高速影音傳輸技術規格演進與技術趨勢
- DIGITIMES企劃
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無論是有線的HDMI、Display Port、MHL、USB 3.1、Thunderbolt，到無線影音傳輸技術如WiDi、Wi-Fi-Miracast、802.11ac甚至60MHz超高頻WiGig、WiHD等跨裝置之間的影音傳輸技術，不僅在傳輸速度上大幅提升，同時強調更簡易的連接與更廣泛的應用。已滿足從手機、平板、筆電、桌電、家中平面電視、白板、投影機、數位看板等所謂「多屏一雲」的跨界顯示的應用…
PC從80年代初期的單色文字模式，以及16色選4色的CGA(320x200)解析度規格出發，隨後進展到邁向EGA(640x350/640x400；64色選16色)、VGA(640x480；256K色中選256色)、QVGA(800x600)、XGA(1024x768)，並開始邁向高彩(32K/64K色)、全彩(16M色)的世代；除了繪圖與多媒體影音之外，顯示卡也導入3D影像運算與光跡處理的能力，使得電腦遊戲邁向一個全新的3D紀元。
伴隨著液晶顯示器的純熟與面板製程工藝的精進，PC/NB的顯示器已經從17吋起跳，同時解析度提升到FullHD(1920x1080)、WQXGA(2560x1600)到4K UHD(3840x2160)。
而智慧手機從旗艦手機引爆的雙/4/8核與64位元處理能力的加持，加上當前雲端運算技術的成熟，連智慧手機面版尺寸主流也朝5？6吋邁進，甚至導入跳所謂視網膜(Retina)等級的HD(1280x720)甚至FullHD(1920x1080)的細膩規格；平板電腦也進入10？12吋為主流、動輒FullHD(1920x1080)甚至WQXGA (2560x1600)規格的高解析面板。
跨界顯示「纜」上身 跨界顯示玩多屏
當今各種高速影音傳輸介面，無論是走纜線的有線形式：HDMI v1.4/2.0、Display Port(DP) v1.2/v1.3、MHL、USB 3轉A/V到Thunderbolt，到不再仰賴排線，直接以無線訊號對傳的Intel WiDi、Wi-Fi Direct、Wi-Fi Display(Miracast)，採5GHz頻段的WHDI、802.11ac等高速無線傳輸技術，到直接訴求移除一切連接纜線標準、以60MHz超高頻段WiGig 802.11ad、WiHD等規格的推出，都是因應這波大畫面、大數據浪潮下所進行的規格進化。.
當前主流纜線影音傳輸介面，首推入員費10,000美元起算的HDMI協會(High Definition Multimedia Interface)制定的HDMI介面，是一種傳送無壓縮的音訊？視訊信號的數位介面，累積至今全球有超過30億裝置配置HDMI介面，也是液晶平面電視、AV視聽器材，電腦顯示器與顯示卡的必備介面之一。
HDMI連接頭有桌機？筆電顯卡常見到的Type A、Type B(未有產品使用)、適用於平板、手機的Type C(miniHDMI)、Type D(microHDMI)，以及車用電子連接的Type E接頭等。為了加速普及並與跟無授權金的DisplayPort(DP)競爭，HDMI也將授權金額下砍至每個HDMI接頭收0.15美元。
HDMI採用TMD實體層線路技術，在2009年5月HDMI v1.4a用兩條HDMI連接線即可支援到4K UHD(3840x2160)、4K Cinema(4096x2160)與3D顯示；但是同年公布的DisplayPort(DP) v1.2搶先支援4K@60Hz規格，加上免權利金的優勢，使得許多獨立顯卡、英特爾？超微的內建顯卡晶片組平台，反而優先配置DP介面，進而威脅到HDMI的地位。
因此HDMI協會也在2013年9月公布HDMI 2.0版，總輸出頻寬提高至18Gbps，支援3840x2160@60Hz、4096x2160@60Hz(4K家庭劇院？FullDome)等4K格式輸出，追加雙螢幕與21:9特殊比例超寬螢幕格式等選項，環場聲道數也提高32個。支援HDMI 2.0的4K UHD電視與相關影音設備，預計在2014年下半到2015年上半會問世。
Display Port(DP)顯示埠介面是則是視訊電子標準協會(VESA)於2006年5月推動的數位式視訊介面標準，顯示器與圖形晶片(GPU)之間可用未經壓縮的數位圖像資料直接溝通。
從2009年DP v1.2規格，傳輸頻寬就高達16.2Gbps(2lanes)，可以支援到4K UHD(3840x2160p60)，顯像能力優於HDMI v1.4a，具備多螢幕並列輸出的能力，加上無須任何授權金，近年來也開始一些高階電腦顯示器開始普及。英特爾第四代Core i3/5/7-4xxx處理器，所內建Intel HD/Iris/Iris Pro圖形晶片就支援到DP v1.2規格。
於2014年9月中旬正式公布的Display Port v1.3，支援4線道視訊串流，傳輸速率上限達32.4Gbps，最高解析度也破表至3840x2160/4096x2304@120Hz，甚至最新5K x 3K(5120x2880)解析度顯示器下，也能支援到96？120Hz的刷新率；當然理論上限8K UHD(7680x3840)顯示器也能支援到60Hz的刷新率(但目前還沒廠商推出8K的顯示器，僅電視才有)。
而DP也具備3D顯示、DVI/HDMI雙模式顯示技術。隨後Thunderbolt匯流排技術與USB 3.1的Type-C連接頭，也納入DP匯流排的傳輸協定。許多高階顯示卡同時支援HDMI與DisplayPort兩種顯示規格，並提供適當的轉接頭。
坊間也能買到結合DP、PCI Express與GP I/O三合一的ThunderBolt匯流排為Intel於2011所發表，使用miniDP Port為連接頭，採銅軸電纜與光纖等兩種連接線設置訊號線最長可達100公尺，具備雙向10Gbps傳輸速率；可用菊花鏈(Daisy-chain)的方式，連接最多6個Thunderbolt週邊。
2011年2月Apple推出首款搭載Thunderbolt匯流排的MacBook Pro筆電產品，因此目前內建Thunderbolt的以Apple桌電？筆電為最大宗，另外也有少數筆電、AIO一體桌機支援。而Thunderbolt 2.0的相關產品預計2015年面市。
MHL連接線稱霸手機？平板裝置
智慧手機所支援的MHL(Mobile High Definition Link)介面，以最普及的microUSB連接頭來實作MHL介面，在手機端與電視端只要各加一組MHL傳送Transmitter傳送晶片，就可以利用既有的microUSB/MHL連接線，同時傳輸HD高畫質視訊？音訊資料到電視。
2013年8月MHL協會正式發表MHL 3.0標準，目前搭配的有晶鐌的SiI8620主控晶片、SiI6031轉USB橋接晶片、SiI9394轉HDMI 2.0橋接晶片等解決方案。
MHL 3.0規格上支援到4K UHD(3840x2160p30)，8聲道的影音內容，同時支援HDCP以及3D畫面、以及透過電視提供高達10W電流為手機充電的功能。目前有SONY Xperia Tablet Z2、Sony Xperia Z2/Z3旗艦手機，中興(ZTE)nubra Z7支援到MHL 3.0。
11ac雙頻成無線影音傳輸利器
至於無線影音傳輸介面，早期有由WHDI產業聯盟以5GHz頻段、40MHz操作頻寬設計的WHDI無線傳輸技術，以3Gbps速率傳遞FullHD(1920x1080)影音畫面，但後來更高速無線影音傳輸技術的出現而逐漸式微。
WiDi是英特爾於2011年第二代Core i處理器上市時，所推出的無線影音傳輸技術。採2.4Ghz/5Ghz雙頻，傳輸速率300Mbps，可無線傳輸H.264壓縮的1080p影音畫面；隨著2014年英特爾正式將802.11ac納入成為筆電無線網路標準時，WiDi技術形同融入802.11ac。
2012年802.11ac無線區域網路規格，應用到無線影音傳輸協定又稱MiraCast。採用5GHz/2.4GHz雙頻段，單通道傳輸速率433Mbps，最大空間串流為8個(3.46？6.93Gbps)，可做到傳輸FullJD甚至4K UHD即時壓縮的影音串流。
60GHz超高頻無線影音技術將進駐行動裝置
除了802.11ac之外，2006年WirelessHD聯盟(後來更名為WiHD)推出採60GHz頻譜、IEEE 802.15.3c規格為基礎的WiHD技術，傳輸速率10？28 Gbps，可傳輸未壓縮4K UHD解析度畫面，傳輸距離被限制在0.3？1公尺。目前已有Alienware M14電競筆電、EPSON EH投影機、Sony HMZ-T3W頭盔式顯示器、DVDO Air3 及Gefen Wireless Adapter無線影音傳輸盒等產品，採用晶鐌WiHD技術。
另一個採60GHz超高頻段的WiGig於2009年被提出。其傳輸速率7Gbps僅次於WiHD，但WiGig尋求跟既有尋求2.4GHz 802.11n與5GHz 802.11ac等Wi-Fi規格整合，達到三頻(2.4/5/60GHz)多模共用的境界。
晶鐌(SiliconImage)搶先於2013年，針對平板、手機推出UltraGig6400晶片，採超小SIP系統構裝並整合Sil6400、天線與其他射頻元件等，最大功耗500mW。WiLocity也於2014年2月發表手機、平板所使用的WIL6300晶片，採28奈米製程開發，支援60GHz/5GHz/2.4GHz三頻Wi-Fi及藍牙4.1，傳輸速率達4.6Gbps，工作功耗約200？300mW，於2014年第3季送樣。
在這兩強競逐之下，預計最快2015年上半，市面上就會有第一個採60GHz WiGig或WiHD技術的平板、智慧手機等行動裝置，對行動裝置提供高效能的FullHD/4K無線影音傳輸能力。
