HDMI
O que é HDMI?

HDMI
é uma tecnologia de conexão de dispositivos de áudio
e vídeo que tem tudo para substituir os padrões existentes
até então. Por trás de seu desenvolvimento está
um time de gigantes da indústria eletrônica, tais como Sony,
Philips, Toshiba, Silicon Image, entre outras. Com essa tecnologia, é
possível, por exemplo, conectar um reprodutor de
Blu-ray
a uma TV de alta definição e ter como resultado imagens
de excelente qualidade. Por meio de um cabo HDMI pode-se transmitir
sinais de áudio e vídeo. Em outros padrões é
necessário ter, pelo menos, um cabo para cada coisa.
Mas, as vantagens do HDMI não se limitam a isso. Essa é
uma tecnologia que transmite sinais de forma totalmente digital. Graças
a isso, é possível ter imagens de excelente qualidade e
resoluções altas (1080p, por exemplo), inclusive maiores
que as suportadas pela tecnologia DVI (
Digital Visual Interface),
que substituiu o padrão VGA para as conexões de monitores
em computadores (saiba mais sobre
DVI
e VGA).
O conector do cabo HDMI também leva vantagem em relação
aos demais padrões, já que possui tamanho reduzido e encaixe
fácil, semelhante aos conectores USB. Na verdade, a indústria
definiu dois tipos de conectores inicialmente: o HDMI tipo A e HDMI tipo
B, com 19 e 29 pinos, respectivamente. O conector tipo A é o mais
comum do mercado, já que consegue atender a toda a demanda existente,
sendo inclusive compatível com a tecnologia DVI-D. Neste caso,
basta que uma ponta do cabo seja DVI-D e, a outra, HDMI. O conector HDMI
tipo B é destinado a resoluções mais altas e pode
trabalhar com o esquema
dual link, que duplica a freqüência
pixel clock (assunto abordado logo abaixo), fazendo com que a transmissão
dobre a sua capacidade.
Funcionamento do HDMI
A citação da tecnologia DVI no tópico anterior não
foi mero acaso. Tanto o DVI quanto o HDMI fazem uso de um protocolo chamado
Transition Minimized Differential Signaling (
TMDS), o que
os tornam, até certo ponto, parecidos. No HDMI, são usados
três canais TMDS para a transmissão das informações
de áudio e vídeo. Os dispositivos que iniciam a transmissão
são chamados de
sources. Por sua vez, os dispositivos que
recebem o sinal da transmissão são chamados de
sinks.
A tecnologia TMDS exerce uma função extremamente importante
na transmissão do HDMI porque, embora o sinal seja todo digital,
isso não significa que está livre de falhas e interferências.
Com os canais TMDS, a transmissão de dados pode ser feita de maneira
codificada, tornando-a protegida. Isso é possível porque
o canal TMDS utiliza um esquema de cancelamento. Nele, o sinal é
duplicado, porém o segundo sinal é invertido. O dispositivo
receptor recebe ambos os sinais e os compara. As diferenças encontradas
nessa comparação permitem identificar as alterações
indevidas - isto é, os ruídos da transmissão - e
descartá-las.
Quando a transmissão é iniciada, os três canais TMDS
são utilizados para o envio de dados de vídeo, o chamado
Video Data Period. Cada canal envia 8 bits por vez, totalizando
24 bits. Isso é feito numa freqüência denominada
pixel
clock que varia de 25 MHz a 165 MHz. No caso de transmissões
que não alcançam os 25 MHz, como o que acontece em sinais
PAL e NTSC, é feito uso de uma técnica de repetição
de pixels. Com esse modo de funcionamento, o HDMI pode transmitir mais
de 165 milhões de pixels.
A ilustração abaixo é acompanhada de uma tabela
que mostra os pinos do conector HDMI tipo A. Note que cada canal TMDS
utiliza dois pinos, totalizando 6. Há também um par de pinos
utilizado para a freqüência do TMDS, o
TMDS clock. Cada
par é protegido de interferências por um pino
shield:
Conector HDMI tipo A
Via |
Sinal |
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 |
Reservado |
15 |
SCL |
16 |
SDA |
17 |
DDC/CEC Ground |
18 |
+5 V Power |
19 |
Hot Plug Detect |
Resolução
Quando o assunto é HDMI (ou outras tecnologias relacionadas, como
o HDTV -
High-Definition Television), é
comum a menção de resoluções como 720p e 1080p.
Mas, o que isso significa? Embora pareça complicado, essas nomenclaturas
simplesmente facilitam a identificação da quantidade de
pixels (em poucas palavras, pixel é um ponto que representa a menor parte
da imagem em uma tela) suportava pelo dispositivo, além do uso de
progressive
scan ou
interlaced scan. No progressive scan, todas as linhas
de pixels da tela são atualizadas simultaneamente. Por sua vez,
no modo interlaced scan, primeiro as linhas pares recebem atualização
e, em seguida, as linhas ímpares (ou seja, é um esquema
do tipo: linha sim, linha não). Em geral, o modo progressive scan
oferece melhor qualidade de imagem.
Assim sendo, a letra 'p' existente em 720p, 1080p e outras
resoluções indica que o modo usado é progressive
scan. Se for utilizado interlaced scan, a letra aplicada é 'i'
(por exemplo, 1080i). O número, por sua vez, indica a quantidade
de linhas de pixels na vertical. Isso significa que a
resolução 1080p, por exemplo, conta com 1080 linhas
verticais e funciona com progressive scan. Eis algumas
resoluções comuns:
- 480i = 640x480 pixels com interlaced scan;
- 480p = 640x480 pixels com progressive scan;
- 720i = 1280x720 pixels com interlaced scan;
- 720p = 1280x720 pixels com progressive scan;
- 1080i = 1920x1080 pixels com interlaced scan;
- 1080p = 1920x1080 pixels com progressive scan.
Você já deve ter ouvido falar do termo
Full HD (High Definition).
Esta expressão, cuja interpretação seria algo como
"Alta Definição Máxima", indica que a tela
trabalha na resolução máxima, que é de
1080p. Isso significa que o dispositivo será capaz de executar
em qualidade máxima vídeos - provenientes de um disco
Blu-ray, por exemplo - preparados para este
nível de resolução.
Saiba mais sobre
resoluções de
tela aqui.
Versões do HDMI
A tecnologia HDMI passou por várias revisões em suas especificações
desde a disponibilização da primeira versão. A vantagem
disso é que cada versão adiciona melhorias à tecnologia.
Por outro lado, isso causa confusão e, em determinadas situações,
pode provocar o impedimento do envio do sinal. Esse problema pode ocorrer,
por exemplo, se o dispositivo receptor trabalhar com uma versão
inferior à versão utilizada pelo dispositivo emissor. Para
lidar com essa possibilidade, a indústria desenvolveu técnicas
que garantem a transmissão dos dados. A diferença é
que, se a transmissão requerer algum recurso existente na versão
mais recente, o dispositivo com a versão anterior não poderá
utilizá-la.
Entrada e cabo HDMI
A seguir, uma breve descrição das principais características
das revisões existentes até a publicação deste
texto no InfoWester:
- HDMI 1.0: lançado oficialmente no final de 2002, a primeira
versão do HDMI é caracterizada por utilizar cabo único
para transmissão de vídeo e áudio com um taxa de
transmissão de dados de 4,95 Gb/s à uma freqüência
de 165 MHz. É possível ter até 8 canais de áudio;
- HDMI 1.1: semelhante à versão 1.0, porém
com a adição de compatibilidade ao padrão
DVD-Audio.
Lançado em maio de 2004;
- HDMI 1.2: adicionado suporte a formatos de áudio do tipo
One Bit Audio, usados, por exemplo, em SACD (
Super Audio CD).
Incluído suporte à utilização do HDMI em PCs
e a novos esquemas de cores. Lançado em agosto de 2005;
- HDMI 1.2a: lançado em dezembro de 2005, esta revisão
adotou as especificações
Consumer Electronic Control
(CEC) e recursos específicos para controle remoto;
- HDMI 1.3: nesta versão, o HDMI passou a suportar freqüência
de até 340 MHz, permitindo transmissões de até 10,2
Gb/s. Além disso, a versão 1.3 permite a utilização
de uma gama maior de cores e suporte às tecnologias
Dolby TrueHD
e
DTS-HD Master Audio. Essa versão também possibilitou
o uso de um novo miniconector (HDMI tipo C - mini), apropriado a câmeras
de vídeo portáteis, e elimina um problema de sincronismo
entre o áudio e o vídeo (
lip sync). O lançamento
do HDMI 1.3 se deu em junho de 2006;
- HDMI 1.3a e 1.3b: lançado em novembro de 2006 e outubro
de 2007, respectivamente, essas revisões contam com leves alterações
nas especificações da versão 1.3 e com a adição
de alguns testes, inclusive em relação ao HDCP, abordado
adiante.
HDMI 1.4
Esta versão foi anunciada em maio de 2009 e oferece tantas novidades
que poderia até ser chamada de 2.0. Eis suas principais características:
- Capacidade de trabalhar com resoluções de até
4096x2160 pixels;
- Compatibilidade com um número maior de cores;
- Suporte a um canal de retorno de áudio (
Audio Return Channel
- ARC);
- Possibilidade de transmissão por meio de conexões Ethernet
de até 100 Mb/s (
HDMI Ethernet Channel - HEC), permitindo
que dispositivos interconectados compartilhem acesso à internet;
- Melhor suporte para tecnologias de imagens em 3D;
- Padronização para transmissão em veículos
(aparelhos de DVD de ônibus, por exemplo).
E não termina por aí, pois o padrão traz consigo
novos tipos de cabo:
- Standard HDMI Cable: cabo padrão que suporta transmissões
de 1080i;
- High Speed HDMI Cable: cabo para transmissões de 1080p,
incluindo suporte a um número maior de cores e tecnologias 3D;
- Standard HDMI Cable with Ethernet: cabo padrão com suporte
à tecnologia Ethernet;
- High Speed HDMI Cable with Ethernet: cabo para transmissões
de alta velocidade com suporte à tecnologia Ethernet;
- Automotive HDMI Cable: cabo apropriado para transmissões
em veículos.
O HDMI 1.4 também introduz um novo tipo de conector (HDMI tipo
D - micro) de 19 pinos, que de tão pequeno pode ser facilmente
utilizado em dispositivos portáteis, como câmeras digitais
e smartphones.
Conectores HDMI tipos A, C e D - Imagem por hdmi.org
Apesar de oferecer recursos interessantes, o HDMI 1.4 tem sido criticado
por elevar o número de tipos de cabos e de conectores, ou seja,
por aumentar a complexidade para o usuário. Por outro lado, os
novos tipos de cabos podem fazer com que o custo desse acessório
seja menor ao consumidor, já que este não será obrigado
a pagar mais por cabos que suportam recursos que ele não utiliza.
Além disso, o conector tipo D facilita a integração
com dispositivos portáteis.
Proteção de conteúdo por HDCP
Muita gente "torce o nariz" quando descobre o que o HDCP significa
e o que representa para a tecnologia HDMI. Trata-se de uma sigla para
High-Bandwidth Digital Copy Protection, uma tecnologia desenvolvia
pela Digital Content Protection, LLC (pertencente à Intel) com
a finalidade de evitar a distribuição ilegal de conteúdo.
Seu funcionamento se dá, basicamente, da seguinte forma: o source
(dispositivo emissor) se comunica com o sink (dispositivo receptor) por
meio de um canal denominado
Display Data Channel (DDC) para conhecer
a sua configuração e obter um código de autenticação.
Esses dados ficam armazenados em um chip denominado
Extended Display
Identification Data (EDID). Se o código de ambos os aparelhos
forem compatíveis, o source obtem um novo código e o envia
ao sink. O envio e o recebido das informações de um dispositivo
para o outro é feito com base nesse código. Esse código
é checado em um determinado intervalo e, se alguma anormalidade
for encontrada, a transmissão é interrompida. Isso pode
ocorrer, por exemplo, se um terceiro dispositivo tentar receber os dados
da conexão.
A indústria implementou esse esquema no HDMI para evitar a pirataria,
mas para muita gente essa não é a melhor maneira de lidar
com o problema e, assim todas as medidas de segurança rigorosas,
o usuário honesto é que pode ser prejudicado. Se a obtenção
da chave de autenticação falhar por algum motivo, mesmo
o usuário não tendo qualquer responsabilidade sobre isso,
ele não conseguirá visualizar o seu vídeo. Em alguns
casos, o usuário descobre que se desconectar e reconectar os aparelhos
talvez tudo funcione, uma prática lamentável para uma tecnologia
tão avançada.
USB
Mini USB e micro USB são duas formas de
dispositivo que utilizam uma porta USB menor do que a conexão padrão. O
mini e o micro são utilizados principalmente em dispositivos móveis e
são diferentes apenas no formato, não em sua função.
Mini USB
O mini
USB é o mais antigo dos dois formatos. A porta dele é menor do que uma
padrão, permitindo conexões USB em pequenos dispositivos, como telefones
celulares e câmeras digitais. A taxa de transferência do mini USB pode
chegar a 800 megabytes por segundo.
Micro USB
O micro
USB é um dos formatos mais recentes, anunciado pela primeira vez em
2007. Por mais que o mini USB seja pequeno, o micro USB é ainda menor.
Assim como o mini USB, o miro é utilizado em celulares, MP3 players,
sistemas de GPS, câmera digital e outros dispositivos portáteis. A sua
velocidade é idêntica à de um mini USB.
Uso
O micro USB cabe em portas de conexão menores e, portanto, dispositivos menores, por isso está se tornando o mais
popular
entre os dois tipos de conexão. Ele já se tornou a interface USB padrão
de carregadores para quase todos os smartphones, praticamente
eliminando a
necessidade de um mini USB.
Cabo Serial
Cabo
utilizado para ligação de dispositivos utilizando o padrão RS232. Um
cabo serial tem 9 fios, mas na maior parte das comunicações são
utilizados apenas 3: TX, RX e GND (terra).
A utilização de mais do
que 3 fios não é tão incomum, mas é restrita a equipamentos que
necessitam de sinais de controle específicos, o que está se tornando
cada menos frequente, visto que novas formas de comunicação estão
tomando o lugar da interface serial.
Isto vem ocorrendo tanto nos
dispositivos quanto nos computadores, que frequentemente não contam mais
com a interface de comunicação serial. Cabos seriais em geral podem ter
de dezenas a centenas de metros, dependendo da velocidade de
comunicação utilizada.
Para velocidades menores, a distância pode
ser maior, e vice versa. O cabo serial é de simples confecção e de baixo
custo. O conector utilizado é o DB9, que pode ser facilmente soldado ao
cabo. Portanto, é fácil fazer um cabo serial DB9.
Como os
computadores mais recentes não tem mais portas seriais nativas em suas
placas mãe, é normal utilizar um conversor de cabo serial para usb.
Estes conversores em geral vem com um driver específico para cada
sistemas operacional e a maior parte deles já são reconhecidos
nativamente pelo Windows e pelo Linux. Um dos conversores serial USB
mais famosos são os baseados na família do chip CP210x.
Cabo coaxial
O
cabo coaxial é um tipo de cabo condutor usado para transmitir
sinais. Este tipo de cabo é constituído por um
fio de
cobre condutor revestido por um material isolante e rodeado duma
blindagem.
Recebe o nome de
coaxial pelo fato de que todos os seus
elementos constituintes (núcleo interno, isolador, escudo, exterior e
cobertura) estão dispostos em camadas concêntricas de
condutores e
isolantes que compartilham o mesmo eixo (
axis) geométrico.
O conector utilizado nesse tipo de cabo é o
BNC. Este meio permite transmissões até
frequências muito elevadas e isto para longas distâncias.
A: revestimento de plástico
B: tela de cobre
C: isolador dialétrico interno
D: núcleo de cobre.
Cabo Par transado
Par Trançado sem blindagem:
O cabo de par trançado sem blindagem (UTP) é composto
por pares de fios, sendo que cada par é isolado um do outro e todos
são trançados juntos dentro de uma cobertura externa.
Não há blindagem física no cabo UTP; ele obtém
sua proteção do
efeito de cancelamento
dos pares de fios trançados.
O cabo de par trançado sem blindagem projetado para redes,
mostrado na figura abaixo, contém quatro pares de fios de cobre
sólidos modelo 22 ou 24 AWG. O cabo tem uma impedância de 100 ohms
- um fator importante que diferencia dos outros tipos de
fios de telefone e par trançado. O cabo de rede UTP tem um diâmetro
externo de 1,17 polegadas ou 4,3 mm.
O par trançado é o meio de transmissão de menor
custo por comprimento. A ligação de nós ao cabo é
também extremamente simples, portanto de baixo custo.
A desvantagem do par trançado é a sua susceptibilidade
à interferência e ruído, incluindo "cross-talk" de
fiação adjacente. Em sistemas de baixa freqüência a
imunidade a ruído é tão boa quanto ao cabo coaxial.
Pode-se utilizar UTPs com três principais arquiteturas de rede
(ARCnet, Ethernet e token-ring). Na maioria dos casos, as placas de interface
de rede vêm para um tipo específico de cabeamento, mas muitas
placas de interface Ethernet são configuradas para cabos coaxias e UTP.
Um dos testes que podemos fazer nos cabo de par trançado é
a medida da atenuação. Por exemplo, nos cabos
10Base-T permite uma perda máxima de 11.5dB
na faixa de 5 a 10 Mhz, em 100 metros de fio entre o hub e a estação.
A outra é a paradiafonia, isto é, o vazamento de energia
elétrica entre pares de fios do mesmo cabo. Os verificadores de cabo
utilizam um injetor de sinal para determinar a extremidade remota do cabo
de forma adequada. Em seguida, eles percorrem um conjunto de freqüências
para medir a intensidade de sinal que vaza entre o par ativo (que transporta
o sinal do injetor) e o par inativo. Os pares cruzados são a causa
mais comum de níveis elevados de parafonia.
Par Trançado com blindagem:
Os cabos de pares trançados blindados (STP), combinam as
técnicas de blindagem e cancelamento. Os cabos STP projetados para
redes são de dois tipos. O STP mais simples é chamado "blindado
de 100 ohms", pois, a exemplo do UTP, tem uma impedância de 100 ohms e
contém uma blindagem formada por uma folha de cobre ao redor de todos
os seus fios. No entanto, o formato mais comum de STP, lançado pela
IBM e associado à arquitetura de rede token-ring IEEE 802.5, é
conhecido como STP 150 ohms devido a sua impedância de 150 ohms. Uma
vantagem
do STP 150 ohms, é que ele é capaz de transportar dados
utilizando uma sinalização muito rápida com poucas
chances de distorção. Como desvantagem, a blindagem causa uma
perda de sinal que aumenta a necessidade de um espaçamento maior entre
os pares de fios e a blindagem (ou seja, de mais isolamento). O maior
volume
de blindagem e isolamento aumenta consideravelmente o tamanho, o peso e
o
custo do cabo.