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Auteur : Jacob Mehnert

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Le HDMI (High-Definition Multimedia Interface) est une norme d'interface audio/vidéo propriétaire introduite en 2002 pour transporter de la vidéo numérique non compressée et de l'audio numérique compressé ou non compressé via un seul câble.

Il a été développé conjointement par plusieurs grandes entreprises électroniques (Philips, Sony, Panasonic, Toshiba, etc.) pour remplacer les connexions analogiques et assurer la compatibilité entre les appareils. Le HDMI est omniprésent dans l'électronique grand public : téléviseurs, moniteurs, projecteurs, lecteurs Blu-ray/DVD, consoles de jeux, boîtiers de streaming, barres de son, ordinateurs portables, et il est même apparu dans les systèmes automobiles et commerciaux.

Contrairement aux anciens connecteurs analogiques, le HDMI est entièrement numérique (et rétrocompatible avec le DVI single-link). Bien que de nouvelles versions du HDMI aient été créées, ajoutant des fonctionnalités supplémentaires, le HDMI conserve toujours la même interface à 19 broches et le même câblage de base. En 2021, environ 10 milliards d'appareils compatibles HDMI ont été expédiés dans le monde.

Lancé le 9 décembre 2002, le HDMI 1.0 est une interface de connecteur audio/vidéo numérique par câble unique. Il utilise l'architecture de liaison DVI, transmettant la vidéo dans le même format mais ajoutant de l'audio et d'autres données auxiliaires pendant les intervalles de suppression.

Le HDMI 1.0 prend en charge une horloge TMDS maximale de 165 MHz, offrant une bande passante de 4,95 Gbit/s par lien, similaire au DVI. Il définit deux connecteurs : Type-A et Type-B, avec un brochage basé respectivement sur les connecteurs DVI-D Single-Link et DVI-D Dual-Link ; cependant, le connecteur Type-B n'a jamais été utilisé dans des produits commerciaux.

Le HDMI 1.0 utilise le codage TMDS pour la transmission vidéo, offrant 3,96 Gbit/s de bande passante vidéo (capable d'afficher du 1920 × 1080 ou 1920 × 1200 à 60 images par seconde) et de l'audio LPCM 8 canaux à une résolution de 192 kHz/24 bits. Le HDMI 1.0 nécessite la prise en charge de la vidéo RVB, avec une prise en charge optionnelle du Y′CBCR 4:4:4 et 4:2:2 (obligatoire si l'appareil prend en charge le Y′CBCR sur d'autres interfaces). Lors de l'utilisation du sous-échantillonnage 4:2:2, une profondeur de couleur de 10 bpc (30 bits par pixel) ou 12 bpc (36 bits par pixel) est autorisée, mais seule une profondeur de couleur de 8 bpc (24 bits par pixel) est permise lors de l'utilisation du RVB ou du Y′CBCR 4:4:4.

Le HDMI 1.0 prend en charge uniquement des formats vidéo spécifiques prédéfinis, y compris tous les formats définis dans la norme EIA/CEA-861-B et certains formats supplémentaires listés dans la spécification HDMI elle-même. De plus, toutes les sources/récepteurs HDMI doivent être capables d'envoyer/recevoir de la vidéo DVI Single-Link native et de se conformer entièrement à la spécification DVI.

Lancé le 20 mai 2004, le HDMI 1.1 ajoute la prise en charge du DVD-Audio. Aucune autre mise à niveau significative n'a été mise en œuvre.

Lancé le 8 août 2005, le HDMI 1.2 a introduit l'option One Bit Audio, similaire aux Super Audio CD, capable de prendre en charge jusqu'à 8 canaux. Pour améliorer sa compatibilité avec les appareils PC, la version 1.2 a assoupli l'exigence de formats explicitement pris en charge. Elle a permis aux fabricants de créer des formats spécifiques au vendeur, autorisant des résolutions et des taux de rafraîchissement arbitraires, plutôt que d'être limités à une liste prédéfinie de formats pris en charge.

Le HDMI 1.2 a également ajouté une prise en charge explicite de plusieurs nouveaux formats, notamment le 720p à 100 Hz et 120 Hz. De plus, elle a assoupli les exigences de prise en charge des formats de pixels, éliminant le besoin pour les sources avec uniquement une sortie RVB native (sources PC) de prendre en charge la sortie Y′CBCR.

HDMI 1.2a, lancé le 14 décembre 2005, spécifie entièrement les fonctionnalités du CEC (Consumer Electronic Control), les jeux de commandes et les tests de conformité CEC.

Le HDMI 1.3, lancé le 22 juin 2006, a augmenté l'horloge TMDS maximale à 340 MHz, permettant une bande passante vidéo de 8,16 Gbit/s. Cette bande passante est suffisante pour une résolution de 1920 x 1080 à 144 Hz ou une résolution de 2560 x 1440 à 75 Hz. Comme les versions précédentes, le HDMI 1.3 emploie le codage TMDS. Il a introduit la prise en charge d'une profondeur de couleur de 10 bpc, 12 bpc et 16 bpc, connue sous le nom de deep color, avec 30, 36 et 48 bits par pixel. De plus, il a élargi les espaces colorimétriques pris en charge pour inclure l'espace colorimétrique xvYCC, en plus des espaces colorimétriques ITU-R BT.601 et BT.709 pris en charge par les versions précédentes.

Le HDMI 1.3 a également introduit la possibilité de transporter des métadonnées définissant les limites de la gamme de couleurs. En outre, il permet en option la sortie de flux Dolby TrueHD et DTS-HD Master Audio pour un décodage externe par des récepteurs AV. De plus, le HDMI 1.3 intègre une capacité de synchronisation audio automatique (audio video sync). Il a défini les catégories de câbles 1 et 2, le câble de catégorie 1 étant testé jusqu'à 74,25 MHz et la catégorie 2 jusqu'à 340 MHz. Le HDMI 1.3 a aussi introduit le nouveau connecteur HDMI type C « Mini » pour les appareils portables.

HDMI 1.3a, lancé le 10 novembre 2006, a introduit des modifications de câble et de récepteur pour le HDMI type C, des recommandations de terminaison de source, et a éliminé les limites de sous-dépassement (undershoot) et de temps de montée/descente maximal. De plus, il a ajusté les limites de capacité CEC et réintroduit des commandes CEC pour le contrôle de la minuterie, intégrant des commandes de contrôle audio. Le HDMI 1.3a a introduit la capacité optionnelle de diffuser le SACD dans son format bitstream DST au lieu du DSD brut non compressé. Une inscription est requise pour télécharger gratuitement le HDMI 1.3a.

Le HDMI 1.4, lancé le 5 juin 2009, est arrivé sur le marché après le deuxième trimestre 2009. Il a conservé la bande passante de la version précédente et a introduit des timings standardisés pour le 4096 × 2160 à 24 Hz, le 3840 × 2160 à 24, 25 et 30 Hz, et a ajouté une prise en charge explicite du 1920 × 1080 à 120 Hz avec les timings CTA-861. Le HDMI 1.4 a également introduit un canal Ethernet HDMI (HEC) qui permet une connexion Ethernet de 100 Mbit/s entre deux appareils connectés en HDMI, leur permettant de partager une connexion Internet.

De plus, il a introduit un canal de retour audio (ARC), la 3D sur HDMI, un nouveau connecteur Micro HDMI, un ensemble élargi d'espaces colorimétriques incluant sYCC601, Adobe RVB et Adobe YCC601, ainsi qu'un système de connexion automobile. Le HDMI 1.4 a également défini plusieurs formats 3D stéréoscopiques, notamment le champ alterné (entrelacé), le frame packing (un format top-bottom pleine résolution), le line alternative full, le side-by-side half, le side-by-side full, 2D + profondeur, et 2D + profondeur + graphiques + profondeur des graphiques (WOWvx).

Le HDMI 1.4 exige que les écrans 3D implémentent le format 3D frame packing soit en 720p50 et 1080p24, soit en 720p60 et 1080p24. Les câbles HDMI High Speed tels que définis dans le HDMI 1.3 fonctionnent avec toutes les fonctionnalités du HDMI 1.4 à l'exception du canal Ethernet HDMI, qui nécessite le nouveau câble HDMI High Speed avec Ethernet défini dans le HDMI 1.4.

HDMI 1.4a, lancé le 4 mars 2010, a introduit deux formats 3D obligatoires pour le contenu diffusé. Cependant, la mise en œuvre de ces formats a été retardée jusqu'à ce que le marché de la diffusion 3D fournisse une orientation. Le HDMI 1.4a a défini des formats 3D obligatoires pour le contenu diffusé, les jeux et les films. Il exige que les écrans 3D implémentent le format 3D frame packing soit en 720p50 et 1080p24, soit en 720p60 et 1080p24, le side-by-side horizontal soit en 1080i50 ou 1080i60, et le top-and-bottom soit en 720p50 et 1080p24, soit en 720p60 et 1080p24.

HDMI 1.4b, lancé le 11 octobre 2011, ne contenait que des clarifications mineures au document 1.4a. C'était la dernière version de la norme dont HDMI LA était responsable. Toutes les versions ultérieures de la spécification HDMI ont été produites par le HDMI Forum, établi le 25 octobre 2011.

Le HDMI 2.0, également appelé HDMI UHD par certains fabricants, a été lancé le 4 septembre 2013.

Le HDMI 2.0 améliore la bande passante maximale à 18,0 Gbit/s. Bien qu'il conserve le codage TMDS utilisé dans les versions précédentes pour la transmission vidéo, ce qui permet une bande passante vidéo maximale de 14,4 Gbit/s, le HDMI 2.0 permet la transmission de vidéo 4K à 60 images par seconde avec une profondeur de couleur de 24 bits par pixel.

De plus, le HDMI 2.0 prend en charge l'espace colorimétrique Rec. 2020, jusqu'à 32 canaux audio, une fréquence d'échantillonnage audio allant jusqu'à 1536 kHz, deux flux vidéo pour plusieurs utilisateurs sur le même écran, jusqu'à quatre flux audio, le sous-échantillonnage de chrominance 4:2:0, les formats 3D à 25 images par seconde, la prise en charge du rapport d'aspect 21:9, la synchronisation dynamique des flux vidéo et audio, les normes audio HE-AAC et DRA, des capacités 3D améliorées et des fonctions CEC supplémentaires.

HDMI 2.0a, lancé le 8 avril 2015, a introduit la prise en charge de la vidéo HDR (High Dynamic Range) avec des métadonnées statiques.

HDMI 2.0b, lancé en mars 2016, prenait initialement en charge la même norme HDR10 que le HDMI 2.0a, telle que spécifiée dans la spécification CTA-861.3. Cependant, en décembre 2016, une prise en charge supplémentaire pour le transport de vidéo HDR a été ajoutée au HDMI 2.0b via la spécification CTA-861-G, qui a étendu la signalisation des métadonnées statiques pour inclure le HLG (hybrid log-gamma).

Le HDMI 2.1, officiellement annoncé par le HDMI Forum le 4 janvier 2017, a été lancé le 28 novembre 2017. Il introduit la prise en charge de résolutions et de taux de rafraîchissement plus élevés, notamment le 4K 120 Hz et le 8K 60 Hz. Le HDMI 2.1 introduit également une nouvelle catégorie de câble HDMI appelée Ultra High Speed, qui certifie les câbles capables de transmettre des données aux nouvelles vitesses plus élevées requises par ces formats. Les câbles HDMI Ultra High Speed sont rétrocompatibles avec les anciens appareils HDMI, tandis que les anciens câbles sont compatibles avec les nouveaux appareils HDMI 2.1. Cependant, la bande passante complète de 48 Gbit/s n'est prise en charge qu'avec les nouveaux câbles.

Certains systèmes peuvent ne pas être en mesure d'utiliser le HDMI 2.1 en raison des restrictions du HDMI Forum sur son utilisation dans les implémentations open source, telles que les pilotes Linux open source. Par conséquent, les utilisateurs de ces systèmes pourraient devoir se tourner vers le DisplayPort pour accéder à des résolutions et des vitesses élevées.

Les formats vidéo qui exigent une bande passante supérieure à 18,0 Gbit/s, tels que le 4K 60 Hz 8 bpc RVB, le 4K 60 Hz 10 bpc (HDR), le 4K 120 Hz et le 8K 60 Hz, peuvent nécessiter l'utilisation des nouveaux câbles « Ultra High Speed » ou « Ultra High Speed with Ethernet ». Notamment, les autres nouvelles fonctionnalités du HDMI 2.1 sont compatibles avec les câbles HDMI existants.

L'augmentation de la bande passante maximale est obtenue à la fois en améliorant le débit binaire des canaux de données et en augmentant le nombre de canaux. Les versions HDMI précédentes utilisaient trois canaux de données, chacun capable de fonctionner jusqu'à 6,0 Gbit/s dans le HDMI 2.0 ou jusqu'à 3,4 Gbit/s dans le HDMI 1.4. De plus, un canal supplémentaire était dédié à la transmission du signal d'horloge TMDS, qui fonctionne à une fraction de la vitesse du canal de données. Pour des vitesses de signalisation allant jusqu'à 3,4 Gbit/s, le signal d'horloge TMDS fonctionne à un dixième de la vitesse du canal de données (jusqu'à 340 MHz), tandis que pour des vitesses de signalisation comprises entre 3,4 et 6,0 Gbit/s, il fonctionne à un quarantième de la vitesse (jusqu'à 150 MHz).

Le HDMI 2.1 double la vitesse de signalisation des canaux de données à 12 Gbit/s. La structure des données a été modifiée pour adopter un nouveau format basé sur les paquets avec un signal d'horloge intégré, permettant au canal d'horloge TMDS précédemment dédié d'être utilisé comme un quatrième canal de données. Par conséquent, la vitesse de signalisation sur ce canal est également augmentée à 12 Gbit/s. Ces changements entraînent une amélioration significative de la bande passante globale, passant de 18,0 Gbit/s (3 × 6,0 Gbit/s) à 48,0 Gbit/s (4 × 12,0 Gbit/s), représentant une amélioration substantielle de 2,66× de la bande passante.

Les données sont transmises plus efficacement en employant un schéma de codage 16b/18b, qui alloue une plus grande partie de la bande passante à la transmission de données par rapport au schéma d'équilibrage CC utilisé dans les versions précédentes (88,8 % contre 80 %). Ceci, couplé à l'augmentation de 2,66× de la bande passante, élève le débit binaire maximal du HDMI 2.1 de 14,4 Gbit/s à 42,6 Gbit/s. Après déduction du surcoût associé au FEC, le débit de données utilisable approche les 42,0 Gbit/s, soit environ 2,92× le débit de données du HDMI 2.0.

Le HDMI 2.1 offre une bande passante de 48 Gbit/s, suffisante pour afficher une résolution 8K à environ 50 images par seconde (fps). Cette résolution peut être atteinte avec un espace colorimétrique RVB ou Y′CBCR 4:4:4 à 8 bits par couleur (bpc). Le HDMI 2.1 prend également en charge le DSC (Display Stream Compression), ce qui permet des formats encore plus élevés. Avec le DSC, le HDMI 2.1 peut prendre en charge une résolution 8K (7680 × 4320) à 120 fps ou une résolution 10K (10240 × 4320) à 100 fps, le tout avec un espace colorimétrique RVB/4:4:4 à 8 bpc. De plus, combiner le DSC avec le sous-échantillonnage de chrominance Y′CBCR (4:2:2 ou 4:2:0) peut améliorer davantage les formats pris en charge.

HDMI 2.1a, lancé le 15 février 2022, a introduit la prise en charge du SBTM (Source-Based Tone Mapping). Le HDMI 2.1b a été lancé plus tard, le 10 août 2023.

Le HDMI 2.2, annoncé le 6 janvier 2025, devrait être lancé au cours du premier semestre 2025. Il introduit un débit binaire maximal de 96 Gbit/s et prend en charge le LIP (Latency Indication Protocol) pour améliorer la synchronisation audio et vidéo.

TMDS data2+
TMDS data2 blindage
TMDS data2−
TMDS data1+
TMDS data1 blindage
TMDS data1−
TMDS data0+
TMDS data0 blindage
TMDS data0−
TMDS clock+
TMDS clock blindage
TMDS clock−
Consumer Electronics Control (CEC)
Réservé (HDMI 1.0–1.3a)
- Utility/HEAC+ (HDMI 1.4+
- optionnel
- Canal Ethernet HDMI (HEC)
- Canal de retour audio (ARC))
SCL (horloge série I²C pour DDC)
SDA (données série I²C pour DDC)
Masse (pour DDC, CEC, ARC et HEC)
+5 V (jusqu'à 50 mA)
Hot plug detect (toutes versions)
- HEAC− (HDMI 1.4+, optionnel, Canal Ethernet HDMI et Canal de retour audio)

Connecteur	Nom	Taille	Broches	Cas d'utilisation
Type-A	HDMI standard	13,9 mm x 4,45 mm	19 broches	Téléviseurs, moniteurs, consoles de jeux, PC
Type-C	Mini HDMI	10,42 mm x 2,42 mm	19 broches (Cependant, tous les signaux positifs des paires différentielles sont échangés avec leurs blindages correspondants)	Appareils photo reflex, caméscopes, tablettes
Type-D	HDMI Micro	5,83 mm x 2,20	19 broches (avec un brochage différent du Type-A)	Smartphones, appareils photo compacts
Type-E	HDMI automobile	13,9 mm x 4,45 mm (avec languette de verrouillage et coque résistante à l'humidité)	19 broches	Systèmes de divertissement embarqués

Hot Pluggable (connexion à chaud) : Oui
Externe : Oui
Signal audio :
- LPCM
- Dolby Digital
- DTS
- DVD-Audio
- Dolby Digital Plus
- Dolby TrueHD
- DTS-HD High Resolution Audio
- DTS-HD Master Audio
- MPCM
- DSD
- DST
- Dolby Atmos
- DTS:X
Signal vidéo : Limité par la bande passante disponible