HDMI標準閑談:10.2G是虛假帶寬

眾所周知的HDMI和Displayport的視頻標準之爭正在激烈進行。當然Displayport并沒有大張聲勢，HDMI則在拼命造勢。
　　這其中就有個帶寬高低的爭論。HDMI協會趕在Displayport1.0版本推出之前一個月急急忙忙推出其1.3版，將帶寬號稱到10.2G，縮小了和Displayport的1.0版本10.8G帶寬的差距。雖然增加了傳輸的雙倍的連接線，但是帶寬的飛速提升是眾人皆知的。
　　有很多網友奇怪，用HDMI1.3版的號稱10.2G的帶寬來傳輸2.2G視頻帶寬，這中間還有巨大的帶寬空間，應該還可以傳輸更高的視頻格式。為什么沒有聽說HDMI支持的新的視頻格式呢？這個10.2G和Displayport的10.8G僅僅由0.6G的差距，為什么Displayport可以同時傳輸3條1080P的信號，而HDMI不可以？按照這個帶寬比例，HDMI1.3版至少也可以傳輸2條1080P的視頻才對。

　　在這里我和大家一起來研究其中奧秘所在：

　　帶寬的概念范圍很廣，應用于不同的領域，雖然是同一個詞語，但是其內涵和定位還是有差別的。 這里討論的是電視機的顯示帶寬、視頻信號傳輸技術帶寬和計算機領域的數據帶寬。

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

　　那么我們計算1080P的電視機顯示帶寬是：1920*1080*60=124.416MHz。電視機的每一個像素點都是由三種顏色的點組成，也就是我們常常說的RGB三原色（紅色，綠色，藍色）。
　　要顯示電視機的圖像，我們需要三個顏色通過不同的顯示組合不同的顏色。在HDMI信號中，RGB分成三個通道來傳輸，每一路信號用數字編碼的方式來傳輸。在HDMI的1.3版中其最大色深48bit，48/3=16色深。也就是每一路通過一個16位編碼來實現。由于HDMI信號內部含有其他的信號，比如音頻，我們需要在16位編碼的前面加上一位編碼來確認后面的信號類型，在一組信號結束的時候要加上一位編碼來確認。所以這個視頻編碼其實是18位。那么在1.3版的視頻傳輸帶寬為124.416M*18=2.239G。我們通常會說的2.2G視頻帶寬由此而來。

　　我們先看看其他不同的分辨率下HDMI的視頻帶寬列表：（本表來源：美國國家半導體）

　　在表中，我們看到HDMI1.2版本的視頻帶寬（頻率）約為1650MHz，加上音頻信號或其他信號后，帶寬應該比1.65G略高；對比國外HDMI廠家對HDMI1.2的測試點選擇在1.7G，我們推測HDMI的1.2版本所有信號的實際頻率為1.7G。這里我們做一個算術題，HDMI最高帶寬號稱10.2G，HDMI1.3版是6對主信號線，HDMI1.2版是3對主信號線。那么10.2G/6=1.7G。剛好和前面我們說的1.7G一樣。是巧合還是真相？

　　HDMI信號在1.2版中支持24bit色深，也就是單通道8bit。1.3版采用雙倍線路支持48bit色深，也就是2個通道傳輸一個R，2個通道傳輸一個G，2個通道傳輸一個B，對比HDMI的1.2版的描述，我們發現HDMI1.3版本的16bit剛好是8bit的兩倍。
　　這說明：HDMI的1.3版根本沒有提升每條單通道的帶寬，僅僅是簡單的通道數量的累加。這6通道的HDMI1.3版，單通道的實際頻率還是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。而這個帶寬到底是該加起來算總數還是不加起來算單通道？

　　這是一個概念模糊的地方，首先，在視頻信號的傳輸中，帶寬更多的是指一種頻率——單位時間內通過的信號脈沖。在信號傳輸技術領域，頻率是不可以疊加的，三個頻率為1.7G的三條線不等于頻率5.1G。
　　在計算機領域，帶寬被認為是單位時間內交換的信息數，可以將信息數累加。

　　那么按照電子技術的說法，其實HDMI1.3版和1.2版頻率一樣，均為1.7G，不是號稱的10.2G。如果按照計算機內部信號帶寬劃分，那么HDMI就是10.2G。
　　但是HDMI是計算機內部接口嗎？不是，IT業界對HDMI的劃分和定位就是外部接口，他的帶寬計算應該按照信號傳輸技術領域的做法，用頻率來計算，他的頻率（帶寬）應該就是1.7G。如果我們把兩個傳輸相同顏色的通道看做一個通道，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，不是他號稱的10.2G。有圖為證：