從AV畫質到HDMI高清視頻,20年間我們的「視頻接口」發生了什麼?

綠聯影音攻略 發佈 2024-04-28T09:25:19.901646+00:00

「視頻接口」自從電視以及顯示設備的誕生以來,隨著需求的增長而逐漸衍變。簡單來說,我們可以把它分為兩個時代——「模擬信號」時代以及「數位訊號」時代。

「視頻接口」自從電視以及顯示設備的誕生以來,隨著需求的增長而逐漸衍變。簡單來說,我們可以把它分為兩個時代——「模擬信號」時代以及「數位訊號」時代。

模擬到數位化,接口標準的變革史

「模擬信號」對於80、90後來說是童年回憶,電視機背後插孔的顏色代表著接口的更迭。最早是單色的TV接口,將視頻信號(CVBS)和音頻信號(Audio)相混合輸出;

接著是顏色豐富的紅白黃三色的AV接口,紅白組成左右聲道,黃色連接視頻信號。這時候主要與DVD配合使用的多,但由於畫質仍舊較差,「AV畫質」直到現在還被大多數人用梗。

最後的模擬時代二重奏,來自S端子(二分量視頻接口)與色差分量接口,前者採用色度與亮度的混合輸出,後者則是依靠紅綠藍三種基色輸入以及2條音頻線組成,常見於DVD、PS2、XBOX等視頻/遊戲設備。

隨著技術的發展,人們肯定不滿足於模擬時代的畫質,特別是數位技術的發展,所支持解析度也越來越高,帶來了「視頻接口」的第二個階段,「數位訊號」時代。

早在1987年,IBM就已經把VGA作為主流的視頻傳輸標準推廣出去,由於早期的桌上型電腦的CRT顯示器還是只能接受模擬信號,所以其大多用途為傳輸模擬信號。

不過VGA除了模擬信號輸出,通過顯示設備內置的A/D轉換器,還可以將模擬信號轉換為數位訊號在液晶顯示器上顯示。雖然說像是一個中間商,但也憑此一舉跨入了數字時代。

1999年隨著顯示器對畫面的支持度越高,VGA顯然已經無法再滿足數字設備的傳輸要求,LCD顯示器的流行衍生了新的標準接口——DVI,數字視頻接口。

DVI的誕生彌補了VGA只能傳輸模擬信號的缺點,但作為視頻接口的標準缺少了尤為關鍵的一環,就是二者都無法傳遞音頻信號,在整個市場上的應用即便廣泛,但也僅限於畫面傳輸。

特別是以上兩者視頻接口都是顯示器、電腦廠商發明的,對於很多電視廠商來說,他們一是無法接受過大的接頭給自己的產品添堵,二是單視頻傳輸的缺陷無法提供更優質的視聽體驗,於是乎在一眾電視廠商大佬們的努力下,HDMI接口標準在2002年橫空出世。

HDMI接口的變遷,視聽體驗的進化論

HDMI接口的出現,徹底取代了模擬信號視頻。

2002年至2005年間,HDMI接口從1.0發展至1.2a標準,均支持4.95Gbps傳輸帶寬,以1080 60Hz畫面為主;

2006年是個比較特殊的一年,在HDMI接口如火如荼的時候,隔壁電腦廠商們鼓搗出一個新標準接口,DP接口。

如果說HDMI出現是取代了模擬信號視頻,那它的出現則是正式取代了VGA、DVI接口。

而也正是有著新標準的挑戰,也讓HDMI有了壓力,於是在後面的幾年間,HDMI標準有了跨越式的發展。

隨後2009年HDMI 1.4版本發布,支持1080P 144Hz、2K 75Hz、3840 x 2160/30Hz、4096 x 2160/24Hz;

2013年HDMI 2.0版本發布,帶寬提高至18Gbps,支持即插即用和熱插拔,支持3840×2160解析度和50FPS、60FPS幀率,HDMI接口正式進入「真4K」時代。

同時在音頻方面支持最多32個聲道,以及最高1536kHz採樣率。

後續的2.0a/2.0b加入了HDR支持,即高動態光照渲染。

2017年,HDMI迎來了自己的高光時刻,2.1版本成為當時主流最強接口。帶寬陡然增高到48Gbps,因此可以支持 7680×4320@60Hz(8K@60Hz)、 4K@120Hz。

其中 4K 包括真 4K 的4096×2160 像素和 3840×2160 像素,而在 HDMI 2.0 規範中,最高僅支持 4K@60Hz。

不僅如此,每個像素擁有高達12bit色深,讓顯示顏色更豐富。支持動態HDR技術,比起之前的「靜態」HDR,「動態」HDR 可以將每一格畫面的光暗分布進一步提升對比同光暗層次表現。

而不僅僅是接口帶寬的提升,能夠容納更多信息的傳輸,HDMI接口還與不同設備衍生出了新功能。

「VRR可變刷新率」,也可稱之為電視版本的「畫面防撕裂技術」,它使電視或顯示器能夠自動實時調整其刷新率,以匹配兼容遊戲機或 PC 輸出的幀率。

Xbox Series X/S、Xbox One X 和 Xbox One S以及PS5都支持 VRR,因此匹配的電視可以確保無論發送到面板的幀速率如何,它的輸出都是相同的。

「ALLM自動低延遲模式」,當遊戲主機和電視進行連接時,如果設備均支持ALLM功能,顯示設備將會自動切換到特定的遊戲模式,關閉諸如運動處理之類的東西,以減少輸入延遲和響應時延。

「DSC、eARC」,視頻傳輸的技術疊代與音頻的體驗升級。

HDMI 2.1以前,它的傳輸方式一直都是以TMDS(最小化傳輸差分訊號)為主,最高帶寬可達18Gbps,可用來傳送3840x2160p 60等4K高畫質影像;

而HDMI 2.1最讓人驚艷的莫過於加入了FRL(Fixed Rate Link)的傳輸模式,帶寬則提升到 48 Gbps,利用壓縮的方式則可傳送高達10K 解析度的影像。

而除了提升信道帶寬達到高解析度的影像傳輸,HDMI 2.1還引用了Display Stream Compression(DSC)的技術,以分割或分段等方式,將影像壓縮後傳輸到Sink再進行解碼還原,可以使用較低的帶寬來傳輸高解析度影像 。

擁有更高解析度的視頻,為了讓用戶能夠在聽感上進一步提升,HDMI 2.1所帶來的eARC功能則能將影院級的聽覺享受帶入家中。

而相較於HDMI1.4開發的Audio Return Channel (ARC),HDMI2.1的Enhanced AudioReturn Channel(eARC)通過37MB的帶寬,能夠傳輸高達到32聲道的聲音,以及更高階的聲音格式如 Dolby TrueHD,Atmos 等等。

HDMI線,實際應用的傳輸載體

無論是想要體驗8K的超清畫質,還是身臨其境的動聽體驗,除了設備都要支持對應的接口之外,還需要一根適合的HDMI線。

隨著HDMI接口的普及,不管是電視、顯卡、投影、顯示器都處處能夠見到HDMI線的身影,但如果追求品質體驗,那對於HDMI線的選擇也需要注意以下幾點。

1、HDMI線無版本,只分3個標準

Standard HDMI(對應HDMI 1.4接口標準):支持 4K 高清解析度,但由於受到帶寬(10.Gbps)的限制,最高只能達到 3840×2160 30Hz。

High Speed HDMI(對應HDMI 2.0接口標準):能夠支持 4K/60Hz 的刷新率,同時還增加了對 21:9 寬高比和 3D 立體格式的支持, 帶寬達到了18Gbps,支持 2K/144Hz 的刷新率,以及 1080P/240Hz 的刷新率。

Ultra High Speed HDMI(對應HDMI 2.1接口標準):最大帶寬能力大幅提升至48Gbps,理論上可以在壓縮畫質下傳輸高達10k 60Hz的解析度,支持高動態範圍成像(HDR),支持可變刷新率,快速媒體切換,支持 eARC 功能.

2、HDMI線有2大線芯,銅線與光纖

銅芯線和光纖線,二者最直接的區別就在於內部的材質不同。銅纜線芯作為主流的材料,10m內短距離的上表現比較優異,而在10m以上長遠距離的傳輸中由於物理特性會有損耗,信號會衰減。

光纖線芯有兩種,一個是光纖+銅纜組合,另外一個是純光纖線版本,目前我們市場上都以前者為主。值得一提的是,這類光纖線比普通銅纜線多了一個光電轉換晶片,信號傳輸可以通過兩個光電轉換來實現。

而對於光纖本身的材料,也分為玻璃光纖和塑料光纖。玻璃纖維損耗小,塑料纖維成本低。一般情況下,50m以下的傳輸場景推薦使用塑料光纖,50m以上的傳輸場景推薦使用玻璃光纖。

3、家用和工程HDMI線,用料、使用場景有不同

綠聯在十多年的發展中,一直深耕HDMI線行業,家用HDMI線與工程HDMI線也在京東平台上擁有百萬+的銷售佳績。這一切不僅因為綠聯在行業技術上的領先,更是因為產品基於用戶的實際需求點出發,以技術推動創新。

而我們大多數人在購買HDMI線的時候,總是能看到「工程級」的標註,不禁使人好奇它與普通HDMI線有何區別。對於這個疑問,我們可以從綠聯本身產品的長度、線芯上說明。

如前文所言,長度是會限制HDMI線無損傳輸的一個重要因素,普通銅纜家用HDMI線一般會將長度控制在10m內,過長會導致信號受損,解析度支持度降低。

而光纖HDMI線,一般長度在10m起步,如果用於家裝埋線則50m內足夠,一些大型辦公酒店或者戶外場所也可延伸至百米以上。而且得益於光纖線芯的特性,比如該線支持48Gbps帶寬,那麼就可以全長無損支持8K 60Hz的畫面傳輸。

除了線芯會影響傳輸效果,內部的線芯粗細也是關鍵因素。常見的線規有四種 22AWG、24AWG、26AWG、28AWG,數字越大 HDMI 線芯越細,傳輸距離越短。

比如綠聯京東熱賣200W+的工程HDMI線,3m內採用的為30AWG,支持4K 60Hz畫面;5m-25m逐漸降為28AWG、26AWG,畫面傳輸也從4K 60Hz降低至1080P 120Hz;30m-50m線芯直接採用24AWG,僅支持1080P 60Hz。

其中隨著線身越長,為了確保信號的穩定性,還會增加一個信號放大器。一端連接信號源,一端連接顯示端。同時線徑也會逐漸變大,由7.3mm增加至10mm。

線徑的變大一方面是為了容納更粗的線芯,一方面因為線長的緣故需要面對的場景更為複雜,比如大型會議室、戶外演出、商超大屏等場景,所以在耐用性上也有一定保障。

這一點也是工程級與家用HDMI線的區別所在,一般日常家用的HDMI線基本線徑會保持在7-7.5mm,長度10m內。

總得來說,家用一般定位於普通場景下電腦、電視以及投影使用,長度不會過長,整體用料也會更豪華,比如鍍鎳接頭、鋅合金外殼、高強度尼龍編織網等。

工程HDMI線主要聚焦於長距離以及大戶型裝修場景,比如家庭影院的打造、戶外廣告演出、廣播電視傳輸等場景。

未來的視頻接口誰做主?HDMI大有可為

HDMI接口作為千家萬戶所常見的標準視頻接口,已經覆蓋了顯示器、電視、投影、電視盒子等視頻設備,讓大眾能夠更加便捷的享受高清視頻。

從AV畫質到如今的8K超清體驗,技術的發展始終會讓生活變得更加有品質。隨著各類顯示技術的升級以及遊戲、影視製作規格的提升,相信目前的標準也會在不遠的未來被打破。

對於HDMI接口以及HDMI線你還有什麼想要了解的?不妨留言共同探討一番。

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