HDMI
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High-definition multimedia interface (HDMI ; en français : « Interface multimédia haute définition ») est une norme d'interface audio/vidéo numérique adaptée à la retransmission de flux chiffrés, constitués de données vidéo non traitées et de données audio éventuellement traitées et compressées. Ce format est principalement destiné au marché grand public depuis la fin de l'année 2002.
Le format HDMI permet de relier une source numérique audiovisuelle codée DRM par l'intermédiaire d'une liaison physique de type cuivre ou fibre optique – telles qu'un récepteur de télévision numérique par satellite, câble ou IPTV, un lecteur ou enregistreur Blu-ray ou DVD, un ordinateur ou une console de jeu, un convertisseur de formats audio ou vidéo ou un dispositif de numérisation audio-vidéo – à un dispositif d'affichage compatible – tel un téléviseur, un vidéoprojecteur, un casque de réalité virtuelle ou un distributeur vidéo pour l'affichage de type mur d'écrans.
Certaines données complémentaires aux signaux vidéo et audio numériques sont principalement destinées à protéger de la copie illicite ainsi qu'à simplifier la gestion des sources vidéo et audio. Ainsi, le dispositif logiciel EDID ou « Extended Display Identification Data » censé stabiliser les formats audio et vidéo entre les appareils connectés en HDMI, le mode format ARC « Audio Return Channel » spécifique aux connexions audio numériques, le système anti copie HDCP « High-Bandwidth Digital Content Protection » devant limiter les risques de piratage, les signaux CEC « Consumer Electronics Control » permettant le pilotage combiné des appareils reliés entre eux ainsi que le HEC « HDMI Ethernet Channel » permettant de partager en complément une liaison IP de type Ethernet.
Le format HDMI est adapté à différents formats vidéo numériques, parmi lesquels les signaux en définition standard (SD), en définition intermédiaire améliorée (ED), la haute définition (HD) ou l'ultra haute définition (UHD) ainsi qu'aux formats audio multi-canal, en véhiculant toutes ces données numériques par l'intermédiaire d'une seule laison ou un seul cordon. Certaines données complémentaires sont également compatibles avec ce format (commutation, synchronisation, informations stéréoscopiques, pilotage, protection anti-copie…). Plusieurs niveaux distinguent chaque standard HDMI ; chacun est symbolisé par un nombre et éventuellement une lettre, associé au sigle ; par exemple : HDMI 1.0, HDMI 1.3, HDMI 1.4a, etc.
HDMI est compatible avec les différentes normes de télédiffusion ou retransmissions numériques telles que notamment, la télévision numérique terrestre, l'IPTV, la télévision numérique par satellite ou par câble.
Le format HDMI exploite un traitement logiciel qui conditionne et coordonne (encapsule) le flux des données vidéo par TMDS, pour leur transport. Lors de la première normalisation du format HDMI, le débit ou taux de retransmission maximal est fixé à 165 mégapixels/seconde. Ce taux est alors estimé suffisant pour assurer une résolution vidéo allant jusqu'à 1 080 pixels à 60 Hz soit « 60 images par seconde » ou de la norme UXGA (1 600×1 200) ; toutefois, l'amélioration du standard (niveaux HDMI 1.3 et supérieurs) permet de s'adapter à une retransmission allant jusqu'à 340 mégapixels/seconde.
Les dispositifs interconnectés en HDMI doivent être compatibles avec l'espace de couleurs sRGB sous 8 bits par composante. La possibilité d'utiliser l'espace de couleurs YCbCr, ainsi que de plus importantes profondeurs de couleurs est optionnelle.
HDMI permet également de véhiculer les signaux sonores comprenant jusqu'à 8 canaux numériques éventuellement non compressés, avec un taux d'échantillonnage de 192 kHz pour 24 bit/échantillon. Ce format autorise également l'exploitation de flux audio compressés tels que DTS et Dolby Digital. Ces signaux sont également combinés et traités (encapsulés) conformément à la norme de transmission TMDS.
Les spécificités audio du HDMI sont compatibiles avec le format Super Audio CD (SACD), procurant un débit pouvant atteindre 64 fois voire dépasser la performance du CD audio.
Le standard HDMI 1.3 peut délivrer un flux audio qualifié de très haute performance — sans perte de qualité (en anglais lossless) — pouvant exploiter les formats Dolby TrueHD ou DTS-HD Master Audio.
La version 1.4 du standard HDMI représente une évolution considérée comme majeure car elle est censée permettre la transmission haute qualité de la 3D full HD (1080p), du DTS:X ainsi que le format Dolby Atmos.
Le connecteur Type B possède 29 broches offrant une compatibilité avec les très hautes résolutions (avec une certaine évolutivité). Il est adapté aux résolutions supérieures au WQSXGA (3 200×2 048).
Le Type A est rétro-compatible avec le DVI Single-link (DVI-D, DVI-I mais pas DVI-A), lequel est largement utilisé pour les moniteurs informatiques et les cartes graphiques d'ordinateurs. Ainsi, avec un simple adaptateur, tout appareil source qui exploite la norme DVI-D est quasi compatible avec un écran à ce standard et vice versa ; cependant, les données audio ne seront pas toujours transmises (la spécification HDMI 1.4b définie par le Forum HDMI prévoit toutefois lors de l'intervalle de suppression vidéo, la continuité du flux des données audio au format TMDS) mais la connectique le permet et certains produits (cartes graphiques haut de gamme, démodulateurs satellites…) l'exploitent.
En revanche, les données de contrôle à distance (broche CEC) propres au HDMI ne pourront être utilisées puisqu'elles n'existent pas pour la connectique DVI.
Sur le même principe, le HDMI Type B est rétro-compatible avec la connectique DVI Dual-link.
La technologie propriétaire HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) — développée par Digital Content Protection LLC, filiale d'Intel — essaye d'empêcher la copie des flux HD. Ce verrouillage numérique est intimement lié au standard HDMI et ne peut pas être éliminé. En l'absence d'une compatibilité HDCP de l'un des appareils (source ou affichage), certains signaux vidéo HD ne pourront pas être restitués dans leur définition d'origine, mais en basse résolution, voire ne pas s'afficher du tout.
Néanmoins, la clé de HDCP (la master key) a été publiée sur Internet en septembre 2010[1], ce qui permet le développement d'outils de déchiffrement, afin que les utilisateurs aient accès aux flux de vidéo en haute définition qui sortent des appareils utilisant la technologie HDCP.
Les fondateurs du HDMI sont les fabricants de produits électroniques suivants : Hitachi, Matsushita Electric Industrial (Panasonic/National/Quasar), Philips, Sony, Thomson (RCA), Toshiba, et Silicon Image.
Le format Digital Content Protection, LLC (filiale d'Intel) définit les spécifications du HDCP pour le HDMI.
HDMI a le soutien des principaux studios de production comme Fox, Universal, Warner et Disney.
SDTV (de l'anglais Standard Definition TV) :
EDTV (de l'anglais Enhanced Definition TV - Résolution améliorée) :
HDTV (de l’anglais High Definition Television - Haute Définition) :
Le standard HDMI est compatible avec les trois niveaux de définition numérique (SD à TVHD) et permet une évolutivité du système pour les futures normes.
Les formats audio supportés sont :
Procédé de multiplexage et transmission numérique développée par Silicon Image qui permet de véhiculer de très grandes quantités de données à travers un câble blindé. Le câble HDMI comprend trois canaux TMDS distincts; chacun d'eux permet de transférer un flux pouvant atteindre jusqu’à 3,4 Gbit/s - soit un total maximum de 10,2 Gbit/s par liaison HDMI.
Le niveau HDMI 1.3 exploite une largeur de bande numérique doublée, passant de 165 MHz à 340 MHz. Le débit total exploité est passé de 4,95 Gbit/s à 10,2 Gbit/s.
Un canal de synchronisation TMDS permet de multiplexer le flux de données par redondance et assure ainsi l'intégrité du message, même sur des longueurs de câbles supérieures à 3 mètres.
Pour étendre les fonctionnalités d'un ensemble audio/vidéo, les éléments doivent être compatibles avec la norme optionnelle CEC. Les appareils compatibles peuvent communiquer dans les deux sens (écran vers lecteur et lecteur vers écran) et transmettre des commandes de contrôle. Ainsi, « la touche lecture universelle » (One Touch Play) permet d'allumer à la fois tous les appareils nécessaires à la lecture d'une source grâce à une seule touche de la télécommande ou sur la face d'un des appareils. De même, un caméscope relié à un écran de télévision peut être piloté par la télécommande du téléviseur.
Fonctions optionnelles complémentaires :
Il y a plusieurs types de connecteurs HDMI, les 3 plus courants étant le A, C et D :
Connecteur de Type A (fiche femelle) :
Le standard de la prise HDMI de type A ne définit aucune sécurité face aux problèmes de connexion mécanique.
Des solutions de fixation avec une vis fonctionnent avec beaucoup d’appareils HDMI. Elles utilisent le fait que beaucoup d’appareils disposent d’une vis sous / au-dessus de la prise femelle HDMI pour des raisons de stabilité mécanique de la connexion. Elles présentent deux distances différentes entre la vis et la prise HDMI : une courte (5,6 mm) et une longue (7 mm)[4]. Ce type de système est utilisé dans le monde professionnel afin de garantir la connexion[5].
Des versions compatibles avec le type A, non normalisées, existent également. Elles ajoutent des ergots qui font ressort sur la prise HDMI pour sécuriser la connexion. Différents systèmes sont brevetés, comme le Secure-Lock System[6] et le V-Grip[7]. Parmi ces systèmes, l’ULS (Ultra-Lock System)[8] est basé sur le déplacement d’une pièce ; il permet de basculer de la position verrouillée à la non verrouillée, et vice versa ; cela le rapproche de la version verrouillable du DisplayPort.
Les appareils sont fabriqués pour adhérer aux différentes versions de la spécification, où chaque version reçoit un numéro[9]. Chaque version de la spécification utilise le même type de câble, mais augmente la bande passante et/ou la capacité de ce qui peut être transmis dans le câble[9]. Un produit ayant telle version ne signifie pas nécessairement qu'il aura toutes les fonctionnalités qui sont répertoriées pour cette version car quelques fonctionnalités sont facultatives telles que « Deep Color » ou « xvYCC »[10],[11].
Spécification initiale, publié le 9 décembre 2002[9]
Publié le 20 mai 2004[9]
Publié le 22 août 2005[9]
Publié le 14 décembre 2005[9]
Publié le 22 juin 2006[9],[12],[13]
Publié le 10 novembre 2006[9]
Publié le 26 mars 2007[17],[18],[19]
Publié le 9 novembre 2007[17],[18],[19]
Publié le 24 août 2008[20],[21],[22]
Publié le 28 mai 2009
Publié le 4 mars 2010
Le standard HDMI 1.4a nécessite que les dispositifs d'affichage 3D soient compatibles avec le format de configuration 3D aux résolutions : 720p50 et 1080p24 ou 720p60 et 1080p30, et cela conformément au procédé side-by-side (SBS, côte à côte) horizontal, soit à 1080i50 ou 1080i60, et au mode « top-and-bottom » (« haut/bas »), soit à 720p50 et 1080p24 ou 720p60 et 1080p30.
Publié le 11 octobre 2010
Le 8 janvier 2013, HDMI Licensing, LLC a annoncé que le développement était produit par 83 membres du HDMI Forum, et prévoyait une finalisation pour le premier semestre de 2013[23],[24].
Basé sur le meeting de HDMI Forum, il est prévu d'augmenter le débit maximal TMDS par canal de 3,4 Gbit/s à 6 Gbit/s, ce qui permettrait une bande passante maximale de 18 Gbit/s[25],[26]. Cela permettra de la 4K cadencée à 60 IPS[27],[28]. Les autres fonctionnalités attendues sont : le support du sous-échantillonnage de la chrominance 4:2:0, support du 24 IPS pour les formats 3D, amélioration de la compatibilité 3D, support de plus de 8 canaux audio, support des standards audio HE-AAC et DRA, synchronisation labiale dynamique et des fonctionnalités additionnelles du CEC[29].
Le HDMI Forum annonce la norme HDMI 2.0 le 4 septembre 2013, celle-ci supporte la 4K cadencée à 60 images par seconde[30].
Le 8 avril 2015[31], la norme HDMI 2.0a est officialisée par l'HDMI Forum[32], avec pour avancée la prise en charge du HDR statique (High Dynamic Range)[33], un ensemble de techniques numériques permettant d'obtenir une grande plage dynamique dans une image.
HDMI 2.0b supporte l'HDR de type Hybrid Log-Gamma (en) (HLG). HLG utilise un encodage 10 bits, et un HDR static (comme le HDR10) est utilisé dans le monde broadcast (BBC en Grande-Bretagne et NHK au Japon). Certains téléviseurs Sony et LG supportent le HLG.
Le 28 novembre 2017[34], la norme HDMI 2.1 est officialisée par l'HDMI Forum[35]. Elle supporte les HDR Dynamic (comme Dolby Vision et HDR10+) et le Dolby Atmos (e-ARC). HDMI 2.1 prend également en charge ALLM (Auto Low Latency Mode) qui permet à l'affichage de passer à un mode sans décalage adapté aux jeux[36]. De plus, HDMI 2.1 offre également la prise en charge du VRR (taux de rafraîchissement variable) qui réduit le décalage et la déchirure d'image pendant le jeu[37].
L'accent a été mis sur l'augmentation de la bande passante qui atteint maintenant les 48 Gbits/s. De quoi faire de la 4K à 120 Hz ou de la 8K à 60 Hz et de pouvoir afficher de la 10K. A noter que certaines résolutions utilisent automatiquement un mode de compression DSC pour rester dans la bande passante des 48 Gbits/s.
À noter qu'en raison d'une décision de 2021, certaines spécifications du format sont désormais restreintes par le Forum HDMI[38]. Selon cette décision du HDMI Forum, il n'est plus possible, notamment pour les fabricants de cartes graphiques n'étant pas membre du forum HDMI, d'exploiter et de diffuser publiquement une implémentation libre de leurs pilotes, essentiellement pour les développements basés sur la plateforme contributive Linux; les motifs invoqués par le Forum HDMI portent sur certaines failles de sécurité et la défaillance en termes de compatibilité avec le format dans sa version 2.1+[39].
Publié le 15 février 2022
Publié le 10 août 2023
Support des fréquences selon les résolutions :
La principale limite concernant le choix du câble HDMI est la longueur de câble nécessaire entre la source du signal (box, lecteur de DVD, Blu-ray…) et le récepteur du signal (téléviseur, vidéoprojecteur…)
En principe, le câble n'affaiblit pas le signal en dessous d'une longueur de 10 mètres[40]. Au-delà de cette longueur, il est recommandé d'investir dans un câble amplificateur/répéteur pour éviter que le signal ne s'affaiblisse trop. Certains câbles auront un processeur répéteur intégré. Il est possible également d'opter pour des câbles à fils de cuivre larges de AWG20 ou AWG22 plutôt que le standard AWG30 même en cuivre de 99,99 %, recommandation 99,999 % de cuivre en AWG26.
La norme est un maximum rarement atteint puisque celle-ci représente des flux chiffrés dans des conditions idéales, d'ailleurs pour la rétrocompatibilité. Certains fabricants changent la section AWG quand la longueur est plus grande, les fabricants de câble restent sur le standard de qualité en cuivre AWG avec si nécessaire un répéteur, d'autres fabricants proposent l'optique pour préparer la 8K et assurer la 4K. Finalement le prix pour 1 mètre est élevé mais pas autant que si on choisit un répéteur. Certains fabricants jouent la section avec des nominations commerciales plutôt que la longueur professionnelle.
Des câbles « supérieurs » permettant « un transfert optimal du signal avec une image et un son multicanal d'une grande pureté » sont souvent mentionnés comme arguments commerciaux. Les certifications (ex. norme 1.3, 1.4 ou autre) peuvent également être utilisées comme telles.
Il faut savoir que dans le cadre d'une transmission numérique, la qualité de transmission concerne un flux de données numériques, qui, si incomplet, est invalide, à l'inverse des transmissions analogiques. Le signal ne sera pas correctement reçu si l’atténuation est trop forte, car le signal sera parasité voire inutilisable[41].
Un câble HDMI de "basse qualité" peut aussi bien fonctionner que d'autres modèles plus haut de gamme pour transmettre un flux audio/vidéo, si sa longueur est relativement faible et les appareils de bonne qualité[42]. Pour arriver à construire ces câbles "basse qualité" parfois appelés "Compatibles HDMI' les fabricants, principalement situés en Asie, utilisent plusieurs techniques : conducteurs en acier cuivré au lieu de cuivre, mise en commun des blindages pour réduire le nombre de conducteurs... Si le cordon supporte le signal dans la plupart des cas, et avec des résolutions limitées (1080p, 4K, 30 Hz) il répond rarement aux normes imposées par l'organisation HDMI, et présente une durée de vie limitée due à l’oxydation des conducteurs.
Il existe aussi des cables en fibre optique évitant l'utilisation de cable en cuivre de gros diamètre lors de distance importante.
Cependant, certains environnements nécessitent des précautions particulières :
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