從模擬介面到8K傳輸 顯示卡介面這些年變得太快
在NVIDIA RTX30系列顯示卡發售前夕，我們將和跟大家一起回顧一下顯示卡史上的一些有趣內容，這一期我們首先來聊聊顯示卡影片輸出介面的發展。
顯示卡上的影片輸出介面的發展主要就是為了匹配顯示卡輸出性能的提升，從最開始的240P和灰度輸出到如今的8K和HDR，影片輸出介面也見證著顯示技術的發展。
模擬時代：DB13WVGA和S端子
DB13W3（13W3）可以算是VGA介面的前輩，出現時間比獨立顯示卡還早，是用作模擬影片介面的特殊D-sub端子。
在獨立顯示卡出現前主要使用在Sun微系統、硅圖（SGI）和IBM RISC 的工作站上，由於沒有遵循具體的技術規範，該介面在不同設備上擁有不同的運作模式，
這個介面包含10個標準訊號插針和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（這介面也曾用於供電）。
三個大插口的同軸連接器分別承載紅（A1）、綠（A2）和藍（A3）三種影片訊號，其他針腳還承擔垂直同步，水平同步和複合約步訊號，運作原理跟VGA基本一致。
DB13W3跟VGA介面最大的不同是，該介面並沒有一套行業的標準規範，每個廠商在使用該介面時都有一套自己的定義標準。
三個顏色訊號外的針腳在不同設備上會有不同的功能，導致該介面缺乏通用性。
在NVDIA早期的獨立顯示卡上只能搭配蘋果、NEXT（喬布斯創立的那個）和鷹圖（Intergraph Corporation）等指定的顯示器使用，並逐漸被通用性更強的VGA介面所替代。
VGA介面也被稱為D-Sub介面，是顯示卡模擬輸出時代最具代表性的介面。
最早出現在IBM於1987年推出的PS/2（Personal System 2）電腦上，採用的VGA（Video Graphics Array影片圖形陣列）標準也被同時推出，跟我們熟知的PS/2介面（老式滑鼠鍵盤介面）同屬IBM在當時提出的PC新標準。
VGA標準的提出同時也是顯示卡從主板上獨立出來的重要基礎，該介面自然也成為獨立顯示卡在很長一段時間內的標配。往後的十多年裡這個介面幾乎成為電腦影片介面的代名詞。
NVIDIA這邊直到GTX1000系列顯示卡才徹底取消了對這種介面的支援（GTX1000系列完全取消對模擬訊號的支援，之前會有不少非公版顯示卡保留該介面或附送DVI轉VGA線）。
該介面共有15針，分成3排，每排5個孔，分別傳輸傳輸紅、綠、藍的模擬顏色訊號和同步訊號(水平和垂直訊號)。
最大支援的解析度達到2048*1536（60Hz），能在較低解析度下最高提供100Hz的刷新率（1600*1200），這個參數放到現在也足以滿足90%用戶的日常使用需求。
不過受限於線材和使用採用模擬訊號進行傳輸，這種介面除了容易受到干擾，物理上限已經不能滿足當前市場的需求。
由於使用模擬輸出，VGA介面在解析度高於1280×1024時的顯示精度就會受到影響。
同一顯示器下，使用VGA介面的顯示效果遠不如「點對點」的數字介面（當時以DVI為主）。
這個問題在顯示器全面進入1080P時代後被進一步擴大，當時很多用戶出現的顯示內容邊緣模糊、字體發虛和顏色偏移就是受VGA介面的限制所致。
NVIDIA也早在2005年的GeForce 7800系列（G70架構）時即開始在公版顯示卡上取消這一介面，現在該介面主要是入門平台搭配一些低解析度顯示設備一起使用。
S端子介面也稱二分量影片介面，英文全稱為SeparateVideo，簡稱為S-Video。
在獨立顯示卡上出現的時間略晚於VGA，該介面的連接規格由日本在AV端子介面的基礎上改進而來。
最大的特點就是將模擬影片的亮度和色度進行分離傳輸，擁有比AV端子介面更出色的顯示效果，最大解析度達到 1024*768，在進入1080P時代後基本被淘汰。
S端子介面擁有多個不同版本，最常見的是7PIN和4PIN版本。4PIN是S端子介面最原始的版本，廣泛兼容各類顯示設備，作為獨立顯示卡的輸出介面只出現在早期的幾款產品上。
而7PIN版本在獨立顯示卡上則更加常見，它是在4PIN版本的基礎上多出了一路複合訊號（但仍兼容4PIN線材）。
該訊號還可以單獨分離輸出一路RCA訊號（分離出一路AV端子影片線），意味著獨立顯示卡可以通過該介面直接跟絕大部分電視機進行連接，因此該介面也被許多顯示卡廠商和用戶列為TV輸出口。
該介面的傳輸性能雖然比VGA介面弱，但是憑藉更簡單的結構和更出色的兼容性，它在公版獨立顯示卡（包括NVIDIA和AMD/ATI）上的使用周期甚至比VGA還長。
它跟DVI介面一起完成了顯示卡輸出從模擬輸出向數字輸出的過渡，因為兼顧著跟電視進行連接的任務，直到HDMI介面出現後才被完全取代。
過渡時期：DVI
DVI介面遵循的是DVI（數字影片介面Digital Visual Interface）標準。
該標準由Silicon Image、intel（英特爾）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司於1999年共同推出的，目的是推動個人電腦的影片輸出從模擬轉向數字。
作為從模擬輸出過渡到數字輸出時代的介面，DVI擁有5種不同規範。
最早的是DVI-A（A後綴意為Analog模擬訊號），該介面實際上是一種DVI形態的VGA規範介面，只支援模擬訊號輸出。
性能表現跟普通VGA介面沒有本質區別，出現時間較短，很快被更新DVI-D和DVI-I介面所取代。
其他的規格中，DVI-D（D後綴為Digital數字訊號）只支援數字訊號，是最純粹的數字介面。
而DVI-I（I後綴為Integrated混合式）則是在DVI-D的基礎上演化而來，兼容數字和模擬訊號，而DVI-I和DVI-D又分為「雙通道」和「單通道」兩種類型。
性能表現方面，DVI-A跟VGA介面完全一致外，單通道DVI介面(18+5) 支援的最大解析度為1920*1200@60Hz。
雙通道DVI介面（24+5) 支援的最大解析度為2560*1600@60Hz或1920*1200@120Hz，能充分滿足1080P時代的使用需求；
由於使用數字模式進行傳輸，該介面在高解析度下的畫面比使用VGA介面更加細膩。
不過DVI介面作為初代數字介面，它身上還存在不少問題。
首先就是介面兼容性，DVI介面跟VGA介面一樣都是專門為電腦設計的，對於電視的兼容性較差（也給S端子介面留足了使用空間）。
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、不支援數字音頻和不支援熱插拔等問題，註定了它只能作為一種過渡性的介面，它的影響力遠不如VGA或後來的HDMI和DP。
數字時代：DP、HDMI
HDMI（High Definition Multimedia Interface）是由日立、松下、飛利浦、Silicon Image、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字化音影片介面技術。
隨著HDMI 1.0版標準在2002年12月9日被正式發布，HDMI技術也正式進入歷史舞台。
跟DVI介面相比，HDMI在初期最大的優勢就是可以同時支援音影片同時傳輸。
不過初代介面最高只支援1920*1080@60Hz，跟DVI介面相比也不算突出，因此該介面前期主要應用在藍光播放機和高端平板電視上，並沒有在PC市場上開展大規模應用。
該標準的技術規格也隨著硬體性能的發展不斷提高，目前最新的HDMI 2.1標準已經能夠支援4K@120Hz及8K@60Hz，並且支援高動態範圍成像（HDR），可以針對場景或幀數進行優化，並且向下兼容HDMI 2.0、HDMI 1.4技術。
HDMI在物理介面上，有幾種類型。除了標準的HDMI介面，還有mini HDMI和Micro HDMI兩種規格的介面，可以分別適應不同形態的設備，隨著技術規格的升級完善和應用實踐，HDMI已經成為目前最應用範圍最廣的影片輸出介面。
DP介面即DisplayPort 介面，跟HDMI一樣可以同時傳輸音頻和影片訊號，1.0版的標準由影片電子標準協會(VESA)在2006年5月制定，是目前主流獨立顯示卡影片輸出介面中最新的。
DP介面規範是作為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、聯想、飛利浦、三星等行業巨頭的支援。
該介面在前期相對HDMI最大的優勢就是免認證和免授權費，後續也增加了HDR、FreeSync、G-Sync等技術的支援。
而到了現在，DP規範跟HDMI相比最大的優勢就是在傳輸影片訊號外還能兼顧數據傳輸，而且在DP1.4規範就加入了對Type-C介面的支援，在移動設備上擁有更廣的使用範圍。
目前最新的標準是DP2.0，擁有提供最大77.4Gbps的頻寬，是DP1.4的近三倍；
它可以傳輸16K(15360 x 8640)@60Hz、30色深(bpp)的影片資源，傳輸頻寬也遠超競爭對手HDMI2.1（48 Gbps）。
相比HDMI在介面形態和傳輸速率上都有一定優勢，不過目前最大的劣勢應該是在跟平板電視和投影儀等設備的連接上。
因此目前主流的顯示卡產品雖然會更多地使用DP介面，但在大部分情況下仍會保留HDMI介面。
