一個顯示幕通常能夠完成顯示內容、播放音頻、網路連接的功能,不同的功能又由不同的介面負責。
圖1 顯示器系統中的介面示意圖
如圖1所示,一個顯示器系統中有負責視頻信號傳輸顯示的YPbPr、HDMI、VGA、DisplayPort、DVI介面,有負責網卡網線連接的RJ45的介面,負責數據傳輸和設備連接的USB介面,還有負責音頻播放的SPDIF介面等等。
顯示器呈現出來的畫面品質好壞,除了與顯示器有關以外,與視頻介面也有直接關係,隨著視頻技術的發展,人們對於視頻畫面品質的顯示也提出了更高的要求,而這也促進了顯示器視頻介面的發展。那你知道歷代介面長什麼樣嗎?
1、VGA前時代
人們印象中電腦的介面最早可能是VGA,但是其實在此之前還誕生過CVBS(又稱為AV介面或Video介面)、S-Video介面以及YPbPr /YCbCr色差介面,不過常用於電視、DVD等產品。
其中CVBS介面是將音頻、視頻分離的視頻介面,一般由三個顏色組成,黃色的“V”代表連接混合視頻信號,白色的“L”代表左聲道音頻信號,紅色的“R”代表右聲道的音頻信號,這種介面常出現在老電視背後的介面。
圖1.1 CVBS介面圖
S-Video的全稱是Separate Video,又稱Super Video,將視頻的色度、亮度分離的視頻信號分離出來,減少視頻內部信號串擾造成的圖像失真,提高了圖像的清晰度,是一種五芯介面,其中兩路信號為視頻的色度信號,兩路信號為視頻的亮度信號,同時還有一路公共遮罩地線。
而YPbPr /YCbCr色差介面則是在S-Video介面的基礎上,將S-Video傳輸的色度信號的藍色(b)與紅色(r)分開發送,其中YPbPr代表的是逐行掃描模擬差輸出,YCbCr則代表的是隔行掃描數字色差輸出,好處就是保持了色度通道的最大帶寬,避免色差混合解碼時帶來的圖像失真,色彩相對更為準確。Y代表亮度,Pb代表藍色信號,Pr代表紅色信號。
圖1.2 YPbPr介面圖(當只插一根綠色線時顯示黑白)
2、VGA(Video Graphics Array)介面
到了1987年,第一臺帶有VGA介面的顯示器由IBM發佈,是一種模擬信號介面,可以提供640 x 480解析度的彩色顯示幕,一次可以顯示16種顏色,當把解析度降低到320 x 200,則顯示256種顏色,不但是CRT顯示設備的介面,也是LCD顯示器的介面,是應用時間最長且最廣泛的視頻介面,目前很多液晶電視均採用了HDMI高清介面,但依然都保留有VGA介面。
圖2.1 VGA介面圖
圖2.2 VGA針腳定義圖
特點:
1、VGA介面具有解析度高、顯示速率快、顏色豐富等優點;
2、VGA介面顯示系統還具有成本低、結構簡單、應用靈活的優點;
3、VGA介面顯示輸出RGB三原色信號,RGB色彩模式是工業界的一種顏色標準;
它是通過對紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色,目前應用廣泛。
3、DVI(Digital Visual Interface)介面
由於VGA採用的是模擬信號傳輸,在模擬CRT顯示器時可以直接生成圖像,在LCD等數字顯示設備傳輸時,需要配置A/D(模擬/數字)轉換器,將模擬信號轉換成數字信號,而在這來回轉換的過程中,不可避免缺失一些圖像細節。所以DVI介面隨之面市,DVI介面是1999年由Intel開發者論壇的數字顯示工作小組發明的高速傳輸數字信號介面,設計的初衷是用來傳輸未經壓縮的數位化視頻,相比VGA來說,視頻傳輸的清晰度更高。
DVI介面有多種規格,其中包括DVI-A、DVI-D、DVI-I 3種不同介面,其中DVI-A介面就是VGA介面的標準,採用模擬信號傳輸。而DVI-D則是數字信號傳輸,DVI-I則是DVI-A與DVI-D介面的結合,即可以實現模擬信號傳輸,又可以實現數字信號傳輸,隨著LCD顯示器的快速發展,DVI口也逐漸被廣泛應用。
圖3.1 DVI介面類型 (目前以DVI-D(24+1)為主
優點:速度快、畫面清晰
缺點:DVI介面考慮的對象一般是電腦,對於電視的相容能力一般;
對影像版權保護缺乏支持;
只支持8bit的RGB信號傳輸,不能讓廣色域的顯示終端發揮最佳性能。
4、HDMI介面
(High Definition Multimedia Interface)
HDMI介面是高清多媒體介面,也是現在的主流顯示器介面,由電視製造商發起,先在影視領域普及,可以發送未被壓縮的音頻、視頻信號,由於可以同時傳輸視頻、音頻信號,更簡單、更方便,節省了線材和優化了安裝體驗,被廣泛用在顯示器、機頂盒、電視、遊戲主機、電腦等。HDMI介面最早出現在2002年,由索尼、日立、松下、飛利浦、東芝、Siliconimage、Thomson等7家公司共同發起。誕生之初,主要是為了取代傳統的DVD、電視等視頻輸出設備的介面,主要就是為了電視開發,提供高速且無損的音視頻信號傳輸。
HDMI的發展歷史已經有20年之久,如下圖1為20年來歷代HDMI技術支持的簡要示意圖。
圖4.1 歷代HDMI技術支持的視頻與音頻傳輸
現在HDMI已經進入了2.1介面,可提供48Gbps的帶寬,並且支持10K@120Hz視頻傳輸,對於大部分顯示器來說,HDMI2.1現在還沒有被廣泛應用,主要還是以HDMI2.0為主。
HDMI標準的主要特性和優勢:
1、更好的抗干擾性能,能實現最長20米的無增益傳輸
2、針對大尺寸數字平板電視解析度進行優化,相容性好
3、支持EDID和DDC2B標準,設備之間可以智能選擇最佳匹配的連接方式
4、擁有強大的版權保護機制(HDCP),有效防止盜版現象
5、支持24bit色深處理(RGB,YCbCr4-4-4,YCbCr4-2-2)
6、完全相容DVI介面標準
7、支持熱插拔技術
8、一根線纜實現數字音頻、視頻信號同步傳輸,有效降低使用成本和繁雜程度
5、DP(DisplayPort)介面
DisplayPort(簡稱DP)是視頻電子標準協會(VESA)推動的數字式視頻介面標準,訂定於2006年5月。目前最新的1.4版,訂定於2016年2月23日。
DisplayPort介面免認證、免授權金,HDMI介面是要收版權費,廠商除了要付出成本費用以外,還需要支付給HDMI協會費用。
DisplayPort介面主要適應於連接電腦和顯示幕,或是電腦和家庭劇院系統,有意要取代舊有的VGA,DVI和FPD-Link(LVDS)視頻傳輸介面技術。
DisplayPort介面是第一個依賴數據包化數據傳輸技術的顯示連接端口,這種數據包化傳輸技術可以在以太網、USB和PCI Express等技術中找到。
它既可以用於內部顯示連接,也可以用於外部的顯示連接。
DisplayPort介面將在傳輸視頻信號的同時加入對高清音頻信號傳輸的支持,同時支持更高的解析度和刷新率。
表5.1 DP介面發展史
DP介面優點:
1、AMD多屏拼接技術必須要DisplayPort介面;
2、帶寬更高,成本更低,相同解析度下DP回應速度更快,DP支持的解析度更高;
3、DP介面是真正意義上的完全免版稅;
4、內容保護技術;
5、簡化產品設計。