视频接口的进化之旅

　　计算设备与显示设备之间需要沟通的桥梁，而这座桥就是视频接口（包括线缆）。历史上视频接口有很多，比如S-Video接口、AV接口和色差接口等等，但在PC领域最为流行的接口形态还是以VGA、DVI、HDMI、DP和USB Type-C为主。
　　VGA接口 视频：支持;音频
　　数据：不支持
　　VGA （D-Sub）是来自CRT显示器时代的视频接口标准（图1），别看它只能传输模拟信号，但却支持10bit输出，理论上可以获得比DVI还要出色的画质，只是随着分辨率的提升（如超过1080P）很容易出现拖尾现象。随着LCD液晶显示器的普及，VGA逐渐退出了历史舞台。

　　DVI接口 视频：支持;音频：不支持;数据：不支持
　　DVI应该是历史上最复杂的视频接口之一，它包含DVI-I（模拟/数字信号皆支持）、DVI-D（仅支持数字信号）和DVI-A（仅支持模拟信号）三种标准（图2），还存在单通道和双通道之别。混乱的兼容标准、不支持音频信号、硕大的接口形态，也让DVI步VGA的后尘逐渐消失在历史之中。

　　HDMI接口 视频：支持;音频：支持;数据：不支持
　　我们可以将HDMI视为DVI的接班人，其最大的特色是同时支持数字信号和音频信号的传输，在设计上也充分预留了未来带宽提升的发展空间。HDMI从形态上可以分为标准HDMI、MicroHDMI和mini HDMI（图3），技术指标则随HDMI 1.x～HDMI 2.1一路升级的标准而不断地提升，横跨PC、TV、游戏主机等多个领域，是目前通用性最好的视频接口。

　　火速链接
　　如果你想了解更多和雷电接口有关的信息，请参考本刊2020年第11期《接口的终极浅析快似“雷电”的新一代USB》这篇文章。
　　DP接口 视频：支持;音频：支持;数据：不支持

　　DisplayPort和HDMI非常像，它们都同时支持数字信号和音频信号的传输。只是DP自诞生起一直没能渗透进入家庭影音领域，主要用于PC领域的相关设备。它在形态上主要以标准DP和mini DP为主（图4），技术指标也随DP1.x～DP2.0而不断提升，而且通常都比同一时期的HDMI标准更先进。此外，DP接口可以转接成HDMI，但HDMI却无法转换为DP接口。
　　雷电（USB Type-C）接口
　　USB Type-C是最有希望一统江湖的接口，在搭配相关的认证芯片后它便能兼容DP、MHL、Thunderbolt（雷电）、HDMI等视频传输协议，而且它在应用层面的功能也更强大——支持触控和USB Hub功能的显示器，只需一个USB Type-C接口就能同时传输视频、音频、触控和USB Hub信号。同时，USB Type-C中的“皇帝”，雷电3/4接口还支持高达100W的充电（图5），还能外接显卡扩展坞，可以扩展出你所知道的几乎一切接口。
　　如今HDMI和DP分别进化到了HDM12.1和DP2.0（见表），它们之间有何差异？谁更有希望成为未来的标准？
　　视频：支持;音频：支持;数据：支持

常见视频接口规格对比

HDMI升级2.1

　　在HDMI接口的历史上曾出现过2次比较大的迭代更新，分别是从HDMI 1.2升級到HDMI1.3，以及HDMI 1.4升级到HDMI 2.0。第一次迭代带宽翻倍，支持2K分辨率，第二次则带来了对4K@60Hz分辨率的支持。需要注意的是，HDMI在1.4和2.0时期还衍生出了后缀带a、b的版本，其中HDMI 1.4a/b较之标准版新增了3D功能，HDMI2.0a/b则是增加了HDR功能，在关键性能上并没有变化。 　　HDMI 2./1标准发布于2017年，但直到最近才被部分高端4K和8K超高清电视列装，下一代游戏主机索尼PS5和微软Xbox Series X系列也将标配HDMI 2./1接口。和上代HDMI 2.0相比，HDMI 2.1接口的带宽从18Gbps提升到了48Gbps（图6），支持4K@120Hz或8K@60Hz的视频输出，以及动态HDR、增强音频回程通道eARC、可变刷新率VRR、快速帧传输QFT、自动低延迟模式ALLM、快速媒体切换以及全新的视频信号压缩格式VEASDSC 1.2a，无论是性能还是功能都实现了质的飞跃。
　　HDMI 2.1的物理接口不变，但需要经过认证的全新线缆与HDMI 2.1接口“握手”成功后才能获得额外的带宽，使用普通HDMI线缆则只能享受最高18Gbps即HDM12.0的1生能。

　　遗憾的是，HDMI 2.1暂时仅被家庭影音领域所用，在PC领域哪怕是最顶级的GeForceRTX2080 Ti也仅支持HDMI 2.0b标准。因此，如果你最近要给家里新换电视，可以一步到位考慮配备HDMI 2.1接口的型号，毕竟电视的寿命都是以10年计算，需要提前为将来做好打算。至于PC圈，也许短期内我们用不上双4K或8K显示器的输出环境，但HDMI 2.1带来的动态HDR、eARC和可变刷新率等新功能则可显著提升游戏体验，所以在资金允许的情况下也值得第一时间尝鲜。
　　前文我们说过，DP接口可以直接转换成HDMI（图7），但HDMI却无法逆向变成DP。实际上，现在我们也能买到HDMI To DP的转接器，只是此类产品需要专用显示芯片（可以理解为外置显卡），同时接驳DP（用于显示）和USB（用于供电）接口（图8），DP To HDMI和HDMI To DP的转接设备售价最高相差十余倍（图9）。

DP2.0即将来临

　　DP2.0标准发布于2019年中旬，视频电子协会（VESA）在制定该标准时参考了同期雷电接口的4通道技术，由于视频接口不需要全双工，所以可以带来高达80Gbps的理论带宽（有效带宽为77.4Gbps，雷电3/4接口由于需要全双工所以带宽减半至40Gbps），支持16K@60Hz或双8K@120Hz显示输出。
　　为了承载如此之高的带宽，DP2.0的线缆也需要重新设计，并被分为了UHBR10、UHBR13.5和UHBR 20三个档次，最低档UHBR10只支持8K@60Hz输出，更高档线缆为了解决长距离通信信号衰减的问题需要增加相应的放大和控制芯片，所以价格也会更高。
　　在功能层面，DP2.0改用了更高效的编码方式，在纠错技术、数据压缩、电源效率和多显示流支持等方面都有所升级，是目前当之无愧的最强视频接口（图10）。此外，DP2.0不仅向下兼容现有的DP物理接口，同样也能授权给USB Type-C，以全功能USB4的名义示人。但是，支持DP2.0协议的USB Type-C接口只能使用内部的2条通道用于传输视频，所以它的带宽会较之标准的DP2.0接口减半，可能无法进行16K@60Hz的满血输出。
　　由于DP原本就是PC领域的专属视频接口，很多轻薄本和游戏本都主打标配“全功能型”（支持PD协议的视频输出和充电功能）的USB Type-C接口，而VESA现在也正与USB-IF组织密切合作，以确保PD2.0可以无缝集成进即将商业化的雷电4和USB4接口之中（图11），所以DP2.0有望比HDM12.1先一步在PC领域普及。
　　可能有朋友觉得8K或16K分辨率太过遥远，现在就讨论新一代视频接口意义不大。对绝大多数普通用户而言，现有的HDMI2.0b和DP1.4的确就够用了，但如果你是发烧级游戏玩家，想在4K分辨率+120Hz刷新率+10bit色彩+动态HDR的“游戏视界”里尽情驰骋，现阶段也唯有在HDMI2.1和DP2.0接口的显卡和显示器上才能完美体验。

小结

　　实际上，无论是PC、家庭影音还是游戏主机领域，每一次硬件技术和视频接口技术的迭代都是由发烧玩家尝鲜，待相关软硬生态逐渐成熟之后才能走进千家万户（图12）。HDMI 2./1和DP2.0也必将经过这一历程，我们所需要做的，就是提前了解它们的特性，并做好随时“上车”的准备。