Глубина цвета hdmi что это
Вот уже более десятка лет интерфейс HDMI является наиболее распространённым стандартом передачи сигнала высокой чёткости. Выбор в его пользу сделали едва ли не все участники рынка, благодаря доступности, поддержке всех современных технологий и постоянному развитию. Разработчики HDMI интерфейса постоянно совершенствуют своё детище, предоставляя производителям и пользователям всё самое лучшее, чего достигла AV-отрасль.
HDMI обновляется чаще других стандартов передачи AV-сигнала, и порой это создаёт определённые трудности простым пользователям. От версии к версии, стараясь не просто идти в ногу со временем, а задавать вектор развития, разработчики добавляют в стандарт все новые «фичи».
Когда это что-то революционное, новой версии присваивается номер по возрастанию (1, 1.2, 1.3, 1.4, 2, 2.1), а когда речь идёт о расширении уже имеющегося функционала, к этому номеру добавляют буквенное значение (1.2a, 1.3a, 1.4b, 2.0a и т.д.). Сегодня хотелось бы рассказать, в чем разница HDMI 1.4 от HDMI 2.0, HDMI 2.0a (b) и других версий, не относящихся к разрешению 4K.
Пример проблемы
Желаете передать сигнал HDMI по линии витой пары на удаленный HDMI-дисплей. Все подключаете по инструкции (используются приборы Kramer Electronics PT-571 и PT-572+), используете рекомендованную производителем витую пару (BC-DGKat623) и разъемы, однако картинки нет. Почему возникла проблема? Приборы для передачи сигнала по витой паре рассчитаны на максимальную скорость данных 1,65 Гбит/с (по паспорту). Эти приборы, как и большинство подобных удлинителей, передают данные EDID от дисплея к источнику сигнала как есть, без какой-либо обработки. Поскольку и дисплей, и BluRay-проигрыватель оба поддерживают глубокий цвет, и такая поддержка записана в EDID дисплея — проигрыватель со спокойной совестью переходит в режим Глубокий цвет (Deep Color). Для режима 1080p@60Hz с 36-битным цветом требуется более 2 Гбит/с, а витая пара передает только 1,65 Гбит/с. Картинки нет.
Что такое глубина цвета?
Любой сигнал HDMI имеет определенную глубину цвета. Этой глубиной определяется, сколько разных цветов и оттенков может быть представлено каждым пикселем изображения. Обычный сигнал имеет глубину в 8 битов на каждую цветовую компоненту. Часто это называется 24-битным цветом (т. к. имеются 3 цветовых компоненты, R, G и B, по 8 бит на каждую). Число двоичных битов определяет максимальное число цветов в сигнале. Например, для 24-битного цвета получаем: 111111111111111111111111 (двоичное) = 16 777 215 = 16,7 миллионов оттенков. Глубина цвета играет для HDMI-сигнала важную роль, поскольку чем она больше, тем более высокочастотным становится сигнал.
Профиль HEVC Main 10
Поддержка декодирования HEVC 10b появилась начиная с 6 поколения процессоров Intel. Команда ниже показывает, как тестовая утилита sample_decode из набора примеров кода Intel Media SDK может быть использована для получения сырых кадров из простейшего HEVC потока.
Используемый выше входной поток (input.h265) может быть взят здесь. Выходной поток (raw_frames.yuv) должен быть в формате P010, используемом как исходный материал для утилиты sample_encode.
Аппаратная поддержка кодирования/декодирования HEVC 10b внедрена начиная с 7 поколения процессоров Intel. Кодирование 10-битного HEVC реализовано с помощью дополнительного кода modified_sample_encode, специально измененного для этой конкретной функциональности. Данный пример работает с Intel Media SDK 2016 R2. Инструкция по сборке приведена в руководстве по примерам медиа в образцах кода Intel Media SDK.
Ниже показан пример 10-битного кодирования с использованием sample_encode из добавленной modified_sample_encode.
Рисунок 3. Скриншот утилиты Video Quality Caliper, показывающий, показывающий, что кодированный поток имеет 10 бит на пиксель.
Краткий ликбез
Все существующие интерфейсы отличаются друг от друга тремя основными параметрами: типом передаваемого сигнала (аналоговый или цифровой), максимальным поддерживаемым разрешением и пропускной способностью. Конечно, всего параметров гораздо больше, но именно эти три дают базовое понимание, что умеет тот или иной интерфейс.
В соревновании аналоговых интерфейсов и цифровых вторые давно одержали убедительную победу. Цифровой сигнал доходит до выводящего устройства без особых искажений, что позволяет получать качественную картинку без помех. К тому же любая современная видеокарта выдаёт изначально только цифровой сигнал, и его преобразование в аналоговый — а на мониторе, если, конечно, речь не идёт о электронно-лучевом антиквариате, снова в цифровой — ведёт к значительной потере качества. Впрочем, аналоговое подключение на сегодняшний день всё ещё занимает своё место под солнцем.
Что касается пропускной способности и разрешения, то эти два параметра тесно взаимосвязаны. Чем больше пропускная способность, обеспечиваемая интерфейсом, тем больше и максимальное разрешение изображения. Если кто-то не понимает, что мы сейчас имеем в виду под термином «пропускная способность», то поясняем: это количество байт информации, которое интерфейс за секунду после получения сигнала способен передать на монитор. Очевидно, что интерфейсы, рассчитанные на обеспечение работы широкоформатных мониторов и ЖК/плазменных телевизоров с их большими разрешениями, обязаны иметь высокую пропускную способность.
Примеры скорости передачи данных
Поддерживаемые функции HDMI всех версий
Теперь поговорим о функциях HDMI, поддерживаемых в разных версиях.
В версии 1.4 всё самое востребованное (3D, ARC, CEC) уже имеется, а что привносится, начиная с версии 2.0, выглядит скорее избыточным для большинства пользователей. Судите сами: в HDMI 2.0 есть Full HD 3D со скоростью 120 кадров в секунду, цветовая субдискретизация 4:2:0, 25 кадров в секунду 3D-форматов, и аудио стандарты HE-AAC и DRA.
А по сути: 3D уже мало кого интересует (в этом году Samsung и LG свернули производство 3D панелей, за ними вскоре последуют и другие производители). 4:2:0, DRA… «Что это?» – спросит 95% покупателей, а то, что действительно важно, это лишь поддержка 4K со скоростью 60 кадров в секунду (FPS).
Защита HDMI портов
Что действительно важно – защита HDMI портов от выгорания (подробнее об этом, читайте в нашей статье Выгорание HDMI интерфейса из-за подключения на горячую ). Тут, к огромному сожалению, никакая новая версия стандарта не спасёт… HDMI порты как горели от «горячего подключения», т.е. подключения без обесточивания, так и горят. Производители хоть и пытаются как-то облегчить ситуацию, добавляя в схемы своих устройств дополнительную защиту, помогает это далеко не всегда. Происходит так потому, что на корпусах устройств присутствуют достаточно высокие (порядка 100 Вольт) статические потенциалы.
В момент подключения устройств происходит выравнивание этих потенциалов (разряд), вследствие чего и происходит повреждение оборудования. Данная проблема известна с самого начала появления HDMI интерфейса. Всё это является следствием общей дешевизны комплектующих. Такая вот схемотехника… Не важно, кто производитель вашего телевизора или видеокарты. Проблема таится в самом интерфейсе.
Поэтому, какую бы версию HDMI ни поддерживали ваши устройства, их коммутацию следует проводить только при отключении всех устройств схемы из розетки! Если делать этого нет возможности или просто хочется дополнительно обезопасить дорогостоящее оборудование, можно (а порой и необходимо) использовать HDMI защиту. Подобные устройства можно легко купить в специализированных магазинах.
Такие пассивные элементы (проще говоря, предохранители) защитят технику с HDMI интерфейсами от электростатических разрядов, разности потенциалов при подключении оборудования «на горячую», а также грозовых наводок. Они активны на всех каналах TMDS и будут выступать в качестве конечной защиты ESD. Если вдруг разряд пойдёт по кабелю, защитник примет весь удар на себя.
Краткая памятка
VGA: поддерживает максимальное разрешение 1280×1024 пикселей, не умеет в Full HD, не говоря уж про 3D, годится только для использования на простейшем офисном компьютере или проекторе. И да, морально устарел.
DVI: встроен буквально в каждую современную видеокарту и монитор, что является его огромным плюсом. Существует в одно- и двухканальном вариантах, отличающихся по максимальному разрешению (1920×1080 и 2560×1600 соответственно). Поддерживает цифровой и аналоговый сигналы в зависимости от разновидности (DVI-A для аналога, DVI-D для цифры и DVI-I для того и другого). Подойдёт, если вы хотите играть и смотреть фильмы на большом хорошем мониторе. Существуют технологии подключения 4K2K экранов двумя кабелями, так что выбрасывать DVI на свалку истории рано.
HDMI: Идеальный выбор для подключения ТВ к ресиверу, компьютеру или ноутбуку, так как передаёт также аудиосигналы и некоторые виды субтитров. Имеется почти в любой современной воспроизводящей технике. Поддерживает FullHD 3D, максимальное разрешение 3840×2160 (4K2K), до 32 каналов аудио. Актуальная версия – 2.0. Для создания домашнего кинотеатра смело выбирайте HDMI.
DisplayPort: Данный стандарт почти во всём превосходит «потребительский» HDMI, но пока остаётся уделом профессионалов и гиков. Недорогих моделей мониторов с DisplayPort попросту не существует. Если вы дизайнер или моделлер, то это ваш выбор, так как данный интерфейс не только обладает высокой пропускной способностью и поддерживает 4K2K и Full HD 3D, но и позволяет без потери качества подключать в единую цепочку несколько мониторов, что удобно, если у вас ноутбук, и дополнительных разъёмов на него не поставить. Последняя на текущий момент версия DP – 1.3, но наиболее часто встречаются разъёмы и провода версии 1.2.
Thunderbolt: На данный момент это скорее также профессиональный интерфейс, чем массовый. Важнейший плюс – полная совместимость с DP и передача данных его же протоколом. Thunderbolt можно порекомендовать в первую очередь пользователям яблочной продукции: на ноутбуках есть, поддерживается любой профессиональный монитор с DP или Tb-разъёмом, не требует лишних телодвижений. Можно зацепить фирменный монитор и получить три дополнительных USB-порта, используя всего один Tb-кабель.
Что касается беспроводных технологий подключения, то их выбирать следует скорее исходя из их поддержки вашими устройствами и простоты обращения с ними. Спасибо за внимание, пишите вопросы в комментариях.
UPD: Как справедливо замечают в комментариях, в некоторых случаях VGA может передавать картинку и 1920×1080, и даже 2048×1536. Беда в том, что производительность VGA-канала напрямую зависит от производительности ЦАП видеокарты и АЦП монитора. Когда VGA был популярен и считался достаточно современным, производители не экономили на данных элементах и ставили 400 МГц преобразователи. Сейчас же можно наткнуться и на дешёвые чипы, которые не способны выводить высокое разрешение. Учитывая распространение цифровых стандартов, ориентацию на освещение актуальных технологий и постепенный вывод VGA из эксплуатации было решено не указывать более высокие разрешения, с которыми VGA может работать, а может и не работать, в зависимости от оборудования, которое почти нигде и никак не маркируется.
4K2K, 3D-контент и способы его воспроизведения
Прежде чем мы начнём разговор о, собственно, способах подключения мониторов и телевизоров, хочется затронуть модную и актуальную тему: сверхвысокие разрешения и 3D в потребительской электронике.
4K2K — это современный стандарт, подразумевающий разрешение 3880×2160 точек — четыре кадра 1920×1080, стандарта, который долгое время правил бал среди видео высокой чёткости. Соответственно, каждый кадр в несжатом виде требует вчетверо более высокую пропускную способность видеоинтерфейса. А если учесть моду на 48 FPS и 3D-видео… (умножьте на два и ещё на два, если хотите по 48 кадров для каждого глаза, да ещё и в 3D).
Во-первых, 4K2K контента сейчас — кот наплакал. Поэтому наслаждаться в нативном разрешенении чем-либо кроме демороликов, идущих в комплект к вашему дорогущему телевизору, будет затруднительно. Для этого многие производители ставят специальный чип, позволяющий растягивать FullHD-контент до 4K2K по специальным алгоритмам: быть может, не так круто, как прямая трансляция 4K2K, но очень и очень хорошо для апскейла. Спросите у любого пользователя GT, кто имеет такой телевизор – соврать не дадут.
Во-вторых, 3D бывает двух разных видов — с пассивными и активными очками. В первом случае контент получает чересстрочную развёртку, а поляризационные очки, инерция, яркая картинка и интересное кино заставляет вас забыть о том, что полукадры идут с «нечестным» разрешением. Во втором же случае используется удвоенная частота кадров, и вот тут нас поджидает главная проблема: не все видеоинтерфейсы способны передать FullHD-картинку с 48 кадрами в секунду.
Современные способы подключения
Это единственный аналоговый интерфейс, всё ещё активно применяемый сегодня — его «коллеги» S-Video, YPbPr и цифро-аналоговый SCARТ уже не встречаются в новых современных устройствах. Почти все крупные производители компьютеров планируют полностью отказаться от VGA уже в этом году. В сущности, плюсов по сравнению с другими типами у него просто нет — это морально и технически устаревший стандарт, который вот-вот исчезнет с рынка. Максимальное поддерживаемое разрешение — 1280×1024 пикселей. Чаще всего встречается в офисных мониторах и разных проекторах.
Самые популярные цифровые интерфейсы на сегодняшний день — это DVI и HDMI .
DVI существует в трёх разновидностях: DVI-D (только цифровой сигнал), DVI-A (только аналоговый) и DVI-I (оба типа сигнала). Данный интерфейс обеспечивает хорошее качество изображения, встроен практически во все современные мониторы и видеокарты. Его недостаток — сильная зависимость качества сигнала от длины кабеля.
Оптимальную передачу данных по DVI обеспечивают кабели длиной до 10 метров, чего иногда недостаточно (впрочем, для использования в станционарных домашних компьютерах обычно этого хватает с головой). Максимальное поддерживаемое разрешение — 1920×1080 для одноканальных и 2560×1600 для двухканальных моделей.
HDMI — более современная и развитая альтернатива DVI. В отличие от «младшего брата», умеет передавать не только видео, но и звуковые сигналы, поэтому разъёмы этого типа есть на всех широкоформатных мониторах со встроенными колонками, проекторах, плазмах. Учтите, что при «стыковке» разных версий HDMI итоговый набор функционала будет соответствовать более старой.
Здесь, кстати, кроется серьёзный минус HDMI — многие кабели старого производства никак не промаркированы, и многие возможности (в частности, поддержка 3D) HDMI версий 1.4 и старше просто не заработают, так как кабель запросто может оказаться устаревшим. Для корректной работы интерфейса необходимо совмещение версий всех трёх элементов подключения (вход, кабель, выход), в противном случае пропускная способность самого «младшего» элемента будет аналогична бутылочному горлышку. В заключение заметим, что, как и DVI, HDMI страдает от недостаточной рекомендуемой длины кабеля (до 5 метров).
Из более современных интерфейсов в первую очередь обращает на себя внимает DisplayPort. Этот вид подключения был разработан в 2006 году и планировался как замена DVI (но не HDMI, так как эти интерфейсы ориентированы на разные сегменты рынка).
Разрешение подключаемого дисплея (при стандартных 60 Гц развёртки) | Максимальное число подключаемых мониторов через MultiStream (для DP версии 1.2) |
1680×1050 | 5 |
1920×1080 | 4 |
2560×1440 (×1600) | 2 |
3840×2160 (×2400), 4096×2160 | 1 |
Максимальная длина кабеля ограничена тремя метрами для полного разрешения и 10–15 метрами для FullHD.
VGA, DVI, HDMI и теперь уже и DisplayPort — база интерфейсов для подключения мониторов и телевизоров на сегодняшний день. Однако есть и менее распространённые варианты, среди которых в первую очередь следует отметить продукт Apple и Intel — универсальный порт Thunderbolt и последнюю высокоскоростную версию USB — 3.1 с разъёмами Type-C.
Thunderbolt — интерфейс подключения, объединяющий в рамках одного коннектора разъёмы DisplayPort и PCI-Express. Скорости передачи данных очень высокие — 10 гигабит/сек для первого поколения и 20 гигабит/сек для второго. Видеосигнал передаётся по TB с использованием протоколов DP — соответственно, как и DisplayPort, Thunderbolt способен обеспечить разрешение 4K2K (в MacPro при помощи TB можно подключить сразу три монитора с таким разрешением), поддержку 3D и вообще всё, что умеют последние версии DP. Кстати, анонсированные не так давно мониторы с разрешением до 5120×2880 планируется оснащать именно Thunderbolt. Оба поколения интерфейса полностью совместимы друг с другом и с другими интерфейсами с помощью переходников.
Вообще, Thunderbolt выглядит крайне перспективным универсальным периферийным интерфейсом, по своим характеристикам способным обеспечить все потребности топовых мониторов и новейших телевизоров. Пока что, правда, его распространенность в гаджетах оставляет желать лучшего.
Максимальная длина кабеля — 20 метров, правда, стоит такой провод около пятисот долларов, поддерживает только вторую версию протокола и содержит в себе как медные линии, так и оптоволокно. Кабели более стандартных размеров — двух и трёхметровые стоят вполне разумных денег.
Число оттенков
Глубокий цвет и BluRay-проигрыватели
Большинство современных BluRay-плееров (если не все), спутниковых ресиверов, а также телевизоров поддерживают передачу Deep Color (Глубокий цвет) по выходам и входам. Такой проигрыватель сначала определяет, можно ли выдать глубокий цвет в дисплей, или нет (считывая и анализируя EDID дисплея). В простой системе типа домашнего кинотеатра здесь обычно проблем не возникает, однако в мире ProAV это может быть опасным. Все оборудование ProAV имеет свои ограничения по скорости передачи данных, а также по-разному передает информацию EDID.
Основные характеристики HDMI разных версий
Обратимся к основным характеристикам разных версий HDMI, а самое главное, узнаем в чем разница HDMI 1.4 и 2.0 (самых актуальных версий). Отметим почти пятикратное увеличение пропускной способности последней версии по сравнению с версией 1.4.
Эти данные из официальной спецификации HDMI мало что говорят простому пользователю. Гораздо чаще людей интересует, какое разрешение и частоту кадров поддерживает стандарт, потому что именно эти данные широко рекламируются производителями телевизоров, мониторов, компьютерного железа и прочей техники, а также указываются в характеристиках игр и видеофайлах.
Эффект цветовых полос
При захвате изображения иногда случается так, что сенсор не может распознать минимальное различие между двумя двумя соседними цветами, и возникает проблема некорректного отображения цветов. Как результат, область рисунка закрашивается одним цветом за неимением более подходящего другого. Таким образом, на рисунке появляются цветные полосы вместо плавного перехода из одного цвета в другой.
Возможные варианты решения проблемы цветовых полос:
- увеличить глубину цвета на канал
- применить цветовую дискретизацию (не рассматривается в этой статье).
Скорость передачи данных в HDMI
Любое оборудование с интерфейсом HDMI имеет ограничения по скорости передачи данных. Важно уметь вычислять, какую скорость требует тот или иной сигнал, чтобы убедиться, что он «пройдет» по всем компонентам системы. Скорость будет определяться разрешением, кадровой частотой и глубиной цвета сигнала.
Сначала рассчитаем частоту пикселей для данного сигнала. Каждую секунду источник должен выдавать именно это количество пикселей:
Частота_пикселей = всего_пикселей_в_строке * всего_пикселей_по_кадру * частота_кадров * K,
где коэффициент К около 1,2 и может несколько отличаться для разных видеорежимов.
Максимальные частоты и разрешения HDMI
Вот это уже интереснее! А интереснее потому, что львиная доля потребителей хочет знать не данные по TMDS или глубине цвета, а «потянет ли новая видеокарта 4K», или «можно ли смотреть Full HD каналы на этом телевизоре» и т.п.
Как можно видеть, практически весь потенциал Full HD, которого вполне достаточно для простого телезрителя, был раскрыт еще в HDMI версии 1.3-1.4. Именно с разрешением 1920 × 1080 транслируются HD телеканалы.
4K контент вполне можно смотреть (или играть) уже на оборудовании с поддержкой HDMI 1.4, правда, только лишь при частоте 30 Гц. Но огромное количество людей даже и не знают про какие-то там Герцы… HDMI 2.0 и выше дает огромный прирост и в разрешении, и в пропускной способности, и в кадрах. Но надо ли это прямо сейчас? Кому и для чего?
Как выбирать интерфейс для подключения
Выбор интерфейса для подключения монитора или ТВ к компьютеру всегда должен исходить из ваших потребностей и целей — впрочем, как и выбор вообще любого аксессуара и комплектующих для цифровой техники. Спросите себя, что вам требуется. Вы намерены смотреть с широкоформатного монитора фильмы в высоком качестве? Работать с 3D-графикой? Или вы вообще не запускаете на компьютере ничего тяжелее Word'а, и вам от картинки на мониторе нужно только одно — чтобы она была?
Понятное дело, даже если у вас на видеокарте и мониторе/телевизоре есть разъёмы VGA по соседству с каким-нибудь цифровым интерфейсом — брать кабели под аналоговый стандарт не надо. VGA — уже почти история, оставьте его доживать там, где он пока существует: в проекторах и самых плохеньких моделях мониторов. Ориентируйтесь только на цифровые интерфейсы.
Абсолютное большинство нынешних девайсов имеют разъёмы под DVI и HDMI, а топовые модели — и DisplayPort, поэтому выбирать придётся в первую очередь из этой троицы. Базовый совет такой — для вывода сигнала на настольные мониторы не в ультравысоком разрешении достаточно DVI, а для воспроизведения на плазму, проектор, Blu-Ray-проигрыватель и т.д. стоит использовать HDMI, так как кроме видео он может передавать и другие данные (звук, специальные субтитры и так далее). DisplayPort по возможностям передачи картинки кладёт на обе лопатки что DVI, что HDMI, но пока остаётся уделом профессиональной и околопрофессиональной техники. Кроме того, с выводом звука бывают проблемы: не вся техника поддерживает технологию audio/video interconnect. Его ближайший родственник Thunderbolt может ещё больше: прокинуть не только картинку, но и, скажем, USB-хаб.
Стандарт BT. 2020
Седьмое поколение процессоров Intel Xeon и Core поддерживает стандарт BT. 2020 (известный также как Rec. 2020) в таких случаях как создание/воспроизведение 4K Ultra-high definition (UHD) контента, использование HDR с поддержкой 10 битов и т.д. UHD-мониторы имеют разрешение 3840*2160 при различной диагонали. Поддержка стандарта BT.2020 улучшает качество картинки при столь высоком разрешении.
Рисунок 2. Сравнение цветовых пространств BT.2020 и BT.709
Рекомендации The International Telecommunications Union (ITU) BT.2020 представляют значительно больший диапазон цветов, чем ранее используемые BT.709. Сравнение соответствующих цветовых пространств показано на Рисунке 2, представляющим диаграмму цветности CIE 1931. Оси X и Y показывают относительные координаты цветности с длинами волн соответствующих цветовых пространств (синий шрифт). Желтый треугольник покрывает цветовое пространство по стандарту BT. 709. Черный треугольник показывает цветовое пространство BT. 2020, значительно большее по размеру и, следовательно, содержащее большее количество цветов для плавных переходов. BT. 2020 также определяет различные аспекты UHD TV такие как разрешение дисплея, частоту кадров, цветовую субдискретизацию и глубину цвета в добавление к цветовому пространству.
Процессоры Intel 7 поколения поддерживают профили HEVC Main 10 profile, VP9 Profile 2 и High Dynamic Range (HDR) видео рендеринг с использованием стандарта BT.2020.
В заключение
Итак, надеюсь, нам удалось внести ясность в вопрос не только разницы HDMI 1.4 от HDMI 2.0 (a/b), но и остальных версий стандарта HDMI. Теперь вы знаете, что нет смысла пытаться выставить 4К разрешение на вашей новенькой видеокарте, если у вас старый монитор, а смотреть спутниковые HD каналы в отличном качестве можно и на телевизоре с самой первой версией HDMI.
Порой непредсказуемо работает аппаратура с интерфейсом HDMI, хотя уже много лет прошло после появления её на рынке ProAV. Что работало с одним дисплеем, не хочет дружить с другим. Отчего с этим источником сигнала кабель длиной 15 м работает, а с другим не работает? Список проблем бесконечен, и подобные вопросы давно никого не удивляют в мире HDMI, но все же — почему? Ясности не добавляют и объяснения вида «Проигрыватели BluRay бывают разные, у них разная сила сигнала на выходе». Правда ли это может быть причиной проблем? Мы не всегда сможем точно указать такую причину, однако предсказуемость нашей системы возрастет, если мы уясним, как тихо и незаметно меняется наш HDMI-сигнал в зависимости от глубины цвета.
Высокий динамический диапазон (High Dynamic Range, HDR)
Динамический диапазон — это отношение значения самой светлой к самой темной точке на изображении. Видео высокого динамического диапазона (HDR) позволяет получить лучший динамический диапазон, чем обычное (SDR) видео, использующее нелинейные операции для кодирования и декодирования уровня освещенности.
Видео контент HDR поддерживается при использовании кодека HEVC Main 10 или VP9.2, аппаратно ускоренных начиная с 7 поколения процессоров Intel. Для передачи контента HDR, система должна быть оснащена портом DisplayPort 1.4 или HDMI 2.0a. Данная функциональность пока находится на стадии тестирования и не включена в общедоступные релизы.
Глубина цвета
Глубина цвета, известная также как битовая глубина — это количество битов, используемое для отображения цвета отдельного пикселя. Одно и то же изображение или кадр с различной глубиной цвета выглядят различно, поскольку количество цветов в пикселе зависит от глубины цвета.
- при обработке изображений или видео после съемки
- при использовании High Dynamic Range (HDR) мониторов или камер.
Примеры стандартных частотных пикселей
Когда частота пикселей известна, скорость передачи данных выводится по формуле:
Скорость = частота_пикселей * (глубина цвета + 2),
Заключение
Как мы выяснили, разработчики сейчас имеют возможность создавать красивое, реалистичное видео в самых современных форматах, расцвеченных ярками красками 10-битного цвета, идеальным для HD/UHD дисплеев. Используя процессоры Intel седьмого поколения для создания контента стандарта BT.2020, а также возможности оптимизации Intel Media SDK, мы уже сейчас можем заглянуть за пределы разрешения 4K UHD и стандартной на сегодня кадровой скорости. В дальнейшем область применения современных аппаратно-ускоренных видео кодеков будет расширяться.
В этой статье упоминались следующие программные средства (со ссылками для скачивания):
Привет, Geektimes! Совсем недавно мы рассказывали вам об интерфейсе нового поколения — USB Type-C — который помимо прочего умеет передавать и видеосигналы.
Но пока мониторов, поддерживающих этот интерфейс, на рынке попросту нет. А что же есть? В этой статье будет рассказано о основных современных интерфейсах для подключения мониторов и ТВ-панелей, их особенностях и отличиях, а также даны советы, как выбрать интерфейс подключения под конкретные нужды и не прогадать.
Примечание: на картинке до ката – панель подключения монстро-монитора Dell UltraSharp U2711.
Профиль VP9 2
VP9 — формат видео кодирования, разработанный Google как наследник VP8. Платформы Intel седьмого поколения поддерживают аппаратное ускорение декодирования VP9 10-бит, тогда как кодирование пока комбинированное, софтово-хардварное.
Актуальные версии HDMI
На сегодня актуальной версией считается HDMI 2.0 (a/b), которая была официально анонсирована 4 сентября 2013 года. Оборудование с его поддержкой стало появляться в продаже в 2014 году, и сейчас данный интерфейс уже имеется на борту многих устройств.
Но это совершенно не означает, что устройства с поддержкой более ранних версий следует выбросить. Вовсе нет! Как вы увидите из таблиц ниже, среднестатистическому пользователю для просмотра спутниковых / кабельных / эфирных HD телеканалов и фильмов, да и для ноутбуков и домашних компьютеров HDMI 1.2-1.4 будет вполне достаточно.
Хотя, конечно, в спецификации версии 2.0 больше всяких «плюшек» с прицелом на 5-7 лет вперед. А вот бежать впереди паровоза и пытаться сейчас искать технику с HDMI 2.1 «на борту» совершенно не стоит. Его ещё попросту не произвели, ведь он был представлен лишь в начале января 2017 года. Итак, приступим к детальному изучению спецификаций различных версий HDMI…
Итог
Прежде, чем рассуждать о «силе» выходов разных BluRay-проигрывателей, убедитесь, что не сравниваете яблоки со слонами. Разные аппараты могут по-разному трактовать глубокий цвет, и это может создать иллюзию, что один лучше другого; на самом деле просто один из них дает гораздо более высокочастотный сигнал, чем другой. При выводе сигнала одинакового формата и с одной скоростью передачи данных любой проигрыватель должен вести себя примерно как и все остальные. Совсем другие, зачастую непредсказуемые, проблемы могут возникать из-за особенностей микросхем и электронных компонентов, выбранных производителем проигрывателя, а также качества программирования им всего этого хозяйства; это, однако, выходит далеко за рамки данного обсуждения.
Вы когда-нибудь задавались вопросом что за странная ситуация с ценой на HDMI-кабели? На Яндекс.Маркете за трехметровый HDMI-кабель цена стартует с 131 рубля, а заканчивается проводом почти за полмиллиона! Понятно, что кабель за пол ляма — это какая-то единичная дичь.
Но есть масса вариантов за 10, 20, 30 тыс. И судя по описанию этих кабелей, каждый из них создан по космическим технологиям и обещается потрясающее качество изображения.
Так всё же. Влияет ли цена кабеля на качество изображения? Какие бывают стандарты HDMI кабелей? И какой HDMI-провод выбрать для 4K телевизора и консолей нового поколения?
Сегодня вместе с вами разбираемся в HDMI кабелях.
Давайте сразу расставим точки над i. HDMI — это цифровой интерфейс High Definition Multimedia Interface.
А значит, в отличие от старых аналоговых интерфейсов типа компонентного видео, цифровой сигнал существенно менее чувствительный к помехам. Ведь задача цифрового сигнала просто передать нули и единицы, а не идеально чистый сигнал.
Поэтому если ваш HDMI-кабель исправно работает, покупать новый дорогущий, усыпанный позолотой и бриллиантами провод не стоит. От этого ваши Web-рипы Blu-Ray-ремуксами не станут.
Материалы
Начнем с материалов. Совсем уже дешевые кабели часто делают со стальной или алюминиевой проводкой внутри, а оба этих материала не лучшие проводники. Поэтому таких предложений стоит избегать.
Также бывают варианты с медным покрытием, которое также совершенно не помогает. Поэтому такие варианты тоже нам не подходят. Но какой же материал проводника нам нужен? Наверное, нам надо искать кабели из золота или какого-нибудь плутония? Нет! Простой проводник из меди — идеальный вариант для передачи цифрового сигнала.
Но стоит ли раскошелиться на медный провод с серебряным покрытием или даже чистое серебро внутри? — Нет! Если только вы не собрались снять оплетку с кабеля и сделать себе классную серебряную цепочку. В других случаях серебряный проводник будет излишним.
Толщина
Но вот, что действительно важно — так это толщина проводки, которая измеряется, как бы это пафосно не звучало, в калибрах. Система измерения американская, обозначается тремя буквами AWG — American Wire Gauge или по-русски Американский калибр проводов.
И, как бы это ни было контринтуитивно, чем меньше значение AWG — тем толще провод. Например, вот значения AWG для одножильных проводников.
Одножильные проводники
Естественно, чем толще проводник — тем меньше сопротивление. Поэтому более толстые провода можно делать длиннее не боясь потери сигнала. И если производитель кабеля серьёзно настроен, он гордо укажет значение AWG в спецификациях.
Но, к сожалению, делать бесконечно толстые провода не можем из-за сложностей с пайкой, да и толстый кабель просто не будет сгибаться. Поэтому значения AWG для HDMI кабелей редко превышает 24-й калибр, который позволяет сделать кабель длиной до 8 метров не боясь различных помех. При этом 32 калибра хватит максимум на 1,5 м.
Помехи
Кстати, говоря о помехах. Часто на кабелях можно увидеть вот такие утолщения:
Обычно они встречаются на силовых проводах, но и на HDMI-кабелях такое встречается нередко.
Внутри этих утолщений находятся ферритовые кольца. Но зачем они нужны и нужны ли они вообще? Материал феррит помогает ослаблять шумовые помехи в кабеле, он захватывает магнитное поле и рассеивает его в виде тепла. Такая штука может быть полезной если рядом много силовых кабелей или любых других источников электромагнитных помех.
Но феррит — не единственный способ экранирования от внешних шумов. Гораздо лучше с этим справляется качественная толстая оплетка. Поэтому наличие ферритовых колец — это скорее признак кабеля с плохой оплеткой и брать такие провода скорее не стоит.
Тем более, при желании можно будет докупить внешний ферритовый фильтр и просто нацепить его на провод. Это поможет решить проблему с экранированием если у вас такая есть.
Золото
Но если феррит не помогает, то золотое покрытие контактов может быть очень даже полезным.
И, естественно, я говорю не о внешнем покрытии разъёма. Это не влияет вообще ни на что. Это всё равно, что покрыть золотом коннектор USB-C или интерьер школы в Екатеринбурге:
Выглядит эффектно, но:
- последствия для психики могут быть необратимыми.
- как там дети учатся, реально…
- толку никакого.
Стандарты
Итак, с материалами разобрались, поэтому переходим к самому интересному — сертификация!
Вопреки общему заблуждению сами кабели не делятся по известным нам спецификациям HDMI 1.4, 2.0, 2.1. Это всё стандарты разъемов и к кабелям они не имеют никакого отношения.
Всё что требуется от кабеля — это иметь пропускную способность не ниже указанной в стандарте. Поэтому HDMI-кабели сертифицируются исключительно по пропускной способности.
Существует несколько версий сертификации. Если кратко сейчас актуальны:
- HDMI High Speed пропускная способность — 8 Гбит/с, что соответствует стандарту HDMI 1.4, и такой кабель потянет 4К видео, 30 К/с
- HDMI Premium High Speed, тут уже 18 Гбит/с, HDMI 2.0 и 4К 60 К/с
- HDMI Ultra High Speed — 48 Гбит/с, HDMI 2.1, 4К 120 К/с или даже 8К 60 К/с — именно такой провод надо брать если вы планируете брать консоль нового поколения и гамать в 4К 120 FPS или вдруг у вас есть 8K телик.
Не спешите покупать новый кабель уже сейчас. Во-первых потому, что такой кабель точно будет в комплекте с консолями нового поколения. А во-вторых, если у вас есть старый качественный кабель, есть большая вероятность, что он тоже справится с потоком данных в 48 Гбит, даже если он не был сертифицирован под такие скорости.
Дело в том, что все кабели, начиная с давнишнего HDMI 1.3, конструктивно не отличаются между собой, поэтому они, собственно, обратно совместимы.
Всё отличие в качестве изготовления. Например, переход с 18 ГБит/с до 48 Гбит/с получилось достичь только благодаря улучшенной технологии производства медной проволоки, которая позволила минимизировать микродефекты внутри. Поэтому, единственное, зачем вам может понадобиться новый кабель — это особая форма коннектора, для телевизоров плотно стоящих к стене, или увеличенная длина.
В этом случае выбирайте кабели с толстыми проводами и оплеткой. Но стоит учитывать, что на текущий момент нет доступных кабелей HDMI 2.1 длиннее 3 метров. Точнее они есть, но то что они будут работать гарантий никаких. И если уж вам нужен такой длинный кабель, то придется раскошелиться на оптоволоконный вариант за 20-50 тысяч рублей. Либо уже подвинуть приставку ближе к телевизору. Тут вам решать.
Варианты решения проблемы
Несколько путей решения отличаются друг от друга удобством или затратностью.
1. Подавляющее большинство фильмов, записанных на дисках BluRay, представлены там в формате 24-битного цвета, и к тому же записаны в режиме 1080p@24Hz. Повышенная глубина цвета и кадровая частота создаются искусственно внутри проигрывателя, что, естественно, нисколько не улучшает картинку. Меню некоторых проигрывателей позволяет выключить Deep Color (например, изменить настройку с Auto на Off). При этом цвет становится опять 24-битным, а скорость передачи данных для сигнала 1080p@60Hz снижается до 1,48 Гбит/с.
2. Аналогичного эффекта можно добиться, понизив кадровую частоту с 60 до 24 или 30 Гц (например, включив режим Native 24fps). Почему-то малоизвестен тот факт, что именно 24 Гц — оптимальная частота на выходе проигрывателя, поскольку именно так записана программа на диске. Если на выходе появляется частота 60 Гц, то это результат малоосмысленного пересчета программы внутри проигрывателя. Качество этого пересчета может быть разным, так что всегда выгоднее лишний раз не портить материал обработкой. Для 3D-программ при этом можно добиться частоты 2х24 или 2х30 Гц (по 24 или 30 Гц на каждый глаз). Такая кадровая частота в сочетании с 24-битным цветом позволит и 3D-сигнал транслировать по «узким» каналам, не рассчитанным на повышенные (сверх 1,65 Гбит/с) скорости данных.
3. Наконец, если возможности отключить Deep Color или снизить кадровую частоту нет (поскольку многие модели проигрывателей в этом деле всецело полагаются на EDID и не предлагают пользователю настроек), остается только использовать эмулятор EDID сразу после выхода проигрывателя. Надо отметить, что такие эмуляторы уже встроены по все усилители-распределители и коммутаторы от Kramer, если проигрыватель подключается к такому устройству, ничего больше покупать не надо. Также выпускаются и отдельные приборы-эмуляторы, например Kramer VA-2H . Достаточно считать в такой эмулятор блок данных EDID из другого дисплея, не поддерживающего режим Deep Color, и проблема с глубоким цветом будет решена.
Полезно будет сказать, что прибор VA-2H позволяет также (с помощью компьютера и специального ПО) вручную корректировать EDID, считанный из телевизора. Разумеется, нужна определенная квалификация и знание параметров, заключенных в EDID, однако для опытного инсталлятора появляется возможность отключать любые «вредные» возможности (типа глубокого цвета, старших видеорежимов, поддержки «лишних» аудиоформатов в звуковом тракте), что может быть жизненно важным при запуске особо капризных систем. С учетом того, что прибор va-2h способен на 1 минуту «снять» кодирование HDCP на своем выходе, диагностика систем с HDCP (не менее проблемной технологии) также серьезно облегчается.
Экран без проводов
Современные технологии позволяют обеспечить великолепную картинку на мониторе или телевизоре и без проводного подключения. Если ваш монитор или ТВ поддерживают беспроводную передачу данных, вы можете рассмотреть для себя и такой вариант. Из софта, обеспечивающего работу монитора по беспроводной сети, обычно на слуху у рядовых юзеров три стандарта — Miracast, DLNA и WiDi. Что и немудрено, они самые популярные на текущий момент. По ним сейчас и пробежимся.
Miracast — самый распространённый стандарт передачи данных по беспроводной сети, использующий Wi-Fi. В отличие от многих конкурентов, не требует буферного устройства — передача осуществляется напрямую, что крайне удобно. Другое важное преимущество заключается в том, что передача идёт не файлами, а пакетами сырых данных. Miracast сравнительно «молод», но его уже внедряют в свои девайсы более 500 компаний-производителей, что даёт право считать его практически универсальным. Максимальное поддерживаемое разрешение — 1920×1200 пикселей. Конечно, по современным меркам это немного, но для беспроводной передачи — оптимальный вариант.
DLNA (Digital Living Network Alliance) — очень широко распространённая технология передачи данных по беспроводной сети. Она интегрирована во многие смартфоны, современные телевизоры, ноутбуки и даже в игровые приставки. Позволяет свободно осуществлять передачу данных между устройствами, подключёнными в единую сеть, в том числе и, конечно же, передавать видео с устройств на экраны. Серьёзным минусом DLNA являются специфические поддерживаемые стандарты кодировки — почти всегда программа запускает перекодирование перед воспроизведением, что тратит время и ресурсы устройств.
WiDi (Intel Wireless Display) — разработка Intel, по возможностям представляет собой аналог DLNA. Очень простой в настройке продукт, что делает его идеальным вариантом для создания домашнего кинотеатра или хранения коллекции фильмов. Основной минус — многие отмечают ощутимое время задержки сигнала, что делает WiDi неудачным выбором для игр на большом экране.
Глубокий цвет
С выходом стандарта HDMI 1.3 сигнал может быть не только 24-битным, но и более «глубоким», с глубиной цвета 30, 36 и даже 48 бит. Эти глубины позволяют источникам сигнала посылать на дисплеи больше оттенков, чем способен различить человеческий глаз. В некоторых особых случаях, когда для различения некоторых деталей изображения не хватает «обычных» оттенков, это по идее должно позволить избежать появления артефактов в виде ложных контуров на плавных градиентах.
Читайте также: