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映像を進化させるHDMI 2.1規格－その対応製品が直面する課題とは？（上）

Allion Labs/Franck Chen 次世代ゲーム機であるPS5、XBOX Series X/SはNetflix、Amazon Prime Videoなどの映像ストリーミングを次々と高規格な映像で正式にリリースしました。それによりテレビを軸としたHDMI 2.1の映像、音響などが爆発的な成長期を迎えました。過去の更新の内容に比べ、HDMI 2.1は新世代のテレビ、家庭用ゲーム本体、オーディオ/サウンドバーなどのメディア放送装置に大きな躍進をもたらしました。 しかしHDMI 2.1対応製品が市場に投入されてから次々と問題が発生しています。本記事では世代を超えたAV規格であるHDMI 2.1の主な特徴と注意しなければならない問題をいくつか紹介します。 まずHDMI 2.1規格について少し振り返りしましょう。 [...]

マーケットで最も使用頻度が高い変換アダプター(USB Type-C→HDMIなど)にはどのような問題があるのだろうか

Allion Labs/Ralph Liao USB Type-CをHDMIに変換することについて 数十年にわたる時代の進歩とともに私たちの電子製品も USB Type-A コネクタからUSB TYpe-C コネクタに進化してきました。携帯電話、コンピューター、タブレットなどのポータブルデバイスは徐々に USB Type-Cのインターフェースを利用してきましたが、その名前の通り、ポータブルデバイスというものは持ち運びに特化しているため視聴用の大画面は装備されていません。YouTubeや自分で撮影した動画、Netflix、Disney+などを日頃ゆっくりソファに座って見たいユーザーからするとあまり適してはいません。そして市販のテレビは通常DisplayPortを持たないためUSB Type-CをHDMIに変換するアダプターはユーザーが最も必要としている機器の一つでもあり、携帯電話などの小型スクリーンを大型のテレビに映して鑑賞するのに非常に便利です。 HDMIは我々の家庭用テレビやパソコンディスプレイに最も普及しているインタフェースのひとつであり、テレビでは約2-4組のHDMIコネクタを搭載していることが多く、パソコンでは約1-2組のHDMIコネクタを搭載しています。USB [...]

HDMI高周波テストフィクスチャについて知っておくべきこと

Allion Labs/Tina Yu 市販されている電子製品の中には、HDMIインターフェースにHDMIのラベル（下図）が貼られているのをよく目にします。このロゴは当該製品が認証試験を合格し、HDMIの管理団体であるHDMI Licensing Administrator, Inc.(HDMI LA)から要求された規格に準拠し、市場で販売することができることを示しています。 （資料出典: HDMI公式サイトhttps://www.hdmi.org/） すべてのHDMI製品はHDMI認証試験に合格しなければなりません。通常HDMI認証試験を行う際に、テストエンジニアは専用のHDMIテストフィクスチャを通じて、各試験項目の手順に従い、必要な電気特性数値及び関連パラメータを測定しPass/Failの判定を行います。HDMIテストフィクスチャはHDMIコネクタの19 pinを取り出し、測定器への信号の橋渡しを行う役目を担います。このため、試験テストフィクスチャは認証試験では極めて重要な役割を果たしていると言えるでしょう。 HDMIテストフィクスチャにおける潜在的なリスクとは？ 優れたテストフィクスチャを用いることにより、自身の特性を排除し、忠実にHDMI製品の電気パラメータを測定することが可能です。一方、欠陥のあるテストフィクスチャを使用する場合、自身の特性がHDMI製品のパラメータに影響を与えてしまい、誤った試験結果となりかねません。 HDMI規格では、差動インピーダンスが75Ωより低い場合はFailと判定します。下図を例として、テスト機器にSMAケーブルのみを繋いだ場合では赤い波形となり問題ありませんが、HDMIテストフィクスチャに接続した場合では、白い波形のように測定結果が75Ωより低くなり、テストフィクスチャ自体には問題があることがわかりました。 [...]

HDMI 2.1認証試験でよくある問題とその分析– Part I I :Sink機器編

前編のPart IではHDMI 2.1 Source機器においてHDMI2.1認証試験でよくある問題について紹介しました。本編では、それに続きSink製品の認証テストにおいてよくある問題について紹介します。 FRLの電気テストは従来のTMDSモードに比べ複雑 前編でも示した通り、HDMI 2.1における最大の変更点は、従来のTMDSモードに加えて、新たにFRL (Fixed Rate Link)伝送モードが追加されたことにあります。FRLを通して、帯域幅はTMDSの18GからFRLの48Gに向上したことで、8Kの映像データ伝送を行うことができます。FRL信号は伝送の前にLink Trainingのコミュニケーションを実施する必要があります。そのため、FRLの電気テストも比較的複雑になります。従来TMDSの電気テストでは、テストツール側の+5Vをパワーサプライに接続し、5V電圧を供給するだけで、SinkからSourceに接続した状態をシミュレーションすることができ、電気テストが行われていました。  しかしFRLの電気テストでは、特殊な設備でSourceをシミュレーションし、SinkとのLink Trainingプログラムを実行しなければなりません。また、SinkがジェネレータのBERT信号を受信した後、Sinkのレジスタ内にエラー数が記録されます。この時、SourceはSCDCを通してSinkのエラー数を読取り、SPECの規格を満たしているか判断します。 自社開発したSCDC/EDIDエミュレータ「AJSC-1」はHDMI Forumに認可され、FRLの電気特性テストに使用することができます。このテストツールはSourceをシミュレーションし、SinkとLink [...]

HDMI 2.1認証試験でよくある問題とその分析– Part I :Source機器編

2018年の年末からHDMI 2.1認証が開始され、eARC、FRL、DSC、VRRなどのテスト規格が次々に定められ、HDMI 2.1製品への認証規格はますます充実してきました。アリオンはHDMI Forum認定の認証テストセンター（Authorized Test Center、略ATC）としてこの4年間にわたり、数多くの大手企業やODMメーカーのHDMI 2.1対応製品が認証試験に合格できるようにサポートしてきたことで、豊富なテスト経験と実績を蓄積しています。本記事は、HDMI 2.1 Source機器の認証テスト時によくある問題点についてご紹介します。   紛らわしいHDMI 2.1バージョン 認証テストを実施する際によくある問題について共有する前に、HDMI 2.1とHDMI2.0のバージョンについて整理しておきましょう。HDMI 2.0は2014年にリリースされ、4K@50/60Hz、アスペクト比21:9 [...]

動画がスムーズに再生されない一つの原因はHDMIケーブルなのか？

HDMIケーブルはHDMIを搭載した製品の信号転送に使われています。解像度1080pのコンテンツから4K・8Kコンテンツまで、転送必要な音声、画像などのデータ量が増えています。そのため、視聴したいコンテンツにより、HDMIケーブルも含めて適切なHDMI製品を選ぶことが重要なポイントになります。 優れたHDMIケーブルであれば出力デバイスのデジタル信号をディスプレイデバイスで完全に再現することができます。低解像度の720Pや1080Pのコンテンツを再生する際、多少ケーブルの品質が良くなくても表示できたりしますが、高解像度の4K/8Kのコンテンツを再生する際はケーブルによる良し悪しの差異が顕著に現れます。帯域幅が不足しているケーブルを使用することによって、コンテンツの表示が不安定になったり、点滅したりする場合もあります。 また、使用したケーブルがHDMI2.1の最大帯域幅に満たしていない場合、例えば4K30Hzであれば表示しますが、4K120Hzだと表示できない場合もあります。 HDMIケーブルを購入する際の注意点とは？ 2021年のアメリカの小売市場では7,610億ドルにも及ぶ返品総額がありました。その中身を分析したところ、消費者の期待を満たしていないユーザーエクスペリエンスの悪さが主な原因となっていました。 上述のようにHDMIケーブルはディスプレイの表示に深く関係しており、安定した環境でコンテンツを視聴できるように以下にてHDMIケーブルを購入する際の注意点をピックアップしました。 1. HDMI認証を取得しているケーブルを購入する 2.ケーブルは長ければ長いほど信号が減衰するため、15M以上のケーブルを使用する場合、品質が良いとされているケーブルを購入する HDMIケーブルの関連試験にご興味がある方はこちら アリオンでは、HDMI認証試験の実施やその他HDMI性能の確認、HDMIケーブル生産ラインのバリデーション検査など、あらゆる面を網羅したサービスを提供しております。また、コンサルティングサービスの提供やケーブルの設計、高周波信号上の問題などへの対応も可能です。 HDMI製品や検証テストに関するご質問などございましたら、お気軽にアリオンにお問い合わせください。 お問い合わせ窓口 [...]

新トレンド「天井スピーカー」 ホームシアター構築の新たな課題

　テレビ/スクリーン・プロジェクター・ホームシアターオーディオは、ホームシアター環境を構成する三つの要素です。ディスプレイ技術の進化に従い、ディスプレイの解像度が向上してきましたが、今まで画面の精緻さを求めてきた消費者は、今度はオーディオの質に注目し、より高度な映像・音声体験を求め始めました。近年、様々なAV規格が登場し、新たなホームシアターの連携体系が誕生しています。その中でもDolbyとDTSの二つのサラウンドシステムが市場の主流になっています。 　例えばDolbyシステムの場合、スピーカー数は最初のDolby Pro Logic 5.1チャンネルから、最高規格のDolby Atmos 24.1.10チャンネルに進化してきました。Dolby Atmosについて説明すると、これはドルビーラボラトリーズが2012年4月に発表したサラウンド記録再生方式です。従来のチャンネル依存(Channel Dependency)を捨て、音声をオーディオ要素(Audio Element)にミキシングし、一つのサウンドオブジェクト(Sound Object)にまとめます。3D空間のどこにでも配置でき、音声のソース・移動方向と位置を正確に配置できるため、サラウンド効果を平面から立体に進化させ、よりリアルなビデオ・オーディオエクスペリエンスを実現させました。また、Atmosのオーディオ技術をユーザー側が享受できるようにするために、ドルビーラボラトリーズは新たな音声コーディング技術「Dolby ED2」を開発しました。Dolby ED2はDolby Eの拡張技術のため、下位互換性を持っています。新たなプロフェッショナルメタデータ(Professional Metadata, [...]

ハイスペックなゲーミングモニター　品質検証の要とは？

家庭用ゲーム業界の目まぐるしい発展は、ハードウェアと周辺機器の進化に影響を及ぼしています。注目を集めているのがゲーミングモニター市場の成長です。Trend Forceの傘下にあるWitsViewが発表したレポートによると、2017年のゲーミングモニター出荷量は約250万台で、年間成長率は80%にも及ぶそうです。また、2018年は前年より120万台増の370万台となることが予想されています。急速に成長しているゲーム市場において、モニター品質はユーザーから重要な要素の一つとして見られています。一方、ゲーミングPCのユーザーが常にハイスペックな製品を求めている傾向にあることは、開発者たちにとって決して無視できないポテンシャルリスクとなっています。 USB Type-Cはゲーム機器でも幅広く利用されており、USB Type-C技術を搭載したデバイスは今後ゲーム機器におけるスタンダードになると見られています。従来は映像や給電に複数のインターフェースが必要でしたが、USB Type-Cだと一つの接続ポートで給電（PD）と映像・音声出力を同時に実現できるようになります。当然、機能が便利になればなるほど、その裏側で動いている技術は複雑であることが伺えます。ここでは、アリオンが実際に測定したことで判明した、USB Type-C対応モニターによくある五つの問題点を紹介します。   モニターの抱えるポテンシャルリスク モニターとして最低限の機能とは、画面が問題なく表示されることです。しかし、市販モニターであっても一部メーカーの製品では使用中のブラックアウトやプラグアンドプレイの不具合、最大解像度への切り替えができない、といった画面表示に関する不具合が発生することがしばしばあります。ユーザーがゲームを楽しもうとしている最中にこんな不具合が発生してしまったとしたら、メーカーに対してどんな気持ちが芽生えるでしょう。ユーザーエクスペリエンスやユーザー満足度だけではなく、ブランドそのものにもダメージを与えることになりかねません。  1. モニター接続時にブラックアウト アリオンで試験を行った結果、ブラックアウト問題が発生したモニターは全体のおよそ2割に及びました。代表的な事例は次のとおりです。 USB Type-C経由でモニターとデバイスを接続したとき、モニターがブラックアウトする [...]

高速データ伝送コネクタ　トレンドと検証ポイント

IT業界の急速な発展に伴い、信号通信の品質と速度、アプリケーションの多様性など、より高性能な製品開発に向けて、様々な企業が技術開発を進めています。エンコーディング、パッケージング技術の向上や全二重通信の提供によって伝送速度を向上させ、ユーザ側の待機時間の短縮を目指しています。この目標を達成するため「ブリッジ」としてのコネクタが注目を集めており、信号通信の品質と速度の改善が期待されています。 例えばUSBのデータの伝送速度を例にとると、最初USB 1.0の最大データ伝送速度は12Mbpsでしたが、次に登場したUSB 2.0だと最大伝送速度が480Mbpsと高速化しました。続いて登場したUSB 3.0 (SuperSpeed USB)は5Gbpsまでの速度に対応し、最近登場したUSB 3.1 Gen 2だと、USB 3.0の2倍となる10Gbpsものデータ伝送速度に対応しています。高速伝送するため、通信方向も半二重通信方式から全二重通信方式に変わりました。 図1：USB規格の変遷 外見 データ伝送速度の向上だけでなく、コンシューマー向けのIT製品は薄型・軽量化が進んでいるため、コネクタの形状についても同様に薄型が求められています。USBコネクタはStandard, Mini, [...]

DisplayPort1.4認定開始　HDMIとの違い、「Alt Mode」とは？

2017年1月、ビデオ周辺機器に関する標準化を進める業界団体VESAは、USB Type-CコネクタとDisplayPort 1.4(以下DP1.4)規格の早期認定プログラムを正式に開始しました。アリオンはVESAより認定されたDisplayPortの認証試験機関(ATC)としてDP1.4の規格詳細及び認証プログラムをご紹介します。   DisplayPort 1.4とは DP 1.4は、ビデオインターフェイスの圧縮規格「Display Stream Compression」(DSC)に対応しています。これは、最大で1/3のロスレス圧縮を実現しており、同帯域幅条件でこれまで以上の高解像度と周波数にも対応している圧縮規格です。このほか、信頼性を向上させる前方誤り訂正(FEC)と HDRメタ転送という技術も採用されています。 HDMI Forumもまた、1月上旬にHDMI 2.1の規格を発表しました。HDMI 2.1は、帯域幅と映像出力についてはDP1.4に勝りますが、検証基準の詳細は未発表です(以下、表1は参考データ)。 [...]