HDMI 2.1 頻寬是 HDMI 2.0x 兩倍多,讓超高解析度、畫面更新率、色彩深度等需求不再卡卡。

HDMI 影音傳輸介面規範版本不斷演進,HDMI 2.1 版支援畫面可變更新率,吸引電競顯示器與電視機導入採用,連遊戲主機也納入支援。然而在普遍印象裡,HDMI 2.1 幾乎和可變更新率畫上等號,它還具有哪些效益、與競爭力,讓我們透過實例來動手玩。

打開購物網站,在電腦顯示器與電視機分類裡,有些平台會將 HDMI 2.1 彙整成快捷選項,陳列出所有支援 HDMI 2.1 介面的商品。這些產品大多是 4K 機種,其中顯示器不乏支援 144Hz 甚至 165Hz 畫面更新率,而有些電視機能支援到 120Hz,都被掛上 PS5 最佳搭配之類標語(Xbox Series X|S 亦支援 HDMI 2.1)。

HDMI 2.1 幾乎跟可變更新率畫上等號,是由於 HDMI.org 制定規範時首度加入可變更新率(Variable Refresh Rate;VRR)功能,帶來和電腦上遲滯、停頓、畫面撕裂等應變技術相同的作用。新增功能還包含自動低延遲模式(Auto Low Latency Mode;ALLM),可以降低顯示設備訊號輸入延遲,因此 HDMI 2.1 就像是為了遊戲劃而生,這兩點也較具吸睛效果。

相對普遍的 HDMI 2.x(2.0、2.0a、2.0b),總和傳輸頻寬同為 18.0Gbit/s,其中影像分得 14.4Gbit/s,剩餘 3.6Gbit/s 是供音效傳輸利用。在實務上,3840 × 2160 @ 60Hz、8bpc、HDR 是其支援上限,高畫面更新率、色彩深度有諸多限制。簡單而言,頻寬是為關鍵,影響程度視解析度、色彩深度、畫面更新率等條件而定。

引用自 Wikipedia。

反觀進入商品化不久的 HDMI 2.1,總和傳輸頻寬暴增 2.6 倍來到 48.0Gbit/s,其中影像資料傳輸速率分配為 42.6Gbit/s。在當前主流應用解析度下,可以實現 3840 x 2160 @ 144Hz(2560 x 1440 約可達 240Hz)、10 / 12bpc 色彩深度、HDR 等傳輸要求,不只是遊戲應用情境得利,注重色彩的專業影像工作者之類族群,也無須為了色彩深度而非用 DisplayPort 不可。

引用自 Wikipedia。

HDMI 2.1 輕鬆直上 4K @ 144Hz、12bpc + HDR

當購買了支援 HDMI 2.1 的顯示設備,也想試試 HDMI 2.1 而非 DisplayPort 1.4 / 1.3 時,自然也得有相對應的顯示卡。各家最新一代製品都有支援 HDMI 2.1,如 AMD Radeon RX 6000 系列顯示卡,即便是入門款 Radeon RX 6400 也包括在內。至於處理器內顯部分,由於參雜主機板 / 筆電設計這個變數,所以就不深入細究相關兩三事。

以下使用 AMD Radeon RX 6000 / 5000 系列顯示卡,搭配 GIGABYTE M28U 顯示器,來進行簡單的實證。Radeon RX 6000 / 5000 系列基本配置都提供 DisplayPort 1.4,另外依序分別支援 HDMI 2.1 與 HDMI 2.0b,正好符合這試驗的需求。至於 M28U 是款 28 吋 4K 機種,其設計在 3840 × 2160 解析度時,畫面更新率可達 144 / 120Hz。

M28U 標示色域覆蓋範圍 DCI-P3 94%、sRGB 120%,可以接收 10 / 12bpc(30bit/px、36bit/px)色彩深度訊號,並且相容於 VESA Display HDR400。其中高於 60Hz 畫面更新率是有相對應的附加設計,它通過 AMD FreeSync Premium Pro 認證,符合顏色 / 亮度、HDR 功能、畫面更新率與補償、低延遲等要求,得搭配 AMD 顯示卡才能完整發揮作用。

當 M28U 搭配 Radeon RX 6000,並且透過 HDMI 2.1 連結,使用上無異兩端同時也支援的 DisplayPort 1.4。在 3840 × 2160 解析度條件下,AMD Software:Adrenalin Edition 控制台允許設定成 10 / 12bpc 色彩深度輸出,會維持在 RGB 色彩空間格式。另外在 Windows 顯示設定,調整至 144Hz 更新率、開啟 HDR,並不會影響前述設定。

HDMI 2.0x 頻寬不足是個選擇題

基於 HDMI 2.1 一切就是如此簡單、純粹,當顯示卡更換成 Radeon RX 5000,由於只支援 HDMI 2.0b 規格,潛在問題就會開始浮現出來。像搭配 M28U 在預設組態,就只能屈就於 8bpc(24bit/px)色彩深度、RGB 色彩空間、可開啟 HDR,而且畫面更新率僅 60Hz。

這是礙於 HDMI 2.0x 頻寬限制之故,影響性如前述,視解析度、色彩深度、畫面更新率等條件而定。在不改變解析度的前提下(得留意 LCD 顯示面板有原生解析度定律),像是想要達成 10 / 12bpc 色彩深度,就只能在 AMD Software:Adrenalin Edition 改用 YCbCr 4:2:0 色彩空間格式。

* AMD Software:Adrenalin Edition 內「色深」仍然會出現 10 / 12bpc 選項,但是更改無效,須把「像素格式」改成 YCbCr 4:2:0 才能作用)

10 / 12bpc 一般被認為內容創作者才有這需求,然而隨著顯示面板、實體產品技術演進,早已經不是貴森森的專業繪圖、影像處理 / 設計機種專屬。進入 4K 世代可說是個分水嶺,一方面也受到 UHD BD、HDR 規範影響,因而有許多 4K 顯示器其實支援 10bpc 訊號輸入,至於實用價值如何倒是另外一回事。

YCbCr 相當於 YUV 顏色編碼的壓縮、偏移版本,其中 Cb 代表藍色色度而 Cr 是紅色色度,它有 4:4:4(相當於 RGB)、4:2:2、4:2:0 等格式。YCbCr 白話點來講,這是折損原始內容色彩的折衷方案,就如同 MP3 / WMA 和 CD 相比那差異,而且這個折衷選擇與色彩深度存在一些矛盾。

HDMI 2.x 理論上可以支援 120 / 144Hz 甚至 240Hz 畫面更新率,參考值約為 1920 x 1080 @ 240Hz、2560 x 1440 @ 144Hz,而 3840 × 2160 基本上是無緣。以試驗組為例,在 8bpc、YCbCr 4:2:0 條件能將畫面更新率調高至 120Hz,只不過反倒無法開啟 10 / 12bpc 色彩深度與 HDR,正所謂魚與熊掌不可兼得。

DisplayPort 較具優勢、HDMI 相容裝置數量樂勝

總和來說,HDMI 2.x 會導致一連串的取捨問題,尤其是在 4K @ 144Hz、10 / 12bpc、HDR 之類規格,如同 M28U 這樣的機種上為之顯著。實際影響程度跳針的再說一次,視解析度、色彩深度、畫面更新率等條件而定,如果有意購買支援 HDMI 2.1 的顯示設備,可別忽略了顯示卡。

假如衝動過頭,那倒也不會發生憾事,只要改用 DisplayPort 就好了。因為進入 4K 世代開始,DisplayPort 規範發展速度與可用性,個人以為大多比 HDMI 來得理想。像初世代 4K 顯示器支援的 DisplayPort 1.2,即可實現 3840 × 2160、10bpc 傳輸,反觀 HDMI 隔了那麼多年才搞定這件事。

在純電腦環境,倒是不必衝著 HDMI 2.1 這點,進行硬體設備換新採購,畢竟有 DisplayPort 萬事足。HDMI 優勢在於有廣大的消費性電子支撐,無論產品類型 / 數量、應用相容性 / 彈性皆樂勝。當想要買 Xbox Series X|S、PS5 時,就值得將 HDMI 2.1 介面顯示設備列為要素,以獲得最完整的遊玩體驗。