2017 年 11 月に初めて公開された 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ます。その帯域幅は 48 Gbps に向上し、これは HDMI 2.0（18 Gbps）の 2.67 倍に相当します。
過去 5 年間、HDMI 2.0 とその後継版である HDMI 2.0b が最も一般的な HDMI バージョンであり続けてきました。2019 年以降、テレビ業界が真っ先に HDMI 2.1 への道を切り開き、8K Ultra HD テレビの標準となりました。最高峰の 4K テレビも数多く HDMI 2.1 を搭載しており、2020 年後半に発売予定の次世代ゲーム機 PS5 と Xbox Series X にも HDMI 2.1 が搭載されています。
HDMI 2.1 はまだ比較的新しい規格であるため、現在お使いの 4K テレビ、ストリーミングメディアプレーヤー、4K Ultra HD ブルーレイプレーヤーが陳腐化する心配はそれほどありません。ただし、ハイエンドテレビの購入を検討している場合は、特に映画やゲーム用途として HDMI 2.1 ポートを備えていることを必ず確認してください。
HDMI 2.1 仕様の概要
- コネクタの物理仕様は現行の HDMI と同じで、下位互換性があります。
- より優れたシールド性能と、EMI 耐性の高い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 倍です。
- 最大 10K@120fps の映像信号を伝送できます。
- 新しい映像音声機能：ダイナミック HDR と拡張オーディオリターンチャンネル（eARC）。
- 新しいゲーム向け機能：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）、自動低遅延モード（ALLM）、クイックメディアスイッチング。
- 新しい映像圧縮形式：VESA DSC 1.2a。
より大きな帯域幅
映像信号の解像度が高くなるほど、その信号に含まれるデータ量は増加します。HDMI 経由で送られる 3,840x2,160 の 4K Ultra HD 信号のデータ量は、HD 1,920x1,080 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。フレームレートを上げる場合も同様で、同じ解像度であっても 24fps ではなく 60fps で映像を伝送するにはより太いパイプが必要です。1 秒あたりの画像が多いほど、データ量も多くなります。
HDMI 2.1、2.0、1.4 の帯域幅比較
HDMI 2.1 規格は、HDMI ケーブルが扱える最大の非圧縮帯域幅を 48 Gbps に、最大の圧縮帯域幅を少なくとも 128 Gbps に引き上げます。実際にそれほどの帯域幅を必要とするデバイスが登場するまでにはまだ時間がかかりますが、HDMI 2.0 の 18 Gbps は多くの場面でボトルネックになっています。例えば、4:4:4 クロマサブサンプリングと 10bit のビット深度を用いた 4K@60Hz 映像信号の伝送には 20.05 Gbps の帯域幅が必要であり、これは HDMI 2.0 接続だけでは提供できません。
より高い解像度とリフレッシュレート
HDMI 2.1 の向上した帯域幅は、最大 10K（10240x4320）までの映像信号伝送に対応し、HDMI 2.1 のシングルペア接続が許容する新しい解像度、クロマサンプリング、ビット深度、リフレッシュレートのほとんどをカバーします。4K@60Hz を超える映像信号では必要な帯域幅が HDMI 2.0 の 18 Gbps を上回るため、8K テレビやハイエンドの 4K テレビには HDMI 2.1 インターフェースを備えるべきです。そうでない場合は、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て、HDMI 2.1 にはほかにも便利な新機能があります。
ダイナミック HDR
HDR（ハイダイナミックレンジ）は、4K 時代以降で最も歓迎された画質改善の一つであり、映像コンテンツにより高いコントラストと豊かな色彩をもたらします。現在最も一般的な HDR 形式は HDR10 で、映像コンテンツの実際の輝度レベルを記録したメタデータを用いて、色とコントラストをどう再現するかをテレビに伝えます。HDR10 では映像ごとにこのメタデータが 1 セットしかありませんが、実際の輝度はシーンごとに異なるため、各シーンのコントラスト再現にはどうしても偏りが生じます。ダイナミック HDR では、各シーン・各フレームのメタデータ（実際の輝度レベル）を異なるものにして特定のシーンやフレームによりよく適合させられるため、テレビの再現もメタデータに応じて変化します。Dolby Vision、HDR10+、Advanced HDR などの高度な HDR 形式はすでにダイナミックメタデータを使用しており、既存の HDMI 接続で伝送できますが追加の帯域幅を必要とします。HDMI 2.1 はダイナミックメタデータ伝送用の新しいチャンネルを追加し、この問題を完全に解決しています。
拡張オーディオリターンチャンネル（eARC）
バージョン 1.4 以降、オーディオリターンチャンネル（ARC）は HDMI 規格の一部となっています。ARC を使えば、すべてのソース機器（ブルーレイプレーヤー、ゲーム機など）をテレビに直接接続し、HDMI ケーブル 1 本でサウンドバー、AV レシーバー、その他のオーディオシステムに音声を伝送できます。配線を大幅に簡素化でき、テレビのリモコンでオーディオ機器を操作することもできます。しかし ARC は帯域幅が限られている（約 1 Mbps）ため音質に上限があり、高品質な非圧縮オーディオを送ることはできません。eARC は利用可能な帯域幅を 37 Mbps へと大幅に引き上げ、Dolby Atmos や DTS:X のキャリア信号である Dolby TrueHD や DTS-HD MA といったロスレスの 5.1ch・7.1ch オーディオを送るのに十分な帯域を確保します。
VESA DSC 1.2a ディスプレイストリーム圧縮
現代の高ビットレート映像の普及に伴い、映像信号が必要とする帯域幅はますます増大しており、新しい圧縮方式が必要とされています。最も一般的な方式がディスプレイストリーム圧縮（DSC）です。DSC は当初コンピュータープラットフォーム向けに開発され、RGB エンコードの映像にしか対応していなかったため、ほとんどのテレビ信号を効率よくエンコードできませんでした。DSC を担当する VESA グループは更新版の DSC 1.2a を公開し、最大 16bit の色深度に対応するとともに、先に RGB へ変換することなく YCbCr 4:2:0 と YCbCr 4:2:2 のネイティブエンコードを可能にしました。HDMI 2.1 はこの技術に対応しており（ただしすべての HDMI 2.1 機器が対応しているわけではありません）、画質を損なうことなく HDMI 2.1 ケーブルが伝送できる最大帯域幅を 120 Gbps まで引き上げます。DSC を必要とするのは非常に高い解像度・高リフレッシュレートの機器だけです。
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寄せる機能です。画面のリフレッシュレートと信号源（グラフィックスカードの出力）を同期させることで、よりなめらかなゲーム体験を実現し、遅延・カクつき・画面のティアリングを軽減または解消します。バッファされるフレームが少なくなるため、画像のアーティファクトと入力遅延のどちらかを選ぶ必要がなくなり、理想的には両方を低減できます。これは DisplayPort でのみ利用できる Nvidia の G-Sync や AMD の FreeSync に似ており、VRR は VESA 版に当たります。
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、信号源からディスプレイへ画像を転送する方法を変え、各フレームをより高速に伝送することで遅延を低減します。入力遅延の総量は、モニターが画像を処理して表示するのに要する時間など、多くの要因から生じます。QFT は入力遅延を完全になくす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起因する遅延を低減します。入力遅延はテレビのゲーム性能を測る最も重要な指標の一つであり、これはゲームに適した機能です。
自動低遅延モード（ALLM）
自動低遅延モード（自動ゲームモードとも呼ばれます）は、ゲーマー向けに設計されたもう一つの機能です。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的に低遅延（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。さらに、ゲームのプレイ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 がこの機能で業界をリードし、一部の 2018 年モデルが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は、ソースのいずれかのパラメータが変化するたびに、新しい映像を表示する前に数秒間画面を黒くしていました。これは出力リフレッシュレートや解像度までコンテンツに応じて変化するコンソールゲームで特によく見られます。クイックメディアスイッチングはこれを解決します。ソースとディスプレイが対応していれば、ソースが映像フォーマットを切り替える際に黒画面が表示されなくなり、すぐに新しいソースへ切り替わります。
