GRL实验室知识库：HDMI 2.1 全面解析

由于消费市场对于高画质影音应用需求日益增加，HDMI Forum于2017年底发布了HDMI 2.1的最新规格，其中最令人惊艳的新功能就是加入FRL (Fixed Rate Link)的传输模式，它可以说是颠复了以往HDMI界面传送信号的方式。HDMI 2.1发布以前是使用TMDS (Transition MinimizedDifferential Signaling，最小化传输差分信号)的架构来进行信号的传输，最高带宽可达18Gbps，可用来传送3840x2160p 60HZ等4K高画质影像，而FRL模式的带宽则提升到48 Gbps，利用压缩的方式可传送高达10K分辨率的影像，那么FRL是如何达成这样的高带宽呢？

关于HDMI通道传输的运作方式，在传统的TMDS架构下，利用一个独立的通道来传送Clock信号，但在FRL的架构中，将Clock嵌入在Data的信号中，再透过后续的Clock Recovery处理方式来解析出Clock的信号(如图二)，如此一来就可以多一条通道来传送影像信号，频宽因此获得提升。另一方面，在FRL架构下，导入新的物理层传送方式，在TMDS使用8b/10b编码方式，而FRL中是使用16b/18b编码方式(如图三)，进一步提升通道带宽的使用率，让通道可传输更高的分辨率及影像刷新率，提供消费者更好的影音品质体验。

图二：HDMI信号通道示意图

图三：16b/18b编码转换示意图

在FRL架构下，是透过Link Training的方式来决定当下是要用什么速率来传输信号，HDMI 2.1 FRL模式定义了六种通道速率让客户设计产品的规格(如表一)。并且FRL模式依然保有3通道的传输方式，由于支援HDMI 2.1 FRL的产品需向下兼容HDMI TMDS模式，原有的Clock通道规格上会有较大通道衰减，为了让客户能在既有的架构下也能支援FRL模式，所以才有3条通道的设计。

表一：FRL速率与通道关系图

HDMI2.1已全面取代HDMI2.0，两者差别在于HDMI2.1之下分为FRL与TMDS两种模式。而DSC、HDR与Gaming Mode的相关测试项目还未公布。

目前支援FRL的Source，Sink与连接器已可以进行HDMI 2.1认证测试；HDMI 2.1 线缆可进行预测试