視訊接頭、接線的數位革命：DVI、HDMI

所謂多餘程序，即是PC內的視訊資料本是數位，為了讓類比CRT顯示器能夠接受，所以訊號在輸出到PC機外前會轉換成類比訊號（DAC），但如今液晶顯示器為原生數位運作，為了相容現有的類比訊號，顯示器內則設置了類比轉數位的機制（ADC），如此成了「DA後又要AD」，所以：何不直接D→D？省去DA→AD的麻煩？

其次，由於數位視訊的出色力、解析度、更新率都在提升，數位視訊的資料傳量愈來愈大，也需要愈來愈快，而繁瑣的轉換程序則會對傳輸的提升造成阻礙。再者，由於訊號經過兩次轉換，也致使資料容易產生偏差，最常見到的即是畫面產生像素抖動（Pixel Jitter）情形，D/A、A/D轉換程序造成信號劣化的影響，在愈高、愈快的傳輸時愈是明顯。有鑑於此，PC陣營便意識到：該提出原生數位傳輸的視訊介面了。

嘗試P&D、摸索DFP、選定DVI

PC對於視訊傳輸、視訊接頭的數位化，其實也是歷經一番摸索嘗試的，最初人們認為用IEEE 1394a來進行視訊傳輸，不過1394a僅400Mbps，只夠傳輸壓縮性的數位視訊，如此畫面品質會有所折損，而且視訊多只要單向傳輸，僅控制方面的信號需要雙向，然1394a卻是完全雙向傳輸的設計，很明顯的是用於數據傳輸，難以對視訊輸出應用而有專精的設計，原因是雙向傳輸不易再拓增傳輸頻寬。（當然！當時USB 2.0尚未出現，USB 1.1的12Mbps也無法因應視訊傳輸，之後USB 2.0的480Mbps也是不夠的。）

放棄1394後，VESA（Video Electronics Standards Organization）於1997年6月6日提出P&D（Plug & Display）1.0的數位視訊規格，但也未獲成功，主因在於價格過昂，由於P&D不僅是輸出數位視訊，也被寄託要能相容既有外接線的功用角色，即是P&D還要能充當USB、1394傳輸之用，多功用的結果自然價格居高部下，致使P&D無法成為主流。

P&D失敗後，另一個組織：DFPG（Digital Flat Panel Group）於1999年2月14日提出DFP，DFP似乎又矯枉過正，即是一個全新、純數位式的視訊接頭，完全無法相容PC既有的類比RGB訊號，因此一樣未獲重用。

P&D、DFP相繼失敗後，也造就了之後DVI（Digital Visual Interface）的成功，1999年4月2日由DDWG（Digital Display Working Group）提出DVI 1.0，捨棄了P&D的諸多角色包袱，也避開了DFP的全新不相容錯誤，僅相容RGB類比視訊，自此成為PC於數位視訊傳輸上的主流。不過，前面的摸索並非完全沒有收穫，P&D的信號傳輸方式：TMDS（Transition Minimized Differential Signaling），由於其規格相當卓越，因此在之後的DFP也使用TMDS式信號傳輸，包括DVI、HDMI也繼續沿用。

（附註：DDWG的創始會員有：Intel英特爾、Silicon Image矽像、COMPAQ康百克、Fujitsu富士通、HP惠普、IBM國際商業機器、NEC恩益禧（日本電氣）。）

《圖二 HDMI是以DVI技術為基礎，並針對消費性電子領域的需求而制訂的數位視訊傳輸規格。》

＜圖片來源：HDMI.org＞

DVI之卓越特點

除了捨棄不必要的角色任務以及適度的過往相容外，DVI其實也有諸多方面優於過去的P&D、DFP，雖然P&D、DFP、DVI三者都使用TMDS傳輸，且頻率皆為165MHz，但由於DVI具有兩組連線（Link），而P&D、DFP僅有一組，使得總傳輸頻寬多出一倍，僅有單一個Link時，其頻寬最高只能支援SXGA（1280×1024）的傳輸，但DVI卻可以達1600×1200@85Hz或HDTV（1920×1080）等更高表現。（附註：眼前多半只用到Single Link，尚少有應用能用至Dual Link。）

至於DVI如何相容原有的類比RGB？事實上DVI上一樣具有過去類比RGB所需的各種類比信號，包括R紅、G綠、B藍、H水平、V垂直、SCK時脈、SDA資料等，如此在實體連接上只要一個轉接頭即可，不過機內仍然需要DAC（RAMDAC，獨立外接晶片，或內建於繪圖晶片內）的轉換機制。

《圖三　TOSHIBA所展示的HDMI收訊電路板（TC90701FG）、HDMI發訊電路板（TC70701FG）、及微控器驗證板，目前對HDMI收發訊晶片最積極的，除了Silicon Image外就屬TOSHIBA第二活躍。》

＜圖片來源：HDMI.org＞

DVI對PC而言足夠，但在CE上仍有些不適用

DVI確定成為PC界的新視訊標準，但這是否適用於消費性電子呢？消費性電子的數位電視（DTV、HDTV）、家庭劇院型投影機（Projector）、電視遊樂器（Game Console）、機頂盒（STB）、硬碟錄放影機（PVR）等是否也適用呢？

雖然今日的消費性電子，其視訊方面也在積極數位化，但PC與CE仍有其差別，以下列舉其中一些不同處，說明DVI為何只適合PC，而不適用於CE：

(1)PC顯示器的尺寸多半在15～21吋間，而數位電視動輒32～35吋，且PC一直是4：3的長寬比，而TV卻是改採16：9的寬型設計，但DTV/HDTV的解析度與頻寬與PC相比不需要太多，PC未來有可能用到DVI的Dual Link，但對CE而言Single Link便很足夠。參考(圖一)

(2)部分商用PC只需要視訊顯示，幾乎不需要任何音效，或是簡易的耳機、雙聲道（STEREO）即是足夠，但CE多半是家庭劇院式的客廳應用，音效、多聲道（如Dolby Digital、dts、THX等）幾乎成為必備功用。

(3)DVI提供相容過去PC的RGB類比訊號，但消費性電子沒有此相容需要，反而是傳統類比電視的訊號（如Composite端子、S端子、Component端子等）需要被相容，但DVI並不具備。

(4)CE的視訊輸出多半與電視、電影等具有版權的內容有關，DVI最初並未加入數位內容的防拷機制，之後有提供此方面的選用功能，但並非強制，畢竟PC有時只是用於軟體畫面輸出而已，但CE卻有必要將防拷列為必備。

(5)CE多半還會搭配遙控器，且多個影音家電串連後，遙控器也會逐漸增多，每個設備都要用一個遙控器對應，對消費者而言實在累人，也因此許多人去買萬用遙控器。如果視訊傳輸線中也能傳輸遙控器信號，則有機會實現用單一遙控器進行多裝置遙控的方便性。

(6)一般的PC應用，其視訊只需24-bit的原色深度（Color Depth）即足夠，即是三原色各自有8-bit的階層變化。然這對逼真訴求的電視而言是不夠的，需要提升至每原色12-bit才行，即是36-bit的Color Depth，這點DVI無法滿足。

(7)CE過去的視訊端子都非常嬌小，包括Composite端子、S端子、Component端子等都是，DVI對CE而言屬於大體積型的接頭，且PC的習慣是接頭的兩側都需要用螺絲固定，但CE沒有這種習慣，都是即插即固定。

有鑑於此，實有必要為CE設計一種更合適的數位視訊規格，因此CE大廠們聯合起來，於2002年4月成立了HDMI（High Definition Multimedia Interface）組織，並在2002年12月提出HDMI 1.0。與DDWG雷同，HDMI組織的創始會員業者也有7家：包括日本日立（HITACHI）、荷蘭飛利浦（PHILIPS）、法國湯姆笙（Thomson）、日本索尼/新力電子（SONY）、日本松下（Panasonic）、日本東芝（TOSHIBA）及美商晶像（Silicon Image）。參考(圖二)與(圖三)。

《圖四　圖中偏左位置的Y、Pr、Pb是現有DVD、DTV視訊所常見的類比Component端子，而偏右處即是數位HDMI端子，接頭體積明顯嬌小許多，同時色差端子需3條線路，HDMI僅需1條。》

＜圖片來源：HDMI.org＞

HDMI即CE版DVI？

雖然DVI不適合直接用於CE領域，但不代表DVI的經驗與技術不能沿用，實際上HDMI正是以過去DVI在PC上的成功為基礎，進行部分的適應調修，如此便成為了HDMI。

針對上述的各項差異，以下逐一說明HDMI的修改與因應CE需求的強化：

(1)HDMI僅有一個Link傳輸，但傳輸力達5Gbps，即便要應付兩個HDTV的頂級顯示模式（1080p非交錯）都綽綽有餘，一個1080p傳輸僅約2.0～2.2Gbps。

(2)HDMI的傳輸線中即包含數位音源線路，且是多聲道（Multi-Channel）傳輸，HDMI可以同時傳遞8聲道壓縮或非壓縮的數位音訊，省去額外準備音源線的麻煩，也能減少多項CE設備連接時的線路紊亂度。

(3)HDMI沒有相容PC上的類比RGB訊號接腳，且HDMI接頭不相容DVI接頭，但傳輸信號卻是相同，透過轉接器便能相容CE領域使用的DVI。此外HDMI可相容過往CE用的類比視訊信號。

(4)HDMI使用Intel於2002年發展出的數位防拷機制，稱為HDCP（High Bandwidth Digital Content Protection），且是強制預設性的功能，這將使娛樂視訊內容的銷售通路商（如20世紀福斯、環球、索尼/哥倫比亞、迪士泥、派拉蒙、米高梅、夢工廠等7大片商）、播送營運商（如dish NETWORK、DirecTV、CableLabs等）更願意加速支援HDMI。

(5)HDMI的傳輸中可以選擇性使用CEC（Consumer Electronics Control/CE Control；消費性電子產品控制）的傳輸，目前歐洲的影音設備慣用「AV.Link」這個跨機性的遙控傳訊協定，HDMI支援此標準，達到用單一遙控器來控制多個影音設備的能力，不過這僅限於各機的簡易功能操控，複雜設定仍要倚賴各機自身的微調按鈕，或專附配屬的遙控器；如(圖四)。

(6)HDMI提供每一原色達10-bit、12-bit的色深，勝過DVI的8-bit，因此可以傳輸更逼真、自然的視訊。

(7)HDMI接頭比DVI接頭更嬌小，約與USB接頭相近，且與傳統CE用視訊端頭一樣，採行即插即固定的接頭設計；如(圖五)。

《圖五　HDMI具有EC Control的傳輸功能，用HDMI介面所串接的影音設備，無論是用遙控器或直接在機上面板操作，其控制訊號都可跨機傳遞。》

＜圖片來源：HDMI.org＞

除了7項更適性外，HDMI尚有其他的特點訴求，包括HDMI陣營承諾HDMI的連線能夠超越現有DVI的10m～15m限制，而達到更遠的傳輸，如此可更方便用於家庭劇院的佈建。相對的現有CE所用的類比Component端子（也稱色差端子，多搭配內投影電視，或DVD播放機使用）只能有3m～5m的連線長度，超過則會造成信號劣化，除非使用更優異的特訂材質線路才行，但價格昂貴。

《圖六　In-Stat/MDR於2003年7月時預測，未來在PC、PC週邊、及CE三方面，DVI/HDMI等數位視訊會有多少內建支援的出貨量。》

＜圖片來源：HDMI.org＞

結語

1999年開始的DVI，2002年開始的HDMI，都在在證明視訊全面數位化的趨勢已經到來，而數位化的好處也讓PC與CE兩者更為接近，不再是過去類比CRT時代的各自為政。雖為了更符合不同領域的應用，數位視訊有了DVI與HDMI兩種需求，但技術本質卻相同，除了透過實體轉接頭即可互通外，未來也不排除在PC上直接內建HDMI，或在CE上亦額外提供DVI，讓PC、CE的距離更近，更少差異。參考(圖六)。

事實上CE領域的視訊數位化，也正好消除了過去NTSC、PAL、SECAM等地域差別，同時也更易與PC互連，更一致的好處是量價均攤後，消費者可以用更便宜的價格，享受到更優異科技所帶來的便利性。