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2019年已是8K电视元年 为何HDMI 2.1接口难寻踪迹?

程序员文章站 2022-06-30 20:13:49
在2017年11月hdmi forum发布了hdmi 2.1标准,至今近2年时间了,出乎人们意料的是为8k而生的hdmi 2.1接口没有8k电视浪潮前普及起来,反而难寻...

在2017年11月hdmi forum发布了hdmi 2.1标准,至今近2年时间了,出乎人们意料的是为8k而生的hdmi 2.1接口没有8k电视浪潮前普及起来,反而难寻踪迹,问题出现在哪里?

目前广泛应用的hdmi 2.0b是2016年3月制定的,传输速度与旧有的hdmi 2.0、hdmi 2.0a一样,带宽为18gbps,受8b/10b编码影响实际最大传输速率为14.4gbps,可以满足4k/60p 12bit 4:2:0编码视频,但无力传输8k视频,带宽要求最低的8k/24p 8bit 4:2:0也不行(17.82gbps),全新的hdmi 2.1标准正式为此而生。

hdmi 2.1的tmds频率翻倍,达到了1200hz,数据通道从3个增加4个,使用了新的16b/18b编码,因而带宽提升到48gbps、最大传输速率提高42.6gbps,最高可传速8k/60p 10bit 4:2:0或10k30p 12bit 4:2:0视频,假若传输vesa dsc 1.2a标准压缩视频,最高可传输10k/120p 12bit 4:2:0,速度有了质的提升。同时将arc(音频回传)升级到earc,earc使用的是双向1mhz共模信号,通过双差分线传输,带宽提高到37mbit/s,可传输未压缩的5.1和7.1声道音频,高品质的dolby atmos、dtx:x音频,音效提升极为明显。

速度更快相信是绝大部分人对hdmi 2.1的印象,事实改进远不止这点,新加入动态hdr、可变刷新频率(vrr)、快速媒体切换(qms)、快速帧传输(qft)、自动低延迟模式(allm)功能对观影体验不亚于8k。

hdmi 2.0b最重要的一个改变是支持hdr视频,但它支持的是静态hdr——一个视频嵌入一个pq元数据,无法根据每一个场景、每一帧优化画面,在hdmi 2.0b下hdr10+、dolby vision格式hdr视频形同虚设。hdmi 2.1具备动态hdr功能,在传输同一个视频时能加载多个pq元数据,逐帧优化画面,解放了hdr10+、dolby vision潜力。

动态hdr解决的画质问题,其余技术解决的是流畅性我呢提。在2013年nvidia editor’s day上,nvidia提出了一项名为g-sync的技术,该技术在显示器内置了一块可与gpu直接通讯的芯片,芯片自带缓存,能协调显示器刷新率与gpu帧数,在gpu帧输出延迟大于16ms自动延长显示器的刷新延迟,避免丢帧导致卡顿现象。在一年后,amd推出了原理相似的freesync。hdmi 2.1标准带来的可变刷新频率正是电视版的g-sync,它能够根据渲染游戏画面速度以及视频帧速改变电视刷新率。要实现可变刷新频率,一是要解决电视与游戏机、个人电脑通讯问题,需要增加一个通讯渠道以及耗费大量时间做兼容性测试,二是要重新设计液晶/oled面板的驱动电路,以适应快速切换刷新率,两点都会增加电视设计难度以及提高成本。

在电视具备可变刷新频率能力后,可以扩展出更多用途——快速媒体切换、快速帧传输。不同内容源的分辨率、帧速是不同的,电影可能4k/24p,体育节目可能是1080p/60p,为了保证流畅度电视在播放不同内容时刷新率不同,播放电影采用与帧速同步的24hz,播放体育节目刷新提高到120hz。这会造成一个问题,在切换内容或输入源时电视会导致黑屏,有了快速媒体切换后不会有黑屏问题。快速帧传输也是同理,它能根据视频源的帧速实时调整刷新率,让游戏、vr应用变得更为流畅。

在增加如此多功能后hdmi 2.1变得极为复杂,按照hdmi forum最初规划,将于2018年一至三季度分阶段发布hdmi一致性测试规范(compliance test specification),事实是直到2018年11月7日才发布hdmi cts 2.1的插件规范,落后于原计划,距离第一台8k电视夏普sx970上市超过1年,hdmi 2.1成为了首个落后于电视分辨率提升的hdmi接口标准。

受此拖累,电视企业不得不在8k电视分阶段提供hdmi 2.1接口,甚至是放弃hdmi 2.1接口——夏普2018年底在日本发售的8k电视是通过4个hdmi 2.0接口连接8k广播天线模块的;三星同年底发布的q900只有hdmi 2.0接口,要等三星推出带hdmi 2.1的one connect后,才能实现单hdmi线8k输入;索尼ces2019上发布8k液晶电视z9g不敢标“hdmi 2.1”接口;而是在hdmi接口上写“支持8k”,可能得等索尼完成相关测试,才能赋予它hdmi 2.1功能;lg在ces2019上发布了带hdmi 2.1接口8k电视,却有消费者指出w9不支持可变刷新频率功能……

hdmi 2.1接口无法在8k元年普及源于标准制定得太晚,厂商没有充足时间做各项相关测试,更不幸的是,电视内容源已经转向流媒体时代,hdmi重要性大幅度下降,恐怕日后部分厂商不会在8k电视提供完整功能的hdmi 2.1接口,以降低成本。

2019年已是8K电视元年 为何HDMI 2.1接口难寻踪迹?