La certification des câbles HDMI

Téléviseurs Ultra Haute Définition, services de vidéo en ligne, lecteurs Blu-ray UHD 4K, consoles de jeux vidéo de nouvelle génération, amplis home-cinéma multicanaux, packs d’enceintes home-cinéma et de nombreux autres appareils audio-vidéo sont aujourd’hui bien implantés dans nos salons. Sophistiqués et performants, ils nous permettent de vivre des expériences audio-vidéo particulièrement immersives. Cependant, la mise en œuvre de ces appareils peut se révéler parfois déroutante, notamment en ce qui concerne leur interconnexion en HDMI.

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Les promesses de la liaison HDMI

Le passage au tout numérique d’un bout à l’autre de la chaîne avec l’adoption de la connectique HDMI est supposé simplifier les liaisons entre différents produits et améliorer la qualité d’image et de son.

De prime abord, la simplification concernant la connexion est bien là : une interface unique permet ainsi de relier facilement un lecteur Blu-ray UHD, un décodeur TNT/SAT, un téléviseur UHD-4K et un ampli home-cinéma, véhiculant à la fois l’image en UHD 4K et le son en HD.

Mais à l’usage, la promesse d’une amélioration de la qualité des images n’est malheureusement pas toujours tenue. Pourquoi ? D’abord parce que la course effrénée à la haute définition et à la 4K a littéralement noyé les utilisateurs sous une abondance de câbles HDMI dont certains ne sont clairement pas assez performants pour exploiter tout le potentiel de l’Ultra Haute Définition 4K. Ensuite, parce que la multiplication des normes relatives à la liaison HDMI et aux contenus HD et UHD plonge certains utilisateurs dans un abîme de perplexité quand vient l’heure de choisir un câble HDMI adapté à leurs besoins. En effet, si la multiplication par quatre du nombre de pixels par rapport à la définition HD 1080p est ce qui sert le plus souvent à définir la résolution UHD 2160p, d’autres caractéristiques entrent en ligne de compte comme la plage dynamique plus importante (la fameuse technologie HDR) et l’espace colorimétrique plus étendu (échantillonnage et profondeur des couleurs avec la technologie Deep Color et l’espace colorimétrique BT.2020).

Ces caractéristiques impactent la qualité de l’image perçue de manière bien plus  visible que la seule résolution (la qualité des pixels affichés compte autant, voire plus, que leur quantité). Hors si elles nécessitent bien évidemment un lecteur vidéo et une TV UHD 4K ou un vidéoprojecteur UHD 4K compatibles pour être correctement exploitées, elles demandent également un câble HDMI en mesure de véhiculer sans perte une quantité importante de données à la seconde.

Plusieurs questions se posent alors aux amateurs de home-cinéma qui ont investi dans du matériel UHD 4K performant et souhaitent acquérir des câbles HDMI capables de véhiculer tous les signaux audio et vidéo numériques dans les meilleures conditions :

• Que choisir parmi tous les câbles HDMI proposés  sur le marché ?
• Comment être sûr qu’un câble HDMI est bien compatible avec l’Ultra Haute Définition (UHD 4K) en plein débit et qu’il prend en charge les standards HDR, HLG et Dolby Vision ainsi que les vidéos bénéficiant d’un espace colorimétrique étendu ?
• Les vendeurs conseillent souvent des câbles HDMI de marques connues mais très chers. Est-il vraiment nécessaire de dépenser une telle somme pour obtenir des performances satisfaisantes en HD 1080p et en UHD 4K ?
• Comment s’y retrouver entre les normes des contrôleurs HDMI (HDMI 1.3, HDMI 1.4, HDMI 2.0, HDMI 2.1…) et les certifications des câbles HDMI (standard, High Speed, Premium High Speed, DPL 10.2G, DPL 18G) ?

Pour s’y retrouver dans l’offre pléthorique de câbles HDMI et savoir lequel convient le mieux à tel ou tel usage, on peut alors se référer à deux certifications : celle mise en place par le HDMI Forum, et celle des laboratoires indépendants DPL Labs.

Mais avant d’examiner dans le détail ces certifications, il peut être utile de faire le point sur quelques caractéristiques de la résolution d’image UHD 4K et leurs implications concernant la liaison HDMI.

Pourquoi préférer des câbles HDMI certifiés pour l’UHD 4K ?

Qu’implique la résolution UHD 4K ?

Il est aisé de comprendre qu’une image en résolution 2160p nécessite une bande passante plus élevée qu’une image en résolution 1080p, puisqu'elle est composée de quatre fois plus de pixels. Mais la résolution n'est pas l’unique terme de l’équation. La fréquence d'image (24, 50, 100 images/seconde), la profondeur des couleurs (l'échelle de gradation plus ou moins précise) et l'échantillonnage des couleurs sont également des facteurs importants, nécessitant eux-aussi une large bande passante. Chacune des différentes combinaisons possibles de résolution, de fréquence d'image, de profondeur des couleurs et d'échantillonnage des couleurs nécessite alors une bande passante minimale spécifique. Plus les spécifications de l’image sont élevées, plus la bande passante requise est importante.

La transmission des images UHD 4K depuis une source (lecteur Blu-ray UHD, box Internet, etc) jusqu’à un téléviseur UHD 4K est donc avant tout une affaire de bande passante. Or dans ce domaine, tous les câbles ne se valent pas et bon nombre d’entre-eux ne sont pas conçus pour offrir une bande passante suffisante. Résultat : une image terne et dénaturée, sans rapport avec les possibilité offertes par l’UHD, voire pas d’image du tout dans le pire des cas !

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Profondeur de couleurs et plage dynamique

En plus d’offrir une résolution quatre fois supérieure aux images HD 1080p, les images UHD 4K bénéficient d’une large plage dynamique (HDR - High Dynamic Range) et d’un espace colorimétrique spécifique (Gamut BT.2020 ou Rec.2020). Avec une profondeur de couleur codée sur 10 bits, soit 1024 valeurs de luminosité possible pour chaque composante de couleur de chaque pixel (pour mémoire, un pixel est composé de 3 sous-pixels : un rouge, un vert et un bleu), c’est 1,07 milliard de couleurs qui peuvent être affichées à l’écran. Le gamut BT.2020 couvre ainsi 75 % du spectre visible par l’œil humain, alors que l'espace colorimétrique Rec.709 (ou BT-709) qui définit la norme HDTV n'en couvre que 35 % (16,7 millions de couleurs affichables).

Plus encore que le gain en résolution, l’extension de la plage dynamique et de la profondeur des couleurs fait véritablement la différence en termes de qualité d’image. L’échelonnement des couleurs étant plus progressif, on peut obtenir à l’écran beaucoup plus de nuances intermédiaires entre différentes teintes, sans le phénomène de postérisation qui fait apparaître des bandes de différentes nuances à la place d’un véritable dégradé. En contrepartie, ce surcroît d’informations à transmettre entre la source UHD 4K et la TV UHD 4K ou le vidéoprojecteur UHD 4K nécessite une bande passante accrue.

Les certifications du HDMI Forum

Le HDMI Forum est l'organisme officiel à l'origine du standard HDMI. Des centaines de marques de fabricants de matériel audio-vidéo y adhèrent et se conforment aux normes qu’il édicte, ce qui garantit l'interopérabilité des différents appareils connectés entre-eux en HDMI, qu'elle que soit leur marque.

En plus de définir les normes du standard HDMI, le HDMI Forum propose un programme de certification des câbles HDMI en fonction de leurs performances et de leur capacité à véhiculer différents types de flux audio et vidéo (principalement en fonction du débit de données qu'ils permettent) :

Les certifications DPL Labs

Certification HDMI DPL 4K 10.2G

Compatibilité assurée avec les flux vidéo 1080p 50/60p et 4K jusqu'à 50/60p (8 bits), bande passante certifiée jusqu'à 10,2 Gbps :

• 1080p @ 50/60p, 8/10/12/16 bits, RVB/YCbCr 4:4:4
• 4K 2160p @ 30p, 8/10/12 bits, YCbCr 4:2:2
• 4K 2160p @ 30p, 8 bits, RVB/YCbCr 4:4:4
• 4K 2160p @ 50/60p, 8 bits, YCbCr 4:2:0

Certification HDMI DPL 4K 18G DC

Compatibilité assurée avec les flux vidéo 1080p 50/60p et 4K jusqu'à 50/60p (8/10/12/16 bits), bande passante certifiée jusqu'à 18 Gbps, compatibilité Deep Color :

• 1080p @ 50/60p, 8/10/12/16 bits, RVB/YCbCr 4:4:4
• 4K 2160p @ 24/25/30p, 8/10/12 bits, YCbCr 4:2:2
• 4K 2160p @ 24/25/30p, 8 bits, RVB/YCbCr 4:4:4
• 4K 2160p @ 50/60p, 8/10/12/16 bits, YCbCr 4:2:0
• 4K 2160p @ 50/60p, 8/10/12 bits, YCbCr 4:2:2
• 4K 2160p @ 50/60p, 8 bits, RVB/YCbCr 4:4:4

La fonction ARC (Audio Return Channel)

Apparu avec la norme HDMI 1.4, le canal de retour audio baptisé ARC (Audio Return Channel) permet d’utiliser l’entrée HDMI d’un téléviseur comme sortie audio et la sortie HDMI d’un ampli ou d’une barre de son comme entrée audio. On peut ainsi renvoyer le son du téléviseur vers l'ampli home-cinéma ou vers la barre de son avec un câble HDMI. Le son du récepteur TNT HD intégré au téléviseur peut ainsi être diffusé par le système son home-cinéma, ainsi que le son de toute source reliée au téléviseur en HDMI.

Cette fonction doit être implantée dans les 2 appareils concernés. L'Audio Return Channel (ARC) nécessite quelques conditions pour fonctionner. Il ne suffit pas de brancher, par exemple, un téléviseur et un amplificateur home-cinéma pour que le premier transmette pas le biais du câble HDMI le son du programme visionné.

Pour que la liaison entre téléviseur et amplificateur soit opérationnelle, il faut activer dans le menu de chacun, à la fois l'option ARC, mais également le protocole CEC. Pour rappel, la technologie CEC permet d'établir une communication entre différents appareils HDMI, afin de les rendre pilotables par une unique télécommande (celle de la TV par exemple). L'activation du CEC est donc nécessaire au bon fonctionnement de l'Audio Return Channel. Notez que cette technologie a été rebaptisée chez pratiquement chaque fabricant : Viera Link chez Panasonic, Bravia Theatre Sync chez Sony, AnyNet chez Samsung, Regza link chez Toshiba, Aquos Link chez Sharp. Un coup d’œil au manuel d'utilisation de vos appareils n'est donc pas inutile pour vous y retrouver facilement dans leurs menus de réglages.

Pour des questions de bande passante liée à la norme HDMI, la fonction HDMI ARC se limite aux formats compressés Dolby Digital et DTS en 5.1. La fonction eARC qui lui succède est rétrocompatible ARC et fait partie des spécifications de la norme HDMI 2.1. Elle assure pour sa part la prise en charge des formats audio nécessitant une large bande passante comme le Dolby True HD et le DTS HD Master Audio ainsi que le Dolby Atmos et le DTS:X.