Hvordan fungerer HDMI-båndbredde?

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) overfører video- og lyddata over et sett med høyhastighets serielle datakanaler. I HDMI-versjonene 1.0 til 2.0 bærer tre TMDS (Transition-Minimized Differential Signaling) datakanaler pikseldata sammen med en separat klokkkanal. Fra og med HDMI 2.1 bytter grensesnittet til FRL (Fixed Rate Link)-modus med fire datakanaler og et mer effektivt kodingsskjema, noe som dramatisk øker tilgjengelig båndbredde.

Den rå overføringshastigheten er ikke lik den brukbare datahastigheten på grunn av kodingsoverhead. TMDS-baserte HDMI-versjoner bruker 8b/10b-koding, der 10 overførte bits bare bærer 8 bits faktiske data – en effektivitet på 80 %. HDMI 2.1 og 2.2 bruker 16b/18b-koding med en effektiv virkningsgrad på 87,5 % etter at overhead på lenkelaget er tatt hensyn til. Den resulterende datahastigheten bestemmer hvor mange piksler per sekund tilkoblingen kan levere.

Om en bestemt kombinasjon av oppløsning og oppdateringsfrekvens er oppnåelig, avhenger av HDMI-versjonens datahastighet, fargeformatet (RGB, YCbCr 4:4:4, 4:2:2 eller 4:2:0) og fargedybden (bits per komponent). Høyere oppløsninger, raskere oppdateringsfrekvenser og rikere farger krever alle mer båndbredde. Å forstå disse grensene hjelper deg å unngå å kjøpe en skjerm eller kabel som HDMI-porten din ikke kan drive fullt ut.

Verktøybeskrivelse

Denne kalkulatoren bestemmer den maksimale oppdateringsfrekvensen for enhver kombinasjon av HDMI-versjon, oppløsning, fargeformat og fargedybde. Den viser en gjennomførbarhetstabell for vanlige oppdateringsfrekvenser (60, 120, 144, 165, 240 og 360 Hz), som viser om hver enkelt støttes og hvilken prosentandel av tilgjengelig båndbredde den bruker. Alle beregninger bruker offisielle HDMI-spesifikasjonsdatahastigheter og inkluderer CVT-RBv2-blankeringsintervall-overhead.

Slik fungerer det

Kalkulatoren følger disse trinnene:

  1. Slå opp tilgjengelig datahastighet: Hver HDMI-versjon har en fast maksimal datahastighet definert av spesifikasjonen – fra 3,96 Gbit/s (HDMI 1.0) til 84,0 Gbit/s (HDMI 2.2)
  2. Beregn bits per piksel: Multipliser fargedybden (bits per komponent) med antall komponenter for det valgte fargeformatet – 3 for RGB og YCbCr 4:4:4, 2 for YCbCr 4:2:2, 1,5 for YCbCr 4:2:0
  3. Beregn totalt antall piksler per bilde: Legg til CVT-RBv2-blankeringsintervaller (80 horisontalt, 58 vertikalt) til den aktive oppløsningen
  4. Beregn maksimal oppdateringsfrekvens: Del den tilgjengelige datahastigheten på bits som kreves per bilde

$$\text{Maks Hz} = \frac{\text{Datahastighet (fra HDMI-versjonsspesifikasjon)}}{(\text{Bredde} + 80) \times (\text{Høyde} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Komponenter}}$$

Sammenligning av HDMI-versjoner

HDMI-versjon Total båndbredde Datahastighet Kanaler Koding
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%)

Eksempler

4K 120 Hz med 8-bits RGB:

  • Krever ~17,81 Gbit/s datahastighet
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) er utilstrekkelig – HDMI 2.1 (42,0 Gbit/s) er nødvendig
  • Dette er grunnen til at mange 4K 120 Hz-skjermer og TV-er krever HDMI 2.1-porter

4K 60 Hz med 10-bits HDR (RGB):

  • Krever ~11,14 Gbit/s
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) kan håndtere det ved 77 % utnyttelse
  • HDMI 1.4 (8,16 Gbit/s) kan ikke – et vanlig problem for eldre HDR-skjermer

8K 60 Hz:

  • Ved 8 bpc RGB kreves ~71,24 Gbit/s
  • Bare HDMI 2.2 (84,0 Gbit/s) kan drive dette uten komprimering

Forklaring av alternativer

  • HDMI-versjon — Bestemmer den maksimale tilgjengelige datahastigheten. HDMI 1.0–2.0 bruker TMDS-signalering med 3 kanaler; HDMI 2.1+ bruker FRL med 4 kanaler og mer effektiv koding
  • Oppløsning — Velg blant vanlige forhåndsinnstillinger (720p til 8K, inkludert ultrabredt) eller skriv inn en egendefinert oppløsning i piksler
  • Fargeformat — RGB og YCbCr 4:4:4 bruker full båndbredde; YCbCr 4:2:2 bruker ~33 % mindre; YCbCr 4:2:0 bruker ~50 % mindre. Merk at YCbCr 4:2:0 er offisielt støttet fra HDMI 2.0 og nyere
  • Fargedybde — Bits per fargekomponent: 8 bpc (standard), 10 bpc (HDR), 12 bpc (dyp farge) eller 16 bpc. HDMI 1.0–1.2a støtter dyp farge kun med YCbCr 4:2:2; 16 bpc krever HDMI 1.3+

Funksjoner

  • Dekker alle HDMI-versjoner fra 1.0 til 2.2 med spesifikasjonsnøyaktige datahastigheter
  • Beregner gjennomførbarhet for seks vanlige oppdateringsfrekvenser (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) med prosentandeler for båndbreddeutnyttelse
  • Støtter egendefinerte oppløsninger og 10 innebygde forhåndsinnstillinger inkludert ultrabredt-formater
  • Tar hensyn til CVT-RBv2-blankeringsoverhead i alle beregninger
  • Viser kodingsskjema, datakanaler og bits per piksel i resultatet

Bruksområder

  • Kjøp av TV og skjerm: Verifiser om HDMI-portversjonen din kan drive en bestemt 4K- eller 8K-skjerm ved ønsket oppdateringsfrekvens før kjøp
  • Planlegging av spilloppsett: Sjekk om HDMI-versjonen på konsollen eller GPU-en din støtter ønsket oppløsning og oppdateringsfrekvens, spesielt for 4K 120 Hz eller 1440p 144 Hz-spilling
  • HDR-innholdsproduksjon: Forstå båndbreddekonsekvensene av å bytte fra 8-bits til 10-bits eller 12-bits fargedybde for profesjonelt videoarbeid