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你所不知道的HDMI
發布時間: [2020-01-07]

你所不知道的HDMI

HDMI接口,很久沒用更新相關資訊,但是HDMI一直在視頻領域部分是神一樣的存在,雖然面臨Type C和DP的阻擊,但是無奈對手太強大,真的下架好難啊,今天聊下HDMI2.1,協會網站最近更新啦些玩意,而且新的HDMI網站頁面非常的小清新的感覺,這一年從USB協會到UL網站,再到當下的HDMI協會(WWW.HDMI.ORG),都開始關注網站的布局,并完善啦中文描述的部分,值得我們借鑒和點攢,今天我們聊HDMI的技術更新發展,【2018】你必須了解的HDMI1.0到HDMI2.1規格變化.

目前國內HDMI線材市場及其混亂,經常碰到兼容問題,比如最常見的1.4和1.3不兼容,1.4和2.0版不兼容,看到這可能會有人吐槽,明明cat2后的HDMI不分版本,線是通用的,好吧,我們從長計議,從頭再來聊.

HDMI完整的線材主要包括連接器和線纜兩個部分

連接器部分,HDMI聯盟定義了type A/B/C/D/E共5種規格,其中雙路的B口基本沒有廠商在做(僅一款產品在官網注冊)不用理會,剩下的C和D口分別是mini HDMI和micro HDMI,前者攝像機可能有在用,后者常見于手機等小型移動設備(D比C要小很多),E口是車載專用口,長21.9mm,外面有防脫落的倒鉤,較少見,市面上最常見的是A口,長13.9mm,包括電視、顯示器、播放器、游戲主機等眾多家用數碼設備. 

線纜部分,HDMI聯盟將其分成了9類,同時又對廠家提出了一個叫做Category 的認證流程,這個流程完成后,根據其送測樣品線纜的帶寬值,分為Category1/2/3三個不同的認證標準,具體如下:
 
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開頭的是Cat 1,帶寬不得低于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標準所相匹配的新線纜帶寬48 Gbps.
除了Cat3和Premium High Speed ,Cat1和Cat2認證都分別對應三種,分別為普通版,網絡版,Automotive即車載版.

要注意的是,Premium High Speed很特別,官方沒說明它屬于Cat2,但因為Ultra High Speed才是Cat3,那么把它就姑且放在2里面吧,或者也可以說是Cat2超,帶寬18Gbps,通過該認證的設備帶有一個黃色二維碼標志,這也是以前所不具有的,從HDMI聯盟官網所見,網絡版的Premium似乎還是用的老版本的High Speed的藍色標志,具體可見下附型號.

看到這里不妨試算一下,如果將9種線纜和5種接口組合后會如何?考慮到接口兩邊不同的情況,那么最大會出現9 * 5 * 5 = 225種組合,實際上如前所述,B口基本不存在(HDMI官網登記僅有1款),車載的E口也很少(車載有用A口的),C口被后出的D口所取代,而即使是D口近年來也有往USB-C過渡的趨勢(可節省移動設備的寶貴空間),于是,只看A口的9種就差不多了.

自HDMI聯盟提出來一個所謂HEAC(HEC+ARC)的總線(BUS),簡單來說,就是在上述基礎之上又引入了HDMI 1.4標準帶來的Ethernet(百兆以太網)和ARC(音頻回傳),以太網和ARC是利用相位相反的信號來傳輸的,對于實際產品而言,這兩個功能同時存在,換而言之,那些標有“with Ethernet”的網絡版的線,也就同時能用ARC功能,照此理解,并不是只有Cat2的網絡版可以用到ARC,Cat1的網絡版也可以存在ARC,如果這些產品真要出現在世上,可能進一步干擾用戶選擇,還好,目前市面上的產品還是以Cat2和Cat2網絡版為主,Cat1網絡版這樣的產品似乎并看不到,而即使是國際市場上標有HEAC的產品也是寥寥無幾,就連會員創始單位索尼也還是把HEC和ARC分開寫的,上述已提及Cat1、Cat2、Premium等都是根據帶寬來劃分的,那么在購買連接線之前,我們也可以自己試算一下自己的設備所需的HDMI帶寬,有些術語如果你初入HDMI江湖,可以參照:HDMI產品術語大全.

最簡單的方法就是分辨率x刷新x色深,比如1080p下60Hz刷新,8bit色深即為:  1920 * 1080 * 60 * 10 * 3(乘3是因RGB分為三個通道)但這個數據不完整,因為基于TMDS的HDMI傳輸數據時并不能100%全部拿來傳輸視頻數據,還需要傳輸不包含視頻的信號數據(比如blanking intervals),至于具體TMDS怎么做,要看其內部采用何種時序標準,目前主流的有CVT-R2標準和CTA-861-G標準,前者是EDID(Extended Display Identification Data(擴展顯示標識數據))的組成部分,后者為E-EDID(前者的擴展版),簡單來說他們都是用來通過讀取內置芯片來匹配設備兼容的數據,當然時序信息也包含在內,有興趣可自行查看標準即可,CTA-861-G(前身EIA/CEA-861)由CTA制定,全稱Consumer Technology Association,即大名鼎鼎的美國消費者技術協會,每年CES展會就由它主辦,成員超2200家公司, CVT-R2由VESA制定,脫胎于CRT顯示器的CVT標準,后來又推出了針對LCD顯示器的R2版本,即現在的CVT-R2,相對全能型的CTA,VESA小很多基本是前者的1/10,這兩個標準的時序方式存有差異,帶寬的計算也就有所不同(一般來說CVT-R2比861要小),CTA的861主要為電視所采用(其中就包括了HDMI聯盟),而VESA的主要用在顯示器.

最簡單的方法就是分辨率x刷新x色深,比如1080p下60Hz刷新,8bit色深即為:  1920 * 1080 * 60 * 10 * 3(乘3是因RGB分為三個通道)但這個數據不完整,因為基于TMDS的HDMI傳輸數據時并不能100%全部拿來傳輸視頻數據,還需要傳輸不包含視頻的信號數據(比如blanking intervals),至于具體TMDS怎么做,要看其內部采用何種時序標準,目前主流的有CVT-R2標準和CTA-861-G標準,前者是EDID(Extended Display Identification Data(擴展顯示標識數據))的組成部分,后者為E-EDID(前者的擴展版),簡單來說他們都是用來通過讀取內置芯片來匹配設備兼容的數據,當然時序信息也包含在內,有興趣可自行查看標準即可,CTA-861-G(前身EIA/CEA-861)由CTA制定,全稱Consumer Technology Association,即大名鼎鼎的美國消費者技術協會,每年CES展會就由它主辦,成員超2200家公司, CVT-R2由VESA制定,脫胎于CRT顯示器的CVT標準,后來又推出了針對LCD顯示器的R2版本,即現在的CVT-R2,相對全能型的CTA,VESA小很多基本是前者的1/10,這兩個標準的時序方式存有差異,帶寬的計算也就有所不同(一般來說CVT-R2比861要小),CTA的861主要為電視所采用(其中就包括了HDMI聯盟),而VESA的主要用在顯示器.


根據上述公式,8bit444的4K60Hz算下來是14.256Gbp,剛好滿足2.0的18 Gbps /14.4 Gbps標準,所以如果沒有HDR的情況,也還是可以用8bit來達到RGB,但索尼等制定的4K藍光即UHD BD標準里,藍光電影幾乎全含有HDR,而10bit是其必須要求,只能另謀其他出路,解決的方式除了換用2.1版本的設備,還可以改用YCbCr420和422格式(一種抽樣壓縮格式,可壓縮體積)進行數據保存,將上述算出的帶寬分別除2和1.5,這樣下來就能輕松滿足最大帶寬,如索尼的PS4 PRO主機,當其開啟4K HDR時,就會自動改用420取代RGB 444,說到底就是因為HD.



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