PS5、XSX主机HDMI2.1接口特性全解析

瞧瞧去瞧瞧去

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索尼和微软的次时代主机PlayStation 5和Xbox Series X 已经发售快一年了，国行发售也有2个多月，尽管大部分玩家仍然在持币抢购。
PS5和XSX是市场搭载首批HDMI 2.1芯片组的主流消费电子产品，由于HDMI 2.1带宽大幅提升，加上新加入了多项功能，在2021年初，电视机机圈、功放圈因为HDMI 2.1接口水土不服的情况很明显。
国行PS5和XSX都已经上市，我们今天来聊一聊这两台次新主机的HDMI 2.1接口，便于大家拿到新主机后更好的使用HDMI 2.1的特性，以及快速解决可能出现的问题。

往期推荐：
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1、HDMI 2.1接口对玩家游戏体验带来多少提升？

在讲HDMI 2.1接口前，先来简单了解下HDMI协议间的规范和协议。PS4 Pro和Xbox One X是HDMI 2.0的规范(XOX天蝎座其实只有部分HDMI2.1的特性，并没有完整带宽)，意味着可以输出的最大带宽是18Gb，也就是传输4K 60Hz 4:2:2 12bit 或者 4K60Hz 4:4:4 8bit的信号。
玩家想要完整的体验18Gb带宽带来的逼真画质和特效，不仅需要游戏主机能满带宽输出，还要电视机、家庭影院系统的支持。所幸的是，这两年电视机和家庭影院系统对HDMI2.0的支持非常完善。
再来看PS5和XSX
完整的HDMI 2.1接口，应该有48Gb的带宽。可惜的是，PS5和XSX都不支持完整的48Gb带宽，XSX最大支持40Gb，而PS5最大带宽仅有32Gb，也就是说：
XSX能输出的最高画质：
40Gb=4K 120Hz 4:4:4(RGB) 10bit

（3840+560）x（2160+90） x 10 x 3 x 120 x 18/16=37.34Gb
算法释义：
（3840+560）x（2160+90）：像素面积，含长宽两个方向的空白区域像素；
10 x 3 ：每个像素用10bit表示，RGB三色；
120：每秒120帧；
18/16：16bit数据用18bit来编码，编码效率。

PS5能输出的最高画质：
32Gb：4K 120Hz 4:2:2 10bit = 24.8Gb
或者
32Gb：4K 60Hz RGB 12bit
<hr/>那么4:4:4、4:2:2又代表什么意思？
每个像素用8bit编码能表示1670万色彩，10bit能表示10亿色彩，bit位宽越高，色彩越丰富，色彩过渡越自然，参考下图。

10bit比8bit色彩过渡更自然

那么4:4:4又代表什么意思？
为了缩小图像的体积，便于传输和储存，往往还需要对图像进行色度二次采样和压缩。4:4:4表示不进行色度二次采样，保留100%的颜色信息；而4:2:2是经过二次采样后颜色信息替换（压缩）50%，使位流带宽可以减少三分之一；而4:2:0则是将颜色信息替换75%（压缩），使位流带宽减少50%，大部分的蓝光影片都采用4:2:0方式采样。

三种常见的色度二次采样模式

不过有意思的是，因为人眼对色彩敏感程度不如亮度，所以经过4:2:2采样后的画面，在绝大多数的民用设备上，看起来都跟4:4:4未压缩的画面几乎没有区别。
所以在PS5和XSX上我们一般都可以设置成10bit位宽，4:2:2色度二次采样。
<hr/>2、PS5和XSX HDMI 2.1接口拆解与问题分析

带宽的大小是由谁来决定的？是HDMI接口或是CPU？
HDMI接口只是一台金属和塑料组成的物理接口，里面也没有集成芯片，规格也一直未变过。决定HDMI带宽和功能是CPU和HDMI芯片。
如果CPU里面集成了I/O，例如绝大多数ARM架构的芯片，那么HDMI带宽和功能就是由CPU芯片来决定的，例如索尼9000H电视机的主芯片联发科MT5895(公版为MTKS900)，直接在芯片内集成了48Gb的HDMI 2.1和USB3.0接口。

索尼9500G电视机主板图片来自知电晓春哥评测视频截图

当HDMI信号从接口过来后，直接通向CPU，再交给GPU处理或者其他图像芯片处理，例如索尼中高端电视机机图像处理都交由专门的X1画质芯片处理。
那如果CPU里面没有集成I/O呢？
大部分X86架构的设备，在主板上一般都设有专门的芯片来处理I/O，像PS5和XSX都用了专门的HDMI芯片；
PS5用的是松下半导体的MN8639，松下的HDMI芯片已经是老熟人了，PS4和PS4 Pro分别用了松下的MN86471A和864729。
也许是PS5定制的缘故，我并没有找到MN8639的资料，个人推测，芯片是支持48Gbp带宽的，应该是索尼根据主机算力综合评估后将带宽砍到了32Gb。
而XSX用的是则安森美半导体的NB7NQ621M，最大支持48Gb带宽。微软在XSX上换了新的芯片供应商，天蝎座（Xbox one X）上用的或是德州仪器的TDP 158 HDMI芯片。

XSX和PS5的HDMI芯片图片来自iFixit

主机的HDMI信号流方向，正好跟电视机机相反。当主机GPU将图像信号处理完后，图像信号首先通过HDMI芯片调制和编码，然后再将信号按照固定的速率从HDMI接口，通过HDMI线传输至电视机机或者功放系统；
PS5和XSX支持HDMI 2.1的全部特性吗？
为了支持超大的传输带宽，HDMI 2.1将传输模式改成FRL（固定速率传输），每个信道固定以3、6、8、10、12Gb的速率进行传输，4个信道最大带宽就是48Gb，而采用TMDS传输模式的HDMI 2.0最高只支持18Gb带宽。
目前重点来了。
有些报导说XSX只支持TMDS模式，而PS5支持FRL模式，其实这个是不准确的。
XSX的FRL速率只有在电视机机或者显示设备启用4K 120Hz时激活。
换句话说，哪怕电视机机接的是HDMI 2.1，只要电视机机目前用的是4K 60Hz模式，XSX也只会用HDMI 2.0 TMDS模式传输，最大带宽只有18Gb。想要满速40Gb带宽，必须在电视机HDMI增强功能中打开4K 120Hz。
而PS5的处理则不同，只要链接的是HDMI 2.1接口，哪怕电视机机目前使用的是4K 60Hz模式，也会用FRL模式传输。当然，如果链接的是HDMI 2.0接口，速率或是会被限到18Gb。
ALLM和VRR
低延迟模式（ALLM）和可变刷新率（VRR）和HDMI 2.1除了带宽升级外的两个重要特性。XSX目前已经完整支持ALLM和VRR。
当XSX读取到电视机机或者显示设备HDMI接口的EDID信息，就可以判断出这台显示设备是否支持ALLM和VRR。如果显示设备支持，XSX会触发电视机机进入游戏模式，提供更低的时延，更少的画面撕裂；
PS5暂时还不支持VRR。不过虽然XSX支持VRR，在120Hz刷新率下开启VRR后，在LG CX和三星Q90T上都出现了Gamma曲线偏移（亮度曲线），暗部亮度会被拉高，画面失真。总之，VRR特性还需要行业好好打磨。
那么该如何选择HDMI线、电视机？
3、HDMI 2.1线缆分析和推荐

如果PS5和XSX自带的HDMI线距离足够长，满足使用需求，那就别浪费钱再去买线了。HDMI线材其实没有2.0和2.1之分，接口和线缆内芯数量是完全一样的，但不同线材能支持的最大带宽却不一样。
如果自带的线缆不够长，可以试试看家里的HDMI 2.0线材，如果PS5能支持4K 120hz YUV422输出，或者XSX能支持4K 120Hz RGB444输出，那么说明你家里的HDMI 2.0线材完全够用。
如果必须要买HDMI 2.1的Ultra High Speed线缆，那么请继续往下看。
HDMI协会制定HDMI 2.1规范时，把链接线缆也纳入了标准，规定必须使用新Ultra High Speed（48Gb带宽）线缆来链接。
为啥HDMI 2.1一定要用Ultra High Speed线缆，因为当HDMI 2.1接口传输40Gb带宽的的数据时，像素时钟达到了1188MHz，而HDMI 2.0时代的 High Speed线缆仅有600MHz，时钟频率翻了一番。更高的像素时钟，更大的带宽，要求更强的抗干扰能力，更加小的传输损耗，这也就对线材材料，屏蔽工艺、线径尺寸要求更高。

这是HDMI协会对Ultra High Speed 线缆，也就是HDMI 2.1线缆的官方认证，如果大家去京东上搜一下，几乎没有牌子的线缆有这个认证，也就是说这个行业标准不是强制的。
国内的HDMI线市场水很深，宣传天花乱坠，一条线缆说的无所不能，既能提升画质，又能听HIFI，HDMI1.4线当成2.0线卖（2.0线材当2.1卖的也有），市面上HDMI线缆质量鱼龙混杂，价格从几十到上千都有。
究其原因，是国家尚未出台HDMI线缆的标准，目前可用的只有HDMI协会的行业标准和生产厂家自个的企业标准。
那么是不是没有HDMI协会官方的认证，HDMI2.1的线就不能买了？其实也不是，因为HDMI 2.1的线的结构从本质上跟以前的线是一样的，为了降低传播损耗和抗干扰能力，要求线径更粗，材质更好，屏蔽层更密集。
最短的HDMI线是最好的。
买HDMI线缆，要看线缆长度，越长要求越高，价格也越贵，国内市场上目前没有超过3米的HDMI 2.1铜芯线缆。
目前市场上的HDMI 2.1线材都是价格虚高。
1.5米：距离不长，翻车几率也低，其实可以随便买。1.5米左右的推荐以下几款：
优越者1.5米 C1038ABK 纯铜线芯，镀金插头，做工也还可以，60多元的价格可以上车；
绿联这款线材铜芯镀锡，插头镀镍，入门款。
2米线材:
30AWG精炼铜，镀金接口，镀锡铜编织网。搞活动经常179。
铜芯用的无氧铜，传输性能不错，镀金插头也有较好的抗氧化性能，编织网应该用的也是镀锡铜。
3米线材：
HDMI协会推荐2.1接口下推荐最长的传输距离就是3米，因此3米的距离是个临界点，对线缆的要求很高，一定要买铜芯粗，做工扎实的。
绿联的线材内芯用的都是镀锡铜，不过线材够粗。
开博尔的线很扎实，28AWG，纯铜芯，屏蔽层用的铝镁编织网。
光纤线
我对开博尔的10米光纤线做了拆解评测：

买光纤线一般15米起步（当然5米和10米的也有），因为一般都是公司多媒体会议室使用，价格很贵。
光纤线并不是整条线都是光纤，一般只有中间4条数据信道是光纤，其他的内芯都是铜芯，接头上有光电转换芯片和模块。光纤线具有方向性，部分线缆不支持信号回传，如果要用eARC音频回传功能一定要问清楚是否支持eARC音频回传。
开博尔这款确认支持eARC音频回传，做工非常好，而且通过了HDMI协会的官方认证。
总之，买HDMI线所有的宣传都可以不看，直奔产品参数页，在价格合理的范围内，选择线径越粗线越好。
4、HDMI 2.1电视机分析和推荐

1、LG CX OLED（2021年C1）
从2019推出搭载HDMI 2.1接口的C9开始，LG的OLED电视机就对游戏玩家比较友好。2020年推出的CX虽然HDMI带宽被阉割到了40Gb，也没有阻挡国外专业媒体和玩家的各种好评。年底的VRR事件目前虽然没有完全解决，但LG也暂时开发了补丁，允许玩家自行调整近黑亮度时的伽马值。
经过两年的发展，2021年推出LG的C1 OLED电视机也成了Xbox Series X官方合作伙伴，XSX配LG，还有神秘加成。
2、索尼90J
2021年新推出的X90J，是2020年中端销量王9000H的升级版，CPU仍然采用联发科MT5895，运行内存升级成了4G，存储空间升级到32G，增加了独立的画质芯片XR，4K 120hz画面模糊的问题也已经解决。
3、小米电视机6 至尊版
小米电视机6至尊版性能对标索尼X95J，而售价仅是X90J级别。
小米电视机6的硬件配置，都在主流水平之上，QLED屏幕，97%P3色域，WIFI 6、4K 120hz HDMI 2.1全部配齐。
65寸 224个背光分区非常良心，远超同价位竞品机型，更多的分区意味着更高的峰值亮度和更好的暗场画质表现；
VRR和AMD FreeSync Premium认证。这个对游戏玩家来说是个非常好用的功能，尤其是XSX玩家。HDMI 2.1接口目前兼容性是比较差的，索尼90J和95J的HDMI 2.1接口目前就不支持VRR功能，而小米6通过了FreeSync Premium认证，意味着XSX、AMD显卡配合在小米6上不仅能实现画面无撕裂，还能解锁低延迟和低帧率补偿两项功能，玩游戏体验更佳。
100W 4.2.2声道音响系统：16个喇叭的4.2.2声道的音响系统，虽然没有后环绕，但是已经能够实现一部分的全景声效果，效果甚至会比2000元价位的的回音壁要好一些。
杜比视界、HDR10+、HLG全部配齐。全球电视机三大巨头，LG和索尼站在杜比视界的队伍，三星自个搞了HDR10+另起炉灶。小米就不用站队，杜比视界和HDR10+都不得罪，同时，电视机广播的HLG也支持，HDR全格式通吃，或是比较赞的。
不足之处：
1、卖到接近1万元了，或是带广告。没办法，广告是小米核心业务；
2、没有独立的画质芯片，SOC算力不够（跟索尼9000H一样），4K 120Hz仍然模糊。

4、三星Q80T
2020年的产品，定位中高端，带独立的画质处理芯片，不过画质略差于索尼X9500H，带满血HDMI 2.1接口，48Gb满血带宽，支持VRR和ALLM特性，配合Xbox Series X、RTX3080等设备能获得更好的体验。
三星Q80T算是综合了索尼9500H和X90J的优点，输入延时非常优秀，15毫秒以内。
除了不支持杜比视界，好像其他也没槽点了。
5、海信U7G Pro 影像大师
国产电视机中，敢跟合资牌子掰掰手腕的，好像也只有海信了。海信U7G Pro相较于前代升级巨大。4K 120hz，色域、色准、可视角度都处于优秀的水准。恐怖的1400尼特SRD亮度，1600尼特HDR亮度，65寸电视机120背光分区，暗场表现可圈可点。杜比全景声、杜比视界一台不少，eARC满血授权（不像LG CX不支持DTS)，还有IMAX Enhanced 和国产全景声WANOS认证。
同时，这台电视机或是欧洲杯60周年合作款，运动补偿达到了144hz，看足球比赛效果极佳！
缺点是只配了一台HDMI 2.1接口，如果是双机党，那就要把另外一台主机接功放了。
6、海信E8G
E8G是海信刚刚推出的MiniLED电视机，3000多个MiniLED灯珠，上百个控光分区，跟TCL一样，走的亲民路线，性价比不错。4K 120hz、HDMI 2.1 杜比视界和杜比全景声都配齐。量子点技术搭配蛾眼仿生屏，拥有98% P3色域和178°的观影角度，同时还拥有独立的画质芯片，画质可以保证。
HDMI 2.1也是满血版，支持VRR和ALLM，次时代主机绝配；
同时，E8G或是今年欧洲杯的特别定制款，喜欢看球的朋友的福音，65寸6999元，可以入手！
7、TCL 雷鸟 R645C MiniLED
雷鸟R645C 是索尼9000H和91J的主要竞争对手，MiniLED背光，240背光分区，CPU采用联发科MT9652，4+64G配置，因为没有独立的画质芯片，画质肯定比不上索尼9000H和91J，但价格便宜，MiniLED噱头够足。
5、HDMI 2.1回音壁和功放推荐

目前市场上好好做AV功放的，好像也只剩下天龙马兰士和雅马哈了，目前带HDMI 2.1接口的功放型号不多，价格也很高。
1、7.1或者5.1.2（全景声）推荐天龙X2700H和马兰士SR5015
2、9.1或者7.1.2（全景声）推荐天龙 X4700H
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最后，祝各位游戏愉快。
本文由仙鱼原创，禁止任何形式转载。

好文，收藏了

感谢支持

请问 ps5附赠 hdmi2.1的线么

ps5送HDMI 2.1线的，就是线不是很长

谢谢你啦

不是。有人测试过了，放到xsx上连电视2.1的口就容易出现黑屏。

求推荐功放啊，是不是具备4k 120hz，eARC和ALLM功能的就可以了？

文章里更新了

功放的选择复杂程度超过电视。目前，单前级AV，完整支持杜比视界HDR、HDMI2.1和DolbyAtomsIMAX/DTSxpro，以对应下一时代的平价款下限目前是x6700h。但缺陷是只有一个8k输入口，扩展性显然堪忧。
类似上一世代那些8入3出或者更多出入都支持当时最高规格接口的AV才是标准的一机中心解决方案。
目前各家还都没有。若非追新，建议沿用旧机，持币观望。

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