从传输标准的最新规格看影音传输的发展

Sandy 2017-10-26

    与720P、1080P相较,4K在分辨率上占优势,能覆盖大场景拍摄,并且能看清场景中的细节,实现场景和细节的结合显示。但是,更高的分辨率意味着更大的带宽。因此,在分辨率向更高推进的同时也保使了新一代的影音传输标准不断涌现。

    目前,除了HDMI能够实现高规格的4K超高清影音信号传输之外,市场上还有不少其他的传输标准也可以支持,包括DisplayPort、HDBaseT、superMHL、Thunderbolt 3、WirelessHD,它们所主打的领域各有侧重,例如DisplayPort主要应用在专业监视器、专业投影机领域,HDBaseT集中在长距离传输的工程或定制安装市场上,superMHL则集中在移动影音设备上,Thunderbolt 3主要是苹果设备在使用,而WirelessHD则以无线超高清短距离的传输领域为主。

    下面,我们将较为深入地谈谈HDMI、DisplayPort、HDBaseT、superMHL这几项备受瞩目的传输标准的最新规格与兼容性特点。

    HDMI 2.1 支持8K分辨率+动态HDR

    CES 2017展会期间,HDMI Forum 正式推出最新 HDMI 2.1 版早期规范。HDMI 2.1支持8K@60Hz、4K@120Hz,还支持动态HDR,HDMI 2.1的带宽增加到48Gbps,这一些的提升都为未来的发展拓宽了更大的发展空间。

从传输标准的最新规格看影音传输的发展趋势

    HDMI 2.1能向下兼容旧设备,带宽为18Gbps,支持4K@60Hz,也就是说在HDMI 2.1能够在4K分辨率下实现刷新率翻番。除了超大带宽之外,HDMI 2.1还支持eARC(基于对象的音频与高级音频信号控制)、更宽的HDR、以及“VRR游戏模式”(允许GPU实时变更刷新率)。同时,HDMI 2.1也会支持BT.2020 10/12/16 bit的水平,只要是新48G线缆都可以支持HDMI 2.1的全部新特性,为用家带来更便利的应用。

    在技术上,HDMI 2.1这个新规格可以支持8K/60Hz与4K/120Hz影像,主要是受益于于48Gbps的讯号传输能力。虽然目前8K显然并不是当前讨论的重点,但4K/120Hz影像无疑将成为HDMI 2.1的杀手锏。4K/120Hz规格传输,能更好地满足3D/VR应用的需要,且在规格上领先竞争对手Display Port 1.4。

    另外,HDMI2.1带来了针对游戏应用的Game Mode VRR功能,也特别为了争取PC游戏方面的市场份额,带来了能够在描绘动态影像每一帧画面的同时也进行传输与显示而不限于固定传输或刷新率的能力,并能开启3D图像处理器在即时画面渲染方面的性能,大幅度减低延迟与掉帧,增强游戏画面的细节,使得游戏画面的表现更加出色。

    HDMI 2.1规范的推出,无疑带给业界注入一支强身针,在4K徘徊不前,8K遥遥无期的背景下,HDMI 2.1规范可以继续引领业界的前进发展方向,更为影音爱好者未来的超高画质、优越音频、更便利的应用勾画了美好蓝图,让人期盼不已。

    superMHL:实现家庭互连

    MHL(移动高清链接)标准诞生于2010年,其目标是在无需HDMI等额外复杂接口的情况下,实现手机等移动设备的供电和数字视频输出。该标准由MLH联盟成员与Silicon Image公司联合研发,只需五个针脚(就像mini/micro USB 2.0)就可以搞定供电、视频输出,还能连接兼容的HDMI电视,而且不需要新的接口和数据线,直接使用了和HDMI相同的TMDS技术。

    在过去几年里,MHL取得了一定的成功,但规模还是太小,而且应用领域有限。2015年,MHL联盟发布面向消费电子和移动设备的新一代MHL 技术-superMHL 规范,这可不是一个单纯的进化版。首先是协议本身的改进,带宽翻番,单信道即可支持4K 60FPS视频输出(MHL 3最高支持4K 30FPS),媲美HDMI 2.0,同时还支持10/12/16--bit色深和更多色彩空间,而且不需要特殊数据线。

从传输标准的最新规格看影音传输的发展趋势

    superMHL最高支持8K 120fps视频;最大支持48位色彩深度;宽广的色域,能够让消费者欣赏到电影制作人想要他们看到的效果 ;支持高动态范围(HDR),在光谱亮点和阴影细节之间取得完美平衡 ;沉浸式环绕立体声,支持Dolby Atmos 、DTS-UHD 、3D音频和一个纯音频模式;支持多个设备(电视机、AVR、蓝光播放机)之间的互联并通过一个遥控器控制其高级连接的配置;高达40W的充电功率;连接一个设备时,可在多个显示器上显示内容;采用全新可逆式superMHL连接器;最新支持面向USB Type-C规范的MHL Alt Mode。

    superMHL配有一组最低的特性要求,因此能够保障消费者可以在他们的4K或8K设备上获得完整的视频观赏体验。同时为了支持高级特性,MHL引入了全新的可逆式superMHL连接器。这种外形小巧、适用于消费者的32针脚连接器能够传输视频、数据和充电电流。可逆式设计意味着消费者无需担心插头或线缆的方向,从而减少了不必要的麻烦也提高了灵活性。

    作为一种以移动影音传输为主要应用方向的传输标准,superMHL提供了更加强劲的电力供应,能输出20V、2A约40W的电力输出,除了常见的可为智能移动设备提供快速充电之外,更重要的一点应用在于可以让流媒体播放棒、机顶盒以及蓝光播放器直接从显示设备上获取运行的电力,使得这些设备能直接连接使用而无需额外供电,使用起来更加方便。而针对使用安全性的环节,相关的superMHL传输线材都通过了特定的电压检测技术测试,以免发生长时间传输过热的安全问题。

    总的来说,从以上几大superMHL传输标准的主要特点来看,superMHL将UHD、HDR、沉浸式三维音效等前沿的影音技术融入到移动影音传输之中,让移动影音与家用影音相结合,拉动了客厅影院市场的发展,日后当移动设备的影音播放能力不断跃升,完全有资格成为新一代UHD4K流媒体信号源,而superMHL与HDMI接口方面完整的兼容能力也确保了superMHL未来在客厅影院方面的广泛应用,成为未来影音传输标准方面另一股不可忽视的重要力量。

    适合应用于长距离高清影音传输HDBaseT

从传输标准的最新规格看影音传输的发展趋势

    HDMI稳定传输的距离能够达到30米就已经非常不错了。在传输4K超高清影音信号时,15米左右就已经很容易会出现不稳定的问题,因此当超过30米传输距离的情况下,要保持稳定就需要加上信号放大器,或者进行电光转换,以光纤传输的方式取代原有的电信号传输。事实上,对于这种长距离影音传输,我们拥有一种更加简洁的传输解决方案,那就是采用以太网传输界面为基础的HDBaseT,透过一条简单的六类网线就能实现高达100m的超长距离传输。同时,HDBaseT还不仅仅支持音视频传输,还能传输以太网、控制信号与电源,以实现只通过一条传输线材就能实现音视频、网络与控制方面的功能。

    HDBaseT为信号长距离传输提供了简单易用而廉价稳定的方案,在推出之后的几年时间里已陆续得到众多音视频影音品牌的支持,不少产品都开始集成了HDBaseT的接口。

    在个人电脑与专业领域占领先机的DisplayPort

    如今在家庭影音娱乐领域,HDMI已经成为了影音信号传输方面的核心标准,无论是蓝光播放机、高清机顶盒、游戏机、AV放大器还是平板电视与家庭影院投影机等都采用了HDMI作为数字影音传输的方式。只是经过这么多年之后,不少人对于HDMI是又爱又恨。将音视频两种传输方式融为一体,大大简化了系统布线组建的难度,但接头设计上不带自锁,会很容易造成长时间使用时脱落的问题,而DisplayPort可以说是一种针对HDMI而改良的影音信号传输标准,是由VESA视频电子标准协会在2006年所推出,目前已经发展到1.4版本,在接头设计上就特别改良,加上了自锁设计,解决了HDMI在接头设计上的不足之处。可惜的是,DisplayPort并没能在家庭影音娱乐领域撼动HDMI的地位,在绝大部分的家用影音设备上都并没有配备DisplayPort接口,反而在个人电脑、专业显示领域就成为了主要的视频传输标准,可以看到不少的显示器、电脑显示卡与专业投影机都配备了DisplayPort的接口。

从传输标准的最新规格看影音传输的发展趋势

    最新的DisplayPort 1.4 版本可用于播放 8Kp60Hz HDR及 4Kp120Hz 影像(且均支持 Deep Color),画面流畅度更好,显示细节也更为丰富。

    另外,DisplayPort 1.4 标准还首度融入了视频串流压缩技术(Display Stream Compression 1.2),可做到画面无损,而且频宽足够支持32声道和超高采样率。对仍由 HDMI 占据主流的家用市场来说这并不会造成太大影响,但按照 VESA 董事会成员 Alan Kobayashi 的说法,其在车载娱乐系统的发展中将扮演至关重要的角色。

    除此之外,DP 1.4还兼容 USB Type-C 接口。在便携式电脑与智能移动平台,USB Type-C接口逐渐成为了智能手机、平板电脑、手提电脑方面的标配,而目前DisplayPort在音视频方面的传输界面,换句话来说就是以USB Type-C的接口与线材来实现DisplayPort在音视频方面强大的传输能力。同样,用户可以透过相关的转换设备实现DisplayPort与USB Type-C接口之间的4K/60超高清影音信号传输。

    总结:通过对以上几大有线影音传输标准:HDMI、superMHL、HDBaseT以及DisplayPort的分析,不难发现这些影音传输标准都已经能够支持4K以及多声道的高清无损音频传输,部分接口甚至能够实现4K HDR高规格超高清高动态范围视频信号以及沉浸式三维音效的传输,而且它们基本上都能与主流的HDMI接口实现兼容传输,如HDMI与DisplayPort之间的转换、superMHL与HDMI之间的转换等。

    对于未来影音传输发展的方向,我们认为在短时间之内很难会有一种传输标准在所有领域能够实现垄断,在不同的领域仍然会出现不同的传输标准,但是未来影音传输标准发展的方向一定将会是相互兼容,让家庭影院、移动影音、专业视频等领域之间的相互传输能够融合在一起,达致最终的统一。

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