蓝光播放器HDMI输出对画质音质的影响

2021-03-30 08:26发布

1, HDMI是DVI接口演变而来,纯数字图像传输,这里有一个视频时钟,用来在接收端重建画面。

2,后来,HDMI要求承载音频信号,一个做法,就是在每帧视频消隐之间间隔,插入音频数据包,这时候可以复用视频时钟来重建音频。

3,这种做法,让HDMI有个很大的不同,就是HDMI传输的音频,是自带时钟(复用视频时钟)的,比如1080p 60 Hz视频信号的时钟是148.5 MHz,接收端可以把这个频率用某种公式转化为音频的时钟频率,比如44.1KHz。

4,一般的蓝光播放器视频时钟的148.5 MHz有一定的误差(CEA和VESA标准允许视频时钟频率具有+/- 0.5%的公差),并且视频时钟可能具有较高的抖动(HDMI 1.4规格允许0.25 Tbit [25%时钟周期时间(在发送端的时钟抖动)),重构音频时钟的质量肯定会受到视频时钟质量的影响。

5,OPPO UDP-205高保真UHD 4K蓝光光盘播放器中,OPPO工程师使用独特的HDMI音频抖动减少电路解决了上述两个问题。该电路的目的是提供非常稳定的视频时钟和恒定的整数CTS值。这样,当接收方重建音频时钟时,它的时钟源首先具有极低的抖动,并且不会因CTS值变化而产生额外的抖动。

6, 获得非常稳定的视频时钟的主要挑战是必须支持许多视频格式。不同的视频格式需要不同的视频时钟频率。无法直接从许多时钟振荡器生成所有这些频率,因此,将使用主时钟和多个PLL(锁相环)来生成所需的视频时钟频率。但是,与原始主时钟相比,使用多个PLL会降低视频时钟的质量。幸运的是,UDP-205具有两个HDMI端口:一个支持所有视频格式(包括超高清)的HDMI 2.0端口和一个仅音频的HDMI端口。由于实际的视频可以通过HDMI 2.0主端口传输,因此OPPO工程师可以完全丢弃纯音频HDMI端口上的原始视频时钟。
7,这个新的主时钟的最佳频率是多少?OPPO工程师深入研究了HDMI规格,并决定采用148.5 MHz频率。这个148.5 MHz是一个神奇的数字。它是1080p 50 Hz和1080p 60 Hz视频格式的视频时钟频率,这是HDMI 1.4支持的两种最高格式。由于HDMI上的音频带宽直接取决于视频带宽,因此具有最高的视频带宽可确保UDP-205可以处理所有高分辨率音频格式。

8,OPPO工程师着手为此设计寻找最佳的148.5 MHz时钟源,最终精工爱普生公司为UDP-205定制了一个表面声波(SAW)振荡器。与晶体振荡器(XO)或带PLL的晶体振荡器(PLL-XO)相比,SAW振荡器具有明显的优势。SAW只能在具有基本模式振荡的情况下产生高频,从而产生干净的时钟源,没有杂散,也不会出现跳频。它不需要PLL即可达到148.5 MHz的输出。SAW具有超低的抖动和出色的相位噪声性能。在相同的148.5 MHz频率下,SAW的长期稳定性和可靠性远优于晶体振荡器。

9,为了进一步消除音频信号对视频的依赖性,UDP-205使用特殊的视频模式生成器芯片来创建具有全黑内容的视频流,并将具有高质量时钟的黑视频发送到下游音频处理器或接收器。
10,一旦信号到达接收端,对于PCM和DSD音频,通常将重建的音频时钟直接用于驱动音频数据。结果,HDMI音频抖动减少电路可以直接改善PCM和DSD音频的声音质量。
11,对于Dolby Atmos,Dolby TrueHD,DTS:X或DTS-HD Master等压缩格式的比特流音频,降低抖动的优势取决于音频处理器/接收器中的解码器设计是使用同步还是异步时钟。一般高档点的AV解码器都是异步的,因此对源端的时钟依赖并不大。如果AV解码器很差,没有异步重建时钟,而是用复用源端基本的同步时钟,这时候源端的时钟抖动对画质,音质影响就会非常大。


结论:蓝光播放器的HDMI输出时钟质量,对视频和音频质量确实有影响,具体的影响根据你的AV解码器档次有所不同,下面分视频影响和音频影响进行分析。
1, 视频流:
A,HDMI的视频数据流自带时钟,AV解码器如果有时钟再生或时钟隔离电路,其解码质量会由这个AV解码器决定,对蓝光机播放器源端的时钟要求不高。 如果AV解码器档次不高,用同步时钟复用蓝光播放器源端HDMI的时钟,那么播放器的输出时钟质量将很大决定画面质量。
B, 蓝光播放器直接hdmi进投影仪,我猜测也是和投影仪自身有没有时钟异步重建点哪里决定的。如果有时钟重建,那么对蓝光输出质量依赖低,如果没有,对蓝光机依赖会更高。

2, 音频流: 分两种,第一种是HIFI,HDMI传输懈怠的PCM和DSD纯音频信号。 第二种是多声道环绕音频,压缩的Dolby Atmos,Dolby TrueHD,DTS:X或DTS-HD Master的比特流音频。
A,音频流第一种HIFI:PCM和DSD纯音频信号, 由于HIFI所有的jitter,在播放源,传输,接收,解码全链路都会叠加影响,所以播放器的时钟质量对音质影响很大。不过我理解这只是必要条件,并不充分,除了播放源时钟,还是需要传输,接收,解码器的jitter整体足够低,才能有真正hifi模拟信号给到后级和音箱(根据底下关于jitter环节的分析,hifi DAC,PLL,ASRC,要出好声对后面的DAC系统要求更复杂更高)。
B,音频流第二种多声道环绕音频, 由于这个压缩音频,都是要在AV解码器解压缩才能解码,通常有一个buffer重建时钟的机会,这时候音质取决于AV解码器是否异步重建时钟。如果你的AV解码器是没有异步重建时钟的中低端AV解码器,那么蓝光播放器的HDMI源输出时钟质量,会很大决定最终的解码音质。

HDMI输出的质量,除了上面分析的时钟外,如果8581芯片一样,那么就和蓝光机的供电,电路板设计,元器件,电磁屏蔽整体设计相关性很大,最终的质量,还是用hdmi口的眼图才能看到每台机器实际的数字输出质量。



具体内容来自下面的文档:

http://www.oppodigital.co.uk/Understanding-the-HDMI-Audio-Jitter-Reduction-Circuit-OPPO-UDP-205.html
https://www.stereophile.com/features/368/#8Gf77hsG2UtYFS5R.97
https://zhuanlan.zhihu.com/p/232306511
 

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134条回答
庆余年庆
1楼-- · 2021-03-30 08:30

这个是源码输出

Colourspace: YUV444Colour range: limitedEOTF: SDRYCC colour range: limitedColourimetry: BT.709PLL clock: 0xc000027b, Vid clock div 0x000a339caudio config: on3D config: offcurrent vinfo:  name:      1080p60hz  mode:      19  width:     1920  height:      1080  field_height:    1080  aspect_ratio_num:  16  aspect_ratio_den:  9sync_duration_num: 2997  sync_duration_den: 50  screen_real_width: 820  screen_real_height:  460  video_clk:     148500000  viu_color_fmt:   2-----------------------

添加点内容吧,想知道VID CLK是什么时钟,本来就不懂,结果更蒙了,色彩空间都跑里面去了,太复杂。还是明白人去研究吧。HDMI ip中的时钟 vid_clk与ls_clk https://www.cnblogs.com/zhongguo135/p/9438858.html

成濑川_奈留
2楼-- · 2021-03-30 08:30
感谢楼主大大的翻译和整理,好文章总算解释了为啥HDMI输出会有不同的画质和音质表现,棒!
ufofbb6
3楼-- · 2021-03-30 08:30
蓝光机本身,品牌看贵的,那些大厂商绝对不会便宜客户,各路TX开发的,那就靠耳朵了听了吧?不过听完一说,多半就打做一团.......
刀疤进行曲
4楼-- · 2021-03-30 08:30
我之所以一直回避你们提到的203/205对比,是因为我没有两台设备,但是我自己使用的索尼X700和PC对比来看听不出任何区别,所以我个人认为203和205如果使用HDMI源码输出应该是不会有区别的,只是这么说肯定会打嘴仗所以不如直接讨论同步时钟、异步时钟的问题,如果不存在异步时钟方案,那么不同设备间的源码输出必然会有影响,听不出区别可以归结到木耳,可如果存在异步时钟方案,那所谓的区别肯定是站不住脚的,特别是那些使用高端功放的“发烧大佬”评测出来的区别
只是选择离开
5楼-- · 2021-03-30 08:30
回避问题还能给出理由来?知道吗?那叫怂。
苏韵歌
6楼-- · 2021-03-30 08:31
文科生!云里雾里的。不懂!@
iamxiume
7楼-- · 2021-03-30 08:31
我也不容易啊,才可能不到1/3吧,是费脑筋节选出来的,让你看看从拆盘到挑选字幕音轨输出,视频流字幕流音频流是怎么一杆一杆的输出的,并且时间间隔还有不同。一般人我都不给他看。看完后写个感想或总结。不要浪费感情。这个是你的年终述职总结材料!
燕久
8楼-- · 2021-03-30 08:31
回避你就啥也不是,知道吗?还不要脸地说这说那,你脸皮怎么那么厚?
微博服务商
9楼-- · 2021-03-30 08:32
hdmi接口视频音频采用分时复用传输,这样音频流必然会被视频流分割,也就是说音频流是间断的,而且间断的时间相对很长,相当于脉冲式传输。这就和单独的音频pcm流完全不一样了,这个脉冲式传输的流一定会在接收端重组,而且時基也要重建,并不是直接送给d/a,那么它的時基抖动只要不产生传输错误,就不会像转盘传给解码器的jitter影响那么大。瞎猜的。实际中,播放机的u控制hdmi输出流的稳定水平,线路板hdmi铜皮设计、hdmi线的电气对称程度,都会影响hdmi实际传输的误码率。测试碟看眼图这种测试方式,相当于用正弦波测试放大器,测得的指标差能说明问题,测得的指标完美不一定能说明问题。当然,还是瞎猜瞎说,抛砖引玉。<br><br><br>
吾希水
10楼-- · 2021-03-30 08:32
说话要讲逻辑,这是聊天的基石吧?