行動裝置戰火升溫　高速傳輸介面短兵相接

通用序列匯流排(USB)與高畫質多媒體介面(HDMI)，近期無論是在個人電腦(PC)領域或是影音(AV)產業，都是正向發展。隨著USB 3.0來到5Gbit/s，更逐步加速在可攜式產品的發展。USB從PC周邊為舞台，逐步侵蝕到數位相機、可攜式多媒體播放器(PMP)與手機等終端裝置。而HDMI繼在消費性電子(CE)如平面電視、高畫質光碟、攝影家電領域攻無不克後，也頗有興趣跨入其他市場。至於專走精品路線的蘋果(Apple)，更力拱DisplayPort，同樣瞄準AV與家電戰場。依此看來，三者在AV、可攜式裝置、PC周邊等領域的布局重疊，正面交鋒已難避免。  

高畫質需求快速成長  

繼高畫質(HD)在前幾年叱吒家電大螢幕市場之後，較HD解析度如1,280×720(720p)與1,920×1,080(1,080i/1,080p)還要更高一級的Full HD(1,920×1,080)也在近年大行其道。

既然Full HD是快速成長的新名詞，Full HD也同時代表著尊貴與高級，因而讓其背後支撐的高速介面，於2008年底隨著USB 3.0的出現，帶來一場霸權爭奪戰。  

如HDMI與DisplayPort兩大陣營就在2009年國際消費性電子展(CES)先行出招，宣稱新的規範正在進行，並決定在規格制定先火併一場。而蘋果不甘寂寞，隨即在同年3月針對旗下Mac Mini、Mac Pro、iMac等產品大幅改款，並將數位視訊介面(DVI)與DisplayPort接口同時納入，突顯雙顯示之特色(圖1)。

資料來源：蘋果 圖1　第二代改款的Mac Mini，加入具有DVI以及DisplayPort接口的雙顯示介面。

若從速度需求的觀點出發，HDMI與USB 3.0都能夠展現未壓縮視訊格式的傳送能力。由於USB 2.0的實效速度約為300Mbit/s，新問世的USB 3.0是否果真能達到5Gbit/s的傳輸速度，仍需時間證實。各種視訊、音訊所需的頻寬如表1。

表1　常見視訊音頻格式所需要的最少頻寬
應用	資料速率(Gbit/s)	延遲時間預期數值(毫秒)
未壓縮1080p A/V	3.0	2
未壓縮1080i A/V	1.5	2
未壓縮720p A/V	1.4	2
未壓縮480p A/V	0.5	2
未壓縮7.1聲道環繞音頻	0.04	2
壓縮1080p A/V	0.02～0.04	2
未壓縮5.1聲道環繞音頻	0.02	2
壓縮5.1聲道環繞音頻	0.0015	2
檔案傳送	大於1	N/A

USB從1996年以來，先奪PS2、Centronics並列埠；而2000年問世的USB 2.0，更以480Mbit/s的速度在外部介面拔得頭籌，搶占PC應用大筆市占率，更把IEEE 1394(FireWire)逼到死角，迫使蘋果直接在新款iMac、Mac Pro、Mac Mini中放棄FireWire，其威力可見一斑。可想而知，當USB 3.0成熟之後，FireWire勢必又將面臨更大勁敵。

家電市場有斬獲　HDMI進軍汽車/手機領域

雖對USB來說，它的最大武器之一是具供電優勢，才能闖進可攜式裝置的江山。但嚴格來說，是各種條件的因緣際會，才促成如此景況。如各式Mini連接器、Micro連接器的推出，是刺激USB滲透到數位相機、PMP或外接硬碟不可或缺的要件。  

而HDMI從2002年12月登場以來，陸續經歷過1.0(2002)、1.1(2004)、1.2(2005)、1.3(2006)等版本的演進。而再加上這些年來液晶電視的軍備競賽，高畫質大尺寸螢幕之爭逐漸轉變成另一種形式的戰役，包括發光二極體(LED)背光的使用、璧掛電視的形態、節能電視及無線傳輸等議題的發達，在在帶動HDMI的採用比例。除了中國大陸尚難逆料之外，其他地區幾乎已經成形。HDMI陣營的視野，逐漸朝向汽車用途及手機上的應用邁進。  

事實上，中國大陸的主要音響廠商如長虹、海爾、海信、康佳、創維、熊貓、上廣電、中國TCL等，已另起爐灶推出音訊/視訊用數位互動介面(Digital Interactive Interface for Video & Audio, DiiVA)，與HDMI的最大差異點，在於DiiVA屬於雙向傳輸，並且算是中國獨特的地域性規格。

USB 3.0來勢洶洶　行動裝置成主戰場

USB 3.0雖然尚未在顯示介面上發威，不過其連接器的設計，將會吸引裝置製造商的青睞。再加上USB 2.0已經進軍到手機市場中，不僅在連接器具有優勢，如插拔次數可達一千五百至一萬次，供電機能的強化，也是致命的武器。USB 3.0從前一版本的500毫安培提高到900毫安培，甚至可以用USB 3.0啟動二十四倍速燒錄DVD、八倍速燒錄藍光。而且，USB 3.0增加了USB 2.0難以望其項背的電源管理機能，這一點正迎合可攜式機器的內在真正需求。  

而USB 3.0上看5Gbit/s的傳輸速率，更是相當誘惑人。在此數據下，USB 3.0將有機會傳送未壓縮之1,080p HD視訊資料，此一特點又有機會招來影音設備製造商。  

依此看來，未來行動電視(Mobile TV)或手機網路電視(IPTV)的服務形式，USB 3.0的贏面頗高。  

不過，真正要擔心的，會是USB 3.0在連接線的問題。由於USB 3.0訊號線增多、速度又倍增，如何用物美價廉的方式來實現，會是一個現實的嚴苛問題。  

值得一提的是，有一家從事USB 2.0影像傳送之公司DisplayLink，就打造出USB副顯示器的特有市場，進而滿足某些特殊行業的需求。舉例來說，當供電能力提高到900毫安培之後，該副顯示器的尺寸，就有希望從過去的7、8吋，提升到10.1吋。  

因為許多廠商看好USB 3.0-SATA橋接LSI的市場，因此隨著儲存裝置容量的增大與固態硬碟(SSD)的興起，外接儲存市場將更具發展契機。  

HDMI挾龐大競爭力可攜式裝置傳輸介面大戰風雨欲來

資料來源：尼康 圖2　內建HDMI(Type C)之高階單眼相機

事實上，考量周延的HDMI陣營，在1.3版本中已經考量到可攜式裝置，而導入Type C連接器，且其大小用於攝影機、單眼數位或高階數位相機，都頗為合適(圖2)。  

但是對於手機之類的產品來說，從尺寸大小來看，Type C競爭力可就不一定那麼具有優勢了。表2為實際連接器之規格。圖3則為HDMI Type C之實品。

從連接器來比較，對HDMI並不公平，因為USB 3.0與HDMI兩者的傳送手法並不相同，且在接腳數量上，HDMI也較為吃虧。兩者系統設計如圖4與圖5。

表2　各式連接器之尺寸
介面標準	尺寸(mm)
HDMI Type A	14mm×4.5mm
HDMI Type C	10.4mm×2.4mm
USB 3.0 Micro B	6.85mm×1.8mm

資料來源：AV Watch 圖3　HDMI標準連接器與Type C連接器實物。

資料來源：ADI 圖4　HDMI系統傳輸示意圖

資料來源：USB IF 圖5　USB 3.0系統示意圖

HDMI要與USB 3.0正面交鋒，似乎必須在連接器上加一把勁。當然，兼顧耐久性、機構強度、可信賴性與避免震動所帶來的影響是絕對必要的。雖然，HDMI陣營表明新問世的連接器絕對可與Micro USB旗鼓相當，但目前卻仍未見到最終規格，似乎HDMI內部有不同聲音。

MHL現身惹疑猜  

有趣的是，HDMI技術創始七元老之一的晶鐌(Silicon Image)率先推出一個行動高畫質連接介面(Mobile High-definition Link, MHL)，且與Micro USB的接腳數相接近，倒是頗令人玩味。MHL與Micro USB之比較如表3。

表3　Micro USB與MHL之比較
訊號端子	端子訊號的機能
	Micro USB	MHL
No.1	電源(Vbus)	電源
No.2	差動訊號(D-)	差動訊號(-)
No.3	差動訊號(D+)	差動訊號(+)與Clock訊號
No.4	USB OTG的ID識別訊號	控制訊號(CBUS)
No.5	接地	接地

MHL僅用三端子，可以傳送1,080p、每秒30視訊框的非壓縮HD影像，是其最大優勢。

CBUS可控制訊號，負責如外部顯示設備標識數據(Extended Display Identification Data, EDID)資訊的取得、熱插拔偵測與消費性電子控制(CEC)等。MHL應用範例如圖6。

資料來源：Silicon Image 圖6　MHL使用範例。

使用MHL的消耗電力，依據資料傳送速度而有所差異，不過基本上約在50～80毫瓦間。另外，MHL的重大特徵是提供了電源端子，能夠對可攜式裝置充電。

無巧不成書，MHL也是五端子，與Micro USB一樣。因此，有人開始想像，MHL或許也可以採用Micro USB連接器。

不過，MHL立意雖好，但對消費者而言，仍可能是一大麻煩。尤其若非採取通用接面，並自動判別與切換，消費者仍可能永遠分不清楚這些眼花撩亂的接頭與介面。  

另外，由於MHL僅有晶鐌參與，HDMI官方並未正式發布採用，MHL的未來走勢仍是變數。根據過往經驗，新技術是否出現惱人的專利門檻，也是一大疑問。  

HDMI規格持續演進  

倒是HDMI的下一代規格，預定追加三個項目，分別在傳輸速率、網路機能與音質上有所強化。  

在傳輸速度上，HDMI預計推出4,096×2,160之畫質，而也必順勢提高資料傳送速率。目前，一對訊號線的傳送速度約為3.4Gbit/s；因此，一條HDMI線可以傳達10.2Gbit/s的頻寬。但下一步的速率仍未明。  

在網路機能的強化部分，主要涵義是HDMI連接線可以對應TCP/IP資料傳送；換言之，就是可以在HDMI介面上傳載乙太網路資料。至於關於聲音機能的擴張，則是期待電視也能夠傳送5.1聲道以上的音頻資料。  

DisplayPort爭龍頭　個人平台有契機

就DisplayPort而言，自從DVI於1999年問世以來，就不斷期待能取代VGA之地位，但此任務始終未曾實現。有人說，DVI的連接頭太大，不適合用於筆記型電腦之類的裝置。但就現實面來看，權利金與專利議題，才是真正阻礙的要素。  

2006年登場的DisplayPort，主導廠商是PC界大老惠普(HP)、戴爾(Dell)等，規格係由視訊電子標準協會(Video Electronics Standard Association, VESA)所制定，且概念完全是來自PCI Express，並且沒有權利金的困擾。尤其在成本錙銖必較的今日，若終端廠商可以省下大把的權利金預算，更將是降低投資成本的一大關鍵，自然引人垂涎。  

另外，若再加上英特爾(Intel)、蘋果、超微(AMD)的共同聲援，未來PC平台將是DisplayPort的發揚地。而在此前提下，也可能僅有所謂的影音電腦(AV PC)，才有機會讓HDMI跨越界線。  

就現狀來看，HDMI與DisplayPort的技術實力(表4)，相差並不遠，也都具有內容保護機制。但HDMI有進軍可攜式裝置的本錢，DisplayPort有無機會向這個市場揮軍，反而是個疑問(圖7)。

表4　HDMI 1.3a與DisplayPort 1.1a之比較
介面名稱		HDMI 1.3a	DisplayPort 1.1a
邏輯層	色階調	16位元 (RGB，YCbCr 4:4:4)	16位元 (RGB，YCbCr 4:4:4)
	內容保護機制	HDCP	HDCP
	編碼方式	TMDS	8b/10b
實體層	每對訊號線的資料傳送速度	最高3.4Gbit/s (可變)	2.7Gbit/s或1.625Gbit/s (固定)
	資料傳送訊號線對數量	3	1/2/4
	時脈訊號	有	無
	時脈頻率	340MHz (最高)	270MHz
	連接器的端子	Type A (19端子) Type B (29端子) Type C (19端子)	20
	連接器的吋法	Type A (19端子) - 約14mm×4.5mm Type C (19端子) - 約10.5mm×2.5mm	約 15.9mm×4.66mm
	應用	外接	內外通用

資料來源：維基百科 圖7　DisplayPort連接器規格

輸人不輸陣，DisplayPort的1.2版本也與HDMI互相叫陣，且規格正在醞釀中。一般的看法是，DisplayPort可能追加的重點包括針對3D影像與2,160×3,840的對應(圖8)、迷你型連接器、多重輸出與配接器轉換等，也預料在短期內將問世。

資料來源：CES 2009 圖8　DisplayPort 1.2版的3D影像對應

資料來源：CES 2009 圖9　標準DisplayPort與Mini DisplayPort連接器的差異

隨著市場熱潮漸增，一般認為，迷你型連接器的出現，將可滿足易網機(Netbook)的需求。據悉，蘋果已將其Mini DisplayPort連接器的規範，呈給VESA組織。標準與迷你型之圖如圖9所示。

在多重輸出的部分，DisplayPort 1.2版可達到一對二、一對四之多重螢幕輸出，並達到2,560×1,600、1,920×1,200之表現。  

由於DisplayPort採用AC耦合的方式，對於傳送接收LSI的整合比較有利。畢竟，AC耦合的方式，可以除去傳送接收訊號的直流偏壓，也就是說，傳送線路以及接收電路的電源電壓不同也沒有關係。而且，DisplayPort又企圖內外包辦，外對VGA/DVI，內對LVDS，因此，才會獲得業界的認同。  

就市場發展而言，一個是以電視為核心的AV標準，一個卻是通用介面霸主，兩者應用環境逐漸重疊，生死激戰將在所難免。但正如業界常見的標準之爭，誰想徹底取代誰，機率不大，反倒是共存的機會更高，因此最終的結局將仍是各自霸占一方山頭。不過，若最終能進一步為消費者提供低廉且易於使用之終端裝置，相信仍為大眾所樂見。