Co to jest HDMI i jak działa

Wcześniej pisaliśmy o tym, jak najlepiej zrozumieć, czym jest HDMI z perspektywy początkującego użytkownika, o głównych zaletach HDMI w porównaniu z innymi technologiami połączeń wyświetlaczy, o różnych zastosowaniach portów HDMI telewizora, o tym, jak kupić najlepsze kable HDMI, jak zidentyfikować i używać portów HDMI w laptopie oraz o wielu innych przewodnikach i treściach związanych z HDMI. Jednak to, co udało nam się pominąć, to uświadomienie naszym czytelnikom, jak działa ta technologia.

Tak, interfejs HDMI jest technologią, a nie „zwykłym” portem, jak wielu uważa.

Jest to zestaw zasad umożliwiających komunikację urządzeń elektronicznych o wysokiej rozdzielczości.

Od momentu powstania w 2002 roku, HDMI ewoluowało, stając się najlepszym i najwygodniejszym standardem połączenia cyfrowego (audio i wideo) pod względem szybkości transferu, przepustowości i funkcji. W ciągu niemal dwóch dekad istnienia interfejsu HDMI pojawiło się pięć jego wersji, które skutecznie zrewolucjonizowały sposób, w jaki nasze urządzenia elektroniczne i gadżety komunikują się ze sobą i udostępniają informacje. Dzięki możliwości przesyłania „surowych, bezkompromisowych i nieprzetworzonych” materiałów filmowych, najnowszy standard technologii, HDMI 2.1, może pochwalić się prędkością transferu 48 Gb/s, a także wieloma innymi funkcjami i ulepszeniami, takimi jak obsługa treści 4K, 5K, 8K i 10K. Ale jak HDMI to robi? W jaki sposób tworzone są połączenia o wysokiej przepustowości między urządzeniami zgodnymi z HDMI? I co się dzieje w tym procesie? Dowiedz się poniżej.

Jak działa HDMI

Dla wysokiej jakości obrazu i dźwięku

Mimo że wiele osób błędnie uważa, że za pomocą interfejsu HDMI dane są „bezpośrednio” udostępniane w czystej postaci między urządzeniami, proces przesyłania sygnału w rzeczywistości odbywa się na drodze kodowanie-transport-dekodowanie.

Na urządzeniu (PS4, odtwarzacz Bluray, dekoder TV), które wysyła sygnał (wideo lub audio) przez port/kabel HDMI, zachodzi proces kodowania danych, który ma miejsce przed przesłaniem informacji do urządzenia odbiorczego (telewizora HD, monitora 4K itp.). Znany również jako Transition Minimized Differential Signaling (TMDS), proces kodowania danych w interfejsie HDMI w celu zminimalizowania szans utraty jakości lub degradacji odbywa się w następujący sposób:

1. Zazwyczaj, gdy dane są przesyłane w kablach, jakość informacji spada, gdy sygnał przemieszcza się w dół długości kabla przez kilka punktów przejściowych. Aby wyeliminować degradację sygnału, urządzenie wysyłające wykorzystuje proces kodowania TDMS w celu zmniejszenia liczby przejść. W ten sposób sygnał jest chroniony podczas podróży do urządzenia odbiorczego i zachowuje jakość.

Z pinów złącza HDMI sygnały podróżują przez skręcone pary kabla miedzianego. Trzy kanały audio i wideo przechodzą przez dwa piny każdy, w sumie sześć pinów. Zegar TMDS, który umożliwia urządzeniom synchronizację danych przychodzących, przechodzi przez jedną parę pinów.

2. Zakodowany sygnał jest następnie przenoszony przez jedną ze skręconych par TMDS kabla HDMI, podczas gdy druga para przenosi odwrotną kopię tych samych danych/sygnału, który jest przesyłany.

3. Gdy zakodowany (i zabezpieczony) sygnał w kablu dotrze do urządzenia odbiorczego, port HDMI oblicza różnicę między oryginalnym i odwróconym sygnałem w parach TMDS, a następnie kompensuje ewentualne straty sygnału.

Ten trzystopniowy proces kodowania-dekodowania sygnału chroni jakość sygnału, dzięki czemu HDMI pomaga utrzymać wysoką jakość obrazu i dźwięku między urządzeniami.

Dla ochrony danych

Oprócz dostarczania dźwięku i obrazu w niezmienionej jakości, kolejną zaletą technologii HDMI jest możliwość ochrony danych. Wykorzystując technikę znaną jako High-Bandwidth Digital Protection (HDCP), HDMI może zapobiegać piractwu danych.

HDCP to ochrona praw autorskich, którą HDMI stosuje, aby upewnić się, że nikt nie zgrywa filmów i programów.

Jak HDMI zapobiega piractwu treści?

Technika ochrony treści HDCP jest zasadniczo protokołem uwierzytelniania, w którym odpowiednie uwierzytelnienie jest poszukiwane zarówno w urządzeniu odbierającym, jak i wysyłającym. Kod uwierzytelniający to zaszyfrowane dane, które są zwykle przechowywane w Extended Display Identification Data (EDIP) obu urządzeń wymieniających informacje. Jednakże, zanim dane mogą być pomyślnie odebrane z urządzenia wysyłającego/gadżetu/elektronicznego, kod uwierzytelniający na obu urządzeniach musi być zgodny.

W następstwie tego, urządzenie wysyłające następnie przystępuje do generowania nowego klucza uwierzytelniającego, który oba urządzenia będą odtąd współdzielić. Proces ten znany jest jako proces uścisku dłoni. Po zakończeniu procesu Handshake, jeśli nieautoryzowane urządzenie próbuje przechwycić informacje, urządzenie źródłowe natychmiast przerywa transmisję danych pomiędzy oboma urządzeniami.

Urządzenie źródłowe koduje swoje informacje używając wygenerowanego przez siebie klucza. Urządzenie odbierające dekoduje je używając tych samych informacji. Co kilka minut upewnia się również, że klucz nie uległ zmianie i że system jest nadal bezpieczny.

Protokół uwierzytelniania HDCP nie jest domyślnie włączony, ale jest obsługiwany przez wszystkie urządzenia zgodne z HDMI. Jednak starsze generacje urządzeń i połączeń HDMI mogą nie obsługiwać tej funkcji.