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事實上,新一代接口標準的統(tǒng)一和升級工作正在進行之中。HDMI就是新一代接口的先行者,視頻信號和音頻信號均可以通過HDMI連接線傳輸,目前它已經(jīng)被應(yīng)用在平板電視、藍光播放器、HD DVD播放器、顯卡、主板和游戲機上。不過HDMI的性能和功能還未完全滿足未來高清晰音視頻整合傳輸?shù)男枨。此時統(tǒng)一接口的另一個有力競爭對手——DisplayPort登場了,今年5月份VESA正式發(fā)布了DisplayPort 1.0標準,這是一種針對所有顯示設(shè)備的包括內(nèi)部和外部接口的開放標準,新一代音視頻接口的競爭已經(jīng)展開。
小知識:
一、不斷改進的視頻接口
回顧視頻接口的歷史,最早可以追溯到與電視同時出現(xiàn)的RF射頻接口。毫無疑問,這是在電視機上最早出現(xiàn)的接口,其成像原理是將視頻信號(CVBS)和音頻信號(Audio)混合編碼后輸出,然后在顯示設(shè)備內(nèi)部進行一系列分離/解碼的過程輸出成像。由于視頻、音頻混合編碼的環(huán)節(jié)較多,導(dǎo)致信號互相干擾,現(xiàn)在看來其畫面輸出質(zhì)量是所有接口中最差的。
RF射頻接頭
接下得到應(yīng)用的AV接口可以算是RF射頻接口的改進型。它包含三條線:音頻接口(紅色與白色線,組成左右聲道)和視頻接口(黃色)。但由于AV接口輸出的是混合亮度與色度的視頻信號,所以仍然需要顯示設(shè)備進行亮度和色彩分離,并且解碼才能成像,這必然造成畫質(zhì)的損失,所以AV接口的輸出效果依然不能讓人滿意。
AV接頭
于是工程師們在AV接口的基礎(chǔ)上加以改進,制定了S-Video端子,著重于改善畫質(zhì)。與AV接口相比,S-Video端子去掉了音頻線路,不再對色度與亮度混合傳輸,這樣就避免了設(shè)備內(nèi)信號干擾而產(chǎn)生的圖像失真。S-Video端子目前在DVD、PS2、XBOX、NGC等視頻和游戲設(shè)備上廣泛使用。不過,S-Video端子仍要將色度與亮度兩路信號混合為一路色度信號進行成像,所以仍然存在著畫質(zhì)損失的情況。
S-Video端子接頭
為了進一步提升畫質(zhì),工程師們又制定了色差分量接口。相比AV接口和S-Video端子,色差分量接口是將信號分為紅、藍、綠三種基色來傳輸?shù),使畫面更加清晰、色彩還原度更高。這種接口在DVD、PS2、XBOX、NGC等視頻和游戲設(shè)備上都可以使用,各大電器制造商也在它的基礎(chǔ)上發(fā)展出自己的視頻接口,例如歐洲SCART接口、日本D端子和美國3RCA色差分量接口。
色差分量接頭
上述接口都是為了滿足家電發(fā)展的需要,而在上個世紀90年代初,PC的迅猛發(fā)展也對視頻傳輸提出了更高的要求。于是工程師們在色差分量接口的基礎(chǔ)上衍生出VGA接口,又稱D-Sub接口,這就是我們在CRT顯示器上最常見到的視頻接口。VGA接口傳輸?shù)氖悄M信號,這是由于CRT顯示器無法直接接收數(shù)字信號,所以必須將顯卡處理的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號再進行傳輸,該轉(zhuǎn)換過程也必定會造成畫質(zhì)的失真。而對于LCD顯示器來說,它可以直接接收數(shù)字信號,如果再使用VGA接口,數(shù)字/模擬信號的轉(zhuǎn)換反而多此一舉。因此數(shù)字視頻接口,DVI應(yīng)運而生,它可將數(shù)字信號不加轉(zhuǎn)換而直接傳輸?shù)斤@示器中,因此在LCD顯示器上得到了廣泛的應(yīng)用。
VGA接頭(D-Sub)
DVI接頭
反觀家電方面,隨著液晶電視的普及,家電也面臨著從傳統(tǒng)模擬信號傳輸?shù)綌?shù)字信號傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變。目前剛剛興起的HDMI接口就是應(yīng)用在家電和PC上的新式數(shù)字視頻接口,由于它的帶寬較大,還重新整合了音頻線路,因此有人稱其為“超級AV接口”。HDMI的詳細資料可參見本刊2月下的“技術(shù)廣角”欄目。
不過,HDMI在面對未來大屏幕高清顯示和高度整合功能的需求時,仍然力不從心。在這種環(huán)境下,全面統(tǒng)一視頻接口的DisplayPort標準應(yīng)運而生。
二、DisplayPort滿足未來數(shù)字家庭的高需求
在DisplayPort的諸多特性中,最吸引人的就是它的高帶寬和多通道。它可以提供四條主傳輸通道,每條通道的帶寬為2.7Gb/s,總共可提供最高帶寬為10.8Gb/s。相比之下,DVI的帶寬僅有1.65Gb/s,HDMI 1.2a的帶寬為4.95Gb/s,即使HDMI 2.0的帶寬也只是剛好與DisplayPort 1.0打成平手。隨著今后家庭中平板電視的尺寸不斷擴大,其分辨率也必然要不斷提高。而單個DVI接口最高只能支持1920×1200(24位色深,30Hz)分辨率,因此,24、30英寸LCD顯示器通常都需要采用雙DVI接口進行拼合顯示。而DisplayPort充足的帶寬則保證了今后大尺寸顯示設(shè)備對更高分辨率的要求。
HDMI接頭
尤其值得注意的是,在四條主傳輸通道之外,DisplayPort還提供了一條功能強大的輔助通道。該輔助通道帶寬為1Mbps,最高延遲僅為500μs,可以直接作為語音聊天、VoIP和攝像頭影像等低帶寬數(shù)據(jù)的傳輸通道,另外它還能用作無延遲的游戲控制和遙控的專用通道。相比HDMI只整合了音頻和視頻,DisplayPort則擁有更多的功能,實現(xiàn)了對周邊設(shè)備最大程度的整合控制,用戶不會再因面對蜘蛛網(wǎng)般的線纜而發(fā)愁。
依靠高帶寬,DisplayPort能夠?qū)崿F(xiàn)2048x1536@36bpp(位每像素)@60Hz
支持DisplayPort的顯示器集成了麥克風(fēng)和攝像頭,利用DisplayPort直接進行影音通訊,無需再額外配置這兩個設(shè)備,節(jié)省系統(tǒng)資源,實現(xiàn)了在同一物理層上的即時通訊
與HDMI相同的是,DisplayPort也允許音頻信號與視頻信號共用一條線纜傳輸,支持多種高質(zhì)量數(shù)字音頻。在DisplayPort 1.0標準中,雖然暫時只支持一條音頻流傳輸,但由于它具有無縫擴展的特性,在后續(xù)版本中可以升級為支持多條視頻/音頻流同時傳輸。這樣我們就能用一條DisplayPort連接線傳輸實現(xiàn)畫中畫、分屏顯示等功能,最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流,再也不用擔心家中出現(xiàn)“搶電視看”的場面了。
除此之外,DisplayPort還提供了“內(nèi)容保護(Content Protection)”技術(shù),該技術(shù)基于128位高速加密引擎,采用標準密鑰交換方法(Standard Key Exchange Method),支持標準的RSA認證,提供高達2048位的密鑰長度。但這項技術(shù)僅作為DisplayPort標準規(guī)范中的可選內(nèi)容,而非強制要求。對被盜版困擾已久的電影發(fā)行商們來說,DisplayPort的內(nèi)容保護技術(shù)比HDMI的HDCP更加可靠,這無疑是一個福音,內(nèi)容提供商紛紛表示對該技術(shù)的支持。另外,為兼顧現(xiàn)有的顯示設(shè)備,DisplayPort在集成電路中采用雙標準的傳輸單元和接收器,只要轉(zhuǎn)接一個轉(zhuǎn)換適配器,即可在現(xiàn)有的顯示設(shè)備上觀看由DisplayPort傳輸?shù)膬?nèi)容,保護了用戶原有的投資。
DisplayPort擁有以上種種優(yōu)勢,都是源于全新的傳輸架構(gòu)Micro-Packet。而且DisplayPort采用這種架構(gòu)后,還能簡化視頻輸出/輸入設(shè)備的設(shè)計工作,降低成本,有利于提升畫面質(zhì)量。
在視頻輸出上,相比DVI,DisplayPort可省去TMDS轉(zhuǎn)換電路
三、Micro-Packet架構(gòu)簡化了相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計
由于DisplayPort摒棄了傳統(tǒng)的信號傳輸架構(gòu),讓產(chǎn)品設(shè)計更加簡單。從視頻輸出端來看,為了提高信號傳輸?shù)乃俣群唾|(zhì)量,HDMI和DVI都采用了TMDS信號傳輸技術(shù),因此圖像在輸出前,數(shù)字信號必須通過TMDS轉(zhuǎn)換電路變?yōu)門MDS信號,然后再進行傳輸。采用DisplayPort后,數(shù)字信號可以直接輸出,不再需要TMDS轉(zhuǎn)換電路。
當信號輸入到LCD顯示器時,雖然它支持VGA/DVI輸入,但其面板計時控制器(TCON)實際上接收的是LVDS信號,因此VGA或TMDS信號在輸入LCD顯示器后,還必須再轉(zhuǎn)換成LVDS信號才能驅(qū)動面板進行顯示。相比之下,DisplayPort則實現(xiàn)了與面板的集成,可直接驅(qū)動面板進行顯示,精簡了LVDS轉(zhuǎn)換電路。
當信號輸入到平板電視時,在現(xiàn)有的電路結(jié)構(gòu)中,要求主板和輸入單元之間架設(shè)多條獨立的連接線,以傳輸DVI、HDMI、S端子等不同的信號。采用DisplayPort后,通過一條連接線即可將所有的信號輸入主板上的視頻處理器,這樣既降低了主板的設(shè)計難度,也大大削減了成本。
對LCD顯示器而言,相比DVI,DisplayPort可省去LVDS轉(zhuǎn)換電路
在平板電視上,在輸入單元增加DisplayPort轉(zhuǎn)換電路,通過一條連接線即可將所有的信號傳輸?shù)街靼迳?
我們知道,信號在轉(zhuǎn)換過程難免會造成畫質(zhì)的損失,采用DisplayPort并簡化轉(zhuǎn)換步驟后,信號經(jīng)歷的轉(zhuǎn)換過程更少,讓視頻信號近似于無損傳輸。
四、DisplayPort能否在接口大戰(zhàn)中笑到最后?
目前IT行業(yè)正處于新舊交替的特殊時期,數(shù)字家庭和高清晰內(nèi)容正逐漸興起,各種新舊接口標準并立。為了在這場接口大戰(zhàn)中取得最終的勝利,VESA將把DisplayPort打造為一個獨立的開放性標準體系,在授權(quán)政策上實行RAND(Reasonable and Non-Discriminatory Licensing,合理且非歧視性授權(quán)),即該標準對非VESA成員公司同樣開放,并且不限制使用領(lǐng)域。同時,為提高DisplayPort的持久競爭力,VESA允許成員公司提出各種改進建議,并可
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DisplayPort接頭示意圖
當然DisplayPort也面對著激烈的挑戰(zhàn)。早在去年8月15日DisplayPort 1.0標準草案提交VESA審議后僅一周時間,HDMI 1.2標準就在8月23日出臺。HDMI 1.2標準最大的變化是摒棄之前定位于消費電子市場的策略,積極、全面地支持PC。此后在12月20日,Intel攜Silicon Image等公司組成UDI SIG(UDI Special Interest Group,UDI特別興趣小組),提出了另一種視頻接口標準UDI(Unified Display Interface,統(tǒng)一視頻接口)。半年之內(nèi),本就錯綜復(fù)雜的視頻接口標準的競爭更是硝煙彌漫,DisplayPort、HDMI和UDI都旨在統(tǒng)一PC和家電兩大應(yīng)用領(lǐng)域的視頻接口標準,正面沖突不可避免。
從技術(shù)上來說,HDMI和UDI都未能擺脫DVI的核心技術(shù)TMDS,僅僅是對TMDS進行重新設(shè)計、規(guī)劃,本質(zhì)上是對DVI的擴展,而且HDMI和UDI的內(nèi)容保護技術(shù)都是HDCP。DisplayPort則采用更先進、更開放的ANSI 8B/10B編碼技術(shù)傳遞脈沖信號,不但可降低生產(chǎn)成本,還有效地減少了信號的干擾,有利于提升畫質(zhì)。
拋開技術(shù)層面不談,我們還能發(fā)現(xiàn)更有趣的事。很多公司都是腳踏三只船,同時支持DisplayPort、HDMI和UDI,都抱著不管哪方最終勝出,自己都不會吃虧的打算。HDMI 1.2標準是由HDMI Licensing,LLC(HMDI認證測試中心)發(fā)布的,該機構(gòu)恰恰是UDI SIG主力成員Silicon Image的子公司。在這種情況下,HDMI和UDI在信號傳輸、內(nèi)容保護等諸多技術(shù)上相似或相同,“兩兄弟”同室操戈的局面從UDI誕生之日就已經(jīng)注定。在這場“兄弟”之爭中,UDI只支持視頻而不支持音頻是一個致命傷,雖然以Intel為主導(dǎo)的UDI SIG只是將UDI定位于取代傳統(tǒng)的DVI接口,但這顯然與數(shù)字家庭的整合大潮流不符。相比之下,HDMI通吃PC和家電市場、整合音視頻傳輸才是行業(yè)的大趨勢。因此最后這場競爭很可能演變?yōu)镠DMI與DisplayPort兩強爭霸的局面。
從現(xiàn)在的情況來看,明年初首批DisplayPort產(chǎn)品就將進入市場,PC市場是DisplayPort先鋒部隊的目標。而在家電市場,HDMI很可能會作為主要接口存在一段時間,DisplayPort則會在VESA成員公司的支持下逐漸奪取市場份額。
從VESA為DisplayPort描繪的范圍中不難看出VESA的“胃口”之大,也從另一個側(cè)面折射出DisplayPort的“兼容并包”
寫在最后
憑借著擁有滿足現(xiàn)有數(shù)字家庭需求的性能和功能,HDMI已經(jīng)在PC和家電市場得到了廣泛的認同,而DisplayPort將以技術(shù)優(yōu)勢和更徹底的整合功能向HDMI發(fā)起了挑戰(zhàn)。但不論最后我們會使用什么樣的接口,PC與家電的音視頻接口統(tǒng)一已經(jīng)是大勢所趨,不可阻擋。這個工作即便不是由DisplayPort完成,也必有后來者實現(xiàn)。
VESA,全稱“Video Electronics Standards Association”,即視頻電子標準協(xié)會,是開發(fā)、促進顯示技術(shù)及視頻接口標準的非贏利國際組織。至2005年9月,成員公司已達126家,其中既包括Dell和HP兩大PC OEM廠商,又有顯示芯片大鱷ATI和NVIDIA,以及SAMSUNG、PHILIPS和Genesis等顯示技術(shù)巨頭,還包括全球最大的連接器供應(yīng)商Molex和Tyco。VESA成員公司在顯示產(chǎn)品方面所占全世界的市場份額為:桌面顯示器超過66%,筆記本顯示單元超過60%,大面積TFT-LCD顯示單元超過80%,顯示芯片超過90%,顯示控制器超過60%。
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