Le DVI et l'HDMI en long, en large et en travers

Par Steve Somers, Vice-président Ingénierie

Le DVI, ou Digital Visual Interface, a pour fonction la connexion point-à-point sur le concept du plug and play. Le DVI basique supporte uniquement l'interface vidéo-informatique...il n'offre aucune interface audio, ni de protection de droits d'auteur, ou toute autre caractéristique. Tandis que le jeu de puces DVI a évolué pour supporter l'audio et la sécurité, la dimension physique du connecteur d'interface n'offre pas beaucoup de perspectives en matière d'installations système et de confort du consommateur.

Du DVI au dvi ?

Promesses de distance

Avez-vous entendu dire que l'HDMI promet des longueurs de câbles plus étendues que le DVI ? Bizarrement, les spécifications DVI et HDMI contiennent les mêmes exigences de rendement électrique entre la source et l'appareil de destination, ou récepteur. Comment se fait-il alors que la connectivité HDMI est promue à un fonctionnement jusqu'à 23 m (75') face au 5 m (16,5') nominal de la connectivité DVI basique ? La réalité est là : l'industrie apprend à fabriquer des câbles plus performants pour ce type de technologie d'interface. En suivant des techniques plus performantes de fabrication de câbles paires torsadées blindés avec précision associées au nombre important de produits électroniques grand public, nous pourrons disposer de câbles HDMI plus longs et moins coûteux.

La distance d'un câble devient importante, en raison des tolérances spécifiques de synchronisation devant être maintenues dans les spécifications DVI/HDMI. Hormis les exigences de transmission et de réception selon lesquelles l'uniformité devrait être directe, le câble se convertit en la plus importante variable affectant la performance dans le processus de transmission. Les câbles paires torsadées, utilisés par le DVI/HDMI, sont soumis à deux types de skew qui, en cas d'excès, créent des erreurs de synchronisation et des pertes de données. Ces paramètres sont : le skew au sein d'une paire de câbles, avec un différentiel de temps entre les deux fils constituant la paire, et le skew entre deux paires de câbles, avec un différentiel de temps entre des paires torsadées distinctes dans l'assemblage de câbles.

La figure 3 montre la durée impartie de skew dans un système transportant la vidéo TMDS 1080p, y compris le câble. À noter que le skew admissible au sein d'une paire de câbles est d'uniquement 0,8 d'une cellule de bits, ou environ 4,8 picosecondes. Le skew entre deux paires de câbles ne peut excéder 1,20 fois celui d'un pixel, ou environ 7,2 nanosecondes. Un autre paramètre de grande importance est la télédiaphonie, ou FEXT. Avec un câble paires torsadées, elle est normalement extrêmement basse, bien qu'un soin tout particulier doit être porté au point de raccordement du récepteur. Il est essentiel de maintenir 5 à 6 dB de marge au minimum entre la perte de câble et la FEXT pour assurer un fonctionnement optimal.

Compte tenu de ce qui précède, pas étonnant que la construction du câble pour le DVI et l'HDMI soit d'une importance capitale. Un skew standard entre deux paires avec un câble CAT 5 est facilement supérieur à 7,2 nanosecondes ; néanmoins, le skew est intégré dans le câble pour réduire la diaphonie. Le récepteur de données doit corriger le skew des données dans des réseaux. Mais qu'en est-il des distances de câbles plus étendues ? Une meilleure solution est à l'évidence requise qui dépasserait même les promesses de l'HDMI. Affaire à suivre.

Dissiper la peur, non les pirates

L'HDCP est l'acronyme de High-Bandwidth Digital Content Protection, un autre sous-système de l'HDMI. Publié en 2000 et associé directement au DVI, l'HDCP assure la sécurité des données pour l'interface et, avec un peu de chance, met fin aux préoccupations relatives à la contrefaçon émises par les fournisseurs de contenus numériques. Le protocole HDCP est mis en œuvre en partie via une liaison de communication bidirectionnelle dans l'interface de contrôle I2C utilisée par la DDC (Data Display Channel) et les connexions TMDS haut débit utilisées pour fournir les données d'image. La DDC est la liaison existante dans le DVI, selon laquelle le système graphique source communique avec l'écran pour définir ses capacités de résolution.

L'HDCP est robuste et rivalise avec la complexité du protocole TCP/IP SSL, ou Secure Socket Layer, utilisé pour la sécurité sur l'Internet. Un appareil HDMI autorisé contiendra des valeurs de clés secrètes avec un identificateur spécial appelé vecteur de sélection de clés, ou KSV en abrégé. Ces valeurs, ou codes, sont fournies par la Digital Content Protection LLC, l'organisation tierce désignée à ce titre, qui fournit des clés de confiance aux fabricants de produits détenteurs d'une licence HDMI. À chaque fois qu'un appareil HDMI est connecté dans un système, un processus d'authentification en trois parties se déclenche automatiquement. Des valeurs partagées, ou codes, entre des appareils sont en premier lieu échangées ; ensuite, le vecteur KSV de chaque récepteur est rapporté à la source ; des codes confidentiels entre chaque trame sont enfin envoyés aux récepteurs pour déchiffrer les données.

Comme l'indique la figure 4, l'HDCP supporte l'interconnexion d'appareils à travers une hiérarchie de sources, d'appareils de destination, ou récepteurs, et de répéteurs. Dans un système HDCP, tous les appareils communiquent selon un protocole qui a pour objet d'assurer le transport d'un contenu numérique exclusivement vers les appareils dont la source définit qu'ils sont autorisés à recevoir ce contenu. La hiérarchie supporte uniquement un nombre restreint de répéteurs et d'appareils. Les répéteurs font passer uniquement les protocoles HDCP de deux façons entre des sources et des récepteurs sans agir sur les données. La source doit cependant authentifier un répéteur pour s'assurer qu'il est autorisé à gérer la circulation de contenus sécurisés.

Contrôlez vos systèmes

La norme CTA 861G apporte son lot de nouvelles capacités embarquées dans l'HDMI pour l'utilisateur, ainsi que les types de systèmes audiovisuels. Le système CEC (Consumer Electronics Control) embarqué fournit actuellement 14 fonctions qui organisent le contrôle plug and play entre les produits grand public. La fonction CEC est gérée via une connexion câblée séparée dans l'HDMI et contient son propre protocole et qualité de service, ou QoS.

Par exemple, dans une installation dans laquelle tous les appareils utilisent l'HDMI, le processus de connexion en cascade suivi peut connecter un lecteur Blu-ray via un tuner/récepteur AV vers un téléviseur et ainsi permettre à l'utilisateur de mettre facilement sous tension l'ensemble des appareils en aval depuis le lecteur Blu-ray, de leur notifier de commuter l'entrée appropriée, et de lancer le film en appuyant simplement sur la touche LECTURE du lecteur Blu-ray. La notion de CEC est simple, mais le degré de difficulté pour mettre en œuvre toutes les fonctions dans l'HDMI est considérable ; bien que l'application du CEC soit optionnelle. Cette notion conduit à la nécessité d'introduction d'une certaine forme de tests d'interopérabilité.

De l'importance de l'interopérabilité

Pour assurer la confiance des utilisateurs et la compatibilité des appareils, les partisans de l'HDMI sont liés par l'accord de conformité qui exige de réaliser avec succès des tests d'interopérabilité avant qu'un produit puisse « revêtir » le logo HDMI.

L'Authorized Testing Center (ATC), un organisme indépendant, réalise les tests initiaux de conformité pour des produits entrants dans les catégories créées. Dans la spécification HDMI, un produit appartient à l'une des catégories de base suivantes : appareil de destination, source, répéteur, ou câble. Une fois testés par l'ATC, tous les produits suivants de la même catégorie peuvent ensuite être testés et auto-certifiés par le fabricant du produit. Dans la spécification HDMI, la conformité à l'interopérabilité est obligatoire.

La vie après 23 mètres

Oui, pour vous ingénieurs système, une nouvelle ère HDMI s'offre à vous après 23 mètres. Il existe de nombreux produits d'extension HDMI/DVI qui doublent ou quadruplent fondamentalement les longueurs de câbles. Un nouvel univers de composants d'extension est né pour utiliser des câbles réseau CATx à bas prix, faciles à raccorder. Des distances de câbles d'environ 100 mètres sont désormais possibles pour des connexions DVI et HDMI, même pour la vidéo 4K. Lorsqu'une distance de 70 mètres ou de 100 mètres pour un câble CATx n'est pas requise, ou si l'installation de nouveaux câbles pose des difficultés d'ordre pratique, des égaliseurs de câble HDMI peuvent être installés à l'extrémité d'un cheminenent de câble pour restaurer l'intégrité du signal.

Dans les applications dans lesquelles la distance est un facteur essentiel, plusieurs solutions fibre optique relativement peu coûteuses offrent des distances de câbles d'environ 90 mètres (330 pieds), et des distances atteignant 30 kilomètres (18 miles) sont possibles sur de la fibre monomode. Certaines de ces interfaces à diodes laser demeurent dans la sphère des prix bas en raison d'une connexion fixe de la fibre au bouchon de l'interface. Ces solutions ne sont pas faciles à installer, notamment lorsqu'une installation dans des fourreaux est nécessaire ; l'installation peut néanmoins aboutir lorsque le câble fibre optique ne nécessite aucune protection. Des solutions un peu plus onéreuses utilisent un connecteur fibre optique LC pour assurer des connexions simples et fiables ainsi qu'une installation dans des chemins de câbles et des fourreaux en utilisant le câble fibre optique de votre choix.

HDMI ? DVI ? ou bien les deux ?

Le DVI a introduit le format de transmission vidéo numérique TMDS, bien que le standard DVI n'ait jamais été mis à jour. À la place, l'HDMI étend le format TMDS et constitue un standard activement géré qui ajoute des fonctionnalités avec chaque nouvelle révision, faisant avancer la technologie audiovisuelle pour supporter des résolutions supérieures, l'audio multicanal, et des composants renforçant la qualité, tels que l'HDR. Le DVI est beaucoup moins présent sur les nouveaux écrans, mais le connecteur DVI physique présente l'avantage d'être sécurisé sur le plan matériel, tandis que le connecteur HDMI standard ne dispose d'aucun mécanisme de verrouillage. Si vous êtes à la recherche de capacités améliorées de l'HDMI mais privilégiez la robustesse du connecteur DVI, vous serez content de savoir que bon nombre de produits Extron intégrant des connexions DVI, supportent les caractéristiques HDMI. Puisque la méthode de transmission numérique sous-jacente est identique pour le DVI comme pour l'HDMI, des adaptateurs peu coûteux sont disponibles pour effectuer une conversion entre les deux formats.

Pour en savoir plus

HDMI Organization – Téléchargement des spécifications :www.hdmi.org

Spécification DVI – Téléchargement :fr.wikipedia.org/wiki/Digital_Visual_Interface

Informations sur le TMDS :www.siimage.com

Video Electronic Standards Association:www.vesa.org