DVI y HDMI: el análisis

Por Steve Somers, Vicepresidente de ingeniería

DVI, o Digital Visual Interface, está diseñada para la conexión punto a punto con el concepto de “plug-and-play” (conectar y usar) en mente. El DVI básico solo soporta la interfaz gráfica de vídeo de ordenador, no la interfaz de audio, protección de copyright o cualquier otra característica. Mientras que el conjunto de chip de DVI ha evolucionado para soportar audio y seguridad, el tamaño físico del conector de la interfaz no se presta a instalaciones de sistemas ni la conveniencia del consumidor.

¿DVI a dvi?

Promesas sobre la distancia

¿Ha escuchado que HDMI promete mayores longitudes de cable que DVI? Curiosamente, tanto la especificación DVI como HDMI contienen los mismos requisitos de rendimiento eléctrico entre la fuente y el receptor. Así que, ¿cómo es que la conectividad HDMI se promociona para funcionar hasta 23 m (75 ft) frente a la nominal de 5 m (16.5 ft) de DVI básica? La respuesta es que la industria está aprendiendo a cómo hacer mejores cables para este tipo de tecnología de interfaz. Mejores métodos de fabricación de cables para la precisión del cable de par trenzado blindado, junto con el volumen de productos electrónicos de consumo harán que los cables HDMI de bajo coste más largos sean una realidad.

La distancia de recorrido se convierte en crítica debido a la tolerancia de sincronización particular que debe mantenerse en las especificaciones DVI/HDMI. Aparte de los requisitos del transmisor y receptor en los que la consistencia debería ser clara, el cable se convierte en la mayor variable que afecta al rendimiento del sistema de transmisión. Los cables de par trenzado, que utilizan DVI/HDMI, están sujetos a dos tipos de retardo que, cuando es excesivo, crea error de sincronización y causa cortes de datos. Estos parámetros son: retardo dentro del par, con una diferencia temporal entre los dos hilos que forman el par, y retardo entre pares, con diferencia temporal entre líneas de par trenzado separadas dentro del cable.

La imagen 3 muestra el margen de tiempo de retardo de todos los componentes de un sistema que transporta vídeo TMDS 1080p, incluyendo el cable. Compruebe que el retardo total permitido dentro del par es solo de 0,8 de celda de bit, o unos 4,8 ps. El retardo dentro del par no debe exceder 1,20 veces el de un píxel, o unos 7,2 ns. Otro parámetro de gran importancia es el crosstalk remoto, o far‑end crosstalk (FEXT). Con STP, éste es normalmente muy bajo, pero se requiere un cuidado importante en el punto de terminación del receptor. Debe mantenerse un margen de al menos 5 – 6 dB entre la pérdida del cable y FEXT para que el funcionamiento sea fiable.

Con estas pequeñas concesiones, no debe sorprender que la construcción de cable para DVI y HDMI sea de una importancia fundamental. El típico retardo dentro del par en un cable CAT 5 es fácilmente superior a 7,2 ns; pero en este cable se introduce retardo para minimizar el crosstalk. Quitar el retardo de datos en redes es responsabilidad del receptor de datos. Pero ¿qué sucede con distancias más largas? Desde luego, se necesita una mejor solución que incluso lo que HDMI promete. Siga leyendo.

Despreocúpese de la piratería

HDCP es el acrónimo para High-Bandwidth Digital Content Protection, que es otro subsistema de HDMI. Presentado en el 2000 y mapeado directamente en el estándar DVI, HDCP proporciona seguridad de datos para la interfaz y, con suerte, detiene los problemas de piratería de los proveedores de contenido digital. El protocolo HDCP se pone en marcha parcialmente a través de un enlace de comunicación de dos vías dentro de la interfaz de control I2C utilizada por el DDC – Data Display Channel y las conexiones de TMDS de alta velocidad utilizadas para entregar información de la imagen. El DDC es un enlace existente en DVI en el que el sistema de gráficos fuente se comunica con el dispositivo de visualización para determinar sus capacidades de resolución.

HDCP es sólido y compite con la complejidad de TCP/IP SSL, o Secure Socket Layer, utilizado para la seguridad de Internet. Un dispositivo HDMI autorizado contiene valores de clave secreta junto a un identificador especial llamado Key Selection Vector, o KSV para acortar. Estos valores, o códigos, son proporcionados por Digital Content Protection LLC, una configuración de fabricante designada para proporcionar claves de confianza para los fabricantes de productos con licencia HDMI. Cada vez que un dispositivo HDMI se conecta a un sistema, se produce automáticamente una rutina de autentificación. Primero se intercambian los valores compartidos, o códigos, entre dispositivos; segundo, se informa a la fuente el KSV de cada receptor; tercero, se envían las cifras fotograma a fotograma a los receptores que permiten la decodificación de datos.

En referencia a la imagen 4, HDCP soporta la interconexión de dispositivos a través de una jerarquía de fuentes, receptores y repetidores. Todos los dispositivos en un sistema HDCP se comunican a través de un protocolo diseñado para permitir que el contenido digital viaje solo a aquellos dispositivos cuya fuente determina tener la autorización para recibir tal contenido. La jerarquía soporta solo un número limitado de repetidores y total de dispositivos. Los repetidores solo pasan protocolos HDCP en dos direcciones entre fuentes y receptores sin actuar en datos. Sin embargo, la fuente debe autentificar un repetidor para asegurarse de que está autorizado para manejar tráfico con contenido protegido.

Controle usted mismo

A través de CTA 861G, existe una frontera totalmente nueva de capacidad de control opcional embebida en HDMI para el consumidor, así como para nuestros tipos de sistemas AV. El embebido sistema Consumer Electronics Control, o CEC, actualmente proporciona catorce funciones que dirigen control plug-and-play en los productos de consumidores. La función CEC se maneja a través de una conexión por cable separada dentro de HDMI y contiene su propio protocolo y calidad de servicio, o QoS.

Por ejemplo, en una instalación en la que todos los dispositivos utilizan HDMI, su metodología de conexión en cadena puede conectar un reproductor de Blu‑ray con un sintonizador AV/receptor a una televisión y así proporcionar al consumidor la habilidad para encender sin problemas todos los dispositivos downstream desde el reproductor de Blu‑ray, enviarles una señal para conmutar a la entrada apropiada, e iniciar la película pulsando simplemente la función PLAY del reproductor de Blu‑ray. El concepto de CEC es simple, pero el nivel de esfuerzo para implementar todas las funciones en HDMI es significativo, aunque la implementación de CEC sea opcional. Esta idea lleva a los requisitos para algún tipo de pruebas de interoperabilidad.

¿Se puede hablar de interoperabilidad?

Para fomentar la confianza del consumidor y la compatibilidad de dispositivos, los adoptantes de HDMI están sujetos al acuerdo de conformidad que requiere haber pasado satisfactoriamente las pruebas de interoperabilidad especificadas antes de que un producto pueda llevar el logo HDMI.

Authorized Testing Center - ATC, una organización independiente, lleva a cabo las pruebas de conformidad iniciales del producto para aquellos dentro de una categoría diseñada. Dentro de la especificación HDMI, un producto encaja en una de las siguientes categorías básicas: receptor, fuente, repetidor o cable. Una vez probados por la ATC, todos los productos siguientes de la misma categoría pueden ser probados y certificados por el fabricante del producto. Es obligatoria la conformidad a la interoperabilidad dentro de la especificación HDMI.

Más allá de los 23 metros (75 ft)

Sí, diseñadores de sistemas, hay vida HDMI más allá de los 23 m (75 ft). Existen bastantes productos de extensión HDMI/DVI que esencialmente duplican o cuadruplican la longitud de recorrido. Un nuevo mundo de componentes de extensión ha sido creado para beneficiarse del cable de red CATx económico y fácil de terminar. Ya son posibles recorridos de hasta 100 m (330 ft) tanto para conexiones DVI como HDMI, incluso para vídeo 4K. En situaciones en las que no se requiere una completa distancia de extensión del cable CATx de 70 m (230 ft) o 100 m (330 ft), o si la instalación de nuevo cableado no es práctica, los productos ecualizadores de cable HDMI pueden instalarse en el extremo de un cable para restablecer la integridad de la señal.

Para los casos que son un desafío real en cuanto a distancia, varias soluciones basadas en fibra relativamente económicas permitirían recorridos de unos 90 m (300 ft), y distancias de hasta 30 km (18 mi) son posibles con fibra monomodo. Algunas de estas interfaces basadas en diodo láser se mantienen en la zona de bajo coste con una conexión fija de la fibra a un conector de interfaz. Estas soluciones no son fáciles de instalar en recorridos que requieren conductos, pero pueden funcionar en escenarios en los que el cable de fibra pueda utilizarse sin protección. Soluciones algo más caras utilizan el típico conector de cable de fibra LC para conexiones sencillas y fiables, y la instalación dentro de conductos y canaletas utilizando el cable de fibra que elija.

¿HDMI o DVI? ¿o mejor ambas?

DVI introdujo el formato de transmisión de vídeo digital TMDS, pero el estándar DVI en sí nunca ha sido actualizado. En cambio, HDMI amplía el formato TMDS y es un estándar que se mantiene de forma activa y añade funciones en cada nueva revisión, impulsa la tecnología AV para soportar mayores resoluciones, audio multicanal y mejoras en la calidad como HDR. DVI ya no aparece en muchos de los nuevos dispositivos de visualización, pero el conector DVI tiene la ventaja de poder asegurarse mecánicamente, mientras que el conector HDMI estándar no tiene un mecanismo de cierre. Aquellos que necesitan las funciones mejoradas de HDMI, pero prefieren la sólida conexión de DVI, se alegrarán al saber que muchos de los productos Extron con conexiones DVI soportan funciones HDMI. Debido a que el principal método de transmisión digital es el mismo para DVI y HDMI, hay disponibles adaptadores de bajo coste para la conversión entre los dos formatos.

Para obtener información adicional

Organización HDMI – descarga de especificaciones:www.hdmi.org

Especificación DVI – descarga: en.wikipedia.org/wiki/Digital_Visual_Interface

Información TMDS:www.siimage.com

Video Electronic Standards Association:www.vesa.org