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隨著次世代遊戲主機正式發表，全新的 HDMI 2.1規格終於邁向普及化。綜觀整個 HDMI 技術的發展歷史，消費者不難發現，相較於過去的小幅度改版，HDMI 2.1才是真正為下一世代的電視、家用主機、電腦等等媒體播放裝置，帶來顯著躍進和改變。
無論 eARC、VRR、QFT、QMS、ALLM、DSC 等等新名詞，也由於 HDMI 2.1裝置逐漸增加，開始有了不少討論聲浪。在這次的特別企劃當中，我們將深入淺出的研究 HDMI 2.1這項跨世代的影音規格，讓讀者能夠了解它的特點和優勢，同時也為未來選購相關裝置時，做好基礎知識的準備。
HDMI 2.1主要目標
消費者目前非常熟悉的 HDMI，中文稱之為「高畫質多媒體介面」，自2002年發展至今，已經有過至少十次的重要改版。目前在主要的播放設備上，例如電視、投影機、顯示器等等所採用的規格，常見都為 HDMI 2.0b 傳輸標準，足夠應付到4K、60Hz與 HDR 同時實現的影音需求，最大頻寬則有18Gbps。但是，面對更高解析度的狀況，例如8K、10K等等極度精細的影像，顯然 HDMI 2.0b 依然力有未逮。
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為8K普及化作準備
事實上從 HDMI 1.4版本開始，4K畫質傳輸就已經被 HDMI Forum 納入官方標準，並於後來的2.0、2.0a、2.0b，陸續提高支援更新率，後續也接著加入 HDR、HLG 等等特色，不過最高解析度依然沒有提升。
從 HDMI 2.1標準起，不僅4K畫質支援的最高更新率，已被正式拉高到120Hz，就連顯示解析度也加入了5K、8K（7680x4320）與10K（10240x4320）選項，整體規格理論頻寬上限達48Gbps。
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在8K與10K畫質下，HDMI 2.1能夠一口氣支援到120Hz更新率，解決了4K以上影像，於終端傳輸時的採用標準問題，甚至還為將來近10年的影音媒體發展，預先做好了準備。
更先進的HDR體驗
除了畫質與螢幕更新率的提升，HDMI 2.1也終於支援了「動態元數據」（Dynamic Metadata）功能，而受惠最多的部分，自然是高動態範圍（HDR）技術，它能使顯示影像的明、暗、黑、白細節，全都變得更加豐富與清晰。
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現有的 HDR 標準包含 HDR10、 HDR10+、Dolby Vision 及 HLG 等等。其中，HDR10+與 Dolby Vision 其實都支援動態元數據，但由於後者是私人企業的專屬格式，為了避免壟斷與權利金上的麻煩，因此開放性的 HDR10+升級，配合 HDMI 2.1規格更新，就有了絕對的必要。
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全新HDMI 2.1標準7大特色
早在2017年底，HDMI Forum 就已經正式宣布了 HDMI 2.1完整規格，但到開始有相關產品推出、支援和升級，卻只不過是近期的事情。HDMI 2.1為消費者帶來了不少新名詞，舉凡 eARC、VRR、QFT、QMS、ALLM、DSC 等等，各自代表了一項，過往 HDMI 介面未曾具備的全新特色。可以說，只要媒體裝置採用了 HDMI 2.1標準，就能帶給消費者更為進階的高畫質影像體驗。
特色1：動態HDR與各項升級
如前面章節所言，HDMI 2.1所支援的最高傳輸頻寬，已經正式翻倍至48Gbps。根據官方規格書，在4K、5K解析度方面，HDMI 2.1可原生支援120Hz；8K原生支援至60Hz，但若要拉上100Hz與120Hz，則需使用 DSC 技術；至於10K解析度狀況下，無論更新率為何都必須採用 DSC。
HDMI 2.1完整支援 BT.2020色域，且無論動態或靜態 HDR 解決方案皆能使用。動態 HDR 為「動態元數據」的技術實踐，改進過往單部影像作品，只能套用一種附加元數據的作法，進而使內容中的每一幀、每一幕，都能用上最理想的景深、細節、明亮度、反差跟寬廣色域資料，呈現更細膩與真實的畫面細節。
特色2：超高速HDMI傳輸線
雖然接頭形狀沒有任何改變，但若要用上 HDMI 2.1威猛的48Gbps完整頻寬，則消費者必須要選購，通過官方或合作機構認證的「超高速」（Ultra High Speed） HDMI 傳輸線。
HDMI Forum 表示，唯有 UHS 等級的線纜，才確定能支援全部 HDMI 2.1標準功能，若使用舊款僅18Gbps的 Premium High Speed 連接線，則只能同時使用部分新特色。新的 USH 傳輸線具備超低電磁干擾（EMI），避免鄰接裝置於 HDMI 高速工作或重度負載時，受到影響而中斷自身或周邊設備的連線。
特色3：eARC增強版音訊回傳通道
在 HDMI 1.4時加入的 Audio Return Channel 功能，到了 HDMI 2.1進化成增強版的 eARC，這次升級主打連接簡化、高度相容性、先進格式支援與超高品質。
eARC 傳輸頻寬高達37Mbps，比起 ARC 高出30倍，當遊戲主機、播放機等等裝置，將音訊傳送至電視時，eARC 功能就可以將未經壓縮的5.1、7.1，甚至於32聲道音訊，轉傳到如擴大機、聲霸之類的喇叭設備，既可以消費者降低接線複雜度時，亦能維持高品質聲音。
高位元速率格式 DTS-HD、Dolby TrueHD，以及家庭劇院格式 Dolby Atoms、DTS：X 等等數十種規格，全都納入了支援 HDMI 2.1的 eARC 支援範圍。
特色4：VRR可變更新速率
HDMI 2.1不僅僅是把畫面更新率支援範圍拉高，全新的可變更新速率（Variable Refresh Rate）特性，對於遊戲玩家來說更是一項利多。
VRR 最主要的效用，就是解決畫面在高更新率下的撕裂問題，同時讓停頓、不連貫的影像變得流暢，原理如同推出已久的 FreeSync 或 G-Sync，當 GPU 運算得到畫面後，VRR 能夠即時呈現到電視上，透過保持跟影像來源同步，避免固定更新率所造成的延遲。雖然說 VRR 功能需要輸出端、輸入端皆有支援，才能得到理想中的效果，但比起過往的「垂直同步」（V-Sync）功能，僅可強迫畫面幀率壓在某一上限，VRR 在避免畫面撕裂的能力上，顯然更加具有彈性。
特色5：QMS快速媒體切換
如果消費者家中現今的電視，已經連接了多項 HDMI 裝置，那麼在切換訊號源時，肯定會出現時間不短的黑畫面或定格，HDMI 2.1標準所增加的 Quick Media Switching 功能，就是為了解決這項討厭的問題。
透過 QMS 支援，HDMI 2.1生態系裝置在進行影像切換時，無論畫面來源的解析度、更新率有任何改變或差異，都能夠立即顯示到螢幕上而不必任何等待，藉此達到多設備間的無縫切換，非常實用。
特色6：ALLM自動低延遲模式
目前許多電視在影像設定中，都有一個「遊戲」模式，除了改變色彩空間、色溫、明亮度之外，更重要的是降低遊戲畫面──無論是透過電腦或家用主機輸出──到電視上時可能產生的延遲。
Auto Low Latency Mode 將過去使用者手動切換的麻煩，改以讓電視或顯示器，偵測所插入的 HDMI 2.1裝置，全自動判斷是否需要啟動低延遲模式，省下了不少設定時間。
此外，HDMI 2.1所支援的快速畫面傳輸（Quick Frame Transport，QFT）特性，雖然原理類似於 VRR，但實際上也能減少延遲，減少使用者跟顯示裝置互動的時間差。VRR、QFT、ALLM加上 QMS，HDMI 2.1使家庭娛樂體驗領域有著革命性的升級。
特色7：DSC視訊串流壓縮
前面提到，HDMI 2.1可以支援8K@120Hz與10K解析度影像，但必須透過視訊串流壓縮（Display Stream Compression）技術才能實現。雖然說未壓縮下原生影像，顯示內容會更加細緻，但透過DSC壓縮後，48Gbps頻寬的 HDMI 2.1，將能夠輸出最高10K、120Hz的超高品質視訊畫面。
在過去，HDMI 家族從來沒有將 DSC 功能納入標準，所以過渡到次世代影音內容時，造成了一些時間差與落後。當有了 DSC 技術加持，有限頻寬將能開發出無窮可能，在下一世代的 HDMI 足以原生支援10K影像前，透過 DSC 也是個堪用的解決方案。
對抗 HDMI 2.1的競爭標準
市面上的高畫質影像顯示規格，除了本次主題的 HDMI 外，DisplayPort 也是一股強大勢力。
DisplayPort 由 VESA 協會維護，開發時間較 HDMI 來得晚，目前消費裝置上常見的版本，大多都是 DP 1.4a，規格上已經支援到 DSC 壓縮8K@120Hz輸出能力，但真正能跟 HDMI 2.1競爭的標準，卻是改為借重 Thunderbolt 實體層技術的DP 2.0。
高達80Gpbs理論傳輸頻寬
如果你覺得 HDMI 2.1的48Gbps傳輸速度已經很驚人，那麼根據 VESA 所訂出的規範，DP 2.0的有效傳輸頻寬高達77.37Gbps，絕對會讓人目瞪口呆。
在連接單一顯示器的狀況下，DP 2.0能夠原生輸出，未壓縮的10K（10240x4320）解析度、60Hz更新率影像；若用上 DSC 壓縮，那麼即便將畫質提升到16K（15360×8460），依然沒有任何問題，甚至還能附加60Hz更新率與 HDR 功能，十足兇悍。
多輸出成DP最大優勢
相較於 HDMI 大多用在電視、投影機等家庭產品上，由於DisplayPort更常應用於顯示器、電腦螢幕，所以多畫面輸出能力就成了 DP 跟 HDMI 間，在消費市場上的最大差異。
DP 2.0套用 DSC 技術後，能夠支援雙8K@120Hz影像輸出，若不進行訊號壓縮，則能達成雙4K@144Hz規格，這對於消費者組裝雙螢幕環境，並且皆選擇高更新率產品來說，有著十足的吸引力。
假設更極端的狀況，例如大型活動或工業需求，DP 2.0也能支援3個10K@60Hz顯示器 DSC 輸出，或者3路4K@90Hz未壓縮訊號顯示，比起 HDMI 2.1更具備擴展彈性。
整合USB-C替代模式
在發展自己的連接介面上，DP 的發展一向不是很成功，VESA 記取了這項教訓，宣布將 DP 2.0與 USB、Thunderbolt 進行整合，納入 DisplayPort Alt Mode 2.0成為正式規範。在未來，採用 USB 4協議的 Type-C 連接埠，包含 Thunderbolt 4在內，應該都能直接支援DP 2.0畫面輸出。
雖然 HDMI 也在1.4b版本加入了替代模式，但市面上幾乎沒有任何產品實作，甚至到2.0以後版本，HDMI Alt Mode 支援也都沒有下文，所以 USB-C 真正實用的影像輸出規格，短期內仍然只會是 DisplayPort。
整合 USB-C 的最大好處，就是當消費者透過 DP 2.0連接螢幕後，還可以透過螢幕上的 USB 埠，繼續連接其他設備，並且以高速傳輸資料，對於硬體接線的簡化有著相當大的幫助。
附表簡單比較了 HDMI 2.1與 DP 2.0的規格區別，頻寬上的差距直接造就最高顯示能力的不同，但兩種規格都還有待普及。
|
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HDMI 2.1 |
DisplayPort 2.0 |
|
正式發表 |
2017年 |
2019年 |
|
最大頻寬（理論） |
48Gbps |
80Gbps |
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最高輸出（DSC） |
10K@120Hz |
16K@60Hz |
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最高輸出（未壓縮） |
8K@60Hz |
10K@60Hz |
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USB-C Alt Mode |
有（僅支援到1.4b） |
有 |
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動態 HDR元數據 |
首次支援 |
自1.4起支援 |
|
主要應用產品 |
電視、投影機 |
個人電腦、顯示器 |
哪些東西會採用HDMI 2.1？
從趨勢來看，HDMI 2.1標準將從今年開始進入爆發成長期，主要原因莫過於世代遊戲主機上市，以及全新架構顯示卡產品也加入支援行列。既然如此，哪些東西已經能夠體驗到，HDMI 2.1帶來的優勢跟好處呢？讓我們來簡單盤點一下！
次世代遊戲主機
推動科技領域改朝換代的關鍵，始終都是電子遊戲，這道理已經被印證了不下數十次。無論是 Sony 推出的 PlayStation 5，或者微軟推出的 Xbox Series X 與 Xbox Series S，全都將 HDMI 連接埠規格提升到2.1，大大增加消費者換電視的吸引力。
遊戲主機搭配 HDMI 2.1，首先得到的優勢即為4K@120Hz超高解析度影像輸出，畢竟 HDMI 2.0最高只能支援到60Hz，所以想要更加流暢的遊戲畫面，那麼準備 HDMI 2.1連接線與對應電視，自然成了唯一的解決辦法。
其次，若要使用遊戲主機具備的 ALLM、VRR、eARC 等等特色，那麼升級 HDMI 2.1自然也有其必要。但要特別提醒，這三項功能在部分搭載 HDMI 2.0規格的電視上，透過後續的韌體更新，能夠得到部分支援，所以還是要以各廠家的實作跟發布為主。
全新架構顯示卡
雖然說在電腦顯示器領域，DisplayPort 依然有著絕對的影響力，但實際上 HDMI 反而是更多消費者，假設沒有多螢幕輸出需求，普遍會用以連接的選擇。
NVIDIA 全新的 GeForce RTX 30系列，以及 AMD 近期推出的 Radeon RX 6000系列，兩家主要的顯示晶片製造商，也將 HDMI 2.1列入為標準規格，消費者只要買得到就用得到。
對於顯示卡來說，HDMI 2.1所關注的重點就不是 ALLM、VRR 等特色功能，反倒是能夠追求最極限的解析度與更新率輸出。舉例來說，GeForce RTX 3090讓玩家得以在8K@60FPS，加上 HDR 的環境下暢玩遊戲，若要將解析度再拉高也不成問題。
電視與顯示器
隨著影像輸入端準備好了，接收端的 HDMI 2.1規格電視、顯示器也陸續出籠。目前幾間大型的電視製造商，如 Sony、Samsung、LG、Panasonic 等等，皆於最近推出了升級 HDMI 2.1規格的產品，畫面大小都在55吋以上，如此一來體驗4K、8K解析度時，才能感覺到影像的震撼與逼真。
至於電腦顯示器，目前具備 HDMI 2.1接口的螢幕則相對稀少，LG 與 ROG 有部分產品發表。但由於電腦螢幕並不追求大尺寸，所以廠家把重點規格放在更新率的提升，例如4K@144Hz之類的組合。就目前狀況而言，玩家想入手 HDMI 2.1規格顯示器，相較於電視來說並不太容易。
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