Cavo HDMI - Dal rame alla fibra

Dal rame alla fibra, l'evoluzione del cavo HDMI alla continua rincorsa degli aggiornamenti dello standard

Modifiche sostanziali sono intervenute da uno/due anni a questa parte nell’ambito dei cablaggi HDMI. L’evoluzione dello standard HDMI e delle sue capacità in termini di mole di dati e velocità di trasmissione ha indotto i produttori a individuare sistemi alternativi di trasmissione. In quest’ambito la sempre maggiore convenienza, unitamente alle facilitazioni di stesura e all’affidabilità di prestazioni, ha reso molto popolare l’impiego della tecnologia ottica attiva AOC (Acitve Optical Cable), soprattutto per le connessioni di una certa lunghezza. L’approssimarsi dell’introduzione dello standard HDMI nella versione 2.1, di fatto già rilasciato ma non ancora diventato realtà di mercato, porterà un’ulteriore accelerazione al passaggio dal rame alla fibra ottica? E da che punto in avanti quest’ultima risulta giustificata nelle situazioni di installazione domestica?

Una prima comprensione dell’evoluzione dello standard HDMI, sarà di aiuto a comprendere anche le conseguenze che tale evoluzione ha comportato negli strumenti di trasmissione, primo fra tutti il cavo di connessione.

1) La prima versione dello standard HDMI risale al 2002: HDMI 1.0. La sua massima larghezza di banda era 4.95Gbps con supporto ai dischi DVD e Blu-ray, lo standard per il video ad alta definizione Rec.709 e 8 canali di audio surround PCM a 24bit / 192kHz. In altre parole parliamo di video con risoluzione Full HD a 1080p e audio surround 7.1.

2) Nel 2004 la prima evoluzione alla versione HDMI 1.1 aggiunge il supporto per il DVD-Audio, formato che all’epoca sembrava poter prendere piede. Mentre nel successivo 2005 veniva rilasciata la versione HDMI 1.2 con l’aggiunta del supporto DSD, un ulteriore formato audio lossless di stretta derivazione dai SACD.

3) Nel 2006, l'introduzione della versione HDMI 1.3 interviene in ambito video aumentando la larghezza di banda fino a 10.2Gbps. Supporta lo spazio colore xvYCC, 2,8 maggiore dell’ormai ristretto ambito sRGB, e amplia il supporto audio ai formati surround digitali Dolby TrueHD e DTS-HD MA. Successivamente, sono state rilasciate una serie di ulteriori implementazioni comunque di minore entità: 1.3a, 1.3b, 1.3b1 e 1.3c. Nello stesso anno viene lanciato sul mercato da Samsung il primo lettore Blu-ray al mondo dotato di interfaccia HDMI.

4) Nel 2009, con la prima versione HDMI 1.4, si comincia a parlare di 4K (4K 30p e supporto 3D); viene anche aggiunta la funzione di trasmissione di rete Fast Ethernet (100Mbps).

5) Il 2013 vede il salto alla versione HDMI 2.0 con un considerevole aumento della larghezza di banda gestibile (da 10.2Gbps a 18Gbps) con supporto di segnali 4K 60p e compatibilità con la profondità di colore Rec.2020 nonché 32 canali audio.

6) Nel 2015, HDMI 2.0 vede due ulteriori implementazioni: HDMI 2.0a che introduce il supporto al formato HDR10, e HDMI 2.0b che aggiunge il supporto all’HLG (Hybrid Log Gamma), formato HDR sviluppato specificamente per le trasmissioni televisive.

7) Nell’ormai “lontano” 2017 viene presentata l’HDMI 2.1, implementazione che porta la larghezza di banda gestibile fino a 48Gbps, con supporto dei formati 8K / 60Hz, 4K / 120Hz, profondità colore di 16bit e gestione dati HDR dinamici, ovvero Dolby Vison, sistema più accurato dell’HDR10 che è basato su metadati statici. Ad oggi gli apparati che supportino lo standard HDMI 2.1 non sono ancora presenti sul mercato.

Come si evince dai (sommari) contenuti descrittivi l’evoluzione dello standard HDMI, dalla versione HDMI 1.0 a quella HDMI 2.1 (peraltro non ancora in uso), la risoluzione e la frequenza dei fotogrammi del segnale sono andate sempre più aumentando, il che ha significato un conseguente aumento della mole dei dati (un segnale 4K risulta 4 volte “più grande” di quello a 1080p). Se, metaforicamente, considerassimo il cavo come fosse una sorta di tubo nel quale scorrono i dati, potremmo dire di avere avuto bisogno, attraverso le varie evoluzioni dello standard HDMI, di un tubo sempre più grande per trasmettere una mole sempre crescente di dati. Ora, la conduttività del cavo di rame che viene tradizionalmente impiegato nelle connessioni HDMI, è fondamentalmente determinata dal numero dei filamenti che lo compongono. Maggiore è questo numero, migliore sarà la conduttività, il che determina che se si vorrà aumentare la quantità e la velocità del segnale di trasmissione, anche le dimensioni e il peso del cavo in rame dovranno inevitabilmente aumentare con tutte le conseguenze che ne conseguono.

Non solo. Il più grande limite di una connessione HDMI in rame è dato dall’impossibilità di supportare una trasmissione a lunga distanza. Naturalmente dipende dalla qualità dei materiali impiegati e della realizzazione, ma in termini generali si può affermare che superando i 10 metri di stesura, un cavo HDMI in rame possa cominciare ad accusare delle perdite di informazioni. Inoltre laddove la richiesta di velocità di trasmissione aumenti, l’attenuazione risulterà maggiore con conseguente perdita di segnali o riduzione della risoluzione. Per gestire la trasmissione di segnali HDMI a 18Gbps risulta spesso molto difficile l’impiego di cavi HDMI in rame che superino i 12 metri, se non di ottima qualità.

A questo punto sorge spontaneo chiedersi come risulti possibile trasmettere segnali a 48Gbps, 56Gbps o larghezza di banda maggiore. Il cavo tradizionale risulta troppo corto e quindi la sua applicazione non potrà che essere decisamente limitata. Per molte installazioni, che siano domestiche o semi professionali, la connessione HDMI in rame appare come insufficiente a far fronte alle richieste dei segnali più evoluti, sia sotto il puro aspetto prestazionale, sia, cosa non trascurabile, sotto l’aspetto pratico di installazione e posa in opera. Sotto questo aspetto la domanda del mercato si indirizza verso una connessione HDMI che risulti più leggera, più sottile e con capacità di assicurare prestazioni su maggiori lunghezze. Tutti questi aspetti, tecnologici e pratici, hanno portato allo sviluppo ed al progressivo affermarsi della tecnologia HDMI AOC.

Allo stato attuale l'AOC HDMI presente sul mercato utilizza fondamentalmente una soluzione ibrida: filo di rame e fibra ottica, il primo per DDC (Display Data Channel) “handshake” e il secondo per la trasmissione dei segnali. Per quest’ultimo scopo si rende necessario sottoporre il segnale a due trasformazioni fotoelettriche nel suo percorso dalla sorgente del segnale al dispositivo di visualizzazione. Il vantaggio di questa tipologia di connessione risiede nel fatto che la fibra ottica risulta essere molto sottile e leggera, mantenendo contenuto il peso del cavo, ma la cosa più importante è che la perdita di trasmissione della fibra per chilometro è quasi trascurabile nonché sono pressoché eliminate le interferenze elettromagnetiche. Tutti elementi che concorrono a risolvere il problema della trasmissione di segnali a lunga distanza su cavo HDMI.

Questi aspetti positivi non rendono l’impiego del cavo HDMI AOC esente da problematiche. La circuitazione integrata che provvede alla conversione fotoelettrica del segnale necessita ovviamente di una tensione di alimentazione. Una tensione insufficiente andrà ad influenzare la qualità dell'immagine, ad esempio fornendo un risultato meno luminoso e contrastato con una maggiore rumorosità. Infatti talune connessioni (vedi cavi Blustream AOC della serie Precision) prevedono la presenza di una connessione microUSB per un’alimentazione supplementare di 5V proprio al fine di consentire il supporto di dispositivi con basso voltaggio in uscita. Dal momento che il cavo HDMI in rame non presenta questi problemi, possiamo affermare che, al momento, per la trasmissione a breve distanza, il cavo ottico attivo non si pone come sostituto del cavo in rame, almeno fino a quando segnali a larghezza di banda elevata (ossia quelli che richiedono necessariamente la versione HDMI 2.1) non si renderanno normalmente disponibili.

Naturalmente il discorso cambia laddove sia necessario stendere connessioni HDMI con lunghezze che eccedano i 20 metri. Gli aspetti prestazionali e di installazione fanno dell’opzione HDMI AOC la soluzione ideale per quanto l’espansione del mercato non ne favorisca l’economicità in assoluto. Spesso però l’alternativa è quella di dotarsi di apparati che utilizzino sistemi di comunicazione via CAT per la trasmissione di segnali HDMI con tecnologie più o meno evolute per consentire l’inoltro di segnali 4K HDR a 18Gbps su lunghe distanze (vedi HDBaseT e relativi hardware di estensione) con costi sicuramente non più convenienti di un cablaggio diretto HDMI AOC. Forse l’aspetto più problematico rimane quello della canalizzazione del cavo HDMI, notoriamente non così facilmente realizzabile per via delle dimensioni dei terminali e dell’impossibilità di una terminazione a posteriori. A questo proposito i costruttori (vedi Blustream Serie Precision) terminano i propri cavi ad una estremità con un connettore mini HDMI con adattatore standard rimuovibile proprio per agevolarne la posa in opera.

Quindi, riassumendo, possiamo a ragione ritenere che la connessione HDMI AOC possa risultare la connessione del futuro. Sicuramente le problematiche di tensione insufficiente e l'alta temperatura possono essere risolte (e già lo sono in parte) migliorando le prestazioni del chip di conversione fotoelettrica. Il cavo HDMI in rame potrà nel frattempo porsi come valida soluzione ad alte prestazioni all'interno di lunghezze di 10m/15m, fino a venire via via soppiantato con l’avvento delle nuove esigenze di gestione di segnali ulteriormente impegnativi.