【科普】详谈Ultra High Speed(连载3)

2021-06-11 15:39:15 0点赞 1收藏 0评论

前文回顾

【科普】详谈Ultra High Speed(连载3)

为什么HDMI协会要推出UHS HDMI认证?

当本刊记者询问张智翼老师这个问题时,他认为究其原因,还要从HDMI协会的发展历程和组织架构开始讲起。故事可以追溯到2002年。日立、松下飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝七家公司作为创立者,联合发布了HDMI 1.0版标准。新的标准被定义之后,应用的人越来越多,需要各个厂家参与进来出谋划策,或是共同去执行这个标准。随着组织的扩大,HDMI协会应运而生,目前在全球范围内拥有超过90家公司会员。

使用HDMI线材或接口,需要得到HDMI协会的授权,也需要缴纳费用。那么,谁来管理和推进相关事宜呢?就是HDMILicensing Administrator授权管理员。除了HDMI线材之外,电视机、蓝光机、投影机背后的HDMI接口也受这个组织的管辖。

而关键的地方在于,品牌或工厂缴纳了费用,得到了HDMI协会的授权之后,就顺理成章成为了HDMI Adopters(使用者),拥有HDMI协会颁发的相关证书。这个证书只能说明这款产品得到了HDMI协会的授权,并不能代表产品就符合HDMI有关标准。

得到授权和达到标准是两回事。为了进行区分,HDMI协会便推出了针对不同标准的认证项目。就UHS HDMI认证而言,它最主要的作用就在于检测线材是否符合HDMI2.1标准。

所谓标准,必定规定了相关的指标和性能。也就意味着,有些线只达到了HDMI1.4标准,不符合HDMI2.0,更不用说HDMI2.1标准的要求。但是,绝大部分HDMI线从外观上看起来都相差无几,这就给了一些杂牌可乘之机。在张老师看来,HDMI协会可能也发现目前市面上假冒HDMI2.1线材或8K线材的太多了,消费者难以分辨。因此协会需要通过半强制的认证手段,来帮助消费者大致区分线材的优劣。

很多真正具备实力,尤其是主推HDMI光纤线的品牌热衷于参与认证项目的原因,也是希望能和目前市面上劣质的杂牌区分开来。据张老师介绍,这些杂牌可能以前主要生产低端的铜线,后来开始做光纤线。不仅生产环境比较差,而且制作过程中也不注重灰尘、湿度和静电问题,这样生产出来的线材可能一开始是好用的,但是过了一段时间就会出现问题,比如画面颜色下降,甚至直接坏掉。这些杂牌没有财力,也没有能力去做UHSHDMI认证。从这个角度来说,UHS HDMI认证也是对工厂生产能力的认证。当然,线材拿到认证只是意味着它达到了基本的HDMI2.1标准,并不能证明质量就一定非常好。如果不同品牌、同样长度的两条线材都通过认证,也无法从认证信息中区分两者的优劣。

另外,可能有些人会疑惑为什么HDMI协会不直接将符合HDMI2.1标准的线材称为“HDMI2.1线材”,而要特别将它们归类为UHS线材?张老师在接受采访时,也解释了这个问题。从专业的角度来说,一般不会称某条线材是HDMI2.0线或2.1线,因为在协议内容、线材结构和功能等没有大改动的情况下,有些线材是可以超规格去做的。它所选用的材质、制作过程和屏蔽性能都遵循着高标准,那么在主流协议还只是HDMI2.0的情况下,可能已经达到了HDMI2.1标准的要求。出于严谨的考虑,就不以标准来对线材进行分类,而是表述为符合了某某标准。

HDMI线材认证标准

Standard HDMI线材:可满足1080p/24Hz/4:2:2/8bit,带宽为2.23Gbps以下的信号传输;

High Speed HDMI线材:适用于4K/24Hz/4:2:2/8bit,带宽为8.91Gbps以下的信号;

Premium HDMI线材:可传输4K/60Hz/4:2:2/10bit,带宽为17.82Gbps以下的信号;

Ultra High Speed HDMI线材:适用于48Gbps带宽及以下的4K/8K/10K信号传输。

【科普】详谈Ultra High Speed(连载3)

对于消费者而言,现阶段购买经过UHS HDMI认证的HDMI线材是否有必要?

对此,我们特地采访了资深影音行业人士王若波老师。他目前主要协助菲伯尔进行技术讲解和产品推广。王老师解释道,如果线材没有通过UHS HDMI认证,不符合HDMI2.1标准,意味着带宽很可能低于48Gbps,很多相关的技术指标就达不到了,比如支持8K/60Hz、4K/120Hz规格和动态HDR技术等等。另外,HDMI2.1标准还强化和新增了几个实用的功能,比如eARC增强型音频回传功能、VRR可变刷新频率、QMS快速媒体切换功能和QFT快速帧传输功能等。其中eARC功能是ARC功能的强化版,支持5.1、7.1以及最高32通道的未压缩音频信号的回传,兼容杜比全景声和DTS:X等三维沉浸式音效。

VRR可变刷新频率可通过不断改变刷新频率将视频源与显示设备同步,从而带来更加流畅的观看体验,有效减少或消除游戏画面延迟、卡顿与撕裂的问题。QMS快速媒体切换功能的作用是解决信号源切换时的黑屏问题,改善使用体验。至于QFT快速帧传输和ALLM自动低延迟模式,主要为VR设备打造,通过减少画面延迟,带来更好的佩戴和游戏体验。

虽然目前HDMI2.1标准还未全面普及,但无疑是未来的发展方向。48Gbps的带宽要求进一步凸显了HDMI光纤线的优势。需要明确的是,HDMI铜线并不是无法支持48Gbps带宽,只是要求线材的铜质要比较纯净,线身相对比较粗重,另外,铜线导电没有光导电那么快,长度越长,损耗越大,可能会导致信号丢失或分辨率下降等问题。因此,铜线容易出现长度上的瓶颈,要符合HDMI2.1标准的话,一般只能做到3-5米左右。当然,铜线也有自己的优势。少了光电转换的步骤,响应速度会更快,以后可能多用于机架上的器材间连接。长距离传输的话,估计就是光纤线的天下了。

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而光纤线的制作目前主要有两个技术难题,一是需要用到不怕弯折的特种光纤。目前世界上出品这种光纤的厂家本来就不多,就算能拿到,切割成合适的长度也是一个问题。很多小厂商是采用机械刀来切割,产生的刀痕刚开始的时候只存在于表面,时间一长,温差和湿度变化之后,裂痕可能会裂到中间去,这个时候,信号就跑不过去了,出现我们常说的光纤老化问题。其实光纤本身并不会老化,是机械切口最后导致了这个问题。理想状态是采用激光切割,但激光切割机售价高昂,小品牌或厂家根本负担不起,只能用机械的方式去切割。受生产工艺的限制,这样生产出来的光纤线可能在长时间使用之后会出现一些问题。

第二个技术难题和芯片有关。HDMI线内部有一个负责编解码的芯片,如果使用的是通用版的工业级芯片,三个光电转换器都做到一个小的基板上,长时间工作会发热,一冷一热容易出故障。而专用芯片的发热量会相对小一些,出现故障的概率更低。

所以,普通消费者在选购HDMI光纤线时,还是要率先考虑知名度高、研制资历深或是普遍得到行业认可的线材品牌,贪图便宜只会得不偿失。

(未完待续)

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