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HDMI 2.0で4K HDRを使用する際にクロマサブサンプリングが制限される理由

 18Gbps HDMIケーブルで4K 60fpsにおいてクロマサブサンプリング4:4:4を使用できるかどうかの答えは、HDMIのバージョンと信号帯域幅に関係しています。これを理解するために、いくつかの重要な概念を見ていきましょう。


  1. HDMI 2.0の帯域幅と制限 HDMI 2.0は最大帯域幅が18Gbpsに制限されています。 この帯域幅内でサポートされる解像度およびクロマサブサンプリングの組み合わせは以下の通りです：

    • 4K 60Hz 4:4:4：ビット深度8ビットまで可能
    • 4K 60Hz 4:2:2 または 4:2:0：10ビット、12ビットまで可能

  2. 帯域幅計算（4K 60Hz @ 4:4:4、8ビット） 4:4:4 クロマサブサンプリングは、すべてのピクセルに完全な色情報を提供します。

    • 解像度：3840 × 2160 (4K)
    • フレームレート：60fps
    • ビット深度：8ビット HDMI 2.0では、この設定で約17.82Gbpsが使用され、18Gbpsの制限に近いですが動作します。

    結論: HDMI 2.0（18Gbps）の帯域幅では、4K 60Hz 4:4:4は8ビットカラーで可能ですが、**HDRコンテンツ（10ビット以上）**では帯域幅を超えるため不可能です。この場合、4:2:2または4:2:0のサブサンプリングを使用する必要があります。


  1. 4K 60Hz 4:4:4 @ 10ビット以上は不可能 10ビットカラーの場合、4:4:4で4K 60Hzを伝送するには約22.28Gbpsの帯域幅が必要です。 これはHDMI 2.0の18Gbpsの制限を超えているため、不可能です。 HDMI 2.0では、この場合、クロマサブサンプリングを自動的に4:2:2または4:2:0に減らし、帯域幅を調整します。

  2. 解決策：HDMI 2.1が必要 HDMI 2.1は帯域幅が48Gbpsに大幅に増加し、4K 120Hz 4:4:4 10ビット以上までサポート可能です。 したがって、4K 60Hz 4:4:4 10ビット以上のカラー深度を希望する場合は、HDMI 2.1ケーブルが必要です。


要約:

  • 4K 60Hz 4:4:4 @ 8ビットカラー：**HDMI 2.0（18Gbps）**で可能。
  • 4K 60Hz 4:4:4 @ 10ビット以上：不可能（HDMI 2.1が必要）。
  • HDRコンテンツおよび10ビット以上のカラーを希望する場合、クロマサブサンプリングを4:2:2に減らすか、HDMI 2.1を使用する必要があります。

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