看完顯示卡規格的基本介紹之後,接下來站長想談的是各種影像傳輸介面 (也就是螢幕的連接介面) 之間的發展與比較,安排在這邊雖然有些突兀,但可以做為在我們正式開始深入介紹顯示卡之前的一個小小的喘息。

各式影像傳輸介面介紹

在選購螢幕的時候或許你也曾經為了 HDMI、DisplayPort、VGA、DVI 等名詞而躊躇?畢竟隨著電腦發展數十年的歷史下來我們慣用的影像傳輸介面也有了多次的演進,但為了維持與原有設備的相容性與降低成本的考慮因此並沒有發生明顯的取代情形,因此這些介面幾乎都仍然可以在今日的電腦設備上看到。

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或許看起來有些混亂,但這些確實都仍然是可以在市場上買到的哦。

元老級螢幕介面:VGA

發佈年代:1987 年

VGA

相信大家對這種接頭都不陌生,特別是台灣有超級多學校仍然使用僅支援 VGA 接頭的投影機。VGA (Video Graphics Array) 介面是由 IBM 在 1987 年隨 PS/2 電腦發表的 (PS/2 這款電腦真的很重要,定義了許多在往後被一路沿用數十年的介面),又被稱為 D-sub 接頭 (不過實際上 D-Sub 這一名稱指的是所有外型上是梯形內部搭配針腳的接頭,並不是只有 VGA 一種,RS-232 序列埠與早期的印表機接頭也可以被稱為 D-Sub)。

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VGA 介面由 15 根針腳組成,是採類比訊號方式傳輸 (Analog),主要將顯示訊號分為不同種類的訊號傳送到顯示器上,一共分成紅綠藍 RGB 三原色與水平同步 H、垂直同步 V 五種 (後二者為選用),在設計上也並未包含熱插拔的功能 (雖然實務上可以做到且我們也經常這麼做,但有極低機率可能產生突波現象而對電腦零組件造成不良影響)。

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在 1994 年 VESA 發佈了 DDC 規範 (Display Data Channel),將 VGA 接頭的部分針腳用來傳輸顯示器狀態的識別訊號 (例如顯示器廠牌、型號與支援的解析度種類等) 給顯示卡,但由於是後來增補的規範因此並不是所有 VGA 裝置都有實作這項功能。

VGA 的限制與缺點

一般而言 VGA 傳輸線在超過 15 公尺以上就可能無法正常顯示畫面,對於解析度的支援最高也僅能達到 2048×1536 @ 85 Hz (而且是極端狀況,有些 VGA 線連目前慣用的 1920×1080 @ 60 Hz 都難以負荷),在 2010 年時有許多大廠聯合決議在 2015 年將 VGA 介面徹底淘汰,因此目前絕大多數新出廠的筆記型電腦與顯示卡是已經不提供 VGA 介面的 (不過實際上我覺得有難度,因為有太多既存設備與專業設備是使用 VGA 介面輸出畫面了,在未來十年內大概都很難全面淘汰)。

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此外,由於 VGA 傳輸的是類比訊號 (畢竟當時使用的傳統陰極射線管螢幕是以掃描線的方式成像,而非如同液晶螢幕般能夠針對單一像素點進行控制),因此顯示卡上需要有額外的 DAC (數位類比訊號轉換器) 將電腦產生的數位訊號轉換為類比訊號,這個過程中難免會發生失真,且類比訊號也無法像 DVI 等數位介面般完整保存每個像素 (pixel) 的色彩資訊,因此畫質較差,在尺寸較大的螢幕上尤其明顯。

為什麼 VGA 要使用類比訊號?

基本上電腦產生的訊號在未經轉換之前,都是由 0 與 1 組成的二進制數位訊號,這時候問題就出現了,為什麼 VGA 要特別把數位訊號轉換成類比訊號呢?多一道工序難道不是增加麻煩與成本嗎?

之所以這樣設計的原因其實並不難理解,如同前面談到的,傳統陰極射線管螢幕 (CRT) 的成像方式是採用掃描線成像的方式 (如下圖),色彩訊號驅動紅、綠、藍三支電子槍發射電子打到螢幕表面玻璃上,激發上面塗佈的螢光粉使其發光,進而產生畫面。

CRT

因此在傳統的陰極射線管螢幕上成像時使用的訊號並非每個「像素」之間完全獨立,而是一次掃描一整條線 (橫掃描線) 的模式,並透過運用電子束會受到磁力影響而偏轉的特性,使其來回快速偏轉進行掃描從而讓整個螢幕得以顯示出畫面。因此 CRT 螢幕使用的是類比訊號而非數位訊號,但 LCD 液晶顯示器就不是這麼一回事了。

  • 許哲晧

    第七頁最後
    「目前新推出的型號已經少有不提供 HDMI 的了」
    是不是打錯了
    應該是「不提供VGA」?

    • Andrew Huang

      並沒有哦,這句話是現今絕大多數新型號都有提供 HDMI 的意思,VGA 已經算是古物了,甚至有一些主打體積小的型號已經開始不提供 VGA 了。

      • 許哲晧

        哈哈,我看錯了
        我看成「目前新推出的型號已經不提供 HDMI 的了」

  • Johnson Huang

    第一頁這邊 : 最高也僅能達到 2048×1536 @ 85 MHz (而且是極端狀況,有些 VGA 線連目前慣用的 1920×1080 @ 60 MHz 都難以負荷) >> 應該是 @ xx Hz 吧??

    • Andrew Huang

      已修正,感謝回報!