HDMI 2.1, come funziona e quando ce ne sarà bisogno

Con la sigla HDMI 2.1 si fa riferimento alla più recente versione dello standard HDMI (High Definition Multimedia Interface), utilizzato per trasportare dati video non compressi e dati audio digitali compressi o non compressi tra dispositivi compatibili.

Nell’articolo Monitor 4K: i connettori da scegliere tra HDMI, DisplayPort, USB-C e Thunderbolt abbiamo parlato delle varie differenze tra interfacce e connettori spiegando come HDMI 2.1 supporti anche le risoluzioni 8K e 10K grazie alla larghezza di banda complessivamente disponibile di 48 Gbps.

Le specifiche HDMI 2.1 sono state presentate a gennaio 2017 ma con il lancio delle nuove schede grafiche NVidia RTX 30 (NVidia Ampere: ecco le tre nuove schede grafiche RTX 30) esse sono destinate a divenire sempre più attuali.

Ciò significa che bisogna cambiare tutto un’altra volta? Monitor e TV? Andiamoci piano e cerchiamo di approfondire la questione.

La maggior parte dei monitor sul mercato ancor oggi si ferma al supporto dello standard HDMI 2.0 che, come si vede nel semplice grafico sopra riportato, si ferma a 18 Gbps di banda. Si tratta di un valore sufficiente per trasportare un flusso video 4K a 60 fps con una profondità di colore pari a 8 bit (performance adatte, quindi, per gestire Blu-ray UHD e i videogiochi con la Xbox One X).

HDMI 2.1 può essere sfruttato per trasferire un segnale video 8K non compresso a 60 fps con una profondità di colore pari a 12 bit. Oltre al throughput di 48 Gbps, HDMI 2.1 trae beneficio dalla tecnologia DSC (display stream compression) tanto che può arrivare a veicolare un flusso 10K a 120 fps (12 bit).

Va detto che in alcune implementazioni, le porte HDMI 2.1 non superano il tetto dei 40 Gbps, comunque sufficienti – ad esempio – per trasferire un video 4K a 120 fps (10 bit) e per trarre vantaggio dai pannelli a 10 bit che sono installati sui moderni TV destinati al mercato consumer. Le schede NVidia RTX 30 sono pienamente compatibili anche con i TV che si fermano a 40 Gbps ma supportano in toto le specifiche HDMI 2.1: le tre RTX 30 sono peraltro le uniche schede NVidia compatibili con l’ultima versione dello standard (le precedenti RTX 2000 e GTX 1000 non sono compatibili HDMI 2.1).

Le prossime console videoludiche (Xbox Series X e PlayStation 5) supporteranno la risoluzione 4K a 120 fps ed è per questo che da più parti si comincia a pressare sempre più sull’adozione di HDMI 2.1. Nel caso in cui monitor e TV non supportassero HDMI 2.1, infatti, ci si dovrà accontentare di 60 frame per secondo ma come ben sanno le console dell’ultima generazione gestivano la maggior parte dei titoli a 30 fps…

È quindi lecito aspettarsi che le specifiche HDMI 2.1 diverranno un punto di riferimento per i principali produttori solo nel 2021.

Oltre la banda, quali le principali caratteristiche di HDMI 2.1

I formati HDR10+ e Dolby Vision, dei quali abbiamo parlato anche nell’articolo Quanti colori può vedere l’occhio umano? Perché usare HDR10 e Dolby Vision, consentono di aggiungere metadati dinamici collegandoli alla singola scena o a uno specifico frame.

Anziché fornire un’unica serie di istruzioni per un intero contenuto multimediale, i metadati dinamici forniscono alla TV aggiornamenti costanti su come modificare in tempo reale l’immagine sullo schermo così da renderla più simile al reale.

Per riprodurre contenuti HDR10+ e Dolby Vision non è affatto necessario usare una connessione HDMI 2.1: lo si può già fare, ad esempio, alle attuali risoluzioni 4K. Con HDMI 2.1, tuttavia, si potranno sfruttare i due formati a risoluzioni ancora più elevate.

Il meccanismo VRR (Variable Refresh Rate) permette di ridurre la latenza e gestire il frame rate in maniera dinamica similmente a quanto fanno le tecnologie FreeSync di AMD e G-SYNC di NVidia.
La frequenza di refresh di un TV esprime il numero delle volte in cui il contenuto del pannello viene aggiornato ogni secondo che passa ed è espresso in Hertz (Hz). Quando la sorgente del contenuto video e quella che deve riprodurlo vanno fuori sincronia, si ottiene un effetto indesiderato chiamato screen tearing. Ciò accade per lo schermo prova a mostrare più di un frame alla volta, in simultanea.
FreeSync e G-SYNC sono tecnologie volte proprio a rimuovere tale problema.

La soluzione integrata nelle specifiche HDMI 2.1 si chiama VRR, è indipendente dalle altre e sarà certamente supportata da Xbox Series X (quasi sicuramente anche nella PlayStation 5 dal momento che dovrebbe proporre in output contenuti 4K a 120 Hz).

Va detto, comunque, che se per le console di nuova generazione VRR sarà un passaggio obbligato (insieme all’adozione della cosiddetta auto low latency mode – ALLM – anch’essa introdotta con HDMI 2.1 per la riduzione delle latenze), quasi sicuramente né AMD né NVidia abbandoneranno le rispettive soluzioni.

Il sistema Audio Return Channel (ARC) consente di direzionare il segnale audio via HDMI a una soundbar o a un ricevitore surround senza fare uso di alcun collegamento ottico.

Con Enhanced Audio Return Channel (eARC), parte delle specifiche HDMI 2.1, la banda addizionale prevista dallo standard fa sì che sia possibile trasferire audio non compresso 5.1, 7.1 e con un’elevata profondità di bit, fino a 192 kHz e 24 bit.
Il risultato è che la “traccia” audio occuperà fino a 37 Mbps contro 1 Mbps dell’attuale ARC.

Sono necessari cavi particolari per HDMI 2.1?

Dal momento che i dispositivi HDMI 2.1 sono contraddistinti da un throughput molto più elevato, bisognerà acquistare cavi compatibili con le nuove specifiche per trarne vantaggio.

HDMI Licensing Administrator ha approvato l’etichetta Ultra High Speed affinché i nuovi cavi HDMI 2.1 possano essere immediatamente riconoscibili. Ogni dispositivo compatibile HDMI 2.1, inoltre, dovrà includere un cavo nella confezione.

Le immagini dell’articolo sono tratte dal sito ufficiale di HDMI LA.