HDMI? 2.2 最新显示接口标准深度解析
本文深入探讨了HDMI 2.2 物理层演进以及这些标准如何推动下一代高分辨率、高带宽显示应用。
HDMI? 标准简史
HDMI（高清多媒体接口）于 2003 年推出，并已成功发展成为主流显示接口之一。2025年6月25日，HDMI? 论坛宣布发布 HDMI 2.2 规范。HDMI 发展的这一里程碑标志着HDMI 架构的进化，同时在带宽方面实现了革命性的飞跃！HDMI 2.1 的传输速率高达 48Gbps，而 HDMI 2.2 则承诺高达 96Gbps。HDMI 2.2 的主要特性包括：
每通道固定速率链路 (FRL，Fixed Rate Link) 能力高达 24Gbps/每通道
支持 96Gbps 带宽的新型 Ultra 96 HDMI? 线缆
用于改善视听同步的延迟指示协议 (LIP，Latency Indication Protocol)
每一代标准的演进可查看表1。
表 1：HDMI 规范简史
_ | HDMI版本 | |||
1.4–1.4b | 2.0–2.0b | 2.1-2.1b | 2.2 | |
发布日期 | 2009年6月(1.4) | 2013年9月(2.0) | 2017年11月(2.1) | 2025年6月(2.2) |
2010年3月(1.4a) | 2015年4月(2.0a) | 2022年2月(2.1a) |
_ | |
2011年10月(1.4b) | 2016年3月(2.0b) | 2023年7月(2.1b) |
_ | |
信号规格 | ||||
最大传输比特率（Gbit/s） | 10.2 | 18 | 48 | 96 |
最大数据速率（Gbit/s） | 8.16 | 14.4 | 42.6 | 85.25 |
最大 TMDS 字符速率 (MHz) | 340 | 600 | N/A | N/A |
数据通道 | 3 | 3 | 4 | 4 |
编码方案 | TMDS 8b/10b | TMDS 8b/10b | FRL 16b/18b | FRL 16b/18b |
编码效率 | 80% | 80% | 88.80% | 88.80% |
HDMI 2.2 物理层（PHY）中的新功能
HDMI 2.2 保留了不归零 (NRZ) 传输——出于实用考量和需求，虽然面临着新的工程挑战，但它仍拒绝转向脉冲幅度调制 (PAM) 传输方案。保留 NRZ 传输可确保现有资源的快速扩展，并确保 NRZ 设计相对于 PAM 固有更大的信噪比裕度。这一点尤其有用，因为 HDMI 线缆必须具有一定的最小长度，以便于将电视等显示设备物理连接到媒体设备。这样的提升对于连接器的一致性测试要求更严格了。
表 2：HDMI 2.1 和 HDMI 2.2 电气标准特性比较
电气标准 | HDMI 2.1 FRL（最高 12Gbps） | HDMI 2.2 FRL（最高 24Gbps） |
斜率（Slew Rate） | 16mV/ps | 16mV/ps |
最大 Vdiff Swing | 1200mV | 1000mV |
CTLE（2p1z） | 增益设置 1-8dB | 增益设置 0-8dB |
DFE（one tap） | d1= 25mV | d1= 0,5,10,15,20 or 25mV |
FFE levels | 0 到 3 | 0 to 7 |
UDJ | 未测量 | 测量 |
注：仅供参考，并不全面。有关完整列表，请参阅 HDMI 2.2 规范。
图1：HDMI 2.1 FRL（标记为 CTLE1）和 HDMI 2.2 FRL 数据速率 16/20/24 Gbps（标记为 CTLE2）的 CTLE 功能图。
注：CTLE2 是 HDMI 2.2 规范中使用的术语
新的一致性测试要求
1. HDMI 2.2 源测试更新
综合上述所有要求，HDMI 2.2 源设备需要通过的主要一致性测试（还有其他测试）之一是电气数据眼图测试。
图2：HDMI 规范定义的 HDMI 测试点 (TP) 位置以及一致性测试中包含的 S 参数组件(适用于 HDMI 2.1 和 HDMI 2.2)
图3：TP2_EQ 处 HDMI 2.1 和 2.2 的电眼图一致性测试要求
2. HDMI 2.2 线缆测试更新
为了符合 HDMI 2.2 标准，电缆现在必须是 Cat4 线缆，而 HDMI 2.1 则为 Cat3 线缆。HDMI 2.2 一致性测试仍需要使用矢量网络分析仪 (VNA) 或时域反射计 (TDR) 进行参数测量。为了适应更高的数据速率，VNA/TDR 的信号上升时间现在需要为 37.5ps，而 HDMI 2.1 则为 75ps。更大的变化体现在线缆电气眼图一致性测试方法。对于 HDMI 2.1，该测试本质是一种补救性测试。如果在VNA 或 TDR 上运行的对内偏斜(Intra-pair Skew)、衰减串扰比 (ACR,Attenuation-to-Crosstalk) 或插损参数等参数测试未通过的 Cat3 线缆能够通过 12Gbps 的线缆电眼图一致性测试，则将被视为合规。此要求已在 HDMI 2.2 中进行了更改，规定 Cat4 线缆必须进行 24Gbps 的电眼图测试 ——同时还要在 VNA 或 TDR 上进行参数测试。
图4：示波器上显示的线缆电眼图结果
3. HDMI 2.2 测试解决方案概述
是德科技已准备好提供满足 HDMI 2.2 测试需求的物理层一致性测试解决方案。截至 2025 年 9 月，是德科技已在 HDMI 论坛组织的测试活动中演示了基于通用一致性测试规范 (GCTS,General Compliance Test Specifications) 草案的实施方法 (MOIs, Methods of Implementation)。我们还将与合作伙伴 BitifEye 计划于 2026 年初推出 HDMI 2.2 Rx 一致性测试软件。
图5：是德科技源设备电气一致性测试设置
图6：是德科技线缆电眼图一致性测试设置
助力推动下一代高分辨率和高带宽应用
对更高数据带宽显示的需求，源于各行业对更高保真度和性能的追求。游戏及AR/VR应用的数据负载带宽每两年翻一番，正基于未压缩的4K/240Hz刷新率实现更高的比特率。除游戏领域外，医学影像、机器视觉和8K广播等领域也将受益于更高的数据传输速率。HDMI 2.2将成为推动显示技术持续创新的关键要素。
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