TMDS

TMDS (Transition Minimized Differential Signalling) ehk minimaalse üleminekuprotsessiga diferentsiaalne signaaliedastus on üks diferentsiaalse signaaliedastuse standardeid, mille eesmärgiks on saata kiireloomulisi seerial andmeid, enamasti kasutuses videosignaalide edastamisel, mida kasutavad DVI ja HDMI. TMDS loodi Silicon Image poolt, et vähendada kiires seerial signaalis häireid, seda saavutati kaheosasalise süsteemina. Esimene osa on ühenduvus ja teine tarkvaraline pool. TMDS on standardijärgselt kas ühekanaline või kahekanaline.

Tööpõhimõte 
TMDS loodi kahes osas, ühenduvusilk ja tarkvaraline osa. Peamine tööpõhimõte on ühekanalisel TMDSil paralleelsignaal teha seerialsignaaliks, mis kodeeritakse, saata läbi kaabli, kus on neli diferentsiaalset kaablit ja üks tavaline kaablipaar, mis pärast dekodeeritakse jälle paralleelseks signaaliks. Signaali edastamisel kasutatakse diferentsiaalset signaaliedastust ning juhtmepaarid on omavahel põimitud.

Kahekanalisel on lisaks ühekanalisele veel juures teine värvikanal, kus on kokku kaks kodeerijat ja dekodeerijat sinisele, punasele ja rohelisele värvile. Kahekanaline süsteem saadab esimese kanali kaudu iga video horisontaalse joone kohta paarituarvulisi piksleid ning teine kanal paarisarvulisi piksleid, effektiivselt kahekordistades läbilaskekiiruse.

Kaabel, kus kasutatakse TMDS signaaliedastust, võib olla kuni 10 meetrit pikk. Tavaelus seda pikkust ei saavutata kuna signaali usaldusväärsus oleneb kaabli enda kvaliteedist, sealhulgas mitmest kiust üks juhe koosneb, milline on kaabli varjestus.

Üleminek on kui signaal muutub kõrgest (1) madalaks (0) või vastupidi.

Ühenduvuslik osa 
Ühenduvuselt saadakse saatvalt seadmelt erinevalt punase, rohelise ja sinise värvikanalid ning kella ja kontrolli andmed. Vastuvõetud andmed kodeeritakse 10-bitisteks signaalideks, mida saadetakse läbi kaabli, kus punane, roheline, sinine ning kella ja kontrolli signaalid on põimitud kaablid. Kella signaal ei käi läbi kodeeringu ega dekodeeringu.

Diferentsiaalne signaaliedastus 
Üks signaal saadetakse läbi kahe erineva juhtme, kus üks signaal on madal ja teine kõrge. Juhtmete lõpus liidetakse signaalid üheks ja võrreldakse signaale omavahel. Signaalide võrdlemisel saab sisse tulnud müra maha arvutada. TMDS signaalis kasutatakse diferentsiaalset signaaliedastus iga värvikanali: punane, roheline ja sinine, kohta ning ka kella ja kontrolli juhtmepaaris. Nagu eelnevalt mainitud võrreldakse signaale omavahel, mitte maandusega. See on sarnane madalpinge diferentsiaalse signaaliedastusega (LVDS Low-voltage differential Signaling).

Põimitud juhtmed ehk keerdpaarjuhtmed 
Juhtmete põimimine annab võrreldes koaktsiaalkaabliga parema elektromagnethäirete taluvuse, kus müra võtab sisse ainult üks juhe juhtmepaaris ja selle saab maha arvutada diferentsiaalse signaaliedastusega.

Tarkvaraline osa 
Signaal, mida soovitakse saata üle TMDS kõigepealt kodeeritakse, siis saadetakse läbi nelja erineva kaablipaari ja peale seda dekodeeritakse. Kodeeringus tehakse 24-bitine paralleelne signaal, kus on 8-bitised värvisignaalid, seerial signaaliks. Seerial signaal saadetakse läbi kolme põimitud kaabli vastuvõtjasse, kus signaal tehakse jälle paralleelseks. Standardi järgi ei pea piirama TMDS signaaliedastust 24-bitiste sisendsignaalidega. Kodeerijat saab skaleerida 8-bitiste sammudena, kui kodeerijat skaleeritakse, siis tuleb ka dekodeerijat skaleerida. Kellataktis saadetakse kas pikslite andmeid või kontrolli andmeid, seda juhib data enable(DE) signaal. Kui DE signaal on kõrge(1), siis saadetakse piksite andmeid, kui DE on madal(0), siis kontrolli andmeid. Kella signaal on sünkroonis sisse tulevate signaalide kellaga.

Kodeering ja minimaalsed üleminekud 
Kodeeritakse erinevaid andmeid tulenevalt DE signaalist. Kui DE on kõrge (1), siis kodeeritakse pikslite andmeid ja kui madal (0), siis kontrolli andmeid. Pikslite andmetel on kuni viis üleminekut, kontrolli andmetel on seitse või rohkem üleminekut.

Pikslite andmete kodeerimine 
Igasse kodeerijasse sisse tulev 8-bitine värvisignaal käib läbi kaks sammu enne, kui see liinile saadetakse, esimese kodeerija HSync ja VSync, ning teiste kodeerijate kontrolli signaale ignoreeritakse. Esimene samm on jätta esimene bitt bitijadas rahule ja valides XOR või XNOR loogika väravate vahel, kumb neist tooks tulemuse vähimate üleminekutega. Kui loogikavärav on ära valitud, siis läbib terve jada läbi selle loogikavärava ja jada lõppu lisatakse bitt, et millist väravat kasutati kodeerimises, et dekodeeria suudaks selle tagasi muuta kuvari loogikale arusaadavaks. Teine samm kodeerimises on inverteerimine, et oleks DC (ingl direct current) tasakaal. Inverter jätab meelde bittide ülekaalu, mis on juba saadetud ja võrdleb seda saatmisel oleva bitijadaga ning otsustab, kas on vaja jada inverteerida või mitte, et 0 ja 1 oleks arvuliselt tasakaalus ning peale otsuse langetamist lisab ka jada lõppu biti, et kas jada oli ümber pööratud või mitte, et dekodeeria suudaks sellest loetavaid andmeid välja lugeda.

Kontrolli andmete kodeerimine 
Seekord võetakse arvesse HSync, VSync ning kontrolli signaale ning värvisignaale eritatakse. Kodeering on sellel lihtne olenevalt sisse tulevast kahest kontrolli signaalist (HSync võib olla seekord C0 ja VSync C1) kodeering on vastavalt tabelile:

Läbilaskekiirus 
TMDS läbilaskekiirus algab 25 MHz ja ülemise piiri määrab ära standard, milles seda kasutatakse.

DVI kaablis töötab TMDS 165 MHz, mis on ühe värvikanali kohta teoreetiliselt 1,65 Gbit/s, kui võtta arvesse iga värvikanal, siis 4,95 Gbit/s, kuid kui 10 bitist on 8 värvisõnumid, siis on ühekanalise DVI kiiruseks 3,96 Gbit/s, mis suudab lihtsasti videoid mängida kuni WUXGA resulutsioonini (1920x1200). DVI kahekanalise maksimum teoreetiliseks kiiruseks oleks 7,92 Gbit/s, mis võimaldab resulutsioone kuni WQUXGA (3840x2400).

HDMI kaablis kiirused olenevad HDMI versioonist. HDMIs on igasse värvikanalisse sisse multipleksitud ka audio.

HDMI 1.0 - 1.2a 
Maksimaalne töösagedus on sama, mis DVI töösagedus - 165 MHz, sealt tulenevalt on ka ühekanalisel HDMI ühendusel maksimaalne läbilaskekiirus kuni 3,96 Gbit/s.

HDMI 1.3 - 1.4b 
Versioon 1.3 tõstab maksimaalse töösageduse kuni 340 MHz, mis omakorda tõstab ühekanalise HDMI teoreetilise läbilaskevõime 8,16 Gb/s.

HDMI 1.4b lubab 1080p videot läbi kaabli mängida kuni 120 Hz.

HDMI 2.0 
Versioon 2.0 tõstab maksimaalse andmeedastuse kiiruse kaablis 18 Gbit/s peale, mis võmaldab kuvareid, mille resulutsioon on kuni 4K(2160p) kaadrisagedusel 60 Hz.

HDMI 2.1 
Versioon 2.1 tõstab veelgi maksimaalset andmeedastuse kiirust kuni 48 Gbit/s. See omakorda võimaldab videot, mille resulutsioonid on kuni 10K ning 8K kaadrisagedusel 60 Hz ning 4K kaadrisagedusel 120 Hz.

Rakendused 
Kasutatakse erinevate digitaal videosignaalide edastamisel.

DVI
 HDMI

Vaata ka 

 Diferentsiaalne signaaliedastus
 Keerpaarjuhe
S/PIDF

Viited