Полоса пропускания HDMI для различных параметров видео |
21.07.2021 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Чтобы было понятно, о чем эта статья, начнем ее с банальных вопросов. Почему 4K @ 120 Гц / 10 бит / 4:4:4 не работает на PlayStation 5? Почему цветность 4K @ 60 Гц / 10 бит / 4:4:4 не работает на игровом ПК с интерфейсом HDMI 2.0? В обоих случаях ответ: слишком малая полоса пропускания HDMI! А какая полоса пропускания HDMI требуется для воспроизведения, например, видеосигнала 4K с частотой кадров 120 Гц, 10-битной глубиной цвета и цветовой субдискретизацией 4:4:4? Какая полоса пропускания нужна для соответствующих комбинаций разрешения, частоты кадров, глубины цвета и недостаточной цветности? Все ответы о пропускной способности HDMI есть в этой статье. Другими словами, это небольшое руководство на тему, какие факторы влияют на требуемую пропускную способность.
Полоса пропускания HDMI для 4K, 8K, 120 ГцПрежде всего, хотелось бы отметить, что тема о HDMI и его пропускной способности зависит от нескольких параметров. То, что в телевизоре есть несколько интерфейсов HDMI 2.1 со скоростью 40 Гбит / с, не означает, что все комбинации, перечисленные в таблице, должны работать ниже 40 Гбит / с. Производители, по какой-либо причине, часто ограничивают свои конечные устройства или добавляют определенные функции, такие как воспроизведение с частотой 120 Гц через обновление прошивки. Яркий пример тому — Sony XH90. В этой статье не будем перечислять исключения, а приведем только общую информацию.
Сравнение разрешений Full HD, 4K, 8K и 10KТребуемая полоса пропускания видеосигнала обычно складывается из четырех факторов: разрешения, частоты кадров, глубины цветности и недостаточной дискретизации цветности. Разрешение видеосигнала складывается из вертикальных и горизонтальных рядов пикселей. С сигналом 4K UHD мы имеем 3840 вертикальных рядов пикселей и 2160 горизонтальных рядов. Умножение этих чисел дает общее количество пикселей: 8294400. При разрешении 8K это будет 7680 x 4320, то есть 33177600 пикселей, с 1440p (например, на Xbox Series X | S) это будет 3686400 пикселей (2560 x 1440p). Для Full HD: 2073600 пикселей (1920 x 1080) и т.д. Обычно можно воспроизводить более низкие разрешения на дисплее с более высоким разрешением (например, 4K на дисплее 8K) благодаря масштабированию экрана.
Частота обновленияЧастота кадров (Гц или FPS) указывает, сколько отдельных изображений воспроизводится или отображается за период в одну секунду. Это значение обычно указывается в Герцах или кадрах в секунду. Телевизор 4K, который в настоящее время работает в режиме 30 Гц, выдает 30 полных кадров в секунду, при 60 Гц — вдвое больше (начиная с 30 Гц), а при 120 Гц — в четыре раза больше. В России, из-за стандарта PAL, часто выводится на телевизоры или мониторы частота 50 Гц и 100 Гц. Частота обновления напрямую влияет на качество изображения, то есть на то, насколько «плавно» воспроизводится контент. Это может иметь решающее значение, особенно в играх, поскольку видеосигнал с частотой 30 Гц создает изображение только каждые 33 мс, сигнал 120 Гц — каждые 8,33 мс. В конкурентных играх (шутеры, гонки) эта величина может означать разницу между победой и поражением. Просматривая фильм или сериал, записанный со скоростью 24 кадра в секунду, можно увидеть более подробную картину, особенно в динамичных сценах. При 50 / 60 кадрах в секунду футбольный матч наблюдается гораздо приятнее, чем при частоте 24 кадра в секунду.
ЦветностьГлубина цвета указывает, сколько градаций цветового канала может быть воспроизведено дисплеем. При 1-битном цвете будет только 2 градации. В 2-битном формате имеется 4 уровня, в 4-битном — 16 уровней, а в 8-битном — 256 уровней. Как правило, современные телевизоры 4K или 8K имеют 10-битный дисплей. Поэтому они могут воспроизводить 1024 градации цвета на канал. Чем выше скорость передачи данных, тем качественнее уменьшение эффектов полос и переходов в цветовых градиентах. 10-битный дисплей является обязательным условием для воспроизведения контента HDR (High Dynamic Range). В этом режиме изображение воспринимается как более естественное с увеличением глубины цвета и большей глубины изображения. Цветовая субдискретизацияЦветовая субдискретизация (или подвыборка цветности), возможно, является наиболее эффективным средством экономии полосы пропускания. Как правило, для каждых 4 × 4 пикселей информация означает насыщенность цвета и его яркость. При режиме 4: 4: 4 вся информация о яркости и цвете предоставляется для всех пикселей 4 × 4. В формате 4: 2: 2 цветовое сканирование в горизонтальном направлении вдвое меньше, чем в вертикальном. При 4: 2: 0 для блока из четырех пикселей доступна только одна информация о цвете. Однако во всех сценариях каждому пикселю предоставляется собственная информация о яркости. Физиология глаза устроена так, что люди воспринимают разную яркость намного лучше, чем разные цвета. Максимальная пропускная способность HDMIБольшинство наборов микросхем HDMI 2.1, в том числе для телевизоров, консолей и AV-ресиверов, обеспечивают пропускную способность 40 Гбит / с. Все вышеперечисленные факторы вместе приводят к полосе пропускания видеосигнала, который может быть воспроизведен только в том случае, если соединение HDMI способно его обрабатывать. Но и здесь следует отметить, что спецификации HDMI, по крайней мере для HDMI 2.1, в настоящее время довольно неточны. HDMI 2.1 может поддерживать максимум 48 Гбит / с. Однако большинство чипсетов обеспечивают только 40 Гбит / с. PlayStation 5, например, имеет только 32 Гбит / с. Приставка может воспроизводить все важные разрешения 4K, но 8K при 60 Гц и 8-бит с цветностью 4: 2: 0 не будет работать. Функции 8K в PS5 даже не активированы. В таблице пропускной способности HDMI перечислены встречающиеся комбинации со скоростями передачи данных. В последнем столбце указано, какой стандарт HDMI требуется для обработки соответствующих скоростей передачи данных. Таким образом, это некий калькулятор пропускной способности HDMI для параметров видео.
Пропускная способность HDMI. Таблица
Неорлинарные моменты в таблице обозначены: *
Источник: |
© 2001-2021 «Компания Sat World». Все права защищены.
Порядок использования информации
Создание сайта — веб-мастерская «Хороший проект»