滿足HDMI2.1規格的高清線可傳輸8K 60P視頻傳輸

8K 60P的影像視頻傳輸需要什么樣的線材才能滿足,目前HDMI線中達到2.1規格的才可以,且只能滿足4:2:2采樣的才可以,也就是只能滿足8K 60P視頻基礎傳輸,下面一起來了解下:

信號傳輸是家庭影院定制安裝領域的基礎環節,沒有穩定的信號傳輸,優秀的畫面與聲音何從談起。在家庭影院領域,不管是信號源設備,還是AV放大器、家庭影院投影機都是采用HDMI接口。因此,在談起家庭影院定制安裝傳輸標準細則的時候,我們就不能不談最新的HDMI 2.1規格。盡管目前絕大部分的設備仍然是基于HDMI 2.0規格,但是不久的將來我們必須要滿足8K/60的8K超高清傳輸需求,這就需要家庭影院系統中相關的設備全面升級至HDMI 2.1規格。HDMI 2.0規格與HDMI 2.1規格最大的不同之處在于傳輸帶寬的差異,HDMI 2.0只有18Gbps帶寬,可以滿足現在主流的4K/60、4:2:2、10bit的4K超高清視頻信號的傳輸,而HDMI 2.1規格則將所支持的傳輸帶寬從18Gbps提升至48Gbps。不過,需要留意的一點,其實48Gbps的帶寬仍然無法完全滿足BT.2020對于8K/120高規格的超高清、高幀率的視頻信號的傳輸要求。再加上日前HDMI在電腦顯示與專業視頻顯示方面的競爭對手DisplayPort已經頒布最高支持77.37Gbps傳輸帶寬的2.0規格,HDMI 2.1規格從視頻傳輸的角度而言,有點像是過渡階段的傳輸規格,相信隨著更多成熟8K平板電視與家庭影院投影機的誕生,很快我們將會能夠看到支持更高帶寬的HDMI新規格的出現。

回顧HDMI 2.1規格誕生的原因

受到8K超高清傳輸高帶寬要求的壓力,在2018年11月HDMI論壇正式發布了新一代的HDMI2.1規格,明確指出新一代HDMI傳輸介面能夠支持8K/60的信號傳輸,同時將帶寬擴展為48Gbps。盡管這個最高支持的傳輸帶寬已經被DisplayPort 2.0超過,但是目前HDMI論壇成員已經超過90家,全面覆蓋了消費電子領域的眾多品牌,影響力越來越大,相信即使到了8K超高清的年代,HDMI相比DisplayPort依然擁有毫無疑問的統治力。

為什么是48Gbps的帶寬

整個HDMI 2.1規格中關鍵在于支持傳輸帶寬的大幅度躍升。從HDMI 2.0b規格的最高18Gbps驟然提升至48Gbps,直接影響到HDMI線材需要面臨更新換代,而長距離傳輸HDMI光纖線的優勢將更加明顯。為什么HDMI 2.1規格采用48Gbps最高傳輸帶寬?因為當我們要傳輸8K/60p,4:2:0,12bit超高清信號的時候,我們就需要48Gbps的傳輸帶寬。換句話來說,HDMI 2.1規格是專門為下一代的超高清8K傳輸而特別設計的,充分考慮過8K信號傳輸的基本要求。那么,HDMI 2.1規格能否實現8K/120級別的超高清信號傳輸?這需要依靠DSC(DisplayStream Compression) 顯示流壓縮技術,將8K/120規格的超高清信號進行壓縮傳輸。

更高的傳輸帶寬要求,就需要全新的線材規范

為了解決48Gbps信號傳輸的問題,HDMI論壇特別推出了嶄新的Ultra High Speed HDMI線材規范,能夠全面支持4Kp50/60/100/120與8Kp50/60并且還加入了eARC與VRR等新的HDMI 2.1技術特點。同時Ultra High Speed HDMI線材還特別強調擁有超低的EMI(電磁干擾),可減少對附近無線設備的干擾。畢竟目前越來越多的播放設備、平板電視以及AV放大器開始加入了無線傳輸功能,隨著無線傳輸帶寬的不斷提高,對于電磁干擾的要求就更高。

必須強調的一點,對于傳輸線材標準,HDMI論壇已經不再采用HDMI版本來標識,而是采用另外一套與傳輸帶寬相關的標準來定義。對于1080/24、4:2:2、8bit,帶寬為2.23Gbps以下的信號傳輸,可以采用Standard HDMI線材;對于4K/24、4:2:2、8bit,帶寬為8.91Gbps以下的信號可以采用High SpeedHDMI線材;對于4K/60、4:2:2、10bit,帶寬為17.82Gbps以下的信號可以采用Premium HDMI線材;至于48Gbps帶寬以下的4K/8K/10K信號傳輸可以采用Ultra High Speed HDMI線材傳輸。而根據HDMI論壇的相關資料,下一代的HDMI規格很可能直接就支持8K/120、4:2:2、12bit,帶寬為128.3Gbps的超高清信號傳輸,而這也將會是BT.2020標準中最高規格的8K信號傳輸規格。因此,隨著HDMI傳輸的帶寬越來越高,未來還需要突破至128Gbps,對于HDMI線材的傳輸要求更高,HDMI線材要實現10米以上的長距離傳輸則需要持續不斷的技術突破。

而從目前的情況來看,想要實現48Gbps高帶寬的10米以上長距離傳輸,HDMI光纖線是一種不錯的解決方案,同樣也可以考慮采用HDMI轉高速網線如(7A類線)的方式。但是未來是否傳統的HDMI合金線能夠通過技術的改革,加入性能更為強大的放大器實現48Gbps的8K超高清信號長距離傳輸,讓我們拭目以待吧。另外,對于HDMI 2.1標準所支持的畫面分辨率,除了8K之外,還能支持10K超高清顯示。其實10K就是8K的2.35:1版本,垂直分辨率依然是4320,只不過畫面的水平分辨率提升到10240。同樣,HDMI 2.1標準也支持4K的寬屏版5K超高清顯示,也就是5120×2160。

 

120Hz高幀率或刷新率是HDMI 2.1規格中的重點

在HDMI 2.1規格之中,我們可以看到8K方面的技術指標并不會單獨存在,往往在后面都會加上60Hz這個數字。其實這個數字就是幀率,或者說是屏幕的刷新頻率。幀率越高,我們所能看到的動態影像細節就越多。在1080p藍光電影的年代,基本上電影大片都是采用最低的24Hz的幀率,主要是為了兼容膠片電影的規格。24Hz影像的特點在于擁有相當強的膠片感,但面對高速運動的影像時并不清晰,畫面的流暢性一般。60Hz甚至是120Hz高幀率的影像能夠有效提升高速動態影像的清晰度,尤其在體育賽事、動作電影、游戲與VR方面。在如今的UHD 4K超高清藍光電影的時代,絕大部分的電影大片還是沿用了24Hz的幀率,動作大片卡頓的問題依然存在。不過我們也終于看到第一部采用60Hz幀率的電影,來自李安的《比利林恩的中場戰事》,畫面流暢性相信給不少影音愛好者留下了深刻的印象。其實,幀率是非常重要的衡量畫面優異性的指標。而電腦顯示器在這方面就比平板電視和家庭影院投影機要走得快許多,目前144Hz刷新率的顯示器已經成為了電子競技類游戲屏幕的標配,甚至高端游戲顯示器已經能夠達到200Hz以上的刷新率。如果你是一個游戲的發燒玩家,習慣了144Hz甚至是200Hz高刷新率的影像,回過頭來看24Hz的藍光電影,恐怕眼睛會覺得難受。在BT.2020標準之中,對于8K超高清信號是需要達到120Hz的幀率,而在HDMI 2.1標準之中最高也可以支持8K/60、4K/120的非壓縮超高清傳輸要求。期待未來能夠有更多采用高幀率拍攝的藍光電影或影視節目的推出。

強調支持多種靜態與動態HDR解決方案

除了高刷新率之外,HDMI 2.1規格更是特別強調支持多種靜態與動態HDR高動態范圍的解決方案。目前主流的HDR技術主要分為兩大類,一是屬于靜態HDR技術的HDR10,一是采用元數據的動態HDR技術的Dolby Vision。HDR10與Dolby Vision已經成為了現階段UHD 4K超高清藍光的主流HDR技術規格,只是在家庭影院方面,暫時家庭影院投影機僅僅支持HDR10,還不能支持Dolby Vision。如果想要感受Dolby Vision的優勢,對于家庭影院系統而言,還需要等待能夠真正支持DolbyVision機型的出現。HDR高動態范圍的好處是擴大了整個畫面的明暗對比,使得畫面中的黑色更深沉,高光更具能量感,從而讓整個畫面的細節更為豐富,高光部分的色彩更加接近于我們所看到的實際色彩亮度。動態HDR技術的優勢,在于其動態范圍優化的方式從整部電影,調整為每一幀的畫面,也就是說對于畫面動態范圍的處理更為細致,所得到的每一幀畫面的明暗對比更為強烈,更能突顯了HDR高動態范圍的優勢。靜態HDR技術最大的問題是基于顯示設備的亮度信息實現色調映射,而動態HDR技術則是基于電影中每一幀的亮度信息顯示動態的色調映射,原則上來說,動態HDR技術更加適合光輸出并不是那么高的投影設備,能夠讓投影機表現出更好的畫面動態過渡。

eARC、VRR、QMS、QFT、ALLM

HDMI 2.1規格中的那些方便用戶的功能

下面我們再來講講HDMI 2.1規格中那些便于用戶使用的附加功能,盡管不像8K/60、動態HDR技術、48Gbps帶寬那么引人注目,但是卻同樣都是十分有用的功能,包括了eARC、VRR、QMS、QFT、ALLM功能。

eARC增強型音頻回傳訊道功能,能夠支持目前前沿的基于對象的音頻規格,包括Dolby Atmos與DTS:X,以及未壓縮的5.1、7.1以及最高32通道的未壓縮音頻信號的回傳,可以確保音頻設備與HDMI 2.1設備之間的完整兼容性。eARC最常用到的地方是Soundbar一體化條形音箱,特別是能夠支持Dolby Atmos與DTS:X這類沉浸式三維音效的Soundbar。

VRR可變刷新頻率是一種專門針對電子游戲的功能,通過不斷改變刷新頻率將視頻源與顯示設備同步,從而帶來更加流暢的與最佳質量的影像再現,可以實現在渲染的同時發送并顯示幀,不會受到任何限制,有效減少或消除游戲畫面延遲、卡頓與撕裂的問題。VRR可以搭配AMD FreeSync技術使用,讓整個動態游戲畫面變得更加流暢。

QMS快速媒體切換功能可以瞬間切換顯示內容的分辨率或幀率,而不會有任何顯示中斷,換句話來說就是徹底解決了我們在切換不同信號源令人討厭的黑屏等待問題,實現快速的節目源切換。這個對于家庭影院投影系統來說是非常有用的功能,也是HDMI 2.1規格之中最實用的功能。

QFT快速幀傳輸是一個減少游戲和交互式虛擬現實顯示延遲問題的實用性功能。ALLM自動低延遲模式可以在各種不同的娛樂應用顯示的時候,自動設置理想的延遲設置,同時不會干擾觀看與交互性應用,主要也是為游戲與VR顯示而設的功能。QFT和ALLM這兩個功能主要應用在頭戴式設備上,例如VR設備。這類頭戴式設備由于用戶的眼睛離顯示屏的距離非常近,對于畫面的延遲有很高的要求,所以HDMI 2.1規格通過這兩個新功能強化了VR設備在延遲方面的表現。

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