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隨著電影、電視、電腦等圖像技術(shù)的融會貫通，以及數(shù)字清視／音頻技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)不能滿足模擬、標清影視圖像的傳送，相對的全高清視頻和大數(shù)據(jù)（如：網(wǎng)絡視頻、OTT等業(yè)務）傳輸，加速了當代顯示設備及信號接口的推陳出新。本文就目前的顯示設備最常使用的四種信號接口技術(shù)，進行分析和論述，以加深也內(nèi)人士的了解。 談到顯示沒備，人們首先會想到電視和電腦的屏幕…… 如今，人們的工作、生活與顯示設備可講是鼠息相關(guān)，無論是在工業(yè)生產(chǎn)第一線，還是在家庭休閑娛樂．人們都希望能觀看到清晰、流暢的圖像畫面。而這對于顯示設備而言，除了高質(zhì)量的信號源和顯示器外，還需要一個介于兩者之問的、高性能的信號傳輸或接收裝置——信號接口。 所謂接口，就是能把兩方面聯(lián)系起來的部件；廣義上的接口，可理解為一種契約；具體到顯示設備的信號接口則是一種標準、規(guī)范和要求。 顯示設備的信號接口，有著類似公路交通管理的要求和功能，通過信號接口的信息(數(shù)據(jù))又如同公路上的車輛；人們?yōu)榱颂岣唢@示設備所呈現(xiàn)的高清晰圖像能力，首先會將公路升級改造成為更寬的高速公路，以加快通過信號口數(shù)據(jù)的流量、傳送更多的信息；其次會制定相關(guān)規(guī)則、采取相應的措施，使公路不堵、車輛安全，以確保信號接U質(zhì)量(版本)不斷提高、信息傳送更加安全。 隨著《“寬帶中國”戰(zhàn)略及實施方案》的全面推進．以及后高清3D和4K技術(shù)的發(fā)展，我國寬帶網(wǎng)絡覆蓋范圍不斷擴大，傳輸和接入能力不斷增強，人們已經(jīng)不能滿足模擬、標清影視圖像的傳送，相對的全高清視頻和大數(shù)據(jù)(如：網(wǎng)絡視頻、0TT等業(yè)務)傳輸，加速了當代顯示設備及信號接口的推陳出新。 現(xiàn)如今，顯示沒備最常使用的信號接口有如下四種。 VGA——Video Graphic Array：視頻圖形陣列接口，從1987年使用至今。 DVI——Digital Visual Interface：數(shù)字視頻接口，從1909年使用至今。 HDMI——High Definition MultimediaInterface：高清晰度多媒體接口，從2002年使用至今。 DP——Display Port：字顯示接口，從2006年使用至今。 VGA VGA是將模擬視頻信號(無音頻信號)傳輸?shù)斤@示器的信號接口標準。 1987年，IBM制定并推出了被稱為“顯示器數(shù)據(jù)線”的VGA接口標準，如今在顯示設備上只要看到藍色的接口，上面共有15引腳，分成3排，每排5個，基本上就可以確定是VGA了，如圖一(VGA接口)、圖二(VGA連接線)所示。又因為VGA接口豎看像一個大寫的字母D，所以又稱為D—SUB(D—subminiature：超小型接口)，可能當時這種接口已經(jīng)算小的了。 原初的汁算機與顯示設備，都是通過VGA接口連接的，計算機內(nèi)部以數(shù)字方式生成的圖像信號，經(jīng)過顯卡中的D／A(數(shù)字／模擬)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B(模擬基本彩色紅、綠、藍)三基色信號和行、場同步五種模擬信號，這些模擬信號通過VGA接口，傳送到模擬的CRT(陰極射線管，即顯象管)顯示設備中，控制并驅(qū)動CRT生成圖像。 因此，VGA接口用于連接模擬的CRT顯示沒備比較合理、可行，不存在問題。 但是，當VGA接口用于連接數(shù)字的LCD(液晶顯示器)、DLP(數(shù)字光處理)等顯示設備時，就需要在顯示設備中，配置或增加相應的A／D(模擬／數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后方能顯示圖像。這樣，經(jīng)過了D／A和A／D兩次轉(zhuǎn)換后，不可避免地損失了一些圖像細節(jié)，降低了圖像品質(zhì)。 另外，VGA接口最大可以滿足20時的圖像顯示，隨著屏幕加大，圖像將出現(xiàn)模糊、發(fā)虛。為解決此問題，現(xiàn)如今生產(chǎn)的20寸(包括20寸)以上的顯示器上，增加了一個數(shù)字方式的DVI接口，見圖三(VGA和DVI雙口)。 VGA接口在640×480的分辨率下，能同時顯示16種色彩或2s6種灰度；在320×240分辨率下，能同時顯示256種色彩或256種灰度?？梢哉f，在今后很長時間內(nèi)．VGA還是主要接口，并在不斷改進。 如今顯示器和顯卡都支持的SVGA(Super Video Graphics Array：高級視頻圖形陣列)模式．是廠商們在VGA基礎上，將顯存提升至1M，使其支持800×600或1(124×768分辨率，并得到VESA(Video Electronics Standards Association：視頻電子標準協(xié)會)認可的新標準。實際上，SVGA是VGA不斷改進的替代品。 DVI DVI是將數(shù)字視頻信號(無音頻信號)傳輸?shù)斤@示器的信號接口標準。 1994年年初，DDWG(Digital DisplayWorking Group：數(shù)字顯示工作小組)以美國Silicon Image公司的專利技術(shù)為藍本，提出DVI接口標準．目的是“通過數(shù)字方式來強化電腦顯示器的畫面品質(zhì)．統(tǒng)一新時代數(shù)字顯示設備的接口標準”，隨后得到Intel、DELL HP、IBM、微軟等企業(yè)的支持．經(jīng)過三年多的推廣，DVI技術(shù)在計算機顯示領域得到了迅速運用。 1998年9月，在“Intel開發(fā)者論壇”峰會上，DDWG正式推出DVI信號接口標準。 DVI和VGA接口完全不同，兩者不可共用。DVI一般都是白色的接口，上面是3排排列、每排8個針孔，如圖四(DVI接口)、圖五(DVI連接線)所示。 DVI有三類(DVI—A、DVI—D、DVI—I)信號傳送方式和五種信號接口形式，見表一。 DVI—A是純模擬信號接口，在CRT大屏幕中能看見，由于和VGA沒有本質(zhì)區(qū)圳，性能也不高，現(xiàn)今已被廢棄。 DVI—D是純數(shù)字信號接口，可以滿足超高分辨率及3D影視／游戲效果等數(shù)據(jù)的傳送，是目前應用最為主要的接口， DVI—I有數(shù)字和模擬兩種不同的信號接口 DVI—D和DVI—I都有單通道和雙通道之分，人們平時見到的都是單通道，雙通道成本很高，只有部分專業(yè)設備才具備，普通人很難見到。DVI—D和DVI—I的主要引腳相同，只是DVI—I摻雜了VGA數(shù)據(jù)接口．通過轉(zhuǎn)接頭可兼容VGA。 隨著電影、電視、電腦等圖像技術(shù)的融會貫通，以及數(shù)字高清視，音頻技術(shù)的發(fā)展，DVI逐漸暴露出了種種問題，主要有如下五大點： 因此考慮的對象是個人電腦，對于筆記本電腦、平板電視、移動數(shù)字設備等的兼容較差。 2、DVI沒有考慮對圖像版權(quán)HDCP(High—bandwidth Digital ContentProtection：高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護)的支持。 3、DVl只支持8bit的RGB信號傳輸，不支持廣色域的顯示終端(如大屏幕、高清及超高清顯示器及設備等)。 4、DVI出于兼容性考慮，預留了不少孔腳以支持模擬設備，造成了信號接口體積較大，效率很低。 5、DVl只能傳送數(shù)字視頻信號，沒有考慮數(shù)字音頻信號的傳送。 HDMI 由上可知，DVI暴露出的問題已成了數(shù)字高清視，音頻技術(shù)的發(fā)展瓶頸．無論是IT廠商、平板電視制造商、還是好萊塢的眾多出版商、傳媒公司等，都迫切需要一種更好的、能滿足未來高清視，音頻技術(shù)發(fā)展的信號接口，這促使了新的信號接口標準——HDMI的誕生。 1、HDMI接口標準的制定 2002年4月，松下、日立、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝等共同組建了HDMI Founders(高清晰度多媒體接口創(chuàng)建人)組織，開始著手“制定一種符合高清時代的全新數(shù)字化視，音頻接口標準”，提出了全新標準的基本要求： (1)接口為純數(shù)字方式，無需在信號傳送前進行D／A或A／D轉(zhuǎn)換； (2)接口可同時傳送視頻和音頻信號； (3)接口具有HDCP功能，以防具有著作權(quán)的聲像數(shù)字內(nèi)容遭到未經(jīng)授權(quán)的復制； (4)接口具備額外空間，日后有很大的升級余量。 2、HDMI接口標準的發(fā)布 2002年12月9日，HDMI Founders推出HDMI 1.0版接口標準，支持Dolby Digital(杜比數(shù)字)5.1和DTS(數(shù)字化影院)兩種最為廣泛的數(shù)字多聲道音頻流技術(shù)的應用. 2004年年底，美國FCC(聯(lián)邦通信委員會)規(guī)定從“21)(15年7月1日起，所有數(shù)字電視周邊產(chǎn)品．都必須內(nèi)建HEMI信號接口?！?BR> 2006年5月，HDMI Founders推出H D M I 1．3版接口標準．支持1080p@120 H z、720 p@2 40 H z和1080i@240Hz以及更高的1440p@120Hz顯示模式，同時向下完全兼容，包括DVI。 2009年6月,HDMI Founders推出，HDMl 1．4版接口標準．能滿足更高分辨率、刷新率和色位深度，如1080p以上全高清的播放和3D傳輸；另外。HDMI 1．4版還增加一條數(shù)據(jù)通道——HDMI以太網(wǎng)通道，該通道允許基于互聯(lián)網(wǎng)的HDMI設備和其它HDMI設備共享互聯(lián)網(wǎng)接入，無需另接一條以太網(wǎng)線，即可實現(xiàn)任何基于IP的高速雙向應用及通訊。 2010年3月，HDMI Founders推出HDMI 1．4a版接口標準，其關(guān)鍵是增強了3Dfi蔓用的功能，加入了用于廣播內(nèi)容的強制3D格式，以及稱為Top-and-Bottom(適應于不同的可選／被動)的3D格式。 2013年底，HDMI Founders聲稱，2014年二季度，將正式推出更加高科技的HDMI2.0版接口標準，其組織成員(松下)，將在2014年10月，推出全球首款加入HDMI 2信號接口的4K@50/60Hz電視。 不過筆者至今還沒見過第四代HDMl 2.0接口的應用，但如今的華碩MS系列，基本上都配有第三代HEMI 1．4版本，這也許是預示著HDMI應該逐漸將會成為主流．HEMI信號接口各版本號的性能見表二所示。 3、規(guī)范HDMl接口標準 2010年10月1日，HDMI Founders根據(jù)新版《商標和Logo使用規(guī)范》和“HDMI 1．4版的說法過于寬泛．無法顯示該設備的具體支持技術(shù)”等原因，要求“HDMI接口及線纜制造商在銷售和宣傳HDMI 1．4版時，從即日起禁止使用版本號標識，舊版接口及線纜則應在一年內(nèi)，去除所有用版本號標識的標簽、說明、包裝等。對于除接口及線纜以外的其他}IDMI設備，應在2012年1月1日前．去除所有版本號標識”。同時明確：在此之前，廠商應明確所使用技術(shù)的前提下，應用的版本號標識．如“HDMI v.1.4 with Audio Return Channel and HDMI EthernetChannel”(HDMI 1．4版支持．ARC音頻回援通道和HEC以太網(wǎng)通道)；嚴禁使用籠統(tǒng)的“HDMI v.104 compliant”(兼容HDMI1．4)。 4、HEMI信號接口的優(yōu)勢 使用HEMI信號接口，其視／音頻傳送優(yōu)勢見表三所示。 5、HDMI信號接口分類 HDMI信號接口可以分為HDMl Atype、HDMI B type、HDMI C type、HDMID type類型，每種類型的接口分別由用于設備端的插座和線纜端的插頭組成，其尺寸、外形和應用領域等見表四所示。 A型是HDMI為最常見的接口，接口外側(cè)沒有一圈厚度為0.5mm的金屬材質(zhì)屏蔽層，防止來自外界的各種干擾信號?內(nèi)側(cè)每根引腳的寬度為0.45mm，長度為4．1mm，其誤差為0.05mm左右．以保證良好的接觸性? B型比A型足足大了一圈，可傳輸A型兩倍的TMDS(最小化傳輸差分信號)數(shù)據(jù)量，相對等于DVI雙通道傳輸，可傳輸2560×1600以上的分辨率，因為A型只有單通道的TMDS傳輸，如果要傳輸B型的訊號，則必須要兩倍的傳輸效率，TMDS的工作頻率必須提高至270MHz以上：而在HDMI 1．3版出現(xiàn)之前，市面上大部分的TMDs只能穩(wěn)定在16sMHz以下工作。自HDMI 1．3版出臺后．B型的應用也就少了。 C型非常小巧，被稱為HDMI mini(迷你口)，是縮小的A型，但腳位定義有所改變。主要應用在便攜式裝置上。 D型比C型小很多，俗稱HDMI micro(微型口)，主要應用在一些小型的移動設備上。 以上幾種HDMI接口，均使用5V低電壓驅(qū)動，阻抗都是100歐姆，它們之間并沒有做到完全兼容，A型不能通過轉(zhuǎn)接沒備連接到B型，B型又不能轉(zhuǎn)接成c型；但A型和c型僅僅是物理尺寸上不問．可通過轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)兼容。目前一端為A型，一端為D型插頭的連接線纜，已在一些手機上應用。 DP 1、DP信號接口標準的發(fā)布 2006年5月．VESA正式發(fā)布DP信號接口標準。 DP和HDMI幾乎一樣，部支持數(shù)字視／音頻的同時傳輸。DP帶寬更大，最初的1.1版．帶寬高達10.8 Gbit／s，這與HDMI 1．3版的帶寬基本相當，后續(xù)版本的帶寬提升空間將更加強大。DP各版本性能見表五 2、DP信號接口標準的特性 (1)DP是個人電腦平臺下最新的顯示接口，是DVI的完美繼任者，主要應用于連接電腦和顯示器．與DVI一樣極少出現(xiàn)在個人電腦或Mac(蘋果電腦)以外的領域，如電視、手機、移動設備領域。 (2)DP是第一個依賴數(shù)據(jù)包化數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的顯示接口，此技術(shù)在以太網(wǎng)、USB和PCI Express等技術(shù)中部有應用。 (3)與HDMI不同，DP接口采用微封包傳輸架構(gòu)，由于帶寬非常高，因此絕對不至于其在傳輸過程中出現(xiàn)“掉包”的現(xiàn)象。而且微封包架構(gòu)的彈性大，DP可以輕松實現(xiàn)分屏顯示功能(一條DP連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流)，DP可以在同一組Lane／l。ink(通道，連線)內(nèi)傳輸多組視頻。 由此特性，DP一般用于多屏輸出，適用于軍工、醫(yī)學等需要多屏高分辨率的領域．所以現(xiàn)在的高端顯卡和專業(yè)顯卡才配備此接口，不過相信只要顯示器／電視的廠商推廣開來．相信更多的顯卡都會配備此接口的。 3、DP信號接口形狀 在接口形狀上DP梢大于HDMI．并且同樣支 持即插即用。DPI司樣也有標準口、迷你口、微型口，分別見圖十(DP標準口)、圖十一(DP迷你口)、圖十二(DP微型口)所示。除此之外．DP既支持外置顯示連接．也支持內(nèi)置顯示連接．兼容VGA、DVI等的轉(zhuǎn)接，見圖十三(DP轉(zhuǎn)VGA 連接線)、圖十四(DP轉(zhuǎn)DVI連接線)所示。 蘋果公司的Mac系列電腦是DP接口的先行者，同時大量使用DP mini接口，這種DP mini接口與Thunderbolt雷電接口是完美兼容的，Thunderbolt雷電接口將來可能取代現(xiàn)行的其他總線裝置．成為電腦對于外的單一總線，前景不可限量。 4、DP信號接口優(yōu)勢 DP的優(yōu)勢在于帶寬更高，可支持2560 x 1600、2048×1536等分辨率及30/36bit的色深；在1920×1200分辨率下，色彩支持達到120／24bit．超高的帶寬和分辨率完足以適應顯示設備的發(fā)展，足以應付未來的4K、8K甚至更高的分辨率需求。 結(jié)語 隨著后高清時代及3D和4K這兩個話題不斷上升，人們對顯示設備及信號的傳送的要求也隨之提高，VGA已不能滿足高清的顯示，如果只是簡單的看高清，那么DVI-I．DVI-D．HDMI，DP部可以，如果想看3D電視(3D電視帶寬要比普通電視高一倍)，HDMl和DP更是不在話下。VGA、DVI、HEMI、DP各信號接口所能支持的顯示模式、圖像格式、分辨率，清晰度及應用情況見表六所示。 相對于目前應用最廣的DVI接口，HDMI具有更多優(yōu)勢。一是，DVI是一種個人電腦上的標準接口，但是在家電市場并沒有多少設備采用(因為DVI接口體積巳大，影響了背板的線路布局)。二是，超低價高清播放器已經(jīng)普及，用HDMI接口連接可以不用主機直接播放。三是，DVl只能傳輸視頻信號。而音頻傳輸需要其他接口，使用起來不方便。而HDMI解決了這些問題，因而大受家電廠商歡迎。 另外，HDMI從外觀上看和VGA以及DVI完全不同，采用了類似于USB的設汁．這樣設計的好處是可以很方便的進行插拔，又徹底的解決了對于電視、電腦、手機、便攜式數(shù)字設備的兼容性問題。 雖然DP接口擁有眾多的優(yōu)勢，但是就目前來說還看不到普及的希望。如今民用級顯示器市場中采用DP接口的顯示器也不過戴爾的幾款產(chǎn)品．對于廣大的消費者而言，暫時也沒有必要花太多的精力放DP接口顯示器的選購之上。 若是想適應未來潮流，統(tǒng)一各種接口，到哪都可以“插”的話，還是選擇HDMIPE吧。 |
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