显卡接口

显卡接口 摘要 随着显卡功能的增强，显卡所提供的视频输入输出端口也是多种多样的。在显卡的铁皮档板上，除了常见的D-Sub端接口用于连接CRT显示器外，还有许多接口，比如在微星G4MX440-VTD8X显卡上就分别提供了 增强型S端子 一个D-Sub端口、DVI-I端口和Video-In & Video-Out(以下简称“VIVO”)端子。与VIVO端子的功能相类似的还有:复合视频端子、S端子和增强型S端子，这些端口要视显卡厂商的设计而定。 [编辑本段] 类型 VGA 显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入 VGA 模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA(Video Graphics Arra y)接口，也叫D-Sub接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。 目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、,三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数 字显示设备，显示设备中需配置相应的,/,(模拟/数字)转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过,/,和,/,2次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。 DVI DVI全称为Digital Visual Interface，它是1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、 DVI IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group，数字显示工作组)推出的接口。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS(Transition Minimized Differential S ignaling，最小化传输差分信号)电子作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和 一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上;而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。 目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。 TV-OUT TV-Out是指显卡具备输出信号到电视的相关接口。目前普通家用的显示器尺寸不会超过19寸，显示画面相比于电视的尺寸来说小了很多，尤其在观看电影、打游 戏时，更大的屏幕能给人带来更强烈的视觉享受。而更大尺寸的显示器价格是普通用户无法承受的，将显示画面输出到电视，这就成了 一个不错的选择。输出到电视的接口目前主要应用的有三种。 一种是采用VGA接口，VGA接口是绝大多数显卡都具备的接口类型，但这需要电视上具备VGA接口才能实现，而带有此接口的电视相对还较少，同时多是一些价格较贵的产品，普及程度不高。此种方法一般不多采用，也不是人们习惯意义上说的视频输出。 RCA 另外一种则是复合视频接口。复合视频接口采用RCA接口，RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于视频输入。虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。 采用AV接口输出视频的显卡输出效果并不十分理想，但它却是电视上都具备的接口，因此此类接口受到一定用户的喜爱。目前此种输出接口的显卡产品较少，大多都提供输出效果更好的S端子接口。 最后一种则是目前应用最广泛、输出效果更好的S端子接口。S端子也就是Separate Video，而 S-Video “Separate”的中文意思就是“分离”。它是在AV接口的基础上将色度信号C 和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。 通常显卡上采用的S端子有标准的4针接口(不带音效输出)和扩展的7针接口(带音效输出)。S端子相比于AV 接口，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。 但S-Video 仍要将两路色差信号混合为一路色度信号C进行传输， 然后再在显示设备内解码进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小) ，而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。 Video-in Video-in是指显卡上具备用于视频输入的接口，并能把外部视频源的信号输入到系统内。这样就可以把电视机、录像机、影碟机、摄像机等视频信号源输入到电脑中。带视频输入接口的显卡，通过在显卡上加装视 Video in 频输入芯片，再整合入显卡自带的视频处理能力，提供更灵活的驱动和应用软件，这样就能给显卡集成更多的功能。显卡上支持视频输入的接口有RF射频端子、复合视频接口、S端子和VIVO接口等。 RF射频端子 RF射频端 子是最早在电视机上出现的，原意为无线电射频(Radio Frequency)。它是目前家庭有线电视采用的接口模 RF 式。RF 的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后，输出然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由于步骤繁琐且音视频混合编码会互相干扰，所以它的输出质量也是最差的。带此类接口的显卡只需把有线电视信号线连接上，就能将有线电视的信号输入到显卡内。 复合视频接口 复合视频接口采用RCA接口，RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于视频输入。虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。 S端子 S端子也就是Separate Video，而“Separate”的中文意思就是“分离”。它是在AV接口的基础上将色度信号C 和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减 S端子 少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。 通常显卡上采用的S端子有标准的4针接口(不带音效输出)和扩展的7针接口(带音效输出)。S端子相比于AV 接口，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频 设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。 但S-Video 仍要将两路色差信号混合为一路色度信号C进行传输，然后再在显示设备内解码进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小) ，而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。 VIVO(video in and video out)接口 VIVO接口其实就是一种扩展的S端子接口，它在扩展型S端子接口的基础上又进行了扩展，针数要多于扩 VIVO 展型S端子7针。VIVO接口必须要用显卡附带的VIVO连接线，才能能够实现S端子输入与S端子输出功能。 [编辑本段] 显卡输出端口-DVI接口优点 一、速度快 DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字?模拟?数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它 的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。 二、画面清晰 计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A(数字/模拟)转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D(模拟/数字)转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节现力都得到了大大提高。 [编辑本段] 演变史 模拟时代 输出设备决定 作为个人电脑(PC)目前核心五大部件之一的显卡，其重要性随着PC职能越来越偏向娱乐而逐步提升。在GPU概念出现之后，它甚至一跃成为和CPU并驾齐驱的个人电脑中另一计算核心，在3D游戏和视频的推波助澜下，显卡得到普通PC用户空前的关注，一个有趣的历史是显卡输出模式以上个世纪和这个世纪的交替正好形成模拟信号向数字信号的换代，笔者则将在本文中简单和读者一起回顾PC显卡输出/输入接口的发展历程。 D-SUB一统天下 在2000年以前，鉴于主流显示输出设备(CRT显示器)的工作原理，大多数计算机与外部显示设备之间 D-SUB 都是通过模拟信号接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器(D/A)转变为RGB三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。 早期存在的一些没有成为行业标准的接口这里不再考究，从VGA级别输出开始的D-SUB接口是模拟信号输出时代当之无愧的绝对主流，这种接口在2007年的现 在，仍然是入门级显卡的标准配置。顾名思义，D-SUB是一种D型接口，接口上上面共有15针，分成三排，每排五个，这种接口的延展性不错， 从320*240分辨率到2048*1536以上的分辨率都能支持，这也是它能生存至今的原因之一。 D-SUB接口通常被玩家成为VGA接口，这其实不够准确，VGA的英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列，被用来标称模拟输出的规格与档次。VGA支持在640*480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，或在320X240分辨率下显示256种颜色。在问世之初VGA的规格相当高因此迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，显存提高至1MB情况下能够输出800*600分辨率，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的SVGA模式。后续的规格还有 XGA(1024*768)、SXGA(1280*1024)、UXGA(1600*1200)和QXGA(2048*1536)。 专业另类BNC 模拟时代的PC专业图形卡和输出设备中BNC(同轴电缆卡环形接口)占有一席之地，这种接口实际上是 BNC D-SUB的一种改良变体，它使用5根同轴电缆代替D型头，分别接收R、G、B三色和水平同步、垂直同步信号。BNC接头可 以让视频信号互相间干扰减少，可达到最佳信号响应效果。此外，由于BNC接口的特殊设计，连接非常紧，不必担心接口松动而产生接触不良。少数高端CRT显示器和显卡提供BNC接口，显卡中比较著名的是Canopus品牌，其大量产品提供BNC输出模块。 对于模拟显示设备，如CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像，这是非常顺畅的流程，但输出质量也仍然非常依赖于显卡的RAMDAC和低通滤波电路。对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的模拟/数字(A/D)转换器，将D-SUB模拟信号转变为数字信号。在经过显卡端的D/A和显示器端的A/D转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。因此当主流显示输出设备向数字式产品转变时，对应的接口也发生了变革。 数字时代 高速多样化发展 DVI出现 数字革模拟的命 DVI全称为Digital Visual Interface，它是1999年由Compaq、F ujitsu、HP、IBM、Intel、NEC、Silicon Image等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group，数字显示工作组)推出的接口标准。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。 PanalLink TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上;而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。 DVI是目前PC显卡的标准输出接口，也是PC显示输出设备最广泛的标准配置。所有的新型独立显卡以及IGP都能 够支持DVI接口。主流及高性能产品能够支持Dual-Link 规格DVI的2560*1600分辨率，部分较老产品则最高支 DVI-I 持到1920*1200分辨率。 目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用。 DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了D/A至A/D的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真，细节表现力大大提高。数字信号传输的另一好处是可以加入数字内容保护功能，如流行的HDCP，它可以很好的保护是自内容制造、出版商的利益，这是以前的模拟接口无法实现的。 加入音频更易用 HDMI HDMI(High Definition Multimedia Interface)接口是近两年迅速进入我们生活的新一代信号输出接口，它同DVI一样是传输全数字信号的，不同的是HDMI接口不仅能传输高清数字视频信号，还可以同时传输高质量的音频信号。在影音同传功能上，HDMI跟模拟时代的RF射频接口类似，但HDMI采用了全数字化的信号传 HDMI 输，不会像射频接口那样信号干扰严重成为传输质量最低接口的情况。HDMI的数字视频信号接口、传输规范和DVI基本相同，两者的这一部分可以通用，并使用双向转接器进行转接，甚至某些改良过的DVI接口能够传输音频信号并进一步转接成HDMI，比如AMD Radeon HD 2000系列显卡就有这种功能。 HDMI的出现并不是为了接替DVI，它更多的出现在家电类产品上，把以前多条线缆联接的方式简化成单一数据线大大的降低了用户使用的难度。而在显卡类产品上出现HDMI，是在DVI支持基础上扩展其功能，便于和更广泛的 其他设备进行联接，在PC基础应用上，HDMI和DVI几乎没有差异。 最新的、经济的 DisplayPort DisplayPort是一种可扩展的业界标准，它由ATI 、Dell、Genesis Microchip 、HP、Molex Incorporated、Nvidia、Philips、SAMSUNG、Tyco联合开发出了初始规范，并于2005年8月17日提交给VESA。VESA将把DisplayPort规范作为业界标准正式发布，并进行维护。 和需要经过TMDS电路的的DVI/HDMI相比，DisplayPort的数字信号可直接输出，不需要TMDS转换电路。DisplayPort同样可简化LCD内部设计，因为DVI、HDMI不能直接驱动时序控制器，TMDS信号输入LCD后必须进一步转换成LVDS信号。相比之下，DisplayPort则实现了与面板的集成，可直接驱动面板进行显示，精简了LVDS转换电路。在数字内容保护方面，DisplayPort将使用比HDCP更强大的AES型高速128位内容加密DPCP DisplayPort线缆接口 DisplayPort的最大优势是高带宽，初始版本它可提供的带宽就高达10.8Gb/s。即便最新发布的HDMI 1.3 DisplayPort 所提供的带宽(10.2Gb/s)也稍逊于DisplayPort 1.0。DisplayPort可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10/12bit)的色深，充足的带宽保证了今后大尺寸显示设备对更高分辨率的需求。 据AMD及NVIDIA的Roadmap显示，两家GPU技术领导企业都将在08年推出带有DisplayPort接口的显卡。不久前三星还宣布了全球首款DisplayPort接口桌面液晶显示器，戴尔也保证在今年将DisplayPort引入市场。DisplayPort的加入让存在多年的以TMDS为基础的DVI/HDMI显示输出接口面临挑战，但未来究竟谁能成为标准、主流，现在还不够明朗。