HDMI 2.1是HDMI最新的標準，能夠提升達300%的視訊傳輸速度，並透過壓縮功能進一步再提升300%，視訊頻寬較HDMI 2.0的18Gbps高9倍。HDMI 2.1標準增加一系列新特性，包括動態HDR(Dynamic HDR)、可變更新率(Variable Refresh Rate, VRR)、以及快速媒體切換(Quick Media Switching)。若要體驗上述全新功能，須購買新的視訊輸入設備。未來將陸續推出搭載全新功能的設備，單台設備將無法提供上述所有功能。
由於未來將陸續推出搭載HDMI 2.1新功能的產品，屆時影音接收器(AV Receiver, AVR)等音訊設備將無法與最新產品相容。例如，若遊戲使用者購買搭載VRR功能的電視機與遊戲機，則電視機與遊戲機之間的AVR也須升級，然而升級AVR的費用非常高，就算AVR最主要的音訊功能並無改變。若遊戲機和電視機之間的HDMI鏈路未部署AVR，則無法擴大支援進階音訊格式，例如Dolby Atmos和DTS：X。
為讓現有AVR能夠相容於新設備，HDMI 2.1標準帶來了全新的增強音訊回傳通道(Enhanced Audio Return Channel, eARC)功能。導入eARC技術可確保AVR與電視機之間的向下相容性，實現更高品質和更佳易用性。
相較於現有的家庭劇院音訊互連方式，HDMI 2.1 eARC具有以下特性：
1. eARC是唯一能夠提供向下相容性的解決方案，可確保AVR相容於新電視機
2. 提供完美且完整的音訊品質，實現較光纖達30倍的寬頻
3. 實現更好的跨品牌互通性
4. 卓越的易用性
5. 簡化互連性
向下相容的挑戰
過去八年中，電視技術已從1080p發展到4K視訊。隨著4K技術的發展，新一代HDCP版權保護技術亦應用於保護4K視訊內容。然而，新功能需要長時間逐步推廣，如同當年4K AVR的發展歷程：
1. 支援HDCP 1.4版權保護技術的4K30視訊應用
2. 支援HDCP 2.2版權保護技術的4K30視訊應用
3. 支援HDCP 2.2版權保護技術的4K60視訊應用
4. 支援HDCP 2.2版權保護技術和高動態範圍的4K60視訊應用
在新功能逐步推廣的過程中，大多數4K AVR將無法相容於最新的4K視訊產品，例如4K藍光播放器。即使上述列出的4款AVR應用皆標示「4K AVR」，但僅最新一代AVR產品才能與目前4K藍光光碟和其他4K電影內容完全相容。
維持向下相容性將是最主要的挑戰。對於購買AVR系統的客戶而言，由於許多家庭劇院系統中，AVR的使用時間通常最長，向下相容性的影響十分巨大。
HDMI 2.1 eARC主要可確保使用者的AVR和條形音箱(Sound Bar)不會隨著HDMI 2.1標準的推廣而無法使用。eARC技術更可顯著提高家庭劇院系統整體品質、互通性、可用性以及互連性。
eARC功能AVR連結
eARC透過移除視訊傳輸路徑中的音訊設備，進一步確保向下相容性。當使用傳統AVR系統(圖1)，音訊和視訊皆透過AVR自訊號源設備傳輸至電視機。
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| 圖1 傳統不使用eARC的AVR互連方式 |
而使用eARC時，設備可直接連接到電視機，電視機將僅包含音訊的eARC訊號傳送到AVR。這種互連方式可避免視訊格式產生的問題，延長搭載eARC功能的AVR使用壽命。eARC能夠為家庭劇院系統實現高品質的音訊體驗。
若要將搭載eARC功能的AVR或條形音箱與電視機連接，需在音訊設備上將搭載乙太網路功能的HDMI線纜連接至電視機HDMI-eARC輸入。接著，將其他HDMI設備連接到電視機。連接方式如圖2所示。
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| 圖2 全新使用eARC的AVR互連方式 |
以此方式實現家庭劇院系統的設備互連將更加方便。eARC系統的使用者僅須使用電視遙控器即可處理所有輸入切換，毋須個別使用AVR遙控器切換AVR輸入、或使用電視機遙控器切換電視機輸入。上述功能不僅支援HDMI輸入，更包括電視機內建應用以及任何其他輸入，例如類比視訊和電視遙控器。若電視機和AVR支援CEC功能，使用者使用電視遙控器更可控制音訊設備開關、音量大小以及靜音功能。使用eARC時，CEC並非必需的。
若以傳統方式使用AVR仍然是可行的，也就是將訊號源設備與AVR連接。若使用者之後購買超出AVR視訊功能支援的進階設備，可直接連接至電視機，eARC功能會將音訊傳送到AVR。
一般情況下，消費者購買的電視機和AVR往往來自不同製造商。eARC可確保不同品牌的電視機和AVR在互連時的相容性和互通性。eRAC技術實現的第一項優勢為增強的相容性，視訊不再經過AVR進行傳輸，eARC功能是全新且專用於音訊設備和格式的創新機制，如下文所述。
未來，HDMI eARC將為消費者購買HDMI AVR或條形音箱的必要功能，為未來HDMI 2.1設備之間相互相容的唯一保障。除了保障設備之間相容性的優勢，eARC更在易用性、音訊效能以及音訊介面相容性等具有實質優勢，將影響未來幾年的設計。
eARC運作原理
eARC功能使用支援乙太網路的HDMI線纜將高位元速率音訊訊號從電視機傳輸到音訊設備。該線纜基於HDMI 1.4標準進行設計。支援乙太網路的HDMI線纜連接器與引腳和普通HDMI線纜皆相同。支援乙太網的HDMI線纜引腳14、15和19的結構為遮罩雙絞線，設計用於HDMI乙太網路通道。對於不支援乙太網路的HDMI線纜，這些僅是簡單的直通式引腳，不支援eARC訊號傳輸。
電視機傳送的eARC訊號與SPDIF音訊訊號的格式類似，然而傳輸速率高達98Mbps。由於移除協議開銷，原始音訊的最大傳送速率約為37Mbps，支援8通道192kHz/24bit無壓縮PCM音訊。(8×192,000×24=36,864,000Mbps)。
1Mbps的雙向資料訊號可調整至eARC音訊訊號。該雙向訊號允許eARC電視機發現eARC音訊設備。該資料訊號更可使電視機讀取音訊設備支援的音訊格式，允許電視機傳送嘴形同步校正資料，並讓音訊設備定期向電視傳送「心跳」訊號，告知電視機應將內建揚聲器保持靜音狀態。eARC設備中使用這些資料訊號具有強制性，這些訊號在光纖(TOSLINK)或SPDIF音訊鏈路中均不可用，且對於先前HDMI-ARC音訊鏈路具有選擇性。
eARC與其他音訊互連方式差異
將音訊從電視機傳輸到音訊設備的方法還有另外兩種，例如光纖TOSLINK和HDMI-ARC。然而上述方法均具有局限性，而eARC則能夠克服這些限制。下列對照表顯示三種方法的差異(表1)。
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| 表1 三種主要音訊連接方式比較 |
eARC主要優勢之一為支援HDMI標準下所有家庭劇院格式。上一代HDMI 1.4 ARC功能僅支援通過單引腳以1Mbps的速率傳輸音訊，對於目前高階音訊標準已不適用。尤其是在播放藍光格式音訊時，音訊往往要使用超過TOSLINK和ARC支援範圍的更高頻寬，而eARC可提供全部所需的頻寬。
相較於ARC，內建的eARC資料通道能夠大幅提高可靠性和相容性，同時本質上維持傳統「流式(Flow-through)」AVR互連方法。儘管先前HDMI-ARC標準也能提供與eARC相同的發現機制，提供相似的訊息傳送，訊息功能具有選擇性，且發現/訊息傳送方式皆以HDMI-CEC為基礎。HDMI的CEC引腳允許設備之間相互傳送遙控命令。
然而目前的問題是不同製造商對CEC功能進行了不同客製，實際使用時可能產生未知問題。而日常使用時，使用者連接多個不同品牌設備後，難以確保CEC能夠正常工作。可能產生無法開啟CEC功能或開啟後一些預料之外的問題。因此，eARC的設計並不仰賴CEC。若其他設備不支援eARC，eARC設備可自動退回至ARC模式。eARC僅用於確保電視機和AVR(或條形音箱)之間的相容性，eARC毋須支援其他HDMI設備。
另一個常見的問題是：若eARC的設計能夠克服一些CEC會產生的問題，那麼為什麼eARC需要使用CEC實現自動化的使用者遙控命令？答案是因為eARC資料通道僅支援「隱形的(Invisible)」操作，例如eARC鏈路的發現和設置、確定格式以及嘴形同步。eARC資料通道無法傳送音量大小、靜音功能等使用者命令。此設計的原因是目前已有許多不同方式傳送使用者命令，例如所有HDMI標準版本都內建CEC功能、經程式設計的通用遙控器、或智慧型手機應用。
因此，eARC沒有將遠端控制功能添加到eARC資料通道，以避免潛在的可用性問題。此外，CEC引腳也具備獨特優勢，十分適用於透過HDMI發送「開機(Power On)」訊息，在支援CEC的系統中仍可使用該功能。而eARC音訊的一大優勢是可在沒有CEC的情況下完美運作，使用者可選擇是否使用CEC進行設備控制。
eARC不僅可以繞過CEC，還可以繞過其他HDMI鏈路。在自HDMI 2.0到HDMI 2.1的發展過程中，其他HDMI引腳上的部分訊號皆產生變化。而eARC並沒有這些疑慮，可確保最大相容性，尤其是使用者在購買新電視機時毋須過多考慮。然而，由於CEC是ARC發現機制的一部分，要在(HDMI 1.4)ARC模式下使用相容於eARC設備，例如同時使用HDMI-eARC AVR與HDMI-ARC電視機時，必須開啟CEC。
由於AVR或條形音箱毋須支援4至8個超高速48G HDMI 2.1輸入輸出連接埠，eARC可以降低音訊設備成本。
eARC頻寬
eARC支援最高音訊負載達36.8Mbps，恰好滿足8通道24位元192kHz無壓縮音訊，這是藍光格式音訊使用的最大音訊頻寬。同時，也支援4通道I2S介面的音訊頻寬，這是一種晶片到晶片的電子介面，常用於高階音訊設備傳輸。最後，eARC更支援現有的HDMI乙太網路線纜，後者的設計速率最高為100Mbps(乙太網路)。eARC功能移除協議開銷，實際使用的頻寬最高達98Mbps，能夠搭配現有的HDMI乙太網路線纜。
支援音訊格式
以下為eARC支援的音訊格式：
無壓縮格式：
Dolby格式：
DTS格式：
Fraunhofer格式：
HDMI並未定義或限制可使用或不可使用的格式，因此此處無法一一列舉可能支援的格式。然而，有兩個音訊格式可能會導致使用eARC功能產生困難：DVD-Audio和超級音訊CD(Super Audio CD)。這兩個音訊專用的光碟格式基本上已經過時了，值得注意的是DVD-Audio與DVD電影的音訊軌道不相同。一般情況下，可透過將這些高階音訊播放機直接連接擴音器解決上述問題。
eARC功能解決方案
目前已有廠商推出SiI9437 eARC接收器和SiI9437 eARC發送器是32引腳QFN IC，透過HDMI傳輸和接收eARC資料。這兩款IC旨在允許電視機、電腦顯示器、AVR和條形音箱製造商將eARC應用至現有設計，甚至將HDMI功能整合至系統單晶片。
這兩款IC不發送或接收HDMI訊號，僅用於連接eARC引腳14和19。如此，就能夠與使用任何版本HDMI標準的現有HDMI發送器和接收器解決方案相互整合，如圖3所示。
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| 圖3 SiI9437和SiI9438解決方案適用於eARC功能 |
該兩款IC可在SPDIF/I2S音訊介面和差分eARC訊號之間進行橋接，速率最高達98Mbps。SiLR9437與SiI9438元件支援IC上用於控制功能的I2C介面以及eARC資料通道橋接。
eARC可用於確保未來設備的向下相容性，實質提升易用性、音訊效能以及與其他音訊介面相容性，為家庭劇院體驗實現重大升級，且將成為使用者購買HDMI AVR或條形音箱的重要考量。未來一兩年內，eARC十分可能進入許多HDMI音訊設備。
(本文作者任職於萊迪思半導體)