Как работи HDMI честотната лента?

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) предава видео и аудио данни чрез набор от високоскоростни серийни канали за данни. В HDMI версии от 1.0 до 2.0 три TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling) канала за данни пренасят пикселни данни заедно с отделен тактов канал. Започвайки с HDMI 2.1, интерфейсът преминава към режим FRL (Fixed Rate Link) с четири канала за данни и по-ефективна схема за кодиране, което драстично увеличава наличната честотна лента.

Суровата скорост на предаване не е равна на използваемата скорост на данните поради разходите за кодиране. TMDS-базираните версии на HDMI използват 8b/10b кодиране, при което 10 предадени бита носят само 8 бита реални данни — ефективност от 80%. HDMI 2.1 и 2.2 използват 16b/18b кодиране с ефективна ефективност от 87,5% след отчитане на разходите на връзковия слой. Получената скорост на данните определя колко пиксела в секунда може да достави връзката.

Дали дадена комбинация от разделителна способност и честота на опресняване е постижима зависи от скоростта на данните на версията на HDMI, цветовия формат (RGB, YCbCr 4:4:4, 4:2:2 или 4:2:0) и цветовата дълбочина (бита на компонент). По-високите разделителни способности, по-бързите честоти на опресняване и по-богатите цветове изискват повече честотна лента. Разбирането на тези ограничения помага да се избегне закупуването на монитор или кабел, който вашият HDMI port не може да поддържа напълно.

Описание на инструмента

Този калкулатор определя максималната честота на опресняване за всяка комбинация от версия на HDMI, разделителна способност, цветови формат и цветова дълбочина. Той показва таблица за осъществимост за общи честоти на опресняване (60, 120, 144, 165, 240 и 360 Hz), като посочва дали всяка от тях се поддържа и какъв процент от наличната честотна лента консумира. Всички изчисления използват официалните скорости на данните от спецификацията на HDMI и включват разходите за интервала на заглушаване CVT-RBv2.

Как работи

Калкулаторът следва тези стъпки:

  1. Намиране на наличната скорост на данните: Всяка версия на HDMI има фиксирана максимална скорост на данните, определена от нейната спецификация — от 3,96 Gbit/s (HDMI 1.0) до 84,0 Gbit/s (HDMI 2.2)
  2. Изчисляване на битовете на пиксел: Умножете цветовата дълбочина (бита на компонент) по броя на компонентите за избрания цветови формат — 3 за RGB и YCbCr 4:4:4, 2 за YCbCr 4:2:2, 1,5 за YCbCr 4:2:0
  3. Изчисляване на общия брой пиксели на кадър: Добавете интервалите на заглушаване CVT-RBv2 (80 хоризонтални, 58 вертикални) към активната разделителна способност
  4. Изчисляване на максималната честота на опресняване: Разделете наличната скорост на данните на битовете, необходими за един кадър

$$\text{Макс. Hz} = \frac{\text{Скорост на данните (от спецификацията на HDMI версията)}}{(\text{Ширина} + 80) \times (\text{Височина} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Компоненти}}$$

Сравнение на версиите на HDMI

Версия на HDMI Обща честотна лента Скорост на данните Канали Кодиране
1.0–1.2a 4,95 Gbit/s 3,96 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
1.3–1.3a 10,2 Gbit/s 8,16 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
1.4–1.4b 10,2 Gbit/s 8,16 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
2.0–2.0b 18,0 Gbit/s 14,4 Gbit/s 3 (TMDS) 8b/10b (80%)
2.1–2.1b 48,0 Gbit/s 42,0 Gbit/s 4 (FRL) 16b/18b (87,5%)
2.2 96,0 Gbit/s 84,0 Gbit/s 4 (FRL) 16b/18b (87,5%)

Примери

4K 120 Hz с 8-битов RGB:

  • Изисква ~17,81 Gbit/s скорост на данните
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) е недостатъчен — необходим е HDMI 2.1 (42,0 Gbit/s)
  • Затова много монитори и телевизори с 4K 120 Hz изискват HDMI 2.1 портове

4K 60 Hz с 10-битов HDR (RGB):

  • Изисква ~11,14 Gbit/s
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) може да го поддържа при 77% натоварване
  • HDMI 1.4 (8,16 Gbit/s) не може — честа болна точка за по-стари HDR дисплеи

8K 60 Hz:

  • При 8 bpc RGB изисква ~71,24 Gbit/s
  • Само HDMI 2.2 (84,0 Gbit/s) може да го поддържа нативно без компресия

Обяснение на опциите

  • Версия на HDMI — Определя максималната налична скорост на данните. HDMI 1.0–2.0 използват TMDS сигнализация с 3 канала; HDMI 2.1+ използват FRL с 4 канала и по-ефективно кодиране
  • Разделителна способност — Изберете от общи предварителни настройки (от 720p до 8K, включително ултраширок формат) или въведете персонализирана разделителна способност в пиксели
  • Цветови формат — RGB и YCbCr 4:4:4 използват пълната честотна лента; YCbCr 4:2:2 използва ~33% по-малко; YCbCr 4:2:0 използва ~50% по-малко. Имайте предвид, че YCbCr 4:2:0 се поддържа официално от HDMI 2.0 нагоре
  • Цветова дълбочина — Бита на цветови компонент: 8 bpc (стандартна), 10 bpc (HDR), 12 bpc (дълбок цвят) или 16 bpc. HDMI 1.0–1.2a поддържа дълбок цвят само с YCbCr 4:2:2; 16 bpc изисква HDMI 1.3+

Функции

  • Обхваща всички версии на HDMI от 1.0 до 2.2 със скорости на данните, съответстващи на спецификацията
  • Изчислява осъществимостта за шест общи честоти на опресняване (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) с процентно натоварване на честотната лента
  • Поддържа персонализирани разделителни способности и 10 вградени предварителни настройки, включително ултраширок формат
  • Отчита разходите за заглушаване CVT-RBv2 във всички изчисления
  • Показва схемата на кодиране, каналите за данни и битовете на пиксел в резултата

Случаи на употреба

  • Пазаруване на телевизор или монитор: Проверете дали версията на вашия HDMI port може да поддържа конкретен 4K или 8K дисплей при желаната честота на опресняване, преди да направите покупка
  • Планиране на геймърска конфигурация: Проверете дали версията на HDMI на вашата конзола или GPU поддържа целевата разделителна способност и честота на опресняване, особено за 4K 120 Hz или 1440p 144 Hz гейминг
  • Създаване на HDR съдържание: Разберете влиянието върху честотната лента при преминаване от 8-битова към 10-битова или 12-битова цветова дълбочина за професионална видео работа