HDMI, cos'è e come funziona

Lo HDMI (acronimo di High Definition Multimedia Interface, interfaccia multimediale ad alta definizione) è un'interfaccia compatta per il trasferimento di dati audiovisivi (sia compressi sia non compressi) tra una sorgente compatibile (un lettore DVD, un lettore Blu-ray, un set-top box, un media player, una console, un computer) e un dispositivo di ricezione compatibile (un monitor, un televisore HD, un proiettore o un dispositivo audio digitale). Lo sviluppo dello standard si rese necessario per rimpiazzare le vecchie interfacce video – come la VGA o il DVI – con una tecnologia più potente e allo stesso tempo meno ingombrante.

Dalla sua creazione, lo HDMI è passato attraverso numerose evoluzioni, tuttavia il cavo HDMI e il suo connettore sono rimasti inalterati, assicurando così la compatibilità dei dispositivi più vecchi. Le versioni più aggiornate supportano però funzionalità avanzate come la connettività Ethernet e il 3D.

La storia

Lo sviluppo dello standard prende il via il 16 aprile 2002 ad opera di Hitachi, Matsushita Electric Industrial, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson, RCA e Toshiba. Lo scopo degli HDMI founders (questo il nome dato ai fondatori dello HDMI Forum) è creare un connettore audiovideo retrocompatibile con lo standard DVI e che allo stesso tempo offrisse vantaggi rispetto a quest'ultimo.

Lo HDMI 1.0 è progettato per essere utilizzato con i televisori HD, migliorando la resa qualitativa delle immagini utilizzando un connettore più piccolo e che allo stesso tempo incorporasse la trasmissione dei dati audio e migliorasse il supporto per la codifica video nota come YcbCr. I primi Authorized Test Center (ATC), centri autorizzati per testare la nuova interfaccia comunicativa, aprono i battenti tra il giugno 2003 e il maggio 2004 negli Stati Uniti (ad opera della Silicon Image) e in Giappone (ad opera della Panasonic). Il primo ATC europeo apre nel 2005 a Caen (Francia) ad opera della Philips.

Il rilascio delle prime versioni dello standard è però precedente: lo HDMI 1.0 fa il suo esordio commerciale nel dicembre 2002, mentre la prima revisione è del maggio 2004. L'ultima versione, lo HDMI 2.0 è datato settembre 2013 ed è definito da alcuni come HDMI UHD (Ultra Alta Definizione) per la sua compatibilità con lo standard 4K. Nel febbraio 2013, a dieci anni circa dalla creazione dello standard, sono stati venduti oltre 3 miliardi di dispositivi HDMI.

Le specifiche

Le specifiche HDMI servono a definire i protocolli comunicativi, i segnali di trasmissione e le interfacce elettriche dello standard. La definizione dei segnali audio e video è affidata agli standard stabiliti dalla Electronic Consumer Association/Electronic Industries. In particolare, dalla versione 1.0 alla versione 1.2, l’ HDMI adotta lo standard video EIA/CEA 861-B; la versione 1.3 adotta lo standard EIA/CEA 861-D, la versione 1.4 lo standard EIA/CEA 861-E. Questi standard servono a definire il formato video, la profondità di colore, la colorimetria e la quantizzazione, le modalità di “trasporto”dei dati sia in forma compressa sia in forma non compressa.

Per assicurare la compatibilità dello standard tra i dispositivi prodotti dalle varie case produttrici (e per garantire la retrocompatibilità con il DVI), tutti i dispositivi HDMI devono essere in grado di supportare lo spazio di colore sRGB con una profondità di 8 bit per canale.

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Sul versante dell'audio digitale, l’HDMI supporta dallo standard stereo PCM (traccia audio non compresso e non multicanale) del famoso quanto superato formato Video8 in avanti. Un cavo HDMI può essere utilizzato per connettere un sistema audio composto fino a 8 canali (audio non compresso) con una profondità sonora di 16 bit, 20 bit e 24 bit e una frequenza di 32 kHz, 44.1 kHz, 48 kHz, 88.2 kHz, 96 kHz, 176.4 kHz e 192 kHz. Con la versione 1.3 lo standard supporta anche audio compresso lossless (senza perdita), riprodotto come Dolby TrueHD o DTS-HD Master Audio.

Per sua natura, l’HDMI non è progettato per mostrare sottotitoli o altri contenuti testuali in sovrapposizione al video. Per questo motivo sarà necessario convertire sottotitoli e testo in immagini e successivamente comprimerli in dati video così da poterli trasmettere lungo il cavo HDMI.

Le versioni

I dispositivi HDMI sono costruiti nel rispetto di direttive e regolamentazioni stabilite dall’HDMI Forum in documentazioni di natura tecnica e tecnologica. A fare da discrimine tra una versione e l'altra dello standard è, solitamente, la larghezza della banda di trasmissione dati; ciò, però, non esclude anche aggiornamenti tecnologici di altro tipo.

• Versione 1.0, 1.1 e 1.2. Sviluppate tra il 2002 e il 2005, sono caratterizzate da una larghezza di banda di quasi 5 gigabit al secondo (4,95 Gb per essere precisi), di cui 4 gigabit al secondo dedicati esclusivamente alla trasmissione di dati video non compressi. Le evoluzioni HDMI 1.1 e HDMI 1.2 garantiscono un supporto audio più ampio (aggiunta di DVD-Audio e Super Audio CD) senza andare però a modificare l'ampiezza di banda disponibile

• Versione 1.3. Rilasciato nel maggio 2006, l’HDMI 1.3 aumenta la frequenza di trasmissione dati a 340 megahertz, incrementando la capacità trasmissiva dello standard a 10,2 gigabit al secondo. Ciò ha permesso di accrescere anche la profondità dei colori (sino ad arrivare a 30, 36 o 48 bit di profondità) e di supportare il Dolby TrueHD e il DTS-HD Master Audio

• Versione 1.4. A parità di banda, la nuova release dello standard garantisce il supporto a modalità video superiori all'alta definizione (risoluzione sino a 3840×2160 4K Ultra HD con una frequenza di aggiornamento di 24 Hz, 25 Hz o 30 Hz). Aggiunge l’HDMI Ethernet Channel (HEC), connessione Ethernet che permette lo scambio di dati e la condivisione della connettività web tra due dispositivi HDMI connessi tra loro

• Versione 2.0. Rilasciata meno di un anno fa, la nuova release aumenta ulteriormente la larghezza di banda, portandola a 18 gigabit al secondo. Ciò permette ai dispositivi HDMI 2.0 di supportare la risoluzione 4K a 60 frame al secondo, fino a 32 canali audio e il video 3D sino a 25 frame per secondo

I connettori

Ad oggi esistono cinque diverse tipologie di connettori HDMI. I tipi A/B sono definiti con la versione 1.0; la versione 1.3 definisce il tipo C, mentre i tipi D/E sono definiti con la release HDMI 1.4.

• Tipo A. Il connettore maschio è 13,9 x 4,45 millimetri, dotato di 19 pin e una larghezza di banda sufficiente per garantire il supporto alle modalità video SDTV, EDTV e HDTV

• Tipo B. Largo quasi il doppio rispetto al tipo A (21,2 millimetri), il tipo B è dotato di 29 pin ed è compatibile con formati video superiori allo HDTV (supporto fino ad una risoluzione di 3.840x2.000 pixel) ma ad oggi non è stato ancora utilizzato in alcun prodotto

• Tipo C. Il MINI HDMI (questo il nome con il quale è conosciuto il connettore di tipo C) è più piccolo del tipo A (10,42 x 2,42 millimetri) pur conservando i 19 pin e la stessa larghezza di banda per trasportare il segnale audiovideo

• Tipo D. Conosciuto anche con il nome di Micro HDMI, ricorda molto da vicino un connettore microUSB (6,3 x 2,8 millimetri), mantenendo i 19 pin già presenti nel tipo A e nel tipo C. La disposizione dei pin e le connessioni sono però completamente differenti rispetto agli altri due tipi

• Tipo E. Introdotto recentemente, l'Automotive connection System è dotato di una clip di sicurezza che permette al cavo HDMI di aderire con maggior forza al dispositivo e resistere ad urti e scossoni. Impedisce, inoltre, che polvere e sporco possa finire all'interno del connettore femmina e interferire con la trasmissione del segnale