Interfaces vidéo numériques – HDMI, DVI, DisplayPort, SDI, Thunderbolt, USB, et Ethernet

HDMI ou High Définition MultiMedia Interface est une norme d'interface numérique permettant la transmission des flux Vidéo, Audio et Data (Télécommande, Internet…).
A l'origine destiné au marché grand public, ses performances et son omniprésence ont permis rapidement au HDMI de s'imposer comme le connecteur professionnel incontournable pour tous type de matériel tel que les Display (écran et vidéoprojecteur), les sources (lecteur DVD, Blu-ray, PC, Laptop...) et bien évidement les équipement de captation (Caméra, APN...)
Au fil du temps, le HDMI s'est parfaitement adapté aux évolutions et besoins technologiques de la vidéo par l'évolution des résolutions (4K, 8K et même 10K) mais également une parfaite gestion de la 3D. Mais également la transmission de l'Audio !
Le HDMI supporte les espaces colorimétriques RGB et Y/Cb/Cr.
Le HDMI est compatible pin à pin avec le DVI-D et le DisplayPort. Il suffit d’un simple adaptateur physique pour passer d’un connecteur à l’autre.
Le HDMI intègre le protocole de protection de données HDCP ainsi que le protocole d’échange des données EDID (Extended Display Identification Data).

Le connecteur existe en 3 versions :
- Le HDMI standard (Lecteur DVD, PC, TV, vidéoprojecteur…)
- Le Mini HDMI (caméscope, appareil photo compact et reflex, GOPRO HERO2…)
- Le Micro HDMI (caméscope, GOPRO HERO3…)

Comme beaucoup de technologies, le HDMI a des avantages mais également des inconvénients :

Les + :
• Performance : Compatibilité avec de très haute résolution (4K, 8K ou 10K), 3D, Audio multicanal…
• Fiabilité du numérique (aucune perte du à la distance, débit très important jusqu’à 48 Gbits/s)
• Interface universelle car utilisé par tous les fabricants et compatible avec DVI-D et DisplayPort
• Paramétrage optimal automatique de tous les périphériques grâce à l’EDID

Les - :
• Problème de fiabilité sur des moyennes et grandes distances. Il est alors préconiser d’utiliser des extenders ou Emetteurs/Récepteurs RJ45 sur paire torsadé ou bien des câbles en fibre optique.
• Certains problèmes de diffusions peuvent intervenir à cause du HDCP ou de L’EDID

*Conformité CEC (Consumer Electronic Control)

DVI-D (Digital Visual Interface)
Le DVI, dont l’ancienne appellation était “Digital Video Interface”, était destiné aux périphériques vidéo professionnels ainsi qu’au domaine de l’informatique.
Cependant au fil des années, il a été progressivement substitué par le HDMI.
Le DVI existe en réalité sous 3 formes :
- Le DVI-A (DVI-Analog) qui transmet uniquement le signal analogique équivalant au “VGA’’.
- Le DVI-D (DVI-Digital) qui transmet uniquement le signal numérique.
- Le DVI-I (DVI-Integrated) qui intègre le DVI-A et le DVI-D dans un seul et même connecteur.

La sortie DVI de la plupart des sources (laptop, PC…) est en général du DVI-I. Au contraire l’entrée DVI d’un display (TV, écran LCD, vidéoprojecteur…) est généralement du DVI-D. Contrairement au HDMI et au DisplayPort, le DVI-D ne permet pas de gérer l’audio. Cependant dans le cas où le son est entrelacé au signal, un périphérique DVI-D le laissera passer sans l’altérer ni le modifier. Il est donc possible d’intégrer un sélecteur ou un distributeur DVI-D au milieu d’une installation HDMI.

Le DVI se décline en 2 versions :
- DVI Single Link : supporte résolution jusqu’au 1920 x 1200p à 60Hz
- DVI Dual Link : supporte résolution jusqu’au 2560 x 1600p à 60Hz

	DVI-A	DVI-D (Single Link)	DVI-D (Dual Link)	DVI-I (Single Link)	DVI-I (Dual Link)	DVI M1-DA (Dual Link + USB)
Signaux	Analogique	Numérique	Numérique	Analogique + Numérique	Analogique + Numérique	Analogique + Numérique
Résolution maximum	WQXGA (2560×1600) @60 Hz WQUXGA (3840×2400) @30 Hz	WUXGA (1920×1200) @60 Hz WQXGA (2560×1600) @30 Hz	WQXGA (2560×1600) @60 Hz WQUXGA (3840×2400) @30 Hz	WUXGA (1920×1200) @60 Hz WQXGA (2560×1600) @30 Hz	WQXGA (2560×1600) @60 Hz WQUXGA (3840×2400) @30 Hz	WQXGA (2560×1600) @60 Hz WQUXGA (3840×2400) @30 Hz
Aspect

 

DisplayPort
Interface numérique permettant la transmission d’un signal audio/vidéo. Cette interface a été développée par le consortium VESA (Video Electronics Standards Association) afin d’offrir une alternative au HDMI.
Le DisplayPort a été initialement conçu pour équiper des ordinateurs mais reste relativement peu utilisé dans le milieu aussi bien grand public que professionnel. Le DisplayPort supporte les espaces colorimétriques RGB et Y/Cb/Cr.

Thunderbolt
Thunderbolt est une interface de connexion ultra polyvalente, bidirectionnel et extrêmement performante conçue par Intel à partir de 2007. Très présente sur les ordinateurs Mac, elle se décline aujourd’hui en 3 générations.
Il est capable de supporter de très nombreux signaux :
- Data / Informatique : USB 1.0, 2.0, 3.0 et 3.1, FireWire et Ethernet
- Audio / Vidéo : HDMI, DVI, VGA, Display Port

Nom	Thunderbolt 1	Thunderbolt 2	Thunderbolt 3	Thunderbolt 4
Génération / Version	1.0	2.0	3.0	4.0
Débit	10 Gbits/s	20 Gbits/s	40 Gbits/s	40 Gibts / s
Nombre de canaux	1 canaux	2 canaux	2 canaux	2 canaux
Nombre de périphériques	6 simultanément, dont 2 écrans
Connecteur	Mini Display Port		USB type C

 

SDI (Serial Digital Interface)
SDI ou Serial Digital Interface est un protocole permettant la transmission d'un flux vidéo numérique.
Utilisant un connecteur BNC et transmis sur un câble coaxial 75 Ohms, le SDI est exclusivement destiné à des applications professionnelles Broadcast.
La longévité du SDI est du à son excellente fiabilité ainsi que son adaptabilité technologique au fil des années. Le 8K est d'ors et déjà en cours de normalisation !
Le SDI permet également la transmissions de 16 canaux Audio embeddé dans le signal.

* Les standards SMPTE ST-2083 pour la Résolution Full Ultra-HD ou 8K sont encore en cours de développement, ils pourront donc être amenés à évoluer dans les mois ou années à venir.

USB (‘’Universal Serial Bus’’)
Le port USB ou ''Universal Serial Bus'' est norme informatique apparue en 1996 et destiné à connecter un périphérique sur un ordinateur.
Très rapidement la norme USB a subit de nombreuses évolutions afin d'adapter ces performances aux besoins et ainsi augmenter considérablement son taux de transfert et l'alimentation qu'il était capable de délivrer. Parallèlement l'interface a été déployée dans de nombreuses déclinaisons afin de pouvoir s'adapter au maximum de périphériques.

Evolution USB 3.0 et 3.1 vers la norme 3.2

Norme	USB 3.2 Gen 1x1	USB 3.2 Gen 1x2	USB 3.2 Gen 2x1	USB 3.2 Gen 2x2
Appellation commerciale	SuperSpeed USB	SuperSpeed USB 10 Gbps	SuperSpeed USB 10 Gbps	SuperSpeed USB  20 Gbps
Ancienne appellation	USB 3.1 Gen 1 et USB 3.0	/	USB 3.1 Gen 2	/
Débit	5 Gbit/s	10 Gbit/s	10 Gbit/s	20 Gbit/s
Connecteur	Type-A Type-C Micro USB	USB type-C	Type-A Type-C Micro USB	USB Type-C
Alimentation	5 V - 2 A & 12 V ou 20 V - 5 A --> 100 W
Logo

Ethernet et RJ45

Un câble Ethernet est composé de 4 paires torsadées et est principalement défini par 2 éléments :

Catégorie du câble : la catégorie définie principalement les performances du câble, à savoir son débit.

Le blindage : le blindage définit la qualité du câble. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, le meilleur des blindages n'est pas forcément préconisé pour toutes les applications.

Nomenclature de la dénomination :
    - TP = Twisted Pair (paire torsadée)
    - U = Unshielded (non blindé)
    - F = Foil shielding (blindage par feuillard)
    - S = Braided shielding (blindage par tresse)

Les ‘’EXTENDER RJ45’’ ou ‘’Emetteur/Récepteur sur paires torsadées’’

Les nouvelles nouveaux signaux Audio/Vidéo numérique utilise des interfaces (HDMI, DVI et DisplayPort) très haut débit qui permett ent une excellente fiabilité dans la restitution du signal. Toutes ces technologies ont été initialement conçues pour des applications grand public.
Mais rapidement leurs performances les ont propulsé dans le milieu professionnel (Intégrations, prestation AV et Broadcast). Problème récurrent rencontré avec les signaux VGA, HDMI… : C’est la distance sur laquelle le signal doit être transmis.

Solutions : pour parer à ce problème, il existe différentes solutions ou interfaces qui ont toutes des avantages et des inconvénients.

Câble de grande distance
Les + : mise en oeuvre extrêmement simple
Les - : problème de fiabilité, rapidement très chère

Emetteur/récepteur sur paire torsadée
Les + : solution extrêmement fiable, peu onéreuse
Les - : impossible de faire de très grandes distances

Transmission sur fibre optique
Les + : solution extrêmement fi ble, possibilité de faire de très grandes distances
Les - : coût très élevé

Système Wireless
Les + : solution plus ou moins fiable selon le fabriquant, simplicité de la mise en oeuvre
Les - : coût extrêmement élevé

La solution qui s’avère être la plus judicieuse est généralement d’utilisation d’interface ‘’Emetteur/Récepteur sur paire torsadée‘’, c’est-à-dire une interface constitué de 2 boitiers : 1 émetteur (côté source) et 1 récepteur (côté display).
Ces 2 boitiers sont reliés via un simple cordon RJ45 (Cat5 ou Cat6). Nous allons vous faire un petit survol des diff érentes technologies.

Emetteur/Récepteur sur paire torsadée passif (ne nécessitant aucune alimentation).
C’est la solution la plus économique mais qui a ces limites. Car l’interface ne permet pas de faire passer le signal sur de très grande distance. Aussi, le signal n’est pas retraité, ce qui peut poser quelques problèmes lors de l’utilisation (parasites…). Cette technologie est de moins en moins utilisée car elle présente un certain nombre de problème de fiabilité aussi bien technique qu’au niveau de la performance. Les technologies actives sont donc à privilégier.
Existe pour les signaux :
Audio stéréo (analogique) : Jack 3.5mm, RCA…
Vidéo analogique : CV (RCA, BNC…), S-VHS, YUV, VGA et RGBHV
Vidéo numérique : HDMI et HD-SDI

Emetteur/Récepteur sur paire torsadée actif (utilisant une alimentation) sur protocole propriétaire.
Solution très performante à des tarifs restant très abordables. La fiabilité dépend alors du fabriquant (protocole du signale, ex. : Blustream, DGKat de chez Kramer…) ainsi que de la qualité des composants…
Existe pour les signaux :
Audio numérique : Toslink et S/PDIF (RCA)
Vidéo analogique : CV, S-VHS, YUV, VGA et RGBHV
Vidéo numérique : HDMI et HD-SDI

Le HDBaseT
Interface révolutionnaire permettant le transport de 5 signaux distincts et non compressés sur un simple cordon RJ45 Cat. 6 S/FTP. Le principe est simple, il permet de faire fonctionner un display (TV, écran LCD, vidéoprojecteur) via un unique cordon Ethernet relié à la source. Cette technologie était initialement destinée aux intégrateurs audiovisuels et commence à être embarquée dans les nouvelles générations de display (ex. : PANASONIC…).
Le HDBaseT devient progressivement le standard pour la transmission de longue distance de signaux HDMI, VGA…

Les 3 points forts du HDBaseT :
• Transmission de 5 signaux distincts dans un seul cordon Cat 6
Vidéo : signal vidéo HD, 2k, 4k ou 3D non compressé – Avec gestion du Deap Color et HDR
Audio : Dolby Digital, DTS, Dolby True HD et DTS Master Audio
Ethernet et internet : jusqu’à 100 Mbits permettant la mise à jour du soft ware du matériel et l’accès à des médias interactifs (streaming…)
Commande : tous les signaux provenant d’une télécommande IR, HF… mais également le signal RS-232
Puissance : jusqu’à 100 W en DC

• Distance d'utilisation : jusqu'à 180 m pour un signal HDMI 1080p (cette distance dépend de la performance de chaque système)

• Protocôle propriétaire commun entre tous les fabricants d'interface (Blustream, Kramer...) et de display, vidéoprojecteurs, écrans LCD (Christie, Optoma, Panasonic...).