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关于UHD|正确认识HDMI线材和HDMI 2.1规格
(2024年12月21日更新)

HDMI线是家庭影院中最重要的传输线,可以传输图像和音频。但是HDMI与传统的影像线、声频线相比,线也是最难懂的线材,HDMI线的结构和用法比较复杂,很多影音玩家对HDMI线的理解一知半解,厂家在介绍HDMI线产品的说法和标签不同,更容易加深很多人对HDMI本文希望通过简单的文字,把HDMI线与HDMI 2.1规格的来龙去脉说清楚。

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其实并没有HDMI 2.1版本的线材

首先,第一个概念,HDMI线本身没有2.0版,2.0版.其实1版是一个简单的物理传输通道。除非是特殊设计,否则一般HDMI线接头中没有芯片或协议。而在HDMI如果你检查线体,有19个传输通道HDMI接头会看到19个针脚,每个针脚都是一个传输通道,从HDMI线推出以来都是一样的,没有变化。

那所谓的HDMI版本怎么了?HDMI版本的意义在于播放信号源(如蓝光播放器)配置HDMI传输芯片和接收装置(如电视)配置HDMI接收/处理芯片的版本是什么?举例来说,HDMI2.在1版规范中支持8K/60Hz图像,要实现,必须是蓝光机和电视机都配备了2.1版HDMI只有芯片才能实现8K/60Hz图像传输。只要任何一方的版本不足,就不可能传输8K/60Hz。HDMI其中线只扮演信号传输通道的角色。

更详细地说,HDMI有一个通道负责EDID(Extended Display Identification Data),也就是说,传输端和接收端的识别功能,通常被称为玩家的设备握手,握手成功后,将决定传输模式、频率宽度和支持哪些功能。那HDMI线路如何传输数据?在HDMI在19个内部通道中,有4个组负责大量视频和音频信息的传输。这四组每三个通道为一组(如1-3个通道),因此这四组占据了12个通道,即所谓的高速传输通道。其余7个通道用于其他功能,如上述EDID握手辨识、HDCP版权保护机制,CEC本次讨论的连动控制和连动控制ARC/eARC音频回传通道等。

那如果HDMI为什么线的物理结构(通道数量)保持不变?HDMI版本的提升,HDMI线能传输更多的数据吗?这是因为HDMI传输和接收芯片的版本越高,压缩和传输技术就越先进。

例如,在HDMI 2.1版前,其四组主要传输通道采用TMDS最小化传输差异信号技术(Transition Minimized Differential Signaling)。而在HDMI 2.1版后,改为新版FRL(Fixed Rate Link)每组采用技术FRL6、8、10渠道传输的信息量可以是6、8、10和12Gbps,四组相加后,HDMI 2.传输速率为24、32、40和48Gbps四种,我们常见的HDMI 2.最高传输率488Gbps就是这样。

所以,如果有一个HDMI线是在1.4版时代生产的,但由于做工好,面对它HDMI 2.理论上,1版环境可以正常工作。为什么我们要关心为什么呢?HDMI线的质量呢?理论上,在实际情况下,当HDMI线要传输的数据越多,其抗衰减能力和抗干扰能力就越好,否则就会出现信息丢失或传输失败的情况,换句话说,HDMI线条设计越好,材料越好,越能承受新版本、高数据环境的传输测试。

所以如果你这样看,你就HDMI线本身没有2.0、2.1样的版本是分开的,所以严格来说,没有所谓的版本HDMI 2.1线或HDMI 8K有些厂家会这样标注线条,纯粹是为了方便消费者理解和识别。

而HDMI协会对于HDMI有一套自己定制的规范,不是版本,而是等级,大致有以下等级:

High Speed HDMI Cable:也就是透过HDMI协会实测证明可满足10.2Gbps频宽,即可对应HDMI 1.4版的环境。此时的环境可以对应4K,不过只有30Hz图片更新率。

Premium High Speed HDMI Cable:也就是说,通过实测证明可以满足18Gbps也就是说,频宽可以对应HDMI 2.0版的环境。

Ultra High Speed HDMI Cable:也就是说,48可以通过实测来证明Gbps也就是说,频宽可以对应HDMI 2.1版的环境。

上述线路分为:是否有网络通道(HDMI Ethernet Channel),有网络通道的,是指除上述四组主要传输通道外,还有专门从事网络信息传输的通道。而网络通道的功能也是信号源和接收端设备的支撑,可以启动。那HDMI一般消费者如何识别线条如此复杂?为此,HDMI协会开发了专门的认证机制Premium High SpeedMstar代理 HDMI Cable和Ultra High Speed HDMI Cable来说,当HDMI线通过测试认证后,产品必须在盒子上标明线的等级名称,并在线上打印产品的等级名称。此外,产品上还必须贴防伪贴纸, Premium High Speed HDMI Cable贴橙色仿伪贴纸,Ultra High Speed HDMI Cable银色防伪贴纸。

HDMI该协会对此防伪贴纸的做法相当严格,只要产品长度不同,就必须独立送试,以获得个别认证和贴纸。而且厂家出货的时候,在一个产品上贴一张贴纸。当消费者获得产品时,他们可以下载HDMI协会开发的应用程序HDMI Cable Certification App,你可以用这个App扫描贴纸上的二维码,就可以看到这条线的认证信息,包括厂家名称、线材等级、线材长度等。

HDMI 2.1版本设备的能力

如果是能满足的话HDMI 2.1版环境的HDMI线能做什么?按HDMI协会最初公布的规范应该是最大的48Gbps在这种情况下,数据传输能力可以传输8K/60Hz、4K/120Hz的影像。如果传输/接收的设备有支持DSC显示串流压缩技术(Display Stream Compression),那么还能将48Gbps再次提高利用率,最高可达8K/120Hz、10K/120Hz(4:2:2)等超高规格,所以你会看到一些HDMI线标可传输10K,就是这样。

而在HDMI 2.当版本发布时,也增加了许多新功能,所以你只需要看到和HDMI 2.这些名词经常出现在相关介绍中。例如,支持动态HDR(Dynamic HDR),也就是HDR 或Dolby Vision。又例如:VRR可变更新率(Variable Refresh Rate)、ALLM自动低延迟模式(Auto Low Latency Mode)、QFT快速真率模式(Quick Frame Transport)、QMS快速媒体切换(Quick Media Switching)等等,以下四个功能主要用于处理图像对应性,减少延迟,防止图像撕裂,或避免转换时黑色图像等问题,主要用于游戏。最后,俗话说,传输端和接收端的硬体必须得到支持才能启动。

ARC与eARC

说了这么多,终于要讲重点了:eARC,而要谈eARC,就必须先从ARC讲起。ARC指音频回传通道(Audio Return Channel),是2009年HDMI协会提出HDMI 1.附加功能在4版中添加。如果电视和环绕扩展器(或其他音响设备)都配备了HDMI 1.四端(或高于)HDMI 1.4版本),可以将电视的音效传递给环绕扩大器,让多声道剧院取代电视喇叭。因为在过去,都是原因AV功放将音效传递给电视,ARC传输方向相反,因此被称为回传功能。那ARC和eARC功能差在哪里?eARC是2017年随着HDMI 2.1版推出时新增的功能是增强版音频回传功能(Enhanced Audio Return Channel),增加了可传输的频宽。根据HDMI协会发布的信息,ARC的频宽只有1Mbps左右,而eARC则可以达到37Mbps,这让eARC可传输的音频规格大大提高。

举例来说,ARC5.1音频只能传输压缩eARC5.1或7可以传输无压缩.1音频。再来,eARC还可以传送192kHz/24bit物体导向音效Dolby Atmos和DTS:X。此外,还有一些功能增强,如ARC视听同步(或唇形同步)的设计Lip Sync)是一个选项(Optional),而到了eARC改为强制执行(Mandatory),抑制视频和音频不同步的问题。

ARC这个功能的初衷是简化接线,因为在它出现之前,如果你想将音效从电视传输到其他音响设备,你必须连接另一条光纤线ARC不需要一个功能HDMI正传影音和回传音效可以通过线来完成。后来,由于两件事的发展,它们让ARC这个功能越来越重要,一个是新版本eARC频宽增加了很多,可以传输Dolby Atmos这种物体导向音效,这是以前光纤线做不到的,使其成为传输音效的首选。二是串流电影的兴起。网络电视已经成为播放串流电影的主要信号源。如果你想让网络电视的音效更好,可以播放Dolby Atmos这种高标准音效,eARC因此,网络电视、环绕扩展机、Soundbar,连两声道音响设备都开始支持HDMI eARC功能。

在这样的发展下,HDMI线的角色发生了变化。过去大部分3C领域中,HDMI线是图像线的角色,如连接电脑屏幕或传统投影仪。在家庭影院场合,HDMI如果线与播放器和环绕扩展器相连,则是同时传输图像和声音的角色。现在,如果你想通过网络电视播放串流电影,HDMI线成为负责声音频号的传输Soundbar或围绕扩展机的声频线。

这里值得注意的是,eARC不用于传输声音HDMI线路中的四组主要传输通道(这四组只进行正向传输,并高数据量的图像信号),eARC采用第14和第19接脚通道。这就造成了一种现象如果制造商在生产线材时只注意四组主要传输通道,其他通道使用不良导体,就会受到影响eARC因此,制造商在线材生产中是否严格,是否偷工减料eARC端倪可以从表现中看出。因此,现在已经有一些了Hi-End名厂推出的HDMI线会特别强调:HDMI线内所有通道均采用一致的良好导体,包括eARC部分,这就是厂家关注这个环节的原因。通过我们的测量,在eARC通道设计严谨,导体优良HDMI线,在表现串流电影的音效时,确实能提供更高级的效果,如果你重视串流电影的音质,可以多注意标榜这样设计的线材。

光纤HDMI线材

最后,谈谈光纤HDMI线。早期的HDMI以铜线为导体,前面说过,如果传输的数据量越大,HDMI线的抗衰减能力和抗干扰能力越强。HDMI 2.在严格的环境中,如果传输距离超过5米,传输距离将超过传统HDMI线是一个很大的考验。因此,近年来,越来越多来越多HDMI由于光纤信号的衰减率很低,光纤被用作导体HDMI线的耐受长度可以大幅增加,10米、20米都可以,有的产品甚至可以标榜100米。

这种产品的设计与传统一致HDMI不同的线,在HDMI线端配有光电信号转换芯片,发射端为电转光,接收端为光转电。正因为如此,HDMI线路的连接是方向性的,一端是发射端,一端是接收端,不能反转。光纤值得注意HDMI线并不是所有的导体都是光纤的。大多数方法是将传输大量数据的主要四组通道光纤化,即将1~12个接的导体改为4个光纤,以便运行长距离。除了这12个导体,其他导体仍然使用传统的铜导体。如果是这种设计,你会发现HDMI线的正向传输距离较长,eARC这就是为什么音频回传距离短的原因。

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