Kuidas HDMI ribalaius töötab?

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) edastab video- ja heliandmeid kõrgkiiruslike jadaandmekanalite kaudu. HDMI versioonides 1.0 kuni 2.0 kannavad kolm TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling) andmekanalit pikselite andmeid koos eraldi kellakanaliga. Alates HDMI 2.1-st lülitub liides FRL (Fixed Rate Link) režiimile, mis kasutab nelja andmekanalit ja tõhusamat kodeerimisskeemi, suurendades oluliselt saadaolevat ribalaiust.

Toore edastuskiirus ei võrdu kasutatava andmekiirusega, kuna kodeerimisele kulub osa mahutavusest. TMDS-põhised HDMI versioonid kasutavad 8b/10b kodeerimist, kus 10 edastatud bitti kannavad ainult 8 bitti tegelikke andmeid — efektiivsus on 80%. HDMI 2.1 ja 2.2 kasutavad 16b/18b kodeerimist, mille tegelik efektiivsus on 87,5% pärast lingi kihi üldkulude arvestamist. Saadud andmekiirus määrab, kui palju pikseleid sekundis ühendus edastada suudab.

See, kas konkreetne eraldusvõime ja värskendussageduse kombinatsioon on saavutatav, sõltub HDMI versiooni andmekiirusest, värvivormingust (RGB, YCbCr 4:4:4, 4:2:2 või 4:2:0) ja värvide sügavusest (bitti komponendi kohta). Suurem eraldusvõime, kiirem värskendussagedus ja rikkalikum värv nõuavad rohkem ribalaiust. Nende piirangute mõistmine aitab vältida monitori või kaabli ostmist, mida teie HDMI port täielikult juhtida ei suuda.

Tööriista kirjeldus

See kalkulaator määrab maksimaalse värskendussageduse mis tahes HDMI versiooni, eraldusvõime, värvivormingu ja värvide sügavuse kombinatsiooni jaoks. See kuvab teostatavustabeli tavaliste värskendussageduste jaoks (60, 120, 144, 165, 240 ja 360 Hz), näidates, kas iga sagedus on toetatud ja kui suure protsendi saadaolevast ribalaiusest see tarbib. Kõik arvutused kasutavad ametlikke HDMI spetsifikatsiooni andmekiirusi ja arvestavad CVT-RBv2 kustutusintervalli üldkulusid.

Kuidas see töötab

Kalkulaator järgib neid samme:

  1. Saadaoleva andmekiiruse otsimine: Igal HDMI versioonil on spetsifikatsiooniga määratud fikseeritud maksimaalne andmekiirus — alates 3,96 Gbit/s (HDMI 1.0) kuni 84,0 Gbit/s (HDMI 2.2)
  2. Bittide arvu arvutamine pikseli kohta: Korrutage värvide sügavus (bitti komponendi kohta) valitud värvivormingu komponentide arvuga — 3 RGB ja YCbCr 4:4:4 puhul, 2 YCbCr 4:2:2 puhul, 1,5 YCbCr 4:2:0 puhul
  3. Kaadri kogu pikselite arvu arvutamine: Lisage aktiivsele eraldusvõimele CVT-RBv2 kustutusintervallid (80 horisontaalselt, 58 vertikaalselt)
  4. Maksimaalse värskendussageduse arvutamine: Jagage saadaolev andmekiirus kaadri kohta vajalike bittidega

$$\text{Maks Hz} = \frac{\text{Andmekiirus (HDMI versiooni spetsifikatsioonist)}}{(\text{Laius} + 80) \times (\text{Kõrgus} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Komponendid}}$$

HDMI versioonide võrdlus

HDMI versioon Kogu ribalaius Andmekiirus Kanalid Kodeerimine
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%)

Näited

4K 120 Hz 8-bitise RGB-ga:

  • Nõuab ~17,81 Gbit/s andmekiirust
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) ei ole piisav — vajalik on HDMI 2.1 (42,0 Gbit/s)
  • Seetõttu nõuavad paljud 4K 120 Hz monitorid ja telerid HDMI 2.1 porte

4K 60 Hz 10-bitise HDR-iga (RGB):

  • Nõuab ~11,14 Gbit/s
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) tuleb sellega toime 77% kasutusega
  • HDMI 1.4 (8,16 Gbit/s) ei suuda — see on levinud probleem vanemate HDR-kuvarite puhul

8K 60 Hz:

  • 8 bpc RGB puhul nõuab ~71,24 Gbit/s
  • Ainult HDMI 2.2 (84,0 Gbit/s) suudab seda natiivselt ilma tihendamiseta juhtida

Valikute selgitus

  • HDMI versioon — Määrab maksimaalse saadaoleva andmekiiruse. HDMI 1.0–2.0 kasutavad TMDS signaalimist 3 kanaliga; HDMI 2.1+ kasutavad FRL-i 4 kanali ja tõhusama kodeerimisega
  • Eraldusvõime — Valige tavaliste eelseadistuste hulgast (720p kuni 8K, sealhulgas ultralaiad formaadid) või sisestage kohandatud eraldusvõime pikslites
  • Värvivorming — RGB ja YCbCr 4:4:4 kasutavad täielikku ribalaiust; YCbCr 4:2:2 kasutab ~33% vähem; YCbCr 4:2:0 kasutab ~50% vähem. Pange tähele, et YCbCr 4:2:0 on ametlikult toetatud alates HDMI 2.0-st
  • Värvide sügavus — Bitte värvikomponendi kohta: 8 bpc (standardne), 10 bpc (HDR), 12 bpc (sügav värv) või 16 bpc. HDMI 1.0–1.2a toetab sügavat värvi ainult YCbCr 4:2:2 puhul; 16 bpc nõuab HDMI 1.3+

Funktsioonid

  • Hõlmab kõiki HDMI versioone 1.0-st kuni 2.2-ni spetsifikatsioonile vastavate andmekiirustega
  • Arvutab teostatavuse kuue tavalise värskendussageduse jaoks (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) koos ribalaiuse kasutusprotsentidega
  • Toetab kohandatud eraldusvõimeid ja 10 sisseehitatud eelseadistust, sealhulgas ultralaiad formaadid
  • Arvestab kõigis arvutustes CVT-RBv2 kustutusintervalli üldkulusid
  • Kuvab väljundis kodeerimisskeemi, andmekanalid ja bittide arvu pikseli kohta

Kasutusjuhud

  • Teleri ja monitori ostmine: Kontrollige enne ostmist, kas teie HDMI pordi versioon suudab juhtida konkreetset 4K või 8K kuvarit soovitud värskendussagedusel
  • Mängukeskkonna planeerimine: Kontrollige, kas teie konsool või GPU HDMI versioon toetab teie sihtmärk-eraldusvõimet ja värskendussagedust, eriti 4K 120 Hz või 1440p 144 Hz mängimise puhul
  • HDR-sisu loomine: Mõistke ribalaiuse mõju, kui lülitute 8-bitiselt 10-bitisele või 12-bitisele värvide sügavusele professionaalse videotöö jaoks