HDMIのしくみ

あなたが買い物をした場合HDTV、プレイステーション3、またはHD-DVDやブルーレイプレーヤー、あなたはおそらく聞いたHDMI。これは、テレビやホームシアターレシーバーの多くの接続の1つにすぎないように見える場合があります。しかし、HDMIは、テレビの背面にあるポート（および内部に収まる高価なケーブル）以上のものです。これは、高解像度の電子デバイスが通信できるようにするための一連のルールです。

高解像度テレビが開発される前は、ほとんどのテレビは現在標準解像度として知られているもので画像を表示していました。写真はほぼ正方形で、アスペクト比は4：3でした。その解像度、つまり画面上の画像を構成するドットの数は、約704 x480ピクセルでした。画像はインターレースされていました。動画の各部分は実際には半分の画像でしたが、画像は人間の脳が実際には気付かないほど急速に変化しました。最後に、古いテレビは、絶えず変化する電流として伝わるアナログ信号に依存していました。

一方、HDTVはデジタルです。それらは1と0の形式で情報を使用します。この情報は、別個の電気パルスとしてケーブルを通過します。HDTVのアスペクト比は16：9であるため、画像は長方形です。また、解像度も高くなっています。現在のHDTV規格では、最大1920 x1080ピクセルの解像度が許可されています。HDTV信号はプログレッシブにすることもできます。つまり、動画の各フレームは1つの半分ではなく全体像です。

そのため、標準のTVと比較して、HDTVは画面が広く、ピクセル数が多く、リフレッシュレートが高速です。多くの場合、HDTVは古いセットよりも多くの色を表示できます。つまり、HDTVはより多くのデータを必要とし、標準解像度のTVよりもはるかに高速にデータを必要とします。 HDTVがこの情報をデジタルで受信できる場合は、アナログ形式から信号を変換するために時間や処理能力を費やす必要もありません。

これがHDMIにつながります。エレクトロニクスメーカーのグループによって作成されたHDMI規格は、デジタルデバイス間の高帯域幅接続を作成するための一連のガイドラインです。適切な設定により、HDMIはホームシアターシステムに大きな違いをもたらすことができます。現在の規格は1080pの高解像度信号を伝送でき、7.1サラウンドサウンドシステムに十分な8チャンネルの非圧縮オーディオをサポートします。 HDMIは、コンポーネントの接続に必要なケーブルの数を減らすことができ、映画を見るのに必要なリモコンの数を減らすことさえできます。

しかし、落とし穴があります。HDMIが提供するすべてのものを利用するには、ホームシアターのすべてのコンポーネントがそれらと互換性がある必要があります。HDMIの宣伝機能のいくつかは、消費者市場にはまだ存在していません。さらに、HDMIケーブルの長さには制限があり、一部のユーザーは、制限が短すぎて便利なセットアップをサポートできないと不満を漏らしています。

この記事では、HDMIケーブルの内部で何が起こっているのか、規格の機能とその落とし穴を正確に見ていきます。また、最新の規格であるHDMI 1.3が、ほんの数年しかリリースされていない以前の規格を完全に廃止するかどうかについても検証します。

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HDMIの創設者

[ソース：HDMI ]

• 日立
• 松下電器（パナソニック）
• ロイヤルフィリップスエレクトロニクス
• シリコンイメージ
• ソニー株式会社
• トムソンと東芝

内容

1. HDMI信号
2. HDMI接続
3. HDMIの規格と改訂

HDMIに関する一般的な誤解の1つは、デジタル信号がアナログ信号よりも本質的に優れているというものです。一部の人々の考えでは、アナログからデジタルへの変換がないということは、信号がHDTVセットに到達したときに、信号が純粋で損傷のない状態にあることを意味します。HD-DVDプレーヤーからHDTVに直接移動する高解像度のデジタル信号を想像するのは簡単です。ただし、HDTVを介した信号送信には、エンコード手順が必要です。

HDMIは、遷移最小化差分シグナリング（TMDS）を使用して、情報をある場所から別の場所に移動します。TMDSは、信号がケーブルの長さを伝わるときに信号が劣化するのを防ぐために信号をエンコードする方法です。何が起こるかです：

HDMIには、データを著作権侵害から保護する機能もあります。これを実現するために、高帯域幅のデジタルコピー防止（HDCP）を使用します。HDCPは認証プロトコルです。基本的に、各ホームシアターデバイスには、拡張ディスプレイ識別データ（EDI​​D）チップに格納された識別データと暗号化データがあります。ブルーレイプレーヤーなどのソースデバイスは、HDTVなどの受信デバイスの認証キーをチェックします。両方のキーがチェックアウトすると、送信デバイスは次のステップに進みます。新しいキーを生成し、受信デバイスと共有します。つまり、共有シークレットを作成します。理想的には、ハンドシェイクとして知られるこのプロセス全体、ほぼ瞬時に発生します。

ソースデバイスは、生成したキーを使用して情報をエンコードします。受信デバイスは、同じ情報を使用してそれをデコードします。許可されていないデバイスがデータを傍受しようとすると、送信元デバイスは送信を停止します。また、キーが変更されていないこと、およびシステムが数分ごとに安全であることを確認します。すべてのHDMI互換デバイスはHDCPをサポートする必要がありますが、高解像度コンテンツを製造および配布する会社はそれを有効にする必要はありません。米国では、このコンテンツ保護機能は、連邦通信委員会（FCC）によって義務付けられています。

次に、HDMIコネクタとケーブルを見て、それらが高解像度信号をどのように伝送するかを調べます。

HDMIハンドシェイクの問題

HDMIで人々が経験する一般的な問題の1つは、ハンドシェイクの失敗です。これは、HDTVがHDCPをサポートしていない古いDVIベースのモデルであることが原因である場合があります。ただし、他の場合には、簡単な修正方法があります。コンポーネントのプラグを抜き、システムの電源を入れ直します。これにより、認証サイクルがリセットされ、接続が復元される場合があります。

ホームシアターコンポーネントを接続するために使用できる方法はたくさんあります。例えば：

多くのHDTVアーリーアダプターは、HDMIよりも前に市場に出回ったため、DVIに依存しています。DVIとHDMIはどちらもTMDSプロトコルを使用しているため、互換性があります。HDMIケーブルをDVIポートに接続するために必要なのはパッシブアダプターだけです。

DVIコネクタとHDMIコネクタには他にもいくつかの類似点があります。どちらもピンのグリッドを使用して、ケーブルからデバイスに信号を送信します。 DVIには29ピンのコネクタがありますが、HDMIのタイプAコネクタには19ピンがあります。 DVIコネクタも、1対の組み込みネジを使用してデバイスに固定します。 HDMIプラグにはこの追加のサポートがなく、一部のユーザーは、これがデバイスの回路に不必要な負担をかけることへの懸念を表明しています。ほとんどの民生用デバイスはタイプAを使用していますが、デジタルカムコーダーなどの小型デバイスで使用するためのHDMIコネクタのミニチュアバージョンや29ピンタイプBコネクタもあります。

HDMIコネクタのピンから、信号はツイストペアの銅ケーブルを通過します。 3つのオーディオチャネルとビデオチャネルがそれぞれ2つのピンを通過し、合計6つのピンになります。デバイスが着信データを同期できるようにするTMDSクロックは、1対のピンを通過します。これらの合計4つのペアのそれぞれには、シールドがあります。これは、隣接するペアからの干渉からシールドを保護する別のワイヤです。 TMDSチャネル、クロック、およびシールドは、HDMIケーブル内のケーブルペアの大部分を構成します。

HDMIケーブルを通過する他の信号は1つのピンだけを必要とします。そのようなチャネルの1つは、家庭用電化製品チャネル（CEC）です。お使いのデバイスがそれをサポートしている場合、このチャネルを使用すると、デバイスは相互に指示を送信できます。たとえば、HD-DVDプレーヤーは、ディスクの再生を開始すると、ホームシアターレシーバーとHDTVを自動的にオンにすることができます。ホットプラグ検出、デバイスやアンプラグ接続すると、必要に応じてHDMIリンクを再初期化し、一つのピンを使用して、チャネル、五感を。 1ピンディスプレイデータチャネル（DDC）は、前のセクションで説明したデバイス情報とHDCP暗号化情報を伝送します。他のチャネルは、暗号化データと電気を伝送して、デバイス間の通信に電力を供給します。

ケーブル自体には2つのカテゴリがあります。カテゴリ1の速度は74.25MHzです。カテゴリ2の速度は340MHzです。ほとんどの民生用ケーブルは、より高速なカテゴリ2の種類です。

コネクタとケーブルに加えて、HDMI規格は、テレビがサウンドをビデオやディスプレイの色と同期させる方法に適用されます。これらの機能は、次のセクションで比較する標準のいくつかの改訂で大幅に変更されました。

HDMI認証

HDMIロゴを表示するには、デバイスとケーブルがコンプライアンステストに合格する必要があります。HDMIアダプターとして知られるメーカーは、大量生産を開始する前に、テスト用に製品のサンプルを提出する必要があります。

HDMI接続を備えた最初の消費者向け製品は2003年に市場に登場しました。それ以来、HDMI規格にいくつかの変更が加えられています。ほとんどの場合、これらの標準は特定のタイプのコンテンツまたはアプリケーションのサポートを追加しています。たとえば、最初のリビジョンであるHDMI 1.1では、DVDオーディオのサポートが追加されました。

最新のメジャーリビジョン（バージョン1.2から1.3へのジャンプ）は多くの注目を集めました。新機能には、帯域幅の大幅な増加、16ビットカラーのサポート、および追加のカラーをサポートするxvYCCカラースタンダードのサポートが含まれていました。新しいリップシンク機能により、再生中にサウンドとビデオが同期しなくなり、他の点では完全な録音が吹き替えのように見えなくなりました。一部のレポートでは、HDMI1.3を搭載していないデバイスは廃止されたとさえ主張しています。

ある意味で、これは印象的だったのと同じくらい混乱していました。 HDMIの新機能のいくつかは、消費者市場にはまだ存在していません。たとえば、帯域幅の増加（4.9Gbpsから10.2Gbps）は、120 Hz、つまり120フレーム/秒のリフレッシュレートをサポートできます。これは、現在のHDTV規格の最大リフレッシュレートの2倍の速度です。 HDMI 1.3は、ディープカラーと呼ばれる30ビット、36ビット、および48ビットのカラーオプションをサポートできますが、多くのメディアプレーヤーや録画されたビデオ素材は16ビットカラーを超えません。批評家はまた、濃い色は、HDTV画面がほとんどの人が知覚することさえできない色を表示することを可能にすることを主張します。さらに、リップシンクとワンタッチコントロール機能は便利ですが、すべてのホームシアターデバイスがそれらをサポートしているわけではありません。

幸いなことに、1.3の機能がなくても、HDTVが役に立たないというわけではありません。 HDMI 1.3は、以前のバージョンと下位互換性があります。カラーテレビがデビューしたときのようです。人々は白黒セットでカラーテレビ信号を見ることができました-テレビはまだ機能していましたが、写真はまだ白黒でした。 HDTVにHDMI1.2があり、新しいコンポーネントにHDMI 1.3機能がある場合、TVは引き続き機能しますが、拡張された1.3機能はありません。以前の標準の帯域幅割り当ては、通常、ほとんどの高解像度アプリケーションに十分であるため、画像の品質はかなり良好である必要があります。

HDMIに関するもう1つの一般的な懸念事項は、ケーブルの長さです。 HDMI規格では、動作可能な最小長が32フィート（10メートル）である必要がありますが、実際には動作可能な長さが大幅に短いと報告するユーザーもいます。これは、1080p信号を送信する場合に特に当てはまります。帯域幅に対する要求が高まると、信号の劣化が加速します。幸いなことに、信号を次の行程に送信する前に、信号をデコード、リセット、および再エンコードできる増幅器とエクステンダーがあります。

HDMIの潜在的な制限を懸念している人々のために、地平線上に別の解決策があるかもしれません。DisplayPortは、ラップトップ内などのデバイス内、およびメディアプレーヤーからHDTVなどのデバイス間の接続をカバーする新しい高解像度規格です。ただし、DisplayPortはまだ市場に出回っていないため、その品質がHDTVの品質を超えるかどうかはまだ決定されていません。

ホームシアター、HDMI、および関連トピックの詳細については、次のページをご覧ください。

1080p：HDMIのみ？

HDTVを取り巻く大きな問題の1つは、1080pの解像度にHDMIが必要かどうかです。答えは多分です。多くのデバイスでは、1080p出力にHDMIが必要です。ただし、コンポーネントビデオケーブルを介して1080p信号を送信できるものもあります。

HDMIポートは何に使用されますか？

HDMIは何の略で、何をしますか？

HDMIアダプターは何をしますか？

HDMI 1.0または2.0のどちらが優れていますか？

HDMIの利点は何ですか？

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