Смартфон + 3D-телевизор: перспективные проводные интерфейсы

Рост популярности производительных смартфонов и планшетов, с лёгкостью поддерживающих обработку и воспроизведение мультимедийного контента с высоким разрешением (в том числе, 3D), выявил острый дефицит решений для более эффективного взаимодействия таких гаджетов с внешними “большими диагоналями”, в том числе, стерео 3D-телевизорами. Беспроводные технологии, конечно, частично справляются с этой проблемой, но далеко не всегда, так что старый добрый кабель, но с новыми возможностями, был бы сейчас весьма актуален.

Интерфейс USB (Universal Serial Bus) даже в новейшей версии USB 3.0 в наше время уже далеко не всегда оптимален для этих целей, особенно когда заходит речь о передаче потокового мультимедийного AV-контента в форматах Full HD/4K/UHD/3D без промежуточного конвертирования данных. Основной претендент на эту роль – стандарт HDMI самой свежей версии 1.4a, также подходит далеко не всегда и не всем, имея свои специфические ограничения для работы с крохотными гаджетами, в частности, конструктивного и механического характера.

Иными словами, поставленная перед разработчиками новых проводных AV-интерфейсов задача предельно ясна: удобные разъёмы, комфортное подключение, высокая производительность, универсальность.

К числу перспективных мультимедийных проводных интерфейсных AV-технологий можно отнести стандарты MHL и различные модификации DisplayPort, в том числе MyDP и Thunderbolt. Впрочем, “старый” добрый HDMI 1.4 во всех его мини/макро модификациях также рановато списывать со счетов – по крайней мере, ещё достаточно долго именно с ним нам придётся сравнивать новоявленные диковинные кабели.

Попробуем сравнить ключевые особенности каждой технологии с помощью сводной таблицы, где для сравнения также приведём характеристики “дедушки” новых стандартов, интерфейса DVI.

В рамках данной статьи мы решили не рассматривать в подробностях интерфейс DVI ввиду не мобильной громоздкости его разъёмов. Интерфейс DisplayPort упоминается в основном как базовая основа, из которой впоследствии возникли MHL, HDMI и Thunderbolt.

HDMI (High-Definition Multimedia Interface)

HDMI представляет собой интерфейс для передачи несжатого цифрового аудио и видео с HDMI-совместимого устройства-источника на HDMI-совместимое устройство-приемник. Источником может выступать DVD-плеер, HD DVD-плеер, Blu-ray плеер, Blu-ray 3D-плеер, камкордер, ПК, игровая консоль (Sony PlayStation 3, Xbox 360, Wii U), планшет или смартфон. Приемником HDMI-сигнала может выступать аудиосистема, монитор ПК, проектор, обычный HD-телевизор или 3D-ТВ.

В отличие от предшественника DVI, существующего в аналоговом, цифро-аналоговом и цифровом вариантах, HDMI представляет собой исключительно цифровой интерфейс на замену популярным в свое время «потребительским» аналоговым интерфейсам вроде композитного, коаксиального, S-Video, SCART, компонентного, VGA или D-Terminal (еще его называют D-sub или DE-15F). Первые версии HDMI были разработаны и утверждены в 2002 году.

На данный момент HDMI является наиболее популярным и значимым интерфейсом на рынке цифровых устройств для развлечений. В мире насчитывается более 1000 компаний, которые разрабатывают устройства с поддержкой HDMI. Последняя доступная версия интерфейса – HDMI 1.4a. Ее возможности обеспечивают комфортный просмотр видео с разрешением  4Kх2K (3840х2160p (Quad HD) с частотой 24 Гц/25 Гц /30 Гц, или 4096х2160p с 24 Гц.

Для работы со стерео 3D в последней версии 1.4а нормирована поддержка следующих разрешений:

• 1080p @ 23,98/24 Гц с чередованием кадров (Frame Packing) для фильмов (Blu-ray)
• 720p @ 50 или 59,94/60 Гц с чередованием кадров для игр

• 1080i @ 50 или 59,94/60 Гц для горизонтальной (Side-by-Side) стереопары
• 720p @ 50 или 59,94/60 Гц, 1080p @ 23,97/24 Гц для вертикальной (Top-and-Bottom) стереопары

Стандартный полноразмерный разъем HDMI достаточно велик для гаджетов и используется в основном со стационарными устройствами – телевизорами, домашними кинотеатрами и настольными ПК, хотя, достаточно распространён и в ноутбуках. Для мобильных устройств разработаны специальные компактные версии Mini и Micro, доступные нынче также в виде переходников и адаптеров.

Существует пять типов HDMI-кабелей:

• Стандартный HDMI. Предназначен для использования с большинством моделей домашних цифровых устройств. Поддерживает передачу контента с разрешением 720p, 1080i;
• Стандартный HDMI с Ethernet. По названию можно определить, что этот кабель отличается от рассмотренного выше типа (те же 720p, 1080i) поддержкой еще одного канала передачи данных Ethernet HDMI. Такой кабель позволяет объединить в сеть несколько устройств (скорость до 100 Мбит/с). При этом все подключаемые устройства должны иметь поддержку Ethernet HDMI;
• Высокоскоростной HDMI. Этот тип предназначен для работы с техникой высокого уровня (Full HD ЖК- и плазменные ТВ, Blu-ray плееры, системы домашнего кинотеатра) и позволяет передавать сигнал с разрешением до 4K (4096х2160 точек, 24 Гц). Обратно совместим со всеми типами кабелей HDMI (разъемы типа А). Во многих случаях, этот тип кабеля наиболее предпочтителен для покупки;
• Высокоскоростной HDMI с поддержкой Ethernet. Как и в случае со стандартными кабелями, высокоскоростной HDMI с Ethernet отличается от обычного высокоскоростного HDMI наличием отдельного канала для передачи данных и объединения устройств в сети;
• Автомобильный HDMI. Предназначен для использования в транспортных средствах. К таким кабелям предъявляются особые требования, так как им приходится работать в условиях высокой влажности, вибрации, перепадов температур. С помощью автомобильного кабеля HDMI можно соединять различные цифровые устройства в авто: плееры, дисплеи.

В данном случае зависимости от стандарта (1.3 или 1.4) нет. Более того,  маркировка версией стандарта для этих кабелей запрещена.

MHL (Mobile High-Definition Link)

MHL представляет собой проводной интерфейс для подключения мобильных устройств к телевизорам и домашним развлекательным системам с возможностью передачи HD-видео и аудио. Передача данных осуществляется по кабелю с 5-контактным разъемом.

Спустя некоторое время после принятия HDMI 1.4, в кругах разработчиков начал обсуждаться вопрос создания нового интерфейса для передачи HD-сигнала. Появление и быстрый рост популярности мобильных устройств с поддержкой контента высокого разрешения определили задачу – совместимость со смартфонами, передача HD-видео и качественного звука, удобство подключения мобильных решений к ТВ через простой и миниатюрный разъем, такой как micro USB, к примеру.

Достичь поставленной цели решено было путем использования в технологии MHL всего одного канала дифференциальной передачи сигналов с минимизацией перепадов уровней (Transition Minimised Differential Signaling), в то время как в HDMI используется три канала TMDS. Напомним также, что протокол передачи данных Transition Minimised Differential Signaling также реализован в интерфейсе DVI и разработан компанией Silicon Image.

Несмотря на использование всего одного канала TMDS, технология MHL может обеспечить передачу HD-видео (до 1080p@60 Гц) и  7.1-канального звука с дискретизацией до 192 кГц/24-бит.

Хотя MHL основан на спецификациях HDMI, у этого интерфейса нет обратной совместимости с HDMI, что в свое время стало причиной возникновения негативных отзывов со стороны конкурентов вроде Analog Devices.

Кроме поддержки 1080p HD-видео и цифрового аудио, MHL обеспечивает одновременно питание подключенного мобильного устройства. Благодаря MHL можно управлять с помощью пульта ДУ смартфоном и получать доступ к хранящемуся в его памяти контенту.

Помимо стандартизированного 5-контактного MHL, на рынке уже присутствуют решения с новой реализацией разъема. Компания Samsung некоторое время назад представила смартфон Galaxy S III с поддержкой 11-контактного MHL. Он похож на классический 5-контактный MHL-USB, но, в отличие от предшественника, может похвастаться некоторыми улучшениями.

Во-первых, 11-контактный разъем в Galaxy S III поддерживает одновременную работу USB и MHL (новый 11-контактный MHL-HDMI адаптер имеет USB-OTG). Во-вторых, это питание через адаптер MHL-HDMI. Теоретически, достичь этой цели можно было и с использованием 5-контактного разъема micro-USB. Как бы то ни было, Galaxy S III стал первым смартфоном на рынке, в котором удалось реализовать новую функцию.

Важно отметить, что Galaxy S III с его 11-контактным разъемом не совместим с другими MHL-устройствами и аксессуарами. Многие потребители думали, что продвижение MHL подразумевает решение проблемы совместимости. Однако их ждало разочарование, когда MHL-аксессуары попросту не работали с Galaxy S III (11 контактов и 5 у ранней версии).

Негодование общественности чуть не переросло в бойкотирование аксессуаров Samsung. К счастью, проблемы удалось уладить путем пояснения аудитории сути и предназначения 11-контактного нового разъема.

MHL 2.0

Недавно компания Silicon Image анонсировала чип MHL 2.0 для смартфонов с поддержкой 1080p HD (60 Гц), а также стерео 3D. Версия MHL 2.0 (мост SiL9617 и передатчик SiI8240) по сравнению с MHL 1.0 позволила в два раза увеличить скорость загрузки видео. Кроме того, реализована возможность воспроизведения видео высокого разрешения 1080p@60 Гц (24 Гц и 30 Гц  у ранней версии). Одно из наиболее важных нововведений – поддержка стерео 3D. Кроме того, в MHL 2.0 стали доступны новые функции управления для смартфонов и планшетов.

Thunderbolt и Light Peak

Thunderbolt представляет собой интерфейс для подключения периферийных устройств к ПК посредством шины аппаратного расширения. Изначально Intel разрабатывала пакет интерфейсных технологий для скоростной передачи данных посредством оптического кабеля, и назывался этот проект Light Peak. Позже к проекту подключилась Apple, и в результате на свет появилась проводная версия интерфейса Thunderbolt с теми же сетевыми протоколами и сигнальными уровнями.

Thunderbolt ориентирована на пользователей, работающих с HD-контентом, в том числе – профессионалов обработки аудио, видео (захват, микширование) и операторов. Технология поддерживает обмен данных на скорости до 10 Гбит/c, а также позволяет передать HD-видео без сжатия. Для сверхтонких ноутбуков и мобильных решений Thunderbolt хороша тем, что благодаря установке всего одного разъема достигается экономия пространства.

Интерфейс был представлен вместе с выходом на рынок обновленной линейки ноутбуков Apple MacBook Pro в феврале 2011. При этом решено было использовать разъем, идентичный Mini DisplayPort. Хотя Apple и зарегистрировала торговую марку Thunderbolt, права на саму технологию принадлежат Intel.

Наиболее важным преимуществом Thunderbolt, кроме скорости является реализация возможностей PCI Express и DisplayPort в едином интерфейсе, который может работать с относительно недорогими кабелями большой длины. PCI Express  позволяет подключаться к широкому спектру устройств, а DisplayPort   – передавать изображение с разрешением свыше 1080p и до восьми аудиоканалов одновременно. Thunderbolt совместима с DisplayPort и существующими адаптерами. Устройства, поддерживающие Thunderbolt, имеют общий разъем и дают возможность подключать устройства один за другим, то есть последовательно.

Изначально предполагалось, что будет использоваться только в компьютерах. Тем не менее, Apple планирует реализовать поддержку технологии в новых поколениях смартфонов iPhone и iPad. Таким образом, интерфейс имеет все шансы стать конкурентом MHL и HDMI 1.4. Несмотря на то, что история Thunderbolt началась с адаптацией технологии компанией Apple, многие производители портативных ПК планируют оснастить свои продукты поддержкой этого интерфейса.

По сути, Thunderbolt представляет собой облегченную версию технологии Light Peak, которая все еще находится на стадии разработки. Мы полагаем, что в ближайшей перспективе технология получит развитие уже в оптике, когда трансиверы для оптического интерфейса будут доведены до ума и немного подешевеют. Не исключено, что технология Light Peak однажды станет альтернативой всем существующим интерфейсам благодаря компактности и высокой скорости передачи данных: даже начальные 10 Гбит в секунду на расстояние до 100 метров у технологии Light Peak сравнимо с показателями HDMI и Fibre Channel, в 10 раз быстрее Gigabit Ethernet, в 20 раз быстрее USB 2.0, в 3 раза быстрее eSATA/SATA 300, и, что важно, это в 2 раза быстрее USB 3.0. В ближайшее время инженеры Intel намерены увеличить скорость Light Peak до 100 Гбит/с.

Помимо скорости, еще одно преимущество Light Peak – универсальность. Light Peak позволяет подключать самые разные устройства: накопители, сканеры, ПК, мониторы, принтеры. Имеется также поддержка «горячего» подключения, то есть для соединения с другим устройством компьютер выключать не нужно.

А дальше что?

Сейчас наблюдается интенсивный рост популярности MHL. По сравнению с другими интерфейсами, эта технология рассматривается как наиболее пригодная для подключения мобильных устройств к HD-ТВ, а с версии 2.0 – и к стерео 3D-телевизорам. Как уже было отмечено выше, MHL предусматривает использование 5-контактного разъема для быстрой передачи несжатого контента. Кроме того, у MHL нет ограничений по разъемам, а это – существенное снижение расходов при разработке новых моделей гаджетов. К примеру, micro-USB можно использовать для реализации того же MHL. Сейчас можно встретить обычный 5-контактный  MHL-USB и 11-контактный, который появился в смартфоне Samsung Galaxy S3. MHL подходит для зарядки устройства, что для многих мобильных пользователей немаловажно.

Консорциум MHL осуществляет свою деятельность с момента объявления спецификаций технологии в июне 2010. На данный момент по всему миру насчитывается 100 лицензедержателей, которые продвигают MHL на рынке. Разрабатываемые этими компаниями продукты включают в себя:

• Адаптеры
• Аксессуары для использования с автомобильной электроникой
• Ресиверы
• Blu-ray плееры
• Кабели
• Системы цифрового телевидения
• Мониторы
• Проекторы
• Смартфоны
• Планшеты
• Аксессуары для ТВ

Thunderbolt хорош тем, что имеет совместимость со стандартом MyDP (Mobility DisplayPort). MyDP совместим с DisplayPort, а Thunderbolt – с MyDP. В интерфейсе MyDP также используется 5-контактный разъём, и его также можно использовать для зарядки мобильного телефона во время передачи данных. Apple уверенно чувствует себя на рынке смартфонов, планшетов и ноутбуков, и компания отдает предпочтение Thunderbolt, а не MHL и HDMI 1.4. Это означает, что конкуренция на рынке интерфейсов для мобильных устройств в ближайшее время будет усиливаться.

Не исключено, что с выходом оптического Light Peak рынок интерфейсов коренным образом изменится. Однако опыт прошлых лет показал, что строить планы и прогнозы нужно осторожно и тщательно, иначе потом снова придется переносить анонсы на неопределенный период.