数字高清接口谁主沉浮

本文作者:admin       点击: 2007-11-13 00:00
前言:

在家搭建过家庭影院的读者想必都会有过与众多形形色色线缆“作斗争”的痛苦经历。随着音视频体验越来越完善和优美,相对应的线缆和各式各样的接口就越来越多,一个小的错误会大大地影响消费体验,痛苦不堪。现在,随着数字高清的音视频时代的来临,连接线缆的问题终于到了一个需要解决的时期。(其实,应该说人们对于简化线缆的消费需求终于得到重视)一度闹得沸沸扬扬的DVI接口似乎显得有些力有未逮。DVI接口只能传输视频信号,且带宽在高清视频面前捉襟见肘。采用一根线缆完成所有的信号传输的解决方案应运而生,这就是本文后面所要介绍的——数字高清音视频接口。

与其他市场一样,在这个市场领域同样存在着众多竞争者,比如HDMI(High Definition Multimedia)、UDI(Unified Display Interface)、DisplayPort。其中UDI由于其主要支持者Intel的离开,基本已经前途黯淡,本文就不加讨论了。而剩下的HDMI和DisplayPort则一个安营消费类电子产品领域;一个扎寨PC行业。并且都是以下一代面向高清音视频接口规范的身份,大有一统接口规范的势头。本文将把两者作一个简单的叙述和比较,以让读者对两者有个大概的了解。

HDMI——稳步拓展,能否一统接口规范?

由于早早便看到数字高清时代对传统接口技术的要求越来越不满足,HDMI早早便开始部署,经过多年的积累目前已经在面向数字高清的消费类电子产品领域占据了大半江山。不过,在越转越快的电子信息产业当中,犹如逆流行舟,不进则退。2006年中旬,由HDMI的7家元老公司共同发布了下一代的HDMI技术规范。并在今年7月份的开发者论坛上面隆重讲解了HDMI 1.3的精彩内容。
●HDMI 1.3将其单带宽从165MHz(4.95Gbps)提高到340MHz(10.2Gbps)以支持未来高清晰度显示设备的需要,如更高分辨率、深色和高帧率。同时,预留了B型双TMD规格以便进一步加大频宽以应对更高需求。

●HDMI 1.3支持30位、36位和48位(RGB或YCbCr)色深,而之前HDMI规范版本的色深最高为24位。让HDTV和其它显示设备由几百万种色彩发展到数十亿种色彩,从而消除了屏幕上的色带,使音调转换更平滑,色彩间的渐变更细微。大幅度增加对比率,可以在黑色和白色之间展现更多阶层的灰色。

●HDMI 1.3完全去除了色彩选择的所有限制。下一代“xvYCC”色彩空间支持的色彩数量是现有HDTV信号的1.8倍,使HDTV显示色彩更精确,使显示器的色彩更加自然、逼真。

●另外一个重要的特性是,HDMI 1.3推出了新型的迷你接口。随着HD摄录一体机和数码照相机等小型便携式设备需要HDTV的无缝。

●唇型同步:因为消费电子设备正在使用复杂性不断提高的数字信号处理技术,以增强画面内容的清晰度及细致度,要使用户设备中的影音内容同步成了一大挑战,潜在地需要复杂的终端用户调节。HDMI1.3加入了自动音频/视频同步的功能,使设备能自动地精确实现同步。

●新型无损音频格式:除HDMI支持高带宽的不压缩数字音频和所有现有的压缩格式(例如DolbyDigital和DTS)的现有性能外,HDMI 1.3还新增了对新型无损压缩数字音频格式DolbyTrueHD和DTS-HDMasterAudio的支持。

HDMI与DVI一样,属于数字接口。HDMI能高品质地传输未经压缩的高清视频和多声道音频数据,最高数据传输速度为5Gbps。HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率,还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式,支持8声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送,而且只用一条HDMI线连接,免除数字音频接线。传输一个1080P视频信号和一个8声道的音频信号也只占用了4GB/s,带宽的余量还很大,HDMI标准所具备的额外空间可以应用在日后升级的音视频格式中。

HDMI是基于DVI(Digital Visual Interface)制定的,可以看作是DVI的强化与延伸。HDMI和DVI使用了相同的TMDS电器协议进行信号传输,针脚定义一定程度上和DVI近似,因此完全实现了HDMI和DVI接口之间的相互转接。与DVI相比,HDMI接口的体积更小,而且可同时传输音频及视频信号。HDMI基本没有线缆的长度限制(取决于线缆的材料和制作)。

为了解决HDMI设备之间的互联互通问题,Silicon Image和CVIA将共同建立测试和互操作认证实验室。Silicon Image将继续运营HDMI授权测试中心(ATC)和中国的Simplay HD测试中心;此外Silicon Image通过其全资子公司Simplay Labs, LLC,将与CVIA共同建立补充HDMI ATC功能的测试及互操作认证实验室;Silicon Image还宣布,中国第二个联合HDMI授权测试中心/Simplay HD测试中国在上海启用;CVIA宣布计划在中国设立第三个此类中心,在中国已经建立的第一个HDMI授权测试中心设在深圳。以解决一直为人诟病的有关互连性问题。

DisplayPort——巨头撑腰,是否成就后起之秀?

就在HDMI俨然已经成为消费类电子产品下一代面向高清视频和更高音质需求的主流接口规格的时候;就在美国FCC有关所有数字电视外围产品都必须集成DVI或者HDMI的规定让HDMI拥趸者信心满满地进军家庭娱乐设备市场的时候,由VESA(视频电子标准协会)宣布了另外一个面向平板电视、投影仪、PC、DVD等信源设备开发的名为DisplayPort数字接口标准。并且,Genesis Microchip也紧跟宣布了对该标准的开发计划。之后,曾经大力支持UDI(统一显示接口)标准的Intel在关键客户的压力之下转向DisplayPort阵营,一方面宣告UDI前途渺茫;另一方面也把有关数字显示互联技术之争推到了“争霸赛”的顶峰。DisplayPort究竟是什么样的技术?为何众多国际知名半导体厂商纷纷垂青?

DisplayPort的技术优势:
●由于面向的是高清视频的应用,对于高数据传输量的支持是必须的。DisplayPort开始之时便以10.8Gb/s,并且支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)分辨率以及30/36bit色深。DisplayPort 2×则预计可以支持21.6Gbps。

●DisplayPort与HDMI一样可以通过一条线缆支持音视频信号的传输、支持多种高质量数字音频。同时DisplayPort还在4条主传输通道之外提供了一条1Mbps带宽、最大500μs延迟的辅助通道来传输低带宽数据,比如说对于延迟要求较高的游戏控制信号。这在构建未来的以显示设备为中心的娱乐环境是非常重要的一项性能(专指对互动性要求很高的高清、更佳体验的游戏)。

●与HDMI不同的一点是,DisplayPort除了可以实现设备与设备之间的连接之外还可以用作设备内部的总线连接,甚至是芯片级连接。比如,DisplayPort就宣称可以取代LCD中液晶面板与驱动电路板之间主流接口——LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低压差分信号)接口的位置。DisplayPort的内接型接头比LVDS接口小30%,但传输率却是LVDS的3倍。

●与HDMI的信号传输机制不同,DisplayPort的数字信号不需要经过TMDS转换而支持输出。如前面所提到,DisplayPort可以简化LCD内部设计,实现与面板的集成,直接驱动面板,简化了LVDS转换电路设计。而看HDMI则因为不能直接驱动时序控制器,因此在VGA或者TMDS信号输入LCD后还需要转换成LVDS信号。所以采用DisplayPort可以降低平板电视主板的设计复杂度。

●进入数字时代之后,一直为众多内容供应商所头疼的版权保护变得更为重要。与HDMI一样,DisplayPort有着其独特的数字版权保护方案。DisplayPort不采用HDCP,而是采用飞利浦为DisplayPort所制订的一套基于128位高速加密引擎的内容防拷贝协议。该协议采用标准密钥交换、支持RSA、提供2048位密钥长度。厂商可根据需要选择其内容保护协议。据最新消息,HDCP 1.3在Intel等公司推动下已经出台,1.3同时支持HDMI和DisplayPort。

●另外,HDMI目前还有一个较大的缺陷是其混合数模工艺使其不便于向更高的工艺提升,并且也不利于与其它芯片集成,这也影响了它今后的发展前景。据悉,一些领先的TV处理器厂商正在将DisplayPort集成到处理器中。

●就授权费用这方面,VESA打算把DisplayPort打造成一个开放性标准体系,该标准对非VESA成员企业同样开放,并且不限制使用领域,“开源”式标准将赋予DisplayPort更强大的生命力。

DisplayPort的一个重要特色就是采用了“Micro-Packet Architecture(微封包架构)”的传输架构,视频内容以封包形式传送。这是DisplayPort区别与HDMI的一大特征。然而在这里就有一个问题,我们知道Internet一直就是采用的封包式传输技术,如果因带宽问题所产生的阻塞问题屡屡发生,这在家庭娱乐系统当中是相当令人抓狂(不能忍受)的。不过,事实上我们也可以看到,在确保充足带宽的基础上,配以合适的流量管理措施,仍然可以满足即时性传输的需要。考虑到家庭娱乐系统是一个相对封闭的系统,不如Internet那么复杂,所以以封包式的技术应用于设备与设备之间、设备内部的信息传递是完全可行的,前提是家庭娱乐是一个相对封闭的、且能保证充足的带宽。

DisplayPort的界面主要由两部分构成:Main Link(主连线)和Auxiliary Channel(辅助通道)。Main Link负责视频内容的传输,属于高速的单向输出;Auxiliary Channel负责内容之外的辅助信息传送,比如状态信息、操控命令、音频等,属低速的双向通信,可以用来整合一些低速的周边设备。Main Link其实是由1~4组不等的Lane构成的,每组Lane都由成对(即两条)的线路所构成,信号使用类似串行的差分技术,每组Lane的带宽可达2.7Gbps,4组合计达到10.8Gbps。在未来DisplayPort版本规划中,VESA还准备将带宽提升至21.6Gbps。

在编码技术上,DisplayPort使用了ANSI 8B/10B技术,这种编码方案把一个8 Bit字节编码为两个10 Bit字符,用于平衡高速传输的比特流中1和0的数量,以确保传输的精确性。由于时脉信号直接与视频资料信号共混传输,如此就省去额外设置时脉线路的需要。

HDMI vs. DisplayPort——竞争与共存?
这是个问题


从技术层面来说,DisplayPort占据了很大优势,但技术优势能否转变为市场优势?经过几年的发展,HDMI拥有先入为主的优势,到2005年底,全球已有250家HDMI注册公司,设计制造出符合HDMI规范的产品超过400件。而DisplayPort刚问世不久,市场开拓需要一段时间。不过好在DisplayPort已经获得DELL、HP、ATI、NVIDIA、Samsung、PHILIPS、Genesis Microchip、Intel等重量级厂商的支持,无论是上游的视频芯片、板卡,中游的接线、接头,还是下游的PC、消费电子产品,DisplayPort的产业链已经形成。

根据市场分析公司InStat的研究,2005年发运的HDMI标准机顶盒及电视接近2,000万套,而到2009年这个数字很可能快速上升到3亿套。面对这个现实,大力支持DisplayPort的厂商不得不考虑DisplayPort与HDMI的关系。是兼容吗?在这里同时拥有HDMI和DisplayPort两大产品线的美国硅谷数模半导体公司则为我们提出了一种可能。其下产品ANX-9801可兼容HDMI!ANX-9801包括一个用于DVI的逻辑发送器,DVI是HDMI的物理基础。另外,它还支持构成HDMI的DVI中的宽带数字内容保护技术。该发送器有两个逻辑发送模块。美国硅谷数模半导体公司的首席运营官Bill Eichen声称由于采用了专利技术,基本上只用该芯片就能处理DisplayPort的嵌入式时钟方案和HDMI时钟传递方案。 

该芯片需要一个无源连接器或者“加密狗”来把一个DisplayPort连接到一个HDMI输出器件上。该“加密狗”含有一个10kΩ的电阻。该发送器提供DisplayPort的10.8Gb/s的全带宽,基于多达4条最高速度为2.7GHz的类似PCI Express通道。它支持60Hz下2560×1600像素的WQXGA分辨率,以及每像素30 bit的色彩深度。

HDMI在消费电子领域收获颇丰;DisplayPort兴起之初大获PC阵营偏好。随着数字家庭模型胡乱而消费者对建立数字家庭的需求却日益高涨,于是站在消费类电子或者家电阵营的一方与本base在PC领域的另外一方才终于站到了擂台赛上面来。

HDMI Licensing在8月份HDMI 1.3开发者论坛上面宣称其在PC市场已经取得了不小的成绩,并且在会上也展出了来自HP的带有HDMI接口的台式和笔记本电脑。
而来自另外一方,DisplayPort的支持者则表示,PC厂商目前采用HDMI只是一个过渡阶段,最终他们还是会回到DisplayPort接口。因为,DisplayPort具有开放、免版税、兼容性好、易于使用等优势。这些都很符合PC厂商和用户的使用习惯。

结语

目前来说,HDMI毕竟在消费类电子产品当中已经稳据了一定的市场份额。DisplayPort虽然宣称技术比HDMI更先进,但是笔者认为技术这个东西总是在进步当中的,所谓的“领先”都只是暂时的。而相对而言,既有市场却是相对稳定的。虽然接口表面看上去是一种标准件,可一旦需要更换则意味着一大批现有产品的升级甚至是替换的问题,这是个很麻烦的事情。除非是有特别明显、且不可替换的优势(比如各消费类电子产品对USB标准接口的支持),否则这块既有市场是不可能轻易撼动的,DisplayPort想要进入这块恐怕得另辟蹊径。另一方面,DisplayPort在PC领域的优势却又是HDMI所需要慎重考虑的,这里面同样牵涉到一个“习惯”的问题,即厂商的开发习惯、以及消费者使用习惯,后者需求清晰只要求高性能、易用、便宜,可前者就牵涉到了各大阵营成员的商业利润分配了。DisplayPort拥有PC领域举足轻重且涵盖了产业链各个环节的厂商支持,这对于HDMI业者来说是个不低的门槛。

尽管有着这样的考虑,两者到底还是从以前的“暗斗”转到“明争”。这主要来源于一些具有融合特性的市场,比如与媒体中心和机顶盒相连的大屏幕电视,以及由电视所延伸出去的数字家庭市场。不过不管怎么说,作为消费者来说,竞争带来的是给我们消费者更大的实惠。遥想UDI当年携Intel多么风光,可最终还是迫于关键客户的要求Intel转投DisplayPort阵营,所以接口之争将不光是一个以技术为主导的擂台。谁会最终赢得这场“拳皇擂台赛”则要集合了合作伙伴、市场运营、技术等等一系列综合因素由市场来检验,且让我们拭目以待数字高清时代,接口之争谁主沉浮?