HDMIケーブルの修理のヘルプ: 自分で修理する方法を学ぶ

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作成者: Jacob Mehnert

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HDMIケーブル

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) は、2002年に導入された独自のオーディオ/ビデオインターフェース規格であり、非圧縮デジタルビデオおよび圧縮または非圧縮のデジタルオーディオを1本のケーブルで伝送します。

これは、アナログ接続に取って代わり、デバイス間の互換性を確保するために、複数の主要電子企業（フィリップス、ソニー、パナソニック、東芝など）が共同で開発しました。HDMIは、テレビ、モニター、プロジェクター、Blu-ray/DVDプレーヤー、ゲームコンソール、ストリーミングボックス、サウンドバー、ノートパソコンといった家電製品に広く普及しており、自動車システムや商業システムにも採用されています。

従来の古いアナログコネクタとは異なり、HDMIは完全にデジタル化されています（シングルリンクDVIとの後方互換性があります）。HDMIには新しいバージョンが作成され、機能が追加されてきましたが、HDMIは依然として同じ19ピンのインターフェースと基本的なケーブル構成を維持しています。2021年時点で、世界中で約100億台のHDMI対応デバイスが出荷されています。

2002年12月9日にリリースされたHDMI 1.0は、シングルケーブルのデジタルオーディオ/ビデオコネクタインターフェースです。DVIリンクアーキテクチャを使用しており、ビデオを同じ形式で伝送しますが、ブランキング期間中にオーディオやその他の補助データを追加します。

HDMI 1.0は最大165 MHzのTMDSクロックをサポートし、DVIと同様にリンクあたり4.95 Gbit/sの帯域幅を提供します。Type-AとType-Bの2つのコネクタを定義しており、ピン配置はそれぞれシングルリンクDVI-DおよびデュアルリンクDVI-Dコネクタに基づいています。ただし、Type-Bコネクタは商用製品では使用されませんでした。

HDMI 1.0はビデオ伝送にTMDSエンコーディングを使用しており、3.96 Gbit/sのビデオ帯域幅（1920×1080または1920×1200を60 fpsで表示可能）と、192 kHz/24-bit解像度での8チャンネルLPCMオーディオを提供します。HDMI 1.0はRGBビデオのサポートを必須としており、Y′CBCR 4:4:4および4:2:2のサポートはオプションです（デバイスが他のインターフェースでY′CBCRをサポートしている場合は必須）。4:2:2サブサンプリングを使用する場合、10 bpc（30 bits per pixel）または12 bpc（36 bits per pixel）の色深度が許可されますが、RGBまたはY′CBCR 4:4:4を使用する場合は8 bpc（24 bits per pixel）の色深度のみが許可されます。

HDMI 1.0は、EIA/CEA-861-Bで定義されたすべての形式や、HDMI仕様自体に記載されているいくつかの追加形式を含む、特定の事前定義されたビデオ形式のみをサポートしています。さらに、すべてのHDMIソース/シンクは、ネイティブのシングルリンクDVIビデオを送受信でき、DVI仕様に完全に準拠している必要があります。

2004年5月20日にリリースされたHDMI 1.1は、DVD-Audioのサポートを追加しました。その他の重要なアップグレードは実施されていません。

2005年8月8日にリリースされたHDMI 1.2では、最大8チャンネルをサポートできるスーパーオーディオCD（SACD）と同様の「One Bit Audio」オプションが導入されました。PCデバイスとの互換性を強化するため、バージョン1.2では明示的にサポートされる形式の要件が緩和されました。これにより、メーカーは定義済みのサポート形式リストに制限されることなく、任意の解像度やリフレッシュレートを持つベンダー固有の形式を作成できるようになりました。

HDMI 1.2では、100 Hzおよび120 Hzでの720pなど、いくつかの新しい形式のサポートも明示的に追加されました。さらに、ピクセル形式のサポート要件が緩和され、ネイティブのRGB出力（PCソース）のみを持つソースがY′CBCR出力をサポートする必要がなくなりました。

HDMI 1.2aは2005年12月14日にリリースされ、Consumer Electronic Control (CEC) 機能、コマンドセット、およびCECコンプライアンステストを完全に規定しています。

2006年6月22日にリリースされたHDMI 1.3は、最大TMDSクロックを340 MHzに強化し、8.16 Gbit/sのビデオ帯域幅を実現しました。この帯域幅は、1920×1080解像度で144 Hz、または2560×1440解像度で75 Hzを表示するのに十分です。以前のバージョンと同様、HDMI 1.3はTMDSエンコーディングを採用しています。10 bpc、12 bpc、16 bpcの色深度（ディープカラー）のサポートを導入し、ピクセルあたり30、36、48ビットに対応しました。さらに、以前のバージョンでサポートされていたITU-R BT.601およびBT.709色空間に加え、xvYCC色空間を含むようにサポートされる色空間が拡張されました。

HDMI 1.3では、色域境界を定義するメタデータを伝送する機能も導入されました。また、AVレシーバーによる外部デコード用にDolby TrueHDおよびDTS-HD Master Audioストリームを出力できるようになりました。さらに、HDMI 1.3には自動オーディオ同期（オーディオビデオ同期）機能が組み込まれています。ケーブルカテゴリ1および2が定義され、カテゴリ1ケーブルは最大74.25 MHz、カテゴリ2は最大340 MHzまでテストされています。HDMI 1.3では、ポータブルデバイス用に新しいHDMIタイプC「ミニ」コネクタも導入されました。

HDMI 1.3aは2006年11月10日にリリースされ、HDMIタイプCのケーブルとシンクの変更、ソース終端の推奨事項が導入され、アンダーシュートおよび最大立ち上がり/立ち下がり時間の制限が撤廃されました。さらに、CECの静電容量制限が調整され、タイマー制御のためのCECコマンドが再導入され、オーディオ制御コマンドが組み込まれました。HDMI 1.3aでは、非圧縮の生DSDではなく、ビットストリームDST形式でSACDをストリーミングするオプション機能が導入されました。HDMI 1.3aを無料でダウンロードするには登録が必要です。

2009年6月5日にリリースされたHDMI 1.4は、2009年第2四半期以降に市場に投入されました。前バージョンの帯域幅を維持しつつ、4096×2160（24 Hz）、3840×2160（24、25、30 Hz）の標準化されたタイミングが導入され、CTA-861タイミングでの1920×1080（120 Hz）のサポートが明示的に追加されました。HDMI 1.4では、HDMI接続された2つのデバイス間で100 Mbit/sのイーサネット接続を可能にし、インターネット接続を共有できるHDMIイーサネットチャネル (HEC) も導入されました。

さらに、オーディオ・リターン・チャネル (ARC)、HDMI経由の3D、新しいマイクロHDMIコネクタ、sYCC601、Adobe RGB、Adobe YCC601を含む拡張された色空間セット、および車載接続システムが導入されました。HDMI 1.4では、フィールドオルタナティブ（インターレース）、フレームパッキング（フル解像度の上下形式）、ラインオルタナティブフル、サイドバイサイドハーフ、サイドバイサイドフル、2D + 深度、2D + 深度 + グラフィックス + グラフィックス深度 (WOWvx) を含むいくつかの立体3D形式も定義されました。

HDMI 1.4では、3Dディスプレイに対して、720p50および1080p24、または720p60および1080p24でフレームパッキング3D形式を実装することを義務付けています。HDMI 1.3で定義された高速HDMIケーブルは、すべてのHDMI 1.4機能で動作しますが、HDMIイーサネットチャネルにはHDMI 1.4で定義された新しい「イーサネット付き高速HDMIケーブル」が必要です。

HDMI 1.4aは2010年3月4日にリリースされ、放送コンテンツ向けの2つの必須3D形式を導入しました。しかし、これらの形式の実装は、3D放送市場が方向性を示すまで延期されました。HDMI 1.4aは、放送、ゲーム、映画コンテンツの必須3D形式を定義しました。3Dディスプレイには、720p50および1080p24または720p60および1080p24でのフレームパッキング3D形式、1080i50または1080i60でのサイドバイサイド水平、720p50および1080p24または720p60および1080p24でのトップアンドボトム形式の実装が求められます。

HDMI 1.4bは2011年10月11日にリリースされ、1.4aドキュメントの軽微な修正のみが含まれていました。これは、HDMI LAが責任を負う最後のバージョンでした。それ以降のHDMI仕様のすべてのバージョンは、2011年10月25日に設立されたHDMI Forumによって作成されています。

HDMI 2.0（一部のメーカーからはHDMI UHDとも呼ばれる）は、2013年9月4日にリリースされました。

HDMI 2.0は最大帯域幅を18.0 Gbit/sに強化しています。ビデオ伝送には以前のバージョンで使用されていたTMDSエンコーディングを維持しており、最大ビデオ帯域幅は14.4 Gbit/sですが、HDMI 2.0では、24-bit per pixelの色深度で、毎秒60フレームの4Kビデオの伝送が可能です。

さらに、HDMI 2.0はRec. 2020色空間、最大32オーディオチャンネル、最大1536 kHzのオーディオサンプル周波数、同一画面上での複数ユーザー向けのデュアルビデオストリーム、最大4つのオーディオストリーム、4:2:0クロマサブサンプリング、25 fpsの3D形式、21:9アスペクト比のサポート、ビデオおよびオーディオストリームの動的同期、HE-AACおよびDRAオーディオ規格、改善された3D機能、および追加のCEC機能をサポートしています。

HDMI 2.0aは2015年4月8日にリリースされ、静的メタデータを用いたハイダイナミックレンジ (HDR) ビデオのサポートが導入されました。

HDMI 2.0bは2016年3月にリリースされ、当初はCTA-861.3仕様で規定されているHDMI 2.0aと同じHDR10規格をサポートしていました。しかし、2016年12月、CTA-861-G仕様を通じてHDMI 2.0bにHDRビデオ転送の追加サポートがなされ、静的メタデータ信号がハイブリッドログガンマ (HLG) を含むように拡張されました。

HDMI Forumによって2017年1月4日に公式発表されたHDMI 2.1は、2017年11月28日にリリースされました。これには、4K 120 Hzや8K 60 Hzを含む、より高い解像度とリフレッシュレートのサポートが導入されています。HDMI 2.1では、「Ultra High Speed（超高速）」と呼ばれる新しいHDMIケーブルカテゴリが導入され、これらの形式に必要な新しい高速データ伝送が可能なケーブルが認定されます。Ultra High Speed HDMIケーブルは古いHDMIデバイスと後方互換性があり、古いケーブルも新しいHDMI 2.1デバイスと互換性があります。ただし、48 Gbit/sのフル帯域幅は新しいケーブルでのみサポートされます。

一部のシステムでは、Linuxオープンソースドライバーのようなオープンソース実装におけるHDMI Forumの使用制限により、HDMI 2.1を活用できない場合があります。そのため、このようなシステムのユーザーは、高解像度や高速データ転送にアクセスするためにDisplayPortを使用する必要があるかもしれません。

4K 60 Hz 8 bpc RGB、4K 60 Hz 10 bpc (HDR)、4K 120 Hz、8K 60 Hzなど、18.0 Gbit/sを超える帯域幅を必要とするビデオ形式では、新しい「Ultra High Speed」または「イーサネット付きUltra High Speed」ケーブルの使用が必要になる場合があります。注目すべきは、HDMI 2.1のその他の新しい機能は、既存のHDMIケーブルと互換性がある点です。

最大帯域幅の増加は、データチャネルのビットレートの向上とチャネル数の拡大の両方によって実現されています。以前のHDMIバージョンでは3つのデータチャネルが使用されており、各チャネルはHDMI 2.0では最大6.0 Gbit/s、HDMI 1.4では最大3.4 Gbit/sで動作していました。さらに、TMDSクロック信号の伝送専用のチャネルが1つあり、これはデータチャネル速度の数分の1で動作します。3.4 Gbit/sまでの信号速度では、TMDSクロック信号はデータチャネル速度の10分の1（最大340 MHz）で動作し、3.4〜6.0 Gbit/sの信号速度では40分の1（最大150 MHz）で動作します。

HDMI 2.1はデータチャネルの信号速度を12 Gbit/sに倍増させています。データ構造が変更され、クロック信号が組み込まれた新しいパケットベースの形式が採用されたことで、これまで専用だったTMDSクロックチャネルを4つ目のデータチャネルとして利用できるようになりました。その結果、このチャネル全体の信号速度も12 Gbit/sに増加しています。これらの変更により、合計帯域幅は18.0 Gbit/s（3×6.0 Gbit/s）から48.0 Gbit/s（4×12.0 Gbit/s）へと劇的に強化され、帯域幅が2.66倍に大幅に向上しました。

データは16b/18bエンコーディング方式を採用することでより効率的に伝送されます。これにより、以前のバージョンで使用されていたDCバランシング方式（80%）と比較して、帯域幅のより大きな割合がデータ伝送に割り当てられます（88.8%）。これと2.66倍の帯域幅増加が相まって、HDMI 2.1の最大データレートは14.4 Gbit/sから42.6 Gbit/sへと高められました。FEC（前方誤り訂正）に関連するオーバーヘッドを差し引くと、実効データレートは約42.0 Gbit/sとなり、これはHDMI 2.0のデータレートの約2.92倍にあたります。

HDMI 2.1は48 Gbit/sの帯域幅を提供し、これは8K解像度を約50 fpsで表示するのに十分です。この解像度は、8-bit per color (bpc) RGBまたはY′CBCR 4:4:4色空間で実現できます。HDMI 2.1はDisplay Stream Compression (DSC) もサポートしており、さらに上位の形式が可能です。DSCを使用することで、HDMI 2.1は8-bpc RGB/4:4:4色空間において、8K解像度（7680×4320）で120 fps、または10K解像度（10240×4320）で100 fpsをサポートできます。さらに、DSCとY′CBCRクロマサブサンプリング（4:2:2または4:2:0）を組み合わせることで、サポートされる形式をさらに強化できます。

HDMI 2.1aは2022年2月15日にリリースされ、Source-Based Tone Mapping (SBTM) のサポートが導入されました。HDMI 2.1bは、その後の2023年8月10日にリリースされました。

2025年1月6日に発表されたHDMI 2.2は、2025年前半にリリース予定です。最大ビットレート96 Gbit/sが導入され、オーディオとビデオの同期を強化するためにLatency Indication Protocol (LIP) をサポートします。

TMDS data2+
TMDS data2シールド
TMDS data2−
TMDS data1+
TMDS data1シールド
TMDS data1−
TMDS data0+
TMDS data0シールド
TMDS data0−
TMDSクロック+
TMDSクロックシールド
TMDSクロック−
Consumer Electronics Control (CEC)
予約 (HDMI 1.0–1.3a)
- Utility/HEAC+ (HDMI 1.4+
- オプション
- HDMIイーサネットチャネル (HEC)
- オーディオ・リターン・チャネル (ARC))
SCL (DDC用I²Cシリアルクロック)
SDA (DDC用I²Cシリアルデータ)
グランド (DDC, CEC, ARC, HEC用)
+5 V (最大50 mA)
ホットプラグ検出 (全バージョン)
- HEAC− (HDMI 1.4+, オプション, HDMIイーサネットチャネル, およびオーディオ・リターン・チャネル)

コネクタ	名前	サイズ	ピン数	用途
Type-A	標準HDMI	13.9 mm x 4.45 mm	19ピン	テレビ、モニター、ゲームコンソール、PC
Type-C	Mini HDMI	10.42 mm x 2.42 mm	19ピン (差動ペアのすべての正信号は対応するシールドと入れ替わっています)	デジタル一眼レフカメラ、ビデオカメラ、タブレット
Type-D	HDMIマイクロ	5.83 mm x 2.20	19ピン (Type-Aとはピン配置が異なります)	スマートフォン、コンパクトカメラ
Type-E	車載用HDMI	13.9 mm x 4.45 mm (ロックタブと耐湿性シェル付き)	19ピン	車載エンターテインメントシステム

ホットプラグ可能: はい
外部: はい
オーディオ信号:
- 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
ビデオ信号: 利用可能な帯域幅による制限