4K/8K高畫質應用穩步推進　高速介面商機超前部署

高畫質影音傳輸4K解析度已經成為主流，近年逐步朝向8K推進，更高解析度影音數據，代表更高的資料傳輸量，傳輸介面也因此發展更大頻寬以因應傳輸資料的不斷成長。包括HDMI、DisplayPort、USB等標準儘管應用領域不同、使用裝置不同，在高畫質資料傳輸應用呈現既競爭又合作的狀況，面對高畫質影音應用帶來的商機，高速介面技術標準如何布局？相關廠商又如何卡位搶占商機？

HDMI 2.1將最大頻寬提升至48Gbps，透過壓縮的方式，傳輸高畫質影像最高可支援10K 120Hz的影像規格；USB 4則與Thunderbolt 4整合，透過統一的Type-C連接埠，影音傳輸速率提升至40Gbps，可支援兩個4K 60Hz或是一個8K 30Hz顯示器；而DisplayPort 2.0最高理論頻寬達80Gbps，單一通道最高資料速率為20Gbps，透過影像壓縮技術，可以支援最高16K(15360×8460)解析度與60Hz的更新率，2022下半年也將更新至DisplayPort 2.1版本。面對家電、資訊設備、甚至行動裝置在影音應用上朝4K/8K發展，傳輸介面也將迎接一波成長潮。

8K高畫質影音大勢所趨

在COVID-19疫情的驅使下，人們在生活、工作、娛樂上更加依賴網路與電子產品，對於影音品質的要求不會走回頭路，瑞昱半導體聯網多媒體事業群產品經理岳庭如表示，畫質細膩的4K與8K，為基礎高畫質1080P的4倍與16倍，市面上多數串流影音平台如YouTube、Netflix和Android機上盒皆已支援4K。另外在人手一機的年代，支援4K影音的手機、GoPro、單眼相機等，隨手就能拍出高畫質的影片與照片；再者，後疫情時代的遠距需求，像是醫療、學習、監視系統、無人機/車、機器人取代真人的服務業(取代人與人接觸的商業模型)及VR/AR的元宇宙等，都將加快高畫質影音的發展速度。

上述應用伴隨而來的檔案容量與所需要的網路頻寬，呈現指數級飆升，例如一分鐘的4K 60fps影片就要375MB，相比過往Full HD影片僅20MB大了18倍，意味著每個人需要更大的容量存放資料、更大的網路頻寬與更高速的資料傳輸介面，消費者對於效能要求將會變得更為嚴苛。

2020年東京夏季奧運與2021年北京冬季奧運，原先都被主辦國家設定為最佳的8K轉播展示機會。但是因為新冠疫情攪局，東京奧運不僅延後一年舉辦，現場也沒有觀眾進場，疫情讓國際盛事成效大打折扣，自然也影響8K宣傳效果。

8K需求按部就班推進

不過以實際市場發展動態來觀察，8K恐怕還在熱身的階段，HDMI協會技術長Jeff Park(圖1)就直言，疫情導致8K高畫質內容的普及延遲，2023年或許可以看到更多8K應用與內容，近年蓬勃發展的網路個人內容，諸如網紅影片就很有機會，而就8K的產業鏈來看，晶片、電視、內容甚至寬頻網路服務缺一不可，儘管上述幾個技術都已經就位，但發展都還在早期階段。

2022年的發展主軸會持續強化4K應用，諸如遊戲或運動賽事，將顯示效果提升至4K 120Hz，Park認為，120Hz可以帶來更流暢的顯示體驗，降低高速畫面的延遲性，一般影片則從8K 30Hz開始，再逐步朝8K 60Hz發展，8K牽涉環節廣泛，並不會一步到位。

GRL台灣技術經理宋超宇(圖2)也說，市面上各影音設備與裝置上普及化的過程有兩個很重要的因素：成本、影音內容。解析度越高的電視，電視尺寸會相對越大，目前市面上8K電視還定位在高階產品，售價也較高。影音內容則是影像普及化很大的因素，想要體驗高畫質影音除了要有支援高畫質影像的設備之外，也必須搭配更高品質的影音內容，否則，消費者感受上會跟4K相去不遠。

目前HDMI 8K電視已經陸續推出，且在一些大型賽事、活動等都已導入；宋超宇解釋，DisplayPort 2.0的認證內容尚在討論階段，預計在2022第三季會定義好認證內容，屆時IC廠商會先行完成認證，接著才會有品牌及代工廠開始使用通過認證的IC來開發產品。綜合以上，可以展望2023年，期待DisplayPort 8K高畫質影音的應用及高畫質影音產品的普及。

高速介面需求持續成長

高畫質影音帶來龐大的資料量，岳庭如提到，目前一般電子產品的儲存容量僅256GB或512GB，無法常態存放太多高畫質影片，假設手機或電腦容量256GB等於放11小時的4k 60fps影片就滿了，傳輸速度更是問題，若採用傳統隨身碟傳送檔案僅30MB/s，光是一分鐘的影片就要等待12.5s，更別說檔案在外接裝置中從主控端直接即時取用檔案作後續編輯了，能提供高速存取的擴充硬碟與NAS網路儲存裝置勢將成為必需品，目前市場上外接硬碟已逐步從傳統的SATA HDD、USB隨身碟轉為提供10倍速的SSD固態硬碟。

高速介面提供更大檔案的快速預覽與即時播放應用，與高畫質影音的應用需求同步成長，岳庭如舉例，以電腦裝置/線材上最為普及的USB3.2 Gen2(10Gbps)主控介面來說，搭高速PCIe NVMe1.3 SSD的速度相比傳統SATAIII HDD (600MB/s)縮短一半的傳輸時間，而相比傳統USB隨身碟(30MB/s)更有30倍的差距，而在NAS網路儲存裝置上，入門款也已採用2.5Gbps的乙太網路，來傳輸所存放資料。

從技術層面分析，一直發展資訊設備應用的DisplayPort持續在解析度、更新率、支援多顯示器、支援多連接埠、嵌入式應用與高階音源部分進‑行改善，VESA執行董事Bill Lempesis(圖3)表示，DisplayPort在過去10年持續提供更高的解析度，這對工作站和個人電腦的特寫鏡頭顯示來說特別重要。DisplayPort 2.0，在四個通道上支援77.4Gbps的頻寬，可以支援未壓縮的8K 60Hz HDR、4K 240Hz HDR、兩個4K 120Hz HDR或透過單訊號線連接的四個4K 60Hz HDR顯示器。

另外，DisplayPort可變更新率透過Adaptive-Sync協定的形式納入規格中，為遊戲帶來更流暢且無撕裂的影像，以及為多媒體帶來無抖動(Jitter-Free)的影片播放，此外，DisplayPort支援的更高頻寬結合最新規格中，VESA顯示串流壓縮(Display Stream Compression, DSC)的視覺無失真影片壓縮功能，可在高解析度和HDR設定中提供非常高的更新率。

Lempesis進一步指出，DisplayPort的特色亦在於可透過單訊號線介面驅動多個顯示器。這對於具多影片輸出以驅動多個顯示器的擴充基座來說特別有幫助。這也適用於需要兩個顯示器(每隻眼睛需要一個顯示器)的AR/VR頭戴式裝置市場。藉由DisplayPort 2.0的壓縮與多重串流傳輸(Multi-Stream Transport, MST)，能同時支援三個8K 60Hz顯示器。

DisplayPort支援多種連接埠格式，除了標準的全尺寸或迷你DisplayPort訊號線連接外，近年最受業界關注的就是，DisplayPort與USB Type-C接頭的合作提供DisplayPort Alt Mode，讓影片和資料傳輸、充電都能使用相同的訊號線。而嵌入式DisplayPort已被幾乎所有筆記型電腦與高階平板電腦所採用，作為嵌入式應用中顯示面板的連接。

HDMI專注高解析影音應用

相較之下，HDMI專注應用在消費性影音產品上，Park說明，HDMI一直以來都專注在聲音與影像的傳輸，也希望連接器可以相對單純，並以自身規格為主，而沒有刻意追求與Type-C接頭的整合。資訊產品還是存在與家電產品連接的需求，所以在一片簡約風之下，Apple的NB原先已經拿掉HDMI連接埠，最新版本又加回去，可見HDMI的需求。事實上，HDMI主導廠商與USB廠商分屬家電與資通訊陣營，而且USB無須授權金，HDMI則還需要授權金，也是兩個標準的差異所在，短期內整合的可能性不高。

HDMI裝置自2002年以來預期出貨量已將近110億台，2021年出貨的電視，百分之百採用HDMI技術。HDMI協會行銷與業務開發經理Mike Ma表示，隨著UHD(4K+8K)規格在電視滲透率持續提高，HDMI協會推出HDMI 2.1a，在HDMI 2.1強化解析度、傳輸頻寬、動態支援HDR等更新的基礎上，增加基於訊源端色調映射功能(SBTM)，可整合並支援多種格式的訊號，並同時顯示在顯示器上。

面對高解析度影像傳輸的需求成長，以及提升HDR顯示器的效能，Ma認為，HDMI 2.1a導入SBTM功能，除了顯示器裝置所進行的色調映射作業之外，會讓一部分HDR映射作業由訊源裝置執行，如此能讓訊源透過調整其輸出訊號，妥善掌握各顯示器的潛能，發送出徹底發揮特定顯示器HDR能力的視訊訊號。

高速傳輸應用帶動新商機

USB則是專注在檔案傳輸應用，不過在無線技術與雲端應用的發展之下，USB 3之後的傳輸功能並沒有獲得市場青睞，反而是透過與許多技術的整合不斷擴大應用範疇，宋超宇解釋，在最新Thuderbolt 4及USB 4技術中皆整合了DisplayPort的影音傳輸功能，所以未來在影音傳輸技術發展上DisplayPort勢必會是主軸。

因為USB Type-C整合越來越多技術，所以未來資訊產品的連接埠會以Type-C為主，威鋒電子產品行銷副總許錦松(圖4)提到，未來幾年連接埠會統一，但各傳輸介面不會因此消失，所以也衍生許多轉接需求，而在技術上，這些不同介面或不同廠商產品的相容性成為一大挑戰，威鋒與Intel、AMD兩大主控端晶片有長期的合作關係，並且真正超前部署，而且這些需求並非短期過渡需求，預期在未來五~十年都會存在。