видеовыход hdmi что это
Виды HDMI интерфейсов: чем отличаются и какой нужен вам
Содержание
Содержание
Интерфейс HDMI появился в 2003 году как совместная разработка Hitachi, Philips, Sony, Technicolor, TOSHIBA и других видеокомпаний. На тот момент он казался почти идеальным интерфейсом на замену аналоговых видов подключения. Спустя 18 лет и 13 версий, начиная с HDMI 1.0, появилась путаница. Обычному пользователю сложно разобраться, какой конкретно кабель ему нужен. Давайте подробно разберем основные особенности HDMI.
Какой сигнал передается и где применяется
HDMI (High Definition Multimedia Interface) разработан как стандарт для передачи видео высокого разрешения. Помимо этого, по кабелю одновременно передается цифровой аудиосигнал. Он широко применяется в телевизорах, компьютерах и ноутбуках, игровых приставках, мониторах, саундбарах и многих других устройствах мультимедиа. В некоторых девайсах, таких как ТВ, есть даже 2–3 разъема HDMI: это позволяет одновременно подключить, к примеру, PlayStation, медиаплеер и что-то еще. Длина самого кабеля для подключения обычно достигает 10 метров, чего вполне достаточно для дома.
Из-за большой пропускной способности интерфейса (об этом ниже) увеличение длины до 20-30 метров возможно лишь с применением так называемых повторителей сигнала.
Для передачи данных на большие расстояния используются активные волоконно-оптические кабели. Они длиной до 100 метров и подойдут для больших коттеджей, офисных и торговых помещений. Недостаток только один — очень высокая цена в сравнении с обычным кабелем.
Версии HDMI и их отличия
Актуальных версий HDMI на момент написания статьи три. Для наглядности мы свели их в таблицу. Более подробные данные, в том числе и для устаревших версий, можете посмотреть в специализированном материале.
Версия HDMI
Макс. скорость передачи данных
Максимальное доступное разрешение
Поддержка HDR
1080p при 144 Гц
1440р при 75 Гц
4K при 30 Гц
1080p при 240 Гц
1440р при 144 Гц
4K при 60 Гц
4K при 144 Гц (240 Гц с DTS*)
8K при 30 Гц (120 Гц с DTS*)
* данные передаются со сжатием по технологии Display Stream Compression 1.2
Стоит учесть, что фактическая пропускная способность конкретного кабеля обычно выше, чем заявлено в таблице. Например, дома у автора статьи проложен 10-метровый HDMI версии 1.4 от компьютера к телевизору, тем не менее, он способен выдавать 60 Гц при разрешении 3840×2160, если выставить в драйверах видеокарты упрощенную цифровую субдискретизацию YCbCr 4:2:0.
Однако, чтобы иметь поддержку всех фишек ТВ с разрешением 4K, в том числе расширенного динамического диапазона HDR и полноценного цветового охвата FullRGB 4:4:4, нужен кабель версии 2.0.
Если вам нужно подключить суперсовременное оборудование, например консоль Xbox Series или PlayStation 5, не обойтись без кабеля версии 2.1. Только он может выводить 120 Гц при 4K, а также поддерживает опции вроде VRR и eARC.
Виды разъемов и распиновка
Существуют четыре вида слотов HDMI. Тип А является самым распространенным и используется в ТВ, ноутбуках, приставках, видеокартах и других устройствах. Типы С и D применяются в планшетах или видеокамерах. Тип Е предназначен для автомобиля.
Структурно, сам кабель состоит из 19 жил: четыре идут отдельно, остальные собраны в пять групп по три провода. Оболочка обычно выполнена из поливинилхлорида или нейлона, а в дорогих моделях добавляют ферритовые кольца, которые устраняют помехи.
Коннектор Type A состоит, соответственно, из 19 контактов. Первые девять передают сигнал, с 10 по 12 — такт, с 13 по 16 — служебные, 17 и 18 — это заземление и питание 5В, а последний является детектором подключения.
Какие бывают функции у HDMI
За годы развития High Definition Multimedia Interface обзавелся множеством дополнительных примочек.
HDMI CEC (Consumer Electronics Control) позволяет управлять несколькими устройствами. Если к телевизору подключен внешний тюнер или приставка, можно настроить их и переключать каналы с одного пульта. Многие производители используют разные названия для этой функции: Anynet+ (Samsung), BRAVIA Sync (Sony), Simplink (LG), EasyLink (Philips).
HDMI ARC (Audio Return Channel) используется в саундбарах и колонках. Если подключить аудиоустройство к порту телевизора с соответствующей маркировкой, то оно автоматически синхронизируется с ним: включается и выключается одновременно с ТВ, громкостью также можно управлять с одного пульта.
eARC может передавать звук формата 7.1 без сжатия (против 5.1 со сжатием у обычного ARC), а также сигнал с высокой дискретизацией для технологий Dolby Atmos и DTS:X. Есть только в HDMI 2.1.
VRR — переменная частота обновления, также доступна только в последней версии стандарта. Эта функция — аналог технологий Freesync и G-Sync для мониторов, то есть она позволяет телевизору регулировать частоту обновления в реальном времени, а не использовать фиксированные 60 или 120 Гц. Правда, ее поддерживает лишь ограниченное число моделей ТВ. Будет полезна для динамичных игр: VRR доступна как для текущего, так и нового поколения Xbox. У Sony же переменная частота есть только в PlayStation 5.
Отличие от DisplayPort
HDMI и DisplayPort выполняют одну и ту же задачу — передают картинку и звук на устройство. Разница между ними в том, что HDMI применяется для широкого спектра мультимедиа-устройств, а DP используют в основном для подключения мониторов.
Если сравнивать спецификации, то у DisplayPort 2.0 явное преимущество — скорость передачи данных до 80 Гбит/с (против 48 Гбит/с у HDMI 2.1). Тем не менее, даже версия 1.3 позволяет подключать геймерские мониторы с частотой обновления до 360 Гц при разрешении 1080p, а любой HDMI ограничен планкой 240 Гц. Также DP поддерживает обе технологии динамической частоты: G-Sync от NVIDIA и Freesync от AMD, у HDMI есть только поддержка последней.
Еще из плюсов DP — возможность последовательного подключения нескольких мониторов, что пригодится для рабочей станции.
Видеоинтерфейсы. Композитный и Компонентный
Содержание
Содержание
Чтобы создать цветную картинку на экране, от источника проводится передача данных о цвете и яркости каждой точки монитора или дисплея. Все обилие цветовой палитры передается путем «смешивания» 3-х основных цветов различной яркости (RGB). Само сокращение RGB расшифровывается как Red, Green, Blue (красный, зеленый, синий). Три цвета при максимальной яркости дают белую точку на экране, а их полное отсутствие — черную.
В зависимости от типа соединения (интерфейса) применяются разные форматы передачи этих данных на принимающее устройство. Оба интерфейса (композитный и компонентный) используют разъемы, получившие название RCA. Компания Radio Corporation of America (RCA) предложила его для стандарта соединений аудиоаппаратуры еще в далеком 1940 году. В России эти разъемы известны под названиями «тюльпаны» или «колокольчики».
Проводником между разъемами является коаксиальный кабель. В кабелях этого типа защитный экран от помех выполнен в одной оси с сердечником-проводником (co — совместно и axis — ось).
Сами по себе кабель и разъемы RCA идентичны (взаимозаменяемы) в обоих интерфейсах.
Композитный интерфейс
Интерфейс, в котором сигналы цветности и яркости не разделены, а передаются по одному каналу связи, называется «композитным» (т.е. многокомпонентный). Это один их самых первых упрощенных интерфейсов. Из-за «смешивания» сигнала на входе в кабель и его последующего разделения при прочтении на устройстве вывода, возникают паразитные перекрестные помехи. Исключить их полностью невозможно. Появляется «смазанность» картинки.
Это считается основным недостатком «композита», который ограничивает качество передаваемого видеосигнала. Композитный кабель, как правило, трехжильный. Желтым цветом обозначается разъем RCA для передачи видео, белым и красным (моно и 2-й канал стерео) — звуковые проводники. Технических различий в свойствах всех 3 жил кабеля нет. Цветовая маркировка необходима для прослеживания концов одного провода (вход-выход), чтобы пользователь их не перепутал.
Компонентный интерфейс
По мере развития видеоиндустрии повысились требования к качеству сигнала. Избалованный пользователь готов платить за картинку высокого качества. Так почему бы не предоставить ему желаемое? Интерфейс, в котором данные о цветности и яркости передаются каждый по своему каналу, не смешиваясь между собой, называется компонентным. Он выполнен аналогично 3х-жильному «композиту» с одним каналом для видео и двумя для стереозвука с разъемами RCA, но в «компоненте» по всем 3 каналам передается информация о видео. Для передачи аудиосигнала можно купить отдельный кабель или взять компонентный из 5 жил: 3 для видео, 2 для аудио.
В компонентном интерфейсе разделена яркость и цветность красного, синего. Разъемы имеют синюю, красную и зеленую маркировку соответственно. Несмотря на наличие зеленого «тюльпана» данные о цветности зеленого не передаются. По нему передаются данные о яркости. Цветность зеленого рассчитывается на принимающем устройстве по определенному алгоритму. В основе этих вычислений лежат данные об общей яркости и цветности синего и красного.
Выделение отдельной линии для яркости понадобилось для воспроизведения развивающегося цветного телевидения на старых черно-белых телевизорах. В компонентном кабеле смазывание картинки не возникает, так как тут отсутствует смешивание (мультиплексирование).
Остаются незначительные потери при передаче сигнала на его естественное затухание, в зависимости от длины и материалов проводника. Сильное затухание выражается в ухудшении яркости картинки на экране. Эти потери могут быть рассчитаны при помощи таблицы специальных коэффициентов, которая поможет подобрать максимальную длину кабеля между устройствами.
Отличие компонентного YPbPr от YCbCr
Сам компонентный разъем на устройствах может иметь 2 обозначения: YPbPr или YCbCr. По каналу, обозначаемому Y, передается сигнал уровня яркости. По каналу с обозначением b (blue) передается сигнал разности между яркостью и синим, а по каналу r (red) — сигнал разности между яркостью и красным цветом. Буквы P и С обозначают различные алгоритмы записи и считывания информации о цветовом пространстве изображения (последовательность и очередность кодирования). Разница между этими обозначениями заключается в типах формирования видео на экране. Их всего два: чересстрочная (i– interlaced, «интерлейс») и как альтернатива, прогрессивная развертки. При интерлейсе каждый кадр видео формируется из 2 «полукадров», напоминающих жалюзи. В первом полукадре проходит сигнал для «четных» строк изображения, во втором для «нечетных».
Это позволяет при одной и той же пропускной способности канала увеличить частоту изображения в 2 раза, по сравнению с прогрессивной разверткой.
При прогрессивной (p — progpessive) развертке каждый кадр передается целиком, построчно. Это убирает эффекты искажения. Пропадает «гребенка» при просмотре динамичных сцен. Нет половины строк, ожидающих обновления, но необходима удвоенная пропускная способность канала. Интерфейс YPbPr компонентного разъема означает, что это порт «универсал». Он поддерживает и прогрессивную, и интерлейс развертки.
Маркировка YCbCr говорит о том, что разъем поддерживает только чересстрочную развертку. На это стоит обратить особое внимание при подборе компонентов домашнего кинотеатра или при подключении видеокамеры к монитору/телевизору. В этом случае во время воспроизведения видео с неподдерживаемым типом развертки могут возникнуть искажения, а иногда просмотр вообще будет невозможен.
Так что же лучше?
При выборе компонентов аппаратуры следует основное внимание уделить «языку» (интерфейсу), на котором принимающие и передающие устройства будут «общаться» между собой. Он должен быть одинаков или полностью поддерживать возможности разъема сопрягаемого устройства.
Воспроизведение прогрессивного видео на интерлейсе будет с искажениями. Видео с чересстрочным типом развертки на приемнике с YPbPr интерфейсом будет выглядеть безукоризненно.
В споре компонентного и композитного интерфейсов несомненно лучше «не складывать все цвета в одну корзину» и выбрать YPbPr-компонент. Хотя с победным наступлением эры 4К оба эти интерфейса рано или поздно канут в лету, так как через «колокольчики» RCA максимум возможна передача сигнала только в HD-разрешении.
Как модно подключать монитор: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, USB Type-C, Thunderbolt 3
Содержание
Содержание
Да, именно “модно”, а не “можно”. Среди всех возможных способов выберем актуальные. Для этого придётся вспомнить и хорошо известные интерфейсы, и подробнее рассмотреть наиболее производительные и перспективные.
Важно отличать видеоинтерфейс от видеоразъёма. Во многих случаях их отождествляют. Интерфейс — это более широкое понятие чем разъём и кабель для подключения. Для одного интерфейса пригодны несколько разъёмов, совместимых по электрическим характеристикам. Более того, один и тот же порт, например, USB-C используется и для передачи данных по стандарту USB, и для трансляции видео по Thunderbolt 3.
А Вы ещё пользуетесь VGA?
VGA разработан компанией IBM в далёком 1987 году изначально для своих компьютеров, но получил в итоге повсеместное распространение. Это аналоговый интерфейс с раздельной передачей сигналов RGB, кадровой и строчной развёрток. Не взирая на его почтенный возраст, до сих пор встречается на мониторах, проекторах и другой технике. При этом Intel, AMD и другие крупные производители комплектующих давно отказались от поддержки VGA. Поэтому сейчас интерес представляют только преобразователи интерфейса в более современные. Среди разъёмов VGA 15-контактный разъём типа “D-sub” стал монополистом.
VGA обеспечивает передачу кадров с максимальным разрешением 2048*1500 и частотой 60 Гц. От разрешения зависит и допустимая максимальная длина кабеля. Поскольку интерфейс аналоговый, качество картинки сильно зависит от длины и качества кабеля, а также от условий его эксплуатации. Вибрации и другие воздействия могут вызвать помехи.
DVI. Отец цифровых видеоинтерфейсов
Аббревиатура DVI расшифровывается дословно как “цифровой визуальный интерфейс”. Это первый цифровой интерфейс, который стал широко применяться в мониторах и видеокартах. Определено три типа передачи данных, два режима работы и соответствующие им разъёмы.
DVI-A поддерживает только аналоговую передачу данных, DVI-D — только цифровую, а в DVI-I доступны оба варианта. Тот самый переходник DVI-VGA работает как раз благодаря наличию комбинированного типа DVI-I.
Более сложные адаптеры с цифро-аналоговым преобразователем позволят “подружить” VGA с DVI-D.
Таким образом можно подсоединить запылившийся монитор к современным видеокартам, на которых часто присутствует DVI-D.
Режимы Single-link и Dual-link определяют пропускную способность и соответствующее максимальное разрешение и частоту обновления экрана. Для Single-link это 1920×1200 (60 Гц) или 1920×1080 (75 Гц), а для Dual-link — 2560×1600 (60 Гц) или 2048×1536 (75 Гц). При этом битрейт интерфейса достигает 3.4 Гбит/с. Full HD можно передать по кабелю длиной до 10 метров.
HDMI. Мейнстрим передачи мультимедиа
HDMI — это следующий шаг эволюции цифровых интерфейсов после DVI-D. Он более компактный, быстрый и передаёт многоканальный цифровой звук. Существует три актуальных версии стандарта: 1.4, 2.0 и 2.1. Последняя версия была объявлена в конце 2017 года и постепенно интегрируется в новые продукты. В таблице представлены основные характеристики в зависимости от версии. Начиная с версии 2.0 появилась поддержка соотношения сторон 21:9 и нескольких видеопотоков.
| HDMI v. | Полоса пропускания, Гбит/с | Максимальное поддерживаемое разрешение | Максимальное разрешение при 60 fps | Максимальное разрешение при 120 fps | Параметры аудио (частота/количество каналов) |
| 1.4 | 10.2 | 2K (2560×1440) | 1536 кГц/32 | ||
| 2.1 | 48 | 10K (10240×4320) | 8K (7680×4320) | 4K (3840×2160) | 1536 кГц/32 |
Длина кабеля не указана в спецификации HDMI. Вместо этого устанавливаются критерии эффективности на основе адекватного уровня сигнала, и длина кабеля по сути определяется его качеством. На практике без использования репитеров она не превышает десяти метров.
Если нужно обеспечить стабильную картинку на больших расстояниях, то под оплёткой должно быть скрыто оптоволокно.
Выбор кабеля HDMI — важный аспект производительности вашей мультимедийной системы. Сертифицированные кабели имеют следующие обозначения:
Дополнение в обозначении “with Ethernet” указывает на возможность объединения устройств в сеть 100 Мбит/с.
Существуют три основных форм-фактора разъёма HDMI: стандартный (type А) и уменьшенные мини (type C) и микро (type D) для ноутбуков и других мобильных устройств.
Пара важных правил. Первое — никогда не соединять/отсоединять кабели на работающем оборудовании! Иначе может случиться “Хьюстон, у нас проблемы!” Второе — если кабель длинный (более 5 метров) и в нём есть усилители, то у провода есть направленность. Это означает, что один конец нужно подключать строго к источнику, а другой — строго к устройству вывода изображения. Обратите внимание на маркировку в виде стрелок или обозначения монитора на одном из разъёмов.
HDMI электрически совместим с DVI (DVI-D и DVI-I), поэтому проблем с переходом между этими интерфейсами нет. Также есть и адаптеры для VGA, где по аналогии с DVI трудится внутренний преобразователь в цифру.
DisplayPort. Пристегнитесь, взлетаем!
Разъём DisplayPort (DP) встречается практически на всех современных видеокартах и топовых мониторах.
Принципиальное отличие от HDMI — пакетная передача данных, расширяющая возможности упаковки нескольких потоков в один канал. Такой принцип используется в PCI-Express и USB.
Интерфейс был принят в 2006 году, с тех пор вышли версии 1.1-1.4, а в июне 2019 года объявлена спецификация 2.0. В последней планка полосы пропускания устанавливается на уровне 80 (!) Гбит/с. Устройства с новейшим DP на борту начнут появляться только к концу 2020 года, но это уже то будущее, что становится настоящим. При этом и версии 1.3-1.4 обладают впечатляющими характеристиками, превосходящими, например, HDMI 2.0. К одному порту можно подключить два монитора с разрешением 4K или четыре с 2K при 60 fps. В таблице приведены параметры для одного монитора.
| DP v. | Полоса пропускания, Гбит/с | Максимальное поддерживаемое разрешение | Максимальное разрешение при 60 fps | Максимальное разрешение при 120 fps | Параметры аудио (частота/количество каналов) |
| 1.2 | 21.6 | 5K (5120×2880) | 2K (2560×1440) | 768 кГц/8 | |
| 1.3 | 32.4 | 8K (7680×4320) | 5K (5120×2880) | 4K (3840×2160) | 768 кГц/8 |
| 1.4 | 32.4 | 8K (7680×4320) | 5K (5120×2880) | 4K (3840×2160) | 1536 кГц/32 |
| 2.0 | 80 | 16K (15360×8640) | 10K (10240×4320) | 5K (5120×2880) | не менее 1536 кГц/32 |
Кабели DP аналогично HDMI не имеют ограничения по длине в описании самого стандарта. Требования предъявляются к обеспечению гарантированной скорости передачи данных. В продаже большинство кабелей не более трёх метров в длину.
Это один из немногих технических параметров, в котором DP уступает HDMI. Вообще сравнение этих интерфейсов из области “кто круче — Сталлоне или Шварценеггер”, но его постоянно приводят. По факту, технически DP — более “продвинутый” и быстрый интерфейс, но за HDMI говорит гораздо более развитая экосистема. Чтобы подключить проектор, подойдёт HDMI-провод от Blu-Ray проигрывателя или другой домашней мультимедиа-техники. В этом сегменте HDMI встречается в разы чаще, а DP — удел мощных видеокарт и профессионального оборудования.
Спецификации DP определяют два вида разъёмов, отличающихся только размером: полноразмерный (DisplayPort) и мини (mini DisplayPort). MiniDP используется также для Thunderbolt 2, что позволяет через этот порт работать и с мониторами, и с внешними дисками.
DP поддерживает совместимость со всеми рассмотренными выше интерфейсами. Кабели и адаптеры заботливо штампуются производителями.
USB Type-C. Курс на универсальность
Как сказано в начале, один и тот же порт может оказаться не тем, чем кажется. USB Type-C предлагает три сценария использования: собственно, USB-хост, передача изображений (alternate mode) и Thunderbolt 3.
USB-хост подразумевает подключение только USB-устройств, таких как внешние накопители и периферия. Такой порт не умеет передавать изображения.
В режиме alternate mode USB Type-C передаёт “сторонние” сигналы, в том числе, DP. Это возможно по двустороннему кабелю USB Type-C, обеспечивая работу с монитором 8K при 60 fps. При чем по этому же кабелю можно получать питание и данные SuperSpeed USB.
Совместимые устройства приведены на официальном сайте DP. Но далеко в такой конфигурации в буквальном смысле не уедешь — длина кабеля не более одного метра.
Также можно подключить HDMI-дисплей через адаптер или по кабелю HDMI-USB Type-C. Для того, чтобы всё работало, нужно чтобы источник поддерживал alternate mode. Разобраться в этом — задача нетривиальная. Если это ясно и чётко не прописано в спецификации устройства, то лучше обратиться в поддержку производителя за разъяснением.
Гораздо проще разобраться с Thunderbolt 3. DP уже “упакован” в интерфейсе, поэтому к такому порту можно смело подключать совместимый монитор.
Оба сценария перспективны с точки зрения универсальности использования разъёма USB Type-C. Со временем функциональность этого порта в устройствах расширяется, и подключение дисплея выглядит всё менее экзотичным.
Подключай и властвуй!
Интерфейсы VGA и DVI ещё встречаются, и даже чаще чем дисковые и кнопочные телефоны, но от них уже веет нафталином. Актуальны HDMI, DisplayPort, Thunderbolt 3 и USB. Чем позднее версия стандартов, тем лучше. Если у вас самые высокие требования к качеству и частоте обновления картинки, то обратите внимание на DisplayPort. Если предполагаются длинные кабели, то смотрите в сторону HDMI. Хотите дополнительно подключать к монитору и телефон, и планшет, используя единственный в доме кабель? Есть варианты с USB и Thunderbolt 3.
Не забывайте и основную заповедь — проверять совместимость всех составных частей. В вашей мультимедийной системе их три: источник сигнала, кабель и сам монитор. Все они должны поддерживать выбранный интерфейс в определённой версии и с кабелем необходимой длины. Да пребудет с вами сила!