想在虛擬實境的網球場上打球痛快地流一場汗？想到線上遊戲的壯麗場景中挑戰法力無邊的魔王？想把上千萬元打造的電影院搬回自己客廳中獨享？這一切的問題全都指向同一個答案：高解析（High Definition；HD）。

是的，高解析真的比較好！數位內容供應商不斷以提供更高解析度為最終目標，眼看目前各種DVD影片、電玩遊戲的聲光特效不斷進化，解析度也從過去的VGA（640×480）、SVGA（800×600）、XGA（1024×768），一路飆升到HD（1280×720），目前更已有廠商積極力推Full HD（1920×1080）的最高解析度顯示產品。這無止盡的解析度更新，無非都是希望提供消費大眾更為頂級的視覺享受。

先簡單回顧一下顯示器的發展。TFT LCD廠不斷地擴充產能，以供應電視用途的大尺寸面板之用，同時也為數位節目開播做準備。過去資訊業者和晶片業者，如Intel想藉由液晶面板來顯示數位訊號，但在電視用面板尚未成熟時，只能將數位訊號顯示在家用CRT電視上，當數位訊號顯示在接收類比訊號的CRT TV上之VGA解析度（640×480）時，因數位與類比訊號轉換時的失真與解析度問題，造成顯示效果模糊字跡不清楚，所以家用的互動式STB並無法普遍被商品化。

如今數位式顯示器快速發展已解決此一問題，不但解析度均能達到XGA（1024×768）等級以上，並能接收逐次掃描運算，未來數位家電得發展腳步會愈來愈快，加上數位節目與基礎建設越來越成熟，數位平面顯示器將帶來無限商機。

從SD到HD

本文在此將先解釋何謂HD。HD為High Definition的縮寫，中文為高解析的意思，運用在視訊系統時，簡單來說，只要是比SD（Standard Definition，如NTSC等）解析度更高的影像規格，都可稱為HD。

HD雖是現在流行的話題，但其實早在1981年就已進行開始研究，日本甚至在1983年起便開始在衛星電視上廣播水平解析度達1080的類比高畫質電視。但由於過去一般人所使用的電視尺寸並不大，因此對於HD高解析畫質並沒有太高的需求，加上相關產品價格昂貴，因此並未風行。到了現在，隨著各國高畫質數位電視陸續開播，加上大尺寸的高解析LCD或PDP電視價格普及並開始流行，數位HD高畫質視訊系統才開始深入消費者的生活當中，而相關產品也陸續推出市面。

至於Full HD（1920×1080）則是代表影像之水平解析度達1080，垂直解析度達1920，組成16：9的黃金視覺比例。一般映像管電視的掃描線為480條，而市售LCD電視最常見的掃描條數為768條（1366×768），而Full HD（1920×1080）掃描條數達1080條，比起目前普遍的DVD畫質還好上4.5倍，畫質更細膩，細節層次更加豐富。

1920×1080的畫素（2,073,600）是720等級（1,049,088）的兩倍，能呈現的細節當然更豐富。且Full HD的規格可以滿足數位電視及各項新世代高畫質影像格式，像是HD-DVD、Blue-ray、X box或PS3等產品之視訊格式均可支援達1080i，因此不需擔心規格被淘汰的問題。至於1080i與1080p的不同之處，其數字後面的「i」是代表隔行掃描（interlace）的意思，採單數與雙數掃描線分別掃描後再組合，畫面易閃爍。而「p」表示逐行掃描（Progressive），掃描完整的掃描線，畫質穩定、柔和。

現在平面電視普遍朝40吋以上邁進，畫面比過去29吋映像管電視（實際可看畫面約27吋）大了四倍左右，所以更需Full HD的高解析影像訊號及相關設備，以應付大畫面所需的更多畫面資訊量，解析度高六倍以上的Full HD（與SD訊號相比），正是足以應付大畫面時代的需求。

介紹完了高解析的優點之後，消費者一定迫不及待想一窺其所帶來的視覺享受了。只是為了搭配這樣的解析度，消費者在硬體設備方面當然也得跟上進度才行。本文接著將介紹新一代的數位影音傳輸介面：HDMI。

《圖一　HDMI的認證標誌》

VGA、DVI與HDMI

當談到顯示介面的規格發展時，VGA或許是個不錯的開場。VGA介面（D-Sub、DB-15）是IBM在1987年所制訂，也是過去在PC上使用最為廣泛的視訊介面。然而此種視訊介面發展至今剛好屆滿20週年，這樣年代久遠的類比規格當然很難符合目前日進千里的數位時代所使用，此外例如電視專用的RCA端子，在高畫質的數位視訊時代也早已不敷使用。而正因為要符合純數位訊號傳輸的需求，新一代的數位視訊介面（Digital Visual Interface；DVI）因而誕生。目前也已成為多數電子產品的標準視訊傳輸介面。

DVI設計的目標是透過數位化的傳送來強化個人電腦顯示器的畫面品質。目前廣泛應用於LCD、數位投影機等顯示設備上。此標準由顯示業界數家領導廠商所組成的論壇：「數位顯示工作小組」（Digital Display Working Group；DDWG）所制訂。DVI介面可以傳送未壓縮的數位視訊資料到顯示裝置。

來比較一下VGA與DVI介面之間的差別，前文中的敘述或許可看出一些端倪。VGA介面（如PC的D-Sub介面）是一種類比（Analog）訊號傳輸介面，過去的CRT顯示器，視訊訊號必須先轉換成類比訊號，再輸出至螢幕上。必須注意的是，訊號每經過一次轉換，就會造成一次的訊號衰減，進而造成影像的失真。為了解決這樣的問題，DVI介面的出現可說正是為了解決這樣的訊號轉換問題。

DVI是以數位訊號方式進行傳輸，因此數位訊號在輸出至顯示器螢幕時，不必再經數位至類比的轉換過程，也減少了訊號衰減所產生的問題，並提高顯示的影像品質。因此DVI介面對於目前以數位訊號為主的傳輸方式，的確有其存在的必要性。特別是隨著技術的成熟與價格的降低，當LCD Monitor及LCD TV等顯示器大舉入侵消費者生活的同時，DVI介面更是以其優勢，快速淘汰過去VGA獨大市場的局面，而漸漸成為PC等產品上之主要視訊傳輸介面。

儘管如此，DVI在視訊應用方面卻遇上了傳輸頻寬不足的窘境。為了因應更大傳輸頻寬的高畫質視訊需求，新一代的視訊介面規格開發工作從來不曾停歇。目前在消費市場上最被看好的，則是本文接著將要介紹的HDMI規格。

HDMI

HDMI的英文全名是「High Definition Multimedia Interface」，也就是高解析度多媒體介面。這是一種全數位化視訊、音訊傳輸介面，可以傳送未經壓縮的音訊訊號及視訊訊號，HDMI提供所有相容裝置一個共通的資料連接管道，如數位機上盒（Set-Top Box；STB）、DVD播放機、個人電腦、電視遊樂器、綜合擴大機、數位音響與電視機等，HDMI可以同時傳送音訊和視訊訊號，由於視訊和音訊訊號採用同一條纜線進行傳輸，因此可大大簡化系統安裝的複雜度。

2002年的4月，日立、松下、飛利浦、Sony、湯姆生RCA、東芝與Silicon Image等七家廠商共同成立了HDMI組織，開始制定專用於數位視訊與音訊之傳輸標準。2002年尾聲，HDMI 1.0標準正式公布。HDMI在針腳上與DVI相容，但採用了不同的封裝。與DVI相較之下，HDMI可以同時傳輸數位音訊訊號，並增加了對HDCP的支援，同時提供了更好的DDC（Display Data Channel）選擇功能。

HDMI是被設計來取代較舊的類比影音傳送介面，如前述的RCA端子或VGA等。HDMI支援任何電視與電腦視訊格式，包括標準、加強以及高解析度視訊畫面，再加上多聲道數位音訊訊號。在傳送時各種視訊資料將被HDMI收發晶片以TMDS（Transition Minimized Differential Signaling）技術編碼成資料封包。

HDMI支援5Gbps的資料傳輸率，最遠可傳輸15公尺遠，足以應付一個1080p視訊和一個8聲道的音訊訊號傳輸需求。並且因為一個1080p的視訊和一個8聲道的音訊訊號傳輸需求遠少於HDMI所提供的5Gpbs頻寬，因此HDMI在傳輸影音資料的同時，還有很大的傳輸能力。這也允許HDMI可以利用一條纜線分別連接DVD播放器、接收器和PRR（Personal Radio Recorders）。此外HDMI支援EDID、DDC2B，因此HDMI裝置將具備隨插即用功能，訊號源和顯示裝置之間會自動進行協調，並自動選擇最合適之視訊與音訊格式。在規格制訂初期時其最大視訊傳輸速率為165Mpx/sec，足以傳輸1080p解析度每秒60幅的畫面解析度，或者UXGA解析度（1600×1200），而在HDMI 1.3規格版本中更增加到340Mpx/sec，以符合未來各種更快的需求。

HDMI也支援無壓縮的8聲道數位音訊傳輸（取樣率192kHz、資料長度24bits/sample），以及任何壓縮音訊串流如Dolby Digital或DTS，亦支援SACD所使用的8聲道1bit音訊格式。在HDMI 1.3規格中又追加了超高資料量的無壓縮音訊串流如Dolby TrueHD與DTS-HD的支援。

HDMI目前的規格還分成Type A以及Type B兩種規格，其中Type A為19-pin，Type B為29-pin，而只有Type B規格才能傳輸音訊資料。標準的Type A接頭為19-pin，而支援更高解析度的Type B接頭目前則較乏人問津。Type B接頭為29-pin，容許其傳送更大的視訊資料以應付未來的高頻寬需求，如WQSXGA（3200x2048px）解析度。

繼1.2版支援了PC平台之後，HDMI 1.3版本更做了大幅的功能增強，單一頻寬從165MHz（4.95Gbps）增加到340MHz（10.2Gbps），解析度也從1080i增加到1440i，畫面更新率達120MHz，並發展出更小的接頭規格以方便可攜式裝置的視訊輸出應用。接著將簡單介紹一下最新的1.3規格的改進。

傳輸頻寬加倍

HDMI 1.3 規格維持既有的接線與接頭等實體規格設計，並向下相容於既有的HDMI 1.0到HDMI1.2a規格，1.3版將原先4.96Gbps的頻寬倍增至10.2Gbps，提昇幅度約為兩倍，藉由將Single Link TMD的165MHz寬度提升至340MHz，希望藉Single Link即可符合未來更高解析度與更高色深的影像傳輸需求，另也可採用B型雙TMD規格，以更進一步加大頻寬。

色深與對比提高

HDMI 1.1及1.2版僅能支援到24bit色深，1.3版HDMI介面則是大幅擴充至30bit、36bit以及48bit（RGB或YCbCr），具有輸出一億色以上的能力（廠商宣稱可達十億色），提供更精確的色彩與亮度表現，避免顯示時發生不連續色階條紋的狀況並大幅增加對比的階層。此外，支援新一代的xvYCC color space，具有color space規格的1.8倍顏色訊號輸出能力，提供更鮮豔生動的影像。因而可以在黑白極端兩色間展現更多層次的灰色陰影。在30位元像素色深時，灰色陰影層次數量最少能夠提升四倍，而一般來說都可以提升至八倍或更多。

支援無失真音訊標準

在音訊傳輸方面，由於目前許多音訊規格大多經過壓縮，因此在動態表現上多少會出現失真的狀況，而HDMI則支援了針對HD-DVD與BD等高解析度影音光碟所採用之Dolby TrueHD與DTS-HD Master Audio等無失真壓縮音訊標準。

《圖二　DVI接頭》

HDCP

在智慧財產權的保護方面，HDMI也加入了一種新的資料保護技術HDCP（High-Bandwidth Digital Content Protection）。什麼是HDCP呢？這是一種高頻寬數位內容保護技術，由Intel所發展，用於確保數位化的影像與聲音資料在通過DVI或HDMI介面傳送時不至於遭到非法拷貝。HDCP的規格受到多項專利權保護，任何人欲採用HDCP技術必須申請授權。

HDCP的授權管理是由Intel的子公司「Digital Content Protection, LLC」所負責。除了交付授權金之外，生產HDCP相容設備的廠商必須限制其產品功能，例如高解析度畫面（解析度超過480p者）在通過產品上不支援HDCP的介面播放時必須支援碟片需求將解析度降至480p，而DVD音訊在通過不支援HDCP的介面時必須被強制降到DAT等級的類比輸出。所有支援HDCP的影音播放設備都不得支援數位資料直接拷貝功能，並且必須將其產品設計到足以打消大多數破解者的念頭。

基本來說，欲播放有HDCP保護的影音內容，如HD-DVD、Blu-ray Disc、PlayStation 3遊戲機（透過HDMI輸出時），訊號來源（播放機或電腦的顯示卡）和顯示器雙方都必須內建HDCP密鑰晶片才能正常播放。若系統任何一方不配備此種晶片，則影像品質將會降低，甚至不能播放。

換句話說，原本影音資料在透過HDMI介面傳輸的時候，都會以最高的解析度呈現，但是如果這些影音資料是未經授權的不合法版本，那麼HDCP技術就會直接將畫面的解析度限制在一定的範圍內，例如原本1080i的解析度就被限定為以480i解析度呈現，或是直接去掉彩色，讓非法使用者無法以最佳視訊品質來觀賞。而受HDCP技術保護的數位內容，也必須在訊號源裝置及播放設備都同時支援此技術的前提下，才能觀賞此類受保護的影片內容。

因此許多電影公司紛紛表態支援HDCP這種技術規格，支持HDMI規格的主要電影製作公司包括了20世紀福斯、華納兄弟、迪士尼，包括三星電子在內的各廠商，以及多家有線電視系統業者。目前微軟的新一代作業系統Windows Vista，也已經支援HDCP功能。HDMI組織的發起者包括各大消費型電子產品製造商，如日立、松下、Quasar、飛利浦、新力、湯姆生RCA、東芝與Silicon Image等廠商。

《圖三　DVI接頭形式》

HDMI之主要規格介紹

Type A HDMI可向下相容於現今多數電腦螢幕與顯示卡所使用的single link DVI-D或DVI-I介面（但不支援DVI-A），這表示採用DVI-D介面的訊號來源可以透過轉換線驅動HDMI螢幕，但是此種轉換方式並不支援音訊傳輸與遙控功能。此外，如無HDCP認證的DVI螢幕也將不能收看從HDMI所輸出，帶有HDCP加密保護的視訊資料。這是因為所有HDMI螢幕皆支援HDCP，但大多數DVI介面的PC螢幕並不支援所致。此外，Type B HDMI接頭也將向下相容於Dual-link DVI介面。

HDMI 1.3

長度限制問題

HDMI的纜線長度限制是其主要的問題之一，在部分消費者自行測試當中回報標準的28AWG（American Wire Gauge；美國纜線度量）規格HDMI銅線，大約在超過5公尺之後訊號便開始衰減。此長度通常不足以滿足投影機與電腦的連接需求。

但HDMI組織網頁並不認可此限制，其網頁常見問答集HDMI FAQ page當中說明了：「HDMI的纜線廠商被期待製造與銷售合理價格的銅纜線，長度最長至15公尺」。

一些報告指出增加纜線中銅線的直徑以降低阻抗是有效延長纜線長度的方法之一，另外也有報告指出24AWG規格的纜線表現較28AWG好。另外也有人使用光纖或兩條Cat-5網路纜線來取代標準HDMI銅線。某些廠商也製造HDMI訊號增強器以因應使用者的需求。

《圖四　HDMI接頭　》

HDMI發展前景

提到HDMI介面的重要性，那可從應用面來談起。美國聯邦通訊委員會（Federal Communications Commission；FCC）便規定從2005年7月1日起，所有數位電視周邊產品都必須內建DVI或HDMI等介面。由於HDMI是從DVI所發展而來，因此HDMI不僅相容DVI/HDCP等介面，並且還加入了支援多聲道音訊的功能。對於數位電視機廠商來說，具備HDMI技術與否便成為進入美國市場的關鍵。

DVI近年來已經成為LCD監視器與筆記型電腦主流的數位介面，雖然當初是以PC市場為目標，但是隨著電漿電視的開始採用，因此也就順勢進入了消費性電子市場。不過，從2004年開始，數位介面市場開始產生了變化，那就是不論個人電腦或者DVD播放器等視聽設備，更多消費性電子產品紛紛開始採用HDMI介面。

根據調查機構In-Stat/MDR的報告指出，從2003年至2008年，DVI介面裝置平均成長率將達34.3％，但HDMI介面裝置則將以驚人的462.3％平均成長率急速成長。另一份報告並指出在2005年到2010年間，HDMI在個人電腦市場的累計平均成長率將達到224％。負責HDMI規格授權的HDMI Licensing公司2007年CES展中，宣布目前全球已有500家製造商採用HDMI介面標準，與2006年同期比較成長了60％。此外，HDMI Licensing亦宣佈，包括高頻寬數位內容項目之1.3a版標準符合測試規格（Compliance Test Specification）已上市。In-Stat也估計2006 年約有6000萬台採用HDMI的裝置上市，到了2007年將突破1.3億台。

例如Microsoft便宣布了於2007年4月在美國開始發行配備HDMI介面的Xbox 360高階機種—Xbox 360 Elite。Xbox 360 Elite配備有HDMI介面，並內建了120GB大容量的硬碟機。Microsoft表示，在美國，可下載電影、電視節目等非遊戲內容的網站非常多，而這些的視訊介面來給予應用上的支援。而Sony的PS3遊戲機，早於2006年11月便推出了配備HDMI介面的60GB機種。此外，許多個人電腦製造大廠均已宣佈或開始供應內建HDMI介面的桌上型與筆記型電腦，也有越來越多的廠商將HDMI介面列為液晶顯示器及電腦螢幕的標準配備，這都說明了HDMI在未來影音娛樂方面的重要性。此外，例如數位家庭的概念，也是HDMI發揮的絕佳場合。在往後日漸重視視訊與音訊品質的家庭視聽設備上，HDMI無異將是絕佳的傳輸介面。

《圖五　Type A HDMI腳位配置》

結語

躺在沙發上享受高解析影音所帶來的震撼，的確是一件舒服的是情。而HDMI身為影音資料傳輸的媒介，重要性自然不言可喻。HDMI市場是否一如市場預測單位所言那般順遂仍為未知數，畢竟要擴大高解析影音市場，也得每個消費者家中的客廳裡都有一台大尺寸平面顯示器，外加足以匹配的音響裝置。否則缺少這些設備，就算消費者購入了具備HDMI功能的高階設備也無用武之地。而目前個人電腦用途的DVI介面依然是主流，HDMI想打入PC市場，像DVI取代VGA介面那樣，也得看未來的應用而定了。

另外，新視訊傳輸介面的發展腳步也不容忽視。由VESA組織及PC廠商大力推行的DisplyPort介面可以達到10.8GBps的高頻寬，這對HDMI無疑不是個具威脅性的競爭對手。因此搶在DisplayPort還未實際商品化之前，HDMI便推出了頻寬達10.2Gbps的1.3版。儘管如此，HDMI在技術成熟度與部分畫質表現上的確也有其優勢存在，短期內地位似乎難以撼動。未來不論究竟是HDMI或者其他發展中的視訊介面獨大市場，畢竟也都是擔任訊號傳輸的橋樑角色，期待藉由這些傳輸媒介，讓高解析影音娛樂能夠更快融入消費者的生活當中。