本文屬于“硬核”科普系列的第二篇——接口，本系列的起源亦即第一篇——總線(xiàn)【傳送門(mén)：“硬核”科普系列之總線(xiàn)】

第一篇本著言簡(jiǎn)意賅的目的，完成時(shí)感覺(jué)篇幅還是長(zhǎng)了點(diǎn)。。。接口這篇，發(fā)現(xiàn)能講得更多，索性根據(jù)日常打交道情況，再度整理細(xì)分為三個(gè)主題：視頻接口、USB接口和硬盤(pán)接口。

跟計(jì)算機(jī)打交道，自然繞不開(kāi)接口這個(gè)話(huà)題。身處大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾院蜔o(wú)處不在讓接口成了每個(gè)現(xiàn)代人都必備的基礎(chǔ)知識(shí)，所以來(lái)幾篇全面又簡(jiǎn)潔的科普文漲漲芝士就顯得很有必要了！

三篇接口文均整理自網(wǎng)絡(luò)，用于自我學(xué)習(xí)的記錄與總結(jié)，也希望能對(duì)同樣渴望知識(shí)的網(wǎng)友們有所幫助，出處注于文末。

本篇是上：視頻接口。

中篇傳送：“硬核”科普系列之接口（中：USB），下篇傳送：“硬核”科普系列之接口（下：硬盤(pán)）

視頻接口的主要作用是將視頻信號(hào)輸出到外部設(shè)備，或者將外部采集的視頻信號(hào)收集起來(lái)。隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?yōu)榱顺尸F(xiàn)出清晰度高質(zhì)量好的視頻，先后采用了各種類(lèi)型的視頻接口。與此同時(shí)，視頻接口的作用也在不斷豐富。

根據(jù)傳輸信號(hào)的種類(lèi)，視頻接口一般分為模擬接口與數(shù)字接口兩種。

復(fù)合視頻信號(hào)（CVBS）接口也叫AV接口或者Video接口，它是音頻、視頻分離的視頻接口，一般由三個(gè)獨(dú)立的RCA插頭（又叫蓮花接口、RCA接口）組成：其中的V接口連接混合視頻信號(hào)，為黃色插口；L接口連接左聲道聲音信號(hào)，為白色插口；R接口連接右聲道聲音信號(hào)，為紅色插口。

一種混合視頻信號(hào)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)RF射頻信號(hào)調(diào)制、放大、檢波、解調(diào)等過(guò)程，信號(hào)保真度相對(duì)較好。圖像品質(zhì)影響受使用的線(xiàn)材影響大，分辨率一般可達(dá)350-450線(xiàn)，不過(guò)由于它是模擬接口，用于數(shù)字顯示設(shè)備時(shí)，需要一個(gè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)的過(guò)程，會(huì)損失不少信噪比，所以一般數(shù)字顯示設(shè)備不建議使用。

又稱(chēng)分量接口，色差接口。包含YPbPr、YCbCr、Y/B-Y/R-Y，歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法（屬于PAL），是PAL和SECAM模擬彩色電視制式采用的顏色空間，亮度信號(hào)Y和兩個(gè)色差信號(hào)B-Y（即U）、R-Y（即V）。

色差接口是在S-Video接口的基礎(chǔ)上，把色度（C）信號(hào)里的藍(lán)色差（b）、紅色差（r）分開(kāi)發(fā)送，分辨率可達(dá)到600線(xiàn)以上。它通常采用YPbPr和YCbCr兩種標(biāo)識(shí)，前者表示逐行掃描色差輸出，后者表示隔行掃描色差輸出。

由電視信號(hào)關(guān)系可知，我們只需知道Y、Cr、Cb的值就能夠得到G（綠色）的值，所以在視頻輸出和顏色處理過(guò)程中就統(tǒng)一忽略綠色差Cg。色差輸出將S-Video傳輸?shù)纳刃盘?hào)C分解為色差Cr和Cb，避免了由于兩路色差混合譯碼并再次分離而帶來(lái)的圖像失真，也保持了色度信道的最大帶寬。

色差接口也是模擬接口。

VGA 接口的歷史，最早可以追溯到1987年了，VGA（Video Graphics Array）還有一個(gè)名稱(chēng)叫D-Sub。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個(gè)孔，是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類(lèi)型，絕大多數(shù)顯卡都帶有此種接口。它傳輸紅、綠、藍(lán)模擬信號(hào)以及同步信號(hào)（水平和垂直信號(hào)）。藍(lán)色的插頭也是最有辨識(shí)度的一個(gè)接口。VGA默認(rèn)傳輸640x480的標(biāo)清視頻信號(hào)，其實(shí)也支持1080P以上分辨率，理論最高2048 x 1536 / 60hz，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點(diǎn)，是被最多制造商所共同支持的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于筆記本、顯示器、投影等諸多領(lǐng)域。

然而VGA 接口傳輸?shù)氖?span>模擬信號(hào)，抗干擾能力弱，而且目前的顯示器的基本都為數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)要經(jīng)過(guò)多次信號(hào)間的轉(zhuǎn)換，會(huì)導(dǎo)致部分信號(hào)丟失，造成畫(huà)面質(zhì)量下降，這也是它被淘汰的主要原因。

SDI，串行數(shù)字接口（Serial Digital Interface）。廣播級(jí)設(shè)備的一種最高標(biāo)準(zhǔn)的接口，無(wú)壓縮，270M傳輸標(biāo)準(zhǔn)，4:2:2分量編碼，目前被電視臺(tái)所廣泛采用。而HD-SDI接口，是一種廣播級(jí)的高清數(shù)字輸入和輸出端口，其中HD表示高清信號(hào)。由于SDI接口不能直接傳送壓縮數(shù)字信號(hào)，數(shù)字錄像機(jī)、硬盤(pán)等設(shè)備記錄的壓縮信號(hào)重放后，必須經(jīng)解壓并經(jīng)SDI接口輸出才能進(jìn)入SDI系統(tǒng)。如果反復(fù)解壓和壓縮，必將引起圖像質(zhì)量下降和延時(shí)增加，為此各種不同格式的數(shù)字錄像機(jī)和非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)，規(guī)定了自己的用于直接傳輸壓縮數(shù)字信號(hào)的接口。

隨著液晶顯示器的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的VGA接口已經(jīng)不能滿(mǎn)足，模擬信號(hào)的弊端也逐漸顯露，DVI 接口也就此誕生。

DVI（Digital Visual Interface），即數(shù)字視頻接口，基于TMDS最小化傳輸差分信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號(hào)傳輸，是幾年前最常見(jiàn)、最基本的顯示器接口，目前還有不少人的顯示器在使用DVI接口。雖然白色的插頭也很好分辨，但是DVI各種規(guī)格還是比較復(fù)雜的。

DVI接口共有三種規(guī)格，分別是：DVI-I（Integrated混合），DVI-D（Digital數(shù)字）和DVI-A（Analog模擬）。最早的DVI-A用于VGA模擬時(shí)代的過(guò)渡，接口傳遞的仍是模擬信號(hào)，之后的DVI-I接口同時(shí)支持模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳輸，而最新的DVI-D接口僅支持?jǐn)?shù)字信號(hào)，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，其中右上角的一個(gè)針腳為空，不兼容模擬信號(hào)，是如今最常見(jiàn)的DVI接口。要注意的是，不同DVI接口規(guī)格之間線(xiàn)材完全不通用，而且不同規(guī)格接口之間需要帶有芯片的轉(zhuǎn)接線(xiàn)進(jìn)行連接才能能正常工作。

DVI-I和DVI-D還分為“單通道”和“雙通道”兩種類(lèi)型，單通道支持分辨率與雙通道相同，但刷新率只有一半。雙通道支持最大1080P 120hz和2560 x 1600/60hz，顯卡TMDS超頻后最高支持1080 144、2k 144，對(duì)線(xiàn)材和顯示器有要求，一般需要兩根雙路線(xiàn)才能支持。

• 帶寬高：DVI可直接傳輸數(shù)字信號(hào)，無(wú)需進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的繁瑣轉(zhuǎn)換，速度更快，有效消除拖影現(xiàn)象。
• 畫(huà)面清晰：DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，無(wú)需進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的繁瑣轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)的損失，色彩更純凈、更逼真，圖像的清晰度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。

DVI 接口由于標(biāo)準(zhǔn)制定之初不夠長(zhǎng)遠(yuǎn)，缺點(diǎn)也比較明顯：帶寬提升空間較??；不支持傳輸音頻信號(hào)；接口的奇大無(wú)比。DVI接口也逐漸的滿(mǎn)足不了日漸增長(zhǎng)的高分辨率，高刷新率的顯示器了，因此也慢慢地被淘汰。

HDMI，全稱(chēng)高清晰多媒體接口（High Definition Multimedia Interface），是目前最主流的接口，不論是電腦、電視、投影、攝像機(jī)、編輯機(jī)，只要是需要視頻傳輸?shù)脑O(shè)備，多多少少都會(huì)帶上幾個(gè)HDMI接口。

HDMI沿用了DVI的TMDS，特點(diǎn)是支持分辨率高、接口小，支持未壓縮音頻流傳輸，協(xié)議豐富。最早的1.0版本在2002年12月推出，到1.3/1.4版提升帶寬到10.2Gbps。HDMI 1.4支持網(wǎng)絡(luò)、音頻回傳、3D、10bit色深等，目前市面能買(mǎi)到最低版本也是它，理論支持1080P 144、2K 75、3840 x 2160/30、4096 x 2160/24hz，進(jìn)一步提升刷新率需要降成YUV422、420輸出。HDMI2.0帶寬高達(dá)18Gbps，支持1080P 240、2K 144、4K 60、5K 30。最新的HDMI2.1更為夸張，支持2K 240、4K 144、5K 60、8K 30hz。

HDMI受到視頻設(shè)備市場(chǎng)青睞的主要原因（以HDMI 1.4版本為例說(shuō)明）：

• HDMI支持同時(shí)傳輸視頻和音頻信號(hào)，這就可以免去音視頻線(xiàn)纜的連接，簡(jiǎn)化了布線(xiàn)。
• HDMI具有以太網(wǎng)通道，這就意味著基于互聯(lián)網(wǎng)的HDMI設(shè)備可以和其它HDMI設(shè)備共享互聯(lián)網(wǎng)接入。比如：只需要將一根網(wǎng)線(xiàn)連接到高清電視機(jī)，那么所有和這個(gè)高清電視機(jī)以HDMI線(xiàn)纜連接著的設(shè)備（機(jī)頂盒、藍(lán)光播放器、電腦、MP4等）就都可以上網(wǎng)，無(wú)需再另外連接網(wǎng)線(xiàn)了！
• HDMI允許同時(shí)傳輸兩路1080p全高清視頻信號(hào)，這為3D全高清顯示奠定了基礎(chǔ)。
• HDMI支持4k × 2k的分辨率，即1080p的四倍分辨率，可以滿(mǎn)足4096 × 2160的數(shù)字電影規(guī)范。也就是說(shuō)，如果通過(guò)HDMI線(xiàn)纜連接PC主機(jī)和支持這個(gè)分辨率的顯示設(shè)備，那么人們就可以在家里欣賞數(shù)字電影了！
• HDMI拓展支持色彩空間，可以達(dá)到無(wú)偏差的色彩顯示。

HDMI常見(jiàn)的有三種規(guī)格的接口。主要考慮到設(shè)備的需要。如數(shù)碼相機(jī)的體積小，需要小的接口，就使用micro HDMI。三種接口只是在體積上有區(qū)別，功能相同。

【注意：第二種HDMI B Type并沒(méi)有應(yīng)用在任何設(shè)備當(dāng)中，所以我們把它忽略不計(jì)?！?/span>

Display Port也是一種高清數(shù)字顯示接口標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)稱(chēng)DP，是于2006年5月誕生的“新進(jìn)干員”，現(xiàn)在很多顯示器中幾乎都標(biāo)配了DP接口。作為后起之秀的DP，比HDMI更先進(jìn)，支持更高的分辨率，更高的刷新率以及更高質(zhì)量的音頻傳輸，可以在一條線(xiàn)纜上實(shí)現(xiàn)更多功能，正逐漸取代HDMI的地位。有意思的是DP視頻信號(hào)還可以通過(guò)Type C等常見(jiàn)的USB接口進(jìn)行傳輸，不一定非要使用DP接口。

DP從第一代就達(dá)到了10.8Gbps帶寬，支持2560 x 1600的12bit輸出。目前市面最多的DP1.2已經(jīng)高達(dá)21.6Gbit/s，超越了HDMI2.0，支持1080P 240、2K 165、4K 75、5K 30。

DP1.3支持2K 240、4K 120、8K 30。最新的DP1.4支持基本一樣，帶寬高達(dá)32.4Gbps，但加入了DSC顯示壓縮流技術(shù)，從而支持4K 240、8K 60。此外還有HDR數(shù)據(jù)包、前向錯(cuò)誤修正、32聲道1536KHz等技術(shù)支持。

DP接口還有一種衍生的形式——Mini DP接口，它是由蘋(píng)果公司推出的，不過(guò)如果不是蘋(píng)果的忠實(shí)用戶(hù)，那么在日常生活中還是挺難見(jiàn)到MINI DP這種接口的。

Intel的“Thunderbolt”（雷電）實(shí)際上是一種計(jì)算機(jī)協(xié)議，可以理解為一種傳輸技術(shù)，絕非簡(jiǎn)單的物理接口。

Thunderbolt技術(shù)融合了PCI-Express數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和DisplayPort顯示技術(shù)，可以同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)進(jìn)行傳輸。其中PCI-Express用于數(shù)據(jù)傳輸，可以非常方便地進(jìn)行任何類(lèi)型設(shè)備擴(kuò)展；DisplayPort用于顯示，能同步傳輸1080p乃至超高清視頻和最多八聲道音頻。兩條通道在傳輸時(shí)都有自己?jiǎn)为?dú)的通道，不會(huì)產(chǎn)生任何干擾。并且，每條通道都提供雙向10Gbp/s帶寬（目前的雷電3已達(dá)到40Gbp/s）。

最早的雷電接口——Mini DP

雷電接口是由Intel開(kāi)發(fā)定制的，最早接口類(lèi)型為mini DP。在雷電3接口出來(lái)之前，雷電1和雷電2都是作為在蘋(píng)果MAC上使用的，但是由于采用雷電接口的外接設(shè)備價(jià)格都很昂貴，因此難以推廣。

Mini DP接口的顯示器以及Mini DP至HDMI / DVI / VGA等接口的轉(zhuǎn)接頭都可在Thunderbolt 1和Thunderbolt 2接口上使用。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)用現(xiàn)有的物理接口能夠在兼容性方面具有更多的優(yōu)勢(shì)，Thunderbolt接口由Intel控制芯片驅(qū)動(dòng)，通過(guò)PCI4 4X、Display Port總線(xiàn)與系統(tǒng)芯片組相連，也可直連Intel處理器核芯顯卡進(jìn)行Display Port輸出。基于PCIe標(biāo)準(zhǔn)的傳輸機(jī)制讓數(shù)據(jù)的傳輸更加方便，免去了轉(zhuǎn)換步驟，同時(shí)也能夠適應(yīng)更多的場(chǎng)合。

雷電3與Type C

隨著Type C接口的逐漸普及，Intel宣布將雷電的原mini DP接口改成Type C接口，唯一區(qū)別的是在接口旁有一個(gè)閃電標(biāo)志。雖然雷電3和Type C接口長(zhǎng)得一模一樣，但是他們的傳輸協(xié)議是完全不同的。Type C是USB 3.1傳輸協(xié)議，而雷電3是Thunderbolt 3傳輸協(xié)議。在功能方面，雷電3能夠?qū)崿F(xiàn)Type C的絕大多數(shù)功能，并且傳輸速度更快。

雷電3的特點(diǎn)：

1. 雙向充電，使用方便；正反都可以插，且可以給其它設(shè)備充電亦可以筆記本本身充電
2. 帶寬高，傳輸速度快；雷電3 的帶寬高達(dá)40Gbps，且支持雙向傳輸。
3. 高清擴(kuò)展：在筆記本性能支持的情況下，雷電3接口能夠同時(shí)連接多個(gè)顯示器組成超大顯示屏；得益于40Gbps的帶寬，雷電3還能夠擴(kuò)展多路4K高清畫(huà)面，且畫(huà)面十分流暢。
4. 外接顯卡：一般的輕薄本采用集成顯卡導(dǎo)致無(wú)法帶動(dòng)大部分游戲，而選擇游戲本又過(guò)于厚重，不方便攜帶。雷電3能夠有效解決這樣的問(wèn)題，高帶寬的傳輸速率，能夠外接一個(gè)性能強(qiáng)勁的獨(dú)立顯卡，讓你感受不一樣的游戲體驗(yàn)。

雷電4

在今年初的CES 2020大會(huì)上，Intel公布了新一代雷電4接口。據(jù)了解，雷電4速度更快、性能更強(qiáng)，采用通用的Type C接口，可以和USB 4.0互補(bǔ)兼容，未來(lái)的電腦只需一個(gè)Type C接口，就能淘汰以往的USB Type A、HDMI、DisplayPort、RJ-45網(wǎng)口、音頻口、充電口等等，用戶(hù)再也不需要為不同的接口、設(shè)備、數(shù)據(jù)線(xiàn)而煩擾，可以一根數(shù)據(jù)線(xiàn)走天下。

144Hz顯示器建議：

建議使用DP接口配合DP1.4線(xiàn)，HDMI最大支持120Hz刷新率，需要使用DP 1.4才可以支持144Hz或以上，HDMI、DVI、VGA均不支持144Hz顯示器。

2K顯示器建議：

建議使用HDMI和DP接口，VGA是模擬信號(hào)輸出，理論是支持2K分辨率，但是效果非常差的，2K分辨率最低要用DVI接口才能實(shí)現(xiàn)，VGA合適1080P分辨率下用。

4K顯示器建議：

建議使用DP接口配合DP1.4線(xiàn)最佳。

參考資料：

https://www.sohu.com/a/316875373_729217

https://baike.baidu.com/item/雷電接口/10523008

https://zhuanlan.zhihu.com/p/85651458

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