Tecnologia HDMI (High-Definition Multimedia Interface)

Introdução

A indústria do entretenimento tem realizado grandes feitos no que diz respeito às tecnologias de execução de áudio e vídeo. Hoje, já é possível ter em casa um "cinema particular", utilizando, por exemplo, televisores ou projetores de alta definição aliados a um sistema de áudio potente e cristalino. Junte isso à disponibilização de conteúdo mutimídia na internet, e você terá uma verdadeira central de entretenimento em casa. O único problema nessa história toda pode ser a confusão de cabos para interconectar os aparelhos, mas o HDMI(sigla para High-Definition Multimedia Interface) surge para dar uma ajudinha nessa questão.

O HDMI é uma tecnologia de conexão capaz de lidar com áudio e vídeo ao mesmo tempo, isto é, não é necessário ter um cabo separado para cada coisa. Além disso, toda transmissão do HDMI é feita através de sinais digitais, o que torna a tecnologia apta a transmitir vídeo e áudio de altíssima qualidade. Que tal conhecer mais vantagens do HDMI e entender um pouco do seu funcionamento? É o que você verá a seguir.

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. Através 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:

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-DefinitionTelevision), 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 (um pixel corresponde a um ponto que representa a menor parte de uma imagem) 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 horizontal. Isso significa que a resolução 1080p, por exemplo, conta com 1080 linhas horizontais 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.

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.

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 Gbps 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 Gbps. 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 Mbps (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.

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.

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