顯卡視頻輸出接口的發(fā)展分析

　　顯卡上的視頻輸出接口的發(fā)展主要就是為了匹配顯卡輸出性能的提升，從最開始的240P和灰度輸出到如今的8K和HDR，視頻輸出接口也見證著顯示技術的發(fā)展。

　　模擬時代：DB13WVGA和S端子

　　DB13W3（13W3）可以算是VGA接口的前輩，出現(xiàn)時間比獨立顯卡還早，是用作模擬視頻接口的特殊D-sub端子，在獨立顯卡出現(xiàn)前主要使用在Sun微系統(tǒng)、硅圖（SGI）和IBMRISC的工作站上，由于沒有遵循具體的技術規(guī)范，該接口在不同設備上擁有不同的運作模式，

　　這個接口包含10個標準信號插針和3個較大的插口，可以與帶有兩個同心觸點（同軸電纜）的特殊插針或特殊大電流插針配合使用（這接口也曾用于供電），三個大插口的同軸連接器分別承載紅（A1）、綠（A2）和藍（A3）三種視頻信號，其他針腳還承擔垂直同步，水平同步和復合同步信號，運作原理跟VGA基本一致。

　　DB13W3跟VGA接口最大的不同是，該接口并沒有一套行業(yè)的標準規(guī)范，每個廠商在使用該接口時都有一套自己的定義標準，三個顏色信號外的針腳在不同設備上會有不同的功能，導致該接口缺乏通用性，在NVDIA早期的獨立顯卡上只能搭配蘋果、NEXT（喬布斯創(chuàng)立的那個）和鷹圖（IntergraphCorporation）等指定的顯示器使用，并逐漸被通用性更強的VGA接口所替代。

　　VGA接口也被稱為D-Sub接口，是顯卡模擬輸出時代最具代表性的接口，最早出現(xiàn)在IBM于1987年推出的PS/2（PersonalSystem2）電腦上，采用的VGA（VideoGraphicsArray視頻圖形陣列）標準也被同時推出，跟我們熟知的PS/2接口（老式鼠標鍵盤接口）同屬IBM在當時提出的PC新標準。

　　VGA標準的提出同時也是顯卡從主板上獨立出來的重要基礎，該接口自然也成為獨立顯卡在很長一段時間內的標配，往后的十多年里這個接口幾乎成為電腦視頻接口的代名詞，NVIDIA這邊直到GTX1000系列顯卡才徹底取消了對這種接口的支持（GTX1000系列完全取消對模擬信號的支持，之前會有不少非公版顯卡保留該接口或附送DVI轉VGA線）。

　　該接口共有15針，分成3排，每排5個孔，分別傳輸傳輸紅、綠、藍的模擬顏色信號和同步信號（水平和垂直信號），最大支持的分辨率達到2048*1536（60Hz），能在較低分辨率下最高提供100Hz的刷新率（1600*1200），這個參數(shù)放到現(xiàn)在也足以滿足90%用戶的日常使用需求。

　　不過受限于線材和使用采用模擬信號進行傳輸，這種接口除了容易受到干擾，物理上限已經不能滿足當前市場的需求，由于使用模擬輸出，VGA接口在分辨率高于1280x1024時的顯示精度就會受到影響，同一顯示器下，使用VGA接口的顯示效果遠不如“點對點”的數(shù)字接口（當時以DVI為主）。

　　這個問題在顯示器全面進入1080P時代后被進一步擴大，當時很多用戶出現(xiàn)的顯示內容邊緣模糊、字體發(fā)虛和顏色偏移就是受VGA接口的限制所致，NVIDIA也早在2005年的GeForce7800系列（G70架構）時即開始在公版顯卡上取消這一接口，現(xiàn)在該接口主要是入門平臺搭配一些低分辨率顯示設備一起使用。

　　S端子接口也稱二分量視頻接口，英文全稱為SeparateVideo，簡稱為S-Video，在獨立顯卡上出現(xiàn)的時間略晚于VGA，該接口的連接規(guī)格由日本在AV端子接口的基礎上改進而來，最大的特點就是將模擬視頻的亮度和色度進行分離傳輸，擁有比AV端子接口更出色的顯示效果，最大分辨率達到1024*768，在進入1080P時代后基本被淘汰。

　　S端子接口擁有多個不同版本，最常見的是7PIN和4PIN版本。4PIN是S端子接口最原始的版本，廣泛兼容各類顯示設備，作為獨立顯卡的輸出接口只出現(xiàn)在早期的幾款產品上。

　　而7PIN版本在獨立顯卡上則更加常見，它是在4PIN版本的基礎上多出了一路復合信號（但仍兼容4PIN線材），該信號還可以單獨分離輸出一路RCA信號（分離出一路AV端子視頻線），意味著獨立顯卡可以通過該接口直接跟絕大部分電視機進行連接，因此該接口也被許多顯卡廠商和用戶列為TV輸出口。

　　該接口的傳輸性能雖然比VGA接口弱，但是憑借更簡單的結構和更出色的兼容性，它在公版獨立顯卡（包括NVIDIA和AMD/ATI）上的使用周期甚至比VGA還長，它跟DVI接口一起完成了顯卡輸出從模擬輸出向數(shù)字輸出的過渡，因為兼顧著跟電視進行連接的任務，直到HDMI接口出現(xiàn)后才被完全取代。

　　過渡時期：DVI

　　DVI接口遵循的是DVI（數(shù)字視頻接口DigitalVisualInterface）標準，該標準由SiliconImage、intel（英特爾）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司于1999年共同推出的，目的是推動個人電腦的視頻輸出從模擬轉向數(shù)字。

　　作為從模擬輸出過渡到數(shù)字輸出時代的接口，DVI擁有5種不同規(guī)范，最早的是DVI-A（A后綴意為Analog模擬信號），該接口實際上是一種DVI形態(tài)的VGA規(guī)范接口，只支持模擬信號輸出，性能表現(xiàn)跟普通VGA接口沒有本質區(qū)別，出現(xiàn)時間較短，很快被更新DVI-D和DVI-I接口所取代。

　　其他的規(guī)格中，DVI-D（D后綴為Digital數(shù)字信號）只支持數(shù)字信號，是最純粹的數(shù)字接口，而DVI-I（I后綴為Integrated混合式）則是在DVI-D的基礎上演化而來，兼容數(shù)字和模擬信號，而DVI-I和DVI-D又分為“雙通道”和“單通道”兩種類型。

　　性能表現(xiàn)方面，DVI-A跟VGA接口完全一致外，單通道DVI接口（18+5）支持的最大分辨率為1920*1200@60Hz，雙通道DVI接口（24+5）支持的最大分辨率為2560*1600@60Hz或1920*1200@120Hz，能充分滿足1080P時代的使用需求，由于使用數(shù)字模式進行傳輸，該接口在高分辨率下的畫面比使用VGA接口更加細膩。

　　不過DVI接口作為初代數(shù)字接口，它身上還存在不少問題，首先就是接口兼容性，DVI接口跟VGA接口一樣都是專門為電腦設計的，對于電視的兼容性較差（也給S端子接口留足了使用空間），本身的標準較多，又導致了對線材的兼容性遠不如VGA，此外它還有體積較大、不支持數(shù)字音頻和不支持熱插拔等問題，注定了它只能作為一種過渡性的接口，它的影響力遠不如VGA或后來的HDMI和DP。

　　數(shù)字時代：DP、HDMI

　　HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）是由日立、松下、飛利浦、SiliconImage、索尼、湯姆遜、東芝七家公司共同制定一種符合高清時代標準的全新數(shù)字化音視頻接口技術，隨著HDMI1.0版標準在2002年12月9日被正式發(fā)布，HDMI技術也正式進入歷史舞臺。

　　跟DVI接口相比，HDMI在初期最大的優(yōu)勢就是可以同時支持音視頻同時傳輸，不過初代接口最高只支持1920*1080@60Hz，跟DVI接口相比也不算突出，因此該接口前期主要應用在藍光播放機和高端平板電視上，并沒有在PC市場上開展大規(guī)模應用。

　　該標準的技術規(guī)格也隨著硬件性能的發(fā)展不斷提高，目前最新的HDMI2.1標準已經能夠支持4K@120Hz及8K@60Hz，并且支持高動態(tài)范圍成像（HDR），可以針對場景或幀數(shù)進行優(yōu)化，并且向下兼容HDMI2.0、HDMI1.4技術。

　　HDMI在物理接口上，有幾種類型。除了標準的HDMI接口，還有miniHDMI和MicroHDMI兩種規(guī)格的接口，可以分別適應不同形態(tài)的設備，隨著技術規(guī)格的升級完善和應用實踐，HDMI已經成為目前最應用范圍最廣的視頻輸出接口。

　　DP接口即DisplayPort接口，跟HDMI一樣可以同時傳輸音頻和視頻信號，1.0版的標準由視頻電子標準協(xié)會（VESA）在2006年5月制定，是目前主流獨立顯卡視頻輸出接口中最新的。

　　DP接口規(guī)范是作為HDMI的競爭對手和DVI的潛在繼任者而制定的，獲得了Intel、NVIDIA、AMD、戴爾、惠普、聯(lián)想、飛利浦、三星等行業(yè)巨頭的支持，該接口在前期相對HDMI最大的優(yōu)勢就是免認證和免授權費，后續(xù)也增加了HDR、FreeSync、G-Sync等技術的支持。

　　而到了現(xiàn)在，DP規(guī)范跟HDMI相比最大的優(yōu)勢就是在傳輸視頻信號外還能兼顧數(shù)據(jù)傳輸，

　　在DP1.4標準就加入了對Type-C接口的支持。

　　目前最新的標準是DP2.0，擁有提供最大77.4Gbps的帶寬，是DP1.4的近三倍，它可以傳輸16K（15360x8640）@60Hz、30色深（bpp）的視頻資源，遠超競爭對手HDMI2.1，目前DP最大的優(yōu)勢將是跟Type-C、USB4.0等技術結合起來，相比HDMI在接口形態(tài)和傳輸速率上都有一定的優(yōu)勢。