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Cavi HDMI - storia e futuro dello standard High Definition Multimedia Interface

2020-11-19

Cavi HDMI - storia e futuro dello standard High Definition Multimedia Interface

20 anni fa esistevano molte interfacce concorrenti per la trasmissione del segnale video e audio tra i dispositivi audio-video. Ciò costituiva un problema per i consumatori, ed era causa di alcuni problemi anche per i professionisti. La sfida più seria si è rivelata lo sviluppo della tecnologia. I produttori di computer, così come di apparecchiature radiotelevisive, nonché le emittenti televisive, hanno notato il potenziale legato all'immagine ad alta risoluzione. Il problema non era tanto la produzione o la trasmissione di immagini di qualità, quanto la loro ricezione e la visualizzazione sullo schermo del consumatore. Soprattutto la trasmissione del segnale tra i singoli dispositivi - ricevitore AV, registratore di immagini, televisore, computer, monitor, ecc. Gli standard esistenti (immagine composita o standard VGA e persino DVI) avevano già raggiunto l'apice delle loro capacità tecniche.

Anche se all'inizio del XXI secolo erano presenti diverse soluzioni concorrenti sul mercato, oggi è già chiaro che il vincitore si è rivelato essere lo standard multimediale originario del Giappone, sviluppato in collaborazione con aziende come: Hitachi, Panasonic, Sony o Toshiba. Noto con l'abbreviazione: HDMI.

Come funziona lo standard HDMI?

L'HDMI è un'interfaccia, ossia definisce non solo i protocolli di trasmissione e le loro proprietà elettriche, ma anche le specifiche meccaniche dei connettori. Questi ultimi sono disponibili in diverse dimensioni: HDMI standard, HDMI mini, e HDMI micro. Le spine e le prese offrono possibilità identiche, indipendentemente dalle dimensioni, e le loro varianti miniaturizzate vengono utilizzate nei dispositivi che impongono l'utilizzo di connettori di dimensioni contenute. Ad esempio, i connettori mini HDMI vengono utilizzati in molti modelli di macchine fotografiche reflex (DSLR) dei marchi Canon e Nikon, e la scheda Raspberry Pi 4B dispone di ben due prese HDMI micro.

A differenza dei suoi predecessori, l'HDMI è stato sviluppato come standard multimediale, il che significa che consente la trasmissione di immagini, suoni e altri dati. Pertanto persino una descrizione generale delle funzionalità dell'interfaccia HDMI richiede un'analisi di diversi aspetti di questa interfaccia.

AK-AD-04 Adattatore Akyga che consente il collegamento del cavo HDMI standard alla presa HDMI mini.

Quali formati audio-video sfrutta l'interfaccia HDMI?

I metadati e l'audio-video vengono trasmessi in qualsiasi formato, mantenendo i requisiti minimi stabiliti dagli standard CEA-861. A seconda della versione dell'interfaccia (HDMI 1.0, HDMI 1.1, ecc.), questa utilizza le revisioni successive di questa struttura dei dati. Poiché è in continua evoluzione, con il progredire della tecnologia di visualizzazione lo standard HDMI stesso rimane attuale e a misura delle esigenze dei prodotti all'avanguardia, pur essendo retrocompatibile. I dati video non compressi vengono trasmessi con la fedeltà di riproduzione dei colori sRGB (8 bit per canale), tuttavia l'immagine può essere descritta in spazi di colore ancora più profondi (xvYCC 4:4:4, Y′CBCR 4:4:4 ecc.). Le versioni più recenti dell'interfaccia hanno aggiunto la compatibilità con risoluzioni di immagine sempre più elevate, da FullHD (ossia 1920x1080) agli standard 4K, e persino 8K e 10K, che stanno attualmente iniziando ad essere adottati dai produttori di televisori, monitor e display correlati.

L'audio trasmesso tramite cavo HDMI è costituito da sample non compressi in formato PCM. In altre parole: il suono viene trasmesso utilizzando bit che giungono direttamente al convertitore DAC (D/A) nel dispositivo di destinazione. Naturalmente, un segnale senza perdite può essere pre-elaborato in analogico o digitale, proprio come nel caso dei CD riprodotti tramite una connessione digitale. L'interfaccia HDMI supporta fino a 8 canali audio, campionati con frequenza fino a 192 kHz, con una risoluzione che raggiunge i 24 bit. In confronto, la musica su CD viene registrata con una precisione di 16 bit e una frequenza di 44,1 kHz.

Come funziona la trasmissione dati HDMI?

Bisogna notare che l'interfaccia HDMI da sola non esegue la compressione dei dati Ciò presenta due conseguenze. In primo luogo, l'immagine e il suono vengono trasmessi senza perdita di dati. In secondo luogo (e qui siamo di fronte alla sfida) le possibilità dell'interfaccia HDMI sono proporzionali alla velocità di trasferimento dei dati. Le versioni successive dell'interfaccia HDMI, che supportano risoluzioni audio e immagini sempre più elevate, nonché pacchetti di metadati sempre più grandi, non modificano i metodi di trasmissione, aumentano solo la larghezza di banda. Mentre la prima generazione dell'interfaccia consentiva il raggiungimento di velocità di circa 5Gb/s, l'ultima versione (HDMI 2.1) opera a velocità fino a 48Gb/s. Inoltre, questa evoluzione si verifica nel segmento dell'elettronica di consumo, dove connettori e cavi possono essere utilizzati in condizioni non ottimali (o addirittura sfavorevoli). Lo standard HDMI rimane ancora aggiornato e retrocompatibile grazie alla tecnologia di trasmissione utilizzata, ossia lo standard TMDS.

TMDS – che cos'è e come funziona?

TMDS è l'acronimo di transition-minimized differential signaling, ossia segnalazione differenziale con variabilità ridotta al minimo. Questa tecnologia viene utilizzata nello standard HDMI per limitare l'impatto della radiazione elettromagnetica sui dati trasmessi. In questo metodo ogni byte richiede l'invio di due frame a 10 bit e la comunicazione avviene attraverso tre canali, ciascuno costituito da due linee in base alle regole della segnalazione differenziali (che di per sé assicura una certa protezione del segnale). Ogni byte di dati viene elaborato, bit per bit, da una funzione di alternativa ad esclusione o della sua negazione (XOR o XNOR) per garantire che il minor numero possibile di transizioni tra gli stati logici. La ridotta frequenza dei cambiamenti riduce ulteriormente l'interferenza tra i conduttori del cavo, nonché l'impatto di fattori esterni. Nella seconda fase, quando durante la ritrasmissione del byte, se ciò è richiesto per mantenere il valore di corrente medio, i dati vengono negati logicamente. In ogni frame di dati a 10 bit, oltre al byte trasmesso, si trovano due bit che determinano quali operazioni logiche sono state eseguite.

Quali dati possono essere trasmessi nello standard HDMI?

I televisori moderni, adottando l'aggettivo alla moda "smart", stanno lentamente assumendo un ruolo che fino a poco tempo veniva svolto da lettori, registratori e ricevitori AV, stanno gradualmente assumendo un ruolo cruciale nell'home entertainment. Per la ricezione dei contenuti da piattaforme popolari quali YouTube o Netflix non sono più necessari dispositivi aggiuntivi, è sufficiente un computer modulare nascosto assieme a un driver, un sintonizzatore, un amplificatore e un alimentazione all'interno della TV. Con questa rivoluzione è sorto un problema conosciuto proprio dall'industria informatica – come eliminare l'eccesso di cavi? Il collegamento di diverse antenne, sorgenti audio-video, uscite audio, segnale di controllo, internet - tutto questo ha richiesto l'uso di cavi separati. E qui ancora una volta è venuta in aiuto l'interfaccia HDMI.

Le funzioni che l'interfaccia HDMI può svolgere dipendono strettamente dalle possibilità definite nello standard CEA-861. Poiché questo si basa sul formato dei metadati trasmessi, è stato possibile sviluppare una tecnologia senza dover interferire nelle sue specifiche fisiche.

AK-HD-100P Cavo HDMI di nuova generazione (marchio Akyga). Anche se all'esterno presenta un aspetto identico ai suoi predecessori, differisce per la struttura.

Nelle versioni successive dell'interfaccia, questa è stata ampliata con funzionalità come CEC, ossia la trasmissione del segnale di controllo (ad es. tramite telecomando), sincronizzazione automatica del suono con l'immagine, il supporto degli standard Dolby (TrueHD) più recenti. Uno dei più grandi progressi è stata l'interfaccia HDMI 1.4, in cui è stato aggiunto un canale di feedback audio per consentire l'invio della colonna sonora ad es. al ricevitore AV, così come un canale Ethernet con velocità fino a 100 Mbit/s. Quest'ultima funzionalità è stata una risposta alla crescente importanza che Internet gioca nei centri di home entertainment. Tuttavia, tutte queste innovazioni richiedevano un crescente miglioramento della qualità dei cavi.

Il cavo influisce sulla qualità del segnale HDMI?

Volendo rispondere in breve: no. Volendo rispondere in modo dettagliato: dipende.

A differenza, ad esempio, delle generazioni successive di connettori USB, spine, prese e cavi HDMI dispongono ancora dello stesso numero di contatti e conduttori. Tuttavia la larghezza di banda dieci volte superiore dei moderni cavi HDMI aveva bisogno di qualche aggiornamento. Ad esempio, la comunicazione Ethernet è stata eseguita mediante una coppia di conduttori precedentemente utilizzati per altri scopi. Affinché i cavi potessero trasmettere i dati a una velocità soddisfacente, la coppia di conduttori è stata attorcigliata e posizionata (opzionalmente) in una calza separata. Le generazioni più vecchie di cavi in cui i conduttori venivano condotti in parallelo non saranno in grado di assicurare una connessione di rete efficiente.

Vale la pena ricordare che mentre il segnale video digitale con risoluzione 1980x1080 con successo, senza perdite, può essere trasferito ad una TV di ultima generazione utilizzando un vecchio cavo HDMI, risoluzioni più alte e le più recenti funzionalità offerte da questa interfaccia richiedono la scelta di cablaggi migliori.

Cavi HDMI 1.4 del marchio Akyga

Nel catalogo TME disponiamo di molti prodotti compatibili con l'ultima generazione HDMI. Meritano particolare attenzione i cavi e gli accessori del marchio Akyga. Disponibili a prezzi accessibili, realizzati per garantire molti anni di funzionamento affidabile, testati su molti mercati globali. I cavi del marchio Akyga disponibili nel catalogo della TME sono stati accuratamente classificati per facilitare la scelta dei prodotti appropriati.

Offriamo cavi di fino a 20 metri di lunghezza, che consentono la comunicazione dei dispositivi tramite Ethernet, realizzati nello standard High Speed; si tratta di uno standard compatibile con le più alte risoluzioni di monitor e televisori (4K, UHD, ecc.) . Cavi HDMI più lunghi richiedono ripetitori per amplificare il segnale. Nell'offerta abbiamo inserito anche cavi Akyga nello standard HDMI 2.0, ossia che consentono il supporto della tecnologia Dual View, che consente il trasferimento dei dati su due display indipendenti.

Le spine e le prese dei prodotti Akyga dispongono di contatti dorati, in questo modo sono protetti contro la corrosione e assicurano un collegamento dalla qualità eccezionale. Nel caso del segnale digitale ciò assume un'elevata importanza, poiché un collegamento impreciso anche di un solo contatto può provocare una completa assenza di segnale. Inoltre nei nostri magazzini disponiamo di prodotti contrassegnati dal produttore con la nomenclatura Pro (articoli terminati la cui denominazione si conclude con la lettera P); questi dispongono di uno strato supplementare della calza che proteggere i segnali dalle interferenze.

AK-AD-45 Adattatore angolare del marchio Akyga.

Il marchio Akyga inoltre è sinonimo di numerosi accessori HDMI, come ad es. adattatori angolari o adattatori che consentono il collegamento dei cavi a prese difficili da raggiungere. Questi ultimi risulteranno particolarmente utili, ad esempio, durante l'installazione di un televisore o un ricevitore vicino alla parete, quando l'accesso alle prese di uscita/ingresso è difficile, nonché quando è necessario collegare un cavo HDMI ad una porta compatibile DVI.

Tutti i prodotti del marchio Akyga soddisfano i requisiti dell'interfaccia HDMI almeno nella versione 1.4.

Cavi e adattatori del marchio Akyga disponibili nel catalogo

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