SDI a ti druzí, aneb na čem frčí profíci

Profesionální zařízení většinou disponují hned několika typy rozhraní, jelikož jsou kladeny velké nároky na kompatibilitu s ostatními přístroji. V současné době existuje několik standardních formátů pro přenos digitálního videa mezi zdrojem a zobrazovacím zařízením či jiným „spotřebičem“.

• DVI – Digital Visual Interface
• HDMI – High Definition Multimedia Interface
• DisplayPort
• SDI – Serial Digital Interface

Některá rozhraní fungují po dlouhé roky (SDI), ostatní (HDMI, DisplayPort) patří stále mezi relativně „mladší“ technologie a průběžně vychází jejich novější revize. Je tedy předčasné soudit, která z nich budou dominantní na poli profesionální techniky. Každý formát má své výhody a unikátní vlastnosti pro splnění požadavků A/V (audiovizuálního) průmyslu. V tomto článku se zaměřím na 4 nejpoužívanější formáty: DVI, HDMI a DisplayPort mají uplatnění především v uživatelských zařízeních, ale vyskytují se i na profesionální úrovni, kde však převládá rozhraní SDI, na které se zaměříme podrobněji.

DVI

Rozhraní DVI i HDMI jsou založena na podobném komunikačním schématu známém jako TMDS (Transition Minimized Differential Signaling). Kanál TMDS se skládá ze 4 párů kroucené dvojlinky (červená, zelená, modrá a informace, jenž udržuje barevné kanály synchronizované). Časování signálu se téměř shoduje se starším analogovým video signálem. DVI konektory mají buď jeden nebo dva datové spoje, obecně známé jako single link/dual link, podporující šíření obrazu v různých velikostech (max. rozlišení).
Maximální šířka pásma pro jeden datový spoj je 165 MHz, odpovídá datovému toku o velikosti 4,95 Gbit/s, což bohatě stačí pro rozlišení WUXGA 1920 × 1200 px a HDTV 1080p/60 s barevnou hloubkou 8 bitů. Pro dosažení vyšší barevné hloubky a rozlišení lze použít druhý datový spoj zvládající šířku pásma do velikosti 330 MHz a maximální rozlišení 3840 × 2400 px. DVI konektor dále poskytuje 2 přídavné DDC piny (Display Data Channel) pro přenos specifikace displeje do grafického adaptéru s využitím formátu dat EDID (Extended Display Identification Data). Ta mohou obsahovat např. jméno výrobce, typ monitoru, filtru, rozměry obrazovky atd.

Tabulka s přehledem pinů pro DVI konektor:

Specifikace DVI nabízí celkem 3 typy konektorů: DVI-D (pouze standardní digitální signál), DVI-A (analogový signál), DVI-I (analogový i digitální signál). Představuje bezplatný standard vyvinutý sdružením DDWG (Digital Display Working Group) v roce 1999, od této doby nevyšla žádná další revize.

HDMI

Rozhraní HDMI (dnes nejrozšířenější v domácí spotřební elektronice) zahrnuje funkčnost TMDS stejně, jako jsme si popsali u DVI, a rozšiřuje ji o přenos digitálního zvuku a řízení informací, případně i přenos ethernetových dat (od HDMI verze 1.4). To vše s využitím jednoho malého konektoru (ve skutečnosti existuje několik typů konektorů), což dělá toto rozhraní velmi úspěšným. Nejběžnějším HDMI konektorem je typ A s 19 piny. Obsahuje kanály TMDS, DDC, HPD, 5V napájení a CEC (Consumer Electronics Control), používané pro ovládání několika přístrojů, např. pomocí jednoho ovladače. CEC protokoly se u jednotlivých výrobců liší a nemusí být navzájem kompatibilní, nicméně existují určité implementační zásady a výrobci začínají spolupracovat při vývoji standardního ovládání. Každý výrobce má obvykle pro podporu funkce CEC vymyšlen nějaký svůj vlastní obchodní název, příklady jsou uvedeny v tabulce.



Konektor typu B umožňuje přenos signálu s dvojnásobnou šířkou pásma, je elektricky kompatibilní s rozhraním dual-link DVI-D, ale dosud není prakticky téměř vůbec využíván. Další známé typy: C (miniaturní konektor pro přenosná zařízení), D a E (od verze 1.4). HDMI se vyvíjí průběžně přes několik standardních revizí. První verze 1.0 přišla v roce 2002 s maximálním datovým tokem (TMDS) 4,9 Gbit/s.

Verze 1.3, v roce 2006, přinesla výrazné zvětšení šířky pásma na 340 MHz, maximální datový tok se tak navýšil na hodnotu 10,2 Gbit/s, barevná hloubka až na 48 bitů, tzv. Deep Color (16 bitů na jednu barvu), formát prostorového zvuku pro Blu-ray disky a rozlišení obrazu do velikosti WQXGA 2560 × 1600 px. Kromě toho podporuje ochranu HDCP proti kopírování digitálního obsahu (více informací v tomto článku).
Zatím poslední verze HDMI 1.4 je z roku 2009 s podporou 3D formátů a možným rozlišením až 4096 × 2160 px, nebo-li 4k × 2k. Jde pouze o stručnou charakteristiku HDMI rozhraní, specializovaný článek popisující všechny vlastnosti a principy je zde.

Tabulka s přehledem pinů pro HDMI konektor typu A:

DisplayPort

DisplayPort představuje levnou alternativu digitálního rozhraní (náhrada HDMI) pro spojení zdroje a zobrazovacího zařízení. Používá odlišné schéma pro přenos videa (nikoli TMDS), tudíž není přímo kompatibilní s HDMI a DVI rozhraním. Avšak 20pinový Displayport konektor má podobné vlastnosti jako typ A a C u HDMI, takže ho lze použít pro přenos signálu, jestliže zařízení podporuje HDMI. Tento způsob se nazývá „dual-mode“ nebo „multi-mode“ a je značen dvěma plusy.
Obrazový a zvukový signál je veden po čtyřech linkách (každá zvládá 1,62 Gbit/s nebo 2,7 Gbit/s), lze tak dosáhnout maximálního datového toku až 10,8 Gbit/s. Stejně jako HDMI i DisplayPort zvládá podporu funkce Deep Color, vícekanálového zvuku a vysokého rozlišení daleko za WUXGA 1920 × 1200 px a HDTV 1080p/60. Obdobu DDC představuje kanál AUX zajišťující EDID komunikaci a ochrana HDCP je nahrazena pomocí DPCP (DisplayPot Content Protection).

DisplayPort kromě nulových licenčních poplatků šetří náklady sjednocením signálových rozhraní uvnitř přístrojů, např. mezi základní deskou a displejem u notebooku. První verze byla vydána společností VESA (Video Electronics Standards Association) v roce 2006, následovala revize 1.1a v roce 2008. V poslední době se toto rozhraní začíná objevovat i ve spotřební elektronice, jeho doménou jsou však převážně počítačové grafické karty, monitory a jiná zařízení.

Tabulka s přehledem pinů pro DisplayPort konektor: