HDMI или компонентный интерфейс?

Автор : Ренат Якубов, info@ferra.ru
Материал : http://www.ferra.ru
Оригинал статьи : http://www.ferra.ru/online/digihome/79744/

HDMI получает в последнее время все большее и большее распространение. Однако у многих возникает вопрос, действительно ли оправдано использование нового интерфейса, или же старые, заслуженные – например, компонентный – ему не уступают? Чтобы разобраться в этом, нам придется начать с некоторых фактов о технической стороне конкурирующих стандартов.

HDMI получает в последнее время всё большее распространение. Однако у многих возникает вопрос: действительно ли оправданно использование нового интерфейса или же старые, заслуженные – например, компонентный – ему не уступают? Чтобы разобраться в этом, нам придётся начать с некоторых фактов, касающихся технической стороны конкурирующих стандартов.

Обычно для передачи компонентного видео в быту используются три коаксиальных кабеля с разъёмами типа «тюльпан» – это и есть один из вариантов компонента.

Компонентный кабель RCA

Хотя есть и другие, например – кабель SCART.

Разъем SCART

Именно выбранный тип провода в значительной мере определяет достоинства и недостатки интерфейса передачи данных. Коаксиальный кабель хорош своей малой чувствительностью к помехам и слабым угасанием в нём сигнала – это обусловлено соосным расположением проводников, а также возможностью высокоточного контроля за равномерностью волнового сопротивления (75 Ом плюс-минус 1-2%). С другой стороны, он сравнительно дорогой, толстый и негибкий.

Кабель HDMI состоит из четырёх витых пар. По первым трём передаются видео и аудио, а также технические данные. По четвёртой – хронометрическая информация. Витая пара стоит дёшево, к тому же она тонкая и гибкая. Однако сигнал – особенно высокочастотный – быстро в ней искажается и затухает. Ибо расположение проводников здесь менее удачное, чем в коаксиальном кабеле, и контроль за равномерностью волнового сопротивления в данном случае затруднён – колебания его значений могут достигать десяти и более процентов.

Итак, с физическим уровнем разобрались. Дальше было бы логично коснуться цветовых моделей, используемых в том и другом интерфейсе. Однако на самом деле обсуждать здесь особо и нечего – в данной области HDMI и компонент довольно похожи. Судите сами: оба интерфейса используют по два варианта кодирования цветовой информации; в случае с HDMI это RGB и YCbCr, а в случае с компонентным видео – RGB и YPbPr. При этом YCbCr и YPbPr – это фактически цифровой и аналоговый вариант одной и той же цветовой модели. Конечно, есть и некоторые различия, но на итоговую картинку в телевизоре они не влияют.

А вот тип представления информации мы рассмотрим подробнее. Компонентный интерфейс – аналоговый. Поскольку большинство современных видеоприборов работают с цифровыми данными, источник компонентного сигнала приходится снабжать ЦАПом (цифроаналоговым преобразователем). А приёмник, соответственно, включает в себя АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Таким образом, сигнал дважды проходит совершенно ненужное преобразование – и это сохранности передаваемой информации не способствует. Как мы уже выяснили выше, непосредственно в проводах компонентный видеосигнал искажается весьма слабо. Однако потери всё равно присутствуют, пусть даже на глаз они могут быть совершенно незаметны.

Разъем HDMI

HDMI использует другой тип представления информации – цифровой.  Это позволяет избавиться от преобразования «цифра – аналог – цифра». Более того, зачастую информацию удаётся передать вообще без потерь. Разумеется, искажения сигнала в проводе неизбежны – и, как мы помним, они даже сильнее, чем в случае с компонентным кабелем. Однако ж если приёмник сигнала правильно декодировал все отправленные ему пакеты – данные переданы идеально, бит в бит.

Так что же, HDMI однозначно предпочтительнее? К сожалению, на практике не всё так просто.

Во-первых,  HDMI очень плохо подходит для передачи сигнала на большие расстояния. И это неудивительно – он создавался как межблочный интерфейс, а не межкомнатный. Пределом для пассивного кабеля являются десять, от силы пятнадцать метров – и, вероятнее всего, при такой длине придётся довольствоваться разрешением максимум 720p или 1080i (их битрейт одинаков, он составляет 742,5 мегабита в секунду). 1080p/60fps генерирует вдвое больший объём данных за единицу времени – приходится увеличивать частоту, на которой функционирует интерфейс. А это сильно снижает допустимую длину кабеля и повышает требования к его качеству. Следует также учитывать, что HDMI подвержен влиянию эффекта «цифровой ямы». Это значит, что с увеличением длины кабеля сигнал долгое время сохраняет практически идеальное качество (помехи нарастают, но ещё не мешают приёмнику корректно декодировать информацию), однако по достижении некой пороговой длины практически сразу происходит катастрофическое его, качества, падение (так как значительная часть пакетов становится нечитабельной). То есть некий кабель может отлично работать на десяти метрах, серьёзно сбоить на одиннадцати, а на двенадцати не заработать вовсе. В общем, на больших расстояниях предпочтительнее компонентный кабель – он-то может работать при длине в пятьдесят и более метров.

Во-вторых, преимущества HDMI могут быть легко сведены на нет плохой реализацией в конкретном устройстве. Именно это объясняет жалобы на то, что, дескать, HDMI «замыливает картинку», «искажает цвета» и так далее. Естественно, некоторые помехи, скажем, от некачественного кабеля, могут иметь место, например – в виде характерного «искрения» экрана. Однако ж повлиять на резкость или цветопередачу данный интерфейс не может никак. Тут дело в другом – аналоговый и цифровой сигналы как в источнике, так и в приёмнике могут проходить существенно различающуюся обработку. Это и обуславливает наблюдаемую разницу в картинке.

Переходник HDMI-DVI

И на закуску приведу несколько мифов, непосредственно касающихся выбора предпочтительного типа интерфейса. С полным разоблачением, разумеется.

Миф первый. HDMI не содержит встроенного протокола коррекции ошибок

Это не совсем так – HDMI-устройства используют корректирующий алгоритм BCH, но только для технической информации и аудиоданных. Несмотря на это, наиболее дорогие кабели (из бескислородной меди с «кристаллами, ориентированными по направлению движения тока», в оплётке из кожи редкой змеи) покупают именно любители аудио, а не видео. Впрочем, с точки зрения маркетолога, ничего удивительного в этом нет – довольно часто спрос на товар зависит отнюдь не от технической оправданности его применения.

Видеотрафик алгоритмом BCH не защищён, однако некое бледное подобие коррекции ошибок всё-таки имеет. Речь о технологии TMDS. При её использовании на каждый байт полезной информации приходятся два дополнительных бита. Если итоговый 10-битный пакет искажается в кабеле, возможны два варианта. В том случае, когда полученное после искажения значение является одним из 460 разрешённых, оно проходит на экран. При этом искажённое значение может сильно отличаться от истинного и вызовет «вспышку» на экране. Возможен также вариант, при котором полученное значение окажется одним из 560 запрещённых. Стандарт не определяет, как его в этом случае использовать, и всё зависит от создателей данного конкретного устройства отображения. Информация может быть взята из предыдущего кадра, а может быть интерполирована на основе значений соседних пикселей кадра текущего.

Кабель HDMI

Миф второй. Видеоинформация не была защищена протоколом BCH намеренно, дабы пользователи покупали более дорогие кабели

Собственно, вся наивность этого утверждения видна уже из анализа предыдущего мифа. Более дорогие кабели берут как раз те, кому они вроде бы и не очень нужны. Реальной причиной «дискриминации» по отношению к видео стал просто-напросто объём передаваемого трафика – у HDMI он теоретически может доходить до 10,2 гигабита в секунду. Естественно, для применения «тяжёлого» корректирующего алгоритма к такому потоку информации потребуется мощный чип – что серьёзно скажется на стоимости конечных устройств.

Миф третий. Существуют разные версии спецификаций HDMI (1.1 – 1.3а), и кабели должны им соответствовать. Если приёмник и передатчик сигнала поддерживают спецификацию 1.3 – надо искать кабель с надписью «1.3 compliant», иначе ничего не заработает

Ну прежде всего надписи типа «1.3 compliant», «1080p@60fps compatible» и так далее являются чисто маркетинговыми уловками, их наличие или отсутствие не говорит вообще ни о чём. Более того, от спецификации к спецификации конструктивно кабели совершенно не менялись. Означает ли это, что провод, успешно работавший, скажем, с HDMI-устройством версии 1.1, гарантированно будет работать и с устройствами 1.3? Нет, необязательно. Дело в том, что при переходе к версии стандарта 1.3 был существенно увеличен максимально допустимый битрейт – путём увеличения частоты, на которой функционирует интерфейс. Естественно, далеко не все кабели выдержат такой «разгон», ибо требования к качеству их изготовления в данном случае сильно возрастают. Однако ж время выпуска совершенно несущественно – добротный кабель нескольких лет от роду будет нормально работать. А вот низкокачественный, пусть и новый, – нет.

Миф четвёртый. Для источника, поддерживающего лишь стандартное разрешение, использование HDMI бессмысленно, так как этот интерфейс предназначен для передачи видео высокого разрешения

Абсурдность такого утверждения наверняка уже понятна нашему читателю. Грамотно реализованный HDMI может иметь преимущества перед компонентом при любом разрешении картинки.

Миф пятый. Компонентный видеоинтерфейс принципиально неспособен передавать картинку высокой чёткости

Отнюдь, по компонентному кабелю вполне успешно передаётся видео 720p или 1080i. Другой вопрос – «кто ж ему даст»? Дело всё в том, что производители HD-контента очень хотят затруднить жизнь пиратам, и поэтому большинство устройств картинку высокого разрешения на аналоговый интерфейс просто не выдадут – ибо сколько-нибудь надёжная её защита от копирования в этом случае невозможна. Но если у вас есть источник HD-видео, не защищённого технологией HDCP, использование компонента вполне реально.

Выводы

Так что же из них выбрать?

Итак, подводя итоги, невольно приходишь к выводу, что однозначно посоветовать предпочтительный интерфейс, увы, невозможно. Впрочем, такой результат довольно обычен для разнообразных техносравнений. Каждому придётся выбирать самостоятельно, исходя из своих собственных потребностей.

Например, если есть необходимость подключить, скажем, современный DVD-плеер или игровую приставку к телевизору высокого разрешения, лучше использовать HDMI. Но стоит серьёзно задуматься, если вы собираетесь тянуть кабель из соседней комнаты, – здесь лучше может показать себя компонентный интерфейс.

Плюсы HDMI	Минусы HDMI
Огромное количество совместимых устройств При грамотной реализации – отличное качество картинки Гибкость стандарта, позволяющая без особых проблем добавлять новые функции	Относительно высокая стоимость кабеля Ограничения на максимальное расстояние передачи сигнала