主要针对 PC 应用的 DVI 采用外型相同、但规格有别的 DVI-A、DVI-D 与 DVI-I 3 种接头,来满足类比与数位影像传输的需求。其中 DVI-A 只能输出相容 VGA 的类比影像讯号,透过简单的转接就能兼容既有的 VGA 萤幕。DVI-D 则是输出纯数位影像讯号,只能相容 DVI 萤幕。而 DVI-I 则是类比与数位整合规格,可同时输出类比与数位影像讯号,单一输出接头就能满足 VGA 与 DVI 两种规格的萤幕,因此是显示卡的主流配备。
不过近年来因为支援类比输入的显示器已经退出主流,因此不少显示卡逐渐转为只支援 DVI-D 输出。
各种不同规格定义的 DVI 接头(母座),其中类比讯号主要是透过右侧的接脚传输,数位讯号则是靠左侧的接脚传输
DVI 采用半导体大厂 Silicon Image 研发的“TMDS(Transition-Minimized Differential Signaling,最小化传输差分讯号)”高速数位传输技术,将传输连结分为 R、G、B 与时脉共 4 组讯号,在最高 165MHz 的时脉下可达成 4.95Gbps 的传输频宽,足以应付 1080p 或 UXGA 60Hz 传输的需求。此外 DVI 还定义了双连结(Dual Link)的规格,可以透过两组传输连结来加倍传输频宽,接头中已经有预留 Dual Link 的脚位。
DVI 采用“TMDS”高速数位传输技术,将传输连结分为 R、G、B 与时脉共 4 组差分讯号来传输
Dual Link DVI-D 连接线
不过 DVI 端子自发表以来,后续几乎没有任何改良,直到今日频宽仍维持 20 年前最初的规格。此外 DVI 端子接头庞大、接线繁复,而且未整合音讯传输与内容保护机制,不利于数位影音家电等消费市场用途。
DVI-D 转 HDMI 的线材,可以清楚看出两端子的尺寸大小差异
HDMI 端子
有鉴于 DVI 的不足,包括 Sony、Panasonic、东芝、日立、飞利浦等多家家电大厂于是于 2002 年 12 月组成了“HDMI 论坛”,以 DVI 的技术为基础,制定出针对数位影音家电用途的“HDMI(High Definition Multimedia Interface,高画质多媒体接口)”。采用比 DVI 更小巧紧致的接头,整合数位音讯传输功能及影音资料加密保护技术“HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection,高画质数位内容保护)”,满足以方便插拔的单一接头同时传输数位影像与声音,同时确保无失真的数位影音资料不被盗录复制的需求。
HDMI 最初定义 2 种规格的接头,分别为 A Type 跟 B Type,前者就是最常见的标准 19 pin 接头,后者则是传输通道加倍的 29 pin 接头,但 B Type 并没有应用到任何产品上,只出现在规格书中。后续还定义了尺寸较小的 C Type(Mini HDMI)与 D Type(Micro HDMI),但都只是接头尺寸微缩,接脚定义并未改变。
左起 A Type 端子、C Type(Mini)端子与 D Type(Micro)端子
HDMI 同样承袭 DVI 的 TMDS 传输技术,不过影像传输通道除了 DVI 定义的 R、G、B 之外,还新增支援电视领域常用的 Y、Cb、Cr 格式。此外还把数位音讯混入影像通道的水平同步讯号中一起传输,初版最高就已经能支援 8 声道 192KHz 24bit LPCM 未压缩音讯的传输,相当充裕。后续还扩充支援更多格式与声道。
因为 HDMI 承袭 DVI 的核心规格与技术,所以两者具备某种程度的相容性,可以透过简单的转接头转接。HDMI 装置能完整相容 DVI 讯号,但 DVI 装置不支援 HDMI 新增的数位音讯与加密保护功能,无法解码音讯,且无法显示 HDCP 加密保护的内容(输出装置会认证接收装置是否支援 HDCP,不支援时无法输出)。
2015 年 4 月、2016 年 3 月,HDMI 又陆续推出 2.0a、2.0b 版,新增支援“高动态范围(High Dynamic Range,HDR)”格式影像的传输。在搭配支援 HDR 的显示器时,能大幅扩展影像明暗对比的表现。第一款支援 HDMI 2.0b 的电视游乐器再度由 Sony 的 PS4 Pro 拿下,后续的 Xbox One S / X 也有支援。
或许有些玩家会觉得奇怪,这篇不是在介绍影音传输接口,怎么会跑出 USB Type-C 来?不过相信有用过新款笔记型电脑或是手机的玩家,都会知道 USB Type-C 也可以用来输出影音讯号(虽然大多是透过转接),Nintendo Switch 主机也是透过 Type-C 来输出影音,因此专栏最后就来介绍一下这个新兴的影音端子。
许多笔电、平板与手机都可以透过 USB Type-C 输出影音讯号
USB Type-C 顾名思义就是 USB C 型接头,这是一个设计之初就考量多用途需求的规格,因此除了基本的 USB 接口连接用途之外,还可以肩负起大功率电源供应、影音传输等应用。Type-C 端子采用对称无方向性的接头,内藏双面各 12 支的接脚。与传统 USB Type-A / B 端子不同,Type-C 端子没有方向性,不论正反插都可以用。其祕诀就在双面的接脚其实是重复的,所以不论怎么插都可以接通,但实际只使用其中一半。
虽然 USB 3.0 / 3.1 只使用 Type-C 端子一面的 12 支接脚传输,但 Type-C 端子实际上是有两面共 24 支接脚的。因此 USB 论坛替 Type-C 端子保留了“替代模式(Alternate Mode,Alt Mode)”,让 Type-C 端子除了 USB 3.x 的讯号之外,还可以与其他传输协定整合,充分活用那另一半为正反插备用的讯号接脚。
USB Type-C 端子内的接脚是两面对称的,单面各有一整组完整的 USB 2.0 与 USB 3.x 传输线,还有电源供应线路
在看完怀旧复古的类比篇与回顾现状展望未来的数位篇之后,相信大家对电视游乐器的影音传输接口有了更进一步的认识。在迎接 PS5 / Xbox Series X 的 4K 120Hz 乃至 8K 超超高分辨率影音,以及身历其境的 VR 虚拟实境等新世代体验之余,可别忘了在这些主机与装置背后默默传递绚烂声光讯息的影音传输接口喔!