AMD 8K UHD 影像編解碼器 HDMI DisplayPort 乙太網路 AV over IP

8K高畫質革新影像體驗 傳輸介面/無損壓縮陸續就位(2)

8K超高畫質能夠帶來全新影像體驗,目前已在專業媒體中逐步獲得採用。雖然8K在消費性應用的普及仍有一段路要走,卻也有機會隨著面板尺寸升級和價格下降進入市場。為了迎接8K時代,傳輸介面和壓縮技術持續演進,未來有望看到8K技術在各領域發揮真正潛力。
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HDMI/DisplayPort各有市場

(承前文)高畫質多媒體介面(HDMI)長期以來一直是連接影音設備的首選標準,並且已經經過大幅發展,以滿足8K內容日漸成長的需求。新版本HDMI 2.1可支援每秒60幀的8K解析度,並提供高達48Gbps的未壓縮頻寬(圖2)。這是頻寬的顯著飛躍性成長(HDMI 2.0版本僅支援最高18Gbps),可以傳輸未壓縮的8K影片,以確保清晰的觀看體驗。HDMI 2.1也提供動態HDR等功能,可實現增強的對比度和更鮮豔的色彩,同時也具有可變更新率(Variable Refresh Rate),能夠最大限度減少遊戲的畫面撕裂(Screen Tearing)和輸入延遲。綜合以上可創造出更沉浸式的8K體驗。

圖2 各版本HDMI的頻寬能力

如同HDMI,DisplayPort也透過2.1新版本增加了對8K的支援。DisplayPort現在的頻寬高達80Gbps,能以最高120Hz的更高更新率傳輸未壓縮的8K內容,讓動態影像更加流暢並減少動態模糊,對於遊戲或體育賽事現場直播特別有益。DisplayPort 1.4的功能也十分強大,在25.92Gbps左右可以支援30Hz的8K。

HDMI和DisplayPort之間的主要區別實際上可以歸結為目標市場。HDMI在消費電子市場中地位穩固,是電視機、攝影機和幾乎所有消費類客廳設備的首選介面。然而,在個人電腦市場的情況有些不同。HDMI可能是最常用的影片介面,但DisplayPort擁有非常強大的支援,與USB和其他PC介面共用相同的發送器/接收器PHY,甚至共用相同的USB-C連接器。在大多數情況下,開發人員會根據他們打算支援的顯示器或市場來選擇其介面。

比較HDMI和DisplayPort時,其中一個重要的區別是遊戲和PC應用非常傾向於4:4:4/RGB傳輸,而以影片為中心的應用歷來更傾向YCbCr傳輸,因為壓縮對於廣泛分發的影片非常重要。這些編解碼器通常以4:2:0格式壓縮和分發影片,可以減少50%頻寬,並在整個設備鏈中顯著節省成本。基於上述因素,HDMI 2.1被設計為以8位元、10位元或12位元4:2:0傳輸8K60,且不會降低品質。雖然DisplayPort可以執行相同的操作,卻更常用於不適合4:2:0的應用,例如顯示使用文本或試算表的PC應用,或在RGB空間中原生渲染(Natively Rendered)的電動遊戲內容。

AMD適用於DisplayPort和HDMI支援8K的IP子系統,可以協助打造相關裝置,並為即將推出的影片標準做好準備。添加AMD影片IP工具箱,開發者可以不再為介面擔憂,專注於多媒體設計。針對遊戲PC,AMD也提供支援DisplayPort 2.1並為新一代顯示器做好準備的Radeon RX 7900 XT顯示卡。

100G乙太網路為8K做好準備

隨著每一代手機、電視或攝影機的推出,技術不斷使我們能夠以越來越高的逼真度捕捉與分享內容。借助最新設備,8K超高畫質(8K UHD)在專業人士和消費者群體中正愈發普及。

隨著8K超高畫質將捕捉的畫素數量增加到7680×3840,一個24位元8Kp60未壓縮影片串流的頻寬可能超過40Gbps(圖3),是4K UHD的4倍,並且需要更多的頻寬來捕捉、傳輸和儲存此類高品質影片。消費級裝置通常會引入編解碼器來將位元速率和檔案尺寸縮小至可管理的大小,但這在專業環境中並不總是可取的方法,專業環境中需要高逼真度的影像來源來進行進一步處理或用作4K剪輯影片的基礎。

圖3 不同解析度需要的影像頻寬

此類資料速率能夠輕鬆超越過往標準介面的負載能力,例如串列數位介面(SDI),其頻寬僅限於12Gbps。為了在設施中逼真地傳輸大量資料,我們尋求最初在資料通訊產業發展起來的乙太網路,藉此為專業音訊/影片等相近應用提供服務。

乙太網路聯盟路線圖(圖4)顯示自1980年以來業界支援的乙太網路速度進展,並計畫在未來十年將標準持續發展到超過400Gbps的速度。100G乙太網路標準為8K超高畫質媒體傳輸提供足夠的頻寬,並為音訊、時序同步和專業媒體經常需要的其他中繼資料提供足夠的額外容量。

圖4 乙太網路聯盟路線圖

歷史表明,乙太網路在家庭、辦公室和資料中心領域的廣泛應用也帶來巨大的規模經濟。隨著越來越多的應用和產業集中利用乙太網路,所有鏈結速度節點變得更加經濟實惠。從連接器到線纜,乙太網路可借助各種功能實現強大的影片媒體傳輸,包括用於更長傳輸距離的媒體選項、容錯拓撲(Fault-tolerant Topologies),以及支援一對一或一對多分發的協定。

由於乙太網路的靈活性和可擴展性,出現了許多建構在乙太網路上的AV-over IP協定和標準,其中加入糾錯、安全和控制機制等功能。此類協定包括SMPTE ST 2110標準套件、AIMS IPMX、Haivision的SRT、Audinate Dante及NDI等。AMD具備可程式化設計IP媒體存取控制器(MAC)的晶片產品組合可以提供100G乙太網路,並且可程式化設計IP產品組合可進行擴展,支援用於壓縮媒體的NBaseT、用於4K及以下應用的10/25G乙太網路、用於8K超高畫質解析度的100G乙太網路,以及用於多通道實現的最新200G/400G乙太網路。精選AMD UltraScale+和Versal元件也具有一個或多個在元件晶片之上硬化100G MAC,簡化實現方案並縮短媒體產品上市時間。

8K高畫質革新影像體驗 傳輸介面/無損壓縮陸續就位(1)

8K高畫質革新影像體驗 傳輸介面/無損壓縮陸續就位(2)

8K高畫質革新影像體驗 傳輸介面/無損壓縮陸續就位(3)

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