[導讀]一、DVI: 從計算機領(lǐng)域擴展到家庭影音環(huán)境
在幾年之前，業(yè)界一直期望能夠?qū)⒂嬎銠C與家庭影音電子產(chǎn)品結(jié)合成為密不可分的整體，雙方自由互通互聯(lián)，以實現(xiàn)更出色的娛樂功能。這在當時還只是一種夢想，計算機與
一、DVI: 從計算機領(lǐng)域擴展到家庭影音環(huán)境
在幾年之前，業(yè)界一直期望能夠?qū)⒂嬎銠C與家庭影音電子產(chǎn)品結(jié)合成為密不可分的整體，雙方自由互通互聯(lián)，以實現(xiàn)更出色的娛樂功能。這在當時還只是一種夢想，計算機與家庭環(huán)境中的影音產(chǎn)品存在巨大的障礙。計算機以數(shù)字技術(shù)為基礎，所有的數(shù)據(jù)均是以二進制數(shù)表達，而家庭影音產(chǎn)品則是以模擬技術(shù)為基礎，所有的圖像、視頻、音頻信息都是通過連續(xù)的正弦電信號表達。由于基礎信號表達方式存在根本性的差異，二者的控制電路也分屬不同的體系，最多只能夠通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實現(xiàn)基本的信息共享，根本談不上協(xié)作。這個限制直到數(shù)字顯示技術(shù)開始應用于影音領(lǐng)域之后才逐步得到轉(zhuǎn)變，具體點說，是在等離子體電視、液晶電視產(chǎn)品得到流行以及數(shù)字電視標準開始實施后，計算機與影音電子產(chǎn)品的溝通協(xié)作才能成為可能，這也正是數(shù)字家庭概念的核心內(nèi)容。
不過，今天我們要探討的并非兩大體系如何協(xié)作，而是關(guān)注數(shù)字家庭環(huán)境所采用的數(shù)據(jù)傳輸接口。例如，計算機如何與數(shù)字電視機連接？DVD播放機、硬盤錄像機以及即將面市的藍光播放機/HD DVD播放機如何與數(shù)字顯示技術(shù)相適應？目前廣泛采用的模擬傳輸接口自然無法延續(xù)，提出新的接口技術(shù)勢在必行。DVI與HDMI最終承擔起這個重擔，而這兩種接口在技術(shù)上存在很大的不同，各自都得到不少廠商的支持，由此形成兩種接口并存的局面。
DVI: 從計算機領(lǐng)域擴展到家庭影音環(huán)境
對于DVI接口大家都比較熟悉，它被廣泛用于計算機的LCD顯示器中，被引入到影音領(lǐng)域也許會讓很多人感到新鮮。長期以來，家庭影音環(huán)境都是以模擬技術(shù)為基礎的，作為視頻輸出的電視機和作為音頻輸出設備的音箱，無一例外只能處理和接收模擬信號，為此，DVD、CD播放機等數(shù)字設備都必須預先將視頻或音頻信號轉(zhuǎn)成模擬格式，然后再分別傳輸給CRT電視或音響設備。由于模擬信號不存在數(shù)據(jù)傳輸率的概念，不需要復雜的接口總線，簡單的銅芯線纜和同軸接口即可滿足需要，這也是過去家庭影音環(huán)境的標準模式。但當液晶電視、等離子電視成為現(xiàn)實，數(shù)字家庭概念大行其道的時候，業(yè)界發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)采用模擬接口是一項非常愚蠢的做法，因為作為信號輸出的DVD播放機、硬盤錄像機，以及作為信號接收方的電視機都基于數(shù)字體系，再使用模擬接口不僅增加成本，信號品質(zhì)也不可避免受損失，及時引入一種專門的數(shù)字接口勢在必行。
為LCD顯示器量身設計
DVI接口成為首先考慮的對象。該接口規(guī)范由英特爾、Silicon Image、富士通（Fujitsu）、惠普、IBM與NEC等大廠所組成的“DDWG數(shù)字顯示工作組”（Digital Display Working Group）聯(lián)合制定，領(lǐng)導者為英特爾公司。DVI的全稱是“Digital Visual Interface”，意為“數(shù)字影像接口”，1.0版標準早在1999年4月就正式發(fā)布。
在基礎技術(shù)上，DVI承襲DFP數(shù)字接口技術(shù)（Digital Flat Panel），都是建立在TMDS信號格式上—TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）是一種微分信號機制，它可以將像素數(shù)據(jù)進行編碼，并通過串行方式進行傳輸，借助該技術(shù)，一個未經(jīng)壓縮的數(shù)字影像信號便可被順利傳送到LCD顯示器上直接顯示。從理論上說，DVI無疑是LCD的最佳搭檔，但早期的LCD顯示器產(chǎn)品都必須考慮到與顯卡兼容的問題，當時的顯卡無一例外都是采用VGA模擬接口，LCD顯示器也不得不選擇VGA。為此，顯示器內(nèi)的控制電路必須多一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于轉(zhuǎn)換過程必然產(chǎn)生失真，很大程度上影響了LCD的顯示效果。這種情況隨著LCD的逐漸普及才慢慢發(fā)生改變，擁有DVI接口的顯卡不斷增多，新面市的LCD顯示器也多采用DVI、VGA雙接口的形式，由此計算機顯示系統(tǒng)開始實現(xiàn)從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變。到目前為止，主流LCD顯示器基本上都是DVI接口的天下了。
盡管DVI是專門為計算機顯示器所設計，但它同樣適合于家庭數(shù)字影音環(huán)境，我們可以看到，無論液晶電視還是等離子電視，所接收的數(shù)字視頻信號與計算機顯卡、顯示器所處理的數(shù)字信號并無本質(zhì)區(qū)別，加之DVI支持“Plug and Play（隨插即用）”和信號自動校正功能，可以讓影像信號源與不同顯示輸出設備所允許的分辨率、掃描頻率相吻合，這些特征使得DVI在理論上亦可作為消費電子產(chǎn)品的影像傳輸接口。當然，在具體實現(xiàn)上，DVI接口也必須作適應性的改變才行。
平滑應用于數(shù)字影音環(huán)境
不過，數(shù)字電視與計算機顯示器在顯示模式上并不相同，對傳輸接口帶寬的要求自然也有差異。那么，DVI所提供的帶寬能否滿足HDTV信號的實際需要呢？其實，這種擔心完全不必要。對逐行顯示模式的平板顯示器來說，若刷新率定為60Hz，DVI可支持1600×1200的高分辨率輸出（也就是UXGA標準，刷新率越高，支持的屏幕分辨率就越低）。而對于隔行顯示的數(shù)字電視信號，DVI可支持到1920×1080分辨率，這也是HDTV的最高標準了。另外，DVI支持一種名為“雙重鏈接DVI（dual-link DVI）”的擴展模式，它可在60Hz刷新率下支持2048×1536（QXGA）的超高分辨率輸出，不過目前罕有產(chǎn)品可達到這一標準，DVI的這項擴展功能基本派不上用場。在被應用到消費電子產(chǎn)品上之后，DVI還增加了一種名為“高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（High bandwidth Digital Content Protection，簡稱HDCP）”的加密通訊協(xié)議。該協(xié)議的始作俑者是好萊塢的眾多制片廠以及衛(wèi)星/有線電視企業(yè)，該協(xié)議可有效防范DVI視頻信號被第三者盜拷，在傳輸環(huán)節(jié)上避免影像盜版的可能。HDCP在技術(shù)上并不神秘，它所采用的是流行的加密/解密驗證機制，除了DVI接口需支持該功能外，顯示終端的接收器邏輯也必須對它提供支持，這樣顯示終端才可從數(shù)字機頂盒、DVD播放機等信號輸出端接收并顯示那些被嚴密保護的影像內(nèi)容。為了與普通的DVI接口區(qū)別，支持HDCP協(xié)議的DVI接口也被稱為“DVI-HDTV”。
盡管并非為影音環(huán)境量身定制，但DVI接口在該領(lǐng)域仍存在許多優(yōu)勢：其一，DVI接口在LCD顯示器、投影儀等設備中高度普及，消費電子設備若采用DVI接口，可以實現(xiàn)資源的平滑共享，例如，我們可以將DVD播放機、數(shù)字機頂盒與計算機顯示器、投影儀直接相連，這顯然大大拓展了視聽娛樂的應用范圍；其二，DVI技術(shù)成熟，配套設施高度完善，相關(guān)設備的設計難度及制造成本都比較低，這對降低數(shù)字視聽環(huán)境的整體構(gòu)建成本非常有利。有鑒于此，諸多影音廠商率先在高端產(chǎn)品中引入DVI接口，這些產(chǎn)品包括專業(yè)DVD播放機、硬盤錄像機、數(shù)字機頂盒、液晶電視、等離子體電視、投影儀等等。在實際應用中DVI接口表現(xiàn)良好，加上相關(guān)設備甚為普及，很好滿足了數(shù)字影音環(huán)境對數(shù)字接口的迫切需要。
在實踐中存在的不足
然而，DVI畢竟只是專門設計用于計算機顯示器，并沒有過多考慮到數(shù)字影音環(huán)境的需要，一些先天缺陷在實用過程中也逐漸顯露。首先，DVI只是一種數(shù)字視頻接口，它無法傳輸音頻信號，而在數(shù)字影音環(huán)境中這二者是聯(lián)成一體的。如此一來，音頻信號的傳輸就必須以模擬的方式進行，這樣做有可能影響到音頻輸出的保真度，尤其是目前SACD與DVD Audio已開始取代沿用多年的CD技術(shù)，若繼續(xù)以模擬接口傳輸音頻信號，SACD與DVD Audio所具有的高精度數(shù)字音頻效果都將大打折扣，這顯然難以令那些對音頻品質(zhì)吹毛求疵的HiFi用戶滿意。其次，DVI接口的規(guī)范比較混亂，存在DVI-A、DVI-I、DVI-D和正發(fā)展中的DVI-E等多種規(guī)格，其中DVI-A支持一般模擬信號，DVI-D支持數(shù)字信號，而DVI-I則支持模擬、數(shù)字雙信號，制式分類混亂不清，一般的入門級用戶很容易選到接口規(guī)范不同的產(chǎn)品，導致二者根本無法協(xié)同使用。另外，目前大量的產(chǎn)品都沒有支持HDCP加密協(xié)議，真正可符合DVI-HDTV規(guī)范的只屬少數(shù)，這也給用戶造成很大的困擾。再次，DVI接口對連接線路的長度較為敏感，雖然DVI的標準規(guī)格并沒有具體說明纜線的長度限制，但一般認為DVI連接線的長度不應超過5米，否則就會出現(xiàn)畫質(zhì)明顯下降的情況，線路長度越長、畫質(zhì)受損的情況就越嚴重。對計算機顯示器來說，5米長度已經(jīng)非常寬裕，但對影音產(chǎn)品而言并非如此。在一般家庭影院中，要求連接線超過二十幾米的情況司空見慣，而少數(shù)高等級的家庭影院環(huán)境甚至需要三十米以上的線纜長度，DVI接口確實很難滿足這些環(huán)境的需求。不過幸運的是，業(yè)界對此作出了積極的努力，目前我們可以采用兩種方法來解決這個問題。第一種方法就是采用Monster Cable公司出售的DVI線纜，該公司通過改進線纜的結(jié)構(gòu)，并采用上好的材料，成功制造出長度達20米的DVI線纜。盡管達到默認長度的4倍，但這種DVI線纜仍可保持出色的信號質(zhì)量。第二種方法就是采用Theatre Automation Wow（TAW）、Gefen、Goldmund或OPHIT公司出品的光纖DVI線纜，顧名思義，該種線纜在中間環(huán)節(jié)采用了光纖作為信號傳輸媒介，最大限度保證信號的真實度，而它的最大長度可達到100米，幾乎可滿足任何環(huán)境的需要。不過，光纖DVI線纜結(jié)構(gòu)較為復雜，在轉(zhuǎn)接頭位置都需要光/電轉(zhuǎn)換器，價格也相當昂貴，一般用戶恐怕難以接受。
二、HDMI: 為數(shù)字家庭量身打造
由于DVI接口存在大量的不足，業(yè)界普遍認為它只能作為一項過渡性的標準。為了更好滿足未來數(shù)字影音環(huán)境的實際需要，提出一種新的接口技術(shù)勢在必行，這就是我們接下來要介紹的HDMI高分辨率多媒體接口。
技術(shù)實現(xiàn)及特點
與DVI不同，HDMI一開始就是為數(shù)字影音領(lǐng)域?qū)ｉT設計，它的全稱是“High Definition Multimedia Interface”，意為“高分辨率多媒體接口”。HDMI標準的發(fā)起者是日立、松下（Panasonic）、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜（Thomson ）和東芝公司，1.0版標準在2003年12月正式公布，為了更好推進HDMI實用化，上述企業(yè)聯(lián)合成立了HDMI工作組（HDMI Working Group）。事實上，在標準出臺之前，HDMI就已經(jīng)獲得許多好萊塢制片廠、衛(wèi)星電視業(yè)界以及消費電子廠商的認可，它所憑借的便是自身所具有的一系列優(yōu)秀特性。
在信號傳輸上，HDMI是以DVI為基礎的，兩者在視頻信號的引腳定義上完全相同，區(qū)別在于，DVI只能傳輸視頻及同步信號，而HDMI則在此基礎上增加了傳輸多聲道數(shù)字音頻的功能。這樣一來，音頻信號也完全得以通過數(shù)字化方式進行傳輸，SACD、DVD Audio等新一代數(shù)字HiFi設備的音頻質(zhì)量可保持在最佳狀態(tài)。更有利的是，基于HDMI的家庭影院環(huán)境只要用一條HDMI線纜便可傳輸所有的視頻/音頻信號，這一點與DVI和現(xiàn)在的模擬環(huán)境形成鮮明的對比。若采用DVI接口，數(shù)字視聽環(huán)境仍需使用多條模擬音頻線纜，而現(xiàn)在的模擬視聽環(huán)境就更不用說?？梢?，HDMI在提供出色視頻/音頻信號質(zhì)量的同時，也讓家庭視聽設備的安裝工作變得更加簡單。
為了滿足高清晰數(shù)字視頻以及高保真音頻數(shù)據(jù)的傳輸需要，HDMI的傳輸帶寬被設計為5Gbps，這足以應付一個1920×1080分辨率（隔行）的HDTV視頻以及一個8聲道、96kHz或單聲道192kHz數(shù)字音頻的傳送。在支持最高分辨率時，HDMI還可以支持YCrCb色彩空間—我們有必要對此作出簡單的解釋：計算機顯示器通常使用RGB色彩空間，也就是紅、綠、藍三原色；PAL制式的電視系統(tǒng)則使用YUV色彩空間，它相當于對RGB空間做了一個相關(guān)的線性變化，二者可以通過一個公式相互轉(zhuǎn)換，其中，Y表示亮度，U和V的比值決定色調(diào)，（U2+V2）1/2則代表顏色的飽和度。至于我們所說的YCrCb色彩空間，它其實是由YUV所派生，并被專用于數(shù)字電視系統(tǒng)中。DVI-HDTV接口雖然也能支持數(shù)字電視的YCrCb色彩空間，但它無法在最高分辨率下實現(xiàn)，這樣在接收HDTV信號時，色彩空間必須在傳輸環(huán)節(jié)進行轉(zhuǎn)換，這不可避免導致一定程度的顏色失真。HDMI完全修正了這一點，在傳輸過程中色彩空間無需轉(zhuǎn)換，可在屏幕上展現(xiàn)出原汁原味的影像畫面色彩。另外，HDMI完全包含了HDCP加密協(xié)議，采用該接口的視聽設備可順利接收顯示被嚴密保護的多媒體內(nèi)容，這與DVI接口對該協(xié)議支持混亂的情況也形成了鮮明的對比。
盡管與DVI引腳兼容，但HDMI與DVI并不能直接換用，因為這二者的接口封裝不同，HDMI的接口連接器小于DVI，大家可以從圖2的對比中看得很清楚—較小的連接器有利于PCB布線和阻抗匹配。而這兩種接口也可借助一種專用的被動式連接器（passive adapter）進行轉(zhuǎn)接，不過在轉(zhuǎn)接過程中，HDMI在DVI基礎上新增的音頻傳輸功能將會丟失，只有視頻信號才能得以保留。這個裝置在實用中非常重要，畢竟現(xiàn)在市場上的消費電子產(chǎn)品以DVI接口的居多，借助DVI-HDMI的被動式連接器，可實現(xiàn)兩種接口設備之間的平滑過渡。
在傳輸距離上，HDMI相比DVI有了長足的改進。標準DVI線纜的長度限制在5米左右，而標準HDMI線纜的長度可達到25米，足足是前者的5倍之多，可很好滿足絕大多數(shù)家庭用戶的需求。至于那些豪華型的大空間影院，也可以使用加長線纜甚至是光纖HDMI線纜，由于HDMI布線簡單，在這些領(lǐng)域的優(yōu)勢是非常明顯的。
統(tǒng)一的兼容測試避免標準混亂
為了避免出現(xiàn)類似DVI產(chǎn)品的混亂狀況，HDMI工作組制定了嚴格的兼容測試規(guī)格（Compliance Test Specification，簡稱CTS），所有采用HDMI接口的產(chǎn)品都必須通過規(guī)格認證后方可打上HDMI的標識。為此，HDMI工作組建立了兩個認證測試中心（Authorized Testing Centers，ATC），一家測試中心設于日本松下公司，另一家測試中心則設在Silicon Image公司，后者也是HDMI接口控制器的主要提供商。制造商在產(chǎn)品設計完畢后，會預先將生產(chǎn)出的樣機提交給其中一個ATC測試中心，測試內(nèi)容包括HDMI發(fā)送器、接收器以及傳輸線纜，某些影音接收產(chǎn)品（A/V Receivers）只要測試HDMI信號接收即可。只有全部通過實用功能檢測，才能獲得HDMI的商標圖樣（logo），而所有通過認證的產(chǎn)品都可以相互兼容。由于所有生產(chǎn)HDMI設備的廠商都遵守這項認證規(guī)范，市面上銷售的各類HDMI產(chǎn)品可以順利地連接使用，不會對消費者帶來什么困擾。相比之下，DVI雖然也有認證機制，但并非強制參加，各廠商的態(tài)度也不積極，導致DVI兼容性問題層出無窮，直到現(xiàn)在都沒有得到根本性的好轉(zhuǎn)。單從這個角度來看，HDMI遠優(yōu)于DVI接口，后者很難逃脫被替代的命運。
HDMI的應用情況
盡管1.0標準在2003年12月才發(fā)布，但HDMI的實用化進程早在同年初就展開了，Silicon Image公司在此扮演了關(guān)鍵的角色。Silicon Image是HDMI工作組的創(chuàng)始成員之一，它主要負責HDMI發(fā)送器和接收器芯片的設計。在2003年初，Silicon Image就推出名為“PanelLink Cinema”的HDMI發(fā)送器與接收器，該產(chǎn)品推出之后，迅速為三星、松下、Meridian等企業(yè)采用，其中，Meridian在同年一季度便推出采用HDMI接口的高檔DVD播放機，松下則在9月份開始銷售采用HDMI 輸入并兼容DVI的背投HDTV電視，三星公司則提供了HDMI接口的數(shù)字機頂盒。但到目前為止，采用HDMI的產(chǎn)品仍不算太多，DVI在絕對數(shù)量上還是占據(jù)著主流地位，原因就在于DVI存在先入為主的優(yōu)勢，設備廠商一旦決定采用DVI接口，日后的所有產(chǎn)品都會基于DVI體系，HDMI陣營很難說服這些企業(yè)花費高昂成本轉(zhuǎn)移到HDMI接口。再者，消費者只要有一部DVI設備，在購買其他設備時肯定優(yōu)先考慮采用DVI接口的產(chǎn)品，消費的慣性令DVI仍擁有廣闊的市場空間，盡管HDMI在技術(shù)上明顯優(yōu)于DVI。
其次，接口成本較高也是阻礙HDMI普及的重要因素之一。目前，一條高質(zhì)量的HDMI連接線零售價格就超過100美元，而質(zhì)量普通、2米長度的HDMI連接線也需要20美元，消費者很難承受。更糟糕的是，目前還沒有家電產(chǎn)品可以支持八聲道音頻，目前的電視一般只需要兩個聲道，HDMI的八聲道數(shù)字音頻傳輸能力基本派不上用場，這也打擊了很多廠商的積極性。考慮到消費電子業(yè)界更新速度緩慢，HDMI要在短時間內(nèi)改變這種情況頗為困難，預計DVI的優(yōu)勢地位在未來數(shù)年內(nèi)仍將保持，而HDMI只能以緩慢的步伐進行擴張。
三、數(shù)字家庭影院接口之爭
前瞻
雖然面臨重重困難，HDMI作為DVI接替者的地位仍然是不可撼動的。從長遠的趨勢來看，家庭影院環(huán)境必將實現(xiàn)完全的數(shù)字化，DVI接口無法繞過模擬音頻傳輸?shù)钠款i，此時，HDMI就該大展身手了。借助HDMI，我們可以將DVD播放機、DVD錄像機、數(shù)字機頂盒、D-VHS播放機、影音接收器等數(shù)字來源設備與數(shù)字電視、PDP顯示器、液晶電視、投影機等數(shù)字顯示設備連接起來，實現(xiàn)全數(shù)字化的高品質(zhì)視聽輸出。不難想象，這個過渡的過程可能是漫長而痛苦的。為了兼容現(xiàn)有的DVI設備，HDMI產(chǎn)品必須另外配備DVI轉(zhuǎn)接接口，或者干脆提供HDMI/DVI雙接口形式，這一點同LCD顯示器領(lǐng)域的DVI/VGA雙接口形態(tài)類似。隨著支持HDMI的設備逐漸增多，它的普及速度會越來越快，與之相對，DVI接口的影響力將日漸萎縮，也許在未來五到十年內(nèi)，我們有機會看到這一點。
對于那些準備從零開始構(gòu)建數(shù)字家庭影院的朋友，選擇HDMI肯定是個英明的主意，前提是你沒有任何DVI設備的負累，或者是愿意通過DVI轉(zhuǎn)接口的形式實現(xiàn)設備兼容。但如果你已經(jīng)有不少基于DVI接口的產(chǎn)品，我們的建議是老老實實選擇DVI環(huán)境為好，畢竟通過轉(zhuǎn)接的形式你不僅無法體驗到HDMI的任何好處，反而需要付出更多的資金。在最后，我們有必要重申一點：無論DVI接口還是HDMI接口，都不足以對視聽設備的品質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響，畢竟它們只是傳輸接口而已，視聽設備品質(zhì)如何更多取決于產(chǎn)品自身的設計。
在幾年之前，業(yè)界一直期望能夠?qū)⒂嬎銠C與家庭影音電子產(chǎn)品結(jié)合成為密不可分的整體，雙方自由互通互聯(lián)，以實現(xiàn)更出色的娛樂功能。這在當時還只是一種夢想，計算機與家庭環(huán)境中的影音產(chǎn)品存在巨大的障礙。計算機以數(shù)字技術(shù)為基礎，所有的數(shù)據(jù)均是以二進制數(shù)表達，而家庭影音產(chǎn)品則是以模擬技術(shù)為基礎，所有的圖像、視頻、音頻信息都是通過連續(xù)的正弦電信號表達。由于基礎信號表達方式存在根本性的差異，二者的控制電路也分屬不同的體系，最多只能夠通過數(shù)模轉(zhuǎn)換實現(xiàn)基本的信息共享，根本談不上協(xié)作。這個限制直到數(shù)字顯示技術(shù)開始應用于影音領(lǐng)域之后才逐步得到轉(zhuǎn)變，具體點說，是在等離子體電視、液晶電視產(chǎn)品得到流行以及數(shù)字電視標準開始實施后，計算機與影音電子產(chǎn)品的溝通協(xié)作才能成為可能，這也正是數(shù)字家庭概念的核心內(nèi)容。
不過，今天我們要探討的并非兩大體系如何協(xié)作，而是關(guān)注數(shù)字家庭環(huán)境所采用的數(shù)據(jù)傳輸接口。例如，計算機如何與數(shù)字電視機連接？DVD播放機、硬盤錄像機以及即將面市的藍光播放機/HD DVD播放機如何與數(shù)字顯示技術(shù)相適應？目前廣泛采用的模擬傳輸接口自然無法延續(xù)，提出新的接口技術(shù)勢在必行。DVI與HDMI最終承擔起這個重擔，而這兩種接口在技術(shù)上存在很大的不同，各自都得到不少廠商的支持，由此形成兩種接口并存的局面。
DVI: 從計算機領(lǐng)域擴展到家庭影音環(huán)境
對于DVI接口大家都比較熟悉，它被廣泛用于計算機的LCD顯示器中，被引入到影音領(lǐng)域也許會讓很多人感到新鮮。長期以來，家庭影音環(huán)境都是以模擬技術(shù)為基礎的，作為視頻輸出的電視機和作為音頻輸出設備的音箱，無一例外只能處理和接收模擬信號，為此，DVD、CD播放機等數(shù)字設備都必須預先將視頻或音頻信號轉(zhuǎn)成模擬格式，然后再分別傳輸給CRT電視或音響設備。由于模擬信號不存在數(shù)據(jù)傳輸率的概念，不需要復雜的接口總線，簡單的銅芯線纜和同軸接口即可滿足需要，這也是過去家庭影音環(huán)境的標準模式。但當液晶電視、等離子電視成為現(xiàn)實，數(shù)字家庭概念大行其道的時候，業(yè)界發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)采用模擬接口是一項非常愚蠢的做法，因為作為信號輸出的DVD播放機、硬盤錄像機，以及作為信號接收方的電視機都基于數(shù)字體系，再使用模擬接口不僅增加成本，信號品質(zhì)也不可避免受損失，及時引入一種專門的數(shù)字接口勢在必行。
為LCD顯示器量身設計
DVI接口成為首先考慮的對象。該接口規(guī)范由英特爾、Silicon Image、富士通（Fujitsu）、惠普、IBM與NEC等大廠所組成的“DDWG數(shù)字顯示工作組”（Digital Display Working Group）聯(lián)合制定，領(lǐng)導者為英特爾公司。DVI的全稱是“Digital Visual Interface”，意為“數(shù)字影像接口”，1.0版標準早在1999年4月就正式發(fā)布。
在基礎技術(shù)上，DVI承襲DFP數(shù)字接口技術(shù)（Digital Flat Panel），都是建立在TMDS信號格式上—TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）是一種微分信號機制，它可以將像素數(shù)據(jù)進行編碼，并通過串行方式進行傳輸，借助該技術(shù)，一個未經(jīng)壓縮的數(shù)字影像信號便可被順利傳送到LCD顯示器上直接顯示。從理論上說，DVI無疑是LCD的最佳搭檔，但早期的LCD顯示器產(chǎn)品都必須考慮到與顯卡兼容的問題，當時的顯卡無一例外都是采用VGA模擬接口，LCD顯示器也不得不選擇VGA。為此，顯示器內(nèi)的控制電路必須多一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于轉(zhuǎn)換過程必然產(chǎn)生失真，很大程度上影響了LCD的顯示效果。這種情況隨著LCD的逐漸普及才慢慢發(fā)生改變，擁有DVI接口的顯卡不斷增多，新面市的LCD顯示器也多采用DVI、VGA雙接口的形式，由此計算機顯示系統(tǒng)開始實現(xiàn)從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變。到目前為止，主流LCD顯示器基本上都是DVI接口的天下了。
盡管DVI是專門為計算機顯示器所設計，但它同樣適合于家庭數(shù)字影音環(huán)境，我們可以看到，無論液晶電視還是等離子電視，所接收的數(shù)字視頻信號與計算機顯卡、顯示器所處理的數(shù)字信號并無本質(zhì)區(qū)別，加之DVI支持“Plug and Play（隨插即用）”和信號自動校正功能，可以讓影像信號源與不同顯示輸出設備所允許的分辨率、掃描頻率相吻合，這些特征使得DVI在理論上亦可作為消費電子產(chǎn)品的影像傳輸接口。當然，在具體實現(xiàn)上，DVI接口也必須作適應性的改變才行。
平滑應用于數(shù)字影音環(huán)境
不過，數(shù)字電視與計算機顯示器在顯示模式上并不相同，對傳輸接口帶寬的要求自然也有差異。那么，DVI所提供的帶寬能否滿足HDTV信號的實際需要呢？其實，這種擔心完全不必要。對逐行顯示模式的平板顯示器來說，若刷新率定為60Hz，DVI可支持1600×1200的高分辨率輸出（也就是UXGA標準，刷新率越高，支持的屏幕分辨率就越低）。而對于隔行顯示的數(shù)字電視信號，DVI可支持到1920×1080分辨率，這也是HDTV的最高標準了。另外，DVI支持一種名為“雙重鏈接DVI（dual-link DVI）”的擴展模式，它可在60Hz刷新率下支持2048×1536（QXGA）的超高分辨率輸出，不過目前罕有產(chǎn)品可達到這一標準，DVI的這項擴展功能基本派不上用場。在被應用到消費電子產(chǎn)品上之后，DVI還增加了一種名為“高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（High bandwidth Digital Content Protection，簡稱HDCP）”的加密通訊協(xié)議。該協(xié)議的始作俑者是好萊塢的眾多制片廠以及衛(wèi)星/有線電視企業(yè)，該協(xié)議可有效防范DVI視頻信號被第三者盜拷，在傳輸環(huán)節(jié)上避免影像盜版的可能。HDCP在技術(shù)上并不神秘，它所采用的是流行的加密/解密驗證機制，除了DVI接口需支持該功能外，顯示終端的接收器邏輯也必須對它提供支持，這樣顯示終端才可從數(shù)字機頂盒、DVD播放機等信號輸出端接收并顯示那些被嚴密保護的影像內(nèi)容。為了與普通的DVI接口區(qū)別，支持HDCP協(xié)議的DVI接口也被稱為“DVI-HDTV”。
盡管并非為影音環(huán)境量身定制，但DVI接口在該領(lǐng)域仍存在許多優(yōu)勢：其一，DVI接口在LCD顯示器、投影儀等設備中高度普及，消費電子設備若采用DVI接口，可以實現(xiàn)資源的平滑共享，例如，我們可以將DVD播放機、數(shù)字機頂盒與計算機顯示器、投影儀直接相連，這顯然大大拓展了視聽娛樂的應用范圍；其二，DVI技術(shù)成熟，配套設施高度完善，相關(guān)設備的設計難度及制造成本都比較低，這對降低數(shù)字視聽環(huán)境的整體構(gòu)建成本非常有利。有鑒于此，諸多影音廠商率先在高端產(chǎn)品中引入DVI接口，這些產(chǎn)品包括專業(yè)DVD播放機、硬盤錄像機、數(shù)字機頂盒、液晶電視、等離子體電視、投影儀等等。在實際應用中DVI接口表現(xiàn)良好，加上相關(guān)設備甚為普及，很好滿足了數(shù)字影音環(huán)境對數(shù)字接口的迫切需要。
在實踐中存在的不足
然而，DVI畢竟只是專門設計用于計算機顯示器，并沒有過多考慮到數(shù)字影音環(huán)境的需要，一些先天缺陷在實用過程中也逐漸顯露。首先，DVI只是一種數(shù)字視頻接口，它無法傳輸音頻信號，而在數(shù)字影音環(huán)境中這二者是聯(lián)成一體的。如此一來，音頻信號的傳輸就必須以模擬的方式進行，這樣做有可能影響到音頻輸出的保真度，尤其是目前SACD與DVD Audio已開始取代沿用多年的CD技術(shù)，若繼續(xù)以模擬接口傳輸音頻信號，SACD與DVD Audio所具有的高精度數(shù)字音頻效果都將大打折扣，這顯然難以令那些對音頻品質(zhì)吹毛求疵的HiFi用戶滿意。其次，DVI接口的規(guī)范比較混亂，存在DVI-A、DVI-I、DVI-D和正發(fā)展中的DVI-E等多種規(guī)格，其中DVI-A支持一般模擬信號，DVI-D支持數(shù)字信號，而DVI-I則支持模擬、數(shù)字雙信號，制式分類混亂不清，一般的入門級用戶很容易選到接口規(guī)范不同的產(chǎn)品，導致二者根本無法協(xié)同使用。另外，目前大量的產(chǎn)品都沒有支持HDCP加密協(xié)議，真正可符合DVI-HDTV規(guī)范的只屬少數(shù)，這也給用戶造成很大的困擾。再次，DVI接口對連接線路的長度較為敏感，雖然DVI的標準規(guī)格并沒有具體說明纜線的長度限制，但一般認為DVI連接線的長度不應超過5米，否則就會出現(xiàn)畫質(zhì)明顯下降的情況，線路長度越長、畫質(zhì)受損的情況就越嚴重。對計算機顯示器來說，5米長度已經(jīng)非常寬裕，但對影音產(chǎn)品而言并非如此。在一般家庭影院中，要求連接線超過二十幾米的情況司空見慣，而少數(shù)高等級的家庭影院環(huán)境甚至需要三十米以上的線纜長度，DVI接口確實很難滿足這些環(huán)境的需求。不過幸運的是，業(yè)界對此作出了積極的努力，目前我們可以采用兩種方法來解決這個問題。第一種方法就是采用Monster Cable公司出售的DVI線纜，該公司通過改進線纜的結(jié)構(gòu)，并采用上好的材料，成功制造出長度達20米的DVI線纜。盡管達到默認長度的4倍，但這種DVI線纜仍可保持出色的信號質(zhì)量。第二種方法就是采用Theatre Automation Wow（TAW）、Gefen、Goldmund或OPHIT公司出品的光纖DVI線纜，顧名思義，該種線纜在中間環(huán)節(jié)采用了光纖作為信號傳輸媒介，最大限度保證信號的真實度，而它的最大長度可達到100米，幾乎可滿足任何環(huán)境的需要。不過，光纖DVI線纜結(jié)構(gòu)較為復雜，在轉(zhuǎn)接頭位置都需要光/電轉(zhuǎn)換器，價格也相當昂貴，一般用戶恐怕難以接受。
二、HDMI: 為數(shù)字家庭量身打造
由于DVI接口存在大量的不足，業(yè)界普遍認為它只能作為一項過渡性的標準。為了更好滿足未來數(shù)字影音環(huán)境的實際需要，提出一種新的接口技術(shù)勢在必行，這就是我們接下來要介紹的HDMI高分辨率多媒體接口。
技術(shù)實現(xiàn)及特點
與DVI不同，HDMI一開始就是為數(shù)字影音領(lǐng)域?qū)ｉT設計，它的全稱是“High Definition Multimedia Interface”，意為“高分辨率多媒體接口”。HDMI標準的發(fā)起者是日立、松下（Panasonic）、飛利浦、Silicon Image、索尼、湯姆遜（Thomson ）和東芝公司，1.0版標準在2003年12月正式公布，為了更好推進HDMI實用化，上述企業(yè)聯(lián)合成立了HDMI工作組（HDMI Working Group）。事實上，在標準出臺之前，HDMI就已經(jīng)獲得許多好萊塢制片廠、衛(wèi)星電視業(yè)界以及消費電子廠商的認可，它所憑借的便是自身所具有的一系列優(yōu)秀特性。
在信號傳輸上，HDMI是以DVI為基礎的，兩者在視頻信號的引腳定義上完全相同，區(qū)別在于，DVI只能傳輸視頻及同步信號，而HDMI則在此基礎上增加了傳輸多聲道數(shù)字音頻的功能。這樣一來，音頻信號也完全得以通過數(shù)字化方式進行傳輸，SACD、DVD Audio等新一代數(shù)字HiFi設備的音頻質(zhì)量可保持在最佳狀態(tài)。更有利的是，基于HDMI的家庭影院環(huán)境只要用一條HDMI線纜便可傳輸所有的視頻/音頻信號，這一點與DVI和現(xiàn)在的模擬環(huán)境形成鮮明的對比。若采用DVI接口，數(shù)字視聽環(huán)境仍需使用多條模擬音頻線纜，而現(xiàn)在的模擬視聽環(huán)境就更不用說?？梢?，HDMI在提供出色視頻/音頻信號質(zhì)量的同時，也讓家庭視聽設備的安裝工作變得更加簡單。
為了滿足高清晰數(shù)字視頻以及高保真音頻數(shù)據(jù)的傳輸需要，HDMI的傳輸帶寬被設計為5Gbps，這足以應付一個1920×1080分辨率（隔行）的HDTV視頻以及一個8聲道、96kHz或單聲道192kHz數(shù)字音頻的傳送。在支持最高分辨率時，HDMI還可以支持YCrCb色彩空間—我們有必要對此作出簡單的解釋：計算機顯示器通常使用RGB色彩空間，也就是紅、綠、藍三原色；PAL制式的電視系統(tǒng)則使用YUV色彩空間，它相當于對RGB空間做了一個相關(guān)的線性變化，二者可以通過一個公式相互轉(zhuǎn)換，其中，Y表示亮度，U和V的比值決定色調(diào)，（U2+V2）1/2則代表顏色的飽和度。至于我們所說的YCrCb色彩空間，它其實是由YUV所派生，并被專用于數(shù)字電視系統(tǒng)中。DVI-HDTV接口雖然也能支持數(shù)字電視的YCrCb色彩空間，但它無法在最高分辨率下實現(xiàn)，這樣在接收HDTV信號時，色彩空間必須在傳輸環(huán)節(jié)進行轉(zhuǎn)換，這不可避免導致一定程度的顏色失真。HDMI完全修正了這一點，在傳輸過程中色彩空間無需轉(zhuǎn)換，可在屏幕上展現(xiàn)出原汁原味的影像畫面色彩。另外，HDMI完全包含了HDCP加密協(xié)議，采用該接口的視聽設備可順利接收顯示被嚴密保護的多媒體內(nèi)容，這與DVI接口對該協(xié)議支持混亂的情況也形成了鮮明的對比。
盡管與DVI引腳兼容，但HDMI與DVI并不能直接換用，因為這二者的接口封裝不同，HDMI的接口連接器小于DVI，大家可以從圖2的對比中看得很清楚—較小的連接器有利于PCB布線和阻抗匹配。而這兩種接口也可借助一種專用的被動式連接器（passive adapter）進行轉(zhuǎn)接，不過在轉(zhuǎn)接過程中，HDMI在DVI基礎上新增的音頻傳輸功能將會丟失，只有視頻信號才能得以保留。這個裝置在實用中非常重要，畢竟現(xiàn)在市場上的消費電子產(chǎn)品以DVI接口的居多，借助DVI-HDMI的被動式連接器，可實現(xiàn)兩種接口設備之間的平滑過渡。
在傳輸距離上，HDMI相比DVI有了長足的改進。標準DVI線纜的長度限制在5米左右，而標準HDMI線纜的長度可達到25米，足足是前者的5倍之多，可很好滿足絕大多數(shù)家庭用戶的需求。至于那些豪華型的大空間影院，也可以使用加長線纜甚至是光纖HDMI線纜，由于HDMI布線簡單，在這些領(lǐng)域的優(yōu)勢是非常明顯的。
統(tǒng)一的兼容測試避免標準混亂
為了避免出現(xiàn)類似DVI產(chǎn)品的混亂狀況，HDMI工作組制定了嚴格的兼容測試規(guī)格（Compliance Test Specification，簡稱CTS），所有采用HDMI接口的產(chǎn)品都必須通過規(guī)格認證后方可打上HDMI的標識。為此，HDMI工作組建立了兩個認證測試中心（Authorized Testing Centers，ATC），一家測試中心設于日本松下公司，另一家測試中心則設在Silicon Image公司，后者也是HDMI接口控制器的主要提供商。制造商在產(chǎn)品設計完畢后，會預先將生產(chǎn)出的樣機提交給其中一個ATC測試中心，測試內(nèi)容包括HDMI發(fā)送器、接收器以及傳輸線纜，某些影音接收產(chǎn)品（A/V Receivers）只要測試HDMI信號接收即可。只有全部通過實用功能檢測，才能獲得HDMI的商標圖樣（logo），而所有通過認證的產(chǎn)品都可以相互兼容。由于所有生產(chǎn)HDMI設備的廠商都遵守這項認證規(guī)范，市面上銷售的各類HDMI產(chǎn)品可以順利地連接使用，不會對消費者帶來什么困擾。相比之下，DVI雖然也有認證機制，但并非強制參加，各廠商的態(tài)度也不積極，導致DVI兼容性問題層出無窮，直到現(xiàn)在都沒有得到根本性的好轉(zhuǎn)。單從這個角度來看，HDMI遠優(yōu)于DVI接口，后者很難逃脫被替代的命運。
HDMI的應用情況
盡管1.0標準在2003年12月才發(fā)布，但HDMI的實用化進程早在同年初就展開了，Silicon Image公司在此扮演了關(guān)鍵的角色。Silicon Image是HDMI工作組的創(chuàng)始成員之一，它主要負責HDMI發(fā)送器和接收器芯片的設計。在2003年初，Silicon Image就推出名為“PanelLink Cinema”的HDMI發(fā)送器與接收器，該產(chǎn)品推出之后，迅速為三星、松下、Meridian等企業(yè)采用，其中，Meridian在同年一季度便推出采用HDMI接口的高檔DVD播放機，松下則在9月份開始銷售采用HDMI 輸入并兼容DVI的背投HDTV電視，三星公司則提供了HDMI接口的數(shù)字機頂盒。但到目前為止，采用HDMI的產(chǎn)品仍不算太多，DVI在絕對數(shù)量上還是占據(jù)著主流地位，原因就在于DVI存在先入為主的優(yōu)勢，設備廠商一旦決定采用DVI接口，日后的所有產(chǎn)品都會基于DVI體系，HDMI陣營很難說服這些企業(yè)花費高昂成本轉(zhuǎn)移到HDMI接口。再者，消費者只要有一部DVI設備，在購買其他設備時肯定優(yōu)先考慮采用DVI接口的產(chǎn)品，消費的慣性令DVI仍擁有廣闊的市場空間，盡管HDMI在技術(shù)上明顯優(yōu)于DVI。
其次，接口成本較高也是阻礙HDMI普及的重要因素之一。目前，一條高質(zhì)量的HDMI連接線零售價格就超過100美元，而質(zhì)量普通、2米長度的HDMI連接線也需要20美元，消費者很難承受。更糟糕的是，目前還沒有家電產(chǎn)品可以支持八聲道音頻，目前的電視一般只需要兩個聲道，HDMI的八聲道數(shù)字音頻傳輸能力基本派不上用場，這也打擊了很多廠商的積極性。考慮到消費電子業(yè)界更新速度緩慢，HDMI要在短時間內(nèi)改變這種情況頗為困難，預計DVI的優(yōu)勢地位在未來數(shù)年內(nèi)仍將保持，而HDMI只能以緩慢的步伐進行擴張。
三、數(shù)字家庭影院接口之爭
前瞻
雖然面臨重重困難，HDMI作為DVI接替者的地位仍然是不可撼動的。從長遠的趨勢來看，家庭影院環(huán)境必將實現(xiàn)完全的數(shù)字化，DVI接口無法繞過模擬音頻傳輸?shù)钠款i，此時，HDMI就該大展身手了。借助HDMI，我們可以將DVD播放機、DVD錄像機、數(shù)字機頂盒、D-VHS播放機、影音接收器等數(shù)字來源設備與數(shù)字電視、PDP顯示器、液晶電視、投影機等數(shù)字顯示設備連接起來，實現(xiàn)全數(shù)字化的高品質(zhì)視聽輸出。不難想象，這個過渡的過程可能是漫長而痛苦的。為了兼容現(xiàn)有的DVI設備，HDMI產(chǎn)品必須另外配備DVI轉(zhuǎn)接接口，或者干脆提供HDMI/DVI雙接口形式，這一點同LCD顯示器領(lǐng)域的DVI/VGA雙接口形態(tài)類似。隨著支持HDMI的設備逐漸增多，它的普及速度會越來越快，與之相對，DVI接口的影響力將日漸萎縮，也許在未來五到十年內(nèi)，我們有機會看到這一點。
對于那些準備從零開始構(gòu)建數(shù)字家庭影院的朋友，選擇HDMI肯定是個英明的主意，前提是你沒有任何DVI設備的負累，或者是愿意通過DVI轉(zhuǎn)接口的形式實現(xiàn)設備兼容。但如果你已經(jīng)有不少基于DVI接口的產(chǎn)品，我們的建議是老老實實選擇DVI環(huán)境為好，畢竟通過轉(zhuǎn)接的形式你不僅無法體驗到HDMI的任何好處，反而需要付出更多的資金。在最后，我們有必要重申一點：無論DVI接口還是HDMI接口，都不足以對視聽設備的品質(zhì)產(chǎn)生決定性的影響，畢竟它們只是傳輸接口而已，視聽設備品質(zhì)如何更多取決于產(chǎn)品自身的設計。
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