高画质影音体验需求增 HDMI/VESA布局脚步加快

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-30 09:32:00 收藏 已收藏
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高画质影音体验需求增 HDMI/VESA布局脚步加快

电子发烧友网工程师 发表于 2018-03-30 09:32:00

高画质影音需求风起云涌,4K、8K应用逐渐普及,促使HDMI与VESA相继加速市场布局;不仅发表或规画新标准,也强化与USB Type-C之合作,期能再度提升市场优势。

高画质影像渐成为主流影视标准,而2020年东京奥运会也将进行8K视频直播,预计8K显示将在2020年前后爆发性成长。 为此,HDMI与VESA纷纷加紧布局,HDMI发布2.1新规范,传输速率高达48Gbps,且最高支持10K画素;而VESA在推出HBR3认证计划后,也加速新规范制定脚步,期在2019年发布新标准。

提升观赏体验 HDMI推2.1版本

高画质影音传输势在必行,因应此一趋势,HDMI再度提升其传输标准规格,于2017年11月发布2.1版本(图1)。

高画质影音体验需求增 HDMI/VESA布局脚步加快

图1 HDMI发布2.1版本,不仅支持多种更高的动态影像画素和更新率,传输带宽还高达48Gbps。

新推出的2.1规格支持多种更高的动态影像画素和更新率,包括8K60和4K120,而且画素高达10K。 同时支持动态HDR格式,而且带宽性能提高到48Gbps,而所有的HDMI 2.0采用厂商皆可使用。

HDMI协会资深营销总监Brad Bramy表示,HDMI 2.1新规格不仅有高画质(如8K)的特色,许多重要的功能包含eARC、超高速带宽、超高速传输线、可变更新率(Variable Refresh Rate, VRR), 以及动态HDR;而其他关键的功能像是自动低延迟模式(ALLM)与快速画面传输(Quick Frame Transport, QFT)也能够强化观众的观赏体验。

新推出的HDMI 2.1版本具备更高的影像分辨率,以支持高分辨率及更快的更新率(包含8K60Hz与4K120Hz),让观众身历其境,享受流畅的高速动作细节;也支持高达10K的画素,满足商业AV、工业和专业用途。

另外,新版传输线向后兼容于先前版本的HDMI规格,能在现有HDMI装置上使用,同时还具备超低电磁干扰(EMI),可减少对附近无线设备的干扰;而新版规格中的自动低延迟模式(ALLM)功能,亦允许传输线可自动设定理想的延迟, 实现流畅、无迟滞及不间断的观看和互动。

值得一提的是,HDMI 2.1版还提供三种更新率,有助游戏、电影和动态影像的动作和转换平顺流畅。 首先为可变更新率(Variable Refresh Rate, VRR),减少或消除迟滞、停顿与画面撕裂,呈现更流畅且细节更丰富的游戏体验。

其次是用于电影和动态影像的快速媒体切换(Quick Media Switching, QMS),能消除在显示内容之前可能导致空白画面的延迟。 最后则是快速画面传输(Quick Frame Transport, QFT),可减少延迟,呈现更流畅的无迟滞游戏,以及实时交互式虚拟现实。

根据HDMI估计,2017年和HDMI兼容产品的出货量达到近9亿台,这些产品分别来自1,800家涵盖各类产品的HDMI授权厂商,而累计搭载HDMI的装置总数则近70亿台。 由此可见,HDMI的市场版图持续扩大,而HDMI也趁胜追击,释出2.1版本,期在未来提供消费者更佳的观赏体验。

然而,4K、8K市场谈论已久,但至今连4K应用都尚未普及。 对此,Bramy指出,过往高动态范(HDR)与4K UltraHD分辨率的电视,以及可搭配的内容并不普遍,而现在则可以广泛取得;另外在CES 2018展会上,也有许多业者展出支持8K的电视,且东京奥运也确定采用8K视频直播, 预期8K显示将在2020年前后爆发性成长,因此,HDMI推出2.1版本,扩增HDMI的使用规范。

不过,在4K、8K尚未普及的情况下,HDMI 2.1版却已升级到能支持10K画素,是否言之过早? 宜特科技讯号测试事业处/工程处协理余天华透露,面板厂为提升市场竞争优势,皆积极冲刺面板制程,特别是韩国业者(如三星)。 因此,在目前技术制程已可实现8K之后,面板业者便致力朝10K迈进,期能尽早研发相关产品,拉开与竞争对手的技术落差,而这可能是HDMI将标准订到10K的原因,使面板厂可加速朝10K产品发展,提升品牌效益。 否则在4K、8K尚未普及的情况下,要发展10K市场,仍需一段时间。

布局高画质影音市场 VESA新标准制订ing

不让HDMI专美于前,VESA也积极布局高画质影音市场。 虽然DisplayPort于2017年并未如HDMI发表新版本,但VESA也推出针对HBR3(High Bit Rate 3)的影像讯号来源与显示器产品推出早期认证计划。

据悉,HBR3是内建于DisplayPort标准(1.3版或之后的版本)的一项功能,可用来达到更高的影音效能。 HBR3透过DisplayPort或USB Type-C接头的4条传输管线,提供每秒8.1Gbps的链路传输率。 当4条管线皆在使用中时,把8b/10b编码转换考虑在内,其总共能支持25.92Gbps的数据带宽。

也就是说,即使不采用VESA的显示串流压缩(DSC)标准,就足以支持每秒30帧(fps)更新率的8K屏幕、2个60fps的4K屏幕,或4:4:4色彩分辨率的4K HDR屏幕;此外亦能支持60fps的5K屏幕。

另外,若是在DisplayPort 1.4中加入DSC后,HBR3的带宽足以让系统透过一条讯号线就能支持60fps的8K屏幕,或同时链接4到6部60fps的4K屏幕。

美国视讯电子标准协会主席Alan Kobayashi表示,HBR3早期产品认证计划有助于电子产品生态系推动HBR3的兼容与采纳。 超过20款产品(包括来源装置、接收装置、扩充座,以及讯号线)已通过DisplayPort 1.4早期HBR3产品认证,而2018年由于包括绘图卡与屏幕在内的许多产品都加入DisplayPort 1.4标准, 并在装置中支持HBR3,预估2018年通过认证的产品数量将明显攀升。

高画质影音需求势不可挡,HDMI也趁势发布2.1版本,其规范甚至可支持到10K;然而,VESA在新标准制定上,似乎还未见其动作。 对此,Kobayashi透露,事实上,VESA已着手发展下一代DisplayPort规格,目标至少提供DisplayPort 1.4版本2倍以上的数据带宽,预计在2019年将会推出新标准。

Kobayashi进一步说明,新规格在功能方面,主要目标将着重于提升数据传输率,以及支持更高分辨率和各种要求严苛的视讯应用。 举例来说,超过8K(像是10K)的分辨率、在4K与8K HDR显示器上支持更高的更新率,以及更高分辨率的VR头戴装置,这类装置需要两个屏幕(左右眼各一个),因此须用到两倍的数据带宽(图2)。

高画质影音体验需求增 HDMI/VESA布局脚步加快

图2 VESA加速新标准制订脚步,以因应更多新兴应用,如VR。

为此,下一代DisplayPort的数据带宽亦可同时用在2×2 DisplayPort替代模式下,来驱动多部120fps的4K/5K显示器,并支持USB 3.x SuperSpeed的非显示数据与电力传输。

Kobayashi指出,由于4K、8K应用还未普及,难免会有人认为持续推动新的标准协议是否有其必要或操之过急。 实际上,VESA通常在规格底定与发表前的一到两年便开始发展技术标准,在此之后供应链还须花两到三年的时间将标准整合至自家产品。

也就是说,VESA必须提前五年着手因应终端产品市场的需求,而VESA组织的成员都知道这样的技术预测,相关产品的计划也根据这样的时程来推动,这些成员包括PC、消费产品与行动装置等市场中的半导体、显示器,以及系统OEM厂商。

以DisplayPort 1.2的发展为例,这项纳入4K屏幕支持能力的标准,早在2008年就开始发展,并在2010年释出规格,而市场则等到2013、2014年才首次看到4K屏幕上市,接着是到了最近4K屏幕才成为主流产品。 以这样的时程来看,现在开始发展新版规格来支持下一代显示器的进度并非太快。

总结来说,4K、8K已非过去所想的,应用仍在起步阶段,至少在美国,4K已经成为新大型电视最受欢迎的格式;另外VESA也看到越来越多计算机屏幕及笔电采纳4K分辨率,预期8K在未来几年将逐渐登上主流地位, 此预测也与2020年日本东京奥运计划以8K分辨率播送赛事节目一致,因此加速制订新标准是有其必要性。

另一方面,现今也有越来越多用户在计算机上观看HDR串流影片,不过,虽然网络串流的影片能以HDR显示,但要是屏幕未能对应这高动态范围的要求,也是枉然。 因此,VESA推出DisplayHDR标准,希望能提供PC产业HDR的显示基准。

Kobayashi说明,PC产业在HDR显示器方面,至今仍缺乏开放效能标准及完全透明的测试方法;这样的情况不仅造成品牌混淆,且当消费者在选择产品时也无法精确比较HDR屏幕的效能,或在购买产品后, 在家以低廉的成本来验证屏幕的效能。

而DisplayHDR正能满足这些需求,其透过建立三个不同等级的HDR系统光学效能,包含DisplayHDR 400、DisplayHDR 600、及DisplayHDR 1000,来促成整个PC市场全面采纳HDR, 未来还可能推出更高阶的分级。 这项规格对公众开放,且担任VESA会员贡献者的微软(Microsoft)也将于2018年第1季释出免费的自动软件测试工具,让用户能自行下载与测试。 最后,它提供一系列发展健全的HDR测试标准,能明确评鉴消费者购入的产品效能。

VESA/HDMI双双投向Type-C开拓市场

高画质影音市场需求增,HDMI与VESA皆积极拓展市场版图,双双投入USB Type-C怀抱,发展USB Type-C替代模式(Alt Mode)。

根据研究机构IHS调查显示,USB Type-C连接器在无线、消费性电子(CE),以及个人计算机(PC)领域的应用,在未来几年将会快速成长,预计到2019年,USB Type-C的装置出货量将会超过20亿组。

Bramy表示,HDMI USB Type-C替代模式的发布是为了支持USB Type-C在行动装置上渐增的使用需求,装置制造商能够借此机会在装置上使用HDMI技术,并且在行动类别装置上使用日渐成长的USB Type-C转接器。

目前HDMI在所有电视上的搭载率是百分之一百,这代表HDMI的讯源装置能直接和HDMI显示器连接,不需要任何转接器;而透过USB Type-C替代模式,可望为HDMI于行动装置市场上拓展新商机。

无独有偶,VESA也期盼透过USB Type-C为DisplayPort攻下更多市占率。 根据市调机构Strategy Analytics的市场研究指出,2017年共近2.15亿部手机、PC、与平板等产品搭载原生DisplayPort或DisplayPort替代模式接口, 预计2018年会成长至超过3.45亿部装置,年成长率达61%。

VESA估计未来几年成长速度会加速,因为有更多消费装置采用USB Type-C接头,透过一条缆线同时传送电力、数据、以及影音频号。 Kobayashi指出,DisplayPort替代模式协助将DisplayPort从PC扩展到包括Samsung Galaxy S8在内的手机、AR/VR的头戴装置、任天堂主机(Nintendo Switch)的游戏设备, 以及其他各种应用。 此外,于高通旗舰芯片Snapdragon 835(以及未来的845)等采用DisplayPort替代模式,也有助推升DisplayPort的市场渗透率。

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