เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ผู้ใช้ Linux ต้องเผชิญกับอุปสรรคที่ค่อนข้างไร้สาระ: ฮาร์ดแวร์ GPU ของ AMD พร้อมสำหรับ HDMI 2.1 แล้ว แต่ระบบยังคงใช้ HDMI 2.0 อยู่ เนื่องจากข้อจำกัดด้านลิขสิทธิ์และระบบราชการ ข้อจำกัดนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อเชื่อมต่อพีซีหรืออุปกรณ์ต่างๆ เช่น Steam Machine กับโทรทัศน์ 4K รุ่นใหม่ ซึ่งมาตรฐานเดิมมีแบนด์วิดท์และตัวเลือกไม่เพียงพอ
สถานการณ์นั้นเริ่มเปลี่ยนแปลงไปทีละน้อยแล้ว AMD ได้ส่งแพตช์ชุดหนึ่งไปยังเคอร์เนล Linux สำหรับไดรเวอร์ AMDGPU เพื่อเพิ่มการรองรับ HDMI FRL (Fixed Rate Link)ส่วนประกอบสำคัญที่ช่วยให้การส่งข้อมูลใน HDMI 2.1 เร็วขึ้น แม้จะยังไม่ใช่ภาพรวมทั้งหมดของมาตรฐาน แต่ก็ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งแรกที่แท้จริงสำหรับ Linux ในการก้าวข้ามข้อจำกัดทางเทคนิคบางอย่างที่เคยมีในห้องนั่งเล่นเมื่อเทียบกับ Windows
บล็อกประวัติศาสตร์ของ HDMI Forum เกี่ยวกับ HDMI 2.1 ใน Linux
เพื่อให้เข้าใจถึงความสำคัญของการเคลื่อนไหวนี้ เราต้องย้อนกลับไปดู: HDMI Forum ซึ่งเป็นหน่วยงานที่ควบคุมมาตรฐานและใบอนุญาตต่างๆ ได้ปฏิเสธคำขอของ AMD ในปี 2024 ที่จะนำ HDMI 2.1 มาใช้ในไดรเวอร์โอเพนซอร์สเหตุผลก็คือ การเปิดเผยการใช้งานอย่างเป็นทางการจะเปิดเผยรายละเอียดทางเทคนิคที่เป็นกรรมสิทธิ์ ซึ่งทางฟอรัมไม่ต้องการให้เผยแพร่สู่สาธารณะ ซึ่งเป็นจุดยืนที่ยากจะประนีประนอมกับโลกของซอฟต์แวร์เสรี
การใช้สิทธิ์วีโต้นั้นส่งผลที่เฉพาะเจาะจงอย่างหนึ่งคือ: คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่มีการ์ดจอ AMD ที่ใช้ระบบปฏิบัติการ Linux แทบจะรองรับได้แค่ HDMI 2.0 เท่านั้นแม้ว่าชิปประมวลผลกราฟิกจะรองรับความสามารถของ HDMI 2.1 ได้อย่างเพียงพอแล้วก็ตาม นั่นหมายความว่าต้องยอมเสียการตั้งค่าต่างๆ เช่น 4K ที่ 120 Hz หรือ 8K ที่ 60 Hz ผ่านทาง HDMI โดยไม่ใช้ทางลัดหรือการบีบอัดข้อมูลอย่างรุนแรง ซึ่งเป็นสิ่งที่น่ารำคาญเป็นพิเศษสำหรับผู้ที่ใช้โทรทัศน์ระดับกลางและระดับสูงในยุโรป
ข้อจำกัดดังกล่าวสามารถสังเกตได้ชัดเจนในผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ด้วยเช่นกัน Steam Machine ของ Valve ซึ่งใช้ระบบปฏิบัติการ SteamOS (Linux)มีการประกาศอย่างเป็นทางการว่าอุปกรณ์นี้รองรับ HDMI 2.0 ถึงแม้ว่าฮาร์ดแวร์จะมีศักยภาพมากกว่านี้ แต่เอกสารและข้อมูลทางเทคนิคยังคงใช้คำจำกัดความแบบอนุรักษ์นิยม ซึ่งทำให้เครื่องนี้เสียเปรียบเมื่อเทียบกับพีซีหรือเครื่องเล่นเกม Windows คู่แข่ง เมื่อต้องใช้ประโยชน์จากโทรทัศน์ HDMI 2.1 ในห้องนั่งเล่นของยุโรป
ตลอดช่วงเวลานั้น ชุมชนนักพัฒนาลินุกซ์ ร่วมกับวิศวกรของ AMD พยายามประกอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน โดยคำนึงถึงทั้งรหัสโอเพนซอร์สและข้อกำหนดด้านการรักษาความลับของ HDMI Forum มีการทดลองใช้งานและการทดสอบภายในที่แสดงให้เห็นว่าการสนับสนุนดังกล่าวมีความเป็นไปได้ทางเทคนิคแต่ข้อจำกัดทางกฎหมายและการขอใบอนุญาตยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญ
AMD เปิดตัว HDMI FRL ใน AMDGPU: รากฐานที่แท้จริงของ HDMI 2.1
การเปลี่ยนแปลงนี้มาพร้อมกับชุดแพทช์ใหม่ที่ AMD ได้ส่งไปยังเคอร์เนลแล้ว หัวใจสำคัญของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้คือการเพิ่ม HDMI FRL (Fixed Rate Link) เข้าไปในตัวควบคุม AMDGPUซึ่งเป็นไดรเวอร์อ้างอิงแบบโอเพนซอร์สสำหรับกราฟิกการ์ด Radeon รุ่นใหม่บน Linux FRL คือเลเยอร์การขนส่งที่เข้ามาแทนที่ลิงก์ TMDS ที่สืบทอดมาจาก HDMI 2.0 และมีหน้าที่ในการเพิ่มแบนด์วิดท์อย่างมากของมาตรฐาน 2.1
ตามข้อมูลจากวิศวกรกราฟิกของ AMD ที่มีส่วนร่วมในการพัฒนา การใช้งาน FRL ได้ผ่านการทดสอบความสอดคล้องของ HDMI Forum ในส่วนที่เป็นตัวแทนแล้วการตรวจสอบความถูกต้องอย่างเต็มรูปแบบยังคงดำเนินอยู่ แต่บริษัทมั่นใจว่าจะไม่มีปัญหาใดๆ เกิดขึ้นในนาทีสุดท้าย เนื่องจากโค้ดเดียวกันนี้ได้รับการทดสอบในลักษณะเดียวกันในสภาพแวดล้อมและแพลตฟอร์มอื่นๆ
ควรสังเกตว่า แพทช์ชุดแรกนี้ยังไม่รวมฟีเจอร์ต่างๆ เช่น DSC (Display Stream Compression) หรือ VRR (Variable Refresh Rate)ส่วนประกอบเหล่านี้เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบนิเวศ HDMI 2.1 สำหรับการบีบอัดสัญญาณและการซิงโครไนซ์อัตราการรีเฟรชกับเกม AMD ระบุว่าส่วนประกอบเหล่านี้กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบและจะวางจำหน่ายในล็อตถัดไป ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปในการเปิดตัวการเปลี่ยนแปลงหลักในระดับเคอร์เนล
ถึงกระนั้น การก้าวกระโดดครั้งนี้ก็ไม่ใช่เรื่องเล็กน้อยเลย เมื่อเปิดใช้งาน FRL แล้ว การเชื่อมต่อ HDMI สามารถปรับขนาดแบนด์วิดท์ให้รองรับความละเอียด 4K ที่ 120 Hz หรือสูงกว่า พร้อมการตั้งค่าสีแบบเต็มรูปแบบได้นี่เป็นสิ่งที่ใน Linux จนถึงตอนนี้ มักจะต้องใช้ DisplayPort ติดตั้ง Windows หรือยอมรับการลดคุณภาพ เช่น การสุ่มตัวอย่างสีแบบ 4:2:2 หรือ 4:2:0 เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ช่องสัญญาณอิ่มตัว
ในบริบทของยุโรป ซึ่งโทรทัศน์ 4K ที่มี HDMI 2.1 ได้รับความนิยมมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การอัปเดตนี้เปิดโอกาสให้ใช้งานแผงหน้าจอเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นจากพีซีระบบ Linux หรือเครื่องคอมพิวเตอร์ในห้องนั่งเล่นที่ใช้ชิป AMDจนถึงปัจจุบัน ผู้ใช้จำนวนมากจำเป็นต้องละทิ้งการใช้งานความละเอียดสูง อัตราการรีเฟรชสูง และ HDR หากต้องการใช้งาน Linux ต่อไปโดยไม่มีปัญหา
แรงกดดันเงียบๆ ของ Valve และบทบาทของ SteamOS
ยังไม่มีการรวบรวมข้อมูลอย่างครบถ้วนว่ามีการเปลี่ยนแปลงอะไรบ้างนับตั้งแต่ปี 2024 แต่แหล่งข้อมูลต่างเห็นพ้องกันในประเด็นหนึ่ง: มีรายงานว่า Valve ได้กดดันอย่างลับๆ ทั้ง AMD และ HDMI Forum เพื่อแก้ไขสถานการณ์ SteamOS พึ่งพาการ์ดจอ Radeon เป็นอย่างมาก และแผนการสำหรับห้องนั่งเล่นนั้นเกี่ยวข้องกับการมอบประสบการณ์การเล่นเกมแบบคอนโซลบนโทรทัศน์ที่รองรับ HDMI 2.1 อยู่แล้ว
บริษัท Valve ได้ปรับแต่งแผนการต่างๆ อย่างละเอียดถี่ถ้วนแล้ว เครื่องอบไอน้ำอุปกรณ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับวางไว้ใต้โทรทัศน์ การประกาศเปิดตัวอุปกรณ์สำหรับห้องนั่งเล่นที่ยังคงใช้มาตรฐาน HDMI 2.0 อย่างเป็นทางการ โดยมีข้อจำกัดที่ความละเอียด 4K และอัตราการรีเฟรช 120 Hz ถือเป็นจุดอ่อนเมื่อเทียบกับเครื่องเล่นเกมคอนโซลหรือมินิพีซีอื่นๆ ที่ใช้ระบบปฏิบัติการ Windowsบริษัทต้องการ SteamOS และ Linux เพื่อที่จะก้าวข้ามความล้าหลังในด้านคุณภาพวิดีโอ
ในรูปแบบคู่ขนาน ทาง Valve เองได้ทำการปรับปรุงประสิทธิภาพใน SteamOS และระบบกราฟิกของ Linux อย่างต่อเนื่อง เช่น การปรับแต่งการจัดการ VRAM และการแก้ไขอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับ AMDGPUนี่เป็นส่วนหนึ่งที่คำนึงถึงอุปกรณ์ในปัจจุบันและอนาคต (Steam Deck, การปรับปรุงแก้ไขที่อาจเกิดขึ้น และระบบในห้องนั่งเล่น) การติดตั้งพอร์ต HDMI 2.1 ที่ใช้งานได้จริงในระบบนิเวศนั้นสอดคล้องกับกลยุทธ์ในการเสริมสร้างความแข็งแกร่งให้กับ Linux ในฐานะแพลตฟอร์มเกมที่ใช้งานได้จริงในห้องนั่งเล่นของชาวยุโรป
รายงานหลายฉบับจากสื่อเฉพาะทางระบุว่า การเจรจากับ HDMI Forum ใช้เวลานาน เป็นไปอย่างรอบคอบ และได้รับการสนับสนุนจากความร่วมมือของชุมชนซึ่งได้นำเสนอการใช้งานเชิงทดลองที่แสดงให้เห็นว่าสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดได้โดยไม่ละทิ้งหลักการซอฟต์แวร์โอเพนซอร์ส การผสมผสานระหว่างแรงกดดันทางการค้าและหลักฐานทางเทคนิคนี้ช่วยลดความแข็งกร้าวของจุดยืนเริ่มต้นของฟอรัมลงได้
ผลลัพธ์ในทางปฏิบัติคือ เป็นครั้งแรกที่เคอร์เนลของลินุกซ์เริ่มปรับให้สอดคล้องกับ Windows ในเรื่องความเข้ากันได้ของ HDMI 2.1 บนฮาร์ดแวร์ AMDทุกอย่างยังไม่เสร็จสมบูรณ์ แต่สิ่งกีดขวางหลัก ซึ่งก็คือชั้นการขนส่งและการคัดค้านอย่างเป็นทางการ กำลังเริ่มอ่อนแรงลงแล้ว
ผลกระทบต่อเกมเมอร์ Linux และ Steam Machine
กลุ่มแรกที่จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงก็คือกลุ่มเดิมๆ นั่นแหละ: ผู้ใช้งานการ์ดจอ Radeon บนระบบ Linux ที่เชื่อมต่อกับทีวีและจอภาพรุ่นใหม่ผ่านสาย HDMIจนถึงปัจจุบัน แม้ว่าพวกเขาจะมี GPU รุ่นใหม่ล่าสุดและทีวี 4K ที่มี HDMI 2.1 แต่ความเร็วของภาพก็ยังจำกัดอยู่ที่ HDMI 2.0 ซึ่งมีการตั้งค่าที่จำกัดกว่า และในบางกรณีอาจเกิดการกระพริบหรือข้อจำกัดของโหมดการทำงานเมื่อบังคับใช้การตั้งค่าบางอย่าง
เมื่อ FRL เข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของไดรเวอร์ AMDGPU แล้ว ผู้ใช้เหล่านี้จะสามารถเข้าถึงความละเอียดและอัตราการรีเฟรชจาก Linux ซึ่งก่อนหน้านี้ทำได้เฉพาะผ่าน DisplayPort หรือการติดตั้ง Windows เท่านั้นสำหรับผู้ที่ประกอบพีซีสำหรับเล่นเกมในห้องนั่งเล่น นี่จะช่วยขจัดเหตุผลปกติข้อหนึ่งที่ต้องใช้ระบบปฏิบัติการสองระบบ หรือการเลิกใช้ทีวีที่มีรูปเพนกวินในห้องรับประทานอาหาร
ในกรณีของเครื่องจักรไอน้ำโดยเฉพาะ ผลกระทบนั้นก้าวไปอีกขั้นหนึ่ง อุปกรณ์ของ Valve จะสามารถอัปเดตข้อมูลจำเพาะเพื่อให้สอดคล้องกับความเข้ากันได้กับ HDMI 2.1 อย่างแท้จริงภายใต้ SteamOSนี่ทำให้มันอยู่ในตำแหน่งที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับคู่แข่งอย่างเครื่องเล่นเกมคอนโซลรุ่นใหม่หรือมินิพีซีระบบ Windows ในช่วงราคาใกล้เคียงกัน ข้อความทางการตลาดนั้นเรียบง่าย: เสียบปลั๊ก เปิดเครื่อง แล้วทีวีก็จะสามารถใช้ประโยชน์จากความสามารถของฮาร์ดแวร์ได้อย่างเต็มที่
นอกจากนี้ Valve ได้ประกาศไปแล้วว่าเกมที่ได้รับการตรวจสอบแล้วสำหรับ ดาดฟ้าอบไอน้ำ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะพร้อมใช้งานสำหรับ Steam Machine ด้วยเช่นกันด้วยกระบวนการที่ไม่เข้มงวดมากนัก โดยเน้นที่ "ใช้งานได้เลย" ซึ่งหมายความว่าแคตตาล็อกที่พร้อมใช้งานบน Linux นั้นมีอยู่แล้ว และตอนนี้ปัญหาคอขวดจึงเปลี่ยนไปอยู่ที่คุณภาพของการเชื่อมต่อและตัวโทรทัศน์เองมากกว่าระบบปฏิบัติการ
สำหรับยุโรปและสเปน ซึ่งมีการนำโทรทัศน์ 4K ที่มีโหมดเล่นเกม 120Hz มาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น การที่สามารถใช้งาน Steam Machine หรือพีซีที่มีการ์ดจอ Radeon และระบบปฏิบัติการ Linux ร่วมกับ HDMI 2.1 ได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการดัดแปลงใดๆ นั้นเป็นสิ่งที่น่าสนใจเป็นอย่างยิ่งผู้ใช้จำนวนมากที่ครอบครองเครื่องเล่นเกมอยู่แล้วและต้องการจัดสรรพอร์ต HDMI ให้กับคอมพิวเตอร์ Linux จะพบว่าข้อจำกัดที่ถูกพูดถึงมากที่สุดข้อหนึ่งหายไป
ยังขาดอะไรอีกบ้างที่จะทำให้เราพูดถึง HDMI 2.1 เวอร์ชันเต็มบน Linux ได้อย่างสมบูรณ์?
แม้จะมีความคืบหน้าไปบ้างแล้ว แต่ก็ไม่ควรประเมินผลกระทบในระยะสั้นของการแก้ไขปัญหาเหล่านี้สูงเกินไป สิ่งที่เรามีอยู่ในขณะนี้คือฐานการขนส่ง FRL ที่ผสานรวมเข้ากับ AMDGPU และอยู่ในขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องอย่างเต็มรูปแบบใช่ มันเป็นเสาหลักพื้นฐาน แต่ยังไม่ครอบคลุมคุณสมบัติทั้งหมดที่ผู้ผลิตมักจะเชื่อมโยงกับ HDMI 2.1 ในการทำการตลาดของพวกเขา
AMD ได้ชี้แจงอย่างชัดเจนว่า คุณสมบัติบางอย่าง เช่น Display Stream Compression (DSC) และ Variable Refresh Rate (VRR) ยังอยู่ในระหว่างการทดสอบและจะถูกเพิ่มเข้ามาในสินค้าที่จัดส่งในรอบต่อๆ ไปหากไม่มี DSC การใช้งานความละเอียด อัตราการรีเฟรช และความลึกของสีในระดับสุดขั้วบางอย่างอาจยังคงต้องมีการประนีประนอม และหากไม่มี VRR ประสบการณ์การเล่นเกมบนทีวีที่รองรับจะยังไม่ราบรื่นเท่ากับบนแพลตฟอร์มที่ใช้คุณสมบัตินี้อยู่แล้ว
ในทางปฏิบัติ นั่นหมายความว่าผลกระทบเบื้องต้นจะเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในสถานการณ์ 4K 120Hz ที่มีการตั้งค่าภาพที่เหมาะสมโดยไม่ต้องใช้งานจนถึงขั้นที่การบีบอัดข้อมูลเป็นสิ่งจำเป็น ผู้ใช้ที่ปรับพารามิเตอร์เอาต์พุตทั้งหมดจนถึงขีดจำกัดจะยังคงต้องรอการอัปเดตเวอร์ชันถัดไป
ต้องคำนึงถึงระยะเวลาในการรวมระบบด้วยเช่นกัน การเปลี่ยนแปลงจะต้องเกิดขึ้นในโครงสร้างเคอร์เนลหลักของลินุกซ์ก่อน จากนั้นจึงค่อยนำไปใช้กับระบบปฏิบัติการต่างๆกระบวนการนี้อาจใช้เวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน ขึ้นอยู่กับตารางการปล่อยเวอร์ชันของแต่ละโครงการ โดยทั่วไปแล้ว ระบบปฏิบัติการเดสก์ท็อปและเกมมิ่งหลักของยุโรปมักจะรวมเวอร์ชันเคอร์เนลใหม่ได้อย่างรวดเร็ว แต่ก็ไม่ใช่ทุกระบบที่จะทำพร้อมกันทั้งหมด
ถึงกระนั้น ข้อเท็จจริงที่ว่า ข้อเท็จจริงที่ว่าการใช้งานดังกล่าวได้ผ่านการทดสอบความสอดคล้องบางส่วนของ HDMI Forum แล้ว ช่วยลดความเสี่ยงที่จะเกิดปัญหาในนาทีสุดท้ายเป็นไปได้มากว่าเราจะได้เห็นการรองรับ FRL ในเวอร์ชันเคอร์เนลที่เสถียรภายในระยะเวลาที่เหมาะสม ตามด้วยการพัฒนาต่อยอดที่จะทำให้มาตรฐานนี้สมบูรณ์
เมื่อมองในระยะกลาง หาก AMD สามารถพัฒนาเทคโนโลยี DSC, VRR และฟีเจอร์เสริมอื่นๆ ให้สมบูรณ์ได้ การ์ดจอ Radeon รุ่นใหม่ๆ บน Linux จะสามารถรองรับ HDMI 2.1 ได้อย่างใกล้เคียงกับ Windowsสำหรับเกมเมอร์ที่เลือกใช้ซอฟต์แวร์ฟรี นั่นหมายความว่าพวกเขาไม่ต้องเลือกระหว่างการใช้ทีวีให้เต็มศักยภาพหรือการรักษาระบบปฏิบัติการที่ตนเองชื่นชอบไว้
โดยรวมแล้ว การเคลื่อนไหวทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในสถานที่ต่างๆ ลินุกซ์, AMD และ SteamOS อยู่ในตำแหน่งที่แข่งขันได้มากขึ้นในตลาดเกมสำหรับใช้ในบ้านยังมีชิ้นส่วนที่ต้องประกอบเข้าด้วยกันอีก แต่กำแพงที่สูงที่สุด ซึ่งเป็นอุปสรรคแม้กระทั่งการเปิดใช้งานโหมดความเร็วสูงของมาตรฐาน กำลังเริ่มพังทลายลง และนั่นจะหมายถึงตัวเลือกที่เป็นไปได้มากขึ้นสำหรับผู้ที่เชื่อมต่อพีซีหรือ Steam Machine กับทีวีในห้องนั่งเล่น