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市售20款HDMI线缆深度剖析与质量效能大比拼
2014 2014-01-21

近年来HDMI接口逐渐取代传统的DVI和VGA接口,成为各式计算机、智能型电视、数字机顶盒以及蓝光播放器等的主要影音传输接口。目前市场上五花八门的HDMI线缆产品,价位从几百元至上千元不等;那么消费者在选购HDMI线缆时,如何能做更好的选择产品而不单单只是根据直观地视觉感受。鉴于此,为了协助消费者或采购商更加了解市面上林林总总的HDMI线缆质量,百佳泰(Allion Labs, Inc)对于各类型线缆的质量与效能做了一系列的分析。

我们首先聚焦日本市场的线缆品牌,从日本市面上挑选20款较具代表性且通过HDMI协会认证的HDMI线缆,选择的范围包括各大小品牌、价位从日币450元至15000元不等,通过一系列线缆与连接器测试项目来进行专业的验证与竞争分析,希望可以更进一步了解目前市售的线缆质量,并分析价钱与质量是否有直接的关联性。我们也期许百佳泰的评测报告是一份兼具技术深度的效能评估信息以供所有消费者或采购商参考。

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在测试项目方面,我们除了参考HDMI协会所规定的认证项目以外,更凭借百佳泰丰富的HDMI测试经验,搭配高精密的线缆与连接器测试仪器及环境(Allion cable assemblies and connector testing center),进而延伸出五类测试项目。测试目的不仅仅是进行基本的HDMI测试,更是根据现实生活中可能遇到的使用情境去验证现今HDMI线缆必须具备的质量与效能,最终透过20款HDMI线缆的实测结果来做各品牌间的竞争分析,详细的测试项目包括:

1. 眼图测试(Eye Diagram Test

2. 讯号衰减测试(Attenuation/Insertion Loss Test

3. 电磁干扰测试(EMI Test

4. 插拔力测试(Insertion & Withdrawal Force Test

5. 耐久力测试(Durability Test

由于不同的测试项目具有相异的技术原理与测试条件,因此我们会先带大家稍微了解一下各测试项目的理论基础,紧接着进行实测结果的分析;特别的是,在各种测试项目中,我们将设定不同的评断标准(judge criteria),以符合20款HDMI线缆竞争分析的优劣要求。

1. 眼图测试(Eye Diagram Test

眼图是一项时间序列的分析工具,可以让测试结果清楚显示时间和讯号强度的误差,并藉以评估线缆的效能。如表二的示意图,由于眼图是非常易于辨识最大抖动以及电压强度误差的指标参数,我们可以直接并清楚地观察出其眼图的形状是否类似一只睁开的眼睛,越完整的眼睛代表其讯号的质量越好。然而当讯号误差增加时,眼图中心的黑色空间就会缩小,讯号压到边界,就会让屏幕显示器上产生噪声、马赛克、乱屏闪烁、无预警讯息中断甚至是黑屏的状况。

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因此我们根据HDMI的规范标准来测试20条线缆的眼图形状是否完好,在高速传输的过程中能否保持影、音数据的完整性。测试结果如表三所示,大部分牌子线缆的眼图测试都符合标准,只有少数几家的质量比较不稳定。由此看来,我们随意从市面上购买的线缆仍存在质量上参差不齐的问题,而造成其HDMI线缆质量与效能不稳定的可能原因为其线材的含铜量过低,使其讯号的阻抗太高;另一方面,如果抗干扰的设计不良,不同讯号间就会互相干扰,使得频率失准。

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2. 讯号衰减/插入耗损测试(Attenuation /Insertion Loss Test

讯号衰减又称作插入耗损,指的是连接在输出埠与输入埠之间的线缆或组件产生的讯号损耗或衰减,也就是功率的损失或电压幅度相对于原讯号幅度的落差。这些衰减或损耗通常取决于其线材的加工质量或长度,长距离的线材较短距离线材容易产生较多的讯号损失,造成联机失败或不稳定状况,使得影音传输中断如影像闪烁或音频失真(这次的评测,我们设定了使用2米长的线缆来做测试)。另外,连接器与线缆的阻抗搭配性不良也会让讯号衰减而降低讯号的幅值。因此,测量讯号衰减/插入耗损能帮助我们了解一条线缆的设计与用料质量。以表四为例,我们根据HDMI协会的规范标准得知红色limit line值(limit line value)代表正常的讯号幅值,当讯号衰减幅度过高以至于低于协会标准,我们就可判定其线缆质量不佳。

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有了上述HDMI的最基本规范标准,我们再分别从825MHz、2475MHz、4125MHz以及5100MHz四个频率点去测量其讯号的衰减值(test line value),根据规范所定义的红线值减掉实际测到的衰减值(limited line value -test line value)加总, 可以从表五的测试结果发现,数据越大代表其讯号衰减(插入耗损)就越少,其中又以前20%高的HDMI线缆品牌如Vodka、Panasonic、Hypertools以及Victor.JVC表现最佳。

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3. 电磁干扰测试(EMI Test

电磁干扰EMI指的是任何可能降低装置或系统性能以及对人类自身安全产生损害作用的电磁现象,过高强度的电磁波除了会干扰其他无线装置如手机、无线调频外,长期下来也会对身体有害。如果线材本身的隔离包覆性不够,就容易使电磁波泄漏,因此电磁干扰EMI测试的目的除了保障消费者的安全以外,也确保电磁不会干扰其线缆的质量或效能。值得特别说明的是, 电磁兼容性(EMC)测试标准EN55022明确定义了一条EMI基线。我们根据此标准更严格仔细的测试各HDMI线缆的EMI变化,目的就是希望能得到最可靠的测试结果,只要超出其红色limit line基线皆表明其EMI测试失败。从表六的示意图就可以发现,正常产品的EMI测试结果应在红色limit line以下,才能符合EMI电磁干扰规范的要求。

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值得注意的是,20款HDMI线缆在这次的电磁干扰EMI测试中全都没有达到HDMI规格的基本要求。对此,我们只好将测试结果先通过这20款进行组内相比较的方式来呈现,超过红色limit line的幅值越小,代表整体的改善空间较高并在EMI干扰的问题上不算太严重。反之,如果是幅值超出红色limit line过多,后续所需的验证与修改工作就越多。从表七的结果可发现,大部分线缆的EMI测试结果都不佳,这不仅说明业界普遍存在着EMI干扰问题很严重外,也透露出EMI测试与验证的过程中,需要更严谨与专业的实验室涉入协助调校,才能为厂商找到降低电磁干扰EMI不稳定的方法。

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4. 插拔力测试(Insertion & Withdrawal Force Test

插拔力测试对于一条线缆来说是非常重要的,因为这与使用者在使用线缆与连接器的情境息息相关,使用者的手感、力量皆会对相互配对的两端产生连结与分离的物理作用力量,像是作用力和接触力。而测试的目的即是确保插入、拔出的外在力量不会使被连接产品发生断讯现象。如果力量太大,就容易损坏装置上的组件;力量太小,则会使得连接器接触的效果不好,容易产生画面干扰与噪声。因此,我们将通过仪器仿真模拟多次插拔动作,来了解线缆或连接器内部的机械构造设计是否在经过测试过后有异常损坏发生或难以插拔,导致功能失效或是使用上的不方便。

在评断标准上,我们定义力量介于大、小之间的中间力量值为最佳。根据HDMI规范标准,插入力在44.1N以内即合乎标准,因此我们取中间值22.05N + / – 10%为最佳力道。另一方面,HDMI规范中标准的拔出力最大为39.2N、最小为9.8N,我们取中间值24.5N+ / – 10%左右为最佳力道。从表八测试结果可发现,Supra与Sanwa两个品牌线缆的插拔力刚好处于中间值,其线缆对力量插拔动作的反馈最为稳定,长期下来也不会影响功能的表现。

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5. 耐久力测试(Durability Test

耐久力测试是另一项与消费者较直接相关的测试,可以确保线缆在与不同的装置多次配对后仍可以正常工作,也称线缆本身的使用寿命或期限。此测试可以评估线缆与连接器在经过连续使用一段时间后,其电镀层的磨损、松弛状况,确认线缆与连接器能在使用期限内可以满足其宣告的功能要求,并且在经过多次的插拔后,能避免线缆损坏或链接器脱落的状况,间接影响讯号匹配的问题。根据HDMI的最低要求,线缆与外部装置链接的耐久力为10000次;在我们的评测里,我们将耐久力测试提高到 15000次,之后我们再将线缆分别进行插入力与拔出力的测试。如果测试中的插拔力能一直维持在中间值力道,代表其线缆的质量就越佳,不会伤害到链接器内部的组件或结构等。从表九的结果可发现,线缆产品普遍拥有基本的耐久力,符合HDMI规范标准的要求,相比较之下各自在插入或拔出力有更突出的表现只有Amazon、PCI、MotionTech以及Pioneer。

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线缆与连接器专业测试 一网打尽验证关键

从各项实测结果的整合情况来看(表十),虽然普遍认为价格高的产品应采用较好的材料以达到最佳质量与效能,但其实不然,许多价格稍低的线缆只要能按照HDMI的规范标准来生产制造,依旧是可以达到一定水平。换言之,消费者或采购商日后在采购相关线缆时,或许更需要货比三家以及参照专业实验室的评比报告,才能从中挖掘出个中翘楚。

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此份竞争分析评鉴报告仅针对百佳泰挑选的部分线缆与连接器进行测试,即发现在各种不同的测试项目中,这20款市售HDMI线缆就有迥异的性能表现。看似稀松平常的线缆其实在产品设计与验证的整合上仍需要更专业的建议与改进,通过反复的测试与验证才能确保高质量,让C/P值更名符其实。百佳泰作为领航全球的专业验证机构,已成立线缆与连接器专业测试中心,除能提供USB 2.0与USB 3.0规格版本的线缆与连接器完整的相符性认证测试,同时也是HDMI协会认可的HDMI线缆专属测试实验室,针对如HDMI连接器,以及DisplayPort、MHL、SATA等各式不同技术规格的线缆与连接器,提供包括高频讯号、机械特性、电气性能、及环境变化等类别的精密测试与验证。随着线缆与连接器测试中心的成立,我们更希望看到在市面上竞争的产品是质量、效能以及成本售价皆能兼具的成熟产品,让广大的消费者能从中获取最大实用利益,未来我们也将针对市场上的其他产品做进一步的评测与分析。(备注:本文所呈现的部分测试数据因涉及百佳泰所开发的评断指标,因此不予以详细公开,如欲了解更进一步的测试计划或报告内容并予以参考指教,请直接与百佳泰联系。)

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