HDMI信号からHDMI信号へ
次号予告
USB TYPE-Cコネクタの全て
HDMIテクノロジーとは何ですか？
HDMI（High Definition Multimedia Interface）は、最高品質の非圧縮高精細デジタル映像コンテンツを伝送することが可能なデジタル接続規格です。
非圧縮高精細デジタルビデオコンテンツ、最大8チャンネルの非圧縮デジタルオーディオ、およびデバイスのコマンドコントロールを1本のケーブルで伝送することができるデジタル接続規格です。
HDMIの利点の一つは、市場の要求に応え、最新の技術革新に歩調を合わせて進化する規格であることです。
これは、HDMIが最高品質のコンシューマーエクスペリエンスを提供し続けることで、メーカー、コンテンツプロバイダー、消費者に利益をもたらすものです。そのため、この仕様にはいくつかの大きな強化が施されています。
HDMIバージョン
HDMI 1.0 – 初期仕様。4.95Gpbsまでの帯域幅をサポート。
HDMI 1.1 – DVDオーディオのサポートが追加されました。
HDMI 1.2 – SACDオーディオのサポートが追加されました。PCアプリケーションは、RGBカラースペースのみを使用することを許可されました。PC で低電圧（AC カップルソース）をサポートしました。
HDMI 1.3 – 帯域幅を10.2 Gbps (340Mhz)に拡大。16ビットカラーのサポート、リフレッシュレートの増加（例：120Hz）、144p /WQXGA解像度のサポートを提供します。xvYCC色空間規格をサポート。
音声と映像の同期を自動的に補正する機能（リップシンク）を追加。ミニコネクタを追加 Dolby True HD、DTS HD Master Audio規格に対応しました。
HDMI 1.4 – HDMI接続機器間の100Mbit/sイーサネット接続を可能にするHDMIイーサネットチャンネル（HEC）の追加、HDMI上でのオーディオリターンチャンネル（ARC）3Dの導入、新しいマイクロHDMIコネクタ、sYCC601、Adobe RGB、Adobe YCC601の追加による色空間の拡大、車載接続システムの導入が行われています。また、フィールドオルタナティブ（インターレース）、フレームパッキングなど、複数のステレオスコピック3Dフォーマットも定義されています。2011年10月にリリースされたバージョン1.4bでは、120Hzの3D 1080p映像の伝送機能が追加され、フレームパッキング3Dフォーマットでは、1eyeあたり1080p60の映像が伝送できるようになりました。（合計120Hz）
HDMI 2.0 AKA Premium High Speed – 帯域幅が18 Gbps (594Mhz) に増加し、最大スループットが3.4 Gbpsから6 Gbpsに増加しました。2.0a では、静的なメタデータを含むハイダイナミックレンジ（HDR）映像のサポートが追加されました。2.0a では、静的なメタデータを含むハイダイナミックレンジ (HDR) ビデオをサポートし、2.0b では HDR のサポートが拡張されました。
2017年1月に発表されたHDMI 2.1 AKA Ultra High Speedでは、シーンごと、フレームごとに変更できる動的なメタデータであるDynamic HDRに対応しました。また、eARCのサポートも追加されました。帯域幅を48Gbpsに拡大、帯域幅の拡大は、最大スループットが6Gbpsから12Gbps、3レーンから4レーンになり、最大4K120Hzまたは8K60Hzの解像度が可能になります。
2022年2月15日のHDMI 2.1aアップデートでは、HDRのエクスペリエンスとパフォーマンスを最適化するために設計された新しいHDR「ソースベーストーンマッピング」SBTM機能が発表されました。
バージョン、仕様、規格の話。
HDMIの歴史を少しご紹介します。
どんなデジタル・インターフェースも、最終的には帯域幅、つまり接続のスピードによって制限されます。HDMI 1.4の場合、その上限は1チャンネルあたり330Mhzのデータレート（合計10.2Gb/s）となっています。
最大クロック330Mhzで10.2Gb/sのデータ転送速度を実現し、フルHD（1920*1080）およびワイドUXGA（1920*1080）の画像転送に十分対応します。
1080p（4:4:4, 60Hz）、2160p（4:4:4, 30Hz, RGB）8bit のみ、2160p（60Hz, 4:2:0）をサポートすることができます。
より高速なリフレッシュレートに対応するため、HDMI 2.0が導入され、インターフェースを介した全体のデータレートは18Gb/s、クロックレートは594Mhzになりました。この仕様では、4:4:4 (RGB) 8bitのみで最大2160p/60Hzの伝送が可能で、HDR仕様にも対応しています。また、HDMI 2.0はUSB Type C Alt Modeをサポートしています。
HDMI2.0bは、HDMI2.0a仕様のアップデートで、以前のバージョンと後方互換性があります。HDMI 2.0bは、消費者のビデオおよびオーディオ体験を向上させるための市場要件をサポートする主要な機能拡張を可能にします。
HDMI 2.0bは、HLG（Hybrid Log Gamma）形式のハイダイナミックレンジ（HDR）映像の伝送を可能にする先進的な機能です。
なぜHDMI 2.1aなのか？
これは、HDMI 2.1がSony PS5とMicrosoft Xbox Series X|Sの最新機能を搭載するために採用されたゲーム機市場に大きく起因しています。HDMI 2.1は、DisplayPortの代替としてPCグラフィックスカードにも搭載されていますが、ゲーム機市場において主流となり、多くの人に期待されています。
HDMI 2.1は、最大4K120Hzまたは8K60Hzの解像度をサポートし、さらに最大16ビットカラーをサポートし、より効率的にDSC（ディスプレイストリーム圧縮）をサポートし、全体のデータレートを48Gb/sに増加させることが可能です。
これはUltra High Speed Cableと呼ばれ、適切なHDMI認証アプリで確認することができます。
これらの機能は、v2.0など以前のHDMI規格では実現できなかったものであり、少なくともv2.1ではより主流な方法でサポートされるようになりました。
それらは以下の通りです。
– 4K、10Kを含む高解像度のサポート
– 4Kと120Hzのハイリフレッシュレートの組み合わせのサポート（10ビット、HDR、色圧縮なしを含む）。
– VRR（バリアブル・リフレッシュ・レート）のサポート
– 自動低遅延モード(ALLM)のサポート
これらは、おそらく多くの人がHDMI 2.1ディスプレイに期待することであり、HDMI 2.1をうたうディスプレイを購入する際に期待するメリットであると言ってもよいでしょう。
しかし、すぐに分かるように、これほど単純ではありません。
HDMI 2.1がサポートする新しい機能解説
帯域幅、解像度、リフレッシュレート
重要な4K120Hzのサポート（10ビットカラー非圧縮を含む）を達成するには、HDMI 2.0で可能だった帯域幅よりも広い帯域幅が必要です。サポートされる可能性のある解像度の詳細については、こちらのHDMI.orgを参照してください。
HDMI 2.1では、「FRL」（Fixed Rate Link）信号のサポートが標準化されています。 FRLは、HDMI 2.1仕様でサポートされている信号技術です。4k60Hz以上の非圧縮高解像度や、48Gbpsまでの超高速帯域を実現するためには、FRLが必要です。
また、圧縮映像の伝送にも必要で、4k60Hzなどの低データレートや10k120Hzなどの超高画素映像の伝送を可能にします。
FRLは、旧バージョンで使われていたTMDS（Transition Minimized Differential Signalling）信号方式に代わるもので、このインターフェースで最大18Gbpsの伝送帯域幅を実現します。TMDSでは、4K60Hzの8ビット色深度をサポートできましたが、4K120Hzの10ビット非圧縮カラーをサポートするには今ひとつ不十分でした。新しいFRL信号により、ポートの帯域は最大48Gbpsに引き上げられました。
HDMI 2.1仕様では、TMDSを利用する数十億台のHDMI機器をシームレスにサポートするために、後方互換性を保つためにTMDSのサポートが必要ですが、4K120Hzなどの高帯域幅をサポートするには、FRLもサポートしなければならないことを覚えておく必要があります。
つまり、TMDS信号がHDMI 2.0世代のデバイスの機能をサポートし、新しいFRLがHDMI 2.1以降の高帯域幅、解像度、リフレッシュレートをサポートする、ということです。
また、HDMI 2.1規格では、DSC1.2（Display Stream Compression）のサポートも追加され、視覚的なロスレス圧縮により、より高い解像度を実現することが可能になりました。DSCは、非常に高い解像度とフレームレートの組み合わせでのみ必要とされる技術です。
可変リフレッシュレート(VRR)
「HDMI-VRR」は、HDMI 2.1に内蔵される技術で、互換性のあるグラフィックカードや最新のゲーム機から可変フレームレートを実現します。VRRは、フレームレートの異なるゲームにおいて、テアリングやスタッタリングを軽減するために使用されることがあります。
自動低遅延モード(ALLM)
ディスプレイがゲーム機などのゲーム入力を検出し、ディスプレイメーカーがこの用途に最適化した定義されたモードに自動的に切り替える機能です。通常、これは入力遅延が低減され、通常の「映画」強化機能の多くが無効化された「ゲーム」プリセットモードに自動的に切り替わることを意味します。テレビ市場では、HDMI 2.1搭載のディスプレイを購入する場合、おそらくALLMをサポートしていることを期待し、それを可能にしたいと思うでしょう。モニター市場では、正直なところすべてのモードが同じ低ラグであるため、あまり重要ではありません。ですから、HDMI 2.1テレビにはALLMが必要ですが、モニターには必要ないということが言えるでしょう。
eARC：エンハンスドARC
ARCでは、サラウンド音声を聴くことはできますが、圧縮された音声になります。
eARCは帯域が広いため、DTS Master、DTS:X、Dolby TrueHD、Dolby Atmos 3Dサラウンドなどの音声形式を含む非圧縮サラウンド音声に対応します。また、eARCではリップシンクのサポートも必須となっています。
しかし、eARCの重要性は、皆さんが思っているほど高くはありません。結局のところ、ストリーミングサービスは、ARCに適合するDolby Digital Plusなどのロッシーコーデックを使用しています。ロスレスのサウンドトラックを広く入手できるのは（Ultra HD）ブルーレイだけで、これは外部プレーヤーを通してのみ可能です。
その場合、そのプレーヤーをAVレシーバーやサウンドバーに直接接続することができるので、eARCはまったく必要ありません。今のところ、eARCが重要なのは、次の3つの状況に当てはまる場合だけです。
– テレビに内蔵されているソース（例えば内蔵メディアプレーヤー）がある、またはテレビに接続しなければならない（サウンドバーのHDMI接続が少なすぎる、ケーブルの制限…）。
– Dolby True HD、DTS HD Master Audio、またはARCの帯域幅に収まらないその他のオーディオフォーマットを使用している。
– eARC経由で外部サウンドソリューションにオーディオを送信する場合。
QFTとQMS
QFT（Quick Frame Transport）：表示の遅れを少なくします。この機能はゲーマーにとってのみ重要でしょう。
QMS（クイックメディアスイッチング）：フレームレートを変更した瞬間の気になるブラックスクリーンを解消します。例えば、予告編を見ていて、あるものは24fpsで、あるものは50fpsまたは60fpsで表示されているとします。切り替えのたびに、HDMI接続はビデオモードを調整する必要があり、その結果、一時的に黒い画面が表示されます。QMSでは、この移行がシームレスに行われます。
ソースベースドトーンマッピング（SBTM）はHDMI2.1aアップデート
HDMIは、HDMI2.1aアップデートの発表に伴い、HDRの体験とパフォーマンスを最適化するために設計された新しいHDR「Source-Based Tone Mapping」SBTM機能も発表しました。SBTMは、トーンマッピングの一部をコンテンツソース（例：ゲーム機やコンピュータ）にオフロードするHDR機能です。
トーンマッピングは、HDR信号を特定のスクリーンの性能に適合させるためのプロセスです。現在、すべてのトーンマッピングはディスプレイ（テレビまたはモニター）で行われていますが、通常、コンテンツソースはこの種の処理の必要性を処理するためにはるかに優れた機能を備えています。
SBTMを使用しても、ディスプレイはトーンマッピングの一部を行うので、消費者はハイダイナミックレンジコンテンツを最大限に活用することができるようになります。
もう一つ、SBTMが役立つ場面は、様々な種類のコンテンツが混在する場合の処理です。例えば、ストリーミングサービスのメニューを見るとき、映像のプレビューがHDRのものもあれば、SDRのものもあります。このような場合、ディスプレイに異なる種類のコンテンツを強制的に処理させるのではなく、コンテンツソースがHDR出力を調整し、スクリーンのSDR、HDR、ダイナミックHDR機能を最大限に活用できるようにすることができます。
SBTMは新しいHDR規格ではありません。HDR10、HDR10+、Dolby Visionの各フォーマットがより良く動作するようにすることを目的としているだけです。
Dolby Vision for Gamesとは？
Dolby Vision for Games」または「HDR10+ Gaming」に対応した機器やゲームでなければ、HDRゲーム用にディスプレイを手動でキャリブレーションする必要がありますが、HDMI機器はこの機能を使用することができます。
HDMI2.1aのまとめ。すべての機能
HDMI 2.1a接続は本当に必要なのでしょうか？8Kテレビでは、そうです。この先、8Kソースが豊富にあるわけではありませんが、これらのテレビでは、将来のソースのために全帯域幅のHDMI 2.1接続が必要です。
しかし、4Kテレビでは事情が異なります。ほとんどの場合、HDMI 2.0の帯域で十分です。4K HDRが絶対に必要な人だけが、HDMI 2.1を要求しなければならないのです。ただし、当面はゲーマーだけです。
また、機能面でも、用途が非常に決定的です。ALLMやVRRは、ゲーマーにとってのみ重要です。また、eARCは、非常に特殊なセットアップをした人だけが使えるものです。www.Club-3D.com までご連絡いただければ、喜んでアドバイスさせていただきます。
なぜ認定されたHDMIケーブルが重要なのか？
Ultra High Speed HDMI Cable Certification Programは、HDMIテクノロジーのクリエイターのための新しいプログラムです。これは、認証および検証プログラムだけでなく、追加および強化されたケーブルテストを包含しています。
ケーブルは、HDMI 2.1仕様の48Gbpsの帯域幅を完全にサポートしていることを確認するためのテストと、ケーブルが無線信号との干渉を最小限に抑えることを確認するためのEMIテストが実施されます。
超高速HDMIケーブルのみが、公式プレミアムHDMIケーブル認証ラベルを表示し、宣伝することを許可されています。
誰でもHDMIスマートフォンスキャンアプリを使って、ケーブルの認証と製品情報を確認することができます。
このプログラムによって認証されたケーブルは、今日の4K120Hz/UltraHD環境に対応し、機器のアップグレードや交換時に必要とされる性能に将来にわたって対応することができます。
詳しくはこちらをご覧ください。
https://www.club-3d.com/en/technology/5/hdmi/
認定ケーブル ：HDMI™ プレミアムケーブル
認定ケーブル ：HDMI™ ウルトラハイスピードケーブル
なぜ認定されたHDMIケーブルが重要なのか？
HDMIケーブル認証アプリ
HDMIケーブル認証アプリは、消費者が4K /8Kコンテンツを視聴する際に、完全に4K120Hz / 8K60Hz /UltraHD体験を楽しむことができる保証を得るために、HDMI Unique Labelのタグが付いたHDMI製品を認証することを可能にします。
HDMIケーブル認証APP “は、以下のサイトからダウンロードできます。HDMIケーブル認証アプリ」は、Google PlayおよびApple App Storeでダウンロードできます。
詳細については、www.HDMI.org をご覧ください。
HDMIケーブル認証アプリ
