VGA、HDMI、DP你都懂吗?显示接口大盘点
电脑显示器,就像我们人类的眼睛一样,是我们和电脑之间进行信息交流的重要窗口。电脑显示器接口,则好比是我们人类的视神经,承载着传递信息的重要任务。
随着科技与硬件的不断发展,这个“视神经”也在不断地更新,从最初的EGA接口,到现在的HDMI、DisplayPort等多种接口,每一种接口都在属于他们的时代中让我们看到丰富多彩的信息世界。
图片来源-Ai绘画
接下来,我们将对曾经与当下市面上常见的显示接口进行梳理盘点,首先就穿越回电脑发明之初,让我们看看那时候的电脑是怎么显示内容的吧。
模拟信号时代
最早的电脑并没有像现代电脑一样配备显示器,因为它们主要用于执行数学计算和科学研究等任务。然而,在20世纪50年代,出现了一批早期的计算机,例如IBM 1620和DEC PDP-1等,它们采用了一种叫做"Cathode Ray Tube"(阴极射线管)的技术来显示内容。
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PDP-1 是数字设备公司PDP系列的第一台计算机,于1959年首次生产。其开辟了电脑游戏的世界,运行了第一款电脑游戏《空间大战!》
阴极射线管是一种通过电子束在荧光屏上形成图像的装置。当电子束击中荧光屏时,就会产生一个点或一组点,从而形成一个像素。通过控制电子束的位置和强度,计算机可以在荧光屏上显示各种不同的字符、图形和图像。
图片来源-网络DEC PDP-1 运行电脑游戏《 空间大战!》的效果,拍摄于1962年。
1984年 — EGA
在经过20多年的专业领域使用后,个人电脑时代开始到来,随之而来的还是更加高清、色彩更加丰富的显示设备。其中一个具有里程碑意义的视频接口便是EGA(Enhanced Graphics Adapter),其是由IBM于1984年推出的视频接口标准,EGA支持640x350分辨率和16位的色彩显示,或者320x200分辨率和256位色彩的显示。
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EGA采用的信号传输协议是模拟信号,接口使用的是D-sub 9针接口,它包含了五个模拟信号线和四个数字信号线,分别用于传输图像数据、同步信号、控制信号和其他信号。这些信号被发送到显示器中,经过处理和放大后被显示出来。
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EGA标准在推出后得到了广泛应用和认可,成为了早期计算机显示器领域的主流标准之一。许多软件开发商开始开发适用于EGA的应用程序。其中就包括了windows 3.0
Windows 3.1在EGA显示接口协议下显示效果
1987年 — VGA
在IBM推出EGA显示接口的3年后,1987年,VGA横空出世,其作为CGA、EGA接口的改良升级款推出,其拥有更高分辨率、真彩显示(256位)、在当时较高的刷新率(60Hz)、与更加自由的分辨率调整、屏幕位置平移等功能。
VGA接口经典接口形态
通常搭配CRT显示器使用
VGA的推出同时也标志着电脑显示器标准的成熟,也标志着计算机图形和文本显示技术的进一步发展。VGA接口在当时的计算机界占据着重要的地位,成为了计算机显示器的主流标准之一,是曾经最流行的显示器接口,如今也能在一些低端显示器、显卡、投影仪、监控设备上见到它的身影。
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VGA接口采用的是模拟信号传输协议,信号线数量为15条。这些信号包括红、绿、蓝三色的模拟信号、垂直同步信号、水平同步信号和其他控制信号。其实现原理如下:
电脑将图片数据按照像素点的顺序发送到VGA接口中。VGA接口通过红、绿、蓝三种颜色的模拟信号,将每个像素点的颜色值传输到显示器。同时,VGA接口还发送垂直同步信号和水平同步信号,告诉显示器何时需要开始新的一行或新的一帧。
显示器接收到这些信号后,将其转化为电子束信号,然后通过阴极射线扫描屏幕,将每个像素点的颜色值显示在屏幕上。
在数字信号时代出来之前,VGA接口曾是家用电脑、显示器的主宰,但由于其插拔需要拧上螺丝,支持的分辨率低、刷新率低(最高支持2048 x 1536分辨率,但容易受干扰而花屏,主流的VGA接口仅支持1080P 60Hz),随着显示设备的不断更新,VGA最终也没落在时代的海洋里。
HDMI转VGA接口;图片来源-网络
数字信号时代
1999年 — DVI
在数字信号技术的不断完善下,显示接口也终于迎来了数字信号时代,首先登场的便是英特尔联合IBM、惠普、富士康等老牌电脑公司于1999年推出的DVI接口,DVI接口的优势在于可以传输更高质量的数字显示信号,支持更高分辨率的显示,同时也可以支持模拟信号。
DVI接口还支持加密,以防止数字内容的盗版和传播。此外,DVI接口的结构简单,易于使用和安装。
Nvdia 1000系显卡上的DVI接口;图片来源-网络
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以下是DVI各种规格接口的具体参数,可以看出,虽然在分辨率和刷新率上都较VGA等模拟信号接口有了较大的提升,但仍然存在接口规格混乱、复杂且几乎不支持音频传输的情况,进而也被后来者而取代,而这个后来者就是大家熟悉的HDMI。
图片来源 — 太平洋电脑网
Mini DVI接口;图片来源-网络
2002年 — HDMI
HDMI接口最初是由日立、松下、飞利浦、东芝、索尼等电视厂家于2002年联合推出,是当下普及最广的视频接口,广泛应用在电视、电脑、影音设备、游戏机等领域,HDMI相较于DVI接口的优势在于可同时传输视频和音频信号,简化线路结构;有较好的兼容性和易用性,仅需一根线缆即可连接设备;同时兼容DVI接口。
Mini DVI接口;图片来源-网络
在经过20余年的发展,HDMI已经经过了多次的迭代,通过以下表格可以看出,如今流行的HDMI 2.0和HDMI 2.1都已经完善了对2K/4K高刷显示器的支持。
Mini DVI接口;图片来源-网络
HDMI接口形态也比较丰富,除了常见的传统HDMI接口,还有Mini HDMI和Micro HDMI来满足不同类型设备的显示输出需求。
Mini DVI接口;图片来源-网络
但HDMI毕竟是由电视厂家联合推出的接口,在电脑显示器上的应用就没有那么“出彩”,除了被诟病的亮度降低、色彩不饱和、N卡会出现“灰屏”的情况外,同时被收取的使用费也是许多厂家头疼的地方。
某电商平台上HDMI 2.1高规格线缆的价格;图片来源-网络
2006年 — DP
于是,在2006年,几家电脑硬件巨头,包括intel、AMD、Nvida、苹果、联想、惠普、戴尔等就与美国VESA一起推出了DP(DisplayPort)接口,旨在代替传统的VGA、DVI接口的同时,与HDMI进行市场竞争与抗衡,值得一提的是DP接口使用是完全免费的,这促使了DP接口在这些年的快速扩张,现在几乎是在PC领域对HDMI接口压倒性的优势。
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适用于苹果设备的Mini DP接口;图片来源-网络
虽然DP接口推出时间没有那么长,但也经过了几个版本的迭代,目前主流的DP接口规格为DP 1.4和DP 2.0,其中DP1.4可提供4K 120Hz 8bit输出,若搭配DSC技术,可提供4K 144Hz 10bit输出。
而DP 2.0则相较于DP 1.4a提升了3倍的带宽,这也让DP 2.0可以第一个以60 Hz刷新率支持8K分辨率(7680 x 4320)的标准,全彩色4:4:4显示,并支持HDR-10。
戴尔 UP3218K 32英寸8K显示器,其在连接方式上已经没有对HDMI的支持;图片来源-网络
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在2022年的10月,DP2.1也成功问世,其相较于DP2.0最大的变动就是确认使用与USB4相同的物理层(PHY)规范,从而实现了与USB4接口的完全兼容。
也就是说,在未来配备USB4 80Gbps接口的电脑都可以直接从USB端口实现8K 120Hz的DP2.1视频信号。同时DP2.1将DSC(显示流压缩技术)列为必选项,降低了在高分辨率、高刷新率下对于线材规格的需求,为将DP2.1广泛推广到市场铺路。
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