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搶攻UHD熱潮 HDMI 2.0介面話題發燒

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Ultra HDTV成為家電業者拉開平面電視高階產品區隔的重要策略,但Ultra HDTV目前仍在傳輸介面處於規格無法充分發揮超高清畫質的限制,訊源無法充分展現對用戶體驗可能會產生落差。Sony
Ultra HDTV成為家電業者拉開平面電視高階產品區隔的重要策略,但Ultra HDTV目前仍在傳輸介面處於規格無法充分發揮超高清畫質的限制,訊源無法充分展現對用戶體驗可能會產生落差。Sony

Ultra HDTV議題持續發燒,目前4K2K超高解析度應用之面板、控制晶片已到位,實作產品也相繼推出,但Ultra HDTV要能維持較佳應用條件,除了顯示器4K2K技術整合外,對於未來足以因應4K2K巨量資料傳輸的顯示介面也必須一一考量…

Ultra HDTV近來成為熱門議題,在世界級的家電大廠相繼推出量產的4K2K解析度液晶電視後,顯示器、液晶電視廠也必須正視Ultra HDTV市場需求,積極發展旗下高階訴求的Ultra HDTV產品。

HDMI 2.0雖在規格針對Ultra HDTV積極強化,但接踵而來的測試、認證也相對較舊介面更為複雜,增加HDMI 2.0影音介面的導入成本。Agilent

HDMI 2.0雖在規格針對Ultra HDTV積極強化,但接踵而來的測試、認證也相對較舊介面更為複雜,增加HDMI 2.0影音介面的導入成本。Agilent

HDMI線材將直接影響Ultra HDTV的訊源展現能力,目前Ultra HDTV多採行相對成熟的HDMI 1.4a介面規範,可勉強支援24fps的超高清畫面重現。BELKIN

HDMI線材將直接影響Ultra HDTV的訊源展現能力,目前Ultra HDTV多採行相對成熟的HDMI 1.4a介面規範,可勉強支援24fps的超高清畫面重現。BELKIN

Ultra HDTV成為高階產品區隔賣點

所謂的Ultra HDTV(Ultra High Definition Television),主要是指採2160p(4K)或4320p(8K)解析度的平面電視,早期Ultra HDTV大多僅為展示顯示器、家電廠商的技術能力水準開發的產品,產品多半不具量產規劃,因此即便是有提供販售,售價大多以極高,一般消費者僅能仰望而難以購得,但在現有HDTV(1080p)平面電視大多進入激烈的價格戰後,Ultra HDTV即成為大尺寸平面電視產品差異化的關鍵賣點,各大廠積極開發第二代Ultra HDTV產品,也將終端產品價格壓低至接近現有高端平面電視的價格帶,Ultra HDTV逐步站穩高階平面電視市場。

各大廠發展Ultra HDTV產品,其實也很擔心落入當初HDTV產品一窩蜂搭載3D應用企圖創造高階產品差異化的失敗策略,早期HDTV原本期待以「3D」應用拉開同尺寸平面電視產品競爭差距,但市場表現發現高階產品卻無法因為搭載「3D」而強化其產品價值問題,當時3D應用加持戰術失利的關鍵在於3D影音數位內容數量有限、使用者取得不易造成,加上3D具體實踐技術分歧,影響使用者採用疑慮,相同的問題是否也會出現在Ultra HDTV產品上面,值得持續觀察。

HDMI 1.4a介面 對超高清畫面支援有限

先撇除Ultra HDTV對應的超高清影音片源、訊號源問題,若就用戶使用Ultra HDTV的應用需求檢視,Ultra HDTV第一個要解決的就是影音傳輸介面的連接需求問題!只有Ultra HDTV將訊源的連接方案規劃完整,搭配家電、播放器、機上盒產品對應Ultra HDTV視訊水準的影音傳輸介面,才能具體營造出最佳化的Ultra HDTV傳輸不失真、不掉格的觀賞體驗。若以Ultra HDTV的4K2K畫面解析度來檢視,即便HDMI 1.4介面規格可勉強支援2160p(4,096 x 2,160畫面解析度)高清畫面規格,但也只能支援到24或30 frame/sec畫面水準,對於更高階的訊源支援現有主流之HDMI 1.4介面標準即會出現相形見絀的問題。

對Ultra HDTV的4320p畫面水準而言,基本上已是1080p訊源的四倍資料量,但若當需要使用50/60frame/sec模式時,倍增資料量將會使現有的HDMI 1.4介面成為訊源連接的瓶頸,使用者受限影音傳輸介面與線材限制,使用稍微低階的顯示模式以相容模式播放超高清影音內容,這對Ultra HDTV產品應用來說反而會形成另一種限制。

另外,現有HDMI 1.4介面在因應超高清影音內容時,礙於傳輸效能與介面/線材限制,在HDMI 1.4僅能支援24 frame/sec、4K解析度以8-bit色彩規格傳輸,對於更優質的60 frame/sec畫面表現、10-bit甚至12-bit色彩規格,在傳輸介面暴增一倍的資料吞吐量,使用者已無法使用現有的HDMI 1.4介面支援更高解析度、更高色彩要求的超高清影音內容傳輸,讓原本期待享受Ultra HDTV優異畫質的用戶期待產生落差。

HDMI 2.0加速開發 提昇Ultra HDTV應用價值

相對於現有HDMI介面規格在支援Ultra HDTV應用的規格弱勢,多數Ultra HDTV廠商會在產品提供HDMI 2.0視訊介面的升級設計,也就是說當新版HDMI 2.0標準化後,業者可透過視訊處理模組的升級設計,利用模組更換讓Ultra HDTV進行對應產品升級。但這種介面大幅升級產生的模組成本與更換方式,並不見得能讓使用者接受,反而這種對HDMI相對嚴苛的應用條件,對於以往在家電型影音產品介入不易的DisplayPort提供一個絕佳的進入機會,因為若以目前最新的DisplayPort影音傳輸介面標準,足以應付Ultra HDTV的4320p畫面水準(@10-bit色彩、60 frame/sec)傳輸應用。

而在家電導入DisplayPort介面後,一方面可以在4320p超高畫質影音內容傳輸更能彰顯Ultra HDTV的升級特性外,原本在PC/NB產品使用DisplayPort連接器電氣規範的Thunderbolt高速傳輸介面,也可堂而皇之進入家電應用市場,一面解決Ultra HDTV的周邊巨量影音資料傳輸需求,另一面也為Thunderbolt高速傳輸介面應用開啟更多產品整合可能性。

HDMI 2.0好事多磨 DisplayPort趁虛而入

在目前Ultra HDTV的應用需求中,HDMI介面明顯較DisplayPort介面趨於弱勢,目前各品牌Ultra HDTV,在視訊介面大多僅具備HDMI 1.4a介面規格,此介面可以勉強滿足3,840 x 2,160@24fps應用水準,但高於此要求的50或60fps的視訊就無法在HDMI 1.4a介面規格下運行,形成目前產品對未來Ultra HDTV應用影音周邊的支援限制。

但HDMI陣營也不可能坐以待斃,HDMI陣營在2013年推出2.0介面規範,即針對Ultra HDTV的影音資訊巨量傳輸需求進行對應規格改善,原有HDMI標準為沿用與DVI相同,自Silicon Image開發的TMDS(Time Minimized Differential Signal)最小化之傳輸差分信號傳輸技術整合,原本HDMI在TDMS Channel的最高傳輸效能在3.4Gbps,在HDMI 2.0可以達到幾乎倍增的6.0Gbps傳輸效能。

在實際應用上,若使用舊式HDMI連接介面傳送2160p/60fps/10-bit color的視訊內容,必須使用4組連接器、傳輸線進行傳送,透過Ultra HDTV將視訊合併成超高清內容,這顯然不符合使用效益、也無法被使用者接受,但若換成新一代的HDMI 2.0介面,就可以使用一條連接線與一組連接器就能滿足Ultra HDTV的連接需求。

HDMI 2.0針對Ultra HDTV重點改善

若以HDMI 2.0在介面傳輸升級TDMS Channel擴增至6.0Gbps水準,其代表至少可以支援3,840 x 2,160@50-60fps,支援10-12-bit色彩的高品質Ultra HDTV視訊傳輸,但規格提昇也代表著相關產品產生的測試、驗證難度與程序增加,連帶使得HDMI 2.0介面導入的成本暴增。因為原有HDMI舊介面的測試信號頂多在300MHz、900Gbps條件下進行,若因應HDMI 2.0介面的產品測試驗證,這代表著測試狀態會倍增達600MHz、1,800Gbps,不僅測試所用的相關設備需要升級,整個周邊產品的驗證步驟、流程都將變得更為複雜,而初期Ultra HDTV在採用HDMI 2.0視訊介面的周邊產品仍少,對相容性測試、交叉測試的條件也會更嚴苛,造成介面認證的難度增加。

回過頭再來檢視Ultra HDTV的訊號源,基本上Ultra HDTV在3,840 x 2,160甚至更高的訊源,目前唯一的來源僅有藍光播放器,在Ultra HDTV大屏幕電視相繼推出後,原本僅支援HDMI 1.4視訊介面的藍光播放產品勢必也面臨介面升級,在導入HDMI 2.0新一代視訊介面前,對藍光播放器廠商來說導入可足以支援Ultra HDTV 2160p@50-60fps的DisplayPort介面可能性極低,因為對於長期使用HDMI介面的家電業者來說,導入DisplayPort的設計方案並非首選,較大的可能是待HDMI 2.0相對完善再推對應產品。

除藍光播放器提供的Ultra HDTV的訊號源外,另一大可能的超高清訊號源來源,即以次世代遊戲機為主,例如PlayStation 4、XBox One等。