چگونه HDMI کار می کند

HDTV HDMI چیزی بیش از یک پورت پشت تلویزیون و کابل اغلب گران قیمتی است که داخل آن قرار می گیرد.

اگر HDTV، پلی استیشن ۳ یا پخش کننده HD-DVD یا Blu-ray خریده اید، احتمالاً در مورد HDMI شنیده اید. به نظر می رسد این فقط یکی از بسیاری از اتصالات روی تلویزیون یا گیرنده های سینمای خانگی باشد. اما HDMI چیزی بیشتر از یک پورت پشت تلویزیون است (و کابل اغلب گران قیمتی که داخل آن قرار می گیرد). این مجموعه ای از قوانین برای اجازه دادن به وسایل الکترونیکی با کیفیت بالا برای ارتباط است. ­­

قبل از توسعه تلویزیون‌های با کیفیت بالا، اکثر تلویزیون‌ها تصاویری را با آنچه امروزه به عنوان کیفیت استاندارد شناخته می‌شود، نمایش می‌دادند. تصویر تقریباً مربع بود — نسبت تصویر آن ۴:۳ بود. وضوح آن یا تعداد نقاطی که تصویر روی صفحه را تشکیل می دهند، حدود ۷۰۴ در ۴۸۰ پیکسل بود. تصویر در هم آمیخته بود — هر قطعه از تصویر متحرک در واقع نیمی از تصویر بود، اما تصاویر به سرعت تغییر کردند که مغز انسان واقعاً متوجه آن نشد. در نهایت، تلویزیون‌های قدیمی‌تر به سیگنال‌های آنالوگ متکی بودند که به صورت جریان الکتریکی دائماً متغیر حرکت می‌کنند.

از طرف دیگر تلویزیون های HD دیجیتال هستند. آنها از اطلاعات به صورت یک و صفر استفاده می کنند. این اطلاعات از طریق کابل ها به عنوان پالس های الکتریکی متمایز حرکت می کند. تلویزیون های HD دارای نسبت تصویر ۱۶:۹ هستند، بنابراین تصویر مستطیلی است. آنها همچنین دارای وضوح بالاتری هستند – استانداردهای فعلی HDTV اجازه می دهد تا وضوح تصویر تا ۱۹۲۰ x 1080 پیکسل را ارائه دهند. سیگنال‌های HDTV همچنین می‌توانند پیشرونده باشند، به این معنی که هر فریم از تصویر متحرک یک تصویر کامل است تا نیمی از یک.

NTSC (تعریف استاندارد) دارای نسبت تصویر ۴:۳ است. HDTV نسبت تصویر وسیع تری ۱۶:۹ دارد.

بنابراین، در مقایسه با تلویزیون های استاندارد، تلویزیون های HD صفحه نمایش عریض تر، پیکسل های بیشتر و نرخ تازه سازی سریع تری دارند. اغلب، تلویزیون های HD می توانند رنگ های بیشتری را نسبت به مجموعه های قدیمی نشان دهند. این بدان معنی است که تلویزیون های HD به داده بیشتری نیاز دارند و بسیار سریعتر از تلویزیون های با کیفیت استاندارد به آن نیاز دارند. اگر تلویزیون HD بتواند این اطلاعات را به صورت دیجیتال دریافت کند، نیازی به صرف زمان یا توان پردازشی برای تبدیل سیگنال از فرمت آنالوگ ندارد.

این ما را به HDMI هدایت می کند. استاندارد HDMI که توسط گروهی از تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی ایجاد شده است، مجموعه ای از دستورالعمل ها برای ایجاد اتصالات با پهنای باند بالا بین دستگاه های دیجیتال است. با راه اندازی مناسب، HDMI می تواند تفاوت قابل توجهی در سیستم سینمای خانگی ایجاد کند. استاندارد فعلی می‌تواند سیگنال‌های ۱۰۸۰p با وضوح بالا را حمل کند و از هشت کانال صوتی غیرفشرده پشتیبانی می‌کند که برای یک سیستم صدای فراگیر ۷.۱ کافی است. HDMI می تواند تعداد کابل های مورد نیاز برای اتصال قطعات را کاهش دهد و حتی می تواند تعداد کنترل های از راه دور مورد نیاز برای تماشای فیلم را کاهش دهد.

اما یک گرفتاری وجود دارد. برای اینکه از همه چیزهایی که HDMI ارائه می دهد استفاده کنید، همه اجزای یک سینمای خانگی باید با آنها سازگار باشند. برخی از ویژگی های HDMI touts نیز هنوز در بازار مصرف کننده وجود ندارد. علاوه بر این، محدودیتی برای طول کابل HDMI وجود دارد و برخی از کاربران شکایت دارند که این محدودیت برای پشتیبانی از تنظیمات راحت بسیار کوتاه است.

در این مقاله، دقیقاً به آنچه در داخل کابل HDMI رخ می دهد، ویژگی های استاندارد و مشکلات آن می پردازیم. ما همچنین بررسی خواهیم کرد که آیا جدیدترین استاندارد، HDMI 1.3، واقعاً استانداردهای قبلی را – که تنها چند سال است منتشر شده اند – کاملاً منسوخ می کند یا خیر.

HDMI سیگنال های دیجیتال را به نمایشگرهایی با وضوح بالا مانند تلویزیون های HD رمزگذاری، حمل و رمزگشایی می کند.

یکی از اشتباهات رایج در مورد HDMI این است که سیگنال دیجیتال به طور ذاتی برتر از سیگنال آنالوگ است. در ذهن برخی از افراد، عدم تبدیل آنالوگ به دیجیتال به این معنی است که سیگنال زمانی که به دستگاه HDTV می رسد در حالت خالص و بدون آسیب است. تصور اینکه یک سیگنال دیجیتال با کیفیت بالا مستقیماً از یک پخش کننده HD-DVD به یک تلویزیون HD منتقل می شود، آسان است. اما انتقال سیگنال از طریق HDTV نیاز به یک مرحله رمزگذاری دارد.

HDMI برای انتقال اطلاعات از یک مکان به مکان دیگر از سیگنالینگ تفاضلی به حداقل رسیده (TMDS) استفاده می کند. TMDS روشی برای رمزگذاری سیگنال برای محافظت از آن در برابر تخریب هنگام حرکت در طول کابل است. این چیزی است که اتفاق می افتد:

دستگاه فرستنده، مانند پخش کننده HD-DVD، سیگنال را رمزگذاری می کند تا تعداد انتقال بین یک (روشن) و صفر (خاموش) را کاهش دهد. هر انتقال را به عنوان یک افت شدید در نظر بگیرید – با حرکت سیگنال، این افت می تواند شروع به از بین رفتن کند و سیگنال را کاهش دهد. مرحله رمزگذاری با کاهش تعداد شانس کاهش سیگنال به محافظت از کیفیت سیگنال کمک می کند.

یکی از کابل های جفت پیچ خورده خود سیگنال را حمل می کند. دیگری یک کپی معکوس از سیگنال را حمل می کند.

دستگاه گیرنده، مانند HDTV، سیگنال را رمزگشایی می کند. دیفرانسیل یا تفاوت بین سیگنال و معکوس آن را اندازه گیری می کند. از این اطلاعات برای جبران هرگونه از دست دادن سیگنال استفاده می کند.

HDMI همچنین توانایی محافظت از داده ها در برابر دزدی دریایی را دارد. برای انجام این کار از حفاظت از کپی دیجیتال با پهنای باند بالا (HDCP) استفاده می کند. HDCP یک پروتکل احراز هویت است. اساساً، هر دستگاه سینمای خانگی داده‌های شناسایی و داده‌های رمزگذاری را روی تراشه داده‌های شناسایی نمایشگر توسعه یافته (EDID) خود ذخیره می‌کند. دستگاه منبع، مانند پخش کننده Blu-ray، کلید احراز هویت دستگاه گیرنده، مانند HDTV را بررسی می کند. اگر هر دو کلید بررسی شوند، دستگاه فرستنده به مرحله بعدی می رود. کلید جدیدی تولید می کند و آن را با دستگاه دریافت کننده به اشتراک می گذارد. به عبارت دیگر، یک راز مشترک ایجاد می کند. در حالت ایده آل، کل این فرآیند، که به عنوان دست دادن شناخته می شود، تقریباً بلافاصله انجام می شود.

دستگاه مبدأ اطلاعات خود را با استفاده از کلیدی که آن را تولید کرده است رمزگذاری می کند. دستگاه دریافت کننده آن را با استفاده از همان اطلاعات رمزگشایی می کند. اگر یک دستگاه غیرمجاز سعی کند داده ها را رهگیری کند، دستگاه منبع انتقال را متوقف می کند. همچنین اطمینان حاصل می کند که کلید تغییر نکرده و سیستم همچنان هر چند دقیقه ایمن است. همه دستگاه‌های سازگار با HDMI باید از HDCP پشتیبانی کنند، اما شرکت‌هایی که محتوای با کیفیت بالا را تولید و توزیع می‌کنند، ملزم به فعال کردن آن نیستند. در ایالات متحده، این توانایی محافظت از محتوا توسط کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC) اجباری شده است.

در مرحله بعد، نگاهی به کانکتور و کابل HDMI خواهیم داشت و نحوه انتقال سیگنال های با وضوح بالا را بررسی خواهیم کرد.

مشکلات HDMI

یکی از مشکلات رایجی که افراد با HDMI تجربه می کنند، شکست دست دادن است. گاهی اوقات، این به این دلیل است که HDTV یک مدل قدیمی و مبتنی بر DVI بدون پشتیبانی از HDCP است. اما در موارد دیگر، یک راه حل آسان وجود دارد – اجزای خود را از برق بکشید و چرخه برق سیستم خود را انجام دهید. این ممکن است چرخه احراز هویت را بازنشانی کند و اتصال شما را بازیابی کند.

  اتصالات HDMI

روش های زیادی وجود دارد که می توانید برای اتصال اجزای سینمای خانگی استفاده کنید. مثلا:

ویدئوی کامپوننت سیگنال‌های ویدئویی آنالوگ را حمل می‌کند که به دو کانال برای رنگ و کانال سوم برای روشنایی تقسیم می‌شوند. کابل‌های ویدیوی کامپوننت از کانکتورهای RCA استفاده می‌کنند.

S-video سیگنال های آنالوگ را با استفاده از یک کابل و یک کانکتور چهار پین ارسال می کند.

DVI یا رابط بصری دیجیتال، یک اتصال ۲۹ پین است که معمولاً برای نمایشگرهای رایانه استفاده می شود. برخلاف ویدیوی کامپوزیت و s-video، سیگنال های دیجیتال را حمل می کند.

بسیاری از کاربران اولیه HDTV به DVI متکی هستند، زیرا قبل از HDMI وارد بازار شد. از آنجایی که DVI و HDMI هر دو از پروتکل TMDS استفاده می کنند، سازگار هستند. تنها چیزی که برای اتصال کابل HDMI به پورت DVI نیاز دارید یک آداپتور غیرفعال است.

کانکتورهای DVI و HDMI شباهت های دیگری نیز دارند. هر دو از شبکه ای از پین ها برای انتقال سیگنال ها از کابل به دستگاه استفاده می کنند. در حالی که DVI دارای یک کانکتور ۲۹ پین است، کانکتور HDMI نوع A دارای ۱۹ پین است. یک کانکتور DVI همچنین از یک جفت پیچ داخلی برای اتصال آن به دستگاه استفاده می کند. دوشاخه‌های HDMI از این پشتیبانی اضافی برخوردار نیستند و برخی از کاربران ابراز نگرانی کرده‌اند که این کار فشار غیرضروری به مدار دستگاه وارد می‌کند. همچنین یک نسخه مینیاتوری از کانکتور HDMI برای استفاده در دستگاه های کوچکتر مانند دوربین های فیلمبرداری دیجیتال و همچنین یک کانکتور ۲۹ پین نوع B وجود دارد، اگرچه اکثر دستگاه های مصرف کننده از نوع A استفاده می کنند.

از پین های رابط HDMI، سیگنال ها از طریق جفت های پیچ خورده کابل مسی عبور می کنند. سه کانال صوتی و تصویری هر کدام از طریق دو پین و در مجموع شش پین حرکت می کنند. ساعت TMDS که به دستگاه ها اجازه می دهد داده های دریافتی را همگام کنند، از طریق یک جفت پین حرکت می کند. هر یک از این چهار جفت مجموعاً یک سپر دارند — سیم دیگری که آن را از تداخل همسایگان خود محافظت می کند. کانال های TMDS، ساعت و محافظ ها قسمت عمده جفت کابل های داخل کابل HDMI را تشکیل می دهند.

سیگنال های دیگری که از طریق کابل HDMI عبور می کنند فقط به یک پین نیاز دارند. یکی از این کانال ها کانال لوازم الکترونیکی مصرفی (CEC) است. اگر دستگاه‌های شما از آن پشتیبانی می‌کنند، این کانال به آنها اجازه می‌دهد دستورالعمل‌ها را برای یکدیگر ارسال کنند. به عنوان مثال، یک پخش کننده HD-DVD می تواند به طور خودکار یک گیرنده سینمای خانگی و یک تلویزیون HD را هنگامی که شروع به پخش دیسک می کند، روشن کند. کانال تشخیص دوشاخه داغ، که از یک پین استفاده می‌کند، وقتی دستگاهی را وصل یا جدا می‌کنید، حس می‌کند و در صورت لزوم پیوند HDMI را دوباره راه‌اندازی می‌کند. کانال داده نمایش یک پین (DDC) اطلاعات دستگاه و اطلاعات رمزگذاری HDCP را که در بخش قبل مورد بحث قرار گرفت، حمل می کند. کانال های دیگر داده های رمزگذاری و برق را برای برقراری ارتباط بین دستگاه ها حمل می کنند.

خود کابل ها دو دسته هستند. رده ۱ دارای سرعت ۷۴.۲۵ مگاهرتز است. رده ۲ دارای سرعت ۳۴۰ مگاهرتز است. اکثر کابل های مصرفی از انواع سریعتر دسته ۲ هستند.

علاوه بر کانکتور و کابل، استاندارد HDMI در مورد نحوه همگام سازی صدا با تلویزیون و رنگ نمایشگر نیز اعمال می شود. این قابلیت ها در طول چندین تجدید نظر در استاندارد تغییر قابل توجهی داشته است که در بخش بعدی با هم مقایسه خواهیم کرد.

گواهی HDMI

برای حمل آرم HDMI، دستگاه ها و کابل ها باید تست انطباق را پشت سر بگذارند. تولیدکنندگان، که به عنوان پذیرندگان HDMI شناخته می شوند، باید نمونه ای از محصول خود را برای آزمایش قبل از شروع انبوه ارسال کنند
تولید.

  استانداردها و ویرایش های HDMI

اولین محصولات مصرفی با اتصالات HDMI در سال ۲۰۰۳ وارد بازار شد. از آن زمان، تغییرات زیادی در استاندارد HDMI ایجاد شده است. در بیشتر موارد، این استانداردها پشتیبانی از انواع خاصی از محتوا یا برنامه ها را اضافه کرده اند. به عنوان مثال، اولین نسخه، HDMI 1.1، پشتیبانی از DVD Audio را اضافه کرد.

آخرین نسخه اصلی – جهش از نسخه ۱.۲ به ۱.۳ – توجه زیادی را به خود جلب کرد. ویژگی های جدید شامل افزایش گسترده پهنای باند، پشتیبانی از رنگ ۱۶ بیتی و پشتیبانی از استاندارد رنگ xvYCC است که از رنگ های اضافی پشتیبانی می کند. یک ویژگی جدید همگام‌سازی لب همچنین باعث می‌شود که صدا و ویدیو در حین پخش از همگام‌سازی خارج شوند، و باعث می‌شود که ضبط بی‌نقص دوبله بدی به نظر برسد. برخی گزارش‌ها حتی ادعا می‌کردند که هر دستگاهی که HDMI 1.3 نداشته باشد منسوخ شده است.

از برخی جهات، این به همان اندازه که گیج کننده بود و تاثیرگذار بود. برخی از توانایی های جدید HDMI هنوز در بازار مصرف کننده وجود ندارد. به عنوان مثال، افزایش پهنای باند – از ۴.۹ گیگابیت بر ثانیه به ۱۰.۲ گیگابیت در ثانیه – می تواند از نرخ رفرش ۱۲۰ هرتز یا ۱۲۰ فریم در ثانیه پشتیبانی کند. این سرعت دو برابر حداکثر نرخ تازه سازی در استاندارد HDTV فعلی است. HDMI 1.3 می‌تواند از گزینه‌های رنگی ۳۰، ۳۶ و ۴۸ بیتی که به عنوان رنگ عمیق شناخته می‌شوند، پشتیبانی کند، اما بسیاری از پخش‌کننده‌های رسانه و مواد ویدئویی ضبط‌شده از رنگ ۱۶ بیتی فراتر نمی‌روند. منتقدان همچنین ادعا می‌کنند که رنگ‌های عمیق به صفحه‌های HDTV اجازه می‌دهند تا رنگ‌هایی را نمایش دهند که اکثر مردم حتی نمی‌توانند آن‌ها را درک کنند. علاوه بر این، در حالی که قابلیت های سینک لب و کنترل با یک لمس می تواند مفید باشد، همه دستگاه های سینمای خانگی از آنها پشتیبانی نمی کنند.

خوشبختانه، نداشتن قابلیت ۱.۳ به معنای بی فایده بودن تلویزیون HD شما نیست. HDMI 1.3 با نسخه های قبلی سازگار است. مثل زمانی است که تلویزیون رنگی عرضه شد. مردم می‌توانستند سیگنال‌های تلویزیونی رنگی را در مجموعه‌های سیاه و سفید خود تماشا کنند – تلویزیون همچنان کار می‌کرد، اما تصویر همچنان سیاه و سفید بود. اگر HDTV شما دارای HDMI 1.2 است اما اجزای جدید شما دارای قابلیت HDMI 1.3 هستند، تلویزیون شما همچنان کار می کند، اما بدون قابلیت های توسعه یافته ۱.۳. از آنجایی که تخصیص پهنای باند استانداردهای قبلی به طور کلی برای اکثر برنامه های کاربردی با کیفیت بالا کافی است، تصویر شما همچنان باید کیفیت بسیار خوبی داشته باشد.

یکی دیگر از نگرانی های رایج در مورد HDMI طول کابل است. اگرچه استاندارد HDMI به حداقل طول قابل اجرا ۳۲ فوت (۱۰ متر) نیاز دارد، برخی از کاربران در عمل طول قابل اجرا به طور قابل توجهی کوتاه‌تر را گزارش می‌کنند. این امر به ویژه در هنگام ارسال سیگنال های ۱۰۸۰p صادق است – افزایش تقاضا برای پهنای باند باعث افزایش سرعت زوال سیگنال می شود. خوشبختانه، تقویت کننده ها و توسعه دهنده هایی وجود دارند که می توانند سیگنال را قبل از ارسال در مرحله بعدی سفر رمزگشایی، تنظیم مجدد و رمزگذاری مجدد کنند.

برای افرادی که نگران محدودیت های بالقوه HDMI هستند، ممکن است راه حل دیگری در افق وجود داشته باشد. DisplayPort یک استاندارد جدید با کیفیت بالا است که اتصالات داخل دستگاه‌ها، مانند لپ‌تاپ، و بین دستگاه‌ها، مانند پخش‌کننده رسانه به HDTV را پوشش می‌دهد. با این حال، DisplayPort وارد بازار نشده است، بنابراین اینکه آیا کیفیت آن از HDTV پیشی خواهد گرفت یا خیر، هنوز مشخص نیست.

اطلاعات بیشتر در مورد سینمای خانگی، HDMI و موضوعات مرتبط را می توانید در صفحه بعد بیابید.

۱۰۸۰p: فقط برای HDMI؟

یکی از سوالات بزرگ پیرامون HDTV این است که آیا HDMI برای وضوح ۱۰۸۰p مورد نیاز است یا خیر. پاسخ شاید. بسیاری از دستگاه ها برای خروجی ۱۰۸۰p به HDMI نیاز دارند. با این حال، دیگران می‌توانند سیگنال‌های ۱۰۸۰p را از طریق کابل ویدیوی کامپوننت ارسال کنند.

سوالات متداول HDMI

پورت HDMI برای چه مواردی استفاده می شود؟

پورت HDMI برای دریافت و انتقال سیگنال های صوتی و تصویری از منابع مختلف استفاده می شود.

HDMI مخفف چیست و چه کاربردی دارد؟

HDMI مخفف High Definition Multimedia Interface است. برای ارسال سیگنال های HD از طریق یک کابل استفاده می شود. HDMI می تواند برای انتقال صدا و تصویر از طریق کابل استفاده شود.

آداپتور HDMI چه کاری انجام می دهد؟

اگر تلویزیون شما دارای پورت HDMI نباشد، آداپتور به شما اتصال HDMI می دهد. با این حال، تقریباً تمام تلویزیون های LED مدرن دارای یک پورت HDMI هستند.

HDMI 1.0 بهتر است یا ۲.۰؟

HDMI 2.0 در سال ۲۰۱۳ وارد صحنه شد و طوری طراحی شده است که بتواند پهنای باند بیشتری را نسبت به HDMI 1.0 اداره کند. با این حال، هر دو قادر به ارائه ویدئو با وضوح ۴K هستند. HDMI 2.0 دارای سرعت انتقال ۱۸ گیگابیت در ثانیه در مقایسه با HDMI 1.0 است که تنها می تواند سرعت انتقال ۱۰.۲ گیگابیت بر ثانیه را ارائه دهد.

مزایای HDMI چیست؟

یکی از بهترین مزایای استفاده از HDMI این است که می تواند پهنای باند بالایی از داده ها را از طریق یک کابل انتقال دهد که راه اندازی یک سیستم سینمای خانگی را آسان تر می کند.