高階影音世代 HDMI 2.1的規(guī)格需求

HDMI 2.1傳輸線在消費性電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，特別在高階影音設(shè)備、游戲機(jī)等產(chǎn)品中，隨著消費者對影音質(zhì)量要求的提升，對HDMI 2.1傳輸線的性能要求也更嚴(yán)謹(jǐn)。

1. 高畫質(zhì)需求：4K、8K高分辨率影音內(nèi)容的普及，對傳輸線的帶寬和訊號完整性提出了更高的要求。
2. 高質(zhì)量音效需求：eARC技術(shù)的引入，使得HDMI傳輸線需要支持更高比特率、多信道的無損音頻。
3. 可靠性需求：消費者希望HDMI傳輸線能夠穩(wěn)定可靠地工作，避免出現(xiàn)訊號衰減、噪聲等問題。

而HDMI 2.1的技術(shù)規(guī)格也達(dá)到了用戶的升級期待，它支持高達(dá)10K的分辨率和120Hz的刷新率，同時還能傳輸高質(zhì)量的音效，對于高端影音設(shè)備的玩家來說，一條優(yōu)質(zhì)的HDMI 2.1傳輸線變得尤為重要。

因此，在選擇HDMI傳輸線時，消費者對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能便預(yù)期了更高的要求。制造商需要通過嚴(yán)格的認(rèn)證和測試程序，確保每一條傳輸線都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，能夠為用戶提供最佳的影音體驗。

廠商的困境：eARC訊號耗損

然而，隨著eARC（Enhanced Audio Return Channel）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多HDMI 2.1纜線制造商面臨著新的挑戰(zhàn)。其中，eARC訊號傳輸中的訊號損耗問題，成為了困擾業(yè)界的一大難題。

百佳泰曾與多家線纜大廠合作，協(xié)助解決HDMI 2.1纜線的eARC問題。曾有客戶開發(fā)的新型HDMI 2.1纜線，在eARC功能測試中出現(xiàn)了訊號損耗過大的情況，客戶團(tuán)隊嘗試自行分析問題，但由于訊號損耗可能源于設(shè)計、組件或制程等多種因素，無法精準(zhǔn)鎖定問題根源。面對這樣的困境，客戶尋求百佳泰的專業(yè)協(xié)助，希望我們能提供深入的分析和解決方案。

解決方案

如圖1所示，該客戶開發(fā)的HDMI 2.1纜線在eARC信道的頻率響應(yīng)測試中，于300kHz至200MHz頻段出現(xiàn)了嚴(yán)重的訊號衰減問題。特別是在100MHz這個關(guān)鍵頻率點，訊號衰減已經(jīng)達(dá)到無法接受的程度，直接導(dǎo)致產(chǎn)品的測試失敗。

圖1-eARC Differential Insertion Loss測試標(biāo)準(zhǔn)與實際改善案例

百佳泰高頻測試團(tuán)隊對客戶的樣品進(jìn)行深入分析，并結(jié)合客戶提供的制程信息，最終抓出問題的根源：裸線加工不良。

• 問題根源分析：HDMI纜線內(nèi)部包含多條細(xì)小的線芯，為了方便制造，廠商通常會使用塑料線槽來固定這些線芯。然而在這個案例中，線槽的設(shè)計和制造過程存在一些缺陷，導(dǎo)致線芯在線槽內(nèi)受到過度擠壓和彎曲，進(jìn)而產(chǎn)生了較大的接觸電阻，致使高頻訊號傳輸時發(fā)生嚴(yán)重的衰減，此外，剝線長度不一致也加劇了此問題。
• 改善建議與驗證：百佳泰建議客戶從以下兩個方面進(jìn)行改進(jìn)：
  1. 優(yōu)化線槽設(shè)計：調(diào)整線槽的形狀和尺寸，確保線芯在線槽內(nèi)有足夠的空間，避免過度擠壓和彎曲。
  2. 嚴(yán)格控制剝線長度：建立標(biāo)準(zhǔn)化的剝線工藝，確保每根線芯的剝線長度一致，避免因剝線過長或過短而導(dǎo)致接觸不良。

客戶根據(jù)百佳泰的建議對產(chǎn)品進(jìn)行了優(yōu)化，并重新送樣進(jìn)行測試。測試結(jié)果顯示，經(jīng)過改進(jìn)后的樣品，eARC信道的訊號衰減問題有了顯著改善，完全滿足了產(chǎn)品的設(shè)計要求。

表1-eARC Differential Insertion Loss測試標(biāo)準(zhǔn)與實際改善案例

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百佳泰以「Faster, Easier, Better」的服務(wù)理念，協(xié)助客戶克服產(chǎn)品開發(fā)與測試的挑戰(zhàn)，加速產(chǎn)品上市時程。

Faster

實時回應(yīng)，精準(zhǔn)分析

• 先進(jìn)測試設(shè)備：百佳泰擁有齊全的設(shè)備環(huán)境，如網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器、顯微鏡等，能精確地測量產(chǎn)品的性能，同時協(xié)助客戶快速完成問題解析，并給出改善建議。

?

• 快速啟動測試：百佳泰能迅速響應(yīng)客戶的需求，在最短的時間內(nèi)啟動測試計劃，并提供測試結(jié)果，同時在客戶改善后立刻安排驗證，讓客戶第一時間確定改善方案是否有效。
• 精準(zhǔn)問題定位與改善建議：透過專業(yè)的測試設(shè)備和經(jīng)驗豐富的工程師，百佳泰能快速定位問題的根源，提供客戶精準(zhǔn)的分析報告，協(xié)助客戶厘清優(yōu)化方向；以這個案例來說，客戶內(nèi)部花了近三個月也無法確實改善問題，我們在一周內(nèi)就給出修正的建議，并協(xié)助其完成修正跟驗證。

Easier

豐富經(jīng)驗，一站式解決方案

• 豐富經(jīng)驗：百佳泰累積了多年的測試經(jīng)驗，能為客戶提供全方位的測試建議，減少客戶的摸索時間。
• 一站式服務(wù)：從產(chǎn)品開發(fā)初期到量產(chǎn)階段，百佳泰都能提供全方位的測試服務(wù)，協(xié)助客戶節(jié)省時間和成本。

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專業(yè)團(tuán)隊，提供咨詢服務(wù)，客制化方案

• 專業(yè)團(tuán)隊：百佳泰的工程師具備深厚的專業(yè)知識和豐富的實務(wù)經(jīng)驗，能為客戶提供專業(yè)的技術(shù)咨詢。
• 咨詢服務(wù)：全方位的咨詢服務(wù)，從產(chǎn)品設(shè)計到量產(chǎn)，協(xié)助客戶提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低開發(fā)成本。
• 復(fù)合式環(huán)境測試：除了標(biāo)準(zhǔn)測試外，還能模擬各種復(fù)雜的環(huán)境條件，進(jìn)行全面的產(chǎn)品測試，確保產(chǎn)品的可靠性。
• 客制化測試方案：百佳泰能根據(jù)客戶的不同需求，量身打造客制化的測試方案，滿足各種復(fù)雜的測試要求。

若您有任何疑問需求，或想了解更多與您產(chǎn)業(yè)相關(guān)的成功案例，歡迎隨時與百佳泰聯(lián)系！

時至今日，HDMI已是當(dāng)今筆記本電腦的主流影音接口之一，而HDMI 2.1則是目前最新標(biāo)準(zhǔn)，雖然HDMI 2.1提供了一系列令人振奮的功能和改進(jìn)，但在市場上仍存在一些潛在的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，其中又以兼容性問題最令人頭痛，要是廠商在產(chǎn)品開發(fā)上稍有不慎，就很有可能對消費者的購買意愿產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至引發(fā)退貨風(fēng)險。

HDMI 2.1兼容性問題與潛在風(fēng)險

百佳泰長年來在與許多業(yè)界客戶進(jìn)行了密切的配合與協(xié)作，當(dāng)業(yè)界導(dǎo)入2.1規(guī)格的設(shè)計后，客戶端若從市場的反饋發(fā)現(xiàn)相關(guān)的兼容性問題，也會委托百佳泰提供后續(xù)的技術(shù)支持，憑借其豐富的經(jīng)驗以及對規(guī)格的深入了解，百佳泰將可協(xié)助客戶迅速發(fā)現(xiàn)解析出問題的根源。

針對屏幕EDID的空間不足，HDMI 2.1在推出時以EEODB架構(gòu)來取代原先Block Map。一旦2 blocks EDID無法滿足屏幕的分辨率，便可選擇使用Block Map或是EEODB來增加block，進(jìn)而寫入更多的分辨率。

EEODB隨著HDMI 2.1推出已屆3年，百佳泰根據(jù)過往在認(rèn)證測試上的經(jīng)驗，當(dāng)EDID空間不夠用時，大部份的客戶已選擇舍棄舊有的Block Map架構(gòu)，改采新的EEODB架構(gòu)。然而HDMI協(xié)會直到2021年8月才將EEODB測試正式列為必測項目，也就是說在這之前的HDMI筆電可能無法辨識屏幕的EEODB架構(gòu)，造成無法輸出某些分辨率。

HDMI 2.1兼容性問題如何改善？?

針對近年來市場上層出不窮的HDMI 2.1兼容性潛在風(fēng)險，百佳泰顧問團(tuán)隊建議廠商可積極采取的解決方案如下：

解決方案1：進(jìn)行認(rèn)證測項的補(bǔ)測

針對在2021年8月前便已上市販賣的筆電，由于此時尚未經(jīng)過HDMI認(rèn)證的EEODB測試，這些筆電當(dāng)連接到采用EEODB的屏幕，可能存在著無法輸出某些分辨率的兼容性風(fēng)險。因此為了確保EEODB功能的正常運作，百佳泰建議客戶進(jìn)行認(rèn)證測項的補(bǔ)測。另外值得一提的是，通常顯示適配器廠商可藉由更新韌體/軟件的方式讓筆電支持EEODB。

解決方案2：追加HDMI 2.1的EEODB測試

EEODB功能是定義在HDMI 2.1 Spec，也就是說如果筆電規(guī)格只支持HDMI 1.4的話，就不需執(zhí)行EEODB的測試，但EEODB架構(gòu)并未定義只能寫入HDMI 2.1的分辨率，這也代表是有可能寫入HDMI 1.4的分辨率的，因此我們建議即便筆電只支持到HDMI 1.4，客戶在執(zhí)行認(rèn)證測試時還是可以加測2.1的EEODB測試，已確保有最佳的兼容性。

Faster, Easier, Better！百佳泰 HDMI認(rèn)證及測試服務(wù)

作為HDMI Forum官方授權(quán)的認(rèn)證測試實驗室，百佳泰已在業(yè)界累積多年的豐富經(jīng)驗及項目實績，我們不僅可滿足快速取得HDMI認(rèn)證的客戶需求，更可有效縮短設(shè)計驗證時間，以更快速、更便捷，同時更加完善的方式，協(xié)助客戶確保產(chǎn)品效能及兼容性，減少下架跟退貨的風(fēng)險。

• 完整的HDMI Compliance Test方案 – 通過認(rèn)證測試可以避免產(chǎn)品被HDMI稽核且可確保訊號傳輸質(zhì)量。
• 客制化測試規(guī)劃顧問服務(wù) – 透過執(zhí)行兼容性測試以及使用者情境仿真測試，確保產(chǎn)品之間的鏈接功能運作正常。

Faster?

專業(yè)到位的測試技術(shù)與豐富的實務(wù)經(jīng)驗，百佳泰能提供快速且準(zhǔn)確的第三方評估，協(xié)助客戶有效縮短設(shè)計驗證的時間。我們更擁有豐富完整的各類HDMI設(shè)備，確保產(chǎn)品兼容性，為您的產(chǎn)品做好質(zhì)量把關(guān)。

• 豐富的設(shè)備跟驗證經(jīng)驗，可快速地提供驗證計劃。
• 協(xié)助客戶快速取得HDMI標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

Easier?

百佳泰擁有完整的HDMI硬件驗證設(shè)備以及測試環(huán)境，透過我們的測試方案，百佳泰確保每次的驗證評估都具有「定性、定量、可重現(xiàn)」的特性。協(xié)助您以更簡單的方式，提升產(chǎn)品的質(zhì)量與整體效能。

• 以更簡易的方式取得更準(zhǔn)確的測試結(jié)果。
• 提供專業(yè)的Issue Isolation及Debugging Support，協(xié)助客戶以更便利的方式地完成產(chǎn)品開發(fā)。

Better 更完善

集結(jié)相關(guān)技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜业陌偌烟┘夹g(shù)團(tuán)隊深知該如何設(shè)計量化的測試方法以及使用者體驗驗證，在合乎規(guī)范要求時也能符合使用期待，讓您的產(chǎn)品在實際應(yīng)用中也能正常發(fā)揮效能。百佳泰同時還能提供產(chǎn)品修改建議，并將各個國際協(xié)會的規(guī)范應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)過程中，協(xié)助客戶進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。

• 協(xié)助客戶建置供貨商質(zhì)量管理
• 更完善的使用者情境模擬測試

若您有任何測試、驗證或是咨詢服務(wù)等相關(guān)需求，歡迎透過聯(lián)系窗口與我們聯(lián)系，百佳泰服務(wù)團(tuán)隊將誠摯為您服務(wù)！

• 線纜驗證測試服務(wù)?
• HDMI認(rèn)證?

HDMI Forum 近日已釋出最新版的CTS 2.1c for Sink。 此測試規(guī)格的最大重點在于FRL Sink的測試。而FRL (Fixed Rate Link) 傳輸技術(shù)就是用于HDMI 2.1數(shù)據(jù)傳輸上，也就是用在8K影音上。其特點如下：

1. FRL是Fixed Rate Link的縮寫，顧名思義，就是固定比例的帶寬速率。
2. 原本的TMDS Clock, Data 0, Data 1, Data 2對應(yīng)成FRL Lane 0, Lane 1, Lane 2, Lane 3。
3. 類似于DP的Embedded CK模式，因為不需要專用的Clock信道，所以，AV信號不只可以傳送3對Lane甚至到4對Lane。
4. 編碼方式則把8b/10b變成16b/18b，改善了9%的編碼效率。
5. 采用了VESA的DSC壓縮技術(shù)，分辨率高達(dá)10K@120。
6. 不同于DC-coupled TMDS的傳輸方式已轉(zhuǎn)變成AC-coupled FRL的傳輸方式。
7. 透過FRL Link Training的溝通，可以兼容于TMDS模式。

FRL傳輸規(guī)格說明

讓我們來談?wù)凢RL的規(guī)格吧。FRL是Fixed Rate Link的縮寫，是指固定數(shù)據(jù)量不隨著分辨率大小而不同的傳輸技術(shù)。當(dāng)操作在FRL模式下，它可以同時傳送三個Lane或是四個Lane的數(shù)據(jù)。在三Lane模式下，Lane 3會被關(guān)閉。而四Lane模式下，每個Lane可以傳送高達(dá)12Gbps。關(guān)于FRL Lane link rates，請參考下表。

?如何實現(xiàn)FRL?(電氣篇)

如過往TMDS模式的HDMI Source是只有支持DC coupling。但是呢，F(xiàn)RL模式的HDMI Source還支持了AC coupling。因此，我們可以在HDMI 2.1規(guī)格書中看到它定義了AC Coupling Capacitor(100nF to 250nF)。基于此規(guī)范，AC common Mode Noise也被規(guī)范于此規(guī)格書中。而HDMI Sink在HDMI 1.4時，就被規(guī)范可以支持DC coupled與AC coupled了。

關(guān)于眼圖，此規(guī)格書也提到?jīng)]有TP1眼圖而是TP2 EQ眼圖的規(guī)范。最主要的差異點就是其Clock抖動特性不包含在FRL模式下。取而代之的則是其抖動含有random jitter以及deterministic jitter。

請參考HDMI 2.1規(guī)范的TP2 EQ眼圖，如下：

如何實現(xiàn)FRL?(協(xié)議篇)

因為FRL向下兼容TMDS，請參考下圖主要協(xié)議層的規(guī)范。首先，三對data與一對clock的無壓縮影像，加上可以選擇要不要應(yīng)用的HDCP加密被構(gòu)建后。緊接著，F(xiàn)RL封包化形成了502個FRL字符組，而每個字符區(qū)塊的最后會有8個字符的RS FEC parity數(shù)據(jù)，它們形成了510 FRL字符區(qū)塊。每四個FRL 字符區(qū)塊會形成一個超級區(qū)塊。

如何實現(xiàn)FRL?(控制篇)

在TMDS模式與FRL模式之間的切換需要靠FRL Link Training，它也是一個很重要的溝通技術(shù)。當(dāng)?shù)谝淮芜B接或是當(dāng)切換不同F(xiàn)RL數(shù)據(jù)模式時，F(xiàn)RL Link Training 就會被用到。下圖概述了各個Link Training狀態(tài)。其狀態(tài)總共有六個Link Training狀態(tài)。

• LTS1是Source讀取Sink的EDID內(nèi)容，
• LTS2是Source與Sink的FRL準(zhǔn)備狀態(tài)。
• LTS3下，Sink會透過Link Training Pattern以及Update flag與特定FRL Rate的Source溝通。
• LTS4則是用于切換不同F(xiàn)RL rate，最后，LTSP即是表示，Link Training完成，而且FRL傳輸開始。

而LTSL就是FRL Link Training溝通失敗，之后，會開啟TMDS模式。

TMDS會被取代嗎？?

雖然HDMI 2.1接口的腳位分配與之前的版本并沒有差異，但是新HDMI 2.1的8K規(guī)格與HDMI 2.0的4K規(guī)格則是兩個不同技術(shù)去達(dá)成的。在某種層面來說，F(xiàn)RL也比之前的HDMI版本，更加嚴(yán)格與復(fù)雜。因此，為了兼容于之前的HDMI 1.4/2.0，HDMI 2.1 specification規(guī)范了支持FRL的HDMI產(chǎn)品必須也支持TMDS。這個規(guī)范確保了符合HDMI 2.1規(guī)范的產(chǎn)品一定要向下兼容市場上其他的，符合舊有HDMI 1.4/2.0規(guī)格的產(chǎn)品以避免不同兼容性問題去發(fā)生。

百佳泰HDMI 2.1測試方案

為了去幫助8K電視的廠商去快速取得HDMI 2.1證書，百佳泰準(zhǔn)備了以下完整的測試方案，若有需要任何咨詢也可來信至cn_service@allion.com.cn

• HDMI 2.1認(rèn)證測試
  • TMDS模式
    • TMDS Electrical Test
    • TMDS Protocol Test
    • Pixel Decoding Test
    • Video Timing Test
    • EDID Test
    • E-DDC Test
  • FRL模式
    • FRL Electrical Test
    • FRL Protocol Test
    • FRL Pixel Decoding Test
    • FRL Video Timing Test
    • FRL E-EDID Test
• HDMI 1.4認(rèn)證測試
  • EDID/E-DDC Test
  • Electrical Test
  • Protocol Test
  • Video Test
  • Audio Test
  • Interoperability with DVI Test
  • Advanced Features