Noções básicas sobre conectores HDMI

Os dispositivos que geram saída de vídeo e áudio têm a opção de exibi-los em uma tela na placa ou transmitir o sinal para um monitor, ou display externo. Para isso, é necessário um sistema de cabos com conectores integrados.

Esta seção do artigo descreve a evolução da tecnologia de interconexão ao longo de vários anos (Figura 1). Começa com a introdução do padrão Composite RCA para televisores em 1956, passa pela adoção do S-Video para videocassetes e computadores domésticos em 1979 e abrange o VGA para PCs IBM em 1987. Posteriormente, ele avançou para Component RCA e DVI durante a década de 1990. Com exceção do DVI, esses padrões usavam principalmente conexões de cabo analógico, permitindo a transmissão de sinais de áudio ou vídeo individualmente. Essencialmente, foram necessários vários cabos para garantir a compatibilidade operacional.

Figura 1: A progressão dos conectores de áudio e vídeo ao longo da história (Fonte da imagem: Same Sky)

O DVI avançou no campo ao introduzir o suporte para vídeo digital. No entanto, os usuários que desejavam transferir áudio e vídeo simultaneamente ainda tinham que recorrer à utilização de até cinco cabos separados. O avanço veio com o advento do padrão da interface multimídia de alta definição (HDMI 1.0) em 2002, que consolidou esses vários cabos em um só.

Essa evolução fez com que o HDMI se tornasse um dos formatos mais comuns para a transferência de sinais de áudio e vídeo em ambientes domésticos e de trabalho atualmente. Este artigo examinará mais de perto a progressão contínua dos padrões HDMI, tipos de conectores, recursos e muito mais.

Visão geral dos padrões HDMI

Desde sua criação em 2002, o padrão HDMI original passou por uma dúzia de atualizações, cada uma oferecendo melhorias como velocidade mais rápida, maior largura de banda, resolução aprimorada, suporte a novos formatos de transmissão e vários tamanhos de conectores.

Inicialmente desenvolvido pelo HDMI Forum, o HDMI 1.0 tinha como objetivo simplificar a quantidade de cabos necessários para a transmissão de áudio e vídeo e, ao mesmo tempo, aprimorar a funcionalidade. Essa especificação delineou os recursos fundamentais de um sistema de interface de conector de cabo único, áudio digital e vídeo. Com o tempo, a tecnologia HDMI evoluiu e se tornou a principal interface digital, conectando perfeitamente monitores de altíssima definição a uma infinidade de eletrônicos de consumo, PCs, dispositivos móveis, automóveis, equipamentos AV comerciais e muito mais.

A iteração mais recente do padrão, HDMI 2.1, foi introduzida em novembro de 2017 e suporta uma série de resoluções de vídeo e taxas de atualização mais altas, chegando a até 10K. Além disso, ele incorpora suporte para formatos HDR (High Dynamic Range) e apresenta recursos de largura de banda de até 48 Gbps. Notavelmente, apesar desses avanços, o conector físico em si permanece inalterado.

Tabela 1: Progressão e especificações dos padrões HDMI (Fonte da imagem: Same Sky)

Tipos comuns de conectores

Um cabo HDMI é composto por vários pares de fios trançados blindados responsáveis pela transmissão do sinal de vídeo, juntamente com condutores individuais para alimentação, aterramento e canais adicionais de comunicação de dispositivos de baixa velocidade. Os conectores HDMI servem para terminar o cabo e estabelecer conexões com os dispositivos em uso. Esses conectores apresentam um formato trapezoidal, com reentrâncias em dois cantos para facilitar o alinhamento preciso durante a inserção e têm alguma semelhança com os conectores USB. O padrão HDMI abrange cinco tipos distintos de conectores (Figura 2):

• Tipo A (padrão): equipado com 19 pinos e três pares diferenciais, esse conector mede 13,9 mm x 4,45 mm, sendo que a versão fêmea é um pouco maior. Ele apresenta retrocompatibilidade elétrica com DVI-D.
• Tipo B (Dual Link): incorporando 29 pinos e seis pares diferenciais, esse conector mede 21,2 mm x 4,45 mm. Ele foi projetado para uso com telas de altíssima resolução, mas nunca foi usado em produtos devido ao seu tamanho. Ele também mantém a retrocompatibilidade elétrica com o DVI-D.
• Tipo C (Mini): menor em comparação com o Tipo A (padrão), medindo 10,42 mm x 2,42 mm, mas com a mesma funcionalidade e configuração de 19 pinos. Ele foi projetado para dispositivos portáteis.
• Tipo D (Micro): tamanho compacto, medindo 5,83 mm x 2,20 mm e com 19 pinos. Ele compartilha semelhanças com os conectores micro-USB e é feito sob medida para pequenos dispositivos portáteis.
• Tipo E (automotivo): projetado com uma aba de travamento para evitar a desconexão induzida por vibração e uma carcaça para resistir à umidade e à poeira. Destinado a aplicações automotivas, uma versão de relé está disponível para facilitar a interface com produtos de áudio e vídeo para o consumidor.

Todos esses tipos de conectores estão disponíveis nas versões macho e fêmea, oferecendo flexibilidade para várias necessidades de conexão. Eles podem ser retos ou em ângulo reto, com orientações horizontais ou verticais. Os conectores fêmea são normalmente integrados aos dispositivos de origem e de recepção. Além disso, adaptadores e acopladores estão prontamente acessíveis para acomodar diferentes configurações de conexão. Para aplicações em ambientes exigentes, também estão disponíveis versões robustas de conectores, garantindo durabilidade e confiabilidade em condições adversas.

Figura 2: Tipos de conectores HDMI (Fonte da imagem: Same Sky)

Configurações de pinos HDMI

Com exceção do Tipo B, os vários tipos de conectores HDMI contêm 19 pinos. No entanto, a configuração dos pinos para os sinais que eles transmitem varia de tipo para tipo. Consequentemente, em um tipo específico, existe compatibilidade com versões anteriores. No entanto, é imperativo ter cuidado durante o projeto ou a montagem do cabo para garantir que os números de pinos corretos sejam utilizados para sinais diferentes. Como os conectores de tipos diferentes não podem se intercalar, não há problemas de conexão cruzada.

A Figura 3 abaixo ilustra uma configuração típica de pinos do Tipo A. Os pinos individuais têm a capacidade de transportar sinais de dados, sinais de clock, alimentação de baixa tensão, sinais de controle, CEC ou HEC.

Figura 3: Configuração de pinos HDMI (Fonte da imagem: Same Sky)

Tipos comuns de cabos

Os cabos HDMI são oferecidos em vários tipos, incluindo:

• HDMI Categoria 1 - Cabos de velocidade padrão:
  • Padrão (Categoria 1): cabo HDMI básico
  • Padrão com Ethernet (Categoria 1): idêntico ao cabo padrão, mas incorpora um canal Ethernet
  • Padrão automotivo (Categoria 1): atende aos requisitos do cabo básico, mas adaptado para aplicações automotivas
• HDMI Categoria 2 - Cabos de alta velocidade:
  • Alta velocidade (categoria 2): empregado para transmitir sinais de vídeo com resolução mais alta
  • Alta velocidade com Ethernet (Categoria 2): semelhante aos cabos de alta velocidade, mas equipados com capacidade de Ethernet

Considerações sobre o projeto final

Em um layout de PCI que envolva dispositivos HDMI, é essencial uma consideração cuidadosa para reduzir a diafonia e manter a integridade do sinal. Deve-se prestar atenção também aos projetos que empregam pares de fios trançados. Os cabos que utilizam pares trançados podem apresentar perda de sinal, principalmente em distâncias próximas a 15 metros, devido à atenuação. Para ampliar esse alcance, podem ser usados extensores HDMI, que permitem distâncias de até 91,4 metros.

Além disso, a tecnologia HDMI não é ideal para acionar simultaneamente vários dispositivos. Ela não tem a capacidade de transmitir vários sinais para dispositivos separados e não pode transmitir simultaneamente sinais de áudio surround e estéreo.

Conclusão

A tecnologia de conexão HDMI é uma excelente solução para otimizar a confusão de cabos e simplificar os sistemas, acomodando simultaneamente sinais de áudio e vídeo de alta qualidade e alta largura de banda. A evolução do padrão facilitou o aprimoramento da velocidade de transferência de dados, da largura de banda e da integração de recursos importantes, como a Ethernet. Os conectores e cabos que constituem esse sistema são predominantes em vários domínios, incluindo entretenimento doméstico, comunicações no local de trabalho e setores comerciais e industriais. A Same Sky tem uma variedade de conectores de receptáculo HDMI para ajudar os engenheiros em suas necessidades de projeto de sinal AV.