你所不知道的HDMI
HDMI接口,很久没用更新相关资讯,但是HDMI一直在视频领域部分是神一样的存在,虽然面临Type C和DP的阻击,但是无奈对手太强大,真的下架好难啊,今天聊下HDMI2.1,协会网站最近更新啦些玩意,而且新的HDMI网站页面非常的小清新的感觉,这一年从USB协会到UL网站,再到当下的HDMI协会(WWW.HDMI.ORG),都开始关注网站的布局,并完善啦中文描述的部分,值得我们借鉴和点攒,今天我们聊HDMI的技术更新发展,【2018】你必须了解的HDMI1.0到HDMI2.1规格变化.
目前国内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,看到这可能会有人吐槽,明明cat2后的HDMI不分版本,线是通用的,好吧,我们从长计议,从头再来聊.
HDMI完整的线材主要包括连接器和线缆两个部分
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:
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即可,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要小),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.
每年CES展会就美国消费者技术协会主办
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:
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,原理相同:简述USB3.1数据传输速率与频率带宽的关系.
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HD.