Kabel HDMI, a Ultra HD 4K - wszystko, co trzeba o wiedzieć

Mija 15 lat od wprowadzenia przez producentów elektroniki użytkowej standardu HDMI (High Definition Multimedia Interface), który zrewolucjonizował rynek audio-wideo. Interfejs HDMI umożliwia transmisję nieskompresowanego, cyfrowego sygnału oraz danych sterujących za pomocą jednego kabla, a także dowolne łączenie zgodnych ze standardem urządzeń. Jednak możliwości technologiczne urządzeń z biegiem lat systematycznie rosły, podobnie, jak ewoluowały możliwości złączy i kabli HDMI. W efekcie - dziś na rynku spotkać można produkty o różnych standardach, które nie zawsze spełnią najwyższe wymagania użytkownika. Poprzedniej generacji przewody znacznie ustępują bowiem możliwościom najnowszych produktów.

− Najwyższej jakości kable HDMI oferują obecnie przesył pełnego sygnału 4K UltraHD 60Hz 4:4:4 10 bitów 18,2Gbps na odległość nawet 30 metrów - mówi Tomasz Trzaskalski z firmy C4i. Dodaje, że możliwości najnowszych przewodów znacznie przewyższają transfery obsługiwane przez produkty sprzed kilku lat. Warto wiedzieć, że zdecydowanie wyższe wymagania w tej kwestii zaczęła stawiać rosnąca popularność urządzeń wspierających rozdzielczość 4K UltraHD z obsługą HDR. Wraz ze zwiększaniem parametrów sygnałów HDMI do 4096x2160@60Hz, zależnie od liczby bitów i próbkowania kolorów, wymóg przenoszonego pasma urósł aż do 22,28 Gbps. Najnowsze złącza HDMI w wersji 2.0b posiadają maksymalną przepustowość 18 Gbps. Wyższe pasmo obsłuży jedynie interfejs Display Port w wersji 1.3, który efektywnie przeniesie pasmo do 25,92 Gbps (rozdzielczości 5120x2880/60Hz).

− Dlatego korzystając z interfejsów HDMI przy odtwarzaniu sygnałów z najnowszych urządzeń musimy pójść na kompromis i obniżyć próbkowanie kolorów, ilość bitów lub klatek na sekundę - twierdzi Tomasz Trzaskalski. Zagadnienie to Ilustruje poniższa tabela:

Najnowszy standard HDMI 2.0, wraz z wprowadzającymi wsparcie HDR wersjami 2.0a i 2.0b, określa maksymalną częstotliwość zegarową TMDS 600 MHz, co daje prędkość przesyłu danych 18Gbps i parametry obrazu 4K przy 60Hz z 8 bitowym kolorem i próbkowaniem chrominancji 4:4:4. Pozwala również na przesłanie do 32 kanałów audio, próbkowanie audio na poziomie 1,536 MHz oraz obsługę sygnałów o aspekcie kinowym 21:9 (2560x1080).

Użycie próbkowania koloru 4:2:0 zamiast 4:4:4 obniża maksymalną częstotliwość zegara aż o połowę. Przykładowo sygnał 4k@60Hz przy 12 bitowej głębi kolorów potrzebuje pasma 26,73 Gbps, którego nie prześle ani interfejs HDMI 2.0, ani Display Port w wersji niższej niż 1.4. Zredukowanie próbkowania koloru do 4:2:0 zmniejsza wymaganą prędkość transferu do 13,37 Gbps, którą standard HDMI 2.0 obsłuży bez problemu. Analogicznie sygnał 4k@60Hz przy 8 bitowym kolorze i próbkowaniu 4:2:0 wymaga jedynie 9,4 Gbps, z którymi poradzą sobie najpopularniejsze i ogólnodostępne kable HDMI w standardzie High Speed with Ethernet, oferujące z reguły przepustowość rzędu 10,2 Gbps odpowiadającą możliwościom złącz HDMI 1.4. Tego typu przewody pozwalają na przesył sygnału UltraHD, jednak przy ograniczonych parametrach, co ma znaczący wpływ na jakość obrazu i nie pozwala wykorzystać w pełni możliwości najnowszych odtwarzaczy, telewizorów oraz projektorów 4K obsługujących HDMI 2.0, zaś w wielu przypadkach skutkuje wręcz brakiem sygnału na odbiorniku.

Kolejnym istotnym ograniczeniem każdej generacji kabli HDMI jest maksymalna długość sięgająca około 10m lub 30m przy wykorzystaniu wzmacniacza sygnału. Chcąc przesłać sygnał wysokiej rozdzielczości AV konieczne było stosowanie kosztownych extenderów wykorzystujących kabel Ethernet lub optyczny. Poza wysokim kosztem instalacji, wiązało się to z kompresją obrazu (pasmo do 10,2 Gbps) lub ponownym zmniejszaniem parametrów przesyłanego sygnału.

Poniższa tabela na podstawie Extron Digital Design Guide przedstawia funkcjonalność różnych złączy HDMI:

Problem ograniczonej długości przewodów rozwiązują najnowsze kable hybrydowe z serii SUN-420. Wykonane w najnowszej technologii, miedziano-optyczne przewody kierunkowe gwarantują bezstratny przesył sygnału 4K 60Hz z HDR przy przepustowości do 18,2 Gbps na odległość nawet 30 metrów. Złącza HDMI są w pełni kompatybilne ze standardem 2.0 oraz gwarantują współpracę w dół z niższymi standardami oraz wszystkimi najnowszymi urządzeniami konsumenckimi i przemysłowymi audio-wideo. Co ważne, nie wymagają zasilania, zaś niewielkie wymiary pozwalają na wygodną instalację oraz prowadzenie w peszlach. Kable są dostępne w wersjach 10, 15 i 30 metrów. Dostępna jest także wersja 50 metrowa, która oferuje niewiele niższe parametry transferu - ok. 13 Gbps.

Kable hybrydowe SUN-420 zostały dokładnie sprawdzone z wykorzystaniem specjalistycznych testerów i generatorów sygnałów 4K, w tym GMX MS-5005 oraz PG-882. Wszystkie kable, zgodnie ze specyfikacją producenta, uzyskały maksymalne parametry sygnału HDMI 18 Gbps.