想连通超高清的8K世界?没有HDMI 2.1还真不行

2019-05-18

HDMI可算是我们日常生活中最常接触到的接口了,特别是在使用PC、电视机等设备时,几乎都少不了要用到它。从诞生之初,HDMI就树立了“音画一体”传输的理念,能同时传输音频和视频数据使它从一众接口标准中脱颖而出。经过多年发展,HDMI接口的版本从HDMI 1.0发展到HDMI 2.0,再到去年年末HDMI组织HDMI Forum Inc正式发布了最新的HDMI 2.1。

那么HDMI 2.1相比之前的版本增加了哪些功能、又有怎样全新的特性呢?本文将为大家进行解读。

▲HDMI是目前我们生活中最常见的音视频接口之一。

在早期,PC、影音播放器等设备传输音视频到电视机或者其他带音频功能的显示设备时,需要同时连接音频、视频数据线,不同类型的接口很多,用户在连接时比较麻烦。从2002年12月9日开始这一情况发生了变化,HDMI规范在这一天正式发布,它只需要一根数据线就可以同时传输音频和视频数据,极大地提升了用户在连接不同设备时的易用性。虽然距今已经15年之久,但是HDMI本身在视频和音频领域的地位依旧不可动摇,大量的设备包括显卡、显示器、游戏主机、机顶盒等,都提供了对HDMI规范的支持。

在HDMI的发展过程中,随着技术进步和传输要求的不断提升,其规范也经历了多代更新。从早期的HDMI 1.0只支持1080p的显示和消费性电子控制功能,到随后的HDMI 1.4规范增加了对3D视频、杜比TrueHD、DTS-HD等音频技术的支持,再到HDMI 2.0增加了对eARC、4K、HDR等技术的支持,HDMI规范堪称业内对音频、视频规格支持最齐全,同时带宽最大的传输规范之一了。但是,HDMI组织还不满足,全新的HDMI 2.1携带着大幅度提升的带宽和对10K分辨率的支持,再度袭来。

带宽暴增!为10K分辨率做准备

自从VGA这样的模拟信号退出历史舞台后,无论是DVI、HDMI还是DisplayPort等接口都依靠传输数字信号来完成影音图形的数据传播。数字信号无论在抗干扰能力还是传输安全性、数据可靠性上都比模拟信号强太多。不过数字信号传输的问题在于,分辨率越高,音频信息越丰富,对带宽的要求也就越大。

举例来说,1080p的视频带宽在未压缩的情况下大约需要3Gbps,考虑到音频信号等信息,因此同时支持音频和视频传输的HDMI 1.0规范将最大带宽设定在了4.95Gbps。在随后的更新中,考虑对4K分辨率的支持,HDMI 1.4规范将传输带宽提升到了10.2Gbps,但是这个带宽只能勉强完成4K@30Hz视频信号的传输,如果需要更高的4K@60Hz,就显得捉襟见肘了。

HDMI 2.0改变了这样的情况,带宽进一步飙升至18Gbps,已经可以实现对4K@60Hz的支持了,基本覆盖了目前所有主流视频分辨率对贷款的要求,同时还加入了对多路无损音频的支持,整体表现令人满意。

但是,HDMI 2.0规范目前看起来还是缺乏前瞻性的。因为业内在对未来影音视频发展方向上,已经推出了4K@120Hz、8K@60Hz甚至10K这样的标准。其中8K分辨率高达7680×4360,10K分辨率则是10240×4320,更高的分辨率在带来更清晰画质的同时,随之而来的是对数据带宽需求的大幅提升,后者就需要传输规范来支持,HDMI 2.0显然已经不能满足需求了。

在最新的HDMI 2.1规范上,其最大带宽的提升幅度以“倍”来计算,从之前的18Gbps提升至48Gbps,提升幅度达2倍之多。而48Gbps的带宽就能完全满足未来8K、10K超高清分辨率的需求,并且还能为同时传输多路无损音频预留带宽空间。

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▲HDMI 2.1带宽暴增,为未来超清时代音视频传输的需求预留了空间。

在带宽提升之后,之前旧的HDMI数据线和接口是否还能使用呢?答案显然是否定的。由于带宽暴增,全新的HDMI 2.1在线缆设计和接口设计上增加了新的要求,以满足高速传输下数据信号的稳定性和完整性,因此HDMI 2.1的接口和线缆需要通过HDMI 2.1认证,之前的HDMI 1.4以及HDMI 2.0规范的接口和线缆使用在支持HDMI 2.1的设备上是不能获得新的规格的,但是反过来说HDMI 2.1的线缆向下兼容之前所有的规范。

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▲不同分辨率下图像面积示意图。

更多新技术!视频效果更出色

除了带宽暴增这一最根本,也是最核心的变化之外,HDMI 2.1规范在其他技术方面也进行了很多改变。包括动态HDR、静态HDR、可变刷新率、快速媒体切换、快速镇传输、自动低延迟模式等。实际上从HDMI 2.0开始,HDMI组织就开始在新规范中加入大量的新技术,让视频输出的效果更好,更符合人们在未来的使用需求。下面本文就简单介绍一下在HDMI 2.1规范中加入的新技术。

●全面支持HDR功能

HDMI 2.1开始加入了对HDR技术的支持,搭配支持HDR技术的显示器,用户能够看到拥有更高对比度,色彩更讨喜的画面。

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▲HDR技术带来了更宽广的宽容度和更出色的色彩显示。

●增强的音频回传通道

ARC是指HDMI可以允许音频信号通过HDMI数据线回传,这样就可以节省音频数据反复传输需要的线缆和接口。在HDMI 2.1上,则提供了对eARC增强音频回传通道功能的支持。这项技术通过使用额外的两个通道,实现了对低抖动、高带宽、高保真的音频回传,最高支持8路24位、未压缩的192kHz音频,同时能够回传目前流行的Dolby Atmos以及DTS:X等技术的音频信号,提高音频回传的效率和质量。

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▲HDMI 2.1接口和之前的产品完全相同,不过技术和带宽的更新使得用户需要搭配全新的线材。

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▲支持ARC功能的HDMI接口可以让音频信号在不同设备中传递。

●支持可变刷新率

考虑到目前不同帧率的视频格式、尤其是游戏的帧率变化对显示器提出了新的要求,HDMI 2.1提供了对VRR技术,也就是可变刷新率的支持。VRR技术和桌面的G-Sync、Free-Sync有一定的相似之处,都是通过支持可变刷新率的显示屏,来消除视频画面延迟、撕裂和卡顿等问题。

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▲HDMI支持VRR可变刷新率,能带来更少撕裂、更多平滑的画面显示效果。

●支持快速媒体切换

快速媒体切换是一个新加入的技术。这项技术主要是通过信号和显示设备更快速的匹配,来消除目前显示设备中存在的切换媒体或者输入源时存在的黑屏延迟等问题。

●支持快速帧传输和自动低延迟技术

快速帧传输功能也主要是用于降低帧延迟,提高游戏和视频的流畅度、降低撕裂等问题而设计的新技术。自动低延迟技术则是用于自动校正和匹配低延迟设备,降低画面传输延迟、提高流畅度等。

●支持显示流压缩功能

HDMI 2.1开始支持显示流压缩,即DSC功能。这个功能的主要目的是实现视频无损压缩,让数据传输占用带宽更小、功率更低并且降低电磁干扰等问题。


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