數位HD介面誰主沉浮

本文作者:admin       點擊: 2007-11-09 00:00
前言:
HDMI和DisplayPort一個安營消費類電子產品領域,一個紮寨PC行業;並且都是以下一代鎖定HD音視頻界面規範的身份,大有一統介面規範的勢頭。本文將把兩者作一個簡單的敍述和比較,以讓讀者對兩者有個大概的瞭解。

在家搭建過家庭影院的讀者想必都會有過與眾多形形色色線纜“作鬥爭”的痛苦經歷。隨著音視頻體驗越來越完善和優美,相對應的線纜和各式各樣的介面就越來越多,一個小的錯誤會大大地影響消費體驗,痛苦不堪。現在,隨著數位HD高畫質的音視頻時代的來臨,連接線纜的問題終於到了一個需要解決的時期(其實,應該說人們對於簡化線纜的消費需求終於得到重視)。一度鬧得沸沸揚揚的DVI介面似乎顯得有些力有未逮。DVI介面只能傳輸視頻信號,且頻寬在HD視頻面前捉襟見肘。採用一根線纜完成所有信號傳輸的解決方案應運而生,這就是本文後面所要介紹的——數位HD音視頻界面。

與其他市場一樣,在這個市場領域同樣存在著眾多競爭者,比如HDMI(High Definition Multimedia)、UDI(Unified Display Interface)與DisplayPort。其中UDI由於其主要支援者Intel的離開,基本已經前途黯淡,本文就不加討論了。而剩下的HDMI和DisplayPort則一個安營消費類電子產品領域;一個紮寨PC行業;並且都是以下一代鎖定HD音視頻界面規範的身份,大有一統介面規範的勢頭。本文將把兩者作一個簡單的敍述和比較,以讓讀者對兩者有個大概的瞭解。

HDMI——穩步拓展,能否一統介面規範?
由於早早便看到數位HD時代對傳統介面技術的要求越來越不滿足,HDMI早早便開始部署,經過多年的積累目前已經在面向數位HD的消費類電子產品領域佔據了大半江山。不過,在越轉越快的電子資訊產業當中,猶如逆流行舟,不進則退。2006年中旬,由HDMI的7家元老公司共同發佈了下一代的HDMI技術規範。並在今年7月份的開發者論壇上面隆重講解了HDMI 1.3的精彩內容。

HDMI1.3特點
HDMI 1.3將其單頻寬從165MHz(4.95Gbps)提高到340MHz(10.2Gbps)以支援未來HD顯示設備的需要,如更高解析度、深色和高幀率。同時,預留了B型雙TMD規格以便進一步加大頻寬以應對更高需求。

HDMI 1.3支援30位元、36位元和48位元(RGB或YCbCr)色深,而之前HDMI規範版本的色深最高為24位元。讓HDTV和其他顯示設備由幾百萬種色彩發展到數十億種色彩,從而消除了螢幕上的色帶,使音調轉換更平滑,色彩間隙漸變更細微。大幅度增加對比率,可以在黑色和白色之間展現更多階層的灰色。

HDMI 1.3完全去除了色彩選擇的所有限制。下一代“xvYCC”色域支援的色彩數量是現有HDTV信號的1.8倍,使HDTV顯示色彩更精確,使顯示器的色彩更加自然、逼真。

另外一個重要的特性是,HDMI 1.3推出了新型的迷你介面。隨著HD攝錄一體機和數位照相機等小型可攜式設備需要HDTV的無縫支援。

唇型同步:因為消費電子設備正在使用複雜性不斷提高的數位信號處理技術,以增強畫面內容的清晰度及細緻度,要使用戶設備中的影音內容同步成了一大挑戰,潛在地需要複雜的終端用戶調節。HDMI1.3加入了自動音頻/視頻同步的功能,使設備能自動地精確實現同步。

新型無損音頻格式:除HDMI支援高頻寬的不壓縮數位音頻和所有現有的壓縮格式(例如DolbyDigital和DTS)的現有性能外,HDMI 1.3還新增了對新型無損壓縮數位音頻格式DolbyTrueHD和DTS-HDMasterAudio的支援。
 
圖:支援HDMI 1.3的輸出設備——SONY次世代遊戲主機PS3


HDMI與DVI一樣,屬於數位介面。HDMI能高品質地傳輸未經壓縮的HD視頻和多聲道音頻資料,最高資料傳輸速度為5Gbps。HDMI不僅可以滿足目前最高畫質1080P的解析度,還能支援DVD Audio等最先進的數位音頻格式,支援8聲道96kHz或身歷聲192kHz數位音頻傳送,而且只用一條HDMI線連接,免除數位音頻接線。傳輸一個1080P視頻信號和一個8聲道的音頻信號也只佔用了4GB/s,頻寬的餘量還很大,HDMI標準所具備的額外空間可以應用在日後升級的音視頻格式中。

HDMI是基於DVI(Digital Visual Interface)制定的,可以看作是DVI的強化與延伸。HDMI和DVI使用了相同的TMDS電器協定進行信號傳輸,針腳定義一定程度上和DVI近似,因此完全實現了HDMI和DVI介面之間的相互轉接。與DVI相比,HDMI介面的體積更小,而且可同時傳輸音頻及視頻信號。HDMI基本沒有線纜的長度限制(取決於線纜的材料和製作)。

為了解決HDMI設備之間的互聯互通問題,Silicon Image和CVIA將共同建立測試和互操作認證實驗室。Silicon Image將繼續營運HDMI授權測試中心(ATC)和中國的Simplay HD測試中心;此外Silicon Image透過其全資子公司Simplay Labs, LLC,將與CVIA共同建立補充HDMI ATC功能的測試及互操作認證實驗室;Silicon Image還宣佈,中國第二個聯合HDMI授權測試中心/Simplay HD測試中國在上海啟用;CVIA宣佈計畫在中國設立第三個此類中心,已在深圳建立第一個HDMI授權測試中心,以解決一直為人詬病的有關互連性問題。

DisplayPort——巨頭撐腰,是否成就後起之秀?
就在HDMI儼然已經成為消費類電子產品下一代鎖定HD視頻和更高音質需求的主流介面規格的時候;就在美國FCC有關所有數位電視週邊產品都必須整合DVI或者HDMI的規定讓HDMI支持者信心滿滿地進軍家庭娛樂設備市場的時候,由VESA(視頻電子標準協會)宣佈了另外一個針對平面電視、投影機、PC、DVD等信號源設備開發─名為DisplayPort數位介面標準。並且,數位電視晶片大廠Genesis Microchip也緊跟著宣佈了對該標準的開發計畫。之後,曾經大力支援UDI(統一顯示介面)標準的Intel在關鍵客戶的壓力之下也轉向DisplayPort陣營,一方面宣告UDI前途渺茫;另一方面也把有關數位顯示互連技術之爭推到了“爭霸賽”的頂峰。DisplayPort究竟是什麼樣的技術?為何眾多國際知名半導體廠商紛紛垂青?

DisplayPort的技術優勢
由於針對HD視頻的應用,因此對於高資料傳輸量的支援是必須的,DisplayPort開始之時便支援10.8Gb/s傳輸率,並且支援WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)解析度以及30/36bit色深。DisplayPort 2×則預計可以支援21.6Gbps。

DisplayPort與HDMI一樣可以透過一條線纜支援音視頻信號的傳輸、支援多種高品質數位音頻。同時DisplayPort還在4條主傳輸通道之外提供了一條1Mbps頻寬、最大500μs延遲的輔助通道來傳輸低頻寬資料,比如說對於延遲要求較高的遊戲控制信號。這在構建未來的以顯示設備為中心的娛樂環境是非常重要的一項性能(專指對互動性要求很高的HD、更佳體驗的遊戲)。

與HDMI不同的一點是,DisplayPort除了可以實現設備與設備之間的連接之外還可以用作設備內部的匯流排連接,甚至是晶片級連接。比如,DisplayPort就宣稱可以取代LCD中液晶面板與驅動電路板之間主流介面——LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低電壓差動信號)介面的位置。DisplayPort的內接型接頭比LVDS介面小30%,但傳輸率卻是LVDS的3倍。

與HDMI的信號傳輸機制不同,DisplayPort的數位信號不需要經過TMDS轉換而支援輸出。如前面所提到,DisplayPort可以簡化LCD內部設計,實現與面板的整合,直接驅動面板,簡化了LVDS轉換電路設計。而看HDMI則因為不能直接驅動時序控制器,因此在VGA或者TMDS信號輸入LCD後還需要轉換成LVDS信號。所以採用DisplayPort可以降低平板電視主板的設計複雜度。

進入數位時代之後,一直為眾多內容供應商所頭疼的版權保護變得更為重要。與HDMI一樣,DisplayPort有著其獨特的數位版權保護方案。DisplayPort不採用HDCP,而是採用飛利浦為DisplayPort所制訂的一套基於128位元高速加密引擎的內容防拷貝協定。該協定採用標準密鑰交換、支援RSA、提供2048位元密鑰長度。廠商可根據需要選擇其內容保護協定。據最新消息,HDCP 1.3在Intel等公司推動下已經出爐,1.3同時支援HDMI和DisplayPort。

另外,HDMI目前還有一個較大的缺陷是其混合數位類比製程使其不便於向更先進製程提升,並且也不利於與其他晶片整合,這也影響了它今後的發展前景。據悉,一些領先的TV處理器廠商正在將DisplayPort整合到處理器中。

就授權費用這方面,VESA打算把DisplayPort打造成一個開放性標準體系,該標準對非VESA成員企業同樣開放,並且不限制使用領域,“開源”式標準將賦予DisplayPort更強大的生命力。

DisplayPort的一個重要特色就是採用了“Micro-Packet Architecture(微封包架構)”的傳輸架構,視頻內容以封包形式傳送。這是DisplayPort區別與HDMI的一大特徵。然而在這裏就有一個問題,我們知道Internet一直就是採用的封包式傳輸技術,如果因頻寬問題所產生的阻塞問題屢屢發生,這在家庭娛樂系統當中是相當令人抓狂(不能忍受)的。不過,事實上我們也可以看到,在確保充足頻寬的基礎上,配以合適的流量管理措施,仍然可以滿足即時性傳輸的需要。考慮到家庭娛樂系統是一個相對封閉的系統,不如Internet那麼複雜,所以以封包式的技術應用於設備與設備之間、設備內部的資訊傳遞是完全可行的,前提是家庭娛樂是一個相對封閉的、且能保證充足的頻寬。

DisplayPort的介面主要由兩部分構成:Main Link(主連線)和Auxiliary Channel(輔助通道)。Main Link負責視頻內容的傳輸,屬於高速的單向輸出;Auxiliary Channel負責內容之外的輔助資訊傳送,比如狀態資訊、操控命令、音頻等,屬低速的雙向通信,可以用來整合一些低速的周邊設備。Main Link其實是由1~4組不等的Lane構成的,每組Lane都由成對(即兩條)的線路所構成,信號使用類似串列的差分技術,每組Lane的頻寬可達2.7Gbps,4組合計達到10.8Gbps。在未來DisplayPort版本規劃中,VESA還準備將頻寬提升至21.6Gbps。

在編碼技術上,DisplayPort使用了ANSI 8B/10B技術,這種編碼方案把一個8 Bit位元元組編碼為兩個10 Bit字元,用於平衡高速傳輸的位元元流中1和0的數量,以確保傳輸的精確性。由於時脈信號直接與視頻資料信號共混傳輸,如此就省去額外設置時脈線路的需要。

HDMI vs. DisplayPort——競爭與共存?
這是個問題 從技術層面來說,DisplayPort佔據了很大優勢,但技術優勢能否轉變為市場優勢?經過幾年的發展,HDMI擁有先入為主的優勢,到2005年底,全球已有250家HDMI註冊公司,設計製造出符合HDMI規範的產品超過400件。而DisplayPort剛問世不久,市場開拓需要一段時間。不過好在DisplayPort已經獲得DELL、HP、ATI、NVIDIA、Samsung、PHILIPS、Genesis Microchip、Intel等重量級廠商的支援,無論是上游的視頻晶片、板卡,中游的接線、接頭,還是下游的PC、消費電子產品,DisplayPort的產業鏈已經形成。

根據市場分析公司InStat的研究,2005年出貨的HDMI標準機上盒及電視接近兩千萬套,而到2009年這個數位很可能快速上升到三億套。面對這個現實,大力支援DisplayPort的廠商不得不考慮DisplayPort與HDMI的關係。是相容嗎?在這裏同時擁有HDMI和DisplayPort兩大產品線的美國矽谷數模半導體公司則為我們提出了一種可能。其下產品ANX-9801可相容HDMI!ANX-9801包括一個用於DVI的邏輯發送器,DVI是HDMI的物理基礎。另外,它還支援構成HDMI的DVI中的寬頻數位內容保護技術。該發送器有兩個邏輯發送模組。美國矽谷Analogix Semiconductor(數模半導體公司)的執行長Bill Eichen聲稱由於採用了專利技術,基本上只用該晶片就能處理DisplayPort的嵌入式時鐘方案和HDMI時鐘傳遞方案。 

該晶片需要一個被動連接器或者“加密狗”來把一個DisplayPort連接到一個HDMI輸出元件上。該“加密狗”含有一個10KΩ的電阻。該發送器提供DisplayPort的10.8Gb/s的全頻寬,基於多達4條最高速度為2.7GHz的類似PCI Express通道。它支援60Hz下2560×1600像素的WQXGA解析度,以及每像素30 bit的色彩深度。

HDMI在消費電子領域收穫頗豐;DisplayPort興起之初大獲PC陣營偏好。隨著數位家庭模型混亂而消費者對建立數位家庭的需求卻日益高漲,於是站在消費類電子或者家電陣營的一方與本隸屬在PC領域的另外一方才終於站到了擂臺賽上面來。

HDMI Licensing在8月份HDMI 1.3開發者論壇上面宣稱其在PC市場已經取得了不小的成績,並且在會上也展出了來自HP備有HDMI介面的桌上型和筆記型電腦。

而來自另外一方,DisplayPort的支援者則表示,PC廠商目前採用HDMI只是一個過渡階段,最終他們還是會回到DisplayPort介面。因為,DisplayPort具有開放、免權利金、相容性佳、易於使用等優勢。這些都很符合PC廠商和用戶的使用習慣。

結語
目前來說,HDMI畢竟在消費類電子產品當中已經穩居了一定的市場佔有率。DisplayPort雖然宣稱技術比HDMI更先進,但是筆者認為技術這個東西總是在進步當中的,所謂的“領先”都只是暫時的。而相對而言,既有市場卻是相對穩定的。雖然介面表面看上去是一種標準品,可一旦需要更換則意味著一大批現有產品的升級甚至是替換的問題,這是個很麻煩的事情。除非是有特別明顯、且不可替換的優勢(比如各消費類電子產品對USB標準介面的支援),否則這塊既有市場是不可能輕易撼動的,DisplayPort想要進入這塊恐怕得另闢蹊徑。另一方面,DisplayPort在PC領域的優勢卻又是HDMI所需要慎重考慮的,這裏面同樣牽涉到一個“習慣”的問題,即廠商的開發習慣、以及消費者使用習慣,後者需求清晰只要求高性能、易用、便宜,可前者就牽涉到了各大陣營成員的商業利潤分配了。DisplayPort擁有PC領域舉足輕重且涵蓋了產業鏈各個環節的廠商支援,這對於HDMI業者來說是個不低的門檻。

儘管有著這樣的考慮,兩者到底還是從以前的“暗鬥”轉到“明爭”。這主要來源於一些具有融合特性的市場,比如與媒體中心和機頂盒相連的大螢幕電視,以及由電視所延伸出去的數位家庭市場。不過不管怎麼說,作為消費者來說,競爭帶來的是給我們消費者更大的實惠。遙想UDI當年攜Intel多麼風光?但最終Intel還是迫於關鍵客戶的要求轉投DisplayPort陣營,所以介面之爭將不光是一個以技術為主導的擂臺。誰會最終贏得這場“拳王擂台賽”則要集合了合作夥伴、市場營運、技術等等一系列綜合因素由市場來檢驗,且讓我們拭目以待數位HD時代,介面之爭誰主沉浮?

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