HDMI 2.1產品從2018年底開放認證，隨著eARC、FRL、DSC、VRR等測試規範陸續推出，HDMI 2.1產品的認證也漸趨完善。百佳泰在四年中協助各大品牌、ODM廠商通過HDMI 2.1產品認證，累積了豐富的測試經驗。本篇將分享HDMI 2.1 Source產品在認證測試時常遇到的問題。
HDMI 2.1版本迷思
在分享認證測試常見問題之前，我們先釐清HDMI 2.1和2.0的版本迷思。HDMI 2.0約在2014年推出，增加了4K@50/60、21:9 Video和靜態HDR功能。而2.1版本則是在2018年推出，增加了8K, 4K@100/120 Video、VRR和動態HDR等功能。HDMI 2.1規格書除了新增HDMI 2.1功能外，既有的HDMI 2.0功能也整併到2.1規格中，HDMI 2.1測試規格書也是相同作法，也就是說HDMI device不論最高支援到4K60Hz，或是8K60Hz，都可以宣稱通過HDMI 2.1認證，這種作法容易造成消費者混淆，買到的HDMI 2.1產品到底是支援4K@60Hz？還是8K@60Hz？所以HDMI協會並不鼓勵廠商單獨把HDMI版本印在包裝或說明書上，而是建議將版本及相對應的功能一起標示在包裝上，例如support HDMI 2.1 8K@60Hz，而非僅標註”support HDMI 2.1″。而因為仍不時發生廠商未確實標示造成客訴糾紛，我們也建議消費者在購買前應確認清楚產品的規格，確保買到的產品有符合預期的HDMI功能。
新傳輸模式FRL讓Electrical Test增加測試程序
HDMI 2.1新增了FRL (Fixed Rate Link)傳輸模式，用來取代舊有的TMDS模式。在FRL模式下單Lane的傳輸頻寬從TMDS的6G可提升到FRL的12G。速度的提升也意味著訊號將隨著距離的增加而衰減的更快，因此在電氣特性的測試上容易fail在眼圖，以百佳泰多年且專業的測試經驗，我們建議HDMI Transmitter IC到Connector之間的Trace若過長，可以加一顆Re-Driver IC，透過可調整的EQ來補償訊號的衰減。
▎電氣測試眼圖
FRL的電氣特性測試和TMDS的程序不同，過往執行TMDS的電氣特性測試時，Source Device只要可以正確讀到EDID，就可以輸出TMDS訊號，因此在測試過程中可以用Monitor來取代EDID emulator，但是Source在FRL測試除了要讀到EDID外，還需通過一道Link Training程序，因此無法透過Monitor來模擬這道程序。為了協助各家廠商解決此痛點，百佳泰開發出一款SCDC/EDID emulator – AJSC-1，已將Link Training程序編寫到Keysight和Tektronix的示波器軟體中，此設備經過HDMI協會認可，可使用在FRL電氣特性測試並實現自動化。AJSC-1也適用於TMDS電氣特性測試，EDID內容可依照Source規格來編輯，省去尋找合適Monitor的時間。
▎AJSC-1測試模擬
測試必須能辨識！Source產品一定要認識的認證新規HF-EEODB
除了FRL之外，HDMI 2.1規格中也新增了HF-EEODB的EDID架構，HF-EEODB的全名是HDMI Forum EDID Extension Override Data Block，是用來取代Block Map。隨著CTA (Consumer Technology Association) SPEC的更新及HDMI可以支援更多的Video相關功能，2個 Block的EDID已不夠用，需使用到3個Block，在HDMI 2.1 SPEC推出之前若要使用到3個Block的EDID，必須在Block 0之後加入一個Block 1當成Block Map，Block Map是用來指示Extension Block的數量，無法寫入其他Video資訊，因此當使用到Block Map時會有4個Block，但實際上能寫入Video資訊的只有3個Block，而HF-EEODB不同於Block Map，只需要在Block 1 的Byte4到Byte6宣告有多少個Extension Block，因此在EEPROM的使用上，HF-EEODB確實可以節省一些空間。對於Monitor廠商來說，可以自由選擇要使用Block Map或HF-EEODB，但對於Source端產品來說，無法預期終端使用者使用的Monitor是Block Map或是HF-EEODB，因此在認證測試中兩者皆必須能夠被正確辨識才算通過認證。Block Map早已存在於HDMI 1.4b中，因此對於Source廠商來說不是問題，但新規格的HF-EEODB會是個挑戰。
▎HF-EEODB的EDID架構
4K、8K使用規範三要求
接著我們來談談HDMI 2.1對於4K及8K的使用規範。HDMI 2.1 Spec對於4K@100/120Hz和8K@50/60Hz Video的使用有明確的規範，除了有限定的VIC外還有YCbCr4:2:0 和Color Depth 10 bit的要求。以4K@100Hz為例，假設有一台SOURCE支援4K@100Hz Video，就必須要支援CTA定義的VIC117及3840x2160P100 (16:9)，雖然說VIC119也是3840x2160P100，但比例是21:9，Source無法單獨支援VIC119，若要支援VIC119必須同時支援VIC117。此規範是基於相容性的考量，倘若沒有明確規範，假設有一台Monitor宣稱可支援4K@100Hz、VIC117；另一台Source筆電則宣稱支援4K@100Hz、VIC119，由於各自支援的4K@100Hz規格不同，當它們連接在一起的時候將無法顯示4K@100Hz畫面。除了VIC的限制外，4K@100Hz也需同時支援YCbCr4:2:0和Color Depth 10 bit，這一部分是各家廠商在設計產品規格時較容易忽略的。
單純以4K@100Hz加上YCbCR4:2:0的條件來看，Pixel Frequency是594MHz，舊有的TMDS頻寬上限600MHz剛好可以支援，因此容易被誤會HDMI TMDS device可以支援到4K@100Hz，但百佳泰溫馨提醒，4K@100Hz還有一個必要條件是要同時支援Color Depth 10 bit，因此原先的頻寬594MHz必須再乘上1.25倍，變成742.5MHz，這樣就超過TMDS的頻寬，必須要FRL才能支援。測試規格書針對上述的規範有定義出相關測項，目前在測試上較常遇到的狀況是有些Source廠商誤以為只要在CDF(Capability Declaration Forum)中宣告不支援VIC117即代表不支援4K@100Hz，但卻忽略了在測試過程中有一個反向測試的步驟，測試設備的EDID須具備VIC117，倘若Source沒有把VIC117的Video輸出能力關掉，測試過程中Source就會輸出VIC117，因此將被判為FAIL。建議的解決方法是Source的行為必須與CDF一致，若Source只支援TMDS、無法支援4K@100Hz，除了在CDF中宣告不支援外，也必須把4K@100Hz的輸出能力移除。
反向測試中，EDID輸出應留意的對應解析度
HDMI Forum目前除了致力於制訂新功能之測試規格書外，針對既有的舊功能也持續在修改或新增步驟，比較明顯的是新增反向確認的測試步驟。以YCbCr4:2:0測試為例，測試設備會在EDID的420 Video Data Block加入VIC96、 97等解析度，以確認Source可以輸出對應的YCbCr4:2:0 解析度。接著進行反向測試，將EDID中的 Max_TMDS_Clock從原先的297MHz改成290MHz，以確認Source無法輸出YCbCr4:2:0 解析度，因為YCbCr4:2:0 解析度的頻寬為297MHz，1.4b Spec規範Source不得傳輸大於Sink Max_TMDS_Clock的解析度， 即便Source讀到420 Video Data Block有對應的解析度，也不得輸出。 另一個反向測試的例子是靜態HDR，測試設備會在EDID的Colorimetry Data Block，byte 3宣告0x20或0xC0，確認Source可以輸出對應的HDR訊號，接著進行反向測試，將byte 3 宣告為0，確認Source輸出的訊號不支援HDR。
提前掌握HDMI認證測試內容，取證快速過
目前HDMI 2.1 認證測試大約一季會更新一次測試內容，主要是新增一些Protocol測項，測試規範是來自於測試規格書CTS(Compliance Test Specification) 。雖然測試項目是來自於CTS，但CTS是源自於Generic Compliance Test Specification，為了加速取證時程、減少錯誤的產生，建議可以預先掌握Generic Compliance Test Specification的測試內容，隨時注意HDMI協會公布之訊息，或是直接諮詢百佳泰HDMI團隊，將由專業人員提供您最新資訊及疑問解答。
若您對於文章內容或是HDMI認證上有任何的疑問，歡迎您聯繫百佳泰團隊 service@allion.com
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