كيف تعمل وصلة الوسائط المتعددة عالية الوضوح

كيف تعمل وصلة الوسائط المتعددة عالية الوضوح High-Definition Multimedia Interface HDMI منفذ HDMI هو أكثر من كونه منفذ في جهاز التلفزيون منذ أيام حصلت على جهاز تلفزيون عالي الوضوح HDTV مزود بوصلات جديدة تعرف باسم وصلة الوسائط المتعددة عالية الوضوح HDMIبالإضافة إلى الوصلات المعروفة الأخرى مثل وصلة مكون الفيديو أو وصلة S video إلا أن وصلة HDMI تجعل الصورة أكثر وضوحا وأعلى دقة خصوصا إذا قمت باستخدامها مع جهاز كمبيوتر اللاب توب أو جهاز بلاي ستيشن 3 PlayStation أو مشغل دي في دي عالي الوضوح HD-DVD أو مشغل بلوراي Blu-ray سوف تلاحظ الفرق بالتأكيد. مما جعلني ابحث عن الموضوع لأعرف عنه المزيد وعن إمكانياته وكيف يعمل ويسعدني أن أقدم لكم هذه المعلومات من خلال هذا المقال. في هذه المقالة من كيف تعمل الأشياء، سوف ننظر بشيء من التفصيل إلى وصلة HDMI، لنتعرف على ما يمكن أن تقدمه وما العيوب المتعلقة به. لابد انك قد سمعت عن منفذ الوسائط المتعدد عالي الوضوح HDMI وهو اختصار لـ High-Definition Multimedia Interface. وبالرغم من أن منفذ HDMI يبدو مثل أي منفذ في جهاز التلفزيون أو أنظمة السينما المنزلية، إلا انه أكثر من كونه منفذ في خلف التلفزيون ويتصل في هذا المنفذ كابل خاص يكون مرتفع الثمن. هذا المنفذ مع الكابل يشكل مجموعة من الأساسيات والقواعد التي تسمح للأجهزة العالية الوضوح بالتواصل مع بعضها البعض. فبل أن تتطور أجهزة التلفزيون عالية الوضوح، كانت هذه الأجهزة تعرض الصورة بما يعرف بالوضوح العاديslandered definition. والصورة كانت مربعة تقريبا بنسبة عرض 4:3. وكانت دقة الوضوح resolution والتي هي عدد النقاط التي تكون الصورة على الشاشة، في حدود704x480 بكسيل. والصورة تتكون بطريقة المسح المتبادل interlaced scan بحيث أن كل جزء من الصورة المتحركة هو في الواقع نصف الصورة ولكن بسرعة المسح العالية فان عقل الإنسان لا يمكن أن يلحظها. هذا بالإضافة إلى أن أجهزة التلفزيون القديمة تعتمد على الإشارة التناظرية analog signal، وهي إشارة تنتقل مع تغير مستمر في التيار الكهربي. ومن جهة أخرى فان أجهزة التلفزيون عالية الوضوح HDTV هي أجهزة تعمل بتقنية رقمية digital. فهي تستقبل المعلومات في شكل صورة رقمية من الاصفار والاحاد. هذه المعلومات تتدفق عبر الكابل كنبضات كهربية مختلفة. وأجهزة التلفزيون عالية الوضوح تعمل بنسبة عرض 16:9، لذلك تكون الصورة مستطيلة. كما إنها ذات قدرة تحليلية اكبر حيث تصل قدرة التحليل لشاشات اليوم إلى 1920X1080بكسيل. إشارات HDTV تعمل بنظام المسح المتوالي progressive، والذي يعني إن كل إطار شاشة frame للصورة المتحركة يمثل صورة كاملة وليس نصف صورة كما في أجهزة التلفزيون القديمة. الوضوح العادي (NTSC) يعمل بنسبة عرض 4:3 والوضوح العالي (HDTV) له نسبة عرض اكبر 16:9 بمقارنة التلفزيون العادي TV مع تلفزيون عالي الوضوح HDTV نجد أن الشاشة أصبحت اعرض وازداد عدد البكسيلات وازدادت سرعة المسح refresh rate، ويعرض التلفزيون عالي الوضوح ألوان أكثر من التلفزيونات العادية. وهذا يعني إن هذه الأجهزة تتطلب سرعة تدفق بيانات أعلى بكثير من التلفزيونات العادية. فإذا استقبل تلفزيون عالي الوضوح البيانات بشكل رقمي فانه لا يحتاج أن يقوم بتحليل هذه البيانات وتحويلها إلى بيانات في شكل تناظري analog format. وهذا يؤدي بنا إلى الحديث عن وصلة الوسائط المتعددة عالي الوضوح HDMI. وقد تم تصنيعه بواسطة مجموعة من الشركات الالكترونية، وهذا الوصلة تشكل مجموعة من أسلاك توصيل بنطاق كبير high-bandwidth بين الأجهزة الرقمية المختلفة. فمع التجهيزات الصحيحة، فان وصلة HDMI سوف تشعرك بالفرق الملحوظ عند استخدامها مع أنظمة السينما المنزلية. وتستطيع هذه الوصلات أن تحمل 1080p إشارات عالة الوضوح وتدعم أيضا 8 قنوات صوتية غيرة مضغوطة وهذا يكفي تماما لأنظمة الصوت المحيط 7.1. كما إن وصلات HDMI تستطيع أن تخفف من كثرة كوابل التوصيل المستخدمة لتوصيل الأجهزة كما إنها أيضا تخفف من عدد أجهزة التحكم الريموت كنترول المطلوبة للتحكم في الأجهزة عند مشاهدة فيلم. ولكن هناك نقطة يجب الانتباه لها وهي انه حتى نستفيد إمكانية وصلة HDMI وكل المزايا التي تقدمها يجب إن تكون كل الأجهزة المستخدمة تقبل التعامل مع هذه الوصلات بان تكون مجهزة بمنفذ HDMI أو أكثر فمثلا إذا كان جهاز استقبال القنوات الفضائية لديك غير مدعم بمنفذ HDMI فانك لن تستفيد من هذه التقنية مثل أجهزة بلاي ستيشن 3 التي تأتي بمنفذ HDMI ولكن يمكنك الآن أن تحصل على جهاز رسيفر جديد يدعم هذه التقنية وستشاهد الفرق عندها، كما إن النقطة الأخرى هي إن هذه الوصلات تأتي بأطوال قصيرة في حدود 1 متر وهذا يجعل الكثيرون يشتكون من صعوبة ترتيب الأجهزة خصوصا إذا رغبوا في توصيل جهاز الكمبيوتر مع شاشة التلفزيون عالي الوضوح. إشارات وصلة الوسائط المتعددة عالية الوضوحHDMI كثير منا عندما يسمع عن تقنية HDMI بأنها تقنية تعتمد على تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية مثل ما يتم في الكثير من الأجهزة السابقة مثل توصيل مشغل دي في دي في جهاز التلفزيون العادي حيث إن الدي في دي يعمل بتقنية رقمية وجهاز التلفزيون بتعامل مع إشارات تناظرية فان عملية التحويل هنا تكون أساسية لتظهر الصورة على الشاشة ولكن في أجهزة التلفزيون عالية الوضوحHDTV تستقبل الإشارة الرقمية مباشرة دون الحاجة إلى عملية التحويل الوسطية تلك. تقنية HDMI تستخدم تقنية تعرف باسم TMDS أي transition minimized differential signaling والتي تعني تقليل انتقال الإشارة التباينية إلى أقصى حد ممكن وهي تقنية تستخدم لنقل المعلومات من مكان لأخر. وتعتبر TMDS احد طرق تشفير الإشارة signal encoding لحماية الإشارة من الاضمحلال عند انتقالها عبر أسلاك التوصيل. وهنا شرح لما يحدث" (1) يقوم جهاز الإرسال مثل مشغل أقراص الدي في دي عالي الوضوح بتشفير الإشارة لتقليل عدد الانتقالات بين الصفر والواحد (0 و 1) او بين حالة اون on وحالة اوف off. تخيل إن كل انتقال هو عبارة عن انتقال حاد في الإشارة أثناء انتقال الإشارة عبر سلك التوصيل، وهذا الانتقال الحاد يصبح اقل حدة بعد أن يقطع مسافة في السلك مما يؤدي إلى انخفاض مستوى الإشارة. لذلك فان مرحلة التشفير هنا مهمة لأنها تساعد على حماية الإشارة والمحافظة على جودتها بتقليل عدد الانتقالات. (2) احد الكوابل يكون عبارة عن زوج من الأسلاك المفتولة يحمل الإشارة. والأخر يحمل نسخة معكوسة من الإشارة. (3) جهاز الاستقبال مثل جهاز تلفزيون عالي الوضوح HDTV، يقوم بفك الشيفرة decode. ويقوم بقياس التباينات او الاختلافات بين الإشارة ومعكوسها. ويستخدم هذه المعلومات ليقوم بتعويض الفقد في الإشارة الذي حدث نتيجة للانتقال عبر السلك. جهاز تلفزيون عالي الوضوح من شركة LG LG LH50 وصلة HDMI تشفر الإشارة وتحملها وتفك شيفرة الإشارات الرقمية لتعرضها على أجهزة العرض العالية الوضوح HDTV كما إن وصلة الوسائط المتعددة عالية الوضوح HDMI تحمي الإشارة من السرقة أو التجسس حيث يستخدم معها تقنية تعرف باسم HDCPوهي اختصار لـ high-bandwidth digital copy protection حماية النسخة الرقمية عالية النطاق. وتقنية HDCP عبارة عن بروتوكول خاص للمصداقية authentication protocol بين الأجهزة التي تتصل مع بعضها البعض. وببساطة، كل جهاز سينما منزلية يحتوي على بيانات تعريفيه خاصة به وكذلك بيانات مشفرة مخزنة فيه على رقيقة الكترونية تعرف باسم EDID أي extended display identification data أي رقيقة أو شريحة العرض الموسع لبيانات تحديد الهوية. الجهاز المصدر للإشارة مثل أجهزة البلوراي Blu-ray تقوم بفحص مفتاح التعريفauthentication key للجهاز المستقبل، مثل أجهزة التلفزيون عالي الوضوح HDTV. إذا كان كلا المفتاحين متطابقين فان الجهاز المرسل سوف ينتقل للخطوة التالية. حيث تعمل على توليد مفتاح جديد لمشاركة مع جهاز الاستقبال. بمعنى أخر إنها تنشئ كلمة مرور مشتركة. وهذه الطريقة تعرف أيضا بين أجهزة الكمبيوتر المتصلة على الشبكة بتقنية المصافحة handshake، وهي تحدث بشكل لحظي. يقوم جهاز الإرسال بتشفير معلوماته باستخدام المفتاح الذي ولده. ويقوم جهاز الاستقبال بفج الشيفرة باستخدام نفس المعلومات. فإذا كان هناك جهاز غير مصرح له يحاول أن يقطع هذه البيانات، فان جهاز الإرسال سوف يتوقف عن الإرسال. كما انه يتأكد أن المفتاح لم يتغير وان النظام لازال أمناً كل فترة من الزمن تصل إلى دقائق. كل الأجهزة المدعمة بمنفذ HDMI أو أكثر يجب أن تدعم تقنية HDCP، ولكن الشركات التي تصنع المواد عالية الجودة لا يتطلب منها أن تفعل هذا البروتوكول. ففي الولايات المتحدة الأمريكية فان حماية المحتوى يأتي بتكليف من لجنة الاتصالات الاتحادية FCC أي Federal Communications Commission. في الجزء التالي من المقال سوف نتحدث بشيء من التفصيل عن كابل HDMI ونكتشف كيف ينقل الإشارات. توصيلات كابلHDMI هناك الكثير من طرق التوصيل التي يمكنك ان تستخدمها لتوصيل أجهزة السينما المنزلية ومنها على سبيل المثال: (1) وصلة مكون الفيديو Component video وهو يحمل إشارات الفيديو التناظرية ويفصلها إلى قناتين للون وقناة ثالثة للإضاءة. ويستخدم مكون الفيديو كوابل بأطراف تعرف باسم RCA وصلة مكون الفيديو Component video (2) وصلة فيديو s أو S-video وهي تنقل إشارات الفيديو التناظرية باستخدام كابل واحد بأربع دبابيس توصيل. وصلة S video (3) وصلة DVI أو وصلة الفيديو الرقمية وهي تحتوي على 29 دبوس توصيل وتستخدم لتوصيل جهاز الكمبيوتر مع شاشة العرض وهي تختلف عن الوصلتين السابقتين في إنها وصلة تنقل الإشارات الرقمية. وصلة DVI الكثير من وصلات جهاز التلفزيون عالي الوضوح HDTV يعتمد على DVI، لأنه وصل السوق قبل اكتشاف وصلة HDMI. ولان كلا من وصلةDVI ووصلة HDMI تعتمد على بروتوكول TMDS فإنهما الوصلتين متناغمتين او متناسقتين. ويمكنك الحصول على وصلة تحويل من HDMIإلى DVI أو العكس. وصلة تحويل بسيطة تمكنك توصيل كابل HDMI بمنفذ DVI وهناك الكثير من التشابه بين وصلتي DVI و HDMI، حيث إنهما يستخدمان شبكة من دبابيس التوصيل لنقل الإشارات من الكابل إلى الجهاز، في حين إن DVI تحتوي على 29 دبوس توصيل، فان HDMI النوع A يحتوي على 19 دبوس توصيل فقط, كما إن وصلة DVIتستخدم زوج من براغي التثبيت في الجهاز. فان HDMI لا تحتوي على هذه البراغي. كما إن هناك وصلة أخرى من HDMI تستخدم في أجهزة اصغر مثل كاميرا الفيديو الرقمية تحتوي هذه الكوابل على 29 دبوس توصيل وتعرف بالنوع B لكوابل HDMI، وفي اغلب الأحيان تستخدم جميع الأجهزة النوع A. تنتقل الإشارات عبر أزواج الأسلاك الملتوية في كابل HDMI. هناك 3 قنوات للصوت والفيديو تنتقل الإشارة عبر كل قناة من خلال زوج من دبابيس التوصيل، لتستخدم 6 دبابيس توصيل. وتستخدم ساعة TMDS التي تسمح بمزامنة البيانات القادمة تستخدم دبوس توصيل واحد. وكل زوج من هذه الأزواج الأربعة محاط بحاجز shield ليمنع أي تداخل بين الأسلاك المتجاورة. وتشكل قنوات TMDS وقناة الساعة والحاجز قلب كابل HDMI. الإشارات الأخرى التي تنتقل عبر كابل HDMI تحتاج إلى دبوس توصيل واحد فقط. ومن هذه القنوات على سبيل المثال القناة الالكترونية الاستهلاكية consumer electronics channel وتعرف بالاختصار (CEC). فإذا كان جهازك يدعم هذه القناة فإنها سوف تسمح بإرسال التعليمات من جهاز لأخر. على سبيل المثال للتوضيح، مشغل الدي في دي DVD عالي الوضوح يمكن أن يشغل جهاز السينما المنزلية تلقائيا وجهاز التلفزيون عالي الوضوح HDTV عند تشغيل قرص الدي في دي. وقناة الاستشعار التي تعرف باسم hot plug detect، تستخدم دبوس توصيل واحد لاستشعار متى تقوم بتوصيل الجهاز وبدأ تشغيله وإعادة بدأ تشغيل HDMI إذا كان ذلك ضروريا. ودبوس أخر يستخدم لقناة عرض البيانات display data channel (DCC). يحمل معلومات الجهاز ومعلومات التشفير HHCP. والقنوات الأخرى تحمل البيانات المشفرة والكهرباء التي تستخدم في الاتصال بين الأجهزة. تأتي هذه الكوابل بفئتين. الفئة 1 لها سرعة 74.25 MHz. والفئة 2 لها سرعة 340 MHz. ومعظم الكوابل المستخدمة هي من كوابل الفئة 2 الأسرع. بالإضافة إلى ما ذكر حول المقبس والكابل فان كوابل HDMI تستخدم معايير قياسية لكيف يقوم نظام التلفزيون بمزامنة الصوت مع الصورة ويعرض الألوان. إمكانيات الكوابل تغيرت خلال مراحل التنقيح والتطوير التي طرأت على معايير عمل هذه الكوابل لتدعم المزيد من الأجهزة وتزيد من سرعة تبادل المعلومات.