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    虽然我们之前已经多次探讨过4K平台的性能及代价问题,甚至廉价4K显示器都降到了3000-4000元价位,但是4K显示器的选择依然是最让人纠结的部分——60Hz刷新率的显示器大多是高端产品,售价昂贵,而廉价的4K显示器以及4K电视通常都是30Hz刷新率的,特别是后者经常只有HDMI接口,用起来又让人纠结,鱼和熊掌不能兼得啊。


    NVIDIA的一个新驱动似乎解决了HDMI接口4K分辨率只有30Hz的问题

    在这种情况下,NVIDIA的340.43驱动一下子给人带来了曙光——虽然官方说明中根本没提,但有用户发现340.43驱动能让HDMI 1.4接口实现4K分辨率下的60Hz输出,这样就不必依赖DisplayPort 1.2接口。由此带来的好处就是,很多具备HDMI接口而没有DP接口的4K电视就能更方便地充当廉价4K显示器了,这妥妥的是一大隐藏福利。

    我们之前只知道HDMI 1.4接口带宽有限,不足以支撑60Hz的4K输出,只能实现30Hz输出,那么是NVIDIA掌握了什么黑科技了吗?正好我们手头也有4K显示器,那就来试试吧。

    HDMI 4K@60Hz原理:YUV420压缩立功

    在实际尝试之前,我们先要了解下NVIDIA的黑魔法到底有什么根据。

    决定某种接口能否输出什么样的视频信号规格的还是带宽,我们可以简单地把它当成一条高速公路,影响这条视频高速公路的因素主要有分辨率、色彩深度以及刷新速度,4K分辨率我们选最常用的3860x2160分辨率,色深的话常用的是8位,RGB三色就是24bit,我们的目标是60Hz刷新率(60fps),那么需要的带宽就是:

    3840*2160*24bit*60fps=11.94Gbs

    当然,这个计算结果是非常理论化的,还有别的因素要考虑。HDMI使用的TMDS(最小化传输差分信号)机制,8bit/10bit编码方式,实际效率是理论值的80%,所以那个11.94Gbps的带宽实际需要1.25倍带宽,也就是14.9Gbps。

    这个带宽要求已经超过了HDMI 1.4的要求,后者的规范能实现的带宽是10.2Gbps,HDMI 2.0才能达到18Gps,而DP 1.2规范能达到21.6Gbps带宽,因此才可以轻易支持4K 60Hz输出。

    既然我们的目标是4K 60Hz输出,有两个因素都已经固定了,而TMDS编码也不能改,所以只能从色深上着手了,24位RGB输出可以做点调整,这样就能压缩一下带宽要求。至于如何压缩,人们开发了多种色度抽样方法,其中YUV是欧洲电视系统使用的一种颜色编码方式,使用很普遍,我们国家的电视制式也属于这一体系。

    有关YUV编码的介绍可以讲很多,简单入门的也可以看下百科介绍。就这里来说,NVIDIA的340.43驱动选择的是YUV=4:2:0的压缩方式,水平方向、垂直方向都的抽样率都是2:1,这样原本需要RGB 24bit的颜色现在只需要8+8/4+8/4=12bit,实现4K、60Hz输出需要的带宽就是:

    3840*2160*12*60*1.25=7.46Gbps

    现在这个带宽要求已经低于HDMI 1.4接口的10.2Gbps总带宽了,具备了4K分辨率、60Hz输出的可能了。

    实战4K 60Hz输出:意料外的不成功

    既然NVIDIA能通过YUV420色度抽样将4K 60Hz的要求降低到HDMI 1.4接口的带宽之外,而且也有人尝试成功了,那么说明这个思路是行得通的。手头虽然没有4K电视,不过我们有一台戴尔UP2414Q 24寸的4K显示器,有DP和HDMI接口,可以拿来验证一下。


    首先在驱动程序控制面板中将色彩改为YCbCr444


    如果顺利的话,这里应该会出现3860x2160 @60Hz的分辨率选项,可惜现在没有


    手动设置的话也通不过测试

    意外的是,在我们这台4K显示器上,通过HDMI接口并没有实现4K 60Hz的输出。在尝试更换显卡、HDMI线及硬件平台之后,折腾几次都没有成功。

    笔者也就此咨询过NVIDIA技术人员,最终解开了这个疑惑:由于HDMI 1.4标准及EDID(扩展显示识别数据)比较混乱,驱动支持的HDMI实现4K 60Hz输出的功能目前只限于华硕、夏普部分显示器,并且需要双HDMI接口,考虑到显示器这部分是NVIDIA控制不了的,所以这个功能并没有公开出现在驱动说明中,只是一个隐藏福利。

    虽然最终的结果有点遗憾,不过这也解开了一个疑惑。剩下的问题就是YUV420采样毕竟是有损压缩,它是否对画质有影响呢?

    压缩后画质变差了吗?RGB、YCbCr画质对比

    从RGB到阉割版的YUV420显然是会有画质损失的,关键的问题是这个画质损失会有多大。我们这里没能成功实现4K 60Hz的HDMI输出,不过日本4Gamer网站在东芝40寸的4K电视上成功了,而且做了画质对比,来看一下。

    以下图片可以点击放大查看原图。

    对于这个画质对比,原文给出了两点结论:首先,40K 60Hz(YCbCr=4:2:0)的阴影主体还是能比较正确地重现出来的,第二,辉度差、色度差给人以更模糊的感觉。

    PS:对于画质对比,YUV420压缩之后肯定会有损失,不过考虑到上图图片实际上是在数字显微镜下拍到的,实际画质差异肯定会很小,看电影的话恐怕很多人根本不会注意到这些细微差别。

    实际游戏体验

    除了视频画质对比,原文还做了游戏体验。


    死亡空间3游戏的设置


    刺客信条4游戏体验,左上角的游戏帧数是72fps

    选择30Hz还是60Hz对游戏体验来说或许更重要,虽然YCbCr420会有一些不足,不过他还是倾向于高帧数及高分辨率,因此HDMI接口下4K 60Hz给他的感觉还是更正面一些。

    福利,也只能是福利,还是等HDMI 2.0吧

    NVIDIA的340.43驱动带来的HDMI 1.4接口实现4K分辨率、60Hz刷新率输出确实很美好,如此以来很多没有DP 1.2接口的4K电视都可以充当桌面显示器来用了,它们的价格通常要比PC用的4K显示器便宜得多。

    NVIDIA采用的YUV420采样实际上也是一种很成熟的标准,在DVD、H.264甚至蓝光视频中都有应用,虽然是有损压缩,不过画质影响并不大,权衡得失之后还是非常值得的,毕竟换来了60Hz刷新率,这对游戏来更为重要。

    唯一的问题就在于NVIDIA这个功能还不能用于所有HDMI 1.4设备,官方继续说是因为HDMI及EDID混乱,因此目前只能支持很少一部分设备,所以官方也没有大张旗鼓宣传这个功能。对于普通用户来说,这真的只能是一个隐藏福利了,能用到算运气,用不到也很正常,毕竟这是HDMI 1.4标准之外的功能。

    再说,有了DP 1.2标准,HDMI 1.4上4K 60Hz也只是权宜之计,而HDMI 2.0规范早已发布,华硕前不久推出了首款支持HDMI 2.0的PB287Q显示器,年底上市,预计明年就会有更多HDMI 2.0设备问世,HDMI接口上60Hz 4K分辨率的问题也会随之解决的。

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    • 游客  2019-07-22 10:54

      游客

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      2016-02-27 13:23
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    • 游客  2017-10-04 06:41

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    • 游客  2017-05-19 19:34

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    • 游客  2016-03-30 18:01

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    • 游客  2016-02-27 13:23

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      2015-11-05 00:02
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      2014-06-21 13:05
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    • 游客  2015-11-05 00:00

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    • 游客  2015-10-02 13:23

      超能网友 教授

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      2014-08-04 18:09 已有2次举报
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    • 游客  2014-08-24 22:45

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    • 我匿名了  2014-08-10 11:49

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