作者:王玉 陈宏林
主题:影音接口新生代
引:Intel倡导的数字家庭概念和微软的媒体中心电脑概念旨在把PC和电视机、DVD播放机、音响系统等各种影音设备完美地连接起来，使用户尽情享受家庭数字化娱乐。
除了Intel的芯片Viiv(欢跃)等围绕数字家庭的基础平台技术相继出炉以外，还陆续出现了一些新的接口技术，以望在PC等数字设备和电视机等传统的 家庭影音设备之间提供直接互联的通道，它们包括HDMI、DisplayPort和UDI等。其中，HDMI技术标准已经发布；VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)组织宣布将在2006年上半年正式发布DisplayPort标准；而Intel领衔的UDI SIG组织也宣布将在2006年夏季推出UDI。它们都希望自己能够成为数字家庭设备的统一的高性能传输接口，可见，一场数字家庭的接口标准大战将在 2006年全面爆发。
DVI：昙花一现
目前数字视频设备之间常见的接口是DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)规格，它主要用于PC主机与高端液晶显示器之间的连接(图1)。DVI是1999年由Intel领衔的数字显示工作组 (DDWG)制定的，其成员包括Silicon Image等公司。由于DVI不再需要数字视频信号与模拟视频信号之间的相互转换，可以保证视频信号质量不失真，因此在许多场合下正在取代传统的VGA显 示器接口。但是，在数字家庭的影音连接需求上，DVI明显先天不足：DVI仅仅是视频接口，不能传输音频信号，而且体积较大，不适合越来越小的影音产品。
国际市场咨询公司In-Stat认为：到了2008年，DVI接口将在消费电子领域内迅速消失，取而代之的是HDMI接口；不过在PC领域，DVI的生命力还要再延续一段时间。
图1 见诸高端显示器的DVI接口
HDMI：一马当先
HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰多媒体接口)是2002年由Silicon Image、Hitachi、Panasonic、Philips、Sony、Toshiba、汤姆逊共7家公司制定的数字视频/音频传输标准(图2)。 HDMI建立在DVI基础之上，扩充了对音频信号的传输，并与现有的DVI兼容，可以实现PC与消费电子设备之间的影音数字信号传输。HDMI通过单一电 缆来传输未经压缩的数字视频、压缩或未经压缩的多声道音频，传输带宽最高可达5Gbps，其小型化接口更适合轻小和便携的消费电子设备。HDMI支持的线 长由DVI的1m扩展到3～5m，而且一条HDMI缆线可取代最多13条模拟线缆，极大地方便了家庭应用。同时，HDMI与HDCP(High- bandwidth Digital-Content Protection，宽带数字内容保护)良好配合，支持音视频节目的加密保护，可以防止音像产品被盗版。
图2 已流行于数字家电设备的HDMI
HDMI最初面向消费电子领域，到了2005年8月，HDMI组织公布了HDMI的1.2版，增加了非常重要的改进，以方便PC连接和数字音频 流(SACD等)的传输。HDMI 1.2的新增特性使得它能够在消费电子和PC产业上得到更好的兼容性，包括支持1bit数字音频的传输格式，像SACD DSD(Direct Stream Digital)；其改进的PC显示接口特性，能够在只使用一个HDMI接口的情况下支持所有的PC显示分辨率等等。2006年上半年还将推出HDMI的 最新规格，支持更高的分辨率、更快的传输速度，并以更简易的方式连接个人电脑。
HDMI组织已经开展了符合该标准的产品测试工作，目前接受HDMI的公司已逾300家，推出了500多种产品，但是相关成本比较高，这是 HDMI目前推广的重要障碍。在CES 2006上，Sony公司推出了全球首款支持HDMI接口的PC产品——VAIO VGX-XL1 Digital Living System，标志着HDMI已开始向PC领域扩张。
支持HDMI接口的中国消费电子厂商接近50家，全球第四家HDMI测试中心已经落户深圳，今年还将在上海新成立一家HDMI测试中心。 2004年全球支持HDMI的整机出货量约390万台，预计2006年将达到3520万台；到2007年，HDMI的市场占有率将由2004年的10%上 升至51%。有关人士宣称：“HDMI将成为家庭中所有设备的接口，包括电视机与PC之间也将采用HDMI作为主要接口。”
DisplayPort：当仁不让
DisplayPort技术是在2004年由VESA组织的部分成员企业ATI、nVIDIA、Genesis、Philips、 Samsung、Dell、HP、Molex和Tyco等公司负责开发的；2005年8月,DisplayPort草案制定完成，并且由VESA接手做最 终修订。2005年12月，VESA专门到日本、韩国和中国台湾地区展示了DisplayPort技术,目的在于推动亚洲的主要IT企业接受该标准。 DisplayPort的目标是成为PC、电视机、DVD录像机等多种产品均能通用的接口。VESA于1989年成立，主要业务是开发和推广视频接口技术 标准，属于非营利性国际组织，现有成员企业120多个。
DisplayPort的重大优点在于它不仅是设备与设备之间的接口，还可以成为设备内部的板卡接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。也就是 说，DisplayPort不仅考虑设备与外挂显示器之间的连接，而且对设备内置的显示器与影像电路之间的连接也将统一规范。DisplayPort支持 的内部连接应用包括：笔记本电脑内部主机与LCD显示屏之间的连接；LCD显示器内部电路之间的连接；外部显示连接则更为广泛，任何一台可以输出影像内容 的设备，例如台式PC、机顶盒、DVD播放机或游戏机，都可以通过该接口与LCD等平板显示器或CRT显示器进行连接。
DisplayPort新规范定义了4条线缆，不仅可以传递高质量的数字视频信号，还可以同时传递高品质的数字音频，最高数据传输带宽可以达到10.8Gbps。
DisplayPort无缝支持多个视频内容流的传输，例如画中画(PIP)功能。DisplayPort可以大幅减少所需的连接线数量，只需 一对线就可支持高达SXGA+(1400×1050)的分辨率，两对线就能支持30帧/s、1920×1200分辨率的视频画面传输，还可以取代LVDS (液晶面板与驱动电路之间的主流接口)。DisplayPort采用模块式的分层架构，随着技术的发展，其性能也将随之上升。目前计划的只是第一代的 DisplayPort，而将于2008~2009年推出的第二代DisplayPort，其带宽还会加倍。另外，DisplayPort可在保护节目版 权的前提下传输视频信号与音频信号，采用AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)技术将成为DisplayPort的竞争优势之一。
DisplayPort的应用将从PC领域开始，因为VESA在PC显示器领域具有权威影响。2006年采用DisplayPort技术的 LCD控制器芯片、面板定时控制器(TCON)、数字电视芯片、后端图像处理芯片和输入扩展芯片将陆续上市。DisplayPort市场推广最大的困难 是，它不能与LVDS、DVI和HDMI兼容，因此它的推动者必须设法说服显示器面板制造商、板卡厂商及其OEM厂商们接受它。VESA负责人认为只要解 决好成本和专利授权费用问题，DisplayPort就能获得市场的广泛接受。有关人士明确表示：“总有一天，DisplayPort新标准会取代 DVI。”
UDI：奋起直追
面对HDMI和VESA咄咄逼人的举动，作为数字家庭的倡导者和DVI接口的制定者之一，Intel迅速做出反应，决心要在数字视频接口标准上 占据主导地位。2005年12月，Intel与Silicon Image、nVIDIA等公司成立了一个SIG(特别兴趣小组)，旨在开发一种面向PC和服务器等设备的显示接口新标准，计划在2006年夏季出台。该 标准称为UDI(Unified Display Interface通用显示接口)，其应用定位与DisplayPort、HDMI完全相同，都期望成为PC和消费电子两大应用领域通用的视频接口标准。 UDI SIG组织的主要成员还包括Apple、LG、Samsung、美国国家半导体，另外还有半导体制造商THine，以及线缆连接器生产商PCI、JAE、 富士康等公司的加盟。同时，Microsoft公司的Windows数字媒体集团负责人透露，微软计划在新的操作系统平台上支持UDI。
从技术本质上来看，UDI依然是对DVI、HDMI的扩展，是将DVI、HDMI的核心技术如TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)进行升级而成，所以UDI兼容DVI、HDMI、HDCP。由于UDI兼容支持HDCP，因此还获得了华纳兄弟 (Warner Bros.)等影片发行商的支持。HDMI组织负责人也表示支持开发兼容HDMI的技术(即UDI)并愿与之合作。
当然，UDI在现有显示标准的基础上提高了性能，同时降低了成本。UDI提供的主要改进包括：增加了富有弹性的基于PCI-E和HDMI的 TMDS的高带宽技术、使用体积更小和成本更低的接头等。UDI将为主机平台的显示输出提供一个通用的视频接口，包括PC显示器、笔记本电脑显示屏、 HDTV、投影机等。对于PC和显示器生产商来说，UDI能方便地统一独立显卡和集成显示芯片，让OEM厂商生产的电脑主机平台和液晶显示器具备更低的成 本、更方便的应用方式和更高的带宽(传输带宽达16Gbps)。UDI的相关费用比HDMI更低，加上其兼容性，成为通用视频接口的新标准似乎更有优势。
Intel官方人士认为：“通过UDI，PC最终拥有了它们需要的接口；UDI将成为未来10年的显示接口标准。”
1394：HANA网络中的“万用”接口
苹果电脑用户和Sony的DV用户对IEEE 1394接口并不陌生，这一俗称火线的高速连接技术曾在历史上与USB 2.0有过一段一决雌雄的较量，但由于Intel和Microsoft在平台上倾向了对USB 2.0的支持等因素，使得1394最终未能在庞大的PC市场输给USB 2.0。除了得到苹果电脑的支持以外，1394目前只退居在一些DV、高端扫描仪等影像设备上，另外还在一些刻录机和笔记本电脑上也能见到1394的身 影，但只是作为一种对USB 2.0的附加和补充。
2005年底，三星电子和JVC等厂商发起成立了一个名为HANA的标准化团体，旨在制定和推动一种新的数字家庭设备互联标准。与其他新出现的 互联标准不同的同，HANA利用已有的1394接口作为设备之间传输和共享影音信号的通道。当然，HANA方案光有1394是不够的，还要添加 TCP/IP协议等内容，以便转发各设备之间传输的与用户接口有关的XHTML格式信息和指令信息。在对影音版权的保护方面，HANA组织目前正在考虑采 用AACS(高级内容访问系统)等技术来制定相应规格。
在接口层面来看，HANA网络中的设备之间全部采用1394相连，即所有性质的信号都被1394接口所统一，当然其中包括设备之间传输的视频和音频信号。在设备之间的影音传输上，HANA网络中的1394接口与HDMI、UDI等影音接口起到同等的作用。
HANA的目标是通过1394技术将电视机、机顶盒、具有网络接入功能的硬盘以及更多类型的内容播放设备等连接到一起，相互共享影音内容，并向 消费者提供通过一个遥控器来操作所有互联设备的便利。由于1394在传输影音方面具有一定的优势，并且在DV设备上已经流行，这意味着有些设备不需要太多 的改动和太高的成本就可以直接加入HANA网络，而且已熟悉1394的用户可以更快地接受这种方案。
HANA的发起者还包括著名有线电视运营商美国Charter Communications、美国Mitsubishi Digital Electronics America、美国著名电视及内容制作商NBC Universal、美国Sun等公司，另外美国德州仪器公司已经成为理事会成员。 此外， AMD、ARM、飞思卡尔半导体、无线LAN等芯片厂商Marvell International以及UWB芯片厂商Pulse-Link也已作为支持者加入该组织。显然，HAHA的优势除了比较成熟并在市场上获得一定认知 度的1394技术以外，成立之初就得到一些影音内容发行商的支持。
根据HANA公布的规格制定和推广步骤，目前正在着手相关的接口和网络标准，2006年中期确定版权保护技术，2007年初推出符合该标准的各 类设备。在CES 2006展会上，Samsung通过大屏幕电视、机顶盒和遥控器，演示了1394技术支持下的HANA应用场景(图)。
图 HANA网络中的统一接口1394
结语
可以说，是数字家庭和媒体中心电脑掀起的一场新风暴在推动着视频接口技术的前进。HDMI、DisplayPort和UDI都具有广阔的发展空 间。从制定这3个标准的组织成员企业来看，有些企业为了寻求尽可能稳妥的市场策略而“脚踏两只船”，因此这3个标准有可能齐头并进一段时间，经过市场检验 后将有一种标准占据主流；也有可能几种标准秉承各自的技术优势盘踞特定的市场；另外，对于相互兼容性的重视，更是助长了有些接口能长期共存的趋势(图)， 但最终结果如何尚难断言。
图 可让HDMI与DVI互用的各种适配器
HANA则是基于1394接口技术的数字家庭网络标准，该网络除了让各个互联设备间传输影音内容以外，另一重要的网络应用是通过一个集中的遥控 器来管理所有互联设备；而这一点是DVI、UDI和DisplayPort等接口所不具备的，但我们得知HDMI的新规范里，通过一个HDMI交换机，也 可以通过一个遥控器来集中管理多个互联设备(图)。
图 对所有HDMI设备集中控制
在应用层面上，HDMI、DisplayPort和UDI这些接口技术虽然各有侧重、特长不一，但相互之间具有很强的替代性；此外，就设备之间 传输和共享影音内容这一应用目标而言，它们还与HANA网络的1394接口具有竞争性(例如，DVD播放机和电视机之间的互联上，这四者都可以分别单独实 现)。当然，就框架而言，HANA标准一旦成熟，将是一个自成体系、风格独立的数字家庭内部网络，1394只是其应用的接口部分；而HDMI、 DisplayPort和UDI则只是影音设备之间简单、直接地点对点连接，它们所连接的设备在理论上还可以接入不同标准的数字家庭网络，实现更丰富的网 络应用。
无线影音：不可忽视的“空中力量”
正文所述的这些新接口标准，都是基于信号线缆的有线传输方案。无线技术也不愿错过这一良好发展契机，也正在磨拳擦掌，意欲抢滩数字家庭互联市 场。其中宣传较多的有Wi-Fi组织和IEEE正在着手制定的802.11n标准，这一WLAN的新标准不仅以100Mbps的带宽突破保证高清视频画面 的顺畅传输，还在IP网络上通过对音视频内容制定较高的优先级策略，来进一步保障音视频流应用的质量。
另外，虽然更高速的UWB技术由于标准组织的解散而一度陷于流产，但仍有一些企业对相关技术痴心不改。在CES 2006展会上，有一家以色列风险企业AMIMON公司演示了其最近开发成功的无线接口——WHDI(无线高清接口)，其最大数据传输速度为 1.5Gbps，能够对720p及1080i等高清视频内容进行非压缩无线传输，应用目标是电视机、投仪机和DVD播放机等家庭设备之间实现无线互联。该 无线接口采用的是5GHz频带的MIMO技术，预计最早将在2006年下半年被相关设备开始采用。
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