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你所不知道的HDMI
发布时间: [2020-01-07]

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

连接器部分,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过渡的趋势(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.

自HDMI联盟提出来一个所谓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,换而言之,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,就连会员创始单位索尼也还是把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,有些术语如果你初入HDMI江湖,可以参照:HDMI产品术语大全.

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.

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.


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.



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