2008年12月2日 星期二

【雙週刊】數位介面技術淺談

壹、搭載hdmi的產品需求預計將持續成長

根據in-stat調查顯示隨著高畫質的要求不斷的提升下,其影音訊號傳輸介面技術也必須跟著提升,以改善影音訊號傳輸容量與效率。其中在新一代的技術中最被看好的技術,則是hdmi(high definition multimedia interface,in-stat預計在2009年搭載hdmi介面的產品將會成長至2.73億台。最近幾年來,在高畫質電視(hdtv引領下,hdmi產品陸續打入投影機、dvd錄放影機、次世代藍光播放機、遊戲機、音響等消費性電子商品應用,hdmi下一階段預計切進資訊領域。digitimes預計在2008年搭載hdmi介面的產品將正式超越dvi(digital visual interface成為新一代的數位傳輸介面主流。



資料來源:in-stat、digitimes

貳、hdmi淺談

hdmi(high definition multimedia interface的崛起在於隨著消費者對影音視頻的要求越來越完善和優美,其所相對應的線纜和各式各樣的介面就越來越多及複雜,因此採用一根線纜來完成所有信號傳輸的解決方案應運而生。高解析多媒體影音介面(hdmi已經成為所有高解析度電視 (hdtv,以及其他提供數位內容多媒體來源之間的標準介面。隨著新系統導入hdmi 1.3標準,高解析度的影像資料將使電視影像變得更為清晰鮮明。

hdmi 1.3規格的優點除了將其單頻寬從165mhz(4.95gbps提高到340mhz(10.2gbps來支援未來高解析顯示設備的需要,並且預留型雙tmd規格以便進一步加大頻寬以應對更高需求。想要完全支援內容來源設備與hdtv之間更快的資料傳輸速度,連接線也必須能夠處理更高的頻寬訊號。hdmi 1.3規格界定了兩種新的連接線種類,使供應商得以更清楚區隔它們的系統必須使用哪種連接線:標準連接線(又稱為第一類-該連接線支援的速度可達75mhz,相等於是720p或1080i的解析度。高速連接線(又稱為第二類-該連接線支援的速度高達340mhz,相等於是1080p的解析度,具備色深及更高的更新速率。

hdmi 1.3由先前版本的色深最高24位元提高到支援30位元、36位元及48位元(rgb或ycbcr,如此一來讓hdtv和其他顯示設備的色彩由幾百萬種發展到數十億種。大幅度增加對比率,可以展現更多階層的灰色。全新的規格同時也支援「xvycc」色彩標準,其所支援的色彩數量更是現有hdtv信號的1.8倍,大幅擴張目前hdtv標準的色域空間,讓色彩更精確的重現,呈現出肉眼可以辨識的任何色彩。hd-dvd與藍光播放器等最新的高解析度設備,都將內建這些先進的色彩功能。

除了包括讓色彩更生動逼真的色深(deep color技術外,更具備了自動影音同步功能(簡稱唇型同步功能、無耗損hd音訊格式,以及全新的迷你接頭等其他功能。

hdmi能高品質傳輸未經壓縮的高解析度視頻和多聲道音頻資料,最高資料傳輸速度為5gbps。hdmi除了可以滿足1080p 的解析度外,還能支援dvd audio等數位音頻格式,支援8聲道96khz或身歷聲192khz數位音頻傳送,而且只需使用一條hdmi 線連接。傳輸一個1080p視頻信號和一個8聲道的音頻信號也只佔用了 4gb/s,剩餘的頻寬可用於日後升級的需求。

hdmi是基於dvi的規格制訂的,可以視作dvi的加強與延伸。因兩者皆使用tmds電器協定進行信號傳輸,所以針腳的定義與dvi相似,因此兩者之間可以互相轉接。而且hdmi的介面體積更小,可同時傳輸音頻及視頻信號,且沒有線纜的長度限制。

參、displayport和hdmi的差異性為何?

當hdmi即將成為下一代消費類電子產品高解析度視頻和音頻需求的主流介面規格時,由vesa(視頻電子標準協會領軍的協會宣布另一個針對平面電視、投影機、pc、dvd等產品線新的數位介面規格 - display port的規格。除了晶片大廠genesis microchip宣布投入開發外,intel也在客戶的壓力下由支持udi標準轉向displayport。

◎displayport介面進入市場之步驟



資料來源:拓樸產業研究所

displayport所採用的資料傳輸方式與hdmi不同,並不是採用原始視頻串流技術,而是類似數據網路的情況,將音頻、視頻和控制資訊一起封裝在數據封包內。由於displayport於初期開始設計時,就是針對高解析度的影音需求,因此對於支援高資料傳輸量則是必要條件之一。displayport初期便支援10.8gb/s的傳輸速率,並且支援wqxga+(2560x1600、qxga(2048x1536解析度以及30bit和36bit的色深,下一代displayport2x預計可支援到21.6gbps的速度。

displayport的影音訊號傳輸也是只需透過一條纜線,除了4條主要傳輸通道外,displayport還另外提供一條1mbps的延遲輔助通道來傳輸遊戲控制信號,例如對延遲要求高的遊戲控制信號。

displayport除了設備與設備之間的連接外,也可以拿來用作設備內部匯流排之間的連接,例如displayport可以取代lcd內液晶面板與驅動電路板之間主流介面lvds (low voltage differential signaling的位置,其內接頭比lvds介面小30%,但傳輸率卻是lvds的3倍。

因為displayport的信號傳輸機制不同於hdmi,其不需經過tmds轉換的設計簡化了lcd的內部設計,也簡化了lvds轉換電路設計。hdmi則因無法直接驅動時序控制器,因此在訊號從vga傳輸到lcd之後,還需要轉換成lvds的信號。對於lcd的設計上,displayport有助於降低其設計複雜度。

對於版權的保護,displayport所採取的數位保護方式也與hdmi使用的hdcp有所不同,displayport主要是採用飛利浦所開發的獨特128位元高速加密引擎防拷協定。而新版的hdcp推出後將同時支援hdmi及displayport。

displayport在製程整合性中相較於hdmi而言是處於相對優勢,displayport比hdmi更容易整合到處理器中,因此有利於往更先進製程提升。另外就授權金的部分而言,displayport的推廣機構vesa選擇將displayport變成一個開放性標準體系,預計將會吸引更多的廠商投入。

由於displayport將整合內外部連接,因此對於nb、monitor、mb以及graphic card廠商們而言,代表著成本的下降,根據拓樸產業研究所的預估,預計可為pc廠商省下10~15元美金的材料成本,dell有計畫採用displayport當成標準規格。

micro packet architecture(微封包架構的傳輸架構為displayport有別於hdmi的一個重要特色,其視頻內容以封包的形式傳送,所以適合使用於相對封閉及頻寬相對充足的家庭娛樂系統,但如果像internet般的複雜時,則會有阻塞的問題可能會發生,所以確保所要實施的家庭娛樂系統處於封閉系統及擁有足夠頻寬則是一個非常重要的前提。

displayport主要由兩個部分組合而成 : 主連線(main link和輔助通道(auxiliary channel。主連線負責視頻內容的傳輸,屬於高速的單向傳輸。而輔助通道則是負責內容之外的資訊傳輸,如狀態、操控命令及音頻等訊號,屬低速的雙向通信。主連線是由1~4組不等的線路構成的,每組線路都由兩條的線路構成,每組線路的頻寬可達2.7gbps,4組合計達到10.8gbps。

至於編碼技術,displayport使用ansi 8b/10b技術,其原理為將一個8bit位元組編碼為兩個10bit字元,以平衡高速傳輸位元流中0和1的數量,用來確保傳輸的精確性,如此一來則能省去額外設置時脈線路的需要。

◎displayport介面之傳輸層架構


資料來源:拓樸產業研究所

◎目前顯示器情況


資料來源:vesa

◎displayport期待未來顯示器情況



資料來源:http://tw.money.yahoo.com/report_article/adbf/d_a_071211_2_qbvz

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