segunda-feira, 6 de julho de 2015

Cabo HDMI

Em Setembro de 2013, quando saiu a norma HDMI versão 2.0, publiquei um artigo neste blog. Como  o tempo passa rápido, não?
Na sexta-feira passada recebi o comentário do leitor Fernando, através do site TI Especialistas, perguntando se um cabo HDMI 1.3 é capaz de transmitir uma resolução de 1080p a 60 fps.
Obrigado, Fernando. A pergunta me animou a retomar o assunto e falar um pouco sobre o cabo HDMI.
Fernando, a resposta é: você precisa de um cabo categoria 2. Você deve se preocupar com a especificação do switcher de vídeo também! Escolha um switcher que suporte a categoria 2 e também suporte os protocolos EDID e HDCP. Importante escolher um switcher de qualidade para não ter dor de cabeça depois.
A norma HDMI especifica duas categorias de cabo, conforme a banda passante em frequência e, por consequência, sua capacidade de transmitir dados (nos três canais):

Categoria 1: até 2,25 Gbps
Categoria 2: até 10,2 Gbps
 
No mercado esses cabos são chamados de "Standard" e "High Speed".


A conexão HDMI possui três enlaces de dados no cabo (um para cada componente de cor), cada um utilizando uma codificação digital chamada "TDMS" com um sincronismo (clock) proporcional à taxa de transferência de dados. Na verdade, o TDMS transmite blocos de 10 bits (video, áudio e controle) a cada ciclo de clock.
A limitação no comprimento do cabo HDMI é uma função de sua resposta em frequência e os fabricantes de cabo devem informar qual a categoria do cabo. Independentemente de seu comprimento, o cabo deve suportar o clock especificado para sua categoria.
A capacidade total do enlace HDMI, e portanto do cabo, pode ser calculada pela fórmula abaixo

 



onde:
Total_de_Pixels / quadro = total de pixels ( Vert Total x Hor Total)
Bits/cor = resolução (quantidade de bits por cor)
3 = são três cores
6 = bits de redundância da codificação
Quadro/s = quadros por segundo (fps = frames per second)

A tabela 1 mostra alguns exemplos, onde:
Vert = pixels úteis na vertical
Hor = pixels úteis na horizontal
Resol = resolução (quantidade de bits por cor)
Vert Tot= Total de pixels na vertical
Hor Tot = Total de pixels na horizontal
fps = frames per second = quadros por segundo
Tx = taxa total em Gigabits por segundo do enlace HDMI nos três canais
Categoria do cabo =  categoria mínima para suportar a aplicação

A tabela mostra que os primeiros tipos de vídeo são suportados por cabo categoria 1, mas a partir do vídeo 1080p60 só o cabo categoria 2 atende.
A última coluna indica a categoria mínima do cabo para suportar a aplicação. Tendo em vista a velocidade da evolução tecnológica, minha recomendação é sempre optar pelo cabo categoria 2.
A tabela mostra também o percentual de bits auxiliares por quadro (% bits aux) em relação ao total de bits do quadro, os quais são utilizados para áudio e controle.
Pelos cálculos, nota-se que alguns tipos de vídeo não são suportados nem pelo cabo categoria 2.


 A figura 1 mostra uma possível sequência para escolha do cabo em função das características mais importantes. 
 

                                  Fig.1: Escolha do cabo HDMI


A banda passante do cabo (em Mbps) é a característica mais relevante:
A norma HDMI versão 3.1 especifica um equalizador que reforça a resposta em frequencia, de forma crescente até 2,25 GHz, ponto em que atinge cerca de 3 dB de ganho.
Alguns fabricantes instalam um equalizador encapsulado no molde do conector para conseguir maiores comprimentos com bitolas menores (vide postagem de setembro de 2013).
O formato circular é o mais comum. O flat pode ser útil para algumas aplicações.
O canal Ethernet é opcional no cabo HDMI.
A característica da capa na presença de fogo é a próxima decisão. Hoje praticamente todos os cabos são padrão comercial (CM ou CMG).
Em seguida vem as escolhas do comprimento e da bitola.
Quanto maior a bitola (menor número AWG), melhor a característica de transmissão. A tabela a seguir mostra a composição dos condutores flexíveis ("stranded") e as dimensões, para AWG de 36 até 22.

Tabela 2:
Bitola AWG
Veias
Área total de seção reta de condutor
[mm2]
Diâmetro do feixe condutor [mm]
Resistência [mΩ/m]
Peso
[g/m]
36
7 x 44
0,018
0,152
1271
0,126
34
7 x 42
0,020
0,160
777
0,196
32
7 x 40
0,032
0,203
538
0,302
32
19 x 44
0,041
0,229
448
0,342
30
7 x 38
0,073
0,305
339
0,504
30
19 x 42
0,073
0,305
287
0,534
28
7 x 36
0,114
0,381
213
0,787
28
19 x 40
0,129
0,406
186
0,823
26
7 x 34
0,183
0,483
122
1,250
26
10 x 36
0,223
0,533
137
1,130
26
19 x 38
0,219
0,508
113
1,370
24
7 x 32
0,292
0,610
76,4
2,020
24
10 x 34
0,266
0,582
85,6
1,790
24
19 x 36
0,292
0,610
69.2
2,130
24
41 x 40
0,266
0,582
84.0
1,730
22
7 x 28
0,456
0.762
48.4
3,160
22
19 x 34
0,486
0.787
45.1
3,390
22
26 x 36
0,456
0.762
52.3
2,930


























A figura 2 mostra os preços estimados, em dólar, no Brasil, de algumas séries de cabos HDMI, por bitola, e utiliza a seguinte simbologia:


  • círculos: cabos passivos
  • triângulos: cabos com equalizador
  • símbolo azul: 74,25 MHz
  • símbolo vermelho: 340 MHz
 

                                  Fig.2: Cabos HDMI - tipos e preços



6 comentários:

  1. Bom dia Fabio, mais uma vez um excelente post, embora eu seja leigo no assunto e conheça apenas o básico.
    Em seu outro post sobre cabos hdmi 2.0 eu havia feito a pergunta sobre cabo hdmi 1.3,se o mesmo suportava uma resolução de 1080p a 60fps, pois então acabei encontrando este chaveador switch 1.4 com 5 entradas e uma saída hdmi. Pretendo adquirir este aparelho por minha tv ter apenas uma entrada hdmi, e a minha preocupação com os 60fps é porque tenho um xbox one e alguns jogos são a 60fps e também tenho um programa em meu pc que converte filmes para qualquer fps(24, 48, 54 e 60fps).
    Vou deixar aqui as especificações técnicas do aparelho:
    Informações Técnicas:

    --Suporta resoluções até 1080p incluindo 480i, 576i, 480p, 576p, 720p e 1080i ;
    -HDMI Categoria 1.4 ;
    -Suporte ao padrão HDCP International ;
    -Este equipamento possui um "Signal Enhancer" integrado para melhorar a
    qualidade de sinal em longa distância;
    -Ideal para integração de Home Theater;
    -5 entrada HDMI x 1 saídas HDMI ;
    -Fácil e rápida instalação. Plug and Play;
    Conformidade com os requisitos: HDMI / HDCP
    Vídeo Largura de banda Amplificador: 4.95 GHz
    Sinal de Entrada Vídeo: 1,2 volts p-p
    Entrada de Sinal DDC: 5 volts p-p (TTL)
    Faixa de Single Link: 1080p/60 profundidade de cor de 10 bits, 1920x1200.
    HDMI Conector: tipo A fêmea de 19 pinos
    Alimentação: 5VDC
    Necessário fonte para funcionamento.
    Características:
    -Entrada HDMI
    -Saída HDMI
    -Conector da fonte de alimentação
    -Receptor de IR - infravermelho do controle remoto
    -Indicador de ligado
    -Indicador da porta de entrada selecionada
    -Seletor da porta de HDMI de entrada
    Agradeço pela sua atenção e tempo de nos informar tão bem sobre esse que parece ser um simples, mas que é complexo e complicado cabo de áudio e vídeo digital.
    Fernando rinco.

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    1. Fernando, obrigado pelo comentário. Quanto ao equipamento, cujas especificações você apresentou, tenho a comentar:

      1) Não dá pra saber se o switcher fala o protocolo EDID (Extended Display Identification Data). É com este protocolo que o switcher identifica quais recursos o monitor suporta, por exemplo: resolução nativa, outras resoluções, temporizações, profundidade de cor (resolução cromática), etc. Recomendo comprar switcher que fale o protocolo EDID.

      2) Na especificação consta "Vídeo Largura de banda Amplificador: 4.95 GHz". A especificação HDMI versão 1.2 especifica 4,95 Gbps como capacidade de transmissão. Pode ter havido um engano na especificação, mas também pode ser um indício de que o equipamento é HDMI 1.2 e não 1.3 ou 1.4, que suportam 10,2 Gbps (veja a tabela do artigo HDMI 2.0, de 8-set-2013). Recomendo verificar isso e somente usar switcher que possua capacidade maior que 6,5 Gbps.

      3) Finalmente, o equipamento possui resolução cromática de 10 bits. Recomendo comprar um switcher com pelo menos 12 bits.

      obs: Utilize a fórmula deste artigo e calcule qual a banda necessária para um vídeo 1080p60, com 12 bits de resolução cromática. Você deve ter encontrado 6,24 Gbps. Então, um switcher de 4,95 Gbps não suportará esse vídeo.

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  2. Excelente artigo. Fábio, o cabo hdmi sofre interferência de cabos elétricos? Em suma, podem ser passados na mesma tubulação ou muito próximos quando embutidos em racks/etc?

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    1. Roney, obrigado. Tecnicamente a interferência será muito pequena se não houver transientes na linha de potência, ou seja, se a rede elétrica estiver "limpa", sem transientes ou harmônicos. A interferência é sempre maior perto das conexões, mas só isso talvez não seja um forte motivo para manter os cabos afastados. A questão principal é a segurança. Uma sobrecarga no cabo elétrico pode danificar o cabo HDMI, ou qualquer outro de comunicação, danificar os equipamentos ligados a ele e até mesmo provocar um acidente grave a quem tocar no condutor do cabo de comunicação em curto com o de eletricidade. Passar cabo de comunicação junto com cabo elétrico em um mesmo eletroduto, jamais. Algumas normas recomendam pelo menos 15 cm de distância de uma linha elétrica de baixa tensão quando não houver blindagem no cabo de comunicação. A norma brasileira de instalações elétricas diz que deve have "separação adequada, por distanciamento ou blindagem, entre as linhas de energia e as linhas de sinal". Para evitar a possibilidade de contado de uma pessoa com tensão alternada superior a 50 Volts, como exige a norma brasileira, um cabo elétrico (110 ou 220 VAC) não pode correr no mesmo eletroduto de um de comunicação

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  3. Brilhante artigo doutor... Gostaria de saber se este cabos vendidos como HDMI 2.0 de fina espessura (Bitola) juntamente com a capa, são fidedignos? CHIP-SCI? Porque tenho uns Ethernet escrito neles de maior espessura... Qual uma marca confiável mesmo Fabio Montoro? publique um artigo abordando mais a bitola dos cabos... como fez neste, mas abrindo um maior leque de informações, e aproveitando o ensejo, fale das verdades sobre cabos de rede CAT6 e CATe, porque comprei uns da NEXANS finos, bitola e outro da PLUS e LEGRAND grossos... Abraço, bro!

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    1. Prezado, obrigado. Quanto à fidelidade das informações do fabricante, isto é sempre aquela questão: confiar ou testar pra conferir. Em geral os fabricantes de maior renome buscam manter a boa reputação de suas marcas, mas isso não garante nada. Quanto às sugestões, obrigado, vou considerar. Especificamente quanto aos cabos de rede, que são categorizados, você deve verificar se cabos possuem certificados de conformidade com a norma, emitidos, por exemplo, pelo UL (laboratório). No Brasil os fabricantes também devem possuir certificado da Anatel para os cabos de rede.

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