欲望貪婪和野心！看顯示接口混亂之治
泡泡網顯卡頻道4月17日 從1981年IBM推出個人電腦時提供了的"單色顯卡(簡稱 MDA），到VGA（Video Graphic Array）即顯示繪圖陣列，再到現在虛擬現實的后3D虛擬現實，PC的畫質提升是現代科技的驕傲，也在短短數十年中徹底改變了人們的生活。
荒野大鏢客紅白機、PC游戲畫面對比
對于熱愛游戲的電腦玩家，顯卡大概是最讓我們又愛又恨的電腦配件了。游戲開發商不斷推出新的游戲，讓我們得到刺激享受，同時也逼得我們不得不乖乖奉上腰包。
以前的顯卡只有一個輸出,為何現在需要四種？
而隨著顯卡的不斷進步，顯卡接口數量也在“飛速發展”，從單一輸出到四世同堂，短短幾年接口數量翻了幾番，有些朋友問我為何現在一塊顯卡上有數個接口，這些接口都有什么作用？
D-Sub：喜感的命名緣何悲劇的人生？DVI第四者插足誰的邯鄲一夢？有做小四的資本，卻終究抵不過野心家……；革命拉開顯卡接口混亂之治的序章，HDMI 和 DisplayPort 終將一戰！
現在依然服役的老接口無疑就是顯示接口的常青藤，風靡數十年的D-SUB接口了，而我們的故事也是從這里開始。
豎看很像一個大寫的字母D，所以稱之為D-Sub
1952年由ICC公司發明了一種接口標準用來傳輸信號。由于在當時來說，這種接口已經算小的了，所以以subminiature（超型）冠名，而它的樣子像“D”，所以就叫D-Sub。
D-Sub輸入接口共有15針空，分成三排，每排五個。因為CRT彩顯設計制造上的原因，只能接受模擬信號輸入，最基本的包含RGBHV（分別為紅、綠、藍、行、場）5個分量，不管以何種類型的接口接入，其信號中至少包含以上這5個分量。
D形三排15針插口，其中有一些是無用的，連接使用的信號線上也是空缺的。除了這5個必不可少的分量外，最重要的是在96年以后的彩顯中還增加入DDC數據分量，用于讀取顯示器EPROM中記載的有關彩顯品牌、型號、生產日期、序列號、指標參數等信息內容，以實現WINDOWS所要求的PnP（即插即用）功能。幾乎所有的CRT都有這種接口。
最常用的顯示器插頭D-Sub，現在連接筆記本時也較為常用
計算機內部以數字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數字/模擬轉換器轉變為R、G、Ｂ三原色信號和行、場同步信號，信號通過電纜傳輸到顯示設備中。對于模擬顯示設備，如模擬CRT顯示器，信號被直接送到相應的處理電路，驅動控制顯像管生成圖像，一切都是順理成章，在長達數十年的時間里，CRT和D-Sub甜甜蜜蜜過著小日子。直到有一天，一位不速之客的造訪，一切都變了……
他擁有完美平面、超低功耗，超低輻射，完美身材……，是那么的玉樹臨風，似乎集合了應有的所有優點，那個少男不多情，誰家少女不懷春？D-Sub不是素女，眼光接觸不禁臉紅心跳。不同于CRT的精明強干，溫文爾雅的魅力更是不可抵擋……
終于她投入了LCD的懷抱，偷嘗禁果（此處省略XX字），而她的倒戈讓LCD更加勢不可擋。她的眼光沒有錯，LCD不管從什么方面看都完勝CRT，更致命的是他是一個有上進心的男人，從幾十毫秒延遲到12ms，到8ms，他始終在進步。D-Sub名義上是還CRT的女友，心里卻裝下了另一個男人。
美好的時光總是那么短暫，雖然有很多LCD的風言風語，但D-Sub全都不為所動，終于有一天，當她在臥室撞見DVI和LCD的尷尬之事，她才意識到當初的自己是多么的幼稚。
自作孽也好，因果輪回也罷，經過了短暫的蜜月期，LCD態度180度大轉彎，D-Sub最終還是擺脫不了被淘汰的命運，當LCD強大到可以將CRT輕易踩在腳下，失寵的D-Sub也被毫不猶豫的一腳踢開。
好吧，大致就是這么個情況。1999年，DVI接口標準由英特爾、康柏、IBM、惠普、NEC、富士通等公司共同推出。在之后一段時間里，液晶顯示器紛紛提供了DVI和D-Sub雙接口的支持來支持傳統顯示輸出設備，為了兼容新顯示設備，甚至出現了很多DVI轉D-Sub的轉接頭。兵不血刃，DVI僅僅用了幾年時間就輕而易舉的取代了耕耘在輸出領域數十年的D-Sub。
VGA轉DVI接口
DVI接口強于D-Sub接口的最主要原因就在于它數字接口的本質。計算機內部傳輸的是二進制的數字信號，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把數字轉變為R、G、B三原色模擬信號，這些信號通過模擬信號線傳輸到液晶內部然后還原成數字信號。
在這個過程中明顯地存在一個由數字→模擬→數字→模擬的轉換過程，在上述的信號轉換和傳輸過程中不可避免會出現信號的損失和受到干擾，導致圖像失真。（一次A/D，D/A過程將在頻譜上損失6dB，帶寬最大保留為像素時鐘的1/2），而DVI接口無需進行這些轉換，圖像的清晰度和細節表現力自然更高。
是一步到位的經由數字圖像進行傳送還是四步轉換拐彎抹角？有了新情人，成本開銷太大的舊愛競爭力明顯不足，即使外人來看，老妻少夫也是格格不入。除此之外，減少了中間環節的DVI在速度上更快，還支持HDCP高清版權保護協議。
不考慮先來后到，小三和小四本質上都是愛情的掠食者，不考慮協議的區別，DVI和D-Sub信號通道本質是一致的，都是DVI信號。但真正能給D-Sub輝煌的是誰？
才色雙馨DVI量身定做自然得寵，明日黃花D-Sub忘年之戀恐難善終。
當小三遭遇小四，這個電影電視劇已經炒作到塞街的三角苦情劇話題，不可謂不成功。無論是站在道德的制高點申斥小三的自作自受還是立足于情感的人性化為小三鳴不平，挑起了爭議，賺足了收視，導演的目的就達到了。而苦情劇能不能一炮而紅，除了需要一位千夫所指的負心的反派男主人公，還需要一個嫵媚可人，難以抗拒的小四，否則就太假了。
DVI作為小四，又有什么本事呢？
一 速度快
DVI傳輸的是數字信號，數字圖像信息不需經過任何轉換，就會直接被傳送到顯示設備上，因此減少了數字→模擬→數字繁瑣的轉換過程，大大節省了時間，因此它的速度更快，有效消除拖影現象，而且使用DVI進行數據傳輸，信號沒有衰減，色彩更純凈，更逼真。
二 畫面清晰
計算機內部傳輸的是二進制的數字信號，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把數字轉變為R、G、B三原色模擬信號，這些信號通過模擬信號線傳輸到液晶內部然后還原成數字信號。在上述的信號轉換和傳輸過程中不可避免會出現信號的損失和受到干擾，導致圖像失真，而DVI接口無需進行這些轉換，圖像的清晰度和細節表現力自然更高。
三 支持HDCP協議
DVI接口可以支持HDCP協議，為將來看帶版權的高清視頻打下基礎。不過要想讓顯卡支持HDCP，光有DVI接口是不行的，需要加裝專用的芯片，還要交納不菲的HDCP認證費，因此目前真正支持HDCP協議的顯卡還不多。 HDCP 信號從接口形式，管腳定義，數據格式等都與DVI相同，只是考慮保密的原因，對數據進行了加密，要符合HDCP的協議要求。考慮到這只是協議層面的不同，我們可將此兩者等同考慮。
當然采用DVI接口的液晶顯示器也不是完美的。公認的是，在DVI模式下，灰階最高只能支持到256bit，而D-SUB模式可以高于256bit，因而液晶顯示器的DVI模式與D-SUB模式相比多少都會有一些“丟灰”現象。其次DVI連線長度不能超過8米，否則就會影響畫質。人無完人，小四雖好，但絕不是女神。
外傳：DVI接口的標準
DVI接口和VGA接口不同，DVI接口存在很多標準，使用顯示器時一定要搞明白。DVI一共分為5種標準。其中DVI-D和DVI-I分為“雙通道”和“單通道”兩種類型，我們平時見到的多數都是單通道版的，雙通道版的成本較高。
單通道DVI（1.0）擁有18針，傳輸速率只有24針的一半，為165MHz。在畫面顯示上，單通道的DVI支持的分辨率和雙通道的完全一樣，但刷新率卻只有雙通道的一半左右，會造成顯示質量的下降。一般來講，單通道的DVI接口，最大的刷新率只能支持到1920*1080*60hz或1600*1200*60hz，再高的話就會造成顯示效果的下降。而使用大分辨率液晶顯示器的話，24針的雙通道DVI（2.0）是必須具備的條件。至于18+5和24+5這種規格都屬于DVI-I，多出來得4根線用于兼容傳統VGA模擬信號。
DVI-A則是另一種模擬傳輸標準，晚期的大屏幕專業CRT中能看見。不過由于和VGA沒有本質區別，因此DVI-A事實上已經被廢棄了。至于DFP接口，這是一種已經被廢棄的DVI早期的數字規范。
對于登徒浪子而言：妻不如妾，妾不如偷，偷不如偷不著。從DVI接口轉正之日，危機就開始悄然降臨，而這次最主要的挑戰來自HDMI全高清接口以及她身后利益集團的炒作。
LCD也好LED也罷，占據了絕對的顯示設備份額之后，身份自然大有不同。
眼看CRT日薄西山，等離子陷入泥沼，投影儀難成氣候，液晶顯示一統江湖，有人開始打數字輸出標準的主意了，HDMI就是獻上的第一位美女。
HDMI線路插頭
HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒體接口)是首個也是業內唯一支持的不壓縮全數字的音頻/視頻接口，可以傳送無壓縮的音頻信號及視頻信號。這就意味著HDMI可以同時傳送音頻和影音信號，由于音頻和視頻信號采用同一條電纜，大大簡化了系統的安裝。
轉接：同樣的戰術用到DVI身上
事實上DVI被HDMI排擠確實是有點丟人的，HDMI是被設計來取代較舊的模擬影音傳送接口如SCART或RCA等端子的。2002年的4月，日立、松下、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜、東芝共7家公司成立了HDMI組織開始制定新的專用于數字視頻/音頻傳輸標準。2002年歲末，高清晰數字多媒體接口(High-definition Digital Multimedia Interface)HDMI 1.0標準頒布。
設計推行HDMI的公司都是業界高瞻遠矚的領軍企業，野心自然也是不小。HDMI被定義的過于強大，直接讓DVI處境尷尬。HDMI支持各類電視與電腦圖像格式，包括SDTV、HDTV視頻畫面，再加上多聲道數字音頻。在傳送時，各種視頻數據將被HDMI收發芯片以“Transition Minimized Differential Signaling”（TMDS）技術編碼成數據分組。規格初制訂時其最大像素傳輸率為165Mpx/sec，足以支持1080p畫質每秒60張畫面，或者UXGA分辨率（1600x1200）；后來在HDMI 1.3規格中更是擴增為340Mpx/sec。
看完上面的數據大家應該都明白了，DVI在HDMI面前竟然沒有任何優勢。與DVI相比，HDMI可以傳輸數字音頻信號，支持HDCP，同時提供了更好的DDC可選功能。
其次HDMI支持5Gbps的數據傳輸率，最遠可傳輸15米，足以應付一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號。而因為一個1080p的視頻和一個8聲道的音頻信號需求少于4GB/s，因此HDMI還有很大余量。這允許它可以用一個電纜分別連接DVD播放器，接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的設備具有“即插即用”的特點，信號源和顯示設備之間會自動進行“協商”，自動選擇最合適的視頻/音頻格式。
隨著液晶顯示器屏幕越來越大，以及X-box、Wii、PS等游戲主機的風行、人們開始將原本接駁在電視平臺上的娛樂設備轉移到液晶顯示器上，以追求更高清的畫面效果。而短短一兩年時間，HDMI就成為了液晶顯示器和主流顯卡的標配接口，炙手可熱。
2006年5月，VESA(視頻電子標準組織)正式發布了Display Port 1.0標準，這是一種針對所有顯示設備(包括內部和外部接口)的開放標準，是DVI正統繼承人，HDMI雖然勢大，似乎屬于越俎代庖，名不正言不順，一時間本已明朗的戰局再次撲朔迷離。而對于顯示設備而言，女友再多也不嫌多，索性照單全收，任你后宮盡爭寵，我自逍遙在人間。
與HDMI接口比起來，DisplayPort接口的到來顯得姍姍來遲。而作為DVI的繼任者，DisplayPort不僅支持傳輸視頻信號+高清音頻信號，同時支持更高的分辨率和刷新率。這種接口可以為PC、監視器、顯示面板、投影儀、以及高分辨率內容應用提供多種不同的連接解決方案。雖然晚來一步，實力卻更在HDMI之上！這就是DP六法寶。
法寶一：高帶寬
在高清晰視頻即將流行之際，沒有高帶寬的顯示接口是無法立足的。Display Port問世之初，它可提供的帶寬就高達10.8Gb/s。要知道，HDMI 1.2a的帶寬僅為4.95Gb/s，即便最新發布的HDMI 1.3所提供的帶寬(10.2Gb/s)也稍遜于Display Port 1.0。Display Port可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10/12bit)的色深，充足的帶寬保證了今后大尺寸顯示設備對更高分辨率的需求。
法寶二：整合周邊設備
和HDMI一樣，Display Port也允許音頻與視頻信號共用一條線纜傳輸，支持多種高質量數字音頻。但比HDMI更先進的是，Display Port在一條線纜上還可實現更多的功能。在四條主傳輸通道之外，Display Port還提供了一條功能強大的輔助通道。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps，最高延遲僅為500μs，可以直接作為語音、視頻等低帶寬數據的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制。可見，Display Port可以實現對周邊設備最大程度的整合、控制。
法寶三：內外接口
目前Display Port的外接型接頭有兩種:一種是標準型，類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型，主要針對連接面積有限的應用，比如超薄筆記型電腦。兩種接頭的最長外接距離都可以達到15米，雖然這個距離比HDMI要遜色一些，不過接頭和接線的相關規格已為日后升級做好了準備，即便未來Display Port采用新的2X速率標準(21.6Gbps)，接頭和接線也不必重新進行設計。
除實現設備與設備之間的連接外，Display Port還可用作設備內部的接口，甚至是芯片與芯片之間的數據接口。比如，Display Port就“圖謀”取代LCD中液晶面板與驅動電路板之間主流接口——LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號)接口的位置。Display Port的內接型接頭僅有26.3mm寬、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但傳輸率卻是LVDS的3.8倍。
法寶四：簡化產品設計
HDMI是在DVI的基礎上發展而來的，它們都使用了TMDS(最小化傳輸差分信號)信號傳輸技術，圖像傳輸前數字信號必須經過TMDS電路轉換為TMDS信號。而采用Display Port，數字信號可直接輸出，不需要TMDS轉換電路。不僅如此，Display Port同樣可簡化LCD內部設計。因為DVI、HDMI不能直接驅動時序控制器，所以VGA或TMDS信號輸入LCD后，必須轉換成LVDS信號。相比之下，Display Port則實現了與面板的集成，可直接驅動面板進行顯示，精簡了LVDS轉換電路。
在平板電視領域，Display Port也有令人心動之處。為了傳輸DVI、HDMI、S端子等不同信號，現有平板電視的電路結構要求主板和輸入單元之間架設多條獨立的連接線。而使用Display Port后，僅需一條連接線就可以把所有信號輸入到主板的視頻處理器，主板設計難度降低了，成本也大為削減。
法寶五：高度的可擴展特性
盡管Display Port 1.0標準只支持一條音頻流傳輸，但Display Port具備高度的可擴展特性，要讓它同時傳輸多條視頻或音頻流并不是一件困難的事情。畫中畫、分屏顯示功能對于Display Port而言就是“小菜一碟”，一條Display Port連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流。
法寶六：保護技術
Display Port也想把觸角延伸到消費電子領域，而這個領域對版權的保護十分敏感，如果沒有相應的內容保護技術，即使其優勢再大也很難獲得影片供應商的青睞。在這方面Display Port已經作好了準備，但它并不像HDMI、UDI那樣采用HDCP，而是使用Philips為Display Port制訂的一套內容防拷協議，該技術基于128位高速加密引擎，采用標準密鑰交換方法，支持標準的RSA認證，提供高達2048位的密鑰長度，保護技術比HDMI的HDCP更加可靠。當然，Display Port的架構更富彈性，廠商也可根據需要選擇其他內容保護協議
“不鳴則已，一鳴驚人”，DisplayPort一出道便讓所有的顯示接口黯然失色，就算不是八面玲瓏，也算是眼觀六路了。DisplayPort之所以能挑戰HDMI并不僅僅是帶寬或者功能的改進，事實上HDMI現有的規格已經超出了一般家庭的需要了，DisplayPort之所以堪稱革命是因為她和之前所有的接口規范都有著本質的區別。
舉個例子，如果說D-Sub、DVI、HDMI都是絕色美女的話，那DP就不僅是外貌或者才藝的境界了。她更像是變種人，就象X-MEN中的超能力新人類，她能飛天遁地，幻化人形……
根源在于DisplayPort采用了“Micro-Packet Architecture(微封包架構)”傳輸架構，視頻內容以封包方式傳送，這一點同DVI、HDMI等視頻傳輸技術截然不同。
無論是HDMI，還是其“孿生兄弟”UDI(實質是去掉HDMI的音頻傳輸功能)，兩者都繼承了DVI的核心技術TMDS，從本質上來說仍然是DVI的擴展。DVI、HDMI、UDI的視頻內容都以即時、專線方式進行傳輸，這可以保證視頻流量大時不會發生堵塞的現象。那DisplayPort革命性的使用的封包式傳輸好處先不說，會不會出現新的問題？它能保證傳輸的即時性嗎?
我們知道，Internet使用的就是封包式傳輸技術，網絡由于帶寬問題而發生堵塞的現象屢見不鮮。更何況在封包式傳輸中，封包內還要添加描述信息，這為傳輸的即時性帶來了更嚴峻的挑戰!DisplayPort能勝任視頻傳輸這一重任嗎?
事實上，封包式傳輸經過多年的發展，已被證實在確保充足帶寬的基礎上，配以合適的流量管理措施，仍然可以滿足即時性傳輸的需要。大家平時上網欣賞影片之時，如果服務器端帶寬充足，并且主機到服務器端的連接順暢，我們就可以看到流暢的影片。測試表明，把封包式傳輸技術應用于設備與設備、設備內部之間的信息傳遞是完全可行的。
與交換式傳輸相比，微封包架構的一大特色就是彈性大。前面我們已經提到，DisplayPort可以輕松實現分屏顯示等功能，原因是DisplayPort可以在同一組Lane/Link(通道/連線)內傳輸多組視頻，而這一切就是微封包架構賦予的力量。而使用交換式傳輸的DVI、HDMI等視頻只能在一組Link內傳輸一組視頻。
更加節省空間的MINI DP
DisplayPort的界面主要由兩部分構成:Main Link(主連線)和Auxiliary Channel(輔助通道)。Main Link負責視頻內容的傳輸，屬于高速的單向輸出;Auxiliary Channel負責內容之外的輔助信息傳送，比如狀態信息、操控命令、音頻等，屬低速的雙向通信，可以用來整合一些低速的周邊設備。Main Link其實是由1至4組不等的Lane構成的，每組Lane都由成對(即兩條)的線路所構成，信號使用類似串行的差分技術(即通過兩條線路的電壓差值來表示二進制0或1)，每組Lane的帶寬可達2.7Gbps，4組合計達到10.8Gbps。在未來DisplayPort版本規劃中，VESA還準備將帶寬提升一倍。
在編碼技術上，DisplayPort使用了ANSI 8B/10B技術，這種編碼方案把一個8比特字節編碼為兩個10比特字符，用于平衡高速傳輸的比特流中1和0的數量，以確保傳輸的精確性。由于時脈信號直接與視頻資料信號共混傳輸，如此就省去額外設置時脈線路的需要，而DVI、HDMI仍然擁有一條獨立的時脈線路，在EMI(電磁干擾)設計上難度較大。
● DisplayPort和HDMI前景淺析
從技術層面來說，DisplayPort占據了很大優勢，但技術優勢能否轉變為市場優勢?經過幾年的發展，HDMI擁有先入為主的優勢，到2005年底，全球已有250家HDMI注冊公司，設計制造出符合HDMI規范的產品超過400件。而DisplayPort剛問世不久，市場開拓需要一段時間。不過好在DisplayPort已經獲得DELL、HP、ATI、NVIDIA、Samsung、PHILIPS、Genesis Microchip等重量級廠商的支持，無論是上游的視頻芯片、板卡，中游的接線、接頭，還是下游的PC、消費電子產品，DisplayPort的產業鏈已經形成。
當然HDMI不會坐以待斃，為了趁早“封殺”DisplayPort，HDMI也在加快發展步伐，近年來不但版本更新迅速，而且其授權專利費用也在逐漸下調。作為HDMI同胞兄弟的UDI(Unified Display Interface，統一視頻接口)也期待以更低的成本奪取PC市場。面對HDMI的圍堵行動，VESA打算把DisplayPort打造成一個開放性標準體系，該標準對非VESA成員企業同樣開放，并且不限制使用領域，“開源”式標準將賦予DisplayPort更強大的生命力。
從現在的市場占有率看來，由于HDMI接口先入為主，更新及時。v1.3版本的HDMI接口基本將DVI的陣地侵占殆盡，顯卡、顯示器、平板電視基本都預設了HDMI接口，而相應的DisplayPort接口則只在部分高端產品中見到，DisplayPort想取代HDMI接口任重而道遠。
總而言之DisplayPort憑借技術優勢向前者發起挑戰，兩股勢力的“肉搏戰”已不可避免。不管最終結果如何，有一點我們必須明白，消費者才是真正的裁判，PC和家電音視頻接口的統一才是人心所在，到底誰能笑到最后，仍未可知……
本期的顯示接口技術在此告一段落，而十年來顯卡上其他進步更是匪夷所思，下一期將會繼續就DirectX API深入分析：誰才是微軟真正的追隨者！歡迎繼續關注顯卡頻道，關注DIY~■<
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