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三种先进的数位视频介面∶HDMI、DisplayPort、UDI

作者:时间:2009-08-10来源:网络收藏

  为何新标准都在强调频宽线路比?主要是基於成本及设计等考量,未来显示器的画寸仍会不断成长,长宽画素也会不断增加,如此视讯传输量也会增大,如果为了因应更高的传输而必须增加线路数,则在研发设计会新增调修的心力,在制造上也会增加线路成本。


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内接式运用

  标准推出後对DVI、发出多项质疑,其中一项即是DVI、都仅适用於外接,而没有内接用的设计,使设备制造商必须另觅内接方案,笔记型电脑业者就在机内使用LVDS介面,然如前所述∶LVDS介面的频宽线路比低落,难以因应日後更高的画寸、频宽。 方面认为DVI、HDMI并没有为视讯带来完整、连贯的连接方案,相对的则同时有内、外接版,内接版即可用取代LVDS。


的输出型接头(图左)与接收型接头(图右)

对此HDMI也没有解决方法,而将改进希望转移至即有提供内接方案,也期望用来取代LVDS,并与DisplayPort抗衡。

更精巧化的接头

  连接器不断精巧化是硬体元件必然趋势,同时也是线路数、线材成本外的第二项精省专案,愈小的接头意味著愈能精省用料成本。将此对应到视讯介面上,过去DVI的接头相当大,并且需要在两端用螺丝来进行固定,以防止意外拉扯所造成的接线脱落,到了HDMI则将接头大幅缩小,并取消用螺丝固定,直接以接头与接孔间的机械摩擦力来固定(类似USB、1934接头的作法),不过如此与螺丝方式相比则较易受外力扯脱。

  至於DisplayPort,其外接接头设计大体与HDMI相近,但额外提供一项选择性作法,即是在接头的塑胶部分设计一个可用拇指压按的反扣,以此来增加拉扯的抵抗力。不过在此之外,DisplayPort考虑到笔记型电脑轻薄短小的设计趋势,认为现有的视讯接头、接孔体积仍过大,不适用於轻薄机体上,所以增订了一项更迷你化的接头,此种接头除了供笔记型电脑(也包括其他掌上或可携式产品)使用外,也适用桌上型电脑的多重视讯输出上,可在一片介面卡的背板面积中同时放入多个DisplayPort的视讯输出接头。


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  迷你型接头也是DisplayPort阵营数落DVI/HDMI的一点,对此HDMI也在1.3版中进行增订补强,在原有A型、B型接头外再订立出C型的迷你接头,另外新的UDI介面也在制订之初就将采行更精巧化的接头设计,藉此因应DisplayPort的挑战。而在接头一片迷你化的声浪下, DVI已然出局,同时HDMI的B型(比A型体积大)接头也从此不再被提及。

交流

  DisplayPort另一项质疑是交流(AC Couple),认为随著半导体制程不断进步,从晶片传出的视讯信号,其电压准位也不断在降低,然从今日的角度看2002年提出的HDMI,其传输电压准位则偏高,如此将难以因应未来使用新制程的晶片,而必须增加电压准位转换的电路设计,不仅增加设计心力与制造成本,而且也会对传输效率造成折损。再一次, HDMI受到DisplayPort的压力,而在HDMI 1.3版中将传输电压的规范进行调降。

类比VGA相容

  DVI接头之所以肥大,有部分原因是为了相容过往的类比VGA信号,因而在线路数目上难以缩减,不过HDMI初期设定仅供CE用途,所以舍弃对类比VGA的相容。

  至於DisplayPort,既然被设定为IT、CE领域皆适用,因此也必须相容类比VGA,对此DisplayPort采用作法是在传输连线的中段额外串接上一个配接器(Adapter),透过配接器的视讯转换来相容类比VGA,不过此作法在信号能量与传输效能上都会有所折损,所以相容配接器的设计必须相当严谨才行。相对於此,HDMI虽然也强调同时适用於IT、CE,但过往的接头规格已定,无法再增设相容於类比VGA的线路,所以也只能采行介接转换一途。

  比较特别的是,新创的UDI也采类似的转换,但进一步将“可能在传输过程中加装配接器”的需求列入考虑,所以在介面定义时也增设了辅助供电的线路(类似USB、1394的作法),使加装的配接器可以获得较充沛的运作电源。为传输过程中的视讯转换配接器提供用电是DisplayPort较无考量到的一点,不过随著类比显示器的逐渐淡去,相容VGA的重要性也正持续降低。

色彩格式

  原本HDMI仅支援CE领域的YCrCb格式,但在DisplayPort出现後,HDMI也被定位成IT、CE同时适用,因此也开始支援IT领域所用的RGB格式。

  另外,DisplayPort为因应高画质电视等需求而支援30-bit(RGB三原色各10-bit)的色深(Color Depth),并挑战HDMI仅有24-bit(RGB三原色各8-bit),这迫使HDMI必须进步,自1.3版起不仅也支援30bit,并且也支援 36-bit(三色各12-bit)、48-bit(三色各16-bit),并增加对最新色彩格式标准xvYCC的支援,现在HDMI在色彩格式的支援上反高於DisplayPort。

附带音讯传输

  因为最初设定为CE领域使用,而CE向来是视讯、音讯同时使用,所以HDMI在设计之初就附带了音讯传输功效,最多可以传输8声道音讯。反之, IT领域并非一定要使用音讯,许多商用个人电脑或工作站都只需要简单的双声道即可,不会用到多声道的环绕音效,所以IT用的视讯介面不一定要附带音讯传输。

  为了同时适用於IT、CE两领域,DisplayPort也能够附带传输多声道音讯,不仅如此,其介面中负责沟通协调与控制之用的“辅助通道” 具有1Mbps的双向传输频宽,也可用来进行双向式的音讯传输,以此来支援视讯会议、网路电话等资讯应用,而这是HDMI所办不到的,HDMI仅能进行单向的音讯传输,无法双向。UDI由於预设用於IT领域,所以与DVI相同,完全不具备音讯传输功能。

  由於HDMI、UDI都以I2C介面进行显示上的沟通协调与控制,虽然最高速的I2C传输率达3.4Mbps,但HDMI、UDI多苹使用 100kbps/400kbps的标准/快速传输率,100kbps/400kbps在沟通协调之外,难有更多的频宽来支援音讯传递。

  不过,若论音讯标准的支援性,目前以HDMI居上风,HDMI订立之出标榜支援8声道的压缩性音讯,在1.2版时则支援了Sony的SACD音讯,1.3版更是追加支援了Dolby TrueHD及DTS-HD Master Audio等非失真性的音讯。DisplayPort则在实际的音讯标准支援上毫无动静。

线路长度

  对IT运用而言,很少将视讯接线拉的很长,但对CE运用而言就有需求,特别是在布建家庭剧院时。由於HDMI设定为CE之用,因此必须支援较长的连接,宣称长度可达15m,同样的,DisplayPort也宣称能达15m。至於DVI与UDI,DVI仅能有数公尺的接线,而UDI则尚未公布相关资讯。

  要注意的是,15m仅是现有的推行宣称,但必须透过实际的验证考验才算数,以DisplayPort为例,现阶段能全速传输的长度仅在3m内,但15m内仍可以有HDTV 1080p水准的传输能力,亦即传输效能已因长度的增加而衰减。

  同样的,HDMI也必须有相同的实际考验,15m一样是个宣称值,在多少长度上仍可维持最多的传输频宽,也尚无具体的细节资料,且会随著技术的精进提升而强化。

内容保护

  在CE领域相当注重视讯内容的防拷,特别是影片的创作商、发行通路商、播送营运业者等已对网路P2P软体闻之丧胆,所以HDMI、DisplayPort等都有将防拷机制列入考虑。

  HDMI支援Intel的HDCP防拷机制,而DisplayPort在1.0版时只支援Philips的DPCP防拷机制,但DPCP属新创标准,真正较广泛运用的是HDCP,因此DisplayPort在初期不如HDMI,不过Display Port自1.1版开始也支援HDCP,反而超越HDMI。至於UDI目前也仅支援HDCP。

技术授权费、权利金

  技术授权费与权利金也是DisplayPort积极攻击HDMI的一点,制造商必须每年支付1.5万美元的年费才能使用HDMI的技术,同时生产的产品上每设置一个HDMI的连接埠就要收取4美分的权利金,这对制造商而言实是一大负荷,以致HDMI自2002年即发表,但数年来的推行与普及率却相当迟缓。

  相对的,DisplayPort采行免授权费、免权利金的政策,仅DPCP的防拷机制要额外的授权花费,且为选用,不需此机制即不用付费。由於感受到DisplayPort的在授权费方面的压力,HDMI现已调降年费为每年1万美元,并指出DisplayPort的支援成员仍各自向下游采行业者收取相关技术费用,不过这点并未被证实。

实际采用

  这点目前以HDMI领先,知名的Sony PS3电视游乐器、Apple的Apple TV媒体配接器等,都已经具备HDMI介面,DisplayPort却尚未见到实际产品采用;UDI也一样未见实际采用。不过这项领先也可能是推行时间的前後差异所致,HDMI於2002年提出,DisplayPort为2005年,UDI则为2006年,後续的消长仍有待观察。

  有了竞争才有进步,HDMI从2002年的1.0版发表,一直到2005年DisplayPort推出前的近3年时间内可以说毫无进步,过程中仅些许小幅的调整、修订,然在DisplayPort的竞争标准出现後,在短短不到2年的时间内频频进行强化与提升,并激出了UDI新标准。因此,三项标准的互竞虽然对设计者、制造商、消费者造成选择上的犹疑、紊乱,但相对的也迫此标准订立者进步并加码挽留用户,从而加快了技术进步的步伐,并将为消费者带来更多的实惠和方便。


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