HD/3D影像資料驅動　傳輸介面飆高速

由於高畫質(HD)影音與三維(3D)影像資料已漸成傳輸內容大宗，因此促使傳輸介面如第三代通用序列匯流排(USB 3.0)、高畫質多媒體介面(HDMI)、DisplayPort等須朝更高傳輸速率邁進，才能順暢傳輸影音資料，預期未來3D影像資料大增時，傳輸介面可望倍數增加現有傳輸速率。

3D影像資料量為2D兩倍

由於目前3D影像的產生是透過兩顆攝影機錄製影像，利用人眼的視差，分別提供兩眼不同的影像，人眼再將影像重疊後，而產生立體感。因此拍攝3D影像，無論是已問世的3D相機、數位相機或好萊塢推出的3D電影，皆採用最少兩個以上的攝影鏡頭捕捉影像，所取得的影像資料自然相當龐大，約為一般二維(2D)影像的兩倍大，若要順利傳輸資料，或是播放，傳輸介面需要相當高的頻寬，才能滿足需求。

此外，3D影像呈現要越逼真，電腦的計算能力也需相當強大，意味著電腦內部處理影像的繪圖處理器(GPU)與中央處理器(CPU)的運算速率也須具備一定水準，而晶片間的溝通也須更順暢，才能配合電腦周邊傳輸介面的速率，將整體系統效能提高，以符合3D影像的播放環境。

由上述3D影像的製作原理分析，傳輸介面若無法提升傳輸速率，將無法支援3D影像的傳輸與播放。

傳輸高畫質影像已成終端裝置基本需求

圖1　史恩希應用拓展協理趙彥隆表示，目前USB 3.0的傳輸速率已足夠應付每秒三十幀3D影像的傳輸需求。

目前USB 3.0的傳輸速率為5Gbit/s，DisplayPort 1.2版每通道預計可達5.4Gbit/s；HDMI 1.3版雖僅3.4Gbit/s，不過正在規畫的HDMI 1.4版，傳輸速率將一舉提升為10.2Gbit/s，觀察上述傳輸介面新版傳輸速率可發現，新版本傳輸速率皆較前一代大幅提升二至十倍(表1)。舉例而言，以1,080p的高畫質影像分析，每秒傳輸三十幀影像、24位元Color，就需要1.5Gbit/s的傳輸速率，史恩希(SMSC)應用拓展協理趙彥隆(圖1)表示，各式傳輸介面推出更高傳輸速率規格的原因在於，高畫質影音已成為隨手可得的資料。過去，攝影機尚未普及的年代，高畫質影像的來源多為電影公司或電視台，因這些單位使用的攝影機較佳。現在，攝影模組價格不斷下探，手機、行動裝置、甚至個人電腦也都具備高畫質攝影鏡頭，且都能拍出高畫質影像資料，因此高畫質影音大行其道，進而推升傳輸介面的傳輸速率需求。

再加上自從好萊塢推出阿凡達3D電影獲得廣大迴響後，一時之間，3D成為顯學，相機、電視機等製造商，紛紛推出支援3D影像的產品，甚至手機也計畫支援3D影像，而手機與電機機等數位家庭成員須進一步連結的趨勢已興起，若手機與電視機的傳輸介面傳輸速率無法配合，將無法達到消費者對3D影像的期望，因此，高畫質與3D影像的普及化，自然推升傳輸介面的頻寬。

另一方面，不但應用周邊裝置的傳輸介面在傳輸速率上大躍進之外，負責晶片間內部溝通的PCI Express(PCIe)，為追上外部周邊介面傳輸速率的腳步，讓系統運作更加順暢，也推出傳輸速率高達8Gbit/s的3.0版本。趙彥隆指出，包括高畫質、3D影音的需求，以及消費者不想花費過多資料存取時間，以及避免延遲等因素，皆將促使傳輸介面往更高傳輸速率演進。

根據廠商指出，雖然HDMI與DisplayPort在個人電腦與消費性電子市場各據江山，且DisplayPort目前傳輸速率高於HDMI，但就普及度而言，HDMI仍略勝一籌。原因在於，DisplayPort為英特爾跨足影像或電視機市場的一項工具，就目前已導入DisplayPort的電腦大廠來看，僅戴爾(Dell)與蘋果(Apple)較支持DisplayPort，而電視機大廠則多採用HDMI，螢幕有可能DisplayPort與HDMI兩者皆備，至於在3D影像傳輸上，HDMI仍將較DisplayPort流暢。

挾高傳輸速率　Thunderbolt鎖定即時影像編輯

在英特爾尚未提出要將目前最為普及的第三代通用序列匯流排(USB 3.0)整合至晶片組前，該公司即以光纖為基礎，提出Light Peak技術，近期確立該產品名稱為Thunderbolt的10Gbit/s傳輸介面技術，Thunderbolt融合PCI Express與DisplayPort通訊協定(Protocol)，無論是影像或資料封包傳輸皆可支援，在第一階段預期取代現有筆記型電腦接口外，Thunderbolt下一步鎖定的市場為即時影像編輯。

圖2　英特爾亞太產品行銷營運部產品行銷經理 曾立方表示，現階段Thunderbolt目標市場為中高階個人電腦產品，因此暫不打算整合進CPU晶片組中。

由Light Peak至Thunderbolt，除了產品名稱的確定外，因考量光纖的成本仍較高，以及使用環境尚未成熟，因此Thunderbolt同時支援光纖與銅纜，由於Thunderbolt內含DisplayPort通訊協定架構，因此可觸及的應用市場還包括即時影音檔案的編修，英特爾亞太產品行銷營運部產品行銷經理曾立方(圖2)表示，透過Thunderbolt技術，影像工作者毋須將拍攝的影片先存到電腦中再進行修改，可利用Thunderbolt與電腦連接，電腦編輯影像完畢後，攝影機內的檔案也可同步編輯完畢，即可省去先將檔案轉存到個人電腦，編輯過後再回存至攝影機的時間。

目前Thunderbolt已獲蘋果青睞，用於高階的MacBook Pro筆記型電腦，曾立方表示，現階段Thunderbolt主要聚焦的市場在於筆記型電腦與擴充底座連接介面的市場。過去商務筆記型電腦透過匯流排接口進一步與擴充底座連接，但須占用不小的面積，且接腳過多亦容易產生損壞，因此基於英特爾既有的10Gbit/s網路傳輸技術研發經驗，推出Thunderbolt，接口更小、傳輸速率更快，符合蘋果對於筆記型電腦外形嚴苛的審美要求，目前也有其他二至三家廠商導入Thunderbolt，並完成驗證，預期很快即可在市面上看到支援Thunderbolt的產品。

事實上，由Light Peak至Thunderbolt，除了產品名稱的確定外，另有曲折，曾立方坦言，確定名稱為Thunderbolt後，該技術的應用面也有所調整，Thunderbolt同時支援光纖與銅纜，目前以推展銅纜Thunderbolt為主力，未來待光纖市場與應用環境成熟，將會更加推廣光纖Thunderbolt。

至於Thunderbolt是否將一統介面江山？曾立方指出，每一種傳輸介面皆有其存在與應用的領域，並不是單一的Thunderbolt技術即可全面滿足市場需求，再加上目前Thunderbolt價格仍僅有高階產品願意導入，周邊市場也尚未出現需求，因此英特爾並不認為Thunderbolt可成為大一統的傳輸介面。

影像壓縮技術決定傳輸效能

圖3　瑞薩電子科技中心第一應用技術部經理陳俞佐 表示，傳輸介面越來越高速發展的同時，傳輸品質也須兼顧。

專注於USB 3.0主控端控制晶片的瑞薩電子(Renesas Electronics)，認為傳輸介面往高傳輸速率是必然的發展，該公司科技中心第一應用技術部經理陳俞佐(圖3)表示，由於高畫質與3D影像的大行其道，無論個人電腦內部的晶片、板卡與外部周邊的傳輸介面皆須有所提升。個人電腦內部的子系統間的傳輸須透過PCI Express介面，而個人電腦外部的傳輸介面則包括各種與顯示器相關的介面，如DisplayPort、HDMI、視訊圖形陣列(VGA)及USB 3.0等，因此新一代傳輸介面的頻寬皆大幅提升，不過，更重要的是，傳輸介面傳輸效能能否一併提升，則取決於影像壓縮與解壓縮的技術。

擁有USB 3.0技術，並開放供個人電腦產業界使用的英特爾，對於傳輸介面的影像傳輸品質也有其看法，曾立方表示，所有的影音資料在被製作完成後皆須被傳輸，如傳輸到儲存系統中，或是即時傳輸至電視機、功能型/智慧型手機、平板裝置(Tablet Device)等，由於目前的傳輸介面技術頻寬皆無法達到影像毋須壓縮，即可傳送的終極目標，再加上消費者不想花太多的時間等待，因此影像勢必經過壓縮、再還原之後，才能呈現於消費者眼前。但事實上，原始影像一旦經過壓縮，就很難百分之百還原成原來拍攝當下的的細緻品質，更何況傳輸的過程中，可能還會有遺失，導致影像還原出現失真的狀況，這種情況即考驗傳輸介面的傳輸品質。

針對各式傳輸介面為了可傳輸不經過壓縮的原始影音資料，未來新的規格勢必會朝此方向制定，曾立方指出，如何維持傳輸品質，則是各個傳輸介面標準協會與相關發展廠商須思考的問題。其中，在影像壓縮過程中，如何不損害原有的影像呈現，即是相關廠商亟須解決的一大難題。在儲存影像方面，若要維持原始的影像品質，壓縮的過程也不能太多，亦即僅壓縮一次的檔案會比壓縮兩次的檔案，在還原後，可以更接近原始影像的呈現品質，但相對的檔案依然會相當龐大，對於負責儲存工作的傳輸介面如USB 3.0、外接序列ATA(External Serial ATA, eSATA)等而言，亦須提升頻寬，才足以應付。