HDMI 2.1 - 8K电视的新视界 | 百佳泰 Allion Labs

Allion Labs / Tina Yu

关于8K的新话题，就会追溯到先前日本喊出2020东京奥运8K转播的话题。而也因为这个话题，让8K电视的讨论热度不断提高中。在今年的消费电子展上(CES)，SONY、Sharp、LG、Samsung、TCL等等电视品牌都推出了他们的8K电视。根据市场调研机构IHS Markit预测8K电视的出货量，在2018年不到2万台，但到了2019年将「飞速成长」到43万台，而在2020这年预测会飙涨至200万台，可以预见8K电视的惊人商机！

数据源：IHS Markit

市场上的电视，4K规格已是主流规格，不到五千块人民币的价格也是有机会入手一台。

当然HDMI的接口也是每台电视的标准接口之一，在2017年底，HDMI协会公布了最新规格Version 2.1，其中的最大亮点是带宽提升至48Gbps，所以8K的规格则是基本配备甚至可以来到10K的分辨率。所以说8K时代已经开启，也因此会加快4K的淘汰，以后8K会是家中的基本配备也不为过。

8K电视距离全面落实仍有技术层面需克服

无庸置疑的，8K电视在未来势必越来越普及！但要达到全面实现8K的理想，距离现实还有非常一大段路要走。。2019年是8K元年，各家电视厂商都积极发展自家的8K电视，虽然HDMI 2.1接口以及其脚位配置上与先前的版本并无不同，但是HDMI 2.1的新8K规格跟之前HDMI 2.0的4K规格却是两种不同的技术，它也比之前的HDMI版本，更加严格、更加复杂。

下图是HDMI规格比较表：

信号规格	HDMI 2.0	HDMI 2.1
传输最大带宽	18Gbps	48Gbps
传输技术	TMDS	FRL
AV传输通道	D0, D1, D2	L0, L1, L2, L3
编码方式	8b/10b	16b/18b
压缩技术	–	DSC 1.2
兼容之前版本	Yes (HDMI 1.4b)	Yes (HDMI 1.4b, HDMI 2.0)

从上表的规格来看，HDMI 2.1最大传输带宽已经增加到HDMI 2.0的2.6倍。因此，若要在现有的框架下，沿用原有的TMDS的传输技术以及8b/10b的编码方式已经不够使用。为什么这么说呢？我们来回顾一下，所谓的TMDS技术为何？

最小传输差分信号（Transition Minimized Differential Signaling，简称TMDS）是美国Silicon Image公司开发的一项高速传输数据技术。
此项技术最早用于DVI接口上，后沿用在HDMI界面上发扬光大。
其特点为利用两个脚位为差分信号来传送信号的技术。
传送影像的方式，则透过4对TMDS channel(Clock, Data0, Data1, Data2)来传送。
而TMDS Clock只是用来让接收端当参考频率来做data recover用的，实际的AV信号是跑在其他的3对TMDS Data通道上。
采用了8b/10b也就是8 bit的输入信号转成10 bit的编码方式，主要目的是透过差分信号来降低EMI以及提高精确的信号传输速率。

透过上面特点，可以知道现有架构下要再提高带宽，不是要在增加新的Data通道，而要在现有的3对Data通道中去传送更高的数据量等的方式，但是，这都不是最佳方法。因此，新的FRL(Fixed Rate Link)传输技术以及16b/18b的编码方式应运而生，其特点如下：

FRL是Fixed Rate Link的缩写，顾名思义，就是固定比例的带宽速率。
原本的TMDS Clock, Data 0, Data 1, Data 2对应成FRL Lane 0, Lane 1, Lane 2, Lane 3。
类似于DP的Embedded CK模式，因为不需要专用的Clock信道，所以，AV信号不只可以传送3对Lane甚至到4对Lane。
编码方式则把8b/10b变成16b/18b，改善了9%的编码效率。
采用了VESA的DSC压缩技术，分辨率高达10K@120。
不同于DC-coupled TMDS的传输方式已转变成AC-coupled FRL的传输方式。
透过FRL Link Training的沟通，可以兼容于TMDS模式。

因此，要怎么既符合新增的FRL模式又要兼容于原有的TMDS模式，则是开发HDMI 2.1产品的厂商的一大课题。

百佳泰8K测试方案

为了让开发8K电视的厂商们快速拿到符合HDMI 2.1规格的入场卷，百佳泰积极与相关仪器厂商合作，开发了Allion的SCDC控制器(AJSC-1)整合于8K的相关电气测试当中，如下的测试方案：

8K实力验证测试
- FRL 电气特性测试
- FRL Protocol测试
- 8K Video测试
HDMI 2.0 认证测试
- TMDS 电气特性测试
- TMDS Protocol测试
- TMDS Decoding测试
- TMDS Video Timing 测试
- EDID相关测试
HDMI 1.4 认证测试
- EDID/E-DDC Test
- Electrical Test
- Protocol Test
- Video Test
- Audio Test
- Interoperability with DVI Test
- Advanced Features