视讯接头、接线的数位革命：DVI、HDMI

所谓多余程序，即是PC内的视讯资料本是数位，为了让类比CRT显示器能够接受，所以讯号在输出到PC机外前会转换成类比讯号（DAC），但如今液晶显示器为原生数位运作，为了相容现有的类比讯号，显示器内则设置了类比转数位的机制（ADC），如此成了「DA后又要AD」，所以：何不直接D→D？省去DA→AD的麻烦？

其次，由于数位视讯的出色力、解析度、更新率都在提升，数位视讯的资料传量愈来愈大，也需要愈来愈快，而繁琐的转换程序则会对传输的提升造成阻碍。再者，由于讯号经过两次转换，也致使资料容易产生偏差，最常见到的即是画面产生像素抖动（Pixel Jitter）情形，D/A、A/D转换程序造成信号劣化的影响，在愈高、愈快的传输时愈是明显。有鉴于此，PC阵营便意识到：该提出原生数位传输的视讯介面了。

尝试P&D、摸索DFP、选定DVI

PC对于视讯传输、视讯接头的数位化，其实也是历经一番摸索尝试的，最初人们认为用IEEE 1394a来进行视讯传输，不过1394a仅400Mbps，只够传输压缩性的数位视讯，如此画面品质会有所折损，而且视讯多只要单向传输，仅控制方面的信号需要双向，然1394a却是完全双向传输的设计，很明显的是用于数据传输，难以对视讯输出应用而有专精的设计，原因是双向传输不易再拓增传输频宽。（当然！当时USB 2.0尚未出现，USB 1.1的12Mbps也无法因应视讯传输，之后USB 2.0的480Mbps也是不够的。）

放弃1394后，VESA（Video Electronics Standards Organization）于1997年6月6日提出P&D（Plug & Display）1.0的数位视讯规格，但也未获成功，主因在于价格过昂，由于P&D不仅是输出数位视讯，也被寄托要能相容既有外接线的功用角色，即是P&D还要能充当USB、1394传输之用，多功用的结果自然价格居高部下，致使P&D无法成为主流。

P&D失败后，另一个组织：DFPG（Digital Flat Panel Group）于1999年2月14日提出DFP，DFP似乎又矫枉过正，即是一个全新、纯数位式的视讯接头，完全无法相容PC既有的类比RGB讯号，因此一样未获重用。

P&D、DFP相继失败后，也造就了之后DVI（Digital Visual Interface）的成功，1999年4月2日由DDWG（Digital Display Working Group）提出DVI 1.0，舍弃了P&D的诸多角色包袱，也避开了DFP的全新不相容错误，仅相容RGB类比视讯，自此成为PC于数位视讯传输上的主流。不过，前面的摸索并非完全没有收获，P&D的信号传输方式：TMDS（Transition Minimized Differential Signaling），由于其规格相当卓越，因此在之后的DFP也使用TMDS式信号传输，包括DVI、HDMI也继续沿用。

（附注：DDWG的创始会员有：Intel英特尔、Silicon Image矽像、COMPAQ康百克、Fujitsu富士通、HP惠普、IBM国际商业机器、NEC恩益禧（日本电气）。）

《图二 HDMI是以DVI技术为基础，并针对消费性电子领域的需求而制订的数字视频传输规格。》

＜图片来源：HDMI.org＞

DVI之卓越特点

除了舍弃不必要的角色任务以及适度的过往相容外，DVI其实也有诸多方面优于过去的P&D、DFP，虽然P&D、DFP、DVI三者都使用TMDS传输，且频率皆为165MHz，但由于DVI具有两组连线（Link），而P&D、DFP仅有一组，使得总传输频宽多出一倍，仅有单一个Link时，其频宽最高只能支援SXGA（1280×1024）的传输，但DVI却可以达1600×1200@85Hz或HDTV（1920×1080）等更高表现。（附注：眼前多半只用到Single Link，尚少有应用能用至Dual Link。）

至于DVI如何相容原有的类比RGB？事实上DVI上一样具有过去类比RGB所需的各种类比信号，包括R红、G绿、B蓝、H水平、V垂直、SCK时脉、SDA资料等，如此在实体连接上只要一个转接头即可，不过机内仍然需要DAC（RAMDAC，独立外接晶片，或内建于绘图晶片内）的转换机制。

《图三 TOSHIBA所展示的HDMI收讯电路板（TC90701FG）、HDMI发讯电路板（TC70701FG）、及微控器验证板，目前对HDMI收发讯芯片最积极的，除了Silicon Image外就属TOSHIBA第二活跃。》

＜图片来源：HDMI.org＞

DVI对PC而言足够，但在CE上仍有些不适用

DVI确定成为PC界的新视讯标准，但这是否适用于消费性电子呢？消费性电子的数位电视（DTV、HDTV）、家庭剧院型投影机（Projector）、电视游乐器（Game Console）、机顶盒（STB）、硬碟录放影机（PVR）等是否也适用呢？

虽然今日的消费性电子，其视讯方面也在积极数位化，但PC与CE仍有其差别，以下列举其中一些不同处，说明DVI为何只适合PC，而不适用于CE：

(1)PC显示器的尺寸多半在15～21吋间，而数位电视动辄32～35吋，且PC一直是4：3的长宽比，而TV却是改采16：9的宽型设计，但DTV/HDTV的解析度与频宽与PC相比不需要太多，PC未来有可能用到DVI的Dual Link，但对CE而言Single Link便很足够。参考(图一)

(2)部分商用PC只需要视讯显示，几乎不需要任何音效，或是简易的耳机、双声道（STEREO）即是足够，但CE多半是家庭剧院式的客厅应用，音效、多声道（如Dolby Digital、dts、THX等）几乎成为必备功用。

(3)DVI提供相容过去PC的RGB类比讯号，但消费性电子没有此相容需要，反而是传统类比电视的讯号（如Composite端子、S端子、Component端子等）需要被相容，但DVI并不具备。

(4)CE的视讯输出多半与电视、电影等具有版权的内容有关，DVI最初并未加入数位内容的防拷机制，之后有提供此方面的选用功能，但并非强制，毕竟PC有时只是用于软体画面输出而已，但CE却有必要将防拷列为必备。

(5)CE多半还会搭配遥控器，且多个影音家电串连后，遥控器也会逐渐增多，每个设备都要用一个遥控器对应，对消费者而言实在累人，也因此许多人去买万用遥控器。如果视讯传输线中也能传输遥控器信号，则有机会实现用单一遥控器进行多装置遥控的方便性。

(6)一般的PC应用，其视讯只需24-bit的原色深度（Color Depth）即足够，即是三原色各自有8-bit的阶层变化。然这对逼真诉求的电视而言是不够的，需要提升至每原色12-bit才行，即是36-bit的Color Depth，这点DVI无法满足。

(7)CE过去的视讯端子都非常娇小，包括Composite端子、S端子、Component端子等都是，DVI对CE而言属于大体积型的接头，且PC的习惯是接头的两侧都需要用螺丝固定，但CE没有这种习惯，都是即插即固定。

有鉴于此，实有必要为CE设计一种更合适的数位视讯规格，因此CE大厂们联合起来，于2002年4月成立了HDMI（High Definition Multimedia Interface）组织，并在2002年12月提出HDMI 1.0。与DDWG雷同，HDMI组织的创始会员业者也有7家：包括日本日立（HITACHI）、荷兰飞利浦（PHILIPS）、法国汤姆笙（Thomson）、日本索尼/新力电子（SONY）、日本松下（Panasonic）、日本东芝（TOSHIBA）及美商晶像（Silicon Image）。参考(图二)与(图三)。

《图四图中偏左位置的Y、Pr、Pb是现有DVD、DTV视讯所常见的模拟Component端子，而偏右处即是数字HDMI端子，接头体积明显娇小许多，同时色差端子需3条线路，HDMI仅需1条。》

＜图片来源：HDMI.org＞

HDMI即CE版DVI？

虽然DVI不适合直接用于CE领域，但不代表DVI的经验与技术不能沿用，实际上HDMI正是以过去DVI在PC上的成功为基础，进行部分的适应调修，如此便成为了HDMI。

针对上述的各项差异，以下逐一说明HDMI的修改与因应CE需求的强化：

(1)HDMI仅有一个Link传输，但传输力达5Gbps，即便要应付两个HDTV的顶级显示模式（1080p非交错）都绰绰有余，一个1080p传输仅约2.0～2.2Gbps。

(2)HDMI的传输线中即包含数位音源线路，且是多声道（Multi-Channel）传输，HDMI可以同时传递8声道压缩或非压缩的数位音讯，省去额外准备音源线的麻烦，也能减少多项CE设备连接时的线路紊乱度。

(3)HDMI没有相容PC上的类比RGB讯号接脚，且HDMI接头不相容DVI接头，但传输信号却是相同，透过转接器便能相容CE领域使用的DVI。此外HDMI可相容过往CE用的类比视讯信号。

(4)HDMI使用Intel于2002年发展出的数位防拷机制，称为HDCP（High Bandwidth Digital Content Protection），且是强制预设性的功能，这将使娱乐视讯内容的销售通路商（如20世纪福斯、环球、索尼/哥伦比亚、迪士泥、派拉蒙、米高梅、梦工厂等7大片商）、播送营运商（如dish NETWORK、DirecTV、CableLabs等）更愿意加速支援HDMI。

(5)HDMI的传输中可以选择性使用CEC（Consumer Electronics Control/CE Control；消费性电子产品控制）的传输，目前欧洲的影音设备惯用「AV.Link」这个跨机性的遥控传讯协定，HDMI支援此标准，达到用单一遥控器来控制多个影音设备的能力，不过这仅限于各机的简易功能操控，复杂设定仍要倚赖各机自身的微调按钮，或专附配属的遥控器；如(图四)。

(6)HDMI提供每一原色达10-bit、12-bit的色深，胜过DVI的8-bit，因此可以传输更逼真、自然的视讯。

(7)HDMI接头比DVI接头更娇小，约与USB接头相近，且与传统CE用视讯端头一样，采行即插即固定的接头设计；如(图五)。

《图五 HDMI具有EC Control的传输功能，用HDMI接口所串接的影音设备，无论是用遥控器或直接在机上面板操作，其控制讯号都可跨机传递。》

＜图片来源：HDMI.org＞

除了7项更适性外，HDMI尚有其他的特点诉求，包括HDMI阵营承诺HDMI的连线能够超越现有DVI的10m～15m限制，而达到更远的传输，如此可更方便用于家庭剧院的布建。相对的现有CE所用的类比Component端子（也称色差端子，多搭配内投影电视，或DVD播放机使用）只能有3m～5m的连线长度，超过则会造成信号劣化，除非使用更优异的特订材质线路才行，但价格昂贵。

《图六 In-Stat/MDR于2003年7月时预测，未来在PC、PC外围、及CE三方面，DVI/HDMI等数字视频会有多少内建支持的出货量。》

＜图片来源：HDMI.org＞

结语

1999年开始的DVI，2002年开始的HDMI，都在在证明视讯全面数位化的趋势已经到来，而数位化的好处也让PC与CE两者更为接近，不再是过去类比CRT时代的各自为政。虽为了更符合不同领域的应用，数位视讯有了DVI与HDMI两种需求，但技术本质却相同，除了透过实体转接头即可互通外，未来也不排除在PC上直接内建HDMI，或在CE上亦额外提供DVI，让PC、CE的距离更近，更少差异。参考(图六)。

事实上CE领域的视讯数位化，也正好消除了过去NTSC、PAL、SECAM等地域差别，同时也更易与PC互连，更一致的好处是量价均摊后，消费者可以用更便宜的价格，享受到更优异科技所带来的便利性。