UDI: nové rozhraní pro video

Archiv | 01.07.06

Kompatibilní rozhraní pro počítače a domácí AV segment V oblasti domácí zábavy se HDMI etablovalo jako příp...







Kompatibilní rozhraní pro počítače a domácí AV segment


V oblasti domácí zábavy se HDMI etablovalo jako přípojka pro displeje HD. Ale v oblasti osobních počítačů se toto rozhraní nedá zcela ideálně použít, převládá zde DVI.
Aby oba tyto standardy sjednotily, vyvíjejí renomované firmy jednotné rozhraní UDI. Uvedením DVI dokázali výrobci IT realizovat v oblasti osobních počítačů přechod z analogového na digitální rozhraní.
e základním typem DVI (tzv. single link) lze na připojeném monitoru zobrazovat obraz až s rozlišením 1 600 x 1 200 bodů a obnovovací vertikální frekvencí 60 Hz. S využitím modernější verze DVI (dual link) se zvýší datová propustnost a lze pracovat s maticí až 2 560 x 1 920 pixelů. Nedostatkem DVI je, že neposkytuje podporu pro audio.
Jako řešení vhodné pro domácí podmínky byla na bázi DVI vyvinuta přípojka HDMI. Tento interface byl již od počátku navržen tak, aby umožňoval přenášet digitální video s vysokým rozlišením a se zvukem ve velmi vysoké kvalitě. Díky rozhraní HDMI je tedy možné přenášet i video standardu HDTV (High Definition Television), které je ve vyspělých zemích již k dispozici (např. USA, Japonsko). HDMI však není koncipováno pro oblast osobních počítačů, ačkoli již existují určitá řešení (grafické karty) podporující HDMI. Spolu s HDMI se ovšem do vašeho obývacího pokoje poprvé dostává rovněž ochranný systém proti kopírování licencovaného digitálního obsahu HDCP.
Nástupci DVI a HDMI by se měli stát novou generací rozhraní, pojmenovanou UDI. Standard UDI (Unified Display Interface) vyvíjí skupina zvaná Special Interest Group (SIG) pod vedením firmy Intel. První přístroje s přípojkou UDI by se na trhu neměly objevit dříve než v roce 2007. Náš článek se podrobně zabývá tím, jaké vlastnosti, případně přednosti má UDI oproti HDMI a DVI.

Vývoj VGA, DVI a HDMI

Dny rozhraní VGA jsou podle současných analýz trhu již definitivně sečteny. Stále více zákazníků požaduje displeje s digitálním rozhraním DVI nebo HDMI. Do jisté míry vychází tento trend z přechodu od analogových monitorů CRT na digitální obrazovky LCD.
V domácnostech stále ještě převládají rozhraní, založená na analogové technice jako S-Video nebo SCART. Digitální přípojka DVI, která se etablovala v oblasti osobních počítačů, se nikdy nedokázala mezi uživateli v domácnostech plně prosadit, a to i kvůli tomu, že postrádá podporu pro audio jak to dokládá analýza trhu od Instatu v následujícím grafu. HDMI jakožto rozhraní podstatně vhodnější pro domácí sektor než DVI tak postupně nabývá na významu.
Z dnešního pohledu tedy roli rozhraní pro HD video obsadila jednak přípojka DVI, která je koncipována pro osobní počítače, jednak HDMI, které je určeno pro domácnosti. Jelikož se však oblast osobních počítačů a domácí zábavy stále těsněji propojují, rostou i požadavky na technologickou vyspělost rozhraní, která budou s periferiemi komunikovat. Již dnes se zdá být reálné, že do budoucna nebude ani jeden ze dvou hlavních digitálních standardů plně vyhovovat moderním audiovizuálním zařízením, založeným na počítačové bázi.
Přípojka UDI by měla dilema vyřešit. Je totiž kompatibilní jak s DVI, tak s HDMI, navíc by měla poskytovat vyšší kmitočtová pásma pro přenos. Navíc by její použití mělo být díky definovaným konektorům (zástrčkám) o něco snazší a její licence by měla být rovněž levnější.

Podrobný pohled na HDMI

Od prosince 2005 existuje specifikace HDMI ve verzi 1.2a. HDMI je dalším vývojovým stádiem přípojky DVI, rozšířené o možnost přenášení zvukových dat. Kromě toho je HDMI vybavena technologií High Definition Content Protection. HDCP zabraňuje tomu, aby se přes toto rozhraní dala číst chráněná video či audio data a dala se zneužívat pro neoprávněné kopírovaní. K vývojářům HDMI patří společnosti jako Hitachi, Philips, Silicon Image, Sony a Toshiba.
Srdce HDMI tvoří takzvaný vysílač (Transmitter) TMDS (Transition Minimized Differential Signalling). Data se přenášejí od vysílače k přijímači přes čtyři kanály vysílače. Ty se skládají z rozdílných přenosových párů podobně jako je tomu u rozhraní PCI-Express které spolu navzájem komunikují. Přídavný kanál pro displej a data (Display-Data-Channel) přenáší informace týkající se konfigurace a statusového dotazu mezi vysílačem a přijímačem. Přitom vysílač načítá takzvaná Enhanced Extended Display Identification Data (E-EDID), aby optimálně nakonfiguroval například připojený displej. Přípojka HDMI umožňuje zapojení přes Consumer-Electronics-Control-Kanal (CEC), přes který se mohou na všechny připojené přístroje přenášet elementární kontrolní funkce pomocí dálkového ovládání, jako třeba Play nebo Pause.
HDMI přenáší audio, video a přídavná data přes tři oddělené datové kanály TMDS. Frekvence pro video pixely má vlastní přenosový kanál, používá ji přijímač pro opětovné vytvoření dat tří datových kanálů TMDS.
Videoinformace přenáší HDMI jako sérii 24bitových pixelů přes tři kanály TMDS. Přitom kodér TMDS vysílače konvertuje každých 8 bitů (připadajících vždy na každý barevný kanál) do 10bitové sekvence odolné vůči chybám. Takto kódovaná data se sériově přenášejí přes tři páry vedení.
Specifikace HDMI obsahují dvě různé varianty konektorů. Konektor typu A má 19 pinů a je vybaven linkem TMDS. Konektor typu B obsahuje více než 29 pinů a podporuje dva linky TMDS.
Na rozdíl od přípojky typu A může konektor typu B pracovat s přenosovým výkonem přes 165 MPx za sekundu. To v praxi znamená, že rozhraní vybavené větším počtem pinů (dual link) dokáže připojit třeba i displeje s rozlišením 1 980 x 1 200 pixelů. V lednu 2006 oznámilo konsorcium HDMI, že ještě zvýší šířku pásma tohoto rozhraní. Kromě toho by měla být představena menší kompaktní přípojka HDMI.

Podrobný pohled na rozhraní UDI

Aby se vyhovělo budoucím vysokým nárokům na digitální rozhraní pro audio a video a aby byl vyvinut tlak na konsorcium HDMI, vytvořili renomovaní výrobci IT jako Samsung, Apple, LG, National Semiconductor a NVIDIA pod vedením Intelu skupinu nazvanou Unified Display Interface Special Interest Group (UDISIG). První skrovné informace o UDI byly uvolněny na setkání Intel Developer Forum (IDF) na jaře 2006.
UDI je kompatibilní s DVI a HDMI. Vývojáři museli integrovat ochranu proti kopírování HDCP (High Definition Digital Content Protection). Na rozdíl od DVI nebo HDMI, u nichž je nutné platit vysoké licenční poplatky společnosti Silicon Image, které zdražovaly koncové přístroje, měly by být tyto poplatky v případě UDI jen nepatrné, alespoň to tvrdí Intel. Tím by konsorcium UDI mělo zvýšit šanci, že se toto rozhraní mezi výrobci rozšíří. Kromě toho by se jednotný interface měl uplatnit jak ve spotřebitelské elektronice, tak v osobních počítačích. První výrobky s UDI, upozorňuje Intel, nebudou ovšem na trhu dříve než v roce 2007.

UDI technické údaje

V současné době se technická specifikace UDI vyskytuje pouze v nezveřejněné předběžné verzi 0.8. Konsorcium UDI-SIG má v plánu publikovat konečnou specifikaci 1.0 do konce roku 2006. Stejně jako HDMI, i UDI funguje na podobném principu jako PCI-Express. Přes rozdílné (diferenční) sériové páry vedení, takzvaný data link, přenáší UDI obrazovou informaci o RGB od zdroje k zobrazovací jednotce (displeji). Synchronizace zajišťuje přídavné spojení mezi hodinami a linkem, který pracuje v oblasti GHz. Předností UDI je, že proměnlivá hodinová rychlost pracuje proporčně v souladu s požadovanou propustnostní obrazových dat. Rovněž toto nové rozhraní používá kódování 8b10b pro zajištění bezpečnějšího přenosu užitečných informací.
Pro přenos konfiguračních dat mezi přístroji je UDI vybaveno kontrolním linkem (sběrnici I2C). Ten pracuje s maximální rychlostí 100 kHz.

Konektory a zdířky UDI

Aby bylo ovládání maximálně jednoduché, nabízí UDI dvě varianty konektorů, respektive zdířek. Standardně obsahuje vysílací zdroj UDI, tedy například osobní počítač, přípojku U(T). Ta může být připojena přes vhodný kabel k displeji UDI nebo k televizoru schopnému využívat HDMI. Aby nedošlo k záměně, je displej vybaven přípojkou typu U(R). Jelikož je UDI kompatibilní s HDMI, uživatel může k televizoru připojit kabel s konektorem HDMI typu A. Další předností připojení přes UDI je podle Intelu kompaktní konstrukce, vysoké rychlosti přenosu při nízkých interferencích signálu a lepší ochrana proti elektromagnetickým rušením, stejně jako dodatečné vedení napětí, jímž lze dokonce i napájet drobné periferie.

Shrnutí

UDI má dobré předpoklady stát se standardem pro video, využívaným k přenosu obsahů HD. Vyznačuje se vysokou rychlostí přenosu a kompaktní konstrukcí. Navíc je UDI kompatibilní se staršími zařízeními a poskytuje podporu pro ochranu proti kopírování HDCP, vyžadovanou hudebním a filmovým průmyslem. Přesto zůstává otázka, zda je UDI opravdu potřebné. Vždyť HDMI má kromě o něco menší šířky pásma a absence některých kontrolních funkcí a kompaktnější konstrukce vskutku dostatečný potenciál na to, aby prezentovalo současné obrázky v HD kvalitě. Navíc již existují řešení HDMI pro osobní počítače, které přenášejí přes HDMI filmy na televizor. Kromě toho konsorcium HDMI již v lednu 2006 oznámilo, že v dalších revizích specifikací zvětší šířku pásma, představí menší kompaktní přípojku a implementuje nové charakteristiky. Je tedy poněkud překvapivé, že konsorcium UDI-SIG nadále hledá nové spolupracovníky, aby se produkty s přípojkou UDI mohly na budoucím trhu výrazněji prosadit.

HDMI/HDCPDVI-HDCPComponent video
CablesNumber13-95-11
Lenght10-15+ m10-15 m3-5 m
8-bit RGB444
Digital Video8-bit YUV4
10/12-bit YUV4
Analog44
PC kompatibilitaDVI44
UDI44
Ochrana obsahuHDCP44
Digital AudioKomprimované4
Nekomprimované4
NastaveníAuto A/V Format Adj.4
Auto CE Control4
Pin NameCountComment
UDI_data0+/and Gnd (drain)3Twinax cableUDI_data1+/and Gnd (drain)3Twinax cable
UDI_data2+/and Gnd (drain)3Twinax cable
UDI_dk+/and Gnd (drain)3Twinax cable
UDI_CtrlClk, 212C, discrete wireUDI_CtrlData
UDI_LPwr1SV power, last mate
UDI_HPD1Hotplug detectCEC1
Gnd1Discrete wire
UDI_APwr1Aux power (tbd)
Reserved in connector3NC in cable
Total2219 in cable
Reserved 3 pins in connector for an additional diff pair
UDI Src PiUDI SignalUDI Sink PiHDMI SignalHDMI Sink Pin
1RSVD1
2RSVD2
3RSVD3
4Gnd4TMDS Date2 Shield2
5UDI_Data2+5TMDS Data2+1
6UDI_Data2-6TMDS Data2-3
7Gnd7TMDS Date2 Shield5
8UDI_Data1+8TMDS Data1+4
9UDI_Data1-9TMDS Data1-6
10Gnd10TMDS Date1 Shield8
11UDI_Data0+11TMDS Data0+7
12UDI_Data0-12TMDS Data0-9
13Gnd13TMDS Clock Shield11
14UDI_Clk+14TMDS Clock+10
15UDI_Clk-15TMDS Clock-12
16Gnd16DDC/CEC Ground17
17CEC17CEC13
18RSVD18Reserved14
19UDI_CtrlClk19SCL15
20UDI_CtrlData20SDA16
21UDI_LPwr21+SV Power18
22UDI_HPD22Hot Plug Detect19
Connector shellConnector shell













Komentáře

K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.