HDMI 2.1终于来了,完美体验10K视频!

科技观潮 2019/06/15 00:08

对于高清爱好者、顶级游戏玩家来说,用HDMI方式传输视频源显得至关重要。因为,HDMI作为全数字化视频和声音发送接口,可以同时发送未压缩的音频及视频信号。由于音频和视频信号采用同一条线材,大大简化系统线路的安装难度。因此,HDMI一般用于机顶盒、DVD播放机、个人计算机、电视游乐器、综合扩大机、数字音响与电视机等影音设备。

所以在目前的主流影音设备上,HDMI接口几乎成为标配。诸如液晶电视、网络机顶盒、平板电脑、XBOX等设备上均能看到HDMI接口的身影。但是,当视频源发展到8K时代,现有的HDMI标准已经无法满足视频传输需求,因而在2017年底推出了HDMI2.1接口标准。

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接下来,从2018年开始,液晶电视陆续开始采用HDMI2.1标准,到了2019年,支持HDMI2.1标准的设备越来越多,特别是在刚刚过去的CES 2019展会,我们能够看到三星、索尼、LG的新款高端型号电视都会支持HDMI 2.1接口,同时电视分辨率提升到了8K。而要满足8K分辨率内容的传输,就必须要有HDMI 2.1线缆的支持,但相关线缆迟迟未认证。

今天,我们终于迎来了HDMI2.1线缆认证的好消息。据悉,HDMI论坛计划在未来几个月内推出其UHS HDMI互连认证计划,标识为超高速HDMI(Ultra High Speed HDMI),其中包括各种合规性测试,以确保高数据速率下工作正常,并支持所有功能。未来,“官方”HDMI 48G铜缆和光缆将上市,而电视制造商也在准备首批HDMI 2.1超高清电视。

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尽管第一批HDMI 2.1 48G品牌的电缆在2018年末公布,但它们未经HDMI论坛正式认证,原因之一是HDMI 2.1的认证计划尚未准备就绪。所以市面上虽然已经有了一些支持HDMI 2.1规格的产品,比如8K超清电视,但它们并不能宣传属于HDMI 2.1,因为配套的数据线、控制芯片也严重匮乏,尤其是数据线必须用新的Ultra High Speed HDMI (48G)。

据悉,HDMI 2.1 48G线缆将有4条数据路径,每条超12GT/s,总带宽为48 Gbps,高于目前的18 Gbps,同时保留了与现有设备的向后兼容性。这种带宽是单缆实现8K@60FPS(开启DSC)和4K@120FPS的必要要求。包括4Kp/120Hz,8Kp/100或120Hz,10Kp/100或120Hz,并支持即将推出的色彩空间,如BT.2020(Rec. 2020), 10/12/16位色深。

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为迎合HDMI 2.1认证,许多芯片商也开始行动,比如,芯片商瑞昱表示,他们的RTD2173方案正在等待HDMI论坛认证,通过之后就可以用于PC主板、笔记本、转接器、扩展坞、数据线等相关设备。遗憾的是,笔者发现,对于PC平台而言,目前并没有支持HDMI 2.1标准的GPU显卡,无论NVIDIA RTX 20系列、AMD RX 5700系列还是Intel第十一代核显,都未加入或者未提及,相信在HDMI 2.1认证后,相关GPU芯片会如期推出。

延伸阅读:详解HDMI2.1标准

HDMI 2.1技术标准诞生于2017年11月30日,它是一种面向未来超高质量音视频传输的技术标准。就目前来说,对于大多数人HDMI 2.0b标准的性能已经相当强悍,带宽18Gbps,支持4K/60Hz视频,甚至也可以传输24帧或30帧的8K视频。但是,HDMI 2.1的性能则再提升数倍,带宽最高达48Gbps,支持4K/120Hz、8K/60Hz、10K等分辨率和刷新率的视频。

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与之前的标准相比,HDMI 2.1最大的改变就是比速率,它支持诸多新特性。比如动态HDR、可变刷新率(VRR)、快速帧传输 (QFT)、快速媒体切换 (QMS)等。

1、动态HDR:确保视频的每一幕、甚至每一帧,都显示出景深、细节、亮度、对比度的理想值以及更宽广的色域。

2、增强音频回传通道(eARC):让电视通过HDMI线把高码率的Dolby Atmos杜比全景声、DTS:X等3D环绕声音频直接传送到A/V功放接收机或回音壁等设备上。

3、可变刷新率(VRR):对游戏玩家格外重要,,可减少画面的延迟、卡顿、撕裂的现象。

4、快速帧传输 (QFT) :主要针对VR虚拟现实,大幅减少延迟,使游戏和实施交互虚拟现实无迟滞,更顺畅。

5、自动低延迟模式 (ALLM) :自动设置理想的延迟,实现流畅、无迟滞和不间断的观看和交互。

6、快速媒体切换 (QMS) :可在显示内容之前消除可能导致黑屏的延迟。

延伸阅读:HDMI2.1真伪难辨

正是因为HDMI 2.1拥有新特性,但一些电视、显示器并不能完整支持HDMI 2.1,这就使得市面上很多产品出现虚假宣传,比如有的电视支持eARC和VRR,但带宽根本达不到48Gbps,无法支持4K/120帧或8K/60帧视频,可是厂商仍宣传其支持HDMI 2.1标准,因此购买时必须注意。

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此外HDMI 2.1线材也非常关键,如果你现在就想购买HDMI 2.1线材,很可能买到不达标HDMI 2.1线材甚至假货,因为HDMI 2.1的符合性测试规范 (CTS) 还没有完全出台,目前无法测试HDMI线材是否达符合规范,建议等真正HDMI 2.1认证完成后再买HDMI 2.1线材。

另外就是线材的材质选择,HDMI 2.1的传输带宽高达48Gbps,这样的带宽让目前的筒芯线缆非常吃力,我们知道,HDMI铜线缆是多条铜线捆绑在一起的,在实际使用中,为了适合在室内布线,线材要尽量的细以便于弯曲、隐藏,但是铜线越细,传输信号损失就越大,满足HDMI 2.1的线材传输距离将非常可怜,若想实现较长距离的高速传输,就必须使用粗线,因此在CES 2019上展示8K视频的线缆就都非常粗大。

另一个选择就是光纤HDMI线缆,它直径控制在3mm,且光纤HDMI不需要外部电源,直接从HDMI连接本身获取电能即可。目前,开博尔、长飞这样的线材厂已经研发出了带宽达56Gbps的光纤HDMI线缆,最高可支持100米到300米超低损耗传输,可以说比铜芯线缆进步巨大,同时价格也越来越便宜,HDMI 2.1认证后,相信光纤HDMI线缆会成为主流。

延伸阅读:HDMI版本演化

目前,HDMI标准主要有三种:标准HDMI、高速HDMI、超高速HDMI (48G)。其中,标准HDMI数据线可选支持HDMI版本特定的子技术规范,而高速HDMI数据线皆支持,如Deep Color和xvYCC等规范。标准与高速HDMI数据线皆可选配支持以太网。另外最新的HDMI 2.1版本则提供新的48G线材规格,包含所有功能。而HDMI自推出以来经历了多个版本。

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1、HDMI 1.1

2004年5月提出,支持DVD-Audio

2、HDMI 1.2

2005年8月提出,支持8声道1bit音频(SACD所用户),让PC视频源可使用HDMI Type A接头,在维持YCbCr CE色域前提之下开放PC讯源使用原生RGB色域。

3、HDMI 1.2a

2005年12月提出,完全确立CEC沟道的功能,指令集,以及兼容性测试程序

4、HDMI 1.3

2006年6月22日提出,扩增single-link模式的带宽至340 Mhz(数据发送速度10.2 Gbps),从24bit色域(1677万色)扩张支持至30-bit, 36-bit,与48-bit(RGB or YCbCr)色域,支持新的xvYCC色彩标准、支持自动语音同步(台词对嘴)机能、支持Dolby TrueHD以及DTS-HD Master Audio信号输出至外接解码器,如果播放机具有直接将此二种信号解码的能力,则不需要支持HDMI 1.3,因为所有的HDMI规格都可以发送未压缩的音频信号。

5、HDMI 1.3a

2006年11月10日提出。修改Cable and Sink的HDMI C Type接头,移除上升时间(rise time)和下降时间(fall time)的最高最低限制,改变CEC电容限制,澄清RGB视频量化范围,增加CEC指令关于时间及声音控制,同时Released认证的测试规格文件

6、HDMI 1.3b

2007年3月26日提出,主要是修改HDMI测试规格(HDMI Testing specification),而HDMI Specification依然是HDMI 1.3a。所以第一次出现当时的主要的HDMI Specification跟测试规格(HDMI Testing specification)是不同版本的情况发生。

7、HDMI 1.3b1

2007年8月1日提出,仅修正关于测试设备上Type C connector的固定器(fixture)的些微内容

8、HDMI 1.3c

2008年7月25日提出,和1.3b、1.3b1一样是为1.3a制订的测试标准,与之前版本的主要差异为线材的测试(增加线材测试条目或修正其内容有助于HDMI设备的互连兼容性)。

9、HDMI 1.4

2009年5月28日提出,新增HDMI百兆以太网沟道,允许基于互联网的HDMI设备和其它HDMI设备共享互联网接入,无需另接一条以太网线。新增音频回授沟道(ARC, Audio return channel),让高清电视可通过HDMI线把音频信号独立传送到A/V功放接收机、音响设备上输出。定义通用3D格式和分辨率。实现家庭3D系统输入输出部分的标准化,最高支持两条1080p分辨率的视频流。最高支持4K×2K(3840×2160p@24Hz/25Hz/30Hz或4096×2160p@24Hz),拓展支持色彩空间,专为数字相机设计的色彩空间,包括sYCC601、Adobe RGB、AdobeYCC601,可在连接数字相机的时候显示更精确的逼真色彩。新增Micro HDMI迷你接口,新的Micro HDMI接口将比现在的19针普通接口小50%左右。支持汽车连接系统,一种为车载高清内容传输设计的线缆规范,可避免发热、震动、噪音等汽车内部常见环境的影响,也为汽车制造商在车内传送高清内容提供一套切实可行的解决方案。

10、HDMI 1.4a

2010年3月4日提出,新增Top-and-Bottom(上下)格式,新增两套应用于广播系统中的强制性3D画面传输格式标准,定义强制性广播、游戏、电影3D标准。HDMI 1.4a标准要求3D显示设备帧封装水平须达到720p@50、1080p@24或720p@60、1080p@24。

11、HDMI 1.4b

2011年10月11日提出,支持3D1080p120Hz

12、HDMI 2.0

2013年9月4日提出,新增2160p@50 YCbCr 4:2:0、2160p@60 YCbCr 4:2:0(4K分辨率)支持21:9长宽比、32声道,4组音频流、传输带宽18Gbps、支持CEC扩展、支持双画面、动态自动声画同步

13、HDMI 2.0a

2015年4月8日提出,支持高动态范围成像(HDR)

14、HDMI 2.0b

支持高动态范围成像(HDR)视频的传输 带宽高达18Gbps 4K @ 50与/ 60(2160P),最多的最高音频保真度1536kHz音频采样频率 双视频的同时递送流提供给多个用户在同一屏幕上 同时传送多路音频多用户(最多4) 9视频宽高比:为广角戏剧21支持 视频和音频流的动态同步 CEC扩展通过单一控制点提供更多的扩展命令和消费电子设备的控制

15、HDMI 2.1

2017年1月4日提出,带宽提升至48Gbps,支持4K 120Hz及8K 60Hz、支持高动态范围成像(HDR),可以针对场景或帧数进行优化、支持eARC功能、可针对游戏帧数进行信号同步,减少画面撕裂。