Hur fungerar HDMI-bandbredd?

HDMI (High-Definition Multimedia Interface) överför video- och ljuddata via ett antal höghastighetsseriella datakanaler. I HDMI-versionerna 1.0 till 2.0 bär tre TMDS-datakanaler (Transition-Minimized Differential Signaling) pixeldata tillsammans med en separat klockkanal. Från och med HDMI 2.1 övergår gränssnittet till FRL-läge (Fixed Rate Link) med fyra datakanaler och ett effektivare kodningsschema, vilket dramatiskt ökar den tillgängliga bandbredden.

Den råa överföringshastigheten är inte lika med den användbara datahastigheten på grund av kodningsomkostnader. TMDS-baserade HDMI-versioner använder 8b/10b-kodning, där 10 överförda bitar bara bär 8 bitar faktisk data — en effektivitet på 80 %. HDMI 2.1 och 2.2 använder 16b/18b-kodning med en effektiv verkningsgrad på 87,5 % efter att länklagrets omkostnader räknats in. Den resulterande datahastigheten avgör hur många pixlar per sekund anslutningen kan leverera.

Huruvida en viss kombination av upplösning och uppdateringsfrekvens är möjlig beror på HDMI-versionens datahastighet, färgformatet (RGB, YCbCr 4:4:4, 4:2:2 eller 4:2:0) och färgdjupet (bitar per komponent). Högre upplösningar, snabbare uppdateringsfrekvenser och rikare färg kräver alla mer bandbredd. Att förstå dessa gränser hjälper dig att undvika att köpa en skärm eller kabel som din HDMI-port inte kan driva fullt ut.

Verktygsbeskrivning

Den här kalkylatorn bestämmer den maximala uppdateringsfrekvensen för valfri kombination av HDMI-version, upplösning, färgformat och färgdjup. Den visar en genomförbarhetsöversikt för vanliga uppdateringsfrekvenser (60, 120, 144, 165, 240 och 360 Hz) och visar om var och en stöds samt hur stor procentandel av den tillgängliga bandbredden den förbrukar. Alla beräkningar använder officiella HDMI-specifikationsdatahastigheter och inkluderar CVT-RBv2-blankningsintervallets omkostnader.

Hur det fungerar

Kalkylatorn följer dessa steg:

  1. Slå upp tillgänglig datahastighet: Varje HDMI-version har en fast maximal datahastighet definierad av sin specifikation — från 3,96 Gbit/s (HDMI 1.0) till 84,0 Gbit/s (HDMI 2.2)
  2. Beräkna bitar per pixel: Multiplicera färgdjupet (bitar per komponent) med antalet komponenter för det valda färgformatet — 3 för RGB och YCbCr 4:4:4, 2 för YCbCr 4:2:2, 1,5 för YCbCr 4:2:0
  3. Beräkna totalt antal pixlar per bildruta: Lägg till CVT-RBv2-blankningsintervall (80 horisontellt, 58 vertikalt) till den aktiva upplösningen
  4. Beräkna maximal uppdateringsfrekvens: Dela den tillgängliga datahastigheten med de bitar som krävs per bildruta

$$\text{Max Hz} = \frac{\text{Datahastighet (från HDMI-versionsspecifikation)}}{(\text{Bredd} + 80) \times (\text{Höjd} + 58) \times \text{BPC} \times \text{Komponenter}}$$

Jämförelse av HDMI-versioner

HDMI-version Total bandbredd Datahastighet Kanaler Kodning
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%)

Exempel

4K 120 Hz med 8-bitars RGB:

  • Kräver ~17,81 Gbit/s datahastighet
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) är otillräckligt — HDMI 2.1 (42,0 Gbit/s) krävs
  • Det är därför många 4K 120 Hz-skärmar och TV-apparater kräver HDMI 2.1-portar

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

  • Kräver ~11,14 Gbit/s
  • HDMI 2.0 (14,4 Gbit/s) klarar det vid 77 % utnyttjande
  • HDMI 1.4 (8,16 Gbit/s) klarar det inte — ett vanligt problem för äldre HDR-skärmar

8K 60 Hz:

  • Vid 8 bpc RGB krävs ~71,24 Gbit/s
  • Endast HDMI 2.2 (84,0 Gbit/s) kan driva detta utan komprimering

Förklaring av alternativ

  • HDMI-version — Bestämmer den maximalt tillgängliga datahastigheten. HDMI 1.0–2.0 använder TMDS-signalering med 3 kanaler; HDMI 2.1+ använder FRL med 4 kanaler och effektivare kodning
  • Upplösning — Välj bland vanliga förinställningar (720p till 8K, inklusive ultrawide) eller ange en anpassad upplösning i pixlar
  • Färgformat — RGB och YCbCr 4:4:4 använder full bandbredd; YCbCr 4:2:2 använder ~33 % mindre; YCbCr 4:2:0 använder ~50 % mindre. Observera att YCbCr 4:2:0 officiellt stöds från HDMI 2.0 och framåt
  • Färgdjup — Bitar per färgkomponent: 8 bpc (standard), 10 bpc (HDR), 12 bpc (djupfärg) eller 16 bpc. HDMI 1.0–1.2a stöder djupfärg endast med YCbCr 4:2:2; 16 bpc kräver HDMI 1.3+

Funktioner

  • Täcker alla HDMI-versioner från 1.0 till 2.2 med specifikationsenliga datahastigheter
  • Beräknar genomförbarhet för sex vanliga uppdateringsfrekvenser (60, 120, 144, 165, 240, 360 Hz) med procentuell bandbreddsutnyttjande
  • Stöder anpassade upplösningar och 10 inbyggda förinställningar inklusive ultrawide-format
  • Tar hänsyn till CVT-RBv2-blankningsomkostnader i alla beräkningar
  • Visar kodningsschema, datakanaler och bitar per pixel i resultatet

Användningsområden

  • Köp av TV och skärm: Kontrollera om din HDMI-ports version kan driva en specifik 4K- eller 8K-skärm vid önskad uppdateringsfrekvens innan du köper
  • Planering av speluppställning: Kontrollera om din konsols eller GPU:s HDMI-version stöder din målupplösning och uppdateringsfrekvens, särskilt för 4K 120 Hz eller 1440p 144 Hz-spel
  • Skapande av HDR-innehåll: Förstå bandbreddseffekten av att byta från 8-bitars till 10-bitars eller 12-bitars färgdjup för professionellt videoarbete