Rozhraní HDMI - multimédia i se zámkem

6. 9. 2006 07:00    Rubrika: Technologie    Autor: Branislav Brna

S multimediálním rozhraním HDMI se stále častěji setkáváme u HD ready televizí a projektorech. Nyní se však toto rozhraní začíná pomalu zabydlovat také v noteboocích - několik posledních recenzovaných modelů jím již disponovalo. Z tohoto důvodu se dnes podíváme, co HDMI přináší a jak vlastně funguje.

HDMI
HDMI je zkratka výrazu High Definition Multimedia Interface, co v překladu znamená multimediální rozhraní s vysokým rozlišením. Na jeho vývoji se shodli a podíleli výrobci spotřební elektroniky jako jsou Hitachi, Matsushita Electric (Panasonic), Royal Philips Electronics, Silicon Image, Sony Corporation, Thomson (RCA) a Toshiba Corporation. Na podpoře tohoto standardu se dohodly i největší společnosti filmového průmyslu Fox, Universal, Warner Bros. a Disney. Standard podporují i stovky dalších výrobců, kteří certifikovali svoje produkty na použití HDMI, což zaručuje jeho bezproblémové přesazení na trhu.

První verze standardu s označením HDMI 1.0 byla uvedená v roce 2002. Ta byla následována verzemi 1.1 a 1.2. Dnešní aktuální verze byla představena před necelým rokem a nese označení 1.3. Jednotlivé verze rozhraní jsou samozřejmě zpětně kompatibilní. Zatímco první verze rozhraní byla určená na implementaci v zařízeních domácího kina, poslední dostupná verze už zahrnuje i aplikaci ve výpočetní technice.

Rozhraní je plně digitální a přenáší jak obraz v standardním a HD formátu, tak i digitální vícekanálový zvuk i řídící data, přičemž projektovaná datová propustnost je až 5 Gb/s, co by mělo být dostačující i pro budoucnost. Komunikace je nekomprimovaná a obousměrná. Důležité je také podotknout, že například narozdíl od USB (které je určeno jinam) nemá rozhraní sběrnicový charakter a spojuje tak vždy dva vzájemně komunikující body.

Obraz a zvuk
HDMI podporuje rozlišení HDTV a od verze 1.2 i standardní rozlišení grafických karet a monitorů počítačů. HDMI disponuje dostatečnou kapacitou na podporu rozlišení HDTV od 720p přes 1080i až po 1080p. Podporované jsou taky rozšířené formáty 480p nebo standardní formáty, jako je například NTSC nebo PAL.

Krom toho dokáže HDMI přenášet také širokou paletu digitálních zvukových formátů. V nejednodušším případě se jedná o stereofonní zvuk, podporovaných je však až 8 kanálů při vzorkovací frekvenci až do 192 kHz a jednotlivé vzorky můžou mít šířku až do 24 bitů. Standard dovoluje přenášet i komprimovaný zvuk ve formátech Dolby nebo DTS nebo případně jednobitový zvuk, jako je SuperAudio CD DSD (Direct Stream Digital).

Kabely a konektory
Rozhraní je koncipováno tak, aby využívalo klasické měděné kabely s velikou délkou, která však není specifikovaná zatím žádnou normou. Výrobci předpokládají dodávky kabelů s délkou až 15 m, přičemž další zdokonalení technologie umožní jejich prodloužení. Konektor je 19-pólový a má šířku jenom 14 mm.

HDCP
Spolu s rozhraním se pojí i ochrana přenášených dat. High-Bandwith Digital Content Protection (HDCP) je standard vyvinutý společností Intel na ochranu obsahu s vysokým rozlišením před nelegální manipulací při přenosu přes širokopásmová rozhraní, jako jsou DVI nebo HDMI. Tento bezpečnostní protokol je tedy forma Digital Rights Management (DRM).
Implementace HDCP, která je pro HD DVD a Blu-Ray povinná, je tedy důležitá při ochraně filmů zaznamenaných na těchto nových vysokokapacitních médiích. Podstatou zabezpečeni je aplikování HDCP na všechny zařízení a jejich přepojení rozhraními, zúčastňujících se v řetězci přehrávání obsahu od zdroje dat přes přehrávač až po zobrazovací zařízení.

Standard umožňuje přehrávání HD obrazu i na zařízeních, která nejsou autorizována pro přehrávání obsahu chráněného HDCP. Bohužel v takovém případě dochází k podstatnému snížení rozlišení, a to až na úroveň porovnatelnou s kvalitou DVD, čímž ztrácí nelegální odchytávání a zaznamenávaní význam.

Při spojení dvou přístrojů prostřednictvím HDMI se využívá proces autentifikace. Každé zařízení disponuje soupravou čtyřiceti 56-bitových tajných klíčů, přičemž zodpovědnost za utajení těchto klíčů je na výrobci. Krom těchto klíčů disponuje každé zařízení i 40-bitovým Key Selection Vetor (KSV). KSV je složený z 20 bitů s hodnotu 0 a 20 bitů s hodnotou 1. V procesu autentifikace zjišťuje zařízení schopné vysílat multimediální data informace o zařízení, které má data přijímat. KSV i souprava klíčů zařízení jsou unikátní a každému modelu zařízení je přiděluje Digital Content Protection LLC.

Po fázi autentifikace, pokud dopadla úspěšně, jsou obě zařízení připravena na přenos dat. Ten je šifrovaný, čímž se má zabránit odchytávání multimediálních dat během přenosu. Šifrování přebíhá nad každým pixelem obrazu a 24-bitovým generovaným řetězcem bitů pomocí operace XOR. Řetězec je generovaný znova po každém odeslaní rámce, přičemž pod pojmem rámec se rozumějí data jednotlivých pixelů mezi dvěma vertikálními synchronizačními signály.

Třetí vlastností HDCP, která má zabránit nelegálnímu kopírování obsahu v případě, kdy výrobce zařízení nedokázal ochránit klíče a KSV před jejich prozrazením, je seznam kompromitovaných klíčů, který může být uložen na médiu s ochranou HDCP. Zařízení odesílající multimediální data na základě tohoto seznamu může zařízení odmítnout zasílat obsah v plném rozlišení podobně jako při zařízení nepodporující HDCP.

Výhody rozhraní HDMI
HDMI je rozhraní zpětně kompatibilní s DVI, přičemž řeší problémy nekompatibility, které se v souvislosti s DVI objevili.

vlevo starší DVI, vpravo HDMI

Plně digitální rozhraní umožňuje přenos dat bez ztráty kvality při konverzích a přestupech signálu konektory a v kabelech. Existuje mnoho formátů zvuku a obrazu, obojstranná komunikace proto umožňuje zařízením „dohodnout se“ na optimálním formátu přenášených dat. Zařízení jsou schopná přizpůsobit se přijímanému typu dat, což v praxi znamená například automatické přenastavení zobrazovacího zařízení při změně poměru stran obrazu ze 16:9 na 4:3.

HDMI, jednotné digitální rozhraní spotřební a výpočtové elektroniky, je po technické stránce pozitivní krok a jeho široká akceptace výrobci elektroniky i obsahu mu nepochybně dodá životaschopnost. Diskutabilní může být jeho přínos v oblasti ochrany autorských práv, kdy umožňuje ještě těsnější sešněrování spotřebitele výrobci.