DVI与HDMI对比简介

1、數位影像介面(DVI及它的後繼技術高解析度多媒體介面(HDMI已經成為新一代消費性電子產品的重要技術之一。在2003年的消費性電子產品展(Consumer Electronics Show,CES開始之前,HDMI規格已正式公佈,那時的HDMI看起來還只是個有待實現的構想。但是就在CES結束之後,情況大大地改變。2003年的CES就像是為了將HDMI公諸於世所進行的一場發表會,當時的一些宣告與展示,就是為了顯示HDMI不僅是具體的,並且已(將成形。除此之外,在當時的發表會上,還展示出許多種新型的顯示器,以及像HDCP 這類使用DVI介面,做為原始配備的保護內容技術。因為標準制定很周延,所以新產

2、品與HDMI都應該相容。本文將介紹這些使用DVI/HDMI技術的新產品及其發展,並且針對DVI/HDMI未來在消費性影音(A/V產品市場上的重要性,作一番討論。DVI與HDMI之簡介數位影像介面(Digital Visual Interface;DVI原本是被設計用來連結PC與平面(flat-panel監視器的一種標準數位視訊訊號,它最基本的型態,是提供足夠的頻寬去處理所有經過美國電視廣播標準委員會(American TelevisionStandards Committee,ATSC定義的高解析度電視(HDTV之格式。此格式是以不壓縮(uncompressed的型式和電腦格式(compute

3、r formats,在60Hz 下,其解析度可高達1600x1200(UXGA(訊框速率越高,解析度就越低。有時甚至可達1080p/60(在60Hz下漸進到1920x1080。它有另一種延伸介面叫作雙重鏈結DVI(dual-link DVI,雖然不常被使用,不過它處理像素格式的能力在60Hz下,可達2048x1536(QXGA。當應用到消費性電子產品時,DVI最常使用一種加密通訊協定,那就是高頻寬數位內容保護(High-bandwidth Digital Content Protection;HDCP。在好萊塢眾多製片廠、衛星和有線電視企業的背書下,HDCP曾是專門設計來預防DVI 訊號被盜拷

4、的一種技術。DVI的接收器(大部份是一台顯示器必須也要能支援HDCP,才能從來源端(例如:視訊轉換盒(set-top box去接收和顯示被保護的內容。通常當連結PC與平面監視器時,DVI是傳輸24位元的三原色資料。但是若要將所有的消費性電子裝置連結起來,尤其是那些可呈現高解析影像的裝置,那它還可以傳輸數位元件(YCbCr資料。包括HDCP的這個DVI版本,通常被定義為DVI-HDTV。高解析度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface;HDMI是以DVI 為基礎,專為滿足消費市場,由日立、松下(Panasonic、飛利浦、Silicon Image、新

5、力、Thomson(RCA和東芝,這些公司所開發出來的,其頻寬可高達5Gbps。HDMI的1.0規格在2003年12月正式公佈,在這之前,它已獲得不少好萊塢製片廠、衛星電視業者以及消費性電子產品廠商的認可。正如DVI的全名所代表的意義,DVI連線只傳送影像資訊(即視訊及同步訊號,HDMI則多了傳輸多頻道數位音訊的功能,不管是以壓縮或不壓縮的形式傳收。並且它還在影音元件之間,分發配送基本的控制資料(control data。為求更加實用,HDMI所使用的連接器比DVI的小,並且增加了對高解析度的數位元件格式之支援,這是DVI-HDTV所沒有的。除此之外,如同DVI-HDTV,HDMI亦包含有HD

6、CP 技術來保護內容。HDMI與DVI相容,也就是說,這兩種裝置可藉由簡單的被動式配接器(passive adapter連接起來,除了會遺失掉HDMI的新增功能(例如:傳送音訊和控制資料的功能。這點非常重要,因為目前在市場上的大部份消費性電子產品是使用DVI介面,所以這些既存產品不會因為新型產品中的DVI都換成了HDMI,而面臨被汰換的命運。HDMI的應用產品Silicon Image是DVI積體電路製造業界的領導廠商,而且是HDMI工作團體(HDMI Working Group的創始會員,世界第一顆HDMI發送器及接收器晶片就是由該公司推出的,名為PanelLink Cinema。Silic

7、on Image的合作廠商之應用產品在2003年時,就已經量產了。數家消費性電子產品製造商和Silicon Image 有合作關係,例如:三星(Samsung的經由地面(terrestrial無線廣播傳送高畫質內容的視訊轉換盒,它以HDMI的輸出端連接到63英吋電漿顯示器的HDMI輸入端。松下(Panasonic的背投影HDTV(rear-projection HDTV,它是以HDMI輸入端連接到日本松下出產的視訊轉換盒之HDMI輸出端。JVC的48英吋背投影HDTV,它的輸入端也是使用HDMI介面。Meridian的DVD播放機同樣是採用HDMI介面輸出。這些廠商之所以能夠在HDMI的規格公

8、佈後不久,就推出HDMI的原型產品,是因為他們屬於Silicon Image公司的優先夥伴(alpha sites。為了加速產品的開發,Silicon Image甚至在HDMI晶片還未正式生產之前,就提供能模擬HDMI 晶片功能的電路模組給這些廠商。因為起步非常早的關係,Silicon Image相對地會希望HDMI晶片以及其它與HDMI相關的產品,能夠早日量產。例如:Panasonic在2003年9月左右,正式銷售含有HDMI輸入和與數位纜線相容的HDTV產品。其它廠商甚至會比他們更早推出類似的產品,例如:Meridian的VE12HDMI和漸進式視訊輸出卡(Progressive Vide

9、o Output Card,是針對該公司出產的高檔DVD播放機(800 model DVD player所設計的,已經在2003年第一季上市(Meridian同時還提供具有DVI輸出的VE11卡。ATC測試認證中心為了確保HDMI產品之間能夠相容,HDMI工作團體有制定認證測試規格(compliance test specification;CTS。所有採用HDMI介面的產品都必須遵守此規格。它們要經過認證測試中心(Authorized Testing Centers;ATC的測試,目前測試中心設於日本松下和Silicon Image兩家公司裡。製造商必須將他們的產品提交給其中一個測試中心,去

10、測試產品的發送器、接收器(接收HDMI訊號的裝置或是纜線。某些影音接收產品(A/V receivers也需要測試它們的發送與接收。只有通過實用功能檢測的產品,才能取得HDMI的商標圖樣(logo,如此方能確保消費者在使用具有HDMI商標的產品時,能運作順利。相反地,在DVI認證的成效上,廠商態度並不積極,DVI的測試是在此規格公佈兩年後,才開始進行。而每六個月舉行一次的插拔大會(Plugfest,雖然是測試DVI 產品的場合,但因為沒有強制廠商參加,因此到目前為止,DVI相容性的問題還是層出不窮,幸好最近有大幅改進。除了需要更好的認證測試以外,還有一些問題困擾著DVI,然而這些問題從技術層面上

11、看來,可能對HDMI沒有影響或是影響不大。HDMI晶片不但在傳送與接收的功能上比早期的DVI晶片好,它的連接器也比較小,故比DVI更適合PCB的佈線和達到阻抗匹配。因為這些功能的改進,Silicon Image推出的25公尺(大約82英尺HDMI纜線,足足比一般建議的DVI實用纜線的最長值:5公尺(大約16英尺,長了五倍。DVI的應用產品目前在市場上,已經有與HDMI相關之消費性電子產品在銷售,不過數量上倒是沒有比具DVI介面的產品多,而具有HDCP與數位元件輸入功能的產品(DVI-HDTV也越來越多。在當前市場上,可以找到許多新型的HDTV和具DVI 輸出入介面的視訊轉換盒,但是真正符合DV

12、I-HDTV(雖然不是所有的廠商都使用這個名字規格的,只有極少數。或許,當廠商們了解到,符合DVI-HDTV 規格對他們產品在未來的電子消費性市場的重要性後,他們就會加快腳步跟上,尤其是在欠缺HDCP功能這方面。使用DVI的消費者,傳統上最常碰到的問題,就是它的纜線長度不夠。DVI的標準規格並沒有具體說明需要多長的纜線,不過一般都不超過5公尺(大約16英尺。至於HDMI,由於其晶片與連接器的性能提昇了,所以,它的纜線長度可達25公尺(大約82英尺,但是,在安裝某些高檔的家庭劇院設備(home theatre時,這樣的長度仍然不夠。因為HDMI的產品在市場上還不普遍,所以消費者還得繼續使用這些混

13、合DVI與HDMI介面的產品一陣子。有兩種針對DVI缺點做修正的纜線,一個來自Monster Cable,該公司聲稱利用了上好的材質與較好的纜線結構(當然,此技術細節屬於該公司的商業機密,所以能比其它廠商做出更長的纜線。目前該公司有對外銷售40英尺和60英尺的DVI纜線。Theatre Automation Wow!(TAW公司則提供另一種解決方案。TAW以自家的來源裝置:縮放控制器(ROCK Universal Scaler和Evolution數位投影機連結時,所使用的光纖DVI纜線,長度有10,20和30公尺(將近100英尺三種。雖然它們都是光纖,不過,因為DVI的轉換都是經過電子電路,並

14、且和纜線的插座箱(plug housings整合在一起,電力就是從設備端透過DVI連接埠取得的。除了TAW,其它廠商也有出產類似的光纖DVI電纜,例如:Gefen,Goldmund 和OPHIT,其長度可到達100公尺。未來的產品目前多數的視訊產品都使用DVI連接器,因此DVI應該是最受目前消費性電子產品歡迎的數位視訊介面。至於HDMI,因為它是DVI的後繼者,所以也緊跟著DVI的腳步。多數人相信,幾年後,它就會取代DVI。這或許是件好事,原因有二,第一:使用HDMI的消費性產品,其解析度終究是比使用DVI的來得好,第二是:市場上的機種早日轉成HDMI介面,就會限制舊型機種的產量,適用於DVI

15、介面的產品也會更少,這樣一來,未來有HDMI介面的產品,必須同時兼顧支援DVI介面的情況,就會早日結束。只是所有的過渡期都是痛苦的,HDMI也不例外。即使HDMI與DVI在理論上是回溯(向後相容的,實際上,還是會有一些相容性問題是我們現今無法預料的。通常技術越複雜,這方面的問題也越難預測得到。何況DVI和HDMI不是屬於簡單的技術。其中一個棘手的問題,是DVI在數個數位影音來源間轉換時所產生的問題,這是DVI一開始就存在的問題,除非舊型的DVI來源成為歷史,否則即使是HDMI 也無法完全解決這個難題。類比元件輸入端普及於影音接收器與影音處理器,不過是這幾年的事,但是同等功能的數位視訊輸入端至今

16、仍尚未普及。事實上,也幾乎有如鳳毛麟角。TAG McLaren Audio的AV192R是少數可以涵蓋這兩種輸入端,並能自由轉換的機種。大部份廠家,對影音接收器與處理器上的數位視訊輸入,仍保持觀望的態度,消費者的詢問度也不高,畢竟這會增加額外的成本。這種情形給其它DVI產品製造商(也就是提供不出像AV192R這種機型的廠商一個難題:他們可以把每個來源的音訊傳送到一個影音接收器或處理器,但是視訊呢?即使目前市面上有某些顯示器,會包含兩個或兩個以上的DVI輸入端,可是要如何才能輕易地又清楚地同時轉換視訊和音訊呢(若基於降低安裝成本,才會建議將音訊傳送到顯示裝置?一些廠商如:Altinex和Gefe

17、n所提供的DVI 轉換開關都不是最好的選擇,因為它們基本上並不支援數位音訊,他們的主力是放在電腦顯示器,而非家庭電影院,因此不支援類比立體聲訊號。或許唯有等到HDMI顯示器及HDMI來源裝置普及以後,這類問題才會真正消失。到那時,影音接收器和處理器就會包含HDMI輸出入介面。只要單獨處理音訊的連接器仍與HDMI輸入同時存在市場上,我們就還得使用被動式DVI-HDMI介面轉換卡,去支援傳統的DVI來源,才能取得視訊連接(這意味著,HDMI來源必須在播放加密電影的同時,仍然得在個別的連接器上支援音效解密,對某些好萊塢電影廠來說,這不是不可能的事。HDMI介面的好處很多,不但連接器的體積小,發展的腳

18、步也緊追DVI。相信不用多久,大部份的主流廠商就會放棄在影音接收器上採用DVI介面,而選擇HDMI介面。更有可能發生的情況是,一旦這些製造商採用HDMI當成他們DVD-Audio訊號的安全數位連接介面,就像Silicon Image所預言的,事情將會變得非常有趣。使用HDMI輸入的影音接收器(或使用HDCP的DVI在設計上唯一的缺點,是在HDCP授權條款下,它不允許來自HDMI或DVI的保護內容轉換成未受保護的訊號,不管是類比的或是數位的訊號。這表示如果影音接收器是在驅動類比輸入顯示裝置,它必須接收並轉換來自來源裝置(不受HDCP的授權限制的類比視訊訊號;不過,它無法連結到HDMI或DVI輸出

19、裝置。即使如Silicon Image全心所盼望的,若DVI轉移成HDMI介面的問題已獲得解決,且假設HDMI已普及,但是關於相容性以及互連性的問題,應該還是會揮之不去的。HDMI的商標申請和認證測試規定,理論上,雖然能確保在市場上流通的HDMI產品之間的相容,但是某些存在於HDMI規格中的功能是屬於隨意的(optional,廠商可以不用遵守,也就是說,這種裝置可能無法和其它裝置互通。HDMI消費性電子產品控制(Consumer Electronics Control;CEC通訊協定可能就是這麼一個實例。廠商可以選擇安裝或不安裝CEC,而CEC的目的就是要利用一個共同的通訊協定,在影音元件之間

20、分發命令(依照歐洲女性社区： 关注女性： AV.Link 的標準） 。建構在 HDMI 基礎下的產品，若對 CEC 命令沒有回應，將會 令人灰心。希望市場機制可以強制每一個 HDMI 的相關產品，都能符合 CEC 通 訊協定的標準。 DVI、HDMI 的競爭對手-1394 談到數位介面的未來，就不能不提到 DVI 與 IEEE 1394，這兩者到底哪一個會 獲勝？答案可能是： 兩者皆是優勝者 。目前市場上有一些產品包含了這兩種 介面，而且，從市場反應來看，若兩者皆有，似乎會比較完美。IEEE 1394 非常 適合用戶在家裡藉由網際網路， 下載錄製與儲存 MPEG-2 壓縮內容。 DVI、 HD

21、MI 則比較適合於，將來源裝置或影音接收器連接到監視器或其它顯示器上，尤其 是當監視器沒有 MPEG-2 解碼器時 （例如： 大部份的 前螢幕投影機 （front-screen projector） 都屬於這種顯示器） 強迫所有產品的介面非得從這兩種中擇一不可， 。 這種矯揉造作的作法，不過是某些既得利益之企業和組織，為了贏得其中某一 個介面技術的市場，而刻意去犧牲另一個介面技術的商業手段。 至於最終的相容性問題，到底會不會因此，而造成來源裝置上的高解析度類比 視訊輸出（不管是 RGB 還是 YPbPr）消失不見呢？這純粹是政治議題，過去有 許多評論家一直在討論這個議題。今日已不存在有所謂類比

22、輸出會消失的跡象， 在 2004 年的 CES 上，具數位視訊輸出的新產品大都添加了類比輸出端，並沒 有所謂會取而代之的狀況。雖然有一些好萊塢的製片廠，要求美國政府立法淘 汰類比輸出，不過，想要汰換掉目前正在使用中的數百萬台類比輸出之 HDTV 和顯示器，這在短暫的數年之內是不可能發生的。而且只要消費者們了解到， 他們使用顯示器的權利即將被剝奪，而集體站出來大聲表達不滿時，這種淘汰 的情況就不可能發生。 HDMI 晶片 Silicon Image 的 PanelLink Cinema HDMI 晶片系列，遵守 HDMI 1.0 版規格和 HDCP 標準。這包含 SiI 9190 發送器與 Si

23、I 9993 接收器。Silicon Image 與 JVC、 Meridian、 Panasonic 及 Samsung 這些消費性電子產品廠商合作， 藉由一條 HDMI 纜線， 把未經壓縮的數位高解析度視訊和多頻道音訊帶到消費者的家中 。 如圖 3、 4 所示。 HDMI 可以啟動數位式消費性電子來源裝置與數位顯示器之間的全數位互連， 而且能獲得非常清晰的音效與影像品質，藉此將家庭劇院的影音效果提升到更 高的層次，也帶給使用者前所未有的觀賞經驗。HDMI 所樹立的新標竿，等於 女性社区： 关注女性： 女性社区： 关注女性： 是為將來的未壓縮數位影像與多頻道音訊整合到單一全數位介面做準備，這

24、種 介面也整合 HDCP 的安全機制，為優質的內容提供了存取保護。 消費性電子裝備一日不走向數位化，連接這些裝置的視訊音效介面就仍會是類 比的。HDMI 打破了這個局面，它可以將 DVD 播放機、DVD 錄影機、數位視 訊轉換盒、D-VHS 播放機、影音接收器這些數位來源裝置，和數位電視、電漿 顯示器、液晶電視、投影機這些數位顯示裝置之間的未壓縮訊號， 以全數位方 式互通。結果，它能提供這些優點：(1提供最高品質的視訊和音效(2使用一 條影音纜線即可輕鬆地安裝家庭劇院的線路(3可取得高價值的數位內容以 及(4來源與顯示裝置之間的智慧型通訊。 (圖 3：SiI 9190 發送器與 SiI 999

25、3 接收器的連接，圖 4：SiI 9190 內部架構，請 詳見元件科技雜誌 2004 年 2 月號內文 HDMI 為消費性電子製造商提供了一個既能獲得高經濟效益，又能整合最佳影 音品質的方法。它簡化了現今家庭娛樂系統的影音纜線之複雜安裝，以一 條 HDMI 纜線取代了傳統的 11 條影音纜線，無形中還減少了這些製造商以及消費 者在購買整套系統時所需之花費，卻又絲毫不減其視訊和音效的品質。 Silicon Image 的 PanelLink Cinema 產品， 完全支援 HDMI 1.0 以及 DVI 1.0 規格， 是使用最新一代的 PanelLink TMDS（Transmission M

26、inimizing Differential Signaling）核心技術，與現今日漸增加的具 DVI-HDCP 輸入端之數位電視向後 相容。 SiI 9190 與 SiI 9993 可以支援數位電視全系列的解析度，包括 480i、576i、480p、 576p、 720p、 1080i， 還有 18 ATSC 格式。 更進一步地， 整合了 HDCP 的 PanelLink Cinema 晶片，因為可以有效地防止高畫質的內容被未授權的人複製與散佈 ，至 今亦已獲得大部份的電影製片商之支持。每顆 SiI 9190 和 SiI 9993 晶片，提供 獨特的、預先編程的 HDCP 匙，它大幅地簡化了製程、降低成本，還提供了最 高級的安全匙機制。 SiI 9190 發送器是專為 DVD 播放機、DVD 錄影機、數位視訊轉換盒、D-VHS 播放機以及影音接收器所設計的，它將數位的影音訊號集中在單一的 HDM