YUV420 破解“真假”HDMI2.0之谜

2015/7/27 14:46:59
类型：原创
来源：电脑报
报纸编辑：电脑报
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【电脑报在线】在上一期我们给大家详细列出了目前国产HDMI2.0液晶电视的品牌和型号，一些细心的朋友或许会看到很多电视机的备注一栏中写着“YUV420”。那么问题来了，YUV420到底是什么？为什么它会出现在HDMI2.0的备注之中？

YUV420，4K分辨率下的带宽游戏

在具体解释什么是YUV420，以及它和HDMI之间的联系之前，让我们先了解一下在4K分辨率下正常输出60Hz刷新率所需要的必要条件。

一般来说，视频信号的规范能否实现，主要取决于带宽。以最普通的3840×2160分辨率为例，色深我们采用常见的8bit，那么RGB三原色就是24bit，要达到60Hz的刷新，我们需要的带宽就是3840×2160×24×60=11.94Gbps。考虑到HDMI信号传输的机制以及8bit/10bit的编码方式，通常实际效率是理论效率的80%，也就是说正常情况下，我们要输出4K@60Hz的带宽为11.94Gbps/0.8=14.925Gbps。HDMI1.4的最大带宽为10.2Gbps，HDMI2.0的最大带宽为18Gbps，所以理论上HDMI1.4是无法输出4K@60Hz的，只有HDMI2.0才可以。

那么如何才能让HDMI1.4也能输出4K@60Hz呢？从技术原理而言就只能降低4K@60Hz这一目标所需的带宽了。既然分辨率和刷新率都已经固定，厂商最后就只能从色深上下功夫，如果RGB三原色24bit的色深能降低一半，那么HDMI1.4就能满足4K@60Hz所需要的带宽了。而YUV420正是实现这一目标的手段。

YUV是一种颜色编码的方式，在欧洲电视以及我国电视的制式上都有使用。YUV的原理很复杂，这里我们不过多解释。YUV420其实就是一种颜色压缩方式，它以4:2:0的方式对颜色进行压缩，水平方向和垂直方向的压缩率都是2:1。采用YUV压缩方式之后，这样原本RGB三原色24bit，就变成了8+8/4+8/4=12bit。那么在这种压缩格式下，4K@60Hz所需要的带宽就只要3840×2160×12×60/0.8=7.465Gbps了。这个带宽已经低于HDMI1.4的带宽，让HDMI1.4输出4K@60Hz也就成为了现实。

答案已经很明显了，无论是索尼电视也好，NVIDIA的显卡也好，要在HDMI1.4下实现4K@60Hz，那么它输出和输入端都必须支持YUV420的编/解码格式才行。由此我们也可以反证出，如果只能在YUV420下才能输出4K@60Hz的电视，那么它们采用的HDMI接口实际上都不是真正的HMDI2.0接口。

压缩的4K@60Hz，想说爱你不容易

YUV420格式的图像，相比正常的图像，是经过压缩的。所以YUV420格式的图像比正常图像有一定的差距，这主要体现在色彩和清晰度上。

YUV420的图像在色彩准确度上有所不足，同时显示的图片和文字都相比正常的图像要更为模糊。不过两者之间的差异在实际体验中用肉眼来观察并不明显，如果是在看电影或者玩游戏的时候，恐怕根本没人会注意到。

采用YUV420输出时，蓝色和红色字体会变得模糊

那么肯定就会有人说：既然两者在应用中体验差别不大，那么大家都用YUV420输出4K不就结了？如果真是这样，那么索尼也不会煞费苦心在2015年新的4K电视中全线采用真HDMI2.0接口了……

NVIDIA早就说过，YUV420虽然可以让HDMI1.4输出4K@60Hz，但是显示设备的HDMI1.4标准和扩展显示识别比较混乱，所以不是每一款HDMI1.4显示设备都支持YUV420的画面输入；同时除了NVIDIA显卡，也很少有设备可以直接输出经过压缩的YUV4204K画面。我们总不能要求每一个用户都购买NVIDIA显卡和支持YUV420输入的4K电视机吧？

这就是为什么这么多人在购买一些厂商所谓的HDMI2.0电视，却无法正常输出4K@60Hz画面的真实原因，因为这些电视只是能够在YUV420格式下实现4K@60Hz，就可以自夸采用了HDMI2.0。而正是由于读者对这部分知识的不了解以及相关产品的缺失，厂商才能肆无忌惮地进行虚假宣传，毕竟现在真正支持4K@60Hz输出的设备实在太少了，用户很难去分辨自己买到的产品是不是HDMI2.0。

索尼以及海信等厂商在一些产品中号称自己采用了HDMI2.0接口，但也说明了是使用YUV420来达到4K@60Hz的画面；而像一些争议较大的电视产品，比如同样宣传自己是HDMI2.0的PPTV-P50以及联想的17TV，却从来没有给用户具体说明过，这也造成了一些用户在应用中无法将画面设置到4K@60Hz，从而导致了用户的疑惑和不满！

教你如何利用HDMI1.4实现4K@60Hz输出

买到这类“假”HDMI2.0电视的用户，在未来自然无法在正常情况下，支持HDMI2.0设备输出到4K@60Hz。不过所幸的是，目前HDMI2.0的设备并不多，而真正有4K@60Hz需求的用户基本都是接驳PC用于游戏，毕竟电影是不需要这么高的刷新率。所以如果用户拥有一块NVIDIA的显卡，那么还是可以在电视上实现YUV420图像的4K@60Hz输出，这样玩游戏其实和真HDMI2.0电视相比也没有多大差异。这里我们简单介绍一下实现的方式。

首先用户要将NVIDIA的显卡驱动升级到340.43版本以上，然后再使用HDMI1.4线缆连接好NVIDIA显卡和电视。打开NVIDIA的驱动，进入驱动的“应用以下增强功能”一栏，将“数字颜色格式”从默认的“YCbCr444”改为“YCbCr420”。如果用户的4K电视没有真正的HDMI2.0接口，但支持YUV420图像输入，那么此时分辨率一栏中就会出现“3840×2160 60Hz”的选项，选中确定即可。