D92cdc2b8db30f5b2cfd68e0e6c77b27 4K 度顯示器,挾其 3840 x 2160、4096 x 2160 超高解析度話題性,成功吸引不少使用者注目,甚至希望價格能夠早日普及化。不過無論是 4K 或最近新崛起的 21:9 超寬比例機種,可不是口袋深度不淺,大手筆買回家就能開心使用,你還得留意電腦顯示卡是否支援這樣的解析度!

影像傳輸介面頻寬卡卡,未必能上超高解析度

先前有在關注 4K 議題的使用者,應該還記得因為解析度提升讓頻寬翻了幾倍,所以建議使用傳輸介面為 DisplayPort 1.2 與 HDMI 2.0。雖然 AMD、Intel、NVIDIA 近代產品,不同時世代、系列有些使用上的注意事項,但是只要確實有符合前述介面規格,通常不至於造成什麼使用難題。


▲ 超高解析固然有其應用上的優點,但是現在階段與電腦搭配使用,傳輸介面規格限制頗多。
(圖例是 Dell UltraSharp U3415W,屬於 21:9 比例、3440 x 1440 解析度機種,
亦為下方實際驗證搭配使用顯示器)

不過如果你的選擇是 21:9 超寬比例顯示器,大尺寸機種解析度可達 3440 x 1440,由於並未如 4K 那樣高,是不是就沒有傳輸介面規格限制問題了呢?事實上這要求並無不同,訊號來源端仍然得符合 DisplayPort 1.2 或 HDMI 2.0 規範,否則將會出現相仿的傳輸介面頻寬限制問題。


▲ 此範例顯示,Intel 第四代 Core i 內顯,基於並未支援 HDMI 2.0 因素,解析度得在 2560 x 1600 以內才能達到 60Hz 更新頻率。

頻寬組成元素多,未必可以自行更改

各傳輸介面的頻寬利用,基本上是以解析度與更新頻率,再加上色彩深度、色域等條件共同組成。依據當前主流而言,最佳更新頻率無非是 60Hz,至於色彩深度少則要 24bit。簡單依據各介面解析度規範來看這條件要求,新舊、高低規格之間的差異,分水嶺是在 2560 x 1600(WQXGA)解析度。

主流影像傳輸介面 24bit、60Hz 支援解析度
Display Port 1.2:3840 x 2160
Display Port 1.1:2560 x 2048
HDMI 2.0:3840 x 2160
HDMI 1.4:2560 x 1600
DVI Dual-Link:2560 x 1600
DVI Single-Link:1920 x 1200

其中色彩深度(bits per pixel,bpp),是指畫面每個像素(pixel)所能呈現的顏色數量,在電腦環境普遍是由紅、綠、藍三原色構成,而不同色彩深度規格實際可顯示的色彩數量如下列。其中個人電腦多為採用 32bpp,經常以「全彩」來通稱,Windows 使用者可在「監視器」內,看到相關設定項目。

色彩深度 bits per pixel
8bpp:256 色
16bpp:216、65,536 色 
24bpp:224、16,777,216 色
32bpp:同 24bpp,但是增加 28 灰階

▲ Windows 7 色彩選擇介面。

而各設備裝置間,常用色域對應模式有 R'G'B'、Y'CrCb(即 YUV)、xvYCC(又稱x.v.Color)等種類,色域本身也和頻寬利用有所關連。它對頻寬的影響關係式與應變做法,簡單來說為解決影像儲存容量與傳輸頻寬等限制,針對人類眼睛對色彩比較不敏感的特性,藉由降低色彩通道取樣數量這手法,降低影像資料量、傳輸所需頻寬。

色彩取樣 Chroma Subsampling
4:4:4 Y'CbCr
4:4:4 R'G'B'
4:2:2
4:2:1
4:1:1
4:2:0
4:1:0
(此標示原則代表意思依序為水平亮度取樣:色彩通道水平取樣:色彩通道垂直取樣) 

▲ 色彩取樣示意圖,Y' 代表亮度、Cr 為紅色色差、Cb 為藍色色差。(引用自 wikipedia)

這種折衷做法常見應用在影音串流、電視廣播系統、影片,大家可以打開自網路下載來的影片,查看細部資訊可發現大多是採用 YUV 色域、色彩取樣 4:2:0 壓制。基於人眼敏感度先天缺陷而言,調降色度取樣這做法格外適合動態影像應用,然而用在以靜態影像為基礎的電腦上,影像品質所受影響就比較容易被觀察出來。


▲ 圖例影片採用 YUV 色域、4:2:0 色彩取樣壓制。

三大廠態度不一,僅 NVIDIA 提出應變措施

由於超高解析度面板,乃至於顯示器實體產品,問世與上市步伐相當快速,傳輸介面改朝換代速度罕見地跟不上。因此基於前述傳輸介面頻寬限制因素,導致現在即便購買了超過 2560 x 1600 解析度的顯示器,與電腦搭配使用還得慎選影像傳輸介面,否則畫面更新頻率將會被限制在 50Hz 甚至是 30Hz。

對於這頻寬規格限制,Intel 內顯與 AMD 內顯與獨顯,主要都是藉由 DisplayPort 1.2 介面來因應。如果是不支援 DisplayPort 1.2 的較舊世代產品,那麼基本上就是死會狀態,並不適合搭配超高解析度顯示器使用。

 
▲ AMD Radeon R9 270X:左圖 HMDI 1.4、右圖 DisplayPort 1.2。

 
▲ Intel HD Graphics 4600:左圖 HMDI 1.4、右圖 DisplayPort 1.2。

而 NVIDIA 從去年所釋出 R340 版驅動程式開始,藉由 4:2:0 色度抽樣輸出模式來因應,達成 HDMI 1.4 介面 4K @ 60Hz 顯示模式支援。和官方確認得知,基於 Kelper 架構的絕大數 GeForce 600、700 系列產品,其 HDMI 介面搭配超過 2560 x 1600 解析度的顯示器,無須手動設定便得以自動上到 60Hz 更新頻率。


▲ NVIDIA 近期驅動程式只提供 RGB 與 YCbCr444 選項,官方表示未來還會增加可選擇項目。

至於最新一代的 Maxwell 架構產品,基於本身已經具備 HDMI 2.0 介面因素,是不會動用到 4:2:0 色度抽樣,預設會以 RGB 或可自選 YCbCr444 色度抽樣模式來輸出。不過如果想強制設定使用其他模式,這點是和 Kelper 架構產品一樣從缺,並無法土炮讓傳輸介面達成更高解析度。

 
▲ NVIDIA GeForce GTX 760:左圖 HMDI 1.4、右圖 DisplayPort 1.2。

總和而言,當前顯示卡搭配超高解析度顯示器,所面臨最大問題是影像傳輸介面頻寬限制。最佳選擇是普遍度較高的 DisplayPort 1.2,AMD、Intel、NVIDIA 近期產品大多有支援,無須任何折衷做法即可得到理想的顯示模式。反觀 HMDI 2.0 方面,還有待支援該規格的顯示卡與顯示器數量增加,才能成為 DisplayPort 之外的選擇。

延伸閱讀:

曲面螢幕不只手機有,桌上型顯示器也吹起曲面風

電腦族談 4K、UHD 採購還太早,訊號線材選擇也是難題

使用 Facebook 留言

發表回應

謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則