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    HDMI进化到HDMI2.1,超高速视频传输时代来临

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    开心
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    [LV.3]偶尔看看II

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    楼主
    发表于 2019-8-20 10:48:40 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    禁毒吧-中国禁毒网站戒毒论坛
      国内HDMI线材市场及其混乱,经常碰到兼容问题,比如最常见的1.4和1.3不兼容,1.4和2.0版不兼容??吹秸饪赡芑嵊腥怂嫡馐锹医?,明明cat2后的HDMI不分版本,线是通用的。
      实际上这句话并不准确,具体下面解释。
      HDMI完整的线材包括接口和线缆两个部分:
      接口方面,HDMI联盟定义了type A/B/C/D/E共5种规格,其中双路的B口基本没有厂商在做(仅一款产品在官网注册)不用理会,剩下的C和D口分别是mini HDMI和micro HDMI,前者摄像机可能有在用,后者常见于手机等小型移动设备(D比C要小很多),E口是车载专用口,长21.9mm,外面有防脱落的倒钩,较少见。市面上最常见的是A口,长13.9mm,包括电视、显示器、播放器、游戏主机等众多家用数码设备。
      线缆部分,HDMI联盟将其分成了9类,同时又对厂家提出了一个叫做Category 的认证流程,这个流程完成后,根据其送测样品线缆的带宽值,分为Category1/2/3三个不同的认证标准,具体如下:
      Cat1
      Standard HDMI Cable
      Standard HDMI Cable with Ethernet
      Standard Automotive HDMI Cable
      Cat2
      High Speed HDMI Cable
      High Speed HDMI Cable with Ethernet
      High Speed Automotive HDMI Cable
      Premium High Speed HDMI Cable
      Premium High Speed HDMI Cable with Ethernet
      Cat3
      The Ultra High Speed HDMI Cable
      其中Standard开头的是Cat 1,带宽不得低于2.25Gbps;High Speed是Cat2,不得低于10.2Gbps(HDMI 1.3引入),而Ultra High Speed是Cat3,它是最新的HDMI2.1标准所相匹配的新线缆带宽48 Gbps。除了Cat3和Premium High Speed ,Cat1和Cat2认证都分别对应三种,分别为普通版,网络版,Automotive即车载版。
      要注意的是,Premium High Speed很特别,官方没说明它属于Cat2,但因为Ultra High Speed才是Cat3,那么把它就姑且放在2里面吧,或者也可以说是Cat2超,带宽18Gbps。通过该认证的设备带有一个黄色二维码标志,这也是以前所不具有的。从HDMI联盟官网所见,网络版的Premium似乎还是用的老版本的High Speed的蓝色标志,具体可见下附型号。
      看到这里不妨试算一下,如果将9种线缆和5种接口组合后会如何?考虑到接口两边不同的情况,那么最大会出现9 * 5 * 5 = 225种组合。
      实际上如前所述,B口基本不存在(HDMI官网登记仅有1款),车载的E口也很少(车载有用A口的),C口被后出的D口所取代,而即使是D口近年来也有往USB-C过度的趋势(可节省移动设备的宝贵空间)。于是,只看A口的9种就差不多了。
      
      但是你以为这样就完了么,并没有。
      HDMI联盟继续搞事,提出来一个所谓HEAC(HEC+ARC)的总线(BUS),简单来说,就是在上述基础之上又引入了HDMI 1.4标准带来的Ethernet(百兆以太网)和ARC(音频回传)。以太网和ARC是利用相位相反的信号来传输的,对于实际产品而言,这两个功能同时存在?;欢灾?,那些标有“with Ethernet”的网络版的线,也就同时能用ARC功能。照此理解,并不是只有Cat2的网络版可以用到ARC,Cat1的网络版也可以存在ARC。如果这些产品真要出现在世上,可能进一步干扰用户选择。
      还好,目前市面上的产品还是以Cat2和Cat2网络版为主,Cat1网络版这样的产品似乎并看不到。而即使是国际市场上标有HEAC的产品也是寥寥无几(除了如巴法洛之类的日企),就连始作俑者之一的索尼也还是把HEC和ARC分开写的。
      上述已提及Cat1、Cat2、Premium等都是根据带宽来划分的,那么在购买连接线之前,我们也可以自己试算一下自己的设备所需的HDMI带宽。
      最简单的方法就是分辨率x刷新x色深,比如1080p下60Hz刷新,8bit色深即为:
      1920 * 1080 * 60 * 10 * 3(乘3是因RGB分为三个通道)
      但这个数据不完整,因为基于TMDS的HDMI传输数据时并不能100%全部拿来传输视频数据,还需要传输不包含视频的信号数据(比如blanking intervals)。至于具体TMDS怎么做,要看其内部采用何种时序标准,目前主流的有CVT-R2标准和CTA-861-G标准,前者是EDID(Extended Display Identification Data(扩展显示标识数据))的组成部分,后者为E-EDID(前者的扩展版)。简单来说他们都是用来通过读取内置芯片来匹配设备兼容的数据,当然时序信息也包含在内。有兴趣可自行查看标准,这里不赘述。
      CTA-861-G(前身EIA/CEA-861)由CTA制定,全称Consumer Technology Association,即大名鼎鼎的美国消费者技术协会,每年CES展会就由它主办,成员超2200家公司。
      CVT-R2由VESA制定,脱胎于CRT显示器的CVT标准,后来又推出了针对LCD显示器的R2版本,即现在的CVT-R2。相对全能型的CTA,VESA小很多基本是前者的1/10。
      这两个标准的时序方式存有差异,带宽的计算也就有所不同(一般来说CVT-R2比861要?。?。CTA的861主要为电视所采用(其中就包括了HDMI联盟),而VESA的主要用在显示器。早期的有部分显卡因为TMDS是采用的外部芯片(当时还是DVI,即HDMI的前身),显卡驱动面板里甚至还能对其进行更改:
      
      题外话,不光老黄的N卡用过矽映的TMDS芯片,ATI(现AMD)也曾采购过。
      既然861的有现成的PDF可查,这里按861来计算(VESA那边虽然也是免费标准,但是需要注册查看)。
      根据CTA 861的标准可查,1080p和2160p在60Hz刷新下对应的分别是280/45、560/90,需要把这部分的像素也各自并入原始的横纵分辨率,而TMDS内部发生8bit到10bit的转换,所以最终:
      (1920+280) * (1080+45) * 8 bit * 60Hz * 10 /8 * 3 = 4.455Gbps
      (3840+560) * (2160+90) * 10bit * 60Hz * 10/ 8 * 3= 22.27Gbps
      另一种也是较常见的计算带宽方式,可先把HDMI编码8bit转10bit的成本计算进去,比如将HDMI 2.0 18Gbps带宽也就是18Gbps * 8bit / 10bit = 14.4Gbps
      那么此时,(3840+560)* (2160+90) * 10bit * 60Hz * 3= 17.82Gbps
      乍一看好像满足18Gbps,但因HDMI 2.1以下版本都有TMDS有8bit到10bit编码转换,实际只有14.4G带宽,已经事先打了折扣,所以还是不满足4K60Hz RGB 444。
      根据上述公式,8bit444的4K60Hz算下来是14.256Gbp,刚好满足2.0的18 Gbps /14.4 Gbps标准,所以如果没有HDR的情况,也还是可以用8bit来达到RGB。但索尼等制定的4K蓝光即UHD BD标准里,蓝光电影几乎全含有HDR,而10bit是其必须要求,只能另谋其他出路。
      解决的方式除了换用2.1版本的设备,还可以改用YCbCr420和422格式(一种抽样压缩格式,可压缩体积)进行数据保存,将上述算出的带宽分别除2和1.5,这样下来就能轻松满足最大带宽。如索尼的PS4 PRO主机,当其开启4K HDR时,就会自动改用420取代RGB 444,说到底就是因为HDMI 2.0协议带宽不足。
      接下来回到开头的地方,为什么说“Cat2(即含HDMI 1.3、High Speed在内)后的线材不分版本”这句话有问题(这里姑且不论2.1)。
      首先,PremiumHigh Speed认证和High Speed两种认证还是存有差异的,虽然后者现在有很多产品都宣传自己能够达到18/14.4Gbps的带宽。官方对此解释为Premium会在检测带宽的同时,增加EMI(电磁干扰)的检测,避免其他设备因为HDMI产生问题(比如干扰家庭影院所用的无线音箱等),而High Speed没有此项。毕竟消费者不是ATC,不可能自己搞测试。通过官方认证测试的Premium产品基本都比后者要贵,前者甚至还有通过改用银等传输效率更高材料的产品。
      
      其次High Speed标准版和Premium High Speed标准版均未含有网络特性,也就是说没有ARC,如果要用ARC回传其他设备的音频,那么网络版的认证就不可缺,不能买标准版的产品。
      最后,常见的国产厂商并不按HDMI官方的认证标准出牌,他们有自己的套路。
      HDMI联盟的7家创始公司内,国内目前能买到索尼和飞利浦这两家的线材。作为创始成员的这两家还是比较规矩的采用了官方标准来标识产品,包装位置标注是Standard(Cat1)还是High Speed(Cat2),或者Premium High Speed。但即便是飞利浦,大多产品未提及ARC,哪怕是那些标注了网络认证的型号,产品介绍配图也有诸多错误,这种乱象放其他厂商身上也并不罕见。
      那么看看其他国产厂商如何。虽然厂商们都交着每年1万刀的会费(专利使用费按件另算),却很少会在包装上注明是cat几或者High Speed等认证,最多只是告诉你版本号。实际上,早在2012年,HDMI联盟就已禁止在包装上注明HDMI的版本了,但是国内厂商各有各的想法,并没有照此跟进。
      长度确实会对信号进行衰减,过长的话肯定会达不到标准带宽从而降低标准也是情有可原。目前一些较长的高级线材会采用诸如功率放大等方案来改善信号,成本也会随之增加很多。但无论再怎么说,这般全都弄成一个型号也太乱了。
      综上所述,不能仅看到HighSpeed或者标明18Gbps带宽就买,很有可能就会碰上18Gbps因长度或者认证问题其实并不达标,也有可能因为不含ARC而无法满足你的音频回传需求。
      那么到底应该如何选购,简单来说还是要首选认证产品,其次再考虑非认证的,按自己的需求进一步细分
      游戏玩家所用的高刷新的屏幕,比如1080p 144Hz、180Hz或以上的,这种一般都是显示器(电视一般最高只有120Hz,861更是完全没有对应的标准),线材一般推荐用DP,如果非要用HDMI,首选高带宽的,因为10bit下Cat2即High Speed的带宽也满足不了144Hz 1080p,只能选择HDMI 2.0,需要18Gbps带宽的连接线。如果是1440p的240Hz或更高刷新8bit/10bit显示器,2.0也救不了你,只能DP1.3或者HDMI 2.1(现有显示器产品应该还未具备)。
      音频方面再做一点补充。需要用播放器播放SACD或者Dolby TrueHD、DTS Master HD这两个1.3版本后出现的无损格式,则只要播放器能够解码,那么线材就没问题,但需要注意播放器的最大分辨率,以及是否也有ARC等需求(音频往往和视频的需求同时出现,HDMI官网单说音频随便用并不严谨)。
      最后,如果选要选国产型号,而刚好它又没有这些认证,那么首先要看长度对应的HDMI版本问题;其次要跟客服沟通好如18Gbps带宽、ARC、3D这些上述的特性支持与否;最后,还要确保自己不要买到地摊上的伪劣产品,这些产品不但达不到标称带宽,还因为引脚设计问题,很可能在插拔过程中烧毁端口。
      最后,如果选要选国产型号,最好选知名品牌,毕竟大品牌选材和认证方面都是有保证的,例如国内品牌商开博尔kaiboer即将推出的一款HDMI2.1高清线,满足Cat3认证标准,线身有明显的标识:“ULTRA HIGH SPEED HDMI CABLE”并且材质都是采用国内顶级原料,镀锡铜线芯,镀金端子,锌合金外壳,多层屏蔽层,工艺精湛,颜值与内在并存,在国内高端连接线还不是很多的环境下,这款线将会是影音发烧友的最佳选择。
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