数字家庭影院接口的两大体系

电子

一、DVI: 从计算机领域扩展到家庭影音环境
　　
在几年之前，业界一直期望能够将计算机与家庭影音电子产品结合成为密不可分的整体，双方自由互通互联，以实现更出色的娱乐功能。这在当时还只是一种梦想，计算机与家庭环境中的影音产品存在巨大的障碍。计算机以数字技术为基础，所有的数据均是以二进制数表达，而家庭影音产品则是以模拟技术为基础，所有的图像、视频、音频信息都是通过连续的正弦电信号表达。由于基础信号表达方式存在根本性的差异，二者的控制电路也分属不同的体系，最多只能够通过数模转换实现基本的信息共享，根本谈不上协作。这个限制直到数字显示技术开始应用于影音领域之后才逐步得到转变，具体点说，是在等离子体电视、液晶电视产品得到流行以及数字电视标准开始实施后，计算机与影音电子产品的沟通协作才能成为可能，这也正是数字家庭概念的核心内容。
　　
不过，今天我们要探讨的并非两大体系如何协作，而是关注数字家庭环境所采用的数据传输接口。例如，计算机如何与数字电视机连接？DVD播放机、硬盘录像机以及即将面市的蓝光播放机/HD DVD播放机如何与数字显示技术相适应？目前广泛采用的模拟传输接口自然无法延续，提出新的接口技术势在必行。DVI与HDMI最终承担起这个重担，而这两种接口在技术上存在很大的不同，各自都得到不少厂商的支持，由此形成两种接口并存的局面。
　　
DVI: 从计算机领域扩展到家庭影音环境
　　
对于DVI接口大家都比较熟悉，它被广泛用于计算机的LCD显示器中，被引入到影音领域也许会让很多人感到新鲜。长期以来，家庭影音环境都是以模拟技术为基础的，作为视频输出的电视机和作为音频输出设备的音箱，无一例外只能处理和接收模拟信号，为此，DVD、CD播放机等数字设备都必须预先将视频或音频信号转成模拟格式，然后再分别传输给CRT电视或音响设备。由于模拟信号不存在数据传输率的概念，不需要复杂的接口总线，简单的铜芯线缆和同轴接口即可满足需要，这也是过去家庭影音环境的标准模式。但当液晶电视、等离子电视成为现实，数字家庭概念大行其道的时候，业界发现，继续采用模拟接口是一项非常愚蠢的做法，因为作为信号输出的DVD播放机、硬盘录像机，以及作为信号接收方的电视机都基于数字体系，再使用模拟接口不仅增加成本，信号品质也不可避免受损失，及时引入一种专门的数字接口势在必行。
　　
为LCD显示器量身设计
　　
DVI接口成为首先考虑的对象。该接口规范由英特尔、Silicon Image、富士通（Fujitsu）、惠普、IBM与NEC等大厂所组成的“DDWG数字显示工作组”（Digital Display Working Group）联合制定，领导者为英特尔公司。DVI的全称是“Digital Visual Interface”，意为“数字影像接口”，1.0版标准早在1999年4月就正式发布。
　　
在基础技术上，DVI承袭DFP数字接口技术（Digital Flat Panel），都是建立在TMDS信号格式上—TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）是一种微分信号机制，它可以将像素数据进行编码，并通过串行方式进行传输，借助该技术，一个未经压缩的数字影像信号便可被顺利传送到LCD显示器上直接显示。从理论上说，DVI无疑是LCD的最佳搭档，但早期的LCD显示器产品都必须考虑到与显卡兼容的问题，当时的显卡无一例外都是采用VGA模拟接口，LCD显示器也不得不选择VGA。为此，显示器内的控制电路必须多一个模数转换器。由于转换过程必然产生失真，很大程度上影响了LCD的显示效果。这种情况随着LCD的逐渐普及才慢慢发生改变，拥有DVI接口的显卡不断增多，新面市的LCD显示器也多采用DVI、VGA双接口的形式，由此计算机显示系统开始实现从模拟到数字的转变。到目前为止，主流LCD显示器基本上都是DVI接口的天下了。
　　
尽管DVI是专门为计算机显示器所设计，但它同样适合于家庭数字影音环境，我们可以看到，无论液晶电视还是等离子电视，所接收的数字视频信号与计算机显卡、显示器所处理的数字信号并无本质区别，加之DVI支持“Plug and Play（随插即用）”和信号自动校正功能，可以让影像信号源与不同显示输出设备所允许的分辨率、扫描频率相吻合，这些特征使得DVI在理论上亦可作为消费电子产品的影像传输接口。当然，在具体实现上，DVI接口也必须作适应性的改变才行。
　　
平滑应用于数字影音环境
　　
不过，数字电视与计算机显示器在显示模式上并不相同，对传输接口带宽的要求自然也有差异。那么，DVI所提供的带宽能否满足HDTV信号的实际需要呢？其实，这种担心完全不必要。对逐行显示模式的平板显示器来说，若刷新率定为60Hz，DVI可支持1600×1200的高分辨率输出（也就是UXGA标准，刷新率越高，支持的屏幕分辨率就越低）。而对于隔行显示的数字电视信号，DVI可支持到1920×1080分辨率，这也是HDTV的最高标准了。另外，DVI支持一种名为“双重链接DVI（dual-link DVI）”的扩展模式，它可在60Hz刷新率下支持2048×1536（QXGA）的超高分辨率输出，不过目前罕有产品可达到这一标准，DVI的这项扩展功能基本派不上用场。在被应用到消费电子产品上之后，DVI还增加了一种名为“高带宽数字内容保护（High bandwidth Digital Content Protection，简称HDCP）”的加密通讯协议。该协议的始作俑者是好莱坞的众多制片厂以及卫星/有线电视企业，该协议可有效防范DVI视频信号被第三者盗拷，在传输环节上避免影像盗版的可能。HDCP在技术上并不神秘，它所采用的是流行的加密/解密验证机制，除了DVI接口需支持该功能外，显示终端的接收器逻辑也必须对它提供支持，这样显示终端才可从数字机顶盒、DVD播放机等信号输出端接收并显示那些被严密保护的影像内容。为了与普通的DVI接口区别，支持HDCP协议的DVI接口也被称为“DVI-HDTV”。
　　
尽管并非为影音环境量身定制，但DVI接口在该领域仍存在许多优势：其一，DVI接口在LCD显示器、投影仪等设备中高度普及，消费电子设备若采用DVI接口，可以实现资源的平滑共享，例如，我们可以将DVD播放机、数字机顶盒与计算机显示器、投影仪直接相连，这显然大大拓展了视听娱乐的应用范围；其二，DVI技术成熟，配套设施高度完善，相关设备的设计难度及制造成本都比较低，这对降低数字视听环境的整体构建成本非常有利。有鉴于此，诸多影音厂商率先在高端产品中引入DVI接口，这些产品包括专业DVD播放机、硬盘录像机、数字机顶盒、液晶电视、等离子体电视、投影仪等等。在实际应用中DVI接口表现良好，加上相关设备甚为普及，很好满足了数字影音环境对数字接口的迫切需要。
　　
在实践中存在的不足
　　
然而，DVI毕竟只是专门设计用于计算机显示器，并没有过多考虑到数字影音环境的需要，一些先天缺陷在实用过程中也逐渐显露。首先，DVI只是一种数字视频接口，它无法传输音频信号，而在数字影音环境中这二者是联成一体的。如此一来，音频信号的传输就必须以模拟的方式进行，这样做有可能影响到音频输出的保真度，尤其是目前SACD与DVD Audio已开始取代沿用多年的CD技术，若继续以模拟接口传输音频信号，SACD与DVD Audio所具有的高精度数字音频效果都将大打折扣，这显然难以令那些对音频品质吹毛求疵的HiFi用户满意。其次，DVI接口的规范比较混乱，存在DVI-A、DVI-I、DVI-D和正发展中的DVI-E等多种规格，其中DVI-A支持一般模拟信号，DVI-D支持数字信号，而DVI-I则支持模拟、数字双信号，制式分类混乱不清，一般的入门级用户很容易选到接口规范不同的产品，导致二者根本无法协同使用。另外，目前大量的产品都没有支持HDCP加密协议，真正可符合DVI-HDTV规范的只属少数，这也给用户造成很大的困扰。再次，DVI接口对连接线路的长度较为敏感，虽然DVI的标准规格并没有具体说明缆线的长度限制，但一般认为DVI连接线的长度不应超过5米，否则就会出现画质明显下降的情况，线路长度越长、画质受损的情况就越严重。对计算机显示器来说，5米长度已经非常宽裕，但对影音产品而言并非如此。在一般家庭影院中，要求连接线超过二十几米的情况司空见惯，而少数高等级的家庭影院环境甚至需要三十米以上的线缆长度，DVI接口确实很难满足这些环境的需求。不过幸运的是，业界对此作出了积极的努力，目前我们可以采用两种方法来解决这个问题。第一种方法就是采用Monster Cable公司出售的DVI线缆，该公司通过改进线缆的结构，并采用上好的材料，成功制造出长度达20米的DVI线缆。尽管达到默认长度的4倍，但这种DVI线缆仍可保持出色的信号质量。第二种方法就是采用Theatre Automation Wow（TAW）、Gefen、Goldmund或OPHIT公司出品的光纤DVI线缆，顾名思义，该种线缆在中间环节采用了光纤作为信号传输媒介，最大限度保证信号的真实度，而它的最大长度可达到100米，几乎可满足任何环境的需要。不过，光纤DVI线缆结构较为复杂，在转接头位置都需要光/电转换器，价格也相当昂贵，一般用户恐怕难以接受。

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