UHD – VIDEO

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10. Connectique et interface : Le Display port et le HDMI :

Généralités :

Il existe deux standards d’interfaces permettant de transporter un signal UHD :

• Le Display Port qui est une interface numérique pour écran mise en place par le consortium « Video Electronics Standards Association (VESA).
• Le High Definition Multimedia Interface ( HDMI ).

Le Display Port :

Lorsque le DVI a commencé à accuser son âge vers 2005, la VESA (Video Electronics Standards Association) a conçu un nouveau standard amélioré pour le remplacer, ce qui a donné lieu à l’arrivée du DisplayPort en 2006.

Le DisplayPort peut transporter des signaux vidéo et audio en simultané ( contrairement au DVI ).

Cette connectique a d’abord été conçue pour relier un ordinateur à ses moniteurs, ou un ordinateur et un système de home cinema. Elle s’est donc naturellement implanté comme connectique de référence dans le monde PC.

DisplayPort 1.2 :

• Cette interface a été spécifié en décembre 2009 par le consortium VESA.
• La connectique dispose de 3 canaux, chacun permettant le transfert de 5,4 Gb/s, soit un débit VIDEO total de 12,96 Gb/s.
• Il supporte le 4096 x 2160 pixels en 60 Hz et 10 bits, en 4:2:0 au maximum et sur un seul écran.

DisplayPort 1.3 :

• Cette interface a été spécifié en septembre 2014 par le consortium VESA.
• La connectique dispose de 4 canaux, chacun permettant le transfert de 8,1 Gb/s, soit un débit VIDEO total de 25,92 Gb/s.
• Il supporte le 7680 x 4320 pixels en 60 Hz et 10 bits, en 4:4:4 au maximum et sur un seul écran.

DisplayPort 1.4 :

• Cette interface a été spécifié en mars 2017 par le consortium VESA.
• La connectique dispose de 4 canaux, chacun permettant le transfert de 8,1 Gb/s, soit un débit VIDEO total de 25,92 Gb/s.
• Il supporte le 7680 x 4320 pixels en 60 Hz et 10 bits, en 4:4:4 au maximum et sur un seul écran.
• Il est compatible HDR ( et donc compatible Rec.2020 et 10 bits par extension ) et supporte l’USB-C.

Le HDMI :

Le HDMI 2.0 :

• Cette interface en version 2.0 a été spécifiée le 04 septembre 2013 par le consortium HDMI.
• Le débit maximum atteint 18 Gb/s, contre 10,2 Gb/s pour le HDMI 1.4a.
• Le débit est suffisant pour la transmission de la plupart des contenus vidéo UHD ( 3840 x 2160 pixels ) et 4K ( 4096 x 2160 pixels ) à 60 images/s.

Le HDMI 2.0a :

• Le 8 avril 2015, la norme HDMI 2.0a est officialisée par l’HDMI Forum.
• L’avancée majeure est la prise en charge du HDR (High Dynamic Range) avec métadonnées statiques. Les formats HDR compatibles sont PQ, Dolby Vision, HDR10 tels que précisés dans le document CEA-861.3.
• Tous les câbles HDMI dits HIGH SPEED sont dores et déjà compatibles avec des appareils équipés en HDMI 2.0a.

Le HDMI 2.0b :

• En mars 2016, la norme HDMI 2.0b est officialisée par l’HDMI Forum.
• Le format HDR HLG est ajouté tel que précisé dans le document CTA-861-G.
• Tous les câbles HDMI dits HighSpeed sont dores et déjà compatibles HDMI 2.0b.

Le HDMI 2.1 :

• En janvier 2017, la norme HDMI 2.1 est officialisée par l’HDMI Forum.
• Le débit maximum atteint 48 Gb/s,
• Le débit est suffisant pour la transmission de la plupart des contenus vidéo UHD ( jusqu’en 7860 x 4320 pixels ) à 120 images/s.
• Cette interface supporte le HDR avec métadonnées statiques ( PQ, HLG, Dolby Vision, HDR10 ) et dynamique ( HDR10+, Philips HDR, Technicolor HDR ).

RELATION ENTRE CABLE HDMI, APPAREIL EQUIPE EN HDMI ET DEBIT VIDEO :

Le tableau ci-dessus met en relation les types de signaux UHD/4K en 2D avec la version HDMI requises sur l’APPAREIL ( TV, lecteur BluRay, … ).

Un appareil équipé en HDMI 1.4a supporte quelque signaux UHD : la majorité des signaux UHD à 24/25/30hz, ainsi que le 50/60hz encodé en 4:2:0 avec une profondeur de couleur de 8 bits uniquement.

A contrario, un appareil équipé en HDMI 2.0 ne permet pas de passer certaines vidéos UHD ( celles en 50/60hz encodées en 4:4:4 avec une profondeur de couleur de 10 ou 12 bits ).

Seul un appareil équipé en HDMI 2.1 permet de passer tous les signaux UHD en 2D de définition 3840 x 2160 pixels.

La norme HDMI concerne principalement les appareils et non les câbles. Pour les câbles, l’indication de version est dépassée, et même interdite depuis le début d’année 2012 par le consortium HDMI ( un câble HDMI 1.4, 2.0 ou 2.1 ça n’existe pas ! ).

Seuls les labels HDMI PREMIUM, HIGH SPEED ( classe 2 ) et STANDARD ( classe 1 ) sont désormais autorisés pour distinguer les câbles HDMI.

La classe 1 autorise une fréquence de 74,5 Mhz, soit un débit allant jusqu’à 2,23 Gbit/s ( permettant la quasi totalité des vidéos en full et HD Ready en 2D ).

La classe 2 autorise une fréquence de 340 Mhz, soit un débit allant jusqu’à 10,2 Gbit/s ( permettant tous les signaux full et HD Ready en 2D et 3D ainsi que tous les signaux UHD en 4:2:2 et 4:2:0 jusqu’à 30hz ).

Le HDMI PREMIUM garantit le transfert des vidéos requérant un débit > 18 Gbit/s.

Un câble se choisit en fonction du débit nécessaire pour faire fonctionner ses appareils. Si vous ne diffusez que de l’UHD, alors, préférez toujours un câble estampillé HIGH SPEED ( et pas celui estampillé STANDARD ), puis vérifiez que le débit du câble HISGH SPEED soit suffisant en fonction du type de vidéo que vous espérez visionner.

Voici le même tableau pour tous les standards vidéos 2D et 3D de définition verticale 720 ( HD ready ) ou 1080 ( Full HD ) :

ARC et eARC:

• La gestion de l’ARC ( Audio Return Channel, la possibilité de récupérer le son de votre téléviseur ou décodeur TNT pour le traiter via HDMI vers un ampli ) a été introduite avec le HDMI 1.4 ce qui a eu comme conséquence le rajout d’un câble spécifique à la gestion de l’ARC à l’intérieur des câble HDMI. Vérifiez donc avant de réutiliser votre ancien câble HDMI ) qu’il n’a pas été acheté avant 2010 auquel cas il vaut mieux le changer car l’ARC est largement déployé sur les appareils ( TV ) récents.
• l’HDMI 2.1 apporte l’eARC qui permet le retour audio, en provenance de votre téléviseur ou décodeur ( TNT et satellite ), via HDMI, en DTS-HD, TrueHD, mais surtout DTS:X et Dolby Atmos afin de gérer le flux 3D-Object (pour les effets 3D en hauteur). C’est à dire que les TV pourront lire du Atmos avec leur lecteur multimédia ou via de la VOD et le flux audio sera envoyé via l’eARC vers l’ampli. Cela veut également dire que si vous connectez un lecteur Blu-ray uniquement à votre TV via un seul câble HDMI, l’audio qui repart vers l’ampli pourra être de type Dolby Atmos/DTS:X. Si l’ampli n’est pas compatible, seuls les Core-DTS-HD et Core-TrueHD seront envoyés.

LIMITE DE LONGUEUR DE CABLE HDMI :

Un point important concerne la longueur de câble et les câbles passifs et actifs. Les spécifications ne précisent pas de limite de longueur “officielle” en terme de câble HDMI. En revanche, l’industrie a suffisamment de recul pour savoir :

• qu’à partir de 7,5m, une atténuation du signal apparaît pouvant entraîner des saccades de l’image, ou bien un écran noir du fait que le signal n’arrive tout simplement pas du tout. Au delà de 7,5m, plus on augmente la longueur du câble, plus le signal subit une atténuation.
• 15 mètres semble être la distance maximale proposée par la plupart des fabricants de câbles HDMI dit “Passif” avant que l’atténuation devienne trop grande. C’est à partir de cette distance que l’on trouve les premiers câbles HDMI dits “Actif”.
• 20 mètres semble être la limite maximale pour qu’un signal HDMI passe correctement par un seul et même câble dit “Passif” et il n’existe que quelque références de câbles HDMI passif de cette distance et le tarif est en conséquence des technologies employées …
• Pour des longueurs de câbles comprises entre 5m et 20m, les fabricants exploitent généralement des sections de câbles de diamètres différents en utilisant l’unité de mesure AWG. Celle-ci fonctionne à contrario d’une échelle classique : un câble AWG 26 aura un diamètre de 0,4 millimètres alors qu’un câble AWG 24 aura un diamètre de 0,5 millimètres (26 et 24 correspondent en fait au nombre de passage de la machine : la tréfileuse). En d’autres termes, plus le câble est fin, plus le nombre de passages dans la machine est important. Un câble de plus gros diamètre sera donc de meilleure qualité, car la section des fils de cuivre à l’intérieur sera plus grande. L’AWG 24 permet de garantir le transport de signaux HDMI sur des distances de câbles allant jusqu’à 15m ( jusqu’à 20m si associé à d’autres technologies ) alors que l’AWG30 ou plus ne permet pas de dépasser les 5m.
• Au delà de 15m, il existe la solution des câbles dits “Actif” : Il s’agit de câbles qui intègrent un amplificateur de signal, comme ce que l’on trouve dans certains boitiers Switch ou splitter HDMI pour permettre de transférer un signal HDMI sur des câbles de grande longueur sans perdre en qualité, ou pire le signal tout en entier.
• Autre solution pour pouvoir envoyer un signal HDMI sur de très longues distances, les professionnels de la haute définition ont crée la technologie qui répond au nom de « HDBASE T ». Il s’agit en fait de faire passer le signal HDMI sur un câble Ethernet. Concrètement, ce système repose sur un émetteur et un récepteur. Le signal HDMI que vous souhaitez envoyer partira de votre appareil HD vers l’émetteur Ethernet par le biais d’un câble HDMI 1.4 ; Celui-ci transformera en fait le signal HDMI en signal Ethernet. Le signal Ethernet supporte en effet très bien les longues distances. Un câble Ethernet partira ensuite de votre émetteur pour aller jusqu’au récepteur qui se chargera de retransformer le signal Ethernet en un signal HDMI. Du récepteur, il ne vous restera plus qu’à brancher un autre câble HDMI 1.4 jusqu’à votre écran.

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– Lien vers le sujet HCFR dédié à cet article : http://www.homecinema-fr.com/forum/vers-l-ultra-hd/ultra-hd-4k-8k-on-en-parle-t30031220.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié à la reproduction HDR en projection et HDR10+ : http://www.homecinema-fr.com/forum/videoprojecteurs-full-hd/le-hdr-high-dynamic-range-en-projection-t30067280.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié à la reproduction du Dolby Vision : http://www.homecinema-fr.com/forum/news-technologiques-video-images/la-reproduction-du-dolby-vision-et-hdr10-hdr10plus-t30082154.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié au HDMI 2.1 : http://www.homecinema-fr.com/forum/vers-l-ultra-hd/hdmi-2-1-8k-120hz-48gbps-dynamic-hdr-t30077815.html

 

 

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