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VGA、DVI、HDMI等不同数据接口分类解析

2017-09-26 [责任编辑:susan]
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【导读】随着时代液晶显示行业迅猛发展,各种新概念新技术的不断更新。然而液晶面板和数据接口却一直停滞不进,还处于以前的水平没有太多的变化。当前的液晶显示行业发展迅猛,产品更新迭代速度飞快,各种新概念新功能层出不穷。形成鲜明对比的是处于核心位置的液晶面板和数据接口除了正常的代次更迭之外,几乎处于万年不变的状况。
 
这次我们来分享一些显示器数据接口的起源分类、制定标准、传输原理、信道带宽、版本代次等相关信息。
 
数据接口类型原理解析
 
一直以来,液晶厂商在做产品研发时就根据产品的应用方向和市场定位对接口类型进行了严格的等级划分,甚至在附带的传输线材上也有着明显的差异。这是厂商人为划分产品等级时常用的市场策略,以往全高清分辨率统治主流市场的时候,谈论显示接口这一点的意义不大,因为那时无论是模拟接口还是数字接口,都能够轻松应对全高清带来的信道带宽传输压力。
 
高刷新率高分辨率显示器大行其道的当下
 
然而随着时间的推移和液晶行业的崛起发展,尤其是在高刷新率高分辨率显示器大行其道的当下,有很多显示接口在应对高分辨率带来的巨大数据传输压力时显得捉襟见肘。更令人尴尬的是,有些液晶厂商为了使产品等级定位更加分明,在一些液晶新品中加入了很多鸡肋的接口类型,降低了消费者在后续使用中的观感体验。所以非常有必要对数据接口有一个清晰的认识了解。
 
接下来我们就直奔主题,按照一定的逻辑顺序将每一个类型的显示数据接口的起源分类、制定标准、传输原理、信道带宽、版本代次、甚至进一步细分作全面系统的深入介绍。即便是有众多用户的批判吐槽,但主流接口的市场根基巨大,被淘汰的几率小之又小,所以本文的一大目的就是方便大家在以后的显示器选购中对接口要求更加明确且有的放矢。
 
纷繁多样的显示接口类型
 
首先是历史极为悠久,在CRT阴极射线管时代就已红透半边天,占据主流市场的VGA(也称D-Sub),VGA全称Video Graphics Array,意译为视频图形阵列,是IBM在1987年带头制定的一个使用模拟信号的行业显示标准。这是一种色差模拟数据传输接口,传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号),内藏15个针脚传输电极呈三列D型布置。VGA与其他接口还有一点不同的是VGA仅有一种接口标准,没有作进一步细分。
 
呈三列D型布置的VGA各个针脚传输的特定信号
 
VGA接口历史悠久,在各种显示设备上都被列为标配存在,具有广大的市场受众基础。但缺陷也是非常明显的,VGA理论上可以支持2048*1536@60HZ的数据传输压力,但致命的是VGA作为传输模拟信号的数据接口,在CRT时代可以说是量身定做级别的适应性,但在进入LCD时代后,模拟信号在显卡端和显示器端不可避免要经过两次DAC信号转换,同时在传输线材上信号也会有不可避免的损失。
 
作为平价液晶市场最受欢迎的数字接口DVI(Digital Visual Interface),几乎在高中低档各价位显示器上都有配备。DVI标准是由1998年9月的Intel开发者论坛大会上成立的数字显示工作小组(Digital Display Working Group简称DDWG)制定的。1999年IBM、HP、NEC、Fujitsu、SiliconImage、Intel、Compaq等公司正式推出DVI数据传输接口标准。
 
DVI-D和DVI-I有单通道和双通道之分
 
DVI接口是数字信号接口,信道带宽和抗干扰能力比之VGA有明显的提升,DVI接口可以进一步分为三种,DVI-A、DVI-D、DVI-I。DVI-A可以理解为VGA换汤不换药的变种,目前基本销声匿迹,而主流的DVI-D和DVI-I又有单通道和双通道之分,信道带宽两倍差距。
 
双通道版本的DVI-D和DVI-I
 
DVI可以说是伴随着液晶显示器成长完善的一代主流接口,由于DVI传输的是数字信号,在显卡端与显示器端无需进行信号类型的转换,在保证信号不衰减的前提下,进一步提升了屏幕的响应时间,有效减轻了屏幕拖影等现象的出现。但由于制定时间较早同时也已经较为成熟,想要进一步提升信道带宽的可能性不大,即便是双通道版本的DVI接口极限也止步于8bit面板2560*1440@60HZ而已。
 
HDMI(High DefiniTIon MulTImedia)是在2002年由日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司成立的HDMI组织制定的全新数字视频/音频传输标准。初始版本为HDMI 1.0,06年底继而颁布1.3标准,HDMI在针脚上与DVI兼容,只是封装规格不同,但HDMI相较于DVI大幅增加了信道带宽,轻松应对目前高端市场高分辨率高刷新率带来的数据传输压力。
 
HDMI有多种接口封装形式
 
HDMI拥有全面压制DVI的实力,但并没有占据主流市场,原因在于HDMI并不是一个开放的标准。任何使用到HDMI的制造商必须向HDMI标准制定协会支付版税从而换取一个生产许可证。这个版税为年费形式,每年要交纳15000美元的许可费,更无节操的是每生产一个HDMI接口厂商就要支付0.15美元的许可费。这也从侧面证明了任何封闭的事物都不会有大的发展前景,不过协会成员敛钱的真正目的达到了,也算是双赢局面。
 
HDCP工作原理示意图
 
HDMI带有另一个鸡肋的功能HDCP内容保护机制,如果厂商是HDCP内容保护协议的会员,那么每个带有HDMI接口的产品只需交纳0.04美元的许可费。但是如果制造商在其产品中使用HDCP高清数字内容保护机制,那就必须交纳15000美元的年费,外加每个产品较少的密钥费用。总而言之,对于厂商来说,这是一个看起来便宜用起来贵的接口标准。成本压力下,厂商在主打性价比市场的新品研发中就自动过滤掉了对HDMI的选用。
 
最后的主流接口是号称目前业内最顶级的DP(DisplayPort)接口,现在常见的是DisplayPort和苹果开发的miniDP。DP接口起始标准发轫于2006年,由视频电子标准协会(VESA)全权制定。DisplayPort拥有全面超越HDMI的整体素质,重点在于它是开放免费使用的,一时间赢得了AMD、Intel、NVIDIA、戴尔、惠普、三星等业界巨头的支持。
 
常见的接口类型是DisplayPort和苹果开发的miniDP
 
DP的发展高度非常超前,在2K画面还未普及的当前,VESA组织接连发布了1.2a、1.3、1.4a多种规格版本,信道带宽最高支持画面在8K@60HZ流畅运行,10bit面板4K分辨率120HZ运行毫无压力。DP的前瞻性之强无愧于最强主流显示接口之称。
 
高端显卡中必不可少的接口是DP
 
DP被巨头青睐倚重,比如在单显卡多屏输出时,无论是N还是A都要求至少一个DP接口。但弊端也很明显,众所周知HDMI是基于DVI的标准制定的,HDMI可以看作是DVI的强化与延伸,两者在理论和实际中都可以相互兼容,但DP作为全新的数据传输标准,仅支持DP单向传输至HDMI,不存在HDMI转DP的情况,使用受到限制。理论上支持热插拔,但不建议那么做,同时DP接口的使用规模较小,基本局限于高端市场,发展前景受限。
 
最终来到苹果的雷电接口,虽然苹果的产品基本都得到消费者的一众好评(不包括续航时间长达18小时的苹果手表,哈哈哈),但封闭式的技术策略确实阻碍了整个行业的发展,当然也不全是苹果的责任,因为最初的雷电接口理念是由英特尔提出的,代号Light Peak,后改名为Thunderbolt,在2012年2月以前属于苹果的专用技术,后期不断有厂商加入,但限于高昂的专利使用费,实际效果微弱。
 
最初的雷电接口理念是由英特尔提出的
 
雷电接口早已面世多年,一个接口统一绝大多数外接设备的理念也十分美好,同时纸面数据也非常优异,但却一直处于不温不火的尴尬境地,这与英特尔与苹果的封闭策略是有直接关系的。或许换个颜色小幅升级就能圈钱的苹果就根本没打算把雷电接口推向主流市场,但在后续推广中遇到的阻力之大令用户使用感到十分的不便。
 
USB开发者论坛在大力推广USB 3.1的新版规范
 
雷电在多年的发展中几乎停滞不前,但不努力就总会被人超越,目前USB标准化组织USB开发者论坛在大力推广USB 3.1的新版规范,增添了一种名为USB type-c的新型连接头,这一种新式的可正反插的接口,极有可能成为未来的行业传输标准,VESA也宣布DP接口支持备用模式,直白说就是USB type-c可以传输DP视频信号。苹果和英特尔在看到这种形势之后,考虑将USB type-c的技术特征融入到新版本的雷电接口当中。 
 
目前的主流接口众多,同时各个接口基本都有进一步的细致划分,有些不同接口类型的标准存在相同之处,笔者作为行业外的打杂人员自认为有必要把这些事情清晰地梳理出来,使广大消费者在购买过程中更有目的性。
关键字:数据接口 显示接口 
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