平板显现接口常识大解析

跟着LCD/PDP等平板显现器的商场占有率不断上涨，一起高清数字电视和投影仪等数字视频设备的运用越来越遍及。业界需求扩大性更好、对工业规范更敞开的的数字接口技能，并能够把功用晋级。DVI、VGA和LVDS等接口规范虽然已广泛的运用于PC和消费电子产品，可是由于现有规范无法习惯新的产品在带宽、内容维护、音频支撑等方面的开展需求，使得UDI(Unified Display Interface，通用显现接口HDMI和DisplayPort等新规范显得更能习惯商场的需求，在这里咱们要点介绍一下HDMI和DisplayPort两种接口。

当时首要的显现接口技能

在嵌入式体系中，例如笔记本电脑或电视的液晶显现器，基本上是运用低压差分信号(LVDS)来衔接显现驱动器。而现在在个人电脑外接监视器方面，则运用传统的VGA接口与PC衔接。有些高档监视器也装备数字视频接口(DVI)，以便衔接高端PC。关于衔接摄像机或录像机，电视机运用模仿复合视频信号；而关于来自DVD播映器的标清逐行扫描内容则选用模仿重量视频信号。一起，高清电视也逐步转为高清多媒体接口(HDMI)，以便添加音频传输以及内容维护的功用。

VGA与LVDS接口

VGA接口的才能有限，无法支撑高分辨率、色度、更缺少用户要求的对高清内容进行维护的功用。LVDS技能只能用于短距离，且有时刻约束，并需求添加针脚把排线加宽才能够支撑高分辨率与色度的传送。最新的笔记本电脑有内建的音频与多媒体功用，经过面板的衔接线，足以与LVDS的功用比较。

图1：VGA接口

DVI接口

DVI(Digital Visual Interface)接口的传输速度高达8Gbps，开端是运用在计算机显现体系，再开展成适用于传输无紧缩、高清晰度的视频信号，近年推出的投影机、等离子及LCD显现屏均设有这个视频输出体系。它的缺陷是连线长度不能超越8米，不然就会越影响画质。DVI的技能也有约束，DVI 1.0的规范基本上现已不再研制，不容易更新以支撑更快的时钟速度、色度、衔接类型，以及更新的功用。DVI与VGA让平面显现器更为杂乱，由于信号有必要在内部转换成LVDS，然后就添加了监视器的线路与本钱。除此之外，DVI现在选用的3.3V作业电压，也阻碍了下一代PC中低电压芯片的开发运用。
HDMI接口

图2：HDMI接口及衔接电缆

HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)是首个也是业界仅有支撑的不紧缩全数字的音频/视频接口。HDMI经过在单线缆中传输高清晰、全数字的音频和视频内容，极大简化了布线，为顾客供给最高质量的家庭影院体会。

HDMI接口的长处：

1. HDMI规范的接口在坚持高品质的情况下能够以数码的方法传输未经紧缩的高分辨率视频和多声道音频的数据。 其杰出功用逾越了以往一切的产品。
2. HDMI规范的衔接器选用单线衔接，而且没有长度约束，替代了产品背面的杂乱的线缆。
3. HDMI规范可调配宽带数字内容维护(HDCP)，以避免具有著作权的影音内容遭到未经授权的仿制。

HDMI接口的开展前史

2002年的4月，日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊、东芝共7家公司建立了HDMI安排开端拟定新的专用于数字视频/音频传输规范。Digital Content Protection, LLC (Intel的子公司)为HDMI供给高带宽数字内容维护(HDCP)。 别的, 首要的动态图画制造商比方Fox, Universal, Warner Bros., 和Disney, 体系运营商DirecTV和EchoStar (Dish Network)以及CableLabs和Samsung等都支撑HDMI.

2002年末，HDMI 1.0规范发布。HDMI在针脚上和DVI兼容，仅仅选用了不同的封装。与DVI比较，HDMI能够传输数字音频信号，并添加了对HDCP的支撑，一起供给了更好的DDC可选功用。HDMI支撑5Gbps的数据传输率，最远可传输15米，足以敷衍一个1080p的视频和一个8声道的音频信号(一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s)并有很大余量。这答应它能够用一根电缆别离衔接DVD播映器，接纳器和PVR。此外HDMI支撑EDID，DDC2B，因而具有HDMI的设备具有“即插即用”的特征，信号源和显现设备之间会主动进行“洽谈”，主动挑选最适宜的视频/音频格局。

在HDMI LLC发布的HDMI的1.2版能更好地兼容PC体系，它添加了若干条非常重要的改善，以便利PC衔接和数字音频流(SACD等)的传输。

于2006年6月发布的HDMI 1.3规范包括以下的新功用：

更快的速度： HDMI 1.3 将其单链接带宽由165MHz(4.95Gbps)提高到340MHz(10.2 Gbps)以支撑未来高清晰显现设备的需求，例如更高的分辨率、深色和高帧率。

深色： HDMI 1.3 支撑 30 位、36 位和 48 位(RGB 或 YCbCr)的色深，之前 HDMI 版别的色深最高为 24 位。

色空间更宽： HDMI 1.3 去除了一切色彩挑选的约束：下一代xvYCC色空间是现有 HDTV信号色彩的1.8倍；让HDTV显现色彩愈加准确；使显现器到达电影质量的天然、传神的色彩。

新式迷你接口： 跟着小型便携式设备，例如HD摄录一体机和数码相机需求HDTV的无缝连通性，HDMI 1.3供给新式、更小的波形因数接口选项。

唇型同步： 由于消费性电子设备正在运用不断提高杂乱性的数字信号处理技能，以增强画面内容的清晰度及详尽度，要运用户设备中的影音内容同步成了一大应战，潜在地需求杂乱的终端用户调理。HDMI 1.3 参加了主动视频/音频同步的功用，使设备能彻底准确且主动地履行同步。

新式无损音频格局： 除 HDMI 支撑高带宽的未紧缩数字音频和一切现有的紧缩格局(例如 Dolby Digital 和 DTS)的现有功用外，HDMI 1.3 还新增了对新式、无损紧缩数字音频格局 Dolby TrueHD 和 DTS-HD Master Audio的支撑。

HDMI技能细节

HDMI视频格局： HDMI支撑RGB信号、4:4:4采样的YcbCr信号及4:2:2采样的YCbCr.传输速率最高的24位/像素。关于640×480清晰度, R′G′B′一般的选用后数据规模为0-255. 关于YcbCr及一切其它RGB清晰度，采样后的数值规模为16-235。
HDMI音频数据格局：依据DVD音频规范，HDMI支撑1~8组非紧缩音频传输，音频支撑48,96 or 192kHz等多种采样率。依据视频格局，HDMI能够传输不同数量的采样率在192KHZ的紧缩音频。支撑最大8个音频通道。

HDMI接口的特性：

1. 彻底的数字信号接口，无紧缩，从信号源直接输出的直接数字图象及音频。
2. 一根线缆满意传输视音频信号的需求，一切的HD信号及音频信号在同一根线缆内传输，包括5个视频重量及多通道音频。
3. HDMI接口还支撑传输智能信息如宽高比及信号格局、操控信息等，为设备间的智能化操控供给或许。
4. 支撑HDTV 1080P及更高清晰度信号的传输及显现，习惯HDTV的运用。

HDMI衔接器

规范的Type A HDMI衔接器有19个针脚，较高分辨率的版别称为Type B，现已被界说，虽然还没有被广泛选用。Type B有29个针脚,答应它去带着一个扩展的视频通道以支撑高分辨率的显现。Type-B被规划支撑高过1080p的分辨率。

Type A HDMI向后兼容用在现在的计算机监视器和图画卡的单一衔接的数字视频接口(DVI). 这意味着一个DVI源经过一个适宜的接口卡或电缆能够驱动一个HDMI监视器,反之亦然,可是HDMI的音频信号和遥控特性就不能得到支撑了. 别的，不支撑HDCP, 视频质量以及分辨率或许由信号源处被人为地下降以阻挠终究用户观看尤其是仿制被法律维护的内容。Type B HDMI同样地向后兼容双衔接的DVI.。

HDMI的运用

2004年，消费电子职业开端在DVD播映器、有线电视/卫星电视机顶盒上添加HDMI接口，此外，HDMI接口还开端逐步出现在数字电视及LCD/等离子显现器上，2004年末，HDMI被广泛选用在电视和显现器上。

依据供给HDMI技能授权的HDMI Licensing公司的数据，到2006年6月，全球超越 400 家消费电子和 PC 产品制造商已选用 HDMI接口。商场调查安排In-Stat 估计2006年会有6000万选用HDMI的设备上市，包括机顶盒、DVD播映机和A/V接纳器等。从全球来看，DVD复制操控协会现已将具有防复制功用的HDMI指定用作CSS维护内容的授权数字输出接口。

虽然HDMI规范不断取得业界认可，但现在仅仅将其作为一项工业规范，还没有方案将其向ITU或ISO等国际安排提交使其成为国际规范。 选用HDMI接口的新式设备不断增多。除了DVD播映器、机顶盒、A/V接纳器及音频/视频监视器，HDMI接口还将运用于个人电脑、蓝光驱动器、游戏操控器和便携电子设备等。

我国选用HDMI接口的消费电子厂商越来越多，康佳、长虹、创维、TTE、厦华和海信等家电大厂都现已选用HDMI作为接口。

于2005年11月21日在深圳HDMI授权测验中心和PanelLink Cinema测验中心，将为我国消费电子厂商供给本土化的测验服务，极大地简化并加快我国消费电子厂商HDMI产品投入商场的进程。深圳HDMI测验中心是全球第四家HDMI授权测验认证中心，其他三处别离位日本大阪(隶属于日本松下)、法国Caen(隶属于飞利浦)和美国加州(隶属于Silicon Image)。此外，Silicon Image将于2006年年中曾经在上海新建立一家HDMI测验中心。

UDI接口

UDI是用于台式和笔记本电脑、作业站、PC显现器的显现接口规范。这一规范的推出首要是为了替代VGA模仿接口。UDI不光与DVI规范兼容，也方案与HDMI规范兼容。

UDI和HDMI/DVI相同，运用了高带宽数字内容维护(High-bandwidth Digital Content Protection，HDCP)技能。HDCP是现在针对播映优质高清内容进行内容维护而广泛选用的技能。它使得兼容UDI的台式和笔记本PC及作业站能够播映最新的数字印象。

对用户而言，UDI将为主机和显现设备间供给一个通用的视频衔接，包括台式和笔记本PC显现器、HDTV和投影仪等。关于PC和显现器出产商来说，UDI能便利地集成分立和集成的图画操控，使出产主机渠道和LCD的OEM厂商能够以更低的本钱供给更便利的运用和更高的带宽。

推进UDI规范的SIG(Special Interest Group)安排的首要成员包括Apple、Intel、LG Electronics、National Semiconductor、Samsung Electronics和Silicon Image。图形处理芯片制造商NVIDIA、半导体制造商THine Electronics以及线缆和衔接器出产商FCI、Foxconn Electronics和JAE Electronics等也支撑这一规范。

DisplayPort接口

图3: DisplayPort接头

视频电子规范协会(VESA)发布了DisplayPort显现接口规范的终究版别：DisplayPort 1.0。作为DVI的继任者，DisplayPort将在传输视频信号的一起参加对高清音频信号传输的支撑，一起支撑更高的分辨率和刷新率。这种接口可认为PC、监视器、显现面板、投影仪、以及高分辨率内容运用供给多种不同的衔接解决方案。为削减各种设备的杂乱度，DisplayPort整合了表里衔接方法，并为穿插范畴的运用供给了要害的功用支撑。此外，还为强化下一代显现器的特性，如色彩深度、刷新率、分辨率以及其他先进运用供给了功用上的晋级。

DisplayPort 1.0规范支撑单通道、单向、四线路衔接，数据传输率10.8Gbps，足以传送未经紧缩的视频和相关音频，一起还支撑1Mbps的双向辅佐通道，供设备操控之用，此外还支撑8位和10位色彩。在数据传输上，DisplayPort运用了“micro-packetised”格局。

与消费电子范畴内的HDCP相似，DisplayPort也能够经过128位AES加密完成对HD视频数据的复制维护。

DisplayPort的技能优势

以功用来说，DisplayPort 所供给的是前瞻性的驱动信道，可扩大为1~4条衔接线路，并运用微型封装架构，支撑各种色度、刷新率、以及显现分辨率。其所界说的双向回路，能够让微型封装架构具有灵敏的传输操控与情况信息显现。这种微型封装架构，对添加内容品种与相关运用具有杰出的扩展才能，而不会受限于运用光栅扫描的数据。DisplayPort的装备傍边，也含有机械规范，用来规范一种简略易用的微型外接器，上面附有可挑选的卡锁插头，与超长线缆衔接更为结实。这种衔接器共有四条前向通道，以最佳方法衔接超薄型笔记本电脑，图形卡上最多能够带有4个衔接器。此外，在机械规范部分，还界说了规范的面板衔接器，作为内部衔接。

DisplayPort其它重要技能特征包括:

1. 供给高带宽前向传输衔接通道，以及双向辅佐通道才能(可达1 Mbps，最大缓冲为200ms)。
2. 供给运用支撑功用，最高可达10Gbps单向衔接通道处理才能，然后可满意计算机工业的长时间需求，支撑大于QXGA 分辨率以及超越24位的色彩深度。
3. 支撑不同色度的传输(别离为6、8、10、12、16 位)。
4. 现有VESA以及CEA规范均可适用。
5. 衔接DisplayPort器材时，可兼容曾经的传输体系(如 DVI、 VGA、以及 LVDS)。
6. 支撑热插拔、插头拔出显现以及衔接状况失利监测功用。
7. 经过3米的线缆，以直接驱动方法支撑全带宽信息传输。经过15米的线缆，以直接驱动方法支撑紧缩带宽传输。DisplayPort 经过15米长的线缆，在4通道24bpp和50/60 Hz下，可支撑1080p的最低分辨率。

DisplayPort与现有设备的互通性：

DisplayPort 可与现有接口共存，然后完成互相互通：

1. 供给数字音频与显现数据一起播映的可选功用。
2. 支撑音视频数据同步显现，时差约为±1ms。
3. 为挑选内容维护功用供给架构支撑。
4. 支撑CEA-861-B高质量无紧缩音视频内容，以及CEA-931-B对接纳设备和源设备之间的遥控传输要求。
5. 支撑各类音频格局、音频编码、采样频率、采样精度、以及音频通道组合等。可支撑最多达八个通道、192 kHz，24位采样精度的LPCM编码音频。
6. 依据不同显现份额与分辨率、支撑各种印象格局，一起依据VESADMT和CVT时序规范支撑各种更新组合(refresh combinations)。
7. 只需接通电源，即便只要弱小的直流电流，也能支撑EDID的显现。
8. 假如监视器带有显现操控器，则可支撑DDC/CI 以及MCCS 的传输指令。
9. 支撑RGB、YCbCr. 4:2:2和YCbCr 4:4:4等针对消费电子的业界规范规范。

DisplayPort的运用优势

DisplayPort 经过界说电子协议规范，可容易运用于面板时序操控器、图形处理器、媒体处理器、以及显现操控器等，满意多种范畴的不同要害需求。其优势首要包括：

1. 不管表里显现衔接，都能够运用一起的信号方法，然后简化了设备的杂乱度并可促进量产。很多削减了数字显现设备傍边的表里部衔接线。
2. 经过供给可扩大架构，支撑挑选性内容维护功用，契合内容供给商的维护需求，为构成经济效益供给了或许。
3. 提升了挑选性高质量数字音频内容的传送才能。
4. 加强了高档芯片的整合与立异规划，使显现设备化繁为简，并使数字接口作为计算机架构向低耗电转型的器材得以量产。这种DisplayPort的功用整合，包括了图形或显现卡传输设备的功用整合、以及面板时序操控器的接纳功用整合。
5. 针对现有技能的功用考虑，运用更少的电线供给了更高的频宽。
6. 供给了功用扩大，以支撑各类不同的线路和作业频率的晋级。
7. 适用于嵌入式时钟架构，以削减EMI和物理连线数量。
8. 供给小型外接衔接器，并答应把四个衔接器刺进规范的PCI卡插槽。

DisplayPort接口支撑厂商

现在支撑DisplayPort技能的厂商首要有ATI Technologies、Dell、Intel、 LG、Lenovo、National Semiconductor、Genesis Microchip、HP和Molex Incorporated、NVIDIA、Philips Electronics、Samsung Electronics和Tyco Electronics。

敞开的DisplayPort规范能够给顾客带来不再受运用范畴和功用限制的立异产品，Genesis Microchip将推出包括DisplayPort接口的产品以领导商场。Molex也宣告开发契合DisplayPort 1.0规范一切需求的外部DisplayPort互连体系，以支撑更高的音频和显现分辨率。0.50mm距离的SMT衔接器体系选用金属屏蔽以供给全面的EMI/RFI维护。这种衔接器比DVI衔接器小许多，却能供给更高的功用。和衔接器相同，3m(短)和15m(长)两种规范的线缆设备也将在2006年第三季度上市。