顯示器接口認識與比較
顯示器接口是指顯示器和主機之間的接口,通常有DVI、HDMI和15針D-Sub(VGA)三種:
DVI數字輸入接口:DVI(Digital Visual Interface,數字視頻接口)是近年來隨著數字化顯示設備的發展而發展起來的一種顯示接口。普通的模擬RGB接口在顯示過程中,首先要在計算機的顯卡中經過數字/模擬轉換,將數字信號轉換為模擬信號傳輸到顯示設備中,而在數字化顯示設備中,又要經模擬/數字轉換將模擬信號轉換成數字信號,然后顯示。在經過2次轉換后,不可避免地造成了一些信息的丟失,對圖像質量也有一定影響。而DVI接口中,計算機直接以數字信號的方式將顯示信息傳送到顯示設備中,避免了2次轉換過程,因此從理論上講,采用DVI接口的顯示設備的圖像質量要更好。另外DVI接口實現了真正的即插即用和熱插拔,免除了在連接過程中需關閉計算機和顯示設備的麻煩。現在很多液晶顯示器都采用該接口,CRT顯示器使用DVI接口的比例比較少。需要說明的是,現在有些液晶顯示器的DVI接口可以支持HDCP協議,為看有版權的高清電影電視打下基礎。
HDMI數字輸入接口:HDMI的英文全稱是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒體接口。HDMI接口可以提供高達5Gbps的數據傳輸帶寬,可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。同時無需在信號傳送前進行數/模或者模/數轉換,可以保證最高質量的影音信號傳送。應用HDMI的好處是:只需要一條HDMI線,便可以同時傳送影音信號,而不像現在需要多條線材來連接;同時,由于無線進行數/模或者模/數轉換,能取得更高的音頻和視頻傳輸質量。對消費者而言,HDMI技術不僅能提供清晰的畫質,而且由于音頻/視頻采用同一電纜 ,大大簡化了家庭影院系統的安裝。HDMI接口支持HDCP協議,為看有版權的高清電影電視打下基礎。
2002年的4月,日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用于數字視頻/音頻傳輸標準。2002年歲末,高清晰數字多媒體接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標準頒布,到2006底已經頒布了1.3版本,主要變化在于近一步加大帶寬,以便傳輸更高分辨率和色深。HDMI在針腳上和DVI兼容,只是采用了不同的封裝。與DVI相比,HDMI可以傳輸數字音頻信號,并增加了對HDCP的支持,同時提供了更好的DDC可選功能。HDMI支持5Gbps的數據傳輸率,最遠可傳輸15米,足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少于4GB/s,因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器,接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的設備具有“即插即用”的特點,信號源和顯示設備之間會自動進行“協商”,自動選擇最合適的視頻/音頻格式。
15針D-Sub(VGA)輸入接口:也叫VGA接口,CRT彩顯因為設計制造上的原因,只能接受模擬信號輸入,最基本的包含R\G\B\H\V(分別為紅、綠、藍、行、場)5個分量,不管以何種類型的接口接入,其信號中至少包含以上這5個分量。大多數PC機顯卡最普遍的接口為D-15,即D形三排15針插口,其中有一些是無用的,連接使用的信號線上也是空缺的。除了這5個必不可少的分量外,最重要的是在96年以后的彩顯中還增加入DDC數據分量,用于讀取顯示器EPROM中記載的有關彩顯品牌、型號、生產日期、序列號、指標參數等信息內容,以實現WINDOWS所要求的PnP(即插即用)功能。
除了以上三種常見的接口外,還有一種ADC接口,是蘋果機顯示器的專用接口。最大的特點是數據線和電源線做在一起,這樣顯示器就只需一根線,滿足蘋果電腦清爽時尚的風格。
DVI接口的優點
DVI全稱為Digital Visual Interface,它是1999年由Silicon Image、Intel(英特爾)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同組成DDWG(Digital Display Working Group,數字顯示工作組)推出的接口標準。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術為基礎,基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,最小化傳輸差分信號)電子協議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號機制,可以將象素數據編碼,并通過串行連接傳遞。顯卡產生的數字信號由發送器按照TMDS協議編碼后通過TMDS通道發送給接收器,經過解碼送給數字顯示設備。一個DVI顯示系統包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源,可以內建在顯卡芯片中,也可以以附加芯片的形式出現在顯卡PCB上;而接收器則是顯示器上的一塊電路,它可以接受數字信號,將其解碼并傳遞到數字顯示電路中,通過這兩者,顯卡發出的信號成為顯示器上的圖象。
目前的DVI接口分為兩種,一個是DVI-D接口,只能接收數字信號,接口上只有3排8列共24個針腳,其中右上角的一個針腳為空。不兼容模擬信號。
另外一種則是DVI-I接口,可同時兼容模擬和數字信號。兼容模擬幸好并不意味著模擬信號的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上,而是必須通過一個轉換接頭才能使用,一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關的轉換接頭。
考慮到兼容性問題,目前顯卡一般會采用DVI-I接口,這樣可以通過轉換接頭連接到普通的VGA接口。而帶有DVI接口的顯示器一般使用DVI-D接口,因為這樣的顯示器一般也帶有VGA接口,因此不需要帶有模擬信號的DVI-I接口。當然也有少數例外,有些顯示器只有DVI-I接口而沒有VGA接口。顯示設備采用DVI接口具有主要有以下幾大優點:
一、速度快
DVI傳輸的是數字信號,數字圖像信息不需經過任何轉換,就會直接被傳送到顯示設備上,因此減少了數字→模擬→數字繁瑣的轉換過程,大大節省了時間,因此它的速度更快,有效消除拖影現象,而且使用DVI進行數據傳輸,信號沒有衰減,色彩更純凈,更逼真。
二、畫面清晰
計算機內部傳輸的是二進制的數字信號,使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號通過顯卡中的D/A(數字/模擬)轉換器轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號,這些信號通過模擬信號線傳輸到液晶內部還需要相應的A/D(模擬/數字)轉換器將模擬信號再一次轉變成數字信號才能在液晶上顯示出圖像來。在上述的D/A、A/D轉換和信號傳輸過程中不可避免會出現信號的損失和受到干擾,導致圖像出現失真甚至顯示錯誤,而DVI接口無需進行這些轉換,避免了信號的損失,使圖像的清晰度和細節表現力都得到了大大提高。
三、支持HDCP協議
DVI接口可以支持HDCP協議,為將來看帶版權的高清視頻打下基礎。不過要想讓顯卡支持HDCP,光有DVI接口是不行的,需要加裝專用的芯片,還要交納不斐的HDCP認證費,因此目前真正支持HDCP協議的顯卡還不多。
HDCP 信號從接口形式,管腳定義,數據格式等都與DVI相同,只是考慮保密的原因,對數據進行了加密,要符合HDCP的協議要求。考慮到這只是協議層面的不同,我們可將此兩者等同考慮。
HDCP是High-bandwidth Digital Content Protection的縮寫,中文可稱作“HDCP數字內容保護”。HDCP技術是由好萊塢與半導體界巨人Intel合作發開,它可以實際運用在顯卡、DVD播放機等傳輸端,以及顯示器、電視機、投影機的接收端之間。是高清電影、電視節目的重要反盜版技術,不支持HDCP協議的顯示器無法正常播放有版權的高清節目。
DVD之后的高清電影節目采用了HDCP和AACS反盜版技術,藍光和HD DVD都使用了這種反盜版技術,高清電視(HDTV)也會使用。使用了HDCP和AACS反盜版技術后電影節目只能在支持HDCP的設備上正常播放,否則只能看到黑屏顯示或者低畫質顯示(清晰度大約只有正常的四分之一),也就便失去了高清的價值。其中AACS是加密技術,同時被用在HD DVD和藍光光盤當中,保護光盤中的視頻內容無法正常復制出來在其它地方播放。
而HDCP協議是用來防止視頻內容在傳輸的過程被完整的復制下來。這種技術并不是讓數字訊號無法被不合法的錄制下來,而是將數字訊號進行加密,讓不合法的錄制方法,無法達到原有的高分辨率畫質。例如藍光影碟機在播放高清碟片時無法同時錄下清晰的節目,在計算機上播放碟片時無法清晰的錄制顯示器上的節目。HDCP從始到終都保護視頻信號,也就是說整套播放系統中每一個環節都必須支持HDCP協議,如果顯示器不支持HDCP協議,那么就無法正常播放高清節目,只能看到黑屏或者低畫質的節目。要支持HDCP協議,必須使用DVI、HDMI等數字視頻接口,傳統的VGA等模擬信號接口無法支持HDCP協議。當使用VGA等模擬信號接口時,畫面就會下降成為低畫質,或者提示無法播放,從而失去高清的意義,防止了盜版。需要說明的是,HDMI接口內嵌了HDCP協議,帶有HDMI接口的顯示器都支持HDCP協議。但是并不是帶DVI接口的液晶顯示器都支持HDCP協議,必須經過帶有相應硬件芯片,通過認證的顯示器才行。
在電腦平臺上受到HDCP技術保護的數據內容在輸出時會由操作系統中的COPP驅動(認證輸出保護協議)首先驗證顯卡,只有合法的顯卡才能實現內容輸出,隨后要認證顯示設備的密鑰,只有符合HDCP要求的設備才可以最終顯示顯卡傳送來的內容。HDCP傳輸過程中,發送端和接受端都存儲一個可用密鑰集,這些密鑰都是秘密存儲,發送端和接受端都根據密鑰進行加密解密運算,這樣的運算中還要加入一個特別的值KSV(視頻加密密鑰)。同時HDCP的每個設備會有一個唯一的KSV序列號,發送端和接受端的密碼處理單元會核對對方的KSV值,以確保連接是合法的。HDCP的加密過程會對每個像素進行處理,使得畫面變得毫無規律、無法識別,只有確認同步后的發送端和接受端才可能進行逆向處理,完成數據的還原。在解密過程中,HDCP系統會每2秒中進行一次連接確認,同時每128幀畫面進行一次發送端和接受端同步識別碼,確保連接的同步。為了應對密鑰泄漏的情況,HDCP特別建立了“撤銷密鑰”機制。每個設備的密鑰集KSV值都是唯一的,HDCP系統會在收到KSV值后在撤銷列表中進行比較和查找,出現在列表中的KSV將被認做非法,導致認證過程的失敗。這里的撤銷密鑰列表將包含在HDCP對應的多媒體數據中并將自動更新。
可見要想在計算機上播放有版權的高清節目,不論是HDTV、藍光還是HD DVD碟片,都要求顯示器和顯卡支持HDCP協議。不過廠商要為產品打上HDCP的Logo,則需要支付一定的認證費用,還要增加硬件芯片,顯然提高了成本,目前只有部分產品通過認證。由于高清節目會逐漸普及,HDCP已成定局,因此支持HDCP協議的設備也會越來越多。