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 sert à connecter une source audio/vidéo DRM - comme un lecteur Blu-ray, un ordinateur ou une console de jeu - avec un récepteur compatible - tel qu'un téléviseur HD.

Principes techniques et distinction par niveaux

La norme HDMI permet d'exploiter les différents formats vidéo numériques, dont la définition standard (SD), la définition perfectionnée (ED) et la haute définition (HD) mais aussi le son multi-canal, en véhiculant l'ensemble des 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) ; cependant, 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 mais aussi le support de flux audio compressés comme le DTS et le Dolby Digital. Ces données sont aussi 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 CD.

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 particulièrement 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 beaucoup 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; cependant, les caractéristiques audio et de contrôle à distance propres au HDMI ne pourront être utilisées dans la mesure où 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 ou alors 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 perfectionnée)  :

• 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 veut dire progressif et i veut dire 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 est particulièrement concerné par la compatibilité avec les trois niveaux de définition numérique (SD à TVHD) et permet une évolutivité du dispositif 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 systèmes 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 l'ensemble des formats numériques compressés courants ; MP3, Dolby Digital 5.1 - 6.1, 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, exploités surtout pour les Blu-ray et HD DVDs.

Transition Minimized Differential Signaling : TMDS

Procédé de multiplexage et transmission numérique développée par Silicon Image qui sert à véhiculer de très grandes quantités de données à travers un câble blindé. Le câble HDMI comprend trois canaux TMDS différents; chacun d'eux sert à 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 sert à 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 système 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 l'ensemble des 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 presque absent du marché mais permettrait en principe 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 par conséquent 19 broches) particulièrement 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 veut pas dire obligatoirement qu'il aura l'ensemble des fonctionnalités qui sont répertoriées pour cette version car quelques fonctionnalités sont facultatives tels que Deep Couleur et xvYCC ^{[2], [3]}.

HDMI 1.0

Spécification d'origine, publié le 9 décembre 2002^[1]

• Une seule interface de connexion pour la transmission audio et vidéo ;
• Une bande passante de type TMDS 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 lorsqu'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 alors 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

inteface multimedia haute definition 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 résolutions jusqu'à 4096×2160 (résolution du 4K) (24 Hz) et 3840×2160 (24 Hz / 25 Hz / 30 Hz)
• Possibilité de servir de câble réseau avec une vitesse de 100 Mbps
• 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 ^[14]. Comme pour l'ensemble des 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 cependant la limite des 5 mètres : «La technologie HDMI a été conçue pour l'utilisation de câbles en cuivre standard de grandes longueurs. Dans l'objectif de permettre aux fabricants de perfectionner leurs produits grâce à l'utilisation de nouvelles technologies, la norme HDMI spécifie les exigences requises en termes de connexion sans pour tout 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 la section des fils de cuivre, diminuant ainsi l'impédance. Un câble AWG 24 est reconnu comme meilleur qu'un câble AWG 28. Un autre moyen serait d'utiliser de la fibre optique 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 existe aussi une solution intéressante pour ceux qui disposeraient déjà d'un câblage réseau (câble cat5e minimum). Elle utilise deux convertisseurs (HDMI vers RJ45 d'un côté et RJ45 vers HDMI de l'autre). Les constructeurs de ce type de modules garantissent 30m pour du 1080p.

Il est cependant envisageable 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.

Guide d'achat des câbles HDMI

Comme consommateur, les questions que vous devez vous poser sont les suivantes :

• Longueur entre la source du signal (lecteur DVD, Blu Ray... ) et l'arrivée du signal (TV, projecteur... )
• Quel est le type de flux numérique que ce câble va transmettre (ex : 1080p Full HD avec son 7.1)

Une fois que vous avez les réponses c'est particulièrement simple. Prenez un câble qui est certifié pour le débit (HDMI 1.0, 1.1, ... c. f. ci-dessus) et la distance que vous désirez et achetez le moins cher ; c'est tout.

N'écoutez pas les vendeurs qui vous proposent un câble à 300€ pour un transfert optimal du signal avec une image et un son multicanal d'une grande pureté. En numérique la pureté n'existe pas. La transmission concerne un flux de données (numériques). L'information arrive ou n'arrive pas; elle est juste ou fausse. Il n'y a pas de notion d'atténuation.

En revanche si vous êtes dans des conditions spécifiques :

• proche d'un transformateur électrique 400 000 volts, il vaut mieux s'assurer que le blindage du câble soit de très haute qualité
• au-delà de 20m entre la source et le système de diffusion, pensez aux adaptateurs de câble ethernet catégorie 5 ou 6 (voir ci-dessus) ^[14].

Références

Voir aussi

Liens externes

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

Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/High-Definition_Multimedia_Interface.
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