Интерфейс HDMI 2.0Коммерсанты от киноиндустрии требуют всё больших параметров оцифровки изображения. Больше пикселей, больше кадров в секунду, больше стереоскопичности, больше бит на пиксель. Есть доводы в пользу того, что эта прогрессия подходит к естественному завершению, но в то же время много существующего материала пока невозможно приемлемо передавать по использующимся ныне каналам транспортировки данных.
 
Вечно активный Дуглас Трамбалл, создатель амбициозной системы Showscan – 70 мм плёнки с 60 кадр/сек, уже говорит о 4K 3D материале со 120 кадр/сек. В перспективе это потребует для каждого кадра размером 3996х2160 пикселей и 12 бит/канал около 37 мегабайт без компрессии.
 
В секунду это будет почти 9 гигабайт данных – достаточно, чтобы опустошить двухслойный Blu-ray диск за 5.6 секунд, конечно при условии, что с Blu-Ray можно так быстро считывать информацию. На недавних выставках компания Quantel показала чрезвычайные способности своей системы цветокоррекции Pablo, которая может обрабатывать фильмы с подобными характеристиками.
 
Это движение вперёд стало возможным в связи со значительным использованием параллелизма в современных информационных технологиях. Разумеется, в несжатом виде, когда для цифровых пакетов кино нужно 250 мегабит в секунду, материал не будет храниться, но тем не менее сразу после распаковки изображения оно должно быть доставлено к устройству отображения.
 

Кабель HDMI против последовательного интерфейса

 
Известно, что версия HDMI 1.4, которая, вероятно, установлена на большую часть известных ныне устройств, представляет собой довольно совершенный стандарт. Он может обрабатывать 10.2 гигабит (1.2 гигабайт) в секунду при 3.4 Гбит на канал, используя аппаратные средства, гораздо более простые, чем те, что используются для трёхгигабитного коаксиального SDI, и поэтому больше подходит для потребительской техники.
 
SDI (по крайней мере, оригинал – 270-мегабитная версия стандартного разрешения) был разработан с тем ограничением, что он должен использовать существующие 75-омные кабельные соединения BNC. Из-за того, что все пиксели должны следовать друг за другом по одному проводу, SDI должен быть в 3 раза быстрее, чем HDMI, который передаёт пиксели одновременно по трём отдельным каналам.
 
Сравнение интерфейса HDMI 2.0 и SDI может рассказать кое-что о том, почему быстрее – сложнее. Кабели и разъёмы для обоих форматов зависят от сопротивления и ёмкости, влияющих на то, как сигнал проходит по проводнику. Для HDMI упрощающим фактором служит то, что каждый канал передаётся по двум проводам, один из которых несёт сигнал, а другой – его инвертированную версию.
 
Искажения и помехи при передаче накладываются на оба канала одинаково, поэтому инвертирование одного из них на приёмном конце с последующим математическим суммированием результатов эти помехи удаляет. Такой метод дифференциальных сигналов широко применяется для передачи данных: USB, Ethernet, SATA SSD, карты CFast и т.д.
 
Он также используется для цифрового аудио AES в основном потому, что AES, как и SDI, был разработан для замены существующего стандарта со множеством различных разъёмов. SDI, с его более длинными сигнальными каналами, вероятно, использовал тот же подход и высокий битрейт для более надёжной передачи данных на большие расстояния.
 

Медленный переход

 
HDMI является экономически ограниченным потребительским стандартом, который должен выполнить несколько довольно значительных электронных трюков. Поскольку требование высокой скорости смягчается наличием нескольких каналов, сложность является значительной и до версии HDMI 1.4 не было достаточной производительности для обработки изображений, например, вне пределов разрешения HD с более чем 24 кадр/сек.
 
Это недостаточно для полного 4K 3D или 4K материала с более высокими частотами кадров, которые могли бы использоваться для освещения спортивных событий. Общие достижения в области полупроводниковых технологий предполагали увеличение скорости обработки, и привели в конце концов к версии интерфейса HDMI 2.0, которая была объявлена в качестве стандарта в 2013 году, но только в последнее время стала распространяться на дисплеях и других устройствах, предназначенных для создания или обработки 4K материала.
 
Из-за сравнительно медленного освоения интерфейса HDMI 2.0 в действительности некоторые дисплеи UHD страдают от простоя, будучи не в состоянии «прокормить» свои очень способные TFT панели максимальным количеством данных по HDMI так, как это они могли бы сделать, например, с помощью разъёма DisplayPort.
 

Обнадёживающие цифры

 
Цифры, связанные с интерфейсом HDMI 2.0, обнадёживают. Ключевое усовершенствование по сравнению со стандартом HDMI 1.4 заключается в увеличении скорости передачи данных почти в два раза с 3.4 Гб/сек на канал до 6 Гб/сек, обеспечивая 4K формат 60 кадр/сек и общей пропускной способностью в 18 Гб/сек. HDMI 2.0 также поддерживает цветовое пространство стандарта Rec. 2020 (неофициально оно поддерживалось и предыдущими стандартами, требуя ручной настройки дисплея для правильного отображения), кинематографическое соотношение сторон 21:9, различные улучшения многоканального аудио и 3D обработку. Всё это приводит к улучшению работоспособности в HD, предполагая режим 3D 1080p 60 кадр/сек (в общей сложности 120 полных кадров в секунду).
 
HDMI является сложным стандартом с широким спектром возможностей и некоторые устройства реализуют только часть из них, так что пользователям всё ещё необходимо изучать внимательно руководства, чтобы убедиться, что всё работает так, как должно. Даже устройства, использующие компоненты интерфейса HDMI, не всегда способны предоставить в пользование все его передовые функции.
 
Отбросив эти опасения, естественно, мы ожидаем освоения всех улучшенных способностей интерфейса HDMI 2.0. Однако увеличенная скорость может ограничить длину кабеля до меньшей, что достижима при HDMI 1.4, и разъёмы становятся менее надёжными, так что иногда всё ещё остаётся актуальной потребность преобразовать HDMI в SDI (или потенциально в несколько прогонов по SDI).
 
HDMI 2.0a с добавлением поддержки широкого динамического диапазона, потенциально поддерживающий увлекательную технологию Dolby Vision, был внедрён только в апреле 2015 года и будет распространяться тоненькой струйкой в установленном порядке. Опять же, в любом случае для реализации HDR будет достаточно, вероятно, поддержки 48-битного цвета, учитывая ручную настройку дисплея в ожидании HDR материала, но официальная поддержка облегчит настройку конфигурации.
 
В конце концов, интерфейс HDMI 2.0 ещё не достаточно быстр, чтобы поддерживать амбициозный 4K форматы 120 кадр/сек, о которых мечтает Трамбалл, но это уже и не рядовая ситуация. В этом отношении даже DisplayPort, последние версии которого почти в два раза быстрее, чем любая из версий HDMI, не решит проблему. Это займёт четыре кабеля HDMI 2.0 для передачи 2160p120 в 3D режиме. Так что направление движения прогресса очевидно – вопреки, конечно, дебатам о том, стоит ли туда двигаться…
 
Полную спецификацию стандарта интерфейса HDMI 2.0 пока могут получить только пользователи Adoper Extranet, являющиеся по сути производителями оборудования HDMI. А о версии HDMI 2.0a поговорим в следующей статье.

Автор: Алексей Касьянов.