme un lecteur Blu-ray ou HD DVD, un ordinateur ou une console de jeu - avec un récepteur compatible - tel qu'un téléviseur HD à condition que les appareils reliés entre eux soient compatibles avec le verrouillage anti-copie HDCP.

Principes techniques et distinction par niveaux

La norme HDMI permet d'exploiter les différents formats vidéo numériques, dont la définition standard (SD), la résolution améliorée (ED) et la haute définition (HD) ainsi que le son multi-canal, en véhiculant toutes les données grâce à un seul câble. Il existe plusieurs niveaux HDMI, symbolisés par un chiffre associé à l'acronyme; par exemple : HDMI 1.0, HDMI 1.3, etc...

Le HDMI est indépendant des différentes normes de télédiffusion ou transmission numérique telles que la télévision numérique terrestre, l'IPTV, la télévision numérique par satellite ou par câble.

Le format HDMI exploite un procédé qui conditionne (encapsule) le flux des données vidéo par TMDS, pour leur transmission. Lors de la création de la norme HDMI, le débit ou taux de transmission maximal a été fixé à 165 Mpixel/s. Ce taux a été suffisant pour assurer une résolution vidéo de 1080p à 60 Hz ou de la norme UXGA (1 600×1 200); toutefois, la norme HDMI 1.3 a permis d'augmenter la transmission jusqu'à 340 Mpixel/s.

HDMI permet aussi la transmission du son jusqu'à 8 canaux non compressés sur un taux d'échantillonnage de 192 kHz avec 24 bit/échantillon ainsi que le support de flux audio compressés comme le DTS et le Dolby Digital. Ces données sont également conditionnées (encapsulées) conformément à la norme de transmission TMDS.

Ces spécificités permettent une compatibilité avec le format Super Audio CD (SACD) procurant un débit pouvant atteindre 4 fois le taux du SACD.

La norme HDMI 1.3 procure un flux audio de très haute performance - sans perte de qualité (lossless) - pouvant exploiter les formats Dolby TrueHD ou DTS-HD Master Audio.

Connectique A et B

• Le connecteur HDMI standard de Type A comporte 19 broches.
• La version du connecteur HDMI compatible pour les résolutions supérieures est de Type B.

Le connecteur Type B possède 29 broches offrant une compatibilité avec les très hautes résolutions (avec une certaine évolutivité). Il est adapté aux résolutions supérieures au WQSXGA (3 200×2 048).

Le Type A est rétro-compatible avec le DVI Single-link (DVI-D, DVI-I mais pas DVI-A), lequel est largement utilisé pour les moniteurs informatiques et les cartes graphiques d'ordinateurs. Ainsi, avec un simple adaptateur, tout appareil source qui exploite la norme DVI-D est quasi compatible avec un écran à la norme HDMI et vice et versa; toutefois, les caractéristiques audio et de contrôle à distance propres au HDMI ne pourront être utilisées puisqu'elles n'existent pas pour la connectique DVI.

Sur le même principe, le HDMI Type B est rétro-compatible avec la connectique DVI Dual-link.

Verrouillage anti-copie

• La technologie propriétaire HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) - développé par Digital Content Protection LLC, filiale d'Intel - assure la protection contre la copie des flux HD. Ce verrouillage numérique est intimement lié à la norme HDMI et ne peut pas être éliminé.
• En l'absence d'une compatibilité HDCP de l'un des appareils (source ou affichage), certains signaux vidéo HD ne pourront pas être restitués dans leur définition d'origine mais en basse résolution voire ne pas s'afficher du tout.

Fabricants impliqués

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. Le 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 et Disney.

Spécifications techniques

Formats vidéos compatibles

SDTV (Standard Definition TV) :

• 720×480i (conforme au standard NTSC entrelacé numérique)
• 720×576i (conforme au standard PAL entrelacé numérique)

EDTV (Enhanced Definition TV Résolution améliorée) :

• 640×480p (VGA)
• 720×480p (conforme au standard NTSC, affichage progressif)
• 720×576p (conforme au standard PAL, affichage progressif)

HDTV (High Definition Television Haute Définition) :

• 1280×720p ("720p")
• 1920×1080i ("1080i")
• 1920×1080p ("1080p")

Notes :

• p signifie progressif et i signifie entrelacé (interlaced)
• la norme HDMI prend en charge les différentes fréquences d'affichage (nombre d'images par seconde) : 24/25/30/50/60/100 Hz

Compatibilité universelle

L'intérêt du HDMI concerne la compatibilité avec les trois niveaux de définition numérique (SD à TVHD) et permet une évolutivité du système pour les futures normes.

• La version 1.3 permet un flux de transfert vidéo numérique en échantillonnage 10 bits par couleur ce qui procure une plus grande palette de couleurs. Cette évolution offre un niveau de 48 bit pour la profondeur des couleurs.
• Largeur de bande pour le flux vidéo numérique : de 25 MHz à 340 MHz (Type A, norme 1.3) et jusqu'à 680 MHz (Type B). Les formats vidéos qui exploitent une bande passante inférieure à 25 MHz (exemple : 13,5 MHz pour 480i/NTSC) sont transmis en utilisant un schéma de répétition des pixels.
• Le taux de rafraîchissement d'affichage peut atteindre 120 Hz selon les écrans et dispositifs exploités.

Formats audio supportés

• Non compressé (PCM) : audio PCM jusqu'à 8 canaux à 24 bits de taux d'échantillonnage et jusqu'à la fréquence de 192 kHz.

• Compressé : compatibilité avec tous les formats numériques compressés courants ; MP3, Dolby Digital 5.1 - 7.1, DTS, etc.
• SACD
• DVD-Audio (concurrent du SACD) : à partir du niveau HDMI 1.1
• Sans perte de qualité (Lossless) : HDMI est compatible avec le Dolby TrueHD et le DTS-HD Master Audio Audio, exploités notamment pour les Blu-ray et HD DVDs.

Transition Minimized Differential Signaling : TMDS

Procédé de multiplexage et transmission numérique développée par Silicon Image qui permet de véhiculer de très grandes quantités de données à travers un câble blindé. Le câble HDMI comprend trois canaux TMDS distincts; chacun d'eux permet de transférer un flux pouvant atteindre jusqu’à 3,4 Gbps - soit un total maximum de 10,2 Gbps par liaison HDMI. Le niveau HDMI 1.3 exploite une largeur de bande numérique doublée, passant de 165 MHz à 340 MHz. Le débit total exploité est passé de 4,95 Gbps à 10,2 Gbps. Un canal de synchronisation TMDS permet de multiplexer le flux de données par redondance et assure ainsi l'intégrité du message, même sur des longueurs de câbles supérieures à 3 mètres.

DDC channel : Canal de données d'affichage

• La source (exemple : une carte graphique ou un lecteur Bluray) récupère directement auprès du dispositif d'affichage (exemple : téléviseur HD, vidéoprojecteur ou moniteur) ses spécificités d'affichage (résolution, mode de balayage progressif ou entrelacé...).
• Un protocole ou standard de transmission de données de type I²C (Inter Integrated Circuit) à une vitesse d'horloge de 100 kHz est exploité.
• La structure des informations concernant l'affichage (par EDID (Extended Display Identification Data) est définie par l'organisme VESA.

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

Pour étendre les fonctionnalités d'un ensemble audio/vidéo, les éléments doivent être compatibles avec la norme optionnelle CEC. Les appareils compatibles peuvent communiquer et transmettre des commandes de contrôle. Ainsi, « la touche lecture universelle » (One Touch Play) permet d'allumer à la fois tous les appareils nécessaires à la lecture d'une source grâce une seule touche de la télécommande ou sur la face d'un des appareils. De même, un caméscope relié à un écran de télévision peut être piloté par la télécommande du téléviseur.

• Fonctions optionnelles complémentaires
• Câblage des différents éléments
• Protocole AV-link
• Défini pour le HDMI 1.0 et mis à jour avec la norme HDMI 1.2A

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 20,4 Gbps.
• Type C : apparu avec la norme 1.3 du HDMI, le type C est une version compacte 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

Les versions

Les appareils sont fabriqués pour adhérer aux différentes versions de la spécification, où chaque version reçoit un numéro^[1]. Chaque version de la spécification utilise le même type de câble, mais augmente la bande passante et/ou la capacité de ce qui peut être transmis dans le câble^[1]. Un produit ayant telle version ne signifie pas nécessairement qu'il aura toutes les fonctionnalités qui sont répertoriées pour cette version car quelques fonctionnalités sont facultatives tels que Deep Couleur et xvYCC^[2],[3].

HDMI 1.0

Spécification initiale, publié le 9 décembre 2002^[1]

• Une seule interface de connexion pour la transmission audio et vidéo ;
• Une bande passante de type TDMS de 4,9 Gbit/s maximum ;
• Permet une bande passante vidéo 1080p à 60 Hz (ou UXGA) de plus de 3,96 Gbit/s et audio sur 8 canaux compressés sans perte (LPCM) à 192 kHz, 24 bits ;

HDMI 1.1

Publié le 20 mai 2004^[1]

• Prise en charge du format DVD-Audio ;

HDMI 1.2

Publié le 22 août 2005^[1]

• Ajout du support pour un bit audio utilisé sur les Super Audio CDs, jusqu'à 8 canaux ;
• Disponibilité des connecteurs HDMI de Type A pour les équipements informatiques ;
• Capacité à un ordinateur de conserver son espace de couleur sRGB quand il envoie son flux à une TVHD qui cependant garde son espace de couleur YCbCr ;
• Prise en charge des sources à basse tension ;

HDMI 1.2a

Publié le 14 décembre 2005^[1]

• Spécifications des fonctions CEC (Consumer Electronic Control) ;
• Conformité CEC ;

HDMI 1.3

Publié le 22 juin 2006^[1],[4],[5]

• Augmentation de la bande passante sur un simple lien HDMI de type A à 340 MHz (10,2 Gbit/s) ;
• Support du Deep Color avec 30-bit, 36-bit et 48-bit sRGB ou YCbCr comparé au 24-bit sRGB ou YCbCr dans les précédentes versions HDMI ;
• Prise en charge d'un espace de couleurs 1,8 fois plus large que le sRGB : xvYCC ;
• Fonction Lip-sync pour une synchronisation automatique de l'image et du son ;
• Support du Dolby TrueHD et DTS-HD Master Audio^[6], format compressés sans perte de qualité des disques Blu-ray et HD DVDs ;
• Câble de catégorie 1 et 2 définis. Câble de catégorie 1 correspond à une fréquence pixel max. de 74,25 MHz tandis que la catégorie 2 correspond à une fréquence pixel max. de 340 MHz ;
• Disponibilité d'un nouveau mini-connecteur de Type C pour appareils portables^[7],[8] ;

HDMI 1.3a

Publié le 10 novembre 2006^[1]

• Cable and Sink modifications for Type C ;
• Source termination recommendation ;
• Removed undershoot and maximum rise/fall time limits ;
• CEC capacitance limits changed ;
• sRGB video quantization range clarification ;
• CEC commands for timer control brought back in an altered form, audio control commands added ;
• Concurrently released compliance test specification included ;

HDMI 1.3b

Publié le 26 mars 2007^{[9],[10],[11]}

• Révisions de conformité. N'a aucun effet sur les fonctionnalités, fonctions ou la performance sur la spécification HDMI 1.3a.

HDMI 1.3b1

Publié le 9 novembre 2007^{[9],[10],[11]}

• Révisions de conformité qui ont ajouté des caractéristiques pour le mini-connecteur de Type C. N'a aucun effet sur les fonctionnalités, fonctions ou la performance sur la spécification HDMI 1.3a.

HDMI 1.3c

Publié le 24 août 2008^{[12],[13],[14]}

• Révisions de conformité qui ont changé des caractéristiques pour activer les câbles. N'a aucun effet sur les fonctionnalités, fonctions ou la performance sur la spécification HDMI 1.3a.

HDMI 1.4

Publié le 29 mai 2009

• Prise en charge du format des écrans 3D stéréoscopique
• Support des résolution jusqu’à 4096×2160 (24Hz) et 3840×2160 (24Hz/25Hz/30Hz)
• Possibilité de servir de câble réseau avec une vitesse de 100Mbps
• Ajout d'espaces colorimétriques comme l’Adobe RGB
• Nouveau connecteur micro-HDMI pour les appareils portables qui est 50% plus petit que l’actuel mini-HDMI

Limitations des longueurs

Un problème rapporté pour la norme HDMI concerne la longueur maximale du câble. Comme pour tous les câbles, l'atténuation du signal devient trop forte à partir d'une certaine longueur. Pour les câbles de cuivre standard HDMI de section AWG 28, certains utilisateurs ont rencontré des dégradations du signal avec une longueur de plus de 5 mètres. Pour les vidéo-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 de câbles en cuivre standard de grandes longueurs. Dans le but de permettre aux fabricants d'améliorer leurs produits grâce à l'utilisation de nouvelles technologies, la norme HDMI spécifie les exigences requises en termes de connexion sans pour autant spécifier de longueurs maximales. Nous avons vu des câbles passer les tests de qualification à la norme « Standard Cable » HDMI de longueur jusqu'à 10 m. » (traduction libre de : HDMI FAQ page au 18 juin 2008)

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

Il est toutefois possible de se défaire de la limitation de longueur introduite par les câbles conventionnels en utilisant des câble HDMI optiques dont la longueur limite est d'environ 100m.

Références

1. ↑ ^{a , b , c , d , e , f , g  et h} (en) HDMI Specification 1.3a Document Revision History, HDMI Licensing, LLC. (10 novembre 2006). Consulté le 21 juin 2008.
2. ↑ (en) Steve Venuti : Home Toys Interview December 2007, hometoys (Décembre 2007). Consulté le 21 juin 2008.
3. ↑ (en) Transformation is Sony's CES theme, Sony (7 janvier 2007). Consulté le 19 juin 2008.
4. ↑ (en) HDMI 1.3 doubles bandwidth, delivers billions of colors for HDTVs, HDMI.org (22 juin 2006). Consulté le 19 juin 2008.
5. ↑ (en) Joseph Palenchar : HDMI 1.3 Connections Due By Year End, TWICE (19 juin 2006). Consulté le 2 août 2007.
6. ↑ (en) HDMI Part 5 - Audio in HDMI Versions, HDTVMagazine.com (8 août 2006). Consulté le 2 août 2007.
7. ↑ (en) HDMI Specification 1.3a Section 4.1.1, HDMI Licensing, LLC. (10 novembre 2006). Consulté le 21 juin 2008.
8. ↑ (en) Matt Burns : Pics of the HDMI-mini connector, engadgetHD (28 juin 2006). Consulté le 23 juin 2008.
9. ↑ ^{a  et b} (en) Knowledge Base: HDMI Versions, HDMI.org. Consulté le 4 mai 2008.
10. ↑ ^{a  et b} (en) HDMI Compliance Testing Policies and Procedures (PDF), HDMI.org. Consulté le 4 mai 2008.
11. ↑ ^{a  et b} (en) HDMI: Home & News, HDMI.com.au. Consulté le 4 mai 2008.
12. ↑ (en) HDMI Compliance Testing Policies and Procedures Version 1.3c (PDF), HDMI.org (25 septembre 2008). Consulté le 18 octobre 2008.
13. ↑ (en) Why HDMI 1.3’s Revisions Don’t Matter (To You), CEPro.com (10 octobre 2008). Consulté le 18 octobre 2008.
14. ↑ (en) Running Long Cable Lengths, HDMI.org. Consulté le 19 juin 2008.

Voir aussi

Articles connexes

• Connecteur : Péritel - DVI - UDI - VGA
• DisplayPort

Liens externes

• (en) HDMI
• (zh) HDMI - China
• (en) Introduction complète à HDMI

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