「HDMI」一篇文章讲清楚HDMI 2.1的一切(12月更新）_ZNDS问答

jayson

先给结论：

1、HDMI 线材没有2.0和2.1之分，官方只定义了高速线和超高速线。HDMI 线只是物理传输通道，没有芯片也没有协议。短距离使用（1.5米内），你甚至可以用以前的2.0线跑满48Gb带宽；
2、HDMI 2.1的所有特性，包括带宽、VRR、eARC等功能都由HDMI控制芯片决定；
3、HDMI 2.1带宽分24Gb、32Gb、40Gb和48Gb，满血带宽通常指的是40Gb以上。
(12月更新，目前已经没有HDMI 2.0规格了，具体详见下面的文章）
可能是全网HDMI 2.1讲的最透彻的
建议先收藏，总会用的到

本文将通过以下3个章节详细介绍关于HDMI 2.1的一切：
一、HDMI 2.1控制芯片介绍
二、HDMI 2.1线材全拆解（光纤和铜缆线材拆解）
三、HDMI 2.1带宽与特性介绍（eARC、VRR等）
四、HDMI 2.1设备避坑指南

一、HDMI 2.1主控芯片

HDMI 2.1在工作时，需要信源端（例如PS5）和显示端设备（例如索尼X95J）通过EDID握手协商后，再决定传输模式、带宽、HDR格式等功能。
1.1 信源端

PS5和XSX，在GPU中都没有整合HDMI的控制芯片，而是单独一块SOC负责HDMI：
PS5用的是松下半导体的MN8639，索尼游戏的老朋友，PS4和PS4 Pro分别用了松下的MN86471A和864729。

目前MN8639支持FRL模式下每通道8Gb带宽，4个通道32Gb带宽。
XSX用的是NB7NQ621M，来自安森美半导体。最大支持40Gb带宽和DSC影像压缩。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控制芯片。
图像信号通过游戏主机GPU处理完后，首先通过HDMI芯片编码，然后再将高频率电信号以固定的速率，通过HDMI线传输至电视机机或者功放系统；
1.2 显示端

在电视机和显示器上，HDMI 控制芯片一般整合在CPU SOC中。
华硕PG32UQ显示器采用的是联咏科技（联发科子公司）NT68552UPG，集成HDMI 2.1和DP 1.4控制。

索尼X9500G上，联发科MT5998 处理芯片中整合了HDMI控制器。
当图像信号通过HDMI接口传输过来后，主控芯片的HDMI控制器经过解码后，再交给GPU或者其他图像芯片处理。
索尼中高端电视机机图像处理都交由专门的X1或者XR画质芯片处理。

在MTKS900芯片内部，整合了48Gb带宽的HDMI 2.1控制芯片，但是因为芯片算力不够，如果电视机机没有额外的画质处理芯片，电视机机工作在4K 120hz时，垂直分辨率会从2160P减到1080P，这也是部分电视机机4K 120hz模糊的根本原因。
例如索尼的9000H，使用RTX3060TI显卡时，最大带宽48Gb，能够以4K 120hz 12bit 444模式工作：

但因为9000H没有单独的画质芯片协助处理画面，算力不够导致垂直分辨率减半，文字非常不清晰：

有同样问题的，还有小米6至尊。可以说，采用MTKS900单芯片的电视机机都有4K 120hz模糊的问题。
不过索尼在X90J、95J上新增了XR画质芯片协助处理，模糊问题就不存在了。
1.3 HDMI 2.1芯片小结

所以信源设备能够和显示设备最终能不能使用48Gb带宽，可不可以VRR，主要取决于信源端和显示端两块HDMI控制芯片的协商，这个协商过程是通过EDID来进行的。
另外，有些显示器的HDMI 2.1芯片只支持单通道FRL 6Gb带宽，也就是HDMI 2.1最大带宽24Gb，4K 120Hz 444 10bit只能通过DSC实现。
如果链接不支持DSC的PS5，那么PS5的4K 120hz模式，只能以420色度二次采样实现。

图片来自B站小雪人评测

此部分内容在PS5、XSX主机HDMI 2.1接口解析文章中有详细介绍：
二、HDMI 线缆拆解（铜缆和光纤）

为了便于描述和理解，下文中高速线缆用HDMI 2.0线代替，超高速线缆用2.1代替。
2.1 铜缆HDMI 2.0线拆解

普通的铜缆HDMI 线就是物理接触式插头，没有芯片也没有协议。

HDMI 公头共有20个针脚（与DP是一样的），其中19个针脚位于接头内部，1个接地针脚链接接头外壳；
母头共有19个针脚，与公头不一样，没有外壳接地的针脚。
公头和母头一样，均只是简单的物理电路链接接头，未内置任何芯片。
再来看线缆。因为买的线材是普通的28AWG 高速线缆，所以铝镁编制的屏蔽层并不密集（比上次拆的开博尔DP 1.4线的屏蔽层要疏一些）。
同样的，屏蔽网下有一层铝箔麦拉，目的同样是抗干扰。

撕开铝箔后，是5P+4C+ADB的20芯线材，5对主线上都还有一层铝箔麦拉。

剥开主线上的铝箔，是数据通道的3根线，一蓝一白为差分信道的正负极，透明外壳线缆为接地。
线缆用的都是单根OFC无氧铜，用料还算可以。
当然，蓝白数据线因为传输的数据量要大很多，所以线材明显要比其他线粗一截。

HDMI 线材内部的结构跟上次拆的DP线拆是一模一样的，除了铝镁编网屏蔽层的编织疏密程度不一样，其他无论是线材数量或是结构，完全一样。

如果对DP 1.4接口感兴趣，全网最好的DP 1.4接口和线材解析就在下面：

铜缆HDMI线材和针脚的链接方式如下图所示：

由于损耗和干扰的存在，原则上被动式HDMI 2.1线缆不超过3米，超过3米后需要增加中继放大模块，或者采用光纤HDMI线缆。
2.2 光纤HDMI 2.1线缆拆解

光纤HDMI线的拆解，用的是一条开博尔的10米 HDMI 2.1光纤线。
接头用热风加热后，使用刀片和拆机片可以把接头无损打开。光纤HDMI 线属于主动式线缆，在发射端和接收端分别有光电转化的激光模块。

把照片再放大，光纤接头的内部结构就可以一览无余。
首先，光纤HDMI 线并非把所有铜芯都换成了光纤，而是把4条高速通道的铜缆换成了光纤（4芯光纤替换12条铜缆）。
这样做的好处是，将原本在铜缆上传输的高频电信号转化成了光信号，光信号在光纤内传播时损耗极低，且不受外部电磁环境干扰，所以可以极大提升传播距离和抗干扰性能。同时，4芯光纤替换12条铜缆，线拆可以做的又轻又细。

因为光纤容易折损，所以开博尔在接口处做了4层的防拉扯固定设计。
第一层是PCB板子处有2个圆形凹槽，被外壳的凸起牢牢卡住，防止插拔时PCB移动拉扯光纤；
第二层是凯夫拉材质的防拉强化线，防止线拆在拉扯时光纤纤芯受力损坏；
第三层是固定钢片，将线拆牢牢固定在金属外壳上；
第四层是热熔胶，将接口内部的线拆牢牢固定金属外壳上。
这4层加固下，哪怕是暴力插拔，里面的线拆和芯片都纹丝不动，在安全性和稳定性上有绝对保证。
在PCB的背面，同样也有很多的电容，保证高频电流在光电转化时的稳定性。

光纤HDMI 2.1线材，使用光纤承载4条高速通道的数据传输任务，信号在传输线由光信号传播，光信号在光纤里面既跑不出来，也不会受外界电磁波影响，因此能够完成长距离高速率传播的任务。
同时，其余低速通道使用铜缆，具备双向传输的能力，因此，光纤HDMI线材仍然具备eARC回传等功能。

光纤HDMI 2.1线拆的评测，详见：

2.3 HDMI 2.1线材小结

HDMI 线缆在整个影音系统中只有一台任务：完整而且无差错的传输所有该传的信息。
传输的带宽越大，距离越远，对线材的抗衰减和抗干扰能力要求越高。
如果距离短，质量合格的铜缆HDMI线就能应付超高速率的传输，哪怕是一条HDMI 2.0线材；超过3米或者5米，因为信号衰减太多，铜缆就心有余而力不足了，这个时候就要使用主动式HDMI 线缆了，用的最多的是光纤HDMI线；
三、HDMI 2.1 带宽与特性

HDMI 2.1的新特性包含48Gb最大带宽、以及eARC、VRR、QFT、QMS、ALLM、DSC等新特性。
3.1 HDMI 2.1带宽

HDMI 2.1相比2.0，采用FRL模式（Fixed RateLink）在4条数据通道中传输高速数据，FRL带宽可以是6、8、10和12Gb，因此HDMI 2.1的速率有24、32、40和48Gb四种。

PS5带宽32Gb；
XSX带宽40Gb；
RTX3080带宽48Gb；

48Gb带宽能够实现 4K 120hz 12bit 444；
40Gb带宽能够实现 4K 120hz 10bit 444；
32Gb带宽能够实现 4K 120hz 10bit 422；
444、422又代表什么？
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。

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上设置成10bit位宽，4:2:2色度二次采样。
3.2 eARC增强音频回传

eARC就是增强型（Enhanced）的ARC，中文全称：增强音频回传功能，是HDMI 2.1接口的一项标准功能。带宽变成了37Mb，可以传输次时代无损音轨了，包括：

Dolby TrueHD 、AC-4、Dolby Atmos、DTS HDMA、DTS:X、LPCM 7.1

也就是说，eARC通道通吃目前市面上所有的音频格式，无论是无损或是32声道。
关于eARC有一台宣传陷阱！
由于eARC数据通道用的是HDMI接口中的14口和19口，独立于HDMI 2.1的4个高速数据通道，所以这个功能可以被下放到HDMI 2.0接口上。

但有很多厂商的设备带宽只有18Gb，实际也就是HDMI 2.0接口，但因为配备了eARC功能就当成HDMI 2.1接口宣传，例如飞利浦B97 回音壁，在购买时一定要做好功课。
3.3 VRR可变刷新率

VRR可变刷新率可以看成是增强版的垂直同步技术，目的是防撕裂。
VRR是次时代游戏主机和游戏显卡的一项重要功能，目前Xbox Series X、PS5和RTX30系列，均已支持VRR。
VRR需要信源设备和显示设备同时支持才能正常工作。
在显示器或者电视机上我们会看到三种VRR技术：
Adaptive Sync是VESA(视频电子标准协会)的VRR标准，它是DisplayPort 1.2a接口的一项标准功能，如果显示器配备DP 1.2接口，那么必定支持Adaptive Sync功能；
Free Sync是AMD对Adaptive Sync的定制化和商用版本，Free Sync也是Xbox、RX200系列以上显卡所使用的VRR技术，支持HDMI和DP接口。Free Sync共有三个级别，详见下表：

G-Sync是英伟达的VRR技术，GTX10系列开始使用，与Adaptive Sync和Free Sync实现原理略有不同，但目标是一致的。同样的，G-SYNC也分为三个级别：

其中，G-SYNC Compatible通过DP接口支持Adaptive Sync和Free Sync功能。
3.4 ALLM 自动低延迟模式

ALLM，自动低延迟模式，顾名思义，是专为游戏准备的。
当游戏设备和显示设备（电视机）通过HDMI EDID握手时，会知道该显示设备是否支持ALLM功能，如果支持，则会直接让显示设备进入游戏模式，减少画质处理，降低输入延迟和响应时延。
3.5 DSC 影像压缩传输

HDMI 的DSC功能跟VESA的DP 1.4一样，最大的作用是通过算法将画面帧压缩，可以2:1或者3:1的压缩率处理图像，大幅降低传输带宽，以此来实现8K 60hz。
DSC是视觉无损的压缩方式，也就是说实际是有损的，打游戏时可以开启，但是如果是专业制图用的话，不推荐开DSC。
XSX和RTX 3060TI以上的显卡支持DSC，PS5不支持DSC。
四、HDMI 2.1 设备壁坑指南

4.1 电视机

支持HDMI 2.1，且4K 120hz不模糊索尼A90J、X90J、X95J
玩PS5，索尼电视机是最佳选项，有特殊加成。
2021年10月，索尼打造了一台「Perfect for PlayStation 5」，看字面意思就知道是：“完美搭配”。
实际情况来看，「Perfect for PlayStation 5」确实是有点东西，并且是索尼独占的：
HDR 自动映射（Auto HDR Tone Mapping）
简单来说PS5将自动识别BRAVIA电视机的型号，并相应地为电视机匹配理想的HDR设置。也就是说，不同的型号的索尼电视机，PS5会采用不同的HDR画面设置
内容自适应图像模式（Auto Genre Picture Mode）
简言之就是拥有XR芯片的索尼电视机，可以自动识别用户是在玩游戏或是在看影片，如果在玩PS5，那么自动进入游戏模式，降低延迟；如果在用PS5看蓝光碟，那么会自动切换到影片模式，增强画质表现。
目前能使用这些特殊加成的，大概有4款，A90J/80J和X95J/90J。
4.1.1 索尼A90J/80J
A90J是2021年OLED旗舰，搭载MTK 5895和XR认知芯片，屏幕用的是LGD最新的EVO面板，峰值亮度较去年A9G的1000尼特提升了300尼特，来到了1300尼特，画质非常通透。
A90J除了价格贵点，没有别的缺点。
A80J相对定位低些，峰值亮度也低一些（大约800尼特），画质通透性比A90J差了一些，好在价格便宜，差了近6000，性价比不错。
4.1.2、索尼X90J
9000H的升级款，主打游戏市场，带2个HDMI 2.1接口，跟PS5游戏机是绝配。
CPU仍然沿用9000H的联发科MT5895(公版S900)，但增加了独立的XR认知芯片处理画质，4K 120HZ终于不再模糊。
不过90J索尼在外壳上居然减配了，原本的金属边框变成了塑料。
4.1.3、索尼X95J
索尼X95J的定位是索尼2021年4K液晶旗舰。但因为面板缩水导致的“格子门”让X95J一直饱受争议，也让索尼电视机的口碑直线下滑。
目前X95J，75寸和85寸仍会买到“格子”屏，但是65寸几乎没有格子屏出现了，是唯一可以购买的尺寸。

X95J 屏摄

对电视机画质有要求，而且不喜欢广告的朋友，或是可以选择X95J，京东双十一价格8999多，淘宝会便宜几百元。
4.1.4、 LG C1
LG C1 OLED电视机是Xbox Series X官方合作伙伴（XSX全绿），也是XSX最佳游戏电视机。

LG OLED电视机还支持nVIDIA的G-SYNC和AMD FreeSync画面刷新率同步技术，无论是RTX3080显卡或是PS5和XSX游戏机，都能让游戏画面无撕裂，更流畅。
4.1.5 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。
4.1.6 雷鸟645C
雷鸟R645C 是索尼90J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，色彩管理上比不过X90J，但是价格便宜。
R645C的MiniLED属于普及型。
4.1.7 海信E8G
E8G是海信的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。
4.2 显示器

因为篇幅原因，这里入门级、中端和顶配各介绍一款，更多HDMI 2.1显示器请看：

4.2.1 优派 VX3320-4K-Pro
View Sonic VX3320-4K-Pro采用群创光电M315DCA-K7B面板，双十一售价5999元，HDMI 2.1显示器中主打性价比。
VX3220拥有89%的P3色域，峰值亮度430尼特，对比度1175:1，色准平均△E 2.3，各项参数算不上最优秀，不过也可以了，毕竟主打性价比。
VX3220 主控芯片用的是螃蟹（瑞昱）的RTD2718QD，只支持FRL 6Gb，带宽只有24Gb，所以需配合DSC实现4K 144，PS5不支持DSC，只能4K 120 4:2:0色度二次采样。
VX3220带的Type-C接口是满血的，支持视频，充电，这一点上好评。
4.2.2 华硕ROG PG32UQ
华硕ROG PG32UQ是2021年推出的高性能HDMI 2.1显示器，屏幕素质高，性能强。
华硕 ROG PG32UQ是为数不多的带分区背光和量子点技术的HDMI 2.1显示器，面板采用友达M320QAN02.3，素质非常高，各项数值接近于LG GP950。
PG32UQ的屏幕在4K 120HZ模式下支持原生10bit色深，好评！
普通模式下亮度455尼特，峰值亮度650尼特，通过HDR600认证。
在VRR方面，也是支持FreeSync Premium和G-SYNC Compatible双重认证。
双十一7699，价格非常不错。4.2.3 LG GP950
GP950是GN950在21年的27寸 HDMI 2.1旗舰，也是LG的首款4K 144hz HDMI 2.1显示器，采用自家LM270WR8-SSA1，机皇驾到！
LG GP950画质和性能自然不用说，100% sRGB、96%P3色域，△E1，峰值亮度705尼特，HDR600认证，普通模式下响应时长6毫秒。
GP950的机皇定位，不仅体目前硬件上，自带硬件校准色彩管理，在软件上也是新增了UI控制系统，处处体现豪华感。
GP950这次在祖传的燃气罩RGB上也有了升级，新增了钻石切割圆环，灯效还支持音画同步，效果和氛围感超级赞。
在VRR上，更是通过了FreeSync Premium Pro 和G-SYNC Compatible双重认证，通吃所有设备。
除了贵点，没别的缺点。
4.3 功放和回音壁

4.3.1 回音壁
目前市场上支持HDMI 2.1的回音壁只有索尼的A9、A7000和A5000系列，国内均还未上市。
选择回音壁，主要关注eARC功能是否完整即可。

因为篇幅原因，只介绍下三星Q950A，其他回音壁请参考：

三星Q950A 11.1.4回音壁
Q950A目前是很多人心目中的回音壁天花板，拥有Q900A的所有优点，rtings评分8.3分（目前最高分）。

Q950A整个系统共有21个喇叭（不含低音炮），中低音喇叭采用跑道式，高音喇叭采用穹顶式，喇叭材质算不上好，三星在回音壁上的设计倾向是质量不够，数量来凑，在营造氛围感方面非常强。

Q950A在去年950T的基础上，大幅升级了后环绕，从原先的2.0.2声道升级到了4.0.4，同时升级了侧环绕的算法和逻辑，整体性能约比950T强15%；
在回音壁中，侧声道一般靠发射，但反射对听音环境要求极高，如果两边没有墙体，那么反射效果基本没有。
所以三星在去年本体增加90度喇叭的基础上，今年又在后环绕上增加了侧环绕；
逻辑是：当需要侧环绕发声时，本体的90°喇叭和后环绕的侧环绕同时发声，以此来营造更加真实的侧环绕结像，环绕感也更好。
Q950A的后环绕，还改进了无线收发模块，大幅优化了无线音频传输的稳定性和时延。
追求极限，喜欢一步到位的朋友首选就是Q950A。
4.3.2、HDMI 2.1功放
4.4 线材

4.4.1、1.5米以内：随便买，基本上不会翻车。
4.4.2、1.5米-3米距离
这个距离的HDMI 2.1超高速线材就要好好选择了，如果买的杂牌，极大可能出现黑屏闪屏的问题，建议选择知名牌子。
有HDMI 官方认证的，可以直接购买！

开博尔的线很扎实，28AWG，纯铜芯，屏蔽层用的铝镁编织网，很密集。
4.4.3、光纤线
光纤线HDMI 2.1线材一定要挑知名牌子，做工好的：
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[赞同]

2.1他的传输带宽高达48Gbps，支持8K@60Hz 、4K@120Hz，可以达到万兆光速。我个人也是在前几个月才换了开博尔的2.1线材，用来打游戏看电影或者听音乐都是体验感十足的。

请问家里的主要HDMI 2.1播放设备是APPLE TV 4K 2代和PS5，如果买了Q950A/Q900A，接线应该怎么接呢？电视是9100。是直接播放器接到SOUNDBAR，SOUNDBAR接到电视eARC就可以吗？延迟会影响游戏吗？

电视是索尼9100H？
PS5直接连电视，电视eARC口连接到Q950A eARC口；Apple TV可以直接连Q950A HDMI IN，Q950A会将图像透传到电视解码。
eARC肯定会有些延时的，索尼电视大概在40毫秒左右，小米电视在200毫秒左右（小米的几乎不能用），如果是杜比全景声（PS5不支持），时延可能还会高一点，不过60毫米之内没啥感觉的。
Apple TV直连回音壁，那么声音会比画面快10几毫秒，实际使用也感受不出来，哪怕真的感受出来了，回音壁上也可以调整时延。
所以，时延问题基本不用考虑

感谢~!

支持HDMI 2.1的显卡，N卡是30系，A卡呢？

那个什么ken大说95J国庆后的货已经修复格子屏的事了，之后会出测评。这都过了一个半月了测评也还没出。。。。[捂脸]我订了一台85X95J不敢提货

坑大的话听听就行了现在已经说谎大王了

那95J到底能用不，妈的商场的样机倒是很完美，我真怕我买来出问题

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