【转】HDMI与DP的区别(收费标准、信号传输)

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【转】HDMI与DP的区别(收费标准、信号传输)

2024-06-04 07:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

相信HDMI跟DP这两个接口,大家都不陌生,从硕大的台式机到每天高强度使用的手机,都能找到它们。但这两个接口,它们有什么区别?它们跟我的显示设备到底有什么联系?不同的「连接线」这么多,它们又有什么区别呢 ?今天我们就来好好给大家理一下,既可以当成图文版,也可以算给这期科普视频的一点点补充。

同样,本期内容相当「干」,应该是咱们这么多期文章中间图最少的一期,但包含的信息还是挺实用并且易懂的,所以不要着急,开个快乐水慢慢看啦~

现在来看,这两个接口的江湖地位好像是平起平坐,我们平常也没有特别在意到底是选DP还是选HDMI,实际上HDMI要比DP出现的更。HDMI标准最早由日立、松下、飞利浦、硅图像、索尼、汤姆森和东芝在2002年共同创立。与此同时,由于带有Intel开发的HDCP(高清数字内容保护)技术,也就因此得到了例如Fox、Universal、Warner Bros和Disney以及系统运营商DirecTV、EchoStar(Dish Network)和CableLabs的支持,顺理成章地成为了主流的接口标准。而真正的消费类产品则在2003年开始生产,于2004年出现在消费级的高清电视上。

HDMI拥有19个针,具体排列如下,看着很复杂,实际上1-9都是视频数据传输(包含音频),分三组;10-12是时钟数据传输,13是CEC,用于遥控设备,14是保留引脚,15,16是DDC的引脚,用于传输显示数据(例如显示器的参数、性能、制造商之类)以及HDCP秘钥等内容。剩下的就看图吧。

HDMI的出现是为了替代DVI、VGA和端子接口,本质上是为了让电视上的显示输入统一。它相比DVI、VGA的针脚设计可靠性更高,所以也就取消了两边的锁止系统,也因为这样体积变得更小了。不仅如此,它还衍生出了A\B\C\D\D五种形态的接口。不过对于我们来说,常用的只有A、C和D。

虽然是为了代替DVI接口,但HDMI接口本质上还是通过DVI接口修改而来,所以依旧保留了向下的兼容性,并且双向兼容,除非涉及到HDCP内容或者采用了Y′CBCR色彩空间。另外,由于DVI口并不具备DDC引脚,所以控制功能也会失效。总而言之在大部分的情况下,两者的转换至少不会影响画面显示。不过,相信大家现在应该都不再使用DVI接口了,所以了解就行了~

当然,推行这样一个意义重大的标准不可能是毫无代价的,何况还是由商业公司共同提出,所以HDMI协议的使用是有授权费用的,只不过随着时间发展,这个收费四舍五入等同于免费。根据公开资料收费标准大概如下:

· 高价值协议(超过10000台设备)——每年10000美元

· 低价值协议(小于等于10000台)——每年5000美元,另每个设备收费1美元

如果按照单台设备收费,则变成了:

· 每个设备——0.15美元

· 在产品和宣传物料上加印「HDMI」标识后——0.05美元

· 使用HDCP协议并且加印标识——0.04美元

在HDMI持续统治了三年以后,另一个我们熟悉的接口:DisplayPort接口横空出世了,它由美国的VESA(视频电子标准协会)于2006年推出,目的也是为了替代DVI,但于HDMI略微不同的一点是,它更加偏向于为显示器打造连接标准,最本质的不同还在于传输方式。HDMI是原始数据+时间码,通过9个TMDS端口传输,然后被接收端识别、修正、解码并播放画面,而DP的传输是将原始数据和时间码打包成一个个数据包,再传输到接收端,同样识别、修正、解码并播放画面。更多的差别我们下面再展开讲,先来看看DP接口又是什么结构。

前四组共计12个引脚都是负责画面数据传输,并且每组都配备了接地引脚,甚至13和14接口也预留为接地引脚。DP接口在初版就拥有10.8Gbps的最大带宽,与此同时音频传输也单独使用了两个针脚;供电与Return(暂且叫电流回路)也为驱动线路上一些小的设备提供了供电。相比于HDMI,他可以灵活调整音视频的带宽占用,并且支持多通道音频封装。另外,DP作为HDMI的补充接口,具备了检测机制,支持TMDS制式的传输,使用一个简单的转接头就能转换为HDMI或者DVI口。

而在接口表现形式上,DP就没有那么「花里胡哨」了,刚开始的时候就只有一个标准口,后面在2008年Apple主导推出了miniDP接口,甚至还有microDP接口,但直到DP 1.4开始整合进Type-C接口之前,市面上基本上都是支持标准接口的设备,你甚至都不能第一时间搜索到相关接口的信息。

简单聊完HDMI与DP接口的发源与特征,接下来我们聊聊它的历史和发展。虽然HDMI在04年就已经开始应用,但出现在PC上已经到了06年。首款宣布支持HDMI接口的显卡是微星的7600GT Diamond Plus。在当时那个还有「集显」的年代,主板上的视频接口也是相当重要的配备,首款整合HDMI的主板则是升技的Abit IL-80MV。

而DP接口则在2008年搭载在戴尔UltraSharp 3008WFP显示器上,AMD的Radeon HD 3000以及NVIDIA的GeForce 9600 GT上也搭载了这个接口。相比HDMI晚了将近两年。但这并不代表我们已经需要纠结实用DP还是HDMI了,HDMI由于其在显示设备上的泛用性会更常见一点。

相比于这些「野史」,相信大家更想知道的还是两个接口本身的迭代以及功能区别。HDMI与DP从1.0到现在的2.1,本质上还是一根「数据线」,所以其本身的数据吞吐量对我们来说可能才是感知最强的地方。相信大家问的最多的无非就是「这个接口能接什么分辨率/刷新率的显示器?」,它是可以直接算出来的。最简单粗暴地方法是用分辨率x刷新率x色深x3(RGB三原色),例如4K(3840x2160)144Hz 8bit,那么需要的带宽就是——3840x2160x144x8x3≈28.6Gbps。

为什么是「简单粗暴计算」呢?这就涉及到HDMI与DP的传输方式了。HDMI除了传输数据(包括音频、视频、控制信号等)还需要对传输的数据进行校正,也就前面说的Clock(时钟数据)。比较常见的情况——HDMI2.1之前,每10bit的数据,其中2bit的数据就是用来验证,真正传输画面数据(也就是对应你显示器各种参数)的只有8bit,如果想要完整契合你显示器的显示输出,也就是需要再x1.25,而DP本身则不需要单独摘出来算。另外,HDMI 2.1开始,由于采用了FRL (Fixed Rate Link)的传输模式——将Clock嵌入在Data的信号中,再透过后续的Clock Recovery处理方式来解析出Clock的信号,带宽开销比TMDS要小得多,原本的8bit配2bit校验,变成了每16bit配2bit,所以变成了x1.125,并且随着时间码(CVT、CVT-RB等)更新,校验数据占用的带宽会更少,这个加权数也会更小。而DP的宣称速率就考虑到了校验消耗,所以并不需要这个加权。另外从下图中可以看出来,不同版本之间的带宽差距太大了,仅为了判断可以不计入加权数。

随着版本的迭代,HDMI与DP所能支持规格一再提高,可以说是遥遥领先于绝大多数硬件的需求。其实如果只是聊「能不能用」,一张表格就已经回答了这个问题。但作为一个小小的科普内容,还是想给大家分享更多的知识点和信息,而且这张表上除了yes&no还是有一些别的参数。而聊技术与参数,就需要梳理一下两个接口的发展脉络了。

看完这两张图,即使上文中已经有一些解释,我相信大家应该能看出一个关键信息,那就是无论列举出来的技术名词有多少,HDMI跟DP本质上就是「数据线」,带宽大就是能大力出奇迹。无论是分辨率、刷新率、HDR、杜比视界等等各种影响我们视觉体验的参数,本质上都是数据传输量的问题。尤其在大家已经度过了那段发展期,已经在使用主流协议的情况下。当然,这些参数涉及到不少的专有名词,可能看完你仍然会有一些问题,例如:

DP接口的HBR/UHBR代表什么?

这是VESA自己规定的一种标准,他们分别代表High Bit Rate和Ultra High Bit Rat,在DP2.0之前,它只代表迭代,并没有什么特殊的意义,从2.0开始不仅加了个「Ultra」表示超大带宽,后面的数字也代表每通道(per lane)的带宽。DP采用了4 lanes,因此在计算总带宽时需要x4。

在HBR标准时,每通道带宽分别为2.7Gbps、5.4Gbps和7.1Gbps,所以对应总带宽就是10.8Gbps、21.6Gbps和28.4Gbps,但为什么跟表中对应的带宽数量不一样,同样10bit数据采用2bit数据进行校验,而在UHB标准下,变成了每132bit数据仅占用4bit。详细的区别如下图:

4:4:4、4:2:2与4:2:0是什么意思?

它代表色度采样方式,所有的画面都是由明度(Luma)与色度(Chroma)所构成。第一个数字指以横向4个像素作为一组进行采样。第二个数字代表奇数行像素的4个色度取2个,其余2个像素共用相邻像素色度。第三个数字则为偶数行色度采样,方式与前面一致,2就是同样的4个色度取两个,0则是不取样。这样势必会带来颜色损失。但是大部分情况下的画面是人眼比较难分辨的,反而是明度会比较敏感。但好处就是可以明显压缩画面体积,因为画面的信息在采样过程中本身就被「丢弃」了一部分,进而极大地减少带宽需求。

DSC是什么,有什么用?

它的全程是「Display Stream Compression」,即影像压缩,它有一个编解码的过程,原理是传送端先用周边像素信息预测目标像素信息,再与原本像素信息计算出误差值,将改误差值传送给接收端后接收端再进行反向预测以接近原本像素的信息。同样它的出现也是为了减少带宽,让较低版本的协议支持更高的分辨率、刷新率与色深。其实有点类似于色度采样,同样都是「模拟与计算」。所以在表中能看到DSC能让仅仅拥有26Gbps带宽的DP1.4最高支持到8K144Hz——当然这也是跟更低的色度采样一起使用才能达到的效果。

所以我应该选择HDMI还是DP呢?

DP原本就是为了显示器而设置的协议,并且由于线路设计可以直接采用现在「极为先进」的C口进行画面传输,这也解释了为啥笔记本的C口支持DP协议,而单独设计了一个HDMI接口。另外,无论是HDR,VRR,还有菊花链这些技术,DP的支持都明显更早,可以说基本上满足了电脑显示器这个品类的绝大部分需求——无论你是玩游戏还是看电影,并且大部分设备配备的DP1.4接口就能满足绝大部分用户的需求。而HDMI则需要等到HDMI 2.1才算是「火力全开」。——当然,拯救者的笔记本电脑本身就配备了48Gbps速率的HDMI 2.1,所以无论你用什么,至少发射端不会产生瓶颈。但有一点不得不提到的就是,HDMI接口目前已经在弱化2.0和2.1的区别,甚至已经出现了混用的情况,比如我就遇到了显示器标注HDMI 2.1,在线材符合以及输出端口带宽都符合带宽要求的情况下,却不能输出完整的4K 144画面。而DP这边,虽然VESA有针对不同速率的线缆做出区别提示,但并没有对认证DP2.1的UHBR的标准做出限制,也就是你即使不达到某些速度标准也能够标注为DP2.1,上面的表中就可以看到绝大部分情况下UHBR10可以跟13.5甚至20输出同样分辨率与刷新率的画面,只不过色度采样以及色深会有区别,但人的肉眼是几乎无法看出来的,因此很有可能未来也会有「挂羊头卖狗肉」的情况发生。

所以总结来说,如果只是2K高刷玩游戏(指2K 240Hz标准),DP1.4和HDMI 2.0/2.1是没什么区别的。上到超高分、高刷、高色深,如果显示器存在标注混用的情况,可能DP是当前更稳妥一点的选择。

好了,关于HDMI与DP的图文版小科普就到这了,收集和消化知识不易,希望能得到大家的点赞评论与转发。如果有什么不准确的地方,也欢迎指正。当然,如果大家还有感兴趣的话题或者知识想得到解答,也可以在评论区踊跃留言,我们下期见~



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