Conectores de vídeo

Conectores para vídeo

Conheça as características de cabos e conectores para vídeo que podem ser usados na  transmissão em alta definição: cabos de vídeo componente (analógico), DVI e HDMI (digitais).

 

A conexão de áudio e principalmente de vídeo continua sendo um assunto prevalente, e nesta minha passagem pelo Outro Lado, eu acabei atendendo um pedido de um amigo para atualizar e republicar este assunto.

Anos atrás (2006) um texto sobre conectores de vídeo foi publicado pelo Webinsider, e julgado útil pelos leitores daquela época. Este seria um texto candidato a uma reedição, que acabou acelerada por um pedido do meu amigo Fernando Blanco dias atrás.

Lógico que, de lá para cá, tanta coisa mudou neste segmento de tecnologia. De acordo com esta mudança os fabricantes de hardware passaram a omitir conectores e circuitos para determinados tipos de conexão. Em alguns casos, conectores antigos são mantidos, só para evitar perda de compatibilidade entre componentes. O texto original de 2006 fica transcrito logo abaixo, mas com algumas modificações e atualizações pertinentes.

A maioria dos entusiastas de vídeo sabe que a qualidade dos cabos e conectores tem grande influência sobre a performance geral do sistema, e, em última análise, sobre a qualidade final da imagem. Itens como blindagem, fios de cobre livres de oxigênio, soldas e conectores banhados com ouro, são frequentemente inspecionados, na escolha de uma marca ou tipo de cabo.

O objetivo deste texto é compilar as características dos diversos cabos e conectores que podem ser usados para a transmissão de vídeo em alta definição: cabos de vídeo componente (analógico), DVI e HDMI (digitais). Outros tipos de conexão digital, como o Firewire ou iLink, não serão cobertos neste artigo.

Conexão com cabos de Vídeo Componente

A conexão padrão para o vídeo de alta definição não é mais o conjunto de cabos chamado de vídeo componente, porque ao longo do tempo ele vem sofrendo uma discriminação injustificada, provocada pelos proponentes dos algoritmos de proteção contra cópia, por causa da sua natureza analógica, isto é, é uma saída de um sinal previamente decodificado.

Tudo isso é uma bobagem, não tem base técnica em coisa alguma, mas este tipo de conexão foi substituída compulsoriamente pelas conexões com cabo HDMI, sob pena de perda de resolução.

O sinal de vídeo componente não é igual ao RGB, usado anos antes, para transmissão de crominância e luminância individualmente. A conexão RGB, também analógica, transmitia sinais separados para as cores Vermelha (R ou Red), Verde (Green ou G) e Azul (Blue ou B), que são as cores fundamentais do espectro de luz visível, diretamente em entrada dedicada nos monitores ou TVs.

O uso de cabeamento RGB se baseia no fato de que o olho humano tem receptores de luz mais sensíveis a estes comprimentos de onda, e a combinação das várias matizes de cores é obtida pelo casamento de Vermelho, Verde e Azul, em amplitudes diferentes.

O sinal RGB exige uma largura de banda passante muito alta, e é, portanto, inadequada a mídias onde há necessidade de compressão do sinal, como, por exemplo, o DVD ou mesmo Blu-Ray. Nestes casos, usa-se uma variante, chamado de vídeo componente. O sinal de vídeo componente é composto pelas seguintes informações transmitidas por cabos de vídeo separados:

1 – Azul: Pb (sinal analógico) e Cb (sinal digital);

2 – Vermelho: Pr (sinal analógico) e Cr (sinal digital);

3 – Luminância: Y (sinais analógico e digital).

A luminância é a medida fotométrica (ou elétrica), resultante da combinação de todas as três amplitudes (sinal monocromático). O sinal de luminância, na conexão do vídeo componente, carrega a informação completa da imagem e um pulso de sincronismo com os sinais de Azul e Vermelho, que contém a diferença de cores. O sinal de vídeo componente é transmitido por 3 cabos de vídeo standard:

Conexão com cabos de Vídeo Componente

Os cabos são conectados neste tipo de entrada, no receptor:

Entrada para a conexão com cabos de Vídeo Componente

Cada cabo usado na conexão de vídeo componente deve ter o melhor isolamento (blindagem) possível, e a impedância do mesmo deve ficar próxima de 75 ohms. A blindagem de boa qualidade é conseguida através de uma malha trançada, ao redor do conduto principal, isolado em plástico. Cabos de má qualidade diminuem significativamente a relação sinal/ruído e por isso devem ser evitados.

A conexão de vídeo componente tem excelente performance na reprodução de um sinal de vídeo de alta definição até 1080p, lembrando que uma parte desta qualidade é também devida ao processador interno do transmissor, encarregado de converter uma fonte digital (por exemplo, o DVD), em sinal analógico.

Aqui é importante notar que a compressão padrão do DVD é de 4:2:2 (YCbCr), o que significa dizer que, para cada 4 bits de luminância, apenas 2 bits de informação de cor são codificados. A conversão digital para analógico é otimizada, de forma a compensar a maior compressão dos sinais de cores.

Cabos DVI (Digital Vídeo/Visual Interface)

A primeira versão da conexão DVI era somente analógica (DVI-A), portanto capaz de transmitir sinais RGB. A partir daí surgiu a versão digital (DVI-D) e posteriormente a versão integrada (DVI-I), que transmite simultaneamente os sinais digital e analógico.

As duas últimas versões, DVI-D e DVI-I, existem também em duas versões: a versão Single Link (SL), que é capaz de transmitir sinais de até 1920 x 1200 pixels @ 60 Hz, suficiente portanto para 1080i de definição; a extensão para Dual Link (prevista no conector DVI padrão), aumenta a capacidade do sinal para até 2560 x 1600 pixels @ 60 Hz.

Cada um desses links consiste de quatro pares trançados de fios, passando sinais de Vermelho, Verde e Azul (RGB) e mais um de sincronismo (clock), com capacidade para até 24 bits de resolução.

Os conectores DVI-A, DVI-D e DVI-I, SL e DL, diferem em pinagem, como pode ser visto no diagrama abaixo:

Conexão com cabos DVI (Digital Vídeo/Visual Interface)

Esta diferença é importante, para se evitar a transmissão de sinais analógicos e digitais, em receptores que não sejam compatíveis com os mesmos. Embora a conexão DVI-A possa ser usada para sinais de alta resolução, a conexão DVI-D prevê a passagem de sinal sem necessidade de conversão, e é normalmente isenta de ajustes posteriores no receptor. A conexão DVI-D pode transmitir vídeo componente digital sem problemas.

A conexão por DVI-I ainda se faz presente em muitos modelos de cartões adaptadores de vídeo usados em computadores de mesa (desktop). O objetivo é aumentar a gama de conexões com monitores mais antigos. Para os monitores atuais, que são dotados de conectores HDMI ou DisplayPort, a conexão por DVI é desnecessária.

Conexão com cabos DisplayPort

O DisplayPort (ou simplesmente DP) é uma conexão digital, e dedicada ao uso de computadores e equipamentos afins. Ele se constitui a uma boa alternativa de alta resolução para conexões com cabo HDMI, com algumas diferenças no tratamento do sinal, especificamente desenhadas para monitores dedicados.

Começa na versão 1.0, chegando neste momento até a versão 4.0. Já na versão 1.2/1.2a, disponível em quase todos os monitores atuais, o sinal obtido pode chegar facilmente até 4 K @ 60 Hz, atendendo assim à maioria das aplicações.

Conexão com cabos DisplayPort

A conexão DisplayPort obedece compulsoriamente à regras DRM (Digital Rights Management), e aos algoritmos de proteção contra cópia. Com isso, sinais de 2K derivados de mídia comercial (por exemplo, Blu-Ray) podem ser reproduzidos sem restrição em computadores compatíveis.

Conexão com cabos HDMI

A conexão HDMI é uma evolução do DVI-D, para ampliar a faixa passante de transmissão de vídeo e permitir a transmissão de sinais de áudio de alta resolução. O padrão HDMI é estabelecido por um consórcio de fabricantes, que coordenam a atualização de suas versões, para atender a aplicações específicas.

Da versão 1.0 até 1.2, a capacidade de transmissão de dados (bandwidth) do sistema HDMI é de 720p a 1080p, @ 60 Hz, em nível de definição de cores a 24 bits. O protocolo HDMI versão 1.3 já tem funcionalidade ainda maior: imagem com 1440p de resolução ou superior, até 120 Hz, em 48 bits de definição de cores.

A ideia básica do conector HDMI é extremamente atraente: passar áudio e vídeo, de forma completa e automática, entre o gerador do sinal (por exemplo, um aparelho leitor de DVD ou Blu-Ray) e o seu receptor (por exemplo, display LCD, OLED, etc.). Para conseguir isso, o sistema HDMI é bidirecional, isto é, assim que tudo é ligado, o receptor diz ao gerador que tipo de aparelho ele é, e o gerador então faz um auto setup e envia o sinal de áudio ou vídeo de melhor performance possível.

O HDMI consiste de um único cabo e uma única pinagem, exceto pelos cabos com ligação de rede (Ethernet):

O HDMI consiste de um único cabo e uma única pinagemO sistema HDMI é interessante quando simplifica a ligação para qualquer quantidade de componentes, e porque tudo o que o usuário precisa é apenas um cabo. Mas a ideia poderia atrair mais adeptos se não fossem alguns problemas:

1 – A estabilidade do sinal transmitido é precária: quando o sinal é perdido, o usuário é obrigado a reiniciar o sistema, ou seja, deve-se desligar a fonte do sinal e religá-la, forçando a sua recaptura e o seu handshake (negociação de protocolo de comunicação) pelo receptor;

2 – Dependendo das circunstâncias, o receptor pode mandar de volta sinais, durante o handshake, que acabam por incapacitar o gerador de mandar outros sinais, de forma permanente;

3 – Dependendo da implementação de decodificadores do receptor (por exemplo, para alguns codecs de áudio digital), o sinal transmitido pode provocar a geração de mensagem de erro (por ex.: “HDMI audio not supported”), o que acaba se tornando uma dor de cabeça, em função da impossibilidade de retirar a mensagem do sistema;

4 – A ausência de decodificadores de áudio pode também tornar a saída de áudio do gerador do sinal inútil, já que o receptor, para se proteger de ruído de alta freqüência, emudece a saída de áudio;

5 – O HDMI serve de base para a aplicação do HDCP (High Definition Copy Protection), que é uma estratégia perversa, para desabilitar a reprodução de conteúdo na fonte, caso o receptor não seja aquiescente ao HDCP.

E finalmente, o sinal HDMI, dependendo de como é gerado e como é recebido, pode não trazer nenhuma diferença de performance, em relação aos seus antecessores, o que, convenhamos, é bastante frustrante, em função do seu potencial em especificações.

Para conexões com estabilidade de sinal e principalmente nas aplicações onde sinais de alta resolução (2K, 1080p) e ultra alta resolução (UHD, 4K, 2160p) são transmitidos entre equipamentos, é fundamental instalar cabos HDMI de alta velocidade (os chamados “high speed”), de preferência com os certificados de testes pelo fabricante.

A versão mais atual do protocolo HDMI é a versão 2.1, mas por enquanto pouco presente nos equipamentos disponíveis.

Um resumo das especificações de cada versão está disposto na tabela abaixo:

 

Versão 1.0 – 1.2a 1.3 – 1.3a 1.4 – 1.4b 2.0  – 2.0b 2.1
Lançamento 2002-2005 2006 2009-2011 2013-2016 2017
Máximo de Transmissão de Dados 4.9 Gbps 10.2 Gbps 10.2 Gbps 18 Gbps 48 Gbps
RGB Sim Sim Sim Sim Sim
YCbCr 4:4:4 e 4:2:2 Sim Sim Sim Sim Sim
Cor: 8, 10, 12 bpc Sim Sim Sim Sim Sim
Cor: 16 bpc Não Sim Sim Sim Sim
BT-709 Sim Sim Sim Sim Sim
BT-2020 Não Não Não Sim Sim
sRGB Não Sim Sim Sim Sim
Adobe RGB Não Não Sim Sim Sim
Res. 1080p Não Não Sim Sim Sim
Res. 4K Não Não Sim Sim Sim

 

Observação: Gbps = Giga bits por segundo, bpc = bits por canal de cor, BT-709 = HDTV, BT-2020 = UHD (4K), sRGB e Adobe RGB = espaços de cores para fotografia e vídeo.

A versão atual para o HDCP em sinais de 4K é a 2.2, mas no momento se restringe à cadeia de reprodução de aparelhos de mesa, como o Blu-Ray 4K. Serviços de streaming não são afetados, porque o gerenciamento é feito através de aplicativos próprios.

Finalmente, a versão de protocolo HDMI 2.1 acima citada exigirá novo cabo de ligação, já batizado com o nome de Ultra High Speed HDMI Cable:

Ultra High Speed HDMI Cable

Supostamente, a bitola deste novo cabo se refere ao aumento da banda de sinal passante (“bandwidth”), e é possível que a pinagem seja a mesma dos cabos High Speed convencionais, de forma a manter a retro compatibilidade.

No novo protocolo HDMI 2.1 um novo modo de retorno do canal de áudio (ARC) será implementado, com o nome de eARC, com o “e” significando “enhanched” ou “aperfeiçoado”.

Neste momento o protocolo ARC não permite o retorno de sinais com extensão de codec, como o Dolby Atmos ou o DTS:X. Nos testes que eu fiz com uma TV que aceita Dolby Atmos pelo Netflix (este servindo apenas de parâmetro), logo que o recurso ARC é ativado no A/V receiver o Dolby Atmos é automaticamente desativado no aplicativo.

Com o eARC, entretanto, tudo isso passará a ser possível, desde que tanto a TV quanto o equipamento externo usado (receiver, por exemplo) obedeçam ambos ao eARC.

Notem que a conexão por HDMI acabou por se tornando um mal necessário, e o usuário precisa tomar cuidado ao observar as versões nos equipamentos que adquire, de modo a evitar futuras e desagradáveis dores de cabeça!

 

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O outro lado do avesso

Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.

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