实用测试与测量：测量 HDMI 音频

radox · 发表于 2025-6-23 11:33:34

高清多媒体接口 (HDMI) 诞生于 2002 年，最初是一种用于高清电视的新型小型连接器，在 DVI 的基础上进行了改进，并增加了音频功能和消费电子产品控制功能。多年来，HDMI 不断发展，如今已成为最广泛使用的接口之一。由于 HDMI 拥有多种选项和配置，因此在测量方面，通过 HDMI 测试音频仍然存在诸多问题，这并不令人意外。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250611233111_SteveTemme-HDMI-Au.png

如何测量 HDMI 音频？随着 HDMI 条形音箱越来越普及，以及环绕声和空间音频系统在电视上的快速普及，我们经常听到这个问题。虽然一些制造商提供昂贵的定制接口来测试 HDMI 设备，但还有一种更具成本效益的方法。一些基于软件的音频测量系统可以与售价 100 美元的现成接口配合使用，该接口可以通过 HDMI 将测试信号发送到条形音箱或环绕声系统进行测量。在本文中，我们将讨论 HDMI 协议如何处理音频，并使用 Listen SoundCheck 软件和市售 HDMI 音频提取器演示在条形音箱上进行的声学测量。此方法可以扩展到各种 HDMI 连接设备，包括多声道环绕声系统。

HDMI 音频
现代 HDMI 系统提供音频回传通道 (ARC) 功能。这使得单个 HDMI 连接可以同时用作音频输入和输出，从而在设备之间提供双向音频和视频流。这样就无需使用专用音频线将条形音箱或 AV 接收器连接到电视，从而简化了配置并降低了成本和布线。ARC 支持最多六声道压缩音频，最大带宽为 1Mb/秒。它支持各种音频格式，包括 PCM（双声道）、杜比数字（最多 5.1 声道）和 DTS 数字环绕声（最多 5.1 声道）。

较新版本的增强型音频回传通道 (eARC) 在 ARC 的基础上进行了改进，显著提高了带宽和速度，从而能够将更高质量的音频从电视传输到条形音箱或 AV 接收器。它最多可承载 32 声道音频，包括八声道 24 位/192kHz 未压缩音频，并支持现代高级音频格式，例如 DTS-HD Master Audio、DTS:X、杜比 TrueHD 和杜比全景声。

许多与视听系统一起使用的音频设备（例如条形音箱、扬声器、游戏耳机等）无法直接接受带有视频的 HDMI 输入。一种名为 HDMI 提取器的小型设备通常用于分离音频和视频 HDMI 信号，以便音频信号可以直接在条形音箱或环绕声系统上播放。音频提取器的价格通常约为 100 美元，可以在网上或电子产品或音像店购买。

这些广泛使用的设备还可以使用基于软件的音频分析仪测量 HDMI 音频设备。要测量音频，必须将测试刺激信号从计算机发送到被测设备 (DUT)。虽然条形音箱通常配备 HDMI 端口，大多数计算机也一样，但如果通过 HDMI 线缆直接连接，通常无法访问设备的音频通道。

如果将 HDMI 提取器用作简单的 HDMI 直通，计算机就会将条形音箱（或其他设备）识别为音频输出，并能够传输测试信号进行音频测量。请注意，此时不会传输任何视频信号。它只是通过音频提取器的 HDMI 输入和 HDMI 输出端口传输的音频信号。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250607084236_Figure1-Measuring-.png

图 1：HDMI Soundbar 音频测试的测试配置。

为了演示使用此方法对条形音箱进行基本音频测量，我们只需在一个位置使用单个麦克风进行简单的音频测量，并分析频率响应、总谐波失真 (THD) 和异常音。该测量方法可以轻松扩展，添加更多通道和麦克风，我们将在稍后讨论。

图 1 显示了测试配置的示意图，照片 1 显示了我们正在使用的设备。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250607084151_Photo1-Measuring-H.png

照片 1：用于 HDMI Soundbar 音频测试的设备。
电脑运行着 Listen 的音频测试和测量软件 SoundCheck，并连接到 AudioConnect 2，这是一款同样来自 Listen 的便携式双通道音频接口，用于为 SCM 测量麦克风供电，并将测量信号传输到笔记本电脑。麦克风距离条形音箱约 50 厘米，位于扬声器的中间。电脑的 HDMI 端口通过从亚马逊购买的 Ezcoo HDMI 2.1 音频提取器连接到条形音箱的 HDMI 输入。

电脑通过 HDMI 提取器连接到条形音箱后，在 SoundCheck 的硬件设置中配置输出通道（如图 2 所示），以确保软件正在向条形音箱发送测试信号。驱动程序设置为 WASAPI，通道类型设置为数字，采样率与输入通道硬件的采样率匹配。选择 WASAPI 驱动程序选项至关重要，因为只有 WASAPI 驱动程序才能为 HDMI 提供多通道支持。它们还允许同时使用多个 WASAPI 驱动程序，并且比 WDM 驱动程序具有更低的延迟。然后创建 HDMI 信号路径。虽然本演示仅使用了两个通道，但可以类似地配置任意数量的通道。例如，我们可以设置六个或更多通道，以测量带有 HDMI AVR 接收器的多声道环绕声系统。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250607084302_Figure2-Measuring-.png

图 2：SoundCheck 硬件设置中的 HDMI 通道配置。
SoundCheck 测量序列很简单，只需几秒钟即可完成。它播放阶跃正弦激励信号，捕捉响应，并以图形方式呈现频率响应、THD、异音和感知异音。

结果
图 3 显示了结果。上方图表显示频率响应（蓝色）和 THD（橙色）。下方图表显示异音，分别使用传统的高阶谐波失真方法（蓝色）和感知算法（橙色）测量。如您所见，它的测量结果和结果与传统有线扬声器的测量结果非常相似。在此测试序列中添加其他测量结果非常简单。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250607084318_Figure3-Measuring-.png

图 3：条形音箱的频率响应、THD、Rub & Buzz 和感知Rub & Buzz。
进一步测量
举一个简单的例子，使用 HDMI 提取器通过 HDMI 控制任何计算机音频输出的目标，对于更复杂的应用来说是一项非常有价值的技术（照片 2）。例如，HDMI 提取器可以连接到音频视频接收器 (AVR) 上的 eARC 输入，以将测试信号路由到多声道环绕声系统中的各个特定扬声器。这将使详细的研发分析或环绕声系统的全面生产线测试成为可能。使用多声道音频接口，可以添加额外的麦克风来捕捉来自不同扬声器的声音。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250607084207_Photo2-Measuring-H.png

照片 2：市售且价格实惠的 HDMI 音频提取器的示例。
该解决方案还提供了源信号的灵活性。虽然在本例中，激励信号是由音频分析软件生成的阶跃正弦波，但有时需要真实的音乐测试信号。杜比全景声 (Dolby Atmos) 源素材可以通过蓝光光盘播放，也可以从云端流式传输，并通过计算机和提取器输出到各种扬声器。这需要更复杂的分析来捕获开环响应，但它可以渲染不同的虚拟源位置。可以用头部和躯干 (HAT) 模拟器代替麦克风来评估耳间时间延迟和电平差异。

总结：
随着空间音频的日益普及以及越来越多支持多声道音频的产品上市，测量需求也在不断增长。除了传统的频率响应和失真测量外，此类测量还包括相位响应、指向性和空间再现精度。这种增长不仅限于家庭影院。随着计算机、显示器、游戏机等越来越多地采用多声道音频，HDMI 音频正变得像 USB 音频一样无处不在。这意味着精准且经济高效的测量解决方案至关重要。支持 WASAPI 的多通道软件音频测试系统，搭配 HDMI 提取器，可提供切实可行且经济高效的解决方案。aX 本文

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250611234000_HDMI-Bandwidth-Com.png

HDMI：不断发展的线缆

高清多媒体接口 (HDMI) eARC（增强型音频回传通道）是 HDMI 2.1 规范中定义的一项高级功能，可显著改善兼容设备之间的音频传输。它以原有的 ARC 技术为基础，提供更高的带宽和速度，从而实现从电视到条形音箱或 AV 接收器的更高质量的音频传输。HDMI eARC 支持多达 32 个音频通道，包括未压缩的八声道 24 位/192kHz 音频流。它还兼容多声道音频格式，例如杜比 TrueHD、DTS-HD Master Audio 以及基于对象的格式，例如杜比全景声和 DTS:X。HDMI

eARC 在 HDMI 线缆内定义了专用音频链路，使用之前用于 HDMI 以太网通道和 ARC 的两个引脚，并能够传输未经压缩的原始全分辨率音频信号，从而获得最佳音质。

只要电视和音频设备都配备 HDMI eARC 端口，eARC 技术就能实现更简化的家庭影院设置。由于带宽增加，对杜比全景声 (Dolby Atmos) 和 DTS:X 的支持是 eARC 相较于旧款 ARC 技术的另一个主要优势。eARC 最多可提供 32 个音频通道，包括八通道、24 位/192kHz 无压缩数据流，速度高达 38Mbps。

HDMI 2.2 规范更新
HDMI 论坛最近宣布即将发布HDMI 规范 2.2 版，旨在为长期脱离视频标准的庞大生态系统提供增强选项。更新的目的是为电视、电影和游戏工作室等内容制作者现在和将来提供更高质量的选择，同时支持多个分发平台。更高的 96Gbps 带宽和下一代 HDMI 固定速率链路技术为各种设备应用提供最佳音频和视频。

HDMI 2.2 中引入了新的延迟指示协议 (LIP)，旨在提升音频和视频同步，这一点尤为重要。该协议专为多跳系统配置而设计，例如配备音频视频接收器或条形音箱的系统。

无论是用户嘴唇运动与听到声音之间明显的延迟，还是快节奏的游戏互动，不同步的体验都会分散注意力，导致内容无法观看。当系统涉及多个音频和视频连接时，情况可能会更加糟糕。LIP 可以校正 AVR 延迟，所有相关设备都可以在源设备上更高效地调用任何必要的音频或视频延迟。

https://audioxpress.com/assets/upload/images/1/20250611234000_HDMI-earccomp-Web.webp.png

音频格式比较。eARC 数据通道是一个双向 1MHz 共模信号，通过 eARC (HEAC) 差分对传输，提供自动发现和此处列出的其他功能。

www.hdmiforum.org |
www.hdmi.org

账号		自动登录	找回密码
密码			快速注册

[资讯] 实用测试与测量：测量 HDMI 音频

相关帖子

浏览过的版块