Grunnleggende om HDMI-kontakter

Enheter som genererer både video og lyd har muligheten til å enten vise disse på en integrert skjerm eller overføre signalet til en ekstern skjerm/display. For å oppnå sistnevnte, kreves et kabelsystem med integrerte kontakter.

Artikkelen beskriver utviklingen av sammenkoblingsteknologi over flere år (figur 1). Den begynner med introduksjonen av «Composite RCA»-standarden for fjernsyn i 1956, fortsetter med innføringen av «S-Video» for videospillere og hjemmedatamaskiner i 1979, og omfavner så VGA for IBM PC-er i 1987. Den går deretter videre til Component RCA og DVI fra 1990-tallet. Bortsett fra DVI, brukte disse standardene hovedsakelig analoge kabeltilkoblinger, noe som muliggjorde overføring av enten lydsignaler eller videosignaler individuelt. I hovedsak var det nødvendig med flere kabler for å sikre driftsmessig kompatibilitet.

Figur 1: Progresjonen av lyd- og videokontakter gjennom historien (Bildekilde: Same Sky)

DVI akselererte feltet ved å introdusere støtte for digital video. Brukere som ønsket å overføre både lyd og video samtidig, måtte likevel bruke opptil fem separate kabler. Gjennombruddet kom med fremkomsten av HDMI 1.0-standarden (HDMI – High-Definition Multimedia Interface) i 2002, som kombinerte disse kablene til én.

Denne utviklingen drev HDMI til å bli et av de mest utbredte formatene for lyd/video-signaloverføring i dag, både i hjemmet og på arbeidsplassen. Denne artikkelen vil se nærmere på den kontinuerlige utviklingen av HDMI-standarder, kontakttyper, funksjoner, med mer.

Oversikt over HDMI-standarder

Siden starten i 2002 har den opprinnelige HDMI-standarden gjennomgått dusinvis med oppdateringer, som hver tilbyr forbedringer som raskere hastigheter, økt båndbredde, forbedret oppløsning, støtte for nye radiosendingsformater og flere kontaktstørrelser.

HDMI 1.0, som opprinnelig ble utviklet av HDMI Forum, hadde som mål å strømlinjeforme kabelrotet som kreves for lyd- og videooverføring, samtidig som funksjonaliteten ble forbedret. Denne spesifikasjonen skisserte de grunnleggende funksjonene for en enkelt kabel, digital lyd og et grensesnittsystem for en videokontakt. Over tid har HDMI-teknologien utviklet seg til det primære digitale grensesnittet, som sømløst kobler UHD-skjermer (UHD – ultra-high-definition) med et mylder av forbrukerelektronikk, PC-er, mobile enheter, biler, kommersielt lyd/video-utstyr (AV-utstyr), med mer.

Den nyeste versjonen av standarden, HDMI 2.1, ble introdusert i november 2017, og denne støtter en rekke høyere videooppløsninger og oppdateringsfrekvenser, som når opptil 10K (10 000). I tillegg har den støtte for HDR-formater (HDR – High Dynamic Range), og har båndbreddefunksjoner på opptil 48 Gb/s. Til tross for disse fremskrittene, er den fysiske kontakten i seg selv uendret.

Tabell 1: Forløp og spesifikasjoner for HDMI-standarder (Bildekilde: Same Sky)

Vanlige kontakttyper

En HDMI-kabel består av flere STP-kabler som er ansvarlige for å overføre videosignalet, kombinert med individuelle ledere for strøm, jord og andre kommunikasjonskanaler for enheter med lavere hastighet. HDMI-kontakter brukes til å terminere kabelen og opprette tilkoblinger med enhetene som er i bruk. Disse kontaktene har en trapesformet form, med hakk i to hjørner for å bidra til nøyaktig justering under innsetting, og de har en viss likhet med USB-kontakter. HDMI-standarden omfatter fem forskjellige kontakttyper (figur 2):

• Type A (Standard): Denne kontakten er utstyrt med 19 pinner og tre differensialpar, og måler 13,9 mm x 4,45 mm, der hunnversjonen er litt større. Den har elektrisk bakoverkompatibilitet med DVI-D.
• Type B (Dual Link): Denne kontakten har 29 pinner og seks differensialpar, og måler 21,2 mm x 4,45 mm. Den er beregnet for bruk med skjermer som har svært høy oppløsning, men den har aldri vært brukt i produkter på grunn av størrelsen. Den har også elektrisk bakoverkompatibilitet med DVI-D.
• Type C (Mini): Mindre størrelse sammenlignet med Type A (Standard), som måler 10,42 mm x 2,42 mm, men har samme funksjonalitet og 19-pinners konfigurasjon. Den er konstruert for bærbare enheter.
• Type D (Mikro): Kompakt størrelse på 5,83 mm x 2,20 mm, og den har 19 pinner. Den har likheter med mikro-USB-kontakter og er skreddersydd for små bærbare enheter.
• Type E (kjøretøy): Utviklet med en låseflik for å hindre frakobling forårsaket av vibrasjoner og et skall for å motstå fuktighet og smuss. En reléversjon som er beregnet for bruk i bilindustrien er tilgjengelig for å forenkle sammenkoblingen med lyd/video-produkter for forbrukere.

Alle disse kontakttypene er tilgjengelige i både hann- og hunnversjoner, og tilbyr fleksibilitet for ulike tilkoblingsbehov. De kan være rette eller rettvinklede, med orienteringer som er enten horisontale eller vertikale. Hunnkontakter er vanligvis integrert i både kilde- og mottaksenhetene. I tillegg er adaptere og koblinger lett tilgjengelige for å imøtekomme forskjellige tilkoblingskonfigurasjoner. Robuste kontaktversjoner er også tilgjengelige for bruk i krevende omgivelser, noe som sikrer holdbarhet og pålitelighet under tøffe forhold.

Figur 2: HDMI-kontakttyper (Bildekilde: Same Sky)

HDMI-pinnekonfigurasjoner

De ulike HDMI-kontakttypene inneholder alle 19 pinner, bortsett fra Type B. Pinnekonfigurasjonen for signalene de formidler varierer imidlertid fra type til type. Derfor finnes det bakoverkompatibilitet innenfor en bestemt type. Det er imidlertid viktig å utvise forsiktighet under kabelkonstruksjon eller -montering for å sikre at de riktige pinnenumrene brukes for forskjellige signaler. Siden kontakter av forskjellige typer ikke kan sammenkobles, vil ikke problemer med krysskobling oppstå.

Figur 3 nedenfor illustrerer en typisk Type A-pinnekonfigurasjon. Individuelle pinner har kapasitet til å føre datasignaler, klokkesignaler, lavspent strøm, styresignaler, CEC eller HEC.

Figur 3: HDMI-pinnekonfigurasjon (Bildekilde: Same Sky)

Vanlige kabeltyper

HDMI-kabler tilbys i ulike typer, deriblant:

• HDMI-kategori 1 – Standardhastighetskabler:
  • Standard (kategori 1): Grunnleggende HDMI-kabel
  • Standard med Ethernet (kategori 1): Identisk med standardkabelen, men innlemmer en Ethernet-kanal
  • Standard for kjøretøy (kategori 1): Oppfyller de grunnleggende kabelkravene, men er skreddersydd for bruk i kjøretøy
• HDMI-kategori 2 – Høyhastighetskabler:
  • Høyhastighet (kategori 2): Brukes til å overføre videosignaler med høyere oppløsning
  • Høyhastighet med Ethernet (kategori 2): Ligner på høyhastighetskabler, men er utstyrt med Ethernet-funksjonalitet

Endelige konstruksjonsfaktorer som må tas hensyn til

I et kretskortoppsett som involverer HDMI-enheter, er nøye vurdering viktig for å redusere krysstale og opprettholde signalintegritet. Vær også oppmerksom på konstruksjoner som bruker tvunnede ledningspar. Kabler som bruker tvunnede ledningspar kan oppleve signaltap, spesielt over avstander som nærmer seg 15 meter (50 fot) på grunn av demping (attenuasjon). For å utvide dette området, kan HDMI-forlengere brukes, noe som muliggjør avstander på opptil 90 meter (300 fot).

Videre er ikke HDMI-teknologien ideell for parallell drift av flere enheter. Den mangler evnen til å overføre flere signaler til separate enheter, og kan ikke overføre surround- og stereolydsignaler samtidig.

Konklusjon

HDMI-tilkoblingsteknologien fungerer som en utmerket løsning for å strømlinjeforme kabelrot og forenkle systemer, og er samtidig kompatibel med lyd- og videosignaler med høy båndbredde og høy kvalitet. Videreutvikling av standarden har gjort det enklere å forbedre dataoverføringshastighet, båndbredde og integrasjon av viktige funksjoner, for eksempel Ethernet. Kontaktene og kablene som utgjør dette systemet, er utbredt på tvers av ulike domener, inkludert hjemmeunderholdning, kommunikasjon på arbeidsplassen og kommersielle og industrielle sektorer. Same Sky har en rekke HDMI-uttak som hjelper teknikere med å utforme lyd/video-signaler.