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視訊傳輸新標準DisplayPort

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1 視訊傳輸新標準DisplayPort 于 周一 11月 02, 2009 8:21 pm

電腦螢幕的連接端子,主要分為類比式的VGA,以及數位式的DVI兩種規格,而即將推出的DisplayPort,將會帶給使用者第三種選擇,甚至有可能取代目前數位電視所使用的HDMI介面。HDMI不再是未來唯一選擇。 電腦螢幕的連接端子,主要分為類比式的VGA


digitalhome數位家庭 / 文.圖/S.Roach

電腦螢幕的連接端子,主要分為類比式的VGA,以及數位式的DVI兩種規格,而即將推出的DisplayPort,將會帶給使用者第三種選擇,甚至有可能取代目前數位電視所使用的HDMI介面。 HDMI不再是未來唯一選擇
電腦螢幕的連接端子,主要分為類比式的VGA,以及數位式的DVI兩種規格,而即將推出的DisplayPort,將會帶給使用者第三種選擇,甚至有可能取代目前數位電視所使用的HDMI介面。 DisplaytPort是由VESA所制訂;VESA全名是Video Electronics Standards Association(影像電子標準協會),該協會的工作如同其名,專注於影像電子規格的制訂,而且已經持續好一段時間了。在很古早的個人電腦時代,VESA便主導當時的單色,以及後來的彩色螢幕規格,其中最有名的是彩色螢幕VGA (Video Graphic Adaptor)規格。
<table border=0 cellSpacing=10 cellPadding=1 width=100 align=right><tr><td bgColor=#000000><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"><tr><td bgColor=#ffffff></TD></TR>
<tr><td bgColor=#e1e1e1><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=8 width="100%" bgColor=#eaeaea><tr><td class=DescriptionOfPicture>數一下VGA接頭,一共有十五隻腳,其中有三條是紅、藍、綠色信號線,兩條則控制電子槍上下左右移動(圖片來源:z.about.com/d/hometheater/1/7/G/9/vga2.JPG)</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>老舊的類比式VGA VGA這個單字在歷經長時間的發展後,已經有了許多不同於當時的定義。在一開始,VGA指的是640×480解析度的彩色螢幕,現在有時指的是類比式CRT陰極射線管螢幕,有時則代表螢幕用的類比接頭(或稱D-SUB)。在一些電影上,用許多寬大的LCD螢幕架設出高科技的感覺,而藉由用龐大、笨重的CRT螢幕代表古老的科技;CRT配備的VGA接頭,也當然成為舊時代的象徵。從電路的角度來看,VGA的確相當原始,沒有經過任何裝飾,將影像資料從電腦傳遞到螢幕。 VGA接頭一共有十五隻針腳,其實只要六隻針腳就可以進行工作,裡面包括了紅、藍、綠三種顏色的類比信號,以及控制CRT電子槍上下左右移動的信號,告訴螢幕現在要開始一條新的水平線,或是一個全新畫面的開始。
<table border=0 cellSpacing=10 cellPadding=1 width=100 align=left><tr><td bgColor=#000000><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"><tr><td bgColor=#ffffff></TD></TR>
<tr><td bgColor=#e1e1e1><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=8 width="100%" bgColor=#eaeaea><tr><td class=DescriptionOfPicture>右方是電腦使用的 DVI,左方是CE使用的HDMI接頭。兩者採用相同的電子技術,但HDMI可以傳遞聲音訊號,並且有版權保護功能。(本圖取自microsoundvision)</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>DVI意欲取代VGA VGA規格很快就固定下來,之後亦出現許多加強版,比較為人所熟知的是XGA,這代表將解析度增加到1024×768,當然還有一堆奇奇怪怪的SVGA、SXGA等,不花點心思研究,很難瞭解其代表的解析度。不過這些解析度都還是使用VGA類比接頭,唯一的差異是內部信號跑得比較快,或是換頁速度更頻繁,而電腦使用者也根本不必顧慮這些細節,買了新的電腦螢幕跟顯示卡回家後,還是繼續使用古早的VGA纜線,兩邊接上就可以順利顯示。 好用歸好用,VGA還是有很多缺點,尤其是螢幕越做越大時,VGA使用類比信號的缺點就出現了。類比信號在高速傳輸時,會有強度衰減的問題,電腦希望秀出白色,結果傳送過去的信號變成不怎麼白的白色;此外,信號匹配如果做得不好,甚至會出現鬼影,因此出現了數位式介面DVI。 快速普及的DVI
在經過幾年的推廣後,DVI絕對可說是極為成功的標準,雖然DVI考慮了與VGA相容的問題,因此出現了DVI-A(類比)、DVI-D(數位)與DVI-I(共用)等多種形式,但大部分使用者還是很爽快的一併改換DVI顯示卡與DVI端子的螢幕,並不考慮類比、數位相容的問題。尤其對於顯示品質十分挑剔的使用者,對於DVI的接受度更高。 究竟DVI的普及度有多高?只要去電腦賣場走一遭就知道了。現在低價的顯示卡都已經搭載DVI端子,甚至完全拋棄類比式的VGA;如果該顯示卡支援類比信號,往往是為了看電視而使用S-Video等消費性電子產品(CE)所對應的規格。根據市調資料指出,去年DVI的相關設備就賣出了六千萬套。 HDMI可說是CE界的一個里程碑,近年來終於藉由高畫質影音取得使用者的認同,並以傳輸時的加密機制讓上游片商能夠信任;而且這是PC與CE產業的聯手合作,以PC既有DVI技術為基礎,打造一個全新規格讓CE使用。在從前的時代,消費性電子產品跟電腦是不一樣的世界,不過這次主要討論的DisplayPort,則是以單一種接頭,同時統一PC與CE產業,讓不同用途的螢幕與影音設備能夠彼此互通。
<table border=0 cellSpacing=10 cellPadding=1 width=100 align=right><tr><td bgColor=#000000><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"><tr><td bgColor=#ffffff></TD></TR>
<tr><td bgColor=#e1e1e1><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=8 width="100%" bgColor=#eaeaea><tr><td class=DescriptionOfPicture>DisplayPort的接頭,體積跟USB差不多大,而且還設計有插拔機構方便移除(圖片來源:Molex)</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>DisplayPort規格介紹 DisplayPort的接頭比較小,尺寸跟USB差不多;傳輸距離則比所有現行規格更長,高達15公尺,而且支援傳送更高的解析度,或是說驅動更大的螢幕畫面。只要一條線,就可以推動解析度2560×1600的螢幕;但是如果不想犧牲畫質,比較中庸的規格則是目前相關廠商正在力推的1920×1080,而且螢幕更新率為96Hz,並非目前主要運用之60Hz。 DisplayPort可以推動這樣大的螢幕解析度,起因是傳輸頻寬比DVI高,後者每個通道只有0.945Gbps,湊足四個通道是3.75Gbps,比不上DisplayPort的10.8 Gbps,而且VESA打算在2008、或是2009年提出加強版,將速度一舉提升到21.6Gbps,這應該是可以撐上好幾年,能夠對應未來螢幕的傳輸技術。
<table border=0 cellSpacing=10 cellPadding=1 width=100 align=right><tr><td bgColor=#000000><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"><tr><td bgColor=#ffffff></TD></TR>
<tr><td bgColor=#e1e1e1><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=8 width="100%" bgColor=#eaeaea><tr><td class=DescriptionOfPicture>DisplayPort是許多電腦廠商屬意的標準,在AMD的規劃中,用來接替DVI與HDMI的現今地位(圖片來源:AMD)</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>以封包傳送資料的DisplayPort 如果只有這些數字上的優點,其實並不足以吸引廠商使用一個與DVI、VGA完全不相容的新規格,畢竟這代表消費者必須重新購買各種相關配備,令其比推廣DVI更為困難。DisplayPort真正的優點隱藏在表面下,他使用更多的技術,讓螢幕訊號線不再是單純、重複性的傳遞影像訊號。 以傳輸資料的方式來說,VGA跟DVI都是很直覺地將電腦記憶體所儲存的資料,原封不動的序列化之後送到螢幕,而螢幕的控制器接收信號時,再逐一描繪重現。DisplayPort使用網路傳輸的技術,利用封包的概念,將資料整批進行傳遞。 利用封包傳遞資料,跟傳統的直接傳遞方式相較,就好比是Skype電話與一般電話;後者除非經過特殊設定,像是特別註明此號碼用來傳真,不然電話鈴聲響起時,一定是用作人聲通訊,不能另做他用;而Skype簡單來說,因為有封包網路架構,可以標示每筆資料的用途,因此可以講話、傳檔案,擁有更多功能。 為螢幕賦加各種功能
嘿!電腦跟螢幕之間的連線要許多功能幹嘛?難道要讓這台螢幕唱歌跳舞不成?雖不中亦不遠矣,已經有些廠商想把麥克風、喇叭與網路攝影機全部透過DisplayPort與電腦主機相連,甚至DisplayPort可以讓電腦透過封包定址的方式,同時控制多台螢幕;至於更多的功用,就請靜待工程師盡情發揮創意。 除了傳遞方式不同,DisplayPort也很重視加密安全機制。新一代的藍光光碟技術之所以這麼晚才上市,藍光光源產量不穩定雖是原因之一,而另一個背後的阻力,則是好萊塢的片商不放心他的安全機制,不想釋出高畫質影片以免在網路上到處流傳。好萊塢的八大影業對於這件事可是擔心得半死,他們的態度讓工程師想盡辦法加強產品的安全性。 當初DVI制訂完成之後,片商發現這實在是個風險很高的技術,讓電腦原封不動以數位方式將影片傳遞到螢幕,只要找一台DVI資料擷取器,就可以在毫無耗損的情況下側錄影片,即便光碟片的保護再怎麼強大都沒有用。我們知道這年頭DVD的破解程式到處都是,所以新興起的高畫質影音絕對不能重蹈覆轍,因此DVI必須經過重新包裝,變成今天的HDMI。 著作權保護機制
HDMI的本質就是DVI,用一樣的技術與相同的方式傳遞資料,至於接頭無法對應,那只是故意做出來的差別性。HDMI與DVI的最大不同,其實並非接頭不一樣,而是前者擁有較難破解的加密機制「HDCP」。在電腦與螢幕,或是DVD播放機與LCD TV之間,會彼此辨認對方的身份,用加密演算法確認對方具備一定等級的安全性,或者說都是被好萊塢片商認可的設備,否則無法播放高畫質影片。 雖然這樣的保護機制令人困擾,但是唯有如此,片商才肯釋放高畫質影片讓我們觀賞。另一方面,傳統視聽設備所使用的類比信號,像是S-Video或Composit,都會受到相當的限制,沒辦法輕易提供HD解析度的信號,所以HDMI才會被視聽業界所接受,變成頂級配備的代表。 DisplayPort令業界困擾的是其加密機制與HDCP並不相容,DVI與HDMI都使用獨家專利的TMDS傳輸晶片,硬體設備想要建構相關技術就得付錢,雖然金額不多,但是在電腦業界這種毛利超低的產業,還是有人想省下這筆授權費用,所以DisplayPort的設計目標之一,就是以免費的方式讓大家公開使用保護機制;而DHCP則擺明他們不做慈善事業,所以DisplayPort只好自行開發加密規格,而且以128bits key大幅領先DHCP的40bits key,希望獲得好萊塢片商們的認可。
<table border=0 cellSpacing=10 cellPadding=1 width=100 align=left><tr><td bgColor=#000000><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%"><tr><td bgColor=#ffffff></TD></TR>
<tr><td bgColor=#e1e1e1><table border=0 cellSpacing=0 cellPadding=8 width="100%" bgColor=#eaeaea><tr><td class=DescriptionOfPicture>DELL電腦展示的DisplayPort規格顯示器(本圖取自Gearlog網站)</TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE></TD></TR></TABLE>DisplayPort市場分析 其實當時業界推動DVI取代VGA,英特爾也是幕後推手之一,希望以高解析畫面的革命,刺激強大效能CPU的市場需求,不用筆者贅言,大家也知道數位影片已經是CPU、網路頻寬與硬碟機成長的幕後推手。 就DisplayPort而言,其實英特爾仍然是主要推動者之一,因為其已經順利將序列傳輸的PCI Express帶到市場上,而PCI Express的特性相當優秀,故利用此已經開發完成的技術加以包裝變成DisplayPort,就可以一魚兩吃。另一個重點是,DisplayPort與PCI Express採用相類似的電路製造而成,CPU有機會不透過繪圖晶片,直接下命令控制螢幕,未來會是個很有趣的應用方式。 DisplayPort之目的是想統一數位顯示器的介面規格,不論電腦或是消費性電子產品,同時藉由更好的技術讓螢幕具備更多功能,還可以趁此免除討厭的技術授權費用。美國戴爾電腦(DELL)是全世界最大的液晶螢幕供應商,已經在月前發表世界第一款支援DisplayPort的顯示器,姑且不論是否可以買到相對應的顯示卡,DisplayPort技術至少已經踏出他的第一步,即將出現在日常生活中。 各種視訊傳輸規格比較
DVI
針對的市場:電腦
頻寬:3.75Gbps
最大傳輸距離:未定義,依照線材之不同而改變,
一般是 5m,特殊線材到15m 左右
最大解析度:1920X1200;2560X1600(dual link) HDMI
針對的市場:消費性電子產品
頻寬:10.2Gbps
最大傳輸距離:未定義,依照線材之不同而改變,
一般是 5m,特殊線材到15m 左右
最大解析度:2560X1600 DisplayPort
針對的市場:電腦與消費性電子產品
頻寬:10.8Gbps (未來將再升級)
最大傳輸距離:15 公尺
最大解析度:2560X1600(未來將再升級)

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