HDMI標(biāo)準(zhǔn)閑談:10.2G是虛假帶寬

眾所周知的HDMI和Displayport的視頻標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)正在激烈進(jìn)行。當(dāng)然Displayport并沒(méi)有大張聲勢(shì)，HDMI則在拼命造勢(shì)。
　　這其中就有個(gè)帶寬高低的爭(zhēng)論。HDMI協(xié)會(huì)趕在Displayport1.0版本推出之前一個(gè)月急急忙忙推出其1.3版，將帶寬號(hào)稱(chēng)到10.2G，縮小了和Displayport的1.0版本10.8G帶寬的差距。雖然增加了傳輸?shù)碾p倍的連接線(xiàn)，但是帶寬的飛速提升是眾人皆知的。
　　有很多網(wǎng)友奇怪，用HDMI1.3版的號(hào)稱(chēng)10.2G的帶寬來(lái)傳輸2.2G視頻帶寬，這中間還有巨大的帶寬空間，應(yīng)該還可以傳輸更高的視頻格式。為什么沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)HDMI支持的新的視頻格式呢？這個(gè)10.2G和Displayport的10.8G僅僅由0.6G的差距，為什么Displayport可以同時(shí)傳輸3條1080P的信號(hào)，而HDMI不可以？按照這個(gè)帶寬比例，HDMI1.3版至少也可以傳輸2條1080P的視頻才對(duì)。

　　在這里我和大家一起來(lái)研究其中奧秘所在：

　　帶寬的概念范圍很廣，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，雖然是同一個(gè)詞語(yǔ)，但是其內(nèi)涵和定位還是有差別的。 這里討論的是電視機(jī)的顯示帶寬、視頻信號(hào)傳輸技術(shù)帶寬和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)帶寬。

　　電視機(jī)的顯示帶寬，其計(jì)算方式是，水平線(xiàn)*垂直線(xiàn)*刷新率=視頻帶寬（在模擬技術(shù)中還要乘以1.35，這里不涉及模擬信號(hào)，暫不討論）。

　　那么我們計(jì)算1080P的電視機(jī)顯示帶寬是：1920*1080*60=124.416MHz。電視機(jī)的每一個(gè)像素點(diǎn)都是由三種顏色的點(diǎn)組成，也就是我們常常說(shuō)的RGB三原色（紅色，綠色，藍(lán)色）。
　　要顯示電視機(jī)的圖像，我們需要三個(gè)顏色通過(guò)不同的顯示組合不同的顏色。在HDMI信號(hào)中，RGB分成三個(gè)通道來(lái)傳輸，每一路信號(hào)用數(shù)字編碼的方式來(lái)傳輸。在HDMI的1.3版中其最大色深48bit，48/3=16色深。也就是每一路通過(guò)一個(gè)16位編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于HDMI信號(hào)內(nèi)部含有其他的信號(hào)，比如音頻，我們需要在16位編碼的前面加上一位編碼來(lái)確認(rèn)后面的信號(hào)類(lèi)型，在一組信號(hào)結(jié)束的時(shí)候要加上一位編碼來(lái)確認(rèn)。所以這個(gè)視頻編碼其實(shí)是18位。那么在1.3版的視頻傳輸帶寬為124.416M*18=2.239G。我們通常會(huì)說(shuō)的2.2G視頻帶寬由此而來(lái)。

　　我們先看看其他不同的分辨率下HDMI的視頻帶寬列表：（本表來(lái)源：美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）

　　在表中，我們看到HDMI1.2版本的視頻帶寬（頻率）約為1650MHz，加上音頻信號(hào)或其他信號(hào)后，帶寬應(yīng)該比1.65G略高；對(duì)比國(guó)外HDMI廠(chǎng)家對(duì)HDMI1.2的測(cè)試點(diǎn)選擇在1.7G，我們推測(cè)HDMI的1.2版本所有信號(hào)的實(shí)際頻率為1.7G。這里我們做一個(gè)算術(shù)題，HDMI最高帶寬號(hào)稱(chēng)10.2G，HDMI1.3版是6對(duì)主信號(hào)線(xiàn)，HDMI1.2版是3對(duì)主信號(hào)線(xiàn)。那么10.2G/6=1.7G。剛好和前面我們說(shuō)的1.7G一樣。是巧合還是真相？

　　HDMI信號(hào)在1.2版中支持24bit色深，也就是單通道8bit。1.3版采用雙倍線(xiàn)路支持48bit色深，也就是2個(gè)通道傳輸一個(gè)R，2個(gè)通道傳輸一個(gè)G，2個(gè)通道傳輸一個(gè)B，對(duì)比HDMI的1.2版的描述，我們發(fā)現(xiàn)HDMI1.3版本的16bit剛好是8bit的兩倍。
　　這說(shuō)明：HDMI的1.3版根本沒(méi)有提升每條單通道的帶寬，僅僅是簡(jiǎn)單的通道數(shù)量的累加。這6通道的HDMI1.3版，單通道的實(shí)際頻率還是HDMI1.2版本的1.7G。所謂帶寬10.2G是將所有通道的帶寬頻率加起來(lái)。而這個(gè)帶寬到底是該加起來(lái)算總數(shù)還是不加起來(lái)算單通道？

　　這是一個(gè)概念模糊的地方，首先，在視頻信號(hào)的傳輸中，帶寬更多的是指一種頻率——單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的信號(hào)脈沖。在信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，頻率是不可以疊加的，三個(gè)頻率為1.7G的三條線(xiàn)不等于頻率5.1G。
　　在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，帶寬被認(rèn)為是單位時(shí)間內(nèi)交換的信息數(shù)，可以將信息數(shù)累加。

　　那么按照電子技術(shù)的說(shuō)法，其實(shí)HDMI1.3版和1.2版頻率一樣，均為1.7G，不是號(hào)稱(chēng)的10.2G。如果按照計(jì)算機(jī)內(nèi)部信號(hào)帶寬劃分，那么HDMI就是10.2G。
　　但是HDMI是計(jì)算機(jī)內(nèi)部接口嗎？不是，IT業(yè)界對(duì)HDMI的劃分和定位就是外部接口，他的帶寬計(jì)算應(yīng)該按照信號(hào)傳輸技術(shù)領(lǐng)域的做法，用頻率來(lái)計(jì)算，他的頻率（帶寬）應(yīng)該就是1.7G。如果我們把兩個(gè)傳輸相同顏色的通道看做一個(gè)通道，那也只能累加相同的通道，即2*R通道或2*G通道或2*B通道，這樣HDMI1.3版本的帶寬最多為2*1.7=3.4G，不是他號(hào)稱(chēng)的10.2G。有圖為證：