Принят HDMI 2.1: разрешения до 10К на 120 кадрах в секунду стали новым стандартом

Номер версии стандарта HDMI изменился незначительно, но сама спецификация изменилась очень серьёзно. Пропускная способность выросла почти в три раза: с 18 Гбит/с до невероятных 48 Гбит/с, что с применением сжатия позволило достигать разрешений вплоть до 10К. Более того, стандарт обогатился новыми технологиями: от адаптивной синхронизации частоты кадров до динамических метаданных HDR.

HDMI 2.1 гарантирует вывод изображения на разрешениях 4К UltraHD (3820 × 2160, 8 МПкс), 5К (5120 × 2880, 11 МПкс), 8К (7640 × 4320, 33 МПкс) и 10К (10240 × 4320, 44 МПкс) на частотах развёртки вплоть до 120 Гц.

10K — это относительно новый стандарт со сверхшироким соотношением сторон 21:9. Если сравнивать его с 8К в классическом соотношении сторон 16:9, в 10K столько же пикселей по меньшей стороне, но больше — по большей, как раз около 10 тысяч. 10K может обозначаться и как UW10K, где UW расшифровывается как Ultra Wide (англ. сверхширокий).

Новое сжатие потока

Стандарт Display Stream Compression (англ. сжатие визуального потока) или DSC стал частью спецификации HDMI 2.1. DSC — открытый и бесплатный стандартизированный алгоритм, он уже давно используется в DisplayPort. Причём оба стандарта, DSC и DisplayPort, разрабатываются в VESA (Video Electronics Standards Association, англ. ассоциация стандартизации видеоэлектроники). Предыдущие версии стандарта HDMI не использовали ни DSC, ни какое бы то ни было другое сжатие. Спецификация HDMI 2.1 содержит сразу самую последнюю версию DSC под номером 1.2a. Эта версия алгоритма позволяет на лету сжать поток до трёх раз и сделать это таким образом, что большинство людей не сможет отличить сжатый видеопоток от несжатого.

Максимально возможный поток данных в HDMI 2.1 ограничен 48 Гбит/с, что выше, чем 26 Гбит/с в DisplayPort 1.4 и 1.3. Мощность видеопотока — это сумма 4 показателей: разрешения, частоты, схемы сжатия цвета (цветовой субдискретизации) и глубины цвета на канал в битах. Верхний предел этих показателей для HDMI 2.1: 8K при 60 герцах, субдискретизации 4:2:0 и 10 битах цвета на канал. При большем потоке уже будет применено сжатие. Например, максимальный по мощности поток в 128,3 Гбит/с получится при разрешении 8К (33 МПкс), частоте 100-120 герц, цветовой субдискретизации 4:2:0/4:2:2 и 10/12 битах на цветовой канал. Не потребуется сжатия потока в том случае, если сочетание тех самых 4 показателей в сумме даст больше 48 Гбит/с.

Сжимать по стандарту DSC можно и разрешения 4K и 8К, хотя это и совершенно необязательно. Чтобы обозначить используемые оборудованием режимы производитель может помечать разрешения и частоты в подстрочном индексе латинскими буквами: буквой A — сжатый, B — несжатый, AB — оба. Например, запись вида 4K120A будет означать поддержку только лишь сжатого разрешения 4K на 120 кадрах в секунду, а запись 8K60AB будет говорить о поддержке как сжатого, так и несжатого режима передачи 8K на 60 герц.

Новые технологии

Технология Variable Refresh Rate (англ. переменная частота обновления) или VRR — одно из самых интересных нововведений. VRR должен принудительно синхронизировать такты вывода кадров от видеокарты к монитору. При асинхронном выводе неизбежно возникают пропуски кадров, их повторы или разрывы (когда часть изображения — свежий кадр, а часть — предыдущий). Больше всего такие проблемы раздражают в играх, и для требовательных геймеров уже давно существуют технические решения NVIDIA G-SYNC и Radeon FreeSync. Однако эти технологии несовместимых между собой и доступны производителям мониторов только по особой договорённости с компаниями NVIDIA и AMD.

Технология Quick Media Switching (англ. быстрое переключение медиа) или QMS должна решить проблему задержки перед выводом сигнала. Обычно дисплеи на время отключаются, когда пользователь меняет их разрешение, частоту или режим работы. Эта проблема встаёт в полный рост, если к дисплею подключено несколько источников сигнала (например, спутниковая приставка, игровая консоль и ПК) и между ними приходится часто переключаться. Теперь эта задержка сильно снижена.

Технология Quick Frame Transport (англ. быстрая передача кадра) или QFT должна снизить задержку во времени между готовностью кадра в памяти видеокарты и появлением этого кадра на экране. Повышенная скорость передачи кадров от видеокарты к монитору должна снизить тот самый лаг, на который ругаются геймеры.

Технология Auto Low Latency Mode (англ. режим автоматического снижения задержек) или ALLM должна “автоматически подобрать наименьшие значения задержки и обеспечить  опыт.

Новое звучание

Технология Enhanced Audio Return Channel (англ. расширенный канал возврата аудио) или eARC расширяет стандарт ARC, позволяя передавать звуковые данные в форматах Dolby Atmos и DTS:X. Эти аудиоформаты относятся к источникам звука как объектами в трёхмерном пространстве. Местонахождение источника звука на виртуальной сцене и количество динамиков, на которые нужно этот звук вывести, соотносятся налету. В результате аудиоинженеру не надо заморачиваться с созданием отдельных дорожек под акустику 2.1, 5.1 или 7.1, а слушателю нет нужды разбираться подходит ли аудиодорожка к его акустической системе. Аудиоинженер задаёт координаты источников звука, а электроника сама вычислит на какие каналы и с какой громкостью выводить звук слушателю, чтобы создать эффект объёмного звучания.

Новый кабель

Кабель HDMI Ultra High Speed (англ. сверхвысокая скорость) или HDMI UHS понадобится только для более высоких разрешений, частот обновления, цветности и/или форматов цветовой субдискретизации, которые стали доступны в HDMI 2.1.

Все технологии ALLM (VRR, QMS, QFT) и eARC будут работать и со старым кабелем под маркировкой High Speed (англ. высокая скорость). Те разрешения, которые поддерживаются HDMI 2.0 — также могут продолжать работать по кабелю High Speed. Кабели сохраняют прямую и обратную совместимость, то есть новый кабель можно будет использовать и со старыми устройствами, а старый кабель — с новыми.

Больше цвета

Как и предшествующий HDMI 2.0, новый HDMI 2.1 поддерживает передачу изображения HDR или High Dynamic Range (англ. расширенный динамический диапазон). HDR содержит больше уровней чёрного и белого, а также более широкую палитру оттенков, особенно полезную в сценах со смешанным освещением, где есть особенно тёмные и яркие участки. Но HDMI 2.1 продвинулся ещё дальше и может обрабатывать HDR Dynamic Metadata (англ. динамические метаданные) — информацию об уровне освещённости на уровне каждого кадра по отдельности. Эта функция содержалась в проприетарном формате Dolby Vision, но как и в случае с динамической синхронизацией, HDMI 2.1 выводит этот функционал на уровень общего стандарта, а значит больше устройств будут его поддерживать.

Устройства с поддержкой HDMI 2.1

Будут ли новые технологии работать в устройствах — зависит от производителей устройств, их реализация необязательна. Потому необходимо будет тщательно проверять технические характеристики оборудования.

HDMI Forum, союз работающих над HDMI компаний, анонсировал стандарт HDMI 2.1 ещё 4 января 2017 года, а окончательно принял его 28 ноября 2017. Пока ещё не опубликованы наборы тестов для проверки оборудования на соответствие HDMI 2.1. Пройти их производители смогут только после публикации. До прохождения тестов ни один производитель не имеет права заявлять о том, что его продукция поддерживает HDMI 2.1. Тесты будут публиковаться поэтапно в течении первых трёх кварталов 2018 года.

Источники:

Пресс-релиз организации HDMI Forum: (англ.) HDMI Forum releases version 2.1 of the HDMI specification