1. HDMI將是視訊數位化的最終贏家?(上)
    DVI僅適用於PC,無力跨涉CE?






  1.  


  2.  


  3. 前言:

     「慘不忍睹」!相信各位都有看過自家電視機後面的線路,確實只能用前述的四個字來形容,且這只是一般電視機加有線電視或錄放影機的情況,若還有組合音響、卡拉OK機、DVD播放機、電視遊樂器、投影機(佈建家庭劇院)等,再加上擴大機、信號切換器、強波器等,整個視訊、音訊的線路紊亂性與複雜度就更加難以想像了!

     另外,多年來大家心中來也一直潛藏著一個疑惑:為何電腦有電腦的顯示器,跟電視機用的不一樣呢?統一用同一種不是很好嗎?

     關於上述的種種,現在的解答似乎都指向一個,那就是:高清晰度數位多媒體介面(High-Definition Digital Multimedia Interface;HDMI)。

     HDMI可以看成是DVI(1999年4月由DDWG提出)的強化延伸版,DVI(Digital Visual Interface;數位視覺介面)是數位液晶顯示器(Liquid Crystal Display;LCD)逐漸在桌上型個人電腦上普及後才有的新因應介面規格,如果不使用DVI介面,則傳統PC機內的顯示卡,是先將數位的視訊資料透過RAMDAC轉成類比性的RGB訊號後,再輸入給CRT映像管顯示器中,透過垂直、水平磁極與電子光束來成像。

     附註:1998年9月Intel於其開發者論壇(Intel Developer Forum;IDF)上宣佈成立數位顯示工作小組(Digital Display Working Group;DDWG)。

     而最初的桌上用液晶顯示器,依然以相容RGB訊號的方式運作,將類比RGB訊號再次轉換回數位訊號,再進行液晶陣列的成像驅動。很明顯的這是「多此一舉」的程序,整個顯示過程為「數位輸出→數位轉類比→類比轉數位→數位輸入」,真正直接、精省、有效率的作法當為「數位輸出→數位輸入」,而原先兩道多餘、無益的轉換程序,反而容易讓信號因多次轉換而有所偏差出入,甚而轉劣化。

     DVI的出現,正是提供了「數位輸出→數位輸入」的快捷方案,如今的PC顯示卡,都逐漸改成以DVI為原生(Native)輸出,若還有使用傳統類比CRT的顯示需求,才自DVI的數位信號轉換成類比信號輸出。

     在DVI尚未成主流前,另有一資訊領域所用的數位視訊端子,即為P&D(Plug and Display,隨插即顯示)端子,唯P&D被賦予過多相容性寄望,不僅要傳輸視訊用途的TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)信號,還要能傳遞USB、1394等資訊資料,且端子線路長度延伸至10m。

     不過,P&D端子最終卻被其簡化版的DVI所取代,DVI與P&D相當類似,將數位訊號線路從30-pin簡化成24-pin,但去除了擔負USB、1394傳輸的任務,卻仍保有與P&D相同的類比RGB訊號相容性。

     CE用數位視訊端子 日商打頭陣

     PC方面如此發展,而CE領域的TV也一樣面臨類比轉數位的歷程。暫時將類比端子擱在一旁,直接就數位而言,以視訊技術最先進的日本來說,對於數位視訊所提出的第一個新端子接頭方式為「D端子,D-Link,也稱DFP端子」,擁有20-pin(10x2)信號接腳,多用於日本的視聽家電,如DVD播放機、衛星節目接收器等,並可支援5種顯示模式:

     D端子之所以沒有被持續普及擴展運用,其壓力主要來自美國七大電影通路商,由於D端子沒有數位視訊輸出時的內容防拷機制,所以除日本之外少有擴展至歐美市場使用,與日本常用的類比視訊接頭:S端子(亦稱CY Combo端子)的處境相當類似,歐美仍已以使用Composite端子(俗稱AV端子)居多。

     也因為DVI在PC資訊領域獲得大幅成功,許多人認為CE領域也邁向數位化,DVI應當也能適用於CE場合中,特別是DVI後來可搭配選用HDCP(High Bandwidth Digital Content Protection)的數位防拷能力,使得眾人皆認為,DVI應當可以取代D端子,讓CE、PC兩領域的數位視訊都改成統一使用DVI,未來數位視訊的輸出、輸入設備也就能依此尋求統一。

     附註4:HDCP的數位防拷技術是由Intel於2000年2月提出,較過去DVD-Video所用的CSS(Content Scrambling System)更為優異。

     然事實並非如此發展,DVI發展一、二年後,依然得不到消費性電子業者的青睞,反而是反撲、迎擊PC陣營。首先於2002年4月,由HITACHI、Panasonic、PHILIPS、Silicon Image、SONY、Thomson(湯姆笙,收併過去美國的RCA)、TOSHIBA等7家業者,聯合成立了HDMI組織,之後於同年12月提出了HDMI 1.0規格,成為新一代的數位視訊端子規範。

     這7家組織創始會員中,除了晶片開發商:Silicon Image(矽像)屬美商之外,其餘都是歐、日業者(PHILIPS為荷蘭,Thomson為法國,其餘4家皆是日商),似乎是向美國所主導的PC領域之DVI標準表示分庭抗禮,甚至是HDMI超越DVI,PC也應當改行HDMI。不過HDMI的進度明顯落後DVI三年以上,HDMI是否真有比DVI優異之處?優異的幅度是否值得PC陣營也跟著採行使用呢?

     圖說:1999年資訊領域推出了DVI端子,成為今日PC的主流數位視訊接頭,而2002年消費性電子領域也推出了HDMI,不僅成為消費性電子界的數位視訊端子規範,也將可能跨適到資訊領域中。(圖片來源/HDMI.org)

     圖說:消費性電子領域的視訊端子,從50年代的RF端子(有線電視端子,或更早的雙叉型態),到60年代的Composite端子(AV端子),到80年代的S-Video(S端子),到90年代的Component(色差端子)等皆為類比視訊,而數位視訊將自HDMI開始。(圖片來源/HDMI.org)

     圖說:日式數位D端子支援的5種視訊顯示模式表。(製表/郭長祐)

     圖說:HDMI組織宣稱每一個HDMI接頭最多可以取代11條影音訊號線路,達到大幅簡化接線紊亂性的功效。(圖片來源/HDMI.org)



  1. 既生DVI,何生HDMI?

     HDMI陣營為何不認同DVI?或許真有其說法,根據瞭解與歸納,大體有如下的理由及主張:

     1.與現有消費性電子所用的視訊端子(如AV端子、S端子)相比,DVI接頭的體積過大。

     2.DVI的規格能力遠超乎消費性電子的需求,僅需使用DVI一半的TMDS傳輸力(Single-Link,而非Dual-Link)就足夠滿足與實現720p、1080i、1080p等高解析度的視訊輸出。

     3.DVI可以相容PC的類比視訊信號,即是RGB訊號,但卻無法相容CE領域的類比視訊信號,例如Component端子(色差端子,今多用於DVD播放機、高吋數的內投影電視等)的YCrCb信號便不受支援。

     4.PC領域的RGB訊號至多為True Color的24-bit,即三原色各自有8-bit,這是以過去PC用的CRT顯示器而論,CRT顯示器的螢光質呈現能力只要24-bit便可滿足,然而今日新型的家庭數位電視,都已有接近相片真色畫質的36-bit高逼真性,所以三原色也必須提升至10-bit、12-bit的Color Depth(原色深度),此方面DVI無法滿足。

     5.DVI有相容PC原有類比RGB信號的包袱,所以多設置了C1∼C5的5個相容腳位,甚至動用一些DVI的保留腳位,但對CE陣營卻沒有此一相容需要。

     6.HDCP功能在DVI上只是之後加搭的選用功能,不能完全確保數位視訊的播放安全,且添加性的防拷機制仍被認為不夠強制、不夠周全。

     7.資訊領域多半將音訊能力視為可有可無的選擇,但消費性家電業者則是必備,因此希望藉由此次機會收斂視訊、音訊線路的糾纏紊亂性,收斂線路使用數,將數位音訊的傳送也含括到新端子規格中。

     既然有如上的種種理由,HDMI在CE領域確實有其價值,而且也可瞭解HDMI反攻PC資訊陣營的企圖心,因為PC領域所用的SXGA(Super XGA)、UXGA(Ultra XGA)等都在支援之列,並且透過簡單的被動轉接器(Passvie Adapator)就能相容DVI 1.0,同時SDTV、HDTV等則表示仍保有對既有CE規格的支援,最高可到1920x1080的非交錯顯示,不過這仍稍遜於DVI 1.0,DVI除了有1600x1200、85Hz的UXGA模式外,最高還有2048x1536、75Hz的QXGA模式。

     不僅保有支援而且更超越,HDMI與CE所用的類比色差端子相比,色差端子的線長約在3m∼5m距離,再加長則類比信號會劣化,除非使用「發燒」等級的貴族線路,但這已屬非正規作法。而HDMI與DVI相同,都可達10m∼15m的線距,比YCrCb的類比傳線長3倍。此外,現有HDTV至多使用2.0∼2.2Gbps的數位傳輸頻寬(以1080p模式而言),現有HDMI 1.0即可達5Gbps,這表示同時傳輸兩個HDTV的視訊資料都游刃有餘。

     操控更方便 防拷更強固

     接著我們來檢視HDMI是否真的如當初嫌棄DVI一般地強化改善。HDMI陣營認為DVI的接頭體積過大,HDMI確實更為精小,DVI為39.5mm×15.13mm,HDMI則為20.9mm×11.45mm,且HDMI標榜端子接頭的成本較低。

     另一方面,HDMI採行類似USB接頭的作法,直接以端子連接做為接頭的固定方式,相對的DVI依然倚賴連接接頭之外的螺絲拴鎖來固定,製造成本與拆裝程序不如HDMI,事實上過往的消費性視訊端子也都採同樣的固定方式。

     至於頻寬傳輸力,HDMI也不差,不過DVI確實需要用上Dual-Link才能實現QXGA的2048×1536,CE陣營不認同有此一需要,自然最高只到1920×1080。而CE陣營最需要的類比相容,在HDMI上也確實延續,包括有別於PC所用的RGB格式,而是YUV格式、YCrCb格式,各原色的色深也確實可及10-bit、12-bit,以及預設具備HDCP 1.1防拷機制,最高8通道數位音訊,等於最高可取代8條音訊線路,大幅降低線路紊亂性。

     除這些外,更重要的是HDMI增加了操控的方便性。HDMI支援VESA協會制訂的延伸性顯示辨識資料(Extended Display Identification Data;EDID),以及顯示資料通道(Display Data Channel;DDC,僅用來讀取EDID),如此無論在PC或CE領域使用,只要輸出輸入端一相接,兩端即可自行進行資訊與組態的瞭解,並協商兩端所認同的傳輸模式,包括顯示解析度、更新頻率、顯色格式、掃瞄方式等,數位音訊方面也可決定是壓縮性傳輸或非壓縮性、解析度、取樣率、聲道數目等。

     另外HDMI也提供所謂的AV.Link功效,可讓使用者透過單一遙控器去操控所有以HDMI串連的視訊輸出入裝置,不過僅限於基本操控功能,更進階的細部設定依然要倚賴各業者為各設備所提供的專配遙控器,或直接在該設備的操控面板上操作。

     此外相信許多人會在意HDCP的防拷機制部分,HDCP的運作方式是輸出、輸入兩端會進行驗證程序(約花費2秒鐘),確認是經過信任的授權端才會開始傳輸正確的數位視訊內容(即進入正常播放狀態),如果有心人士想待驗證核可後,將線路拆卸,進行訊號攔截的拷貝,則HDMI線路也會偵測出傳訊曾經中斷,且再接入的裝置無法通過驗證,則會停止內容傳輸,一直到接回的裝置能重新通過驗證,才會接續傳輸。

     而線路真的可以更簡潔嗎?若使用色差端子與Dolby Digital的5+1聲道,則色差端子要用上3條線路(通常會合捆),而Dolby Digital則會用上6條,如此即有9條線路,若按照HDMI組織的說法,使用8聲道+色差端子則足足有11條線,但HDMI都只需要1條線即可,且10m∼15m的長度對家庭需求絕對足夠。即便是最簡易的AV端子/S端子+單聲道(MONO),也都需要2條線,或雙聲道(STEREO)亦要3條線路。

     HDMI的晶片與設備

     雖然HDMI強調各種優點,但仍需要對應的晶片才行,就筆者的歸納整理,眼前會受到HDMI影響而在未來有所改變的PC、CE裝置有下:

     1.顯示卡(PC)

     2.顯示器(PC)

     3.投影機(PC、CE)

     4.數位電視、投影電視,所有數位電視xDTV(CE)

     5.VCR磁帶錄放影機(CE)

     6.PVR硬碟錄放影機(PC、CE)

     7.電視遊樂器、遊戲主機(CE)

     8.AV接收器、擴大機(CE)

     9.上網電視、衛星電視,所有視訊機頂盒xSTB(CE)

     另外,現有皆以固定運用的視訊介面為主,但未來也有可能擴展到手持的CE、PC產品,以CE而言有D8、V8攝影機或口袋型電視,以PC而言則有PMP(Portable Media Player)、PMC(Personal Media Center)等手持媒體播放裝置。

     至於晶片方面,首要的關鍵業者為Silicon Image,另也有TOSHIBA在積極推展。Silicon Image的HDMI晶片以PanelLink Cinema系列為主,依據該公司的說法已推展至第二代,第一代為SiI 9190的發送晶片,以及SiI 9993的接收晶片,第二代則為SiI 9030發送晶片及SiI 9021/9031接收晶片,並使用0.18um技術產製。

     TOSHIBA方面,主要由美國TOSHIBA的電子元件子公司負責研發,目前有TC70900FG的接收晶片,以及TC70901FG的發送晶片。TOSHIBA較為強調晶片的省電性,接收晶片用電不到600mW,發送晶片則不到400mW,筆者推測此為使用更先進的0.14um製程技術之故。

     最後,HDMI真的能一統PC、CE之用的數位視訊規格嗎?雖然規格標準上展現很大的一統企圖,但門戶之見與客觀現實依然要考慮,以In-Stat/MDR方面的推估,就認為PC界依然用DVI,HDMI主要還是在CE界吃得開,且2004年開始逐漸有HDMI的使用,一直到2008年都會各半並存。

     圖說:HDMI支援之視訊規格表、HDMI支援之音訊規格表。(製表/郭長祐)

     圖說:HDMI具有AV.Link功能,透過線路的串連,可以達到單一遙控器或單一處的操控,通透到其他同為HDMI相連的視訊裝置上頭,圖中所示:只要按下DVD播放機的播放鈕,即便中間有A/V接收器所隔,但依然可以一貫通透到最末端的視訊顯示。(圖片來源/HDMI.org)
arrow
arrow
    全站熱搜

    天笙音響 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()