2017年11月に最初に発表されたHDMI 2.1は、HDMI規格における最も重要なアップグレードと言えるでしょう。帯域幅は48 Gbpsに向上し、HDMI 2.0の18 Gbpsの約2.67倍となります。
HDMI 2.0とその後継にあたるHDMI 2.0bは、ここ5年間で最も普及しているHDMI規格です。2019年以降、テレビ業界がHDMI 2.1への移行を先導し、8K Ultra HDテレビの標準となりました。高性能な4Kテレビの多くにもHDMI 2.1が搭載されており、2020年末に発売予定の次世代ゲーム機であるPS5およびXbox Series XもHDMI 2.1に対応しています。
HDMI 2.1はまだ比較的新しい規格であるため、4Kテレビ、ストリーミングメディアプレーヤー、4K Ultra HD Blu-rayプレーヤーがすぐに使えなくなることを心配する必要はありません。ただし、ハイエンドテレビの購入を検討している場合は、映画やゲームを快適に楽しむために、HDMI 2.1ポートが搭載されているか確認してください。
HDMI 2.1 仕様概要
- コネクタの物理仕様は現行のHDMIと同一で、下位互換性があります。
- より優れたシールド性能とEMI耐性を持つケーブルが必要です。
- 帯域幅は48 Gbpsに向上し、HDMI 2.0（18 Gbps）の2.67倍となります。
- 最大10K@120fpsの映像信号を伝送できます。
- 新たな映像・音声機能：ダイナミックHDR、および拡張オーディオリターンチャンネル（eARC）。
- 新たなゲーミング機能：可変リフレッシュレート（VRR）、クイックフレームトランスポート（QFT）、オートローレイテンシーモード（ALLM）、クイックメディアスイッチング。
- 新たな動画圧縮フォーマット：VESA DSC 1.2a。
帯域幅の拡大
映像信号の解像度を上げると、その信号に含まれるデータ量も増加します。HDMIで伝送する3,840×2,160の4K Ultra HD信号のデータ量は、1,920×1,080のHD信号の約4倍です。ケーブルをパイプに例えるなら、4K信号を伝送するには1080p用よりも太いパイプが必要です。同じ解像度でフレームレートを上げる場合も同様で、24fpsではなく60fpsで画像を送るには、より太いパイプが必要になります。1秒間に送る画像が増えれば、データ量も増えるのです。
HDMI 2.1、2.0、1.4の帯域幅比較
HDMI 2.1規格では、HDMIケーブルが扱える最大非圧縮帯域幅を48 Gbps、最大圧縮帯域幅を少なくとも128 Gbpsまで引き上げています。実際にその帯域幅を必要とする機器が登場するまでにはまだ時間がかかるものの、HDMI 2.0の18 Gbpsは多くの場面でボトルネックとなっています。例えば、4:4:4クロマサブサンプリングと10ビット深度の4K@60Hz映像信号を伝送するには20.05 Gbpsの帯域幅が必要であり、HDMI 2.0の接続だけでは賄いきれません。
解像度とリフレッシュレートの向上
HDMI 2.1の帯域幅拡大により、最大10K（10240×4320）の映像信号伝送をサポートし、HDMI 2.1のシングルペア接続で許容されるほとんどの新しい解像度、クロマサンプリング、ビット深度、リフレッシュレートをカバーします。4K@60Hzを超える映像信号に必要な帯域幅はHDMI 2.0の18 Gbpsを超えるため、8Kテレビやハイエンド4KテレビにはHDMI 2.1インターフェースが搭載されている必要があります。そうでない場合、複数のHDMI 2.0ケーブルを接続する必要があります（テレビが対応していれば）。
HDMI 2.1の新機能とは？
解像度とリフレッシュレートの大幅な向上に加え、HDMI 2.1にはその他の便利な新機能も備わっています。
ダイナミックHDR
HDR (ハイ ダイナミック レンジ) は、4K 時代以来最も歓迎されている画質改善の 1 つであり、ビデオ コンテンツのより高いコントラストとより豊かな色を約束します。現在最も一般的な HDR 形式は HDR10 です。HDR10 は、ビデオ コンテンツの実際の輝度レベルを記録するメタデータを使用して、テレビに色とコントラストを復元する方法を指示します。 HDR10 では、このメタデータはビデオごとに 1 セットしかありませんが、実際の明るさはシーンごとに異なるため、各シーンのコントラスト復元には必然的に偏りが生じます。ダイナミック HDR では、特定のシーンやフレームによりよく適合するように、各シーンと各フレームのメタデータ (実際の輝度レベル) を変えることができるため、TV の復元はメタデータに応じて異なります。 Dolby Vision、HDR10+、Advanced HDR などの高度な HDR フォーマットはすでに動的メタデータを使用しており、既存の HDMI 接続経由で配信できますが、追加の帯域幅が必要です。 HDMI 2.1 では、動的メタデータ送信用の新しいチャネルが追加され、この問題は完全に解決されます。
拡張オーディオ リターン チャネル (eARC)
バージョン 1.4 以降、オーディオ リターン チャネル (ARC) は HDMI 標準の一部になりました。 ARC を使用すると、すべてのソース デバイス (Blu-ray プレーヤー、ゲーム コンソールなど) をテレビに直接接続し、HDMI ケーブルを使用してサウンドをサウンドバー、レシーバー、またはその他のサウンド システムに送信できます。ケーブル配線が大幅に簡素化され、テレビのリモコンを使用してオーディオ機器を制御できるようになります。ただし、ARC の限られた帯域幅 (約 1 Mbps) によりオーディオ品質が制限され、高品質の非圧縮オーディオを送信することができなくなります。 eARC は、利用可能な帯域幅を 37 Mbps まで劇的に増加させます。これは、Dolby TrueHD や DTS-HD MA などのロスレス 5.1 および 7.1 オーディオ、Dolby Atmos および DTS:X のキャリア信号を送信するのに十分です。
VESA DSC 1.2a ディスプレイ ストリーム圧縮
最新の高ビット レート ビデオの普及に伴い、ビデオ信号に必要な帯域幅がこれまで以上に増えているため、新しい圧縮方法が必要です。最も一般的な方法は、ディスプレイ ストリーム圧縮 (DSC) です。もともとコンピュータ プラットフォームで開発された DSC は、RGB でエンコードされたビデオとのみ互換性があったため、ほとんどのテレビ信号を効率的にエンコードできませんでした。 DSC を担当する VESA グループは、更新バージョン DSC 1.2a をリリースしました。これは、最大 16 ビットの色深度をサポートし、最初に RGB に変換せずにネイティブ YCbCr 4:2:0 および YCbCr 4:2:2 エンコードを可能にします。 HDMI 2.1 はこのテクノロジーをサポートしており (ただし、すべての HDMI 2.1 デバイスがサポートしているわけではありません)、HDMI 2.1 ケーブルが画質を損なうことなく送信できる最大帯域幅を 120 Gbps に倍増します。 DSC が必要なのは、非常に高解像度、高リフレッシュ レートのデバイスのみです。
可変リフレッシュレート (VRR)
可変リフレッシュ レートは、ゲーマーが最も関心を持っている機能です。可変リフレッシュ レートは、画面と信号ソース (グラフィック カード出力) のリフレッシュ レートを同期させ、ラグ、スタッター、フレーム ティアリングを軽減または排除して、よりスムーズなゲーム エクスペリエンスを実現します。バッファリングされるフレームが減ると、画像アーティファクトと入力遅延のどちらかを選択する必要がなくなり、両方を減らすのが理想的です。これは、DisplayPort 経由でのみ利用できる Nvidia の G-Sync や AMD の FreeSync に似ています。 VRRはVESAバージョンです。
クイック フレーム トランスポート (QFT)
クイック フレーム トランスポートは、信号ソースからディスプレイに画像を転送する方法を変更し、各フレームをより高いレートで送信して遅延を短縮します。合計の入力遅延は、モニターが画像を処理して表示するのにかかる時間など、さまざまな要因によって決まります。 QFT は入力遅延を完全に排除するわけではありませんが、ソースとディスプレイ間の伝送時間によって引き起こされる遅延を軽減します。入力遅延は、テレビがゲームにどれだけ適しているかを示す最も重要な指標の 1 つであり、これをゲームに適した機能にしています。
自動低遅延モード (ALLM)
Auto Low Latency Mode（自動低遅延モード、別名自動ゲームモード）は、ゲーマー向けの機能のひとつです。対応テレビはゲームがプレイされていることを検知すると、自動で低遅延（ゲーム）モードをオンにし、毎回手動で切り替える手間を省きます。ゲームと映画の視聴を区別し、必要に応じて自動で切り替えることもできます。Samsungはこの機能で業界を先導し、2018年モデルの一部ですでに対応していました。
クイック・メディア・スイッチング（QMS）
従来、テレビやモニターなどの表示機器では、ソースのパラメーターが変わるたびに、新しい映像を表示する前に数秒間画面が真っ暗になることがありました。特にゲーム機では、コンテンツによって出力リフレッシュレートや解像度が変わるため、この現象がよく起こります。クイック・メディア・スイッチング（QMS）はこれを解決します。ソース機器と表示機器が対応していれば、映像フォーマットが切り替わる際の黒画面が表示されなくなり、新しい映像に即座に切り替わります。
