生动、色彩与视觉冲击，体验TV输出

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一直以来就想写一个这样的小东西，不过由于作者本身也是菜鸟，对一些更深入的技术层上的知识知之甚少，一直未敢动笔。于是，我查阅了一些相关资料，再加上自己的大屏幕电视的购入，为我写下此文提供了一些条件，也为我壮了些胆。我特别要感谢的，是我们的刘主编，他给予了我很多技术上的指导，使此文得以顺利完成。本文从视频应用需求角度出发，围绕S端子的原理、连接、实现、应用以及现有VGA卡实现S端子输出的质量等方面展开叙述，旨在全面阐述S端子的应用。由于我自身水平有限，技术性或者常识性错误再所难免，恳请读者批评、指正。

视频输出的应用

    文章的开头我想先做个统计：有谁和我一样喜欢在电脑上面看DVD？我想有同样爱好的朋友一定不在少数。对于大部分家庭来说，家用电脑的日常应用，无非是游戏、上网以及一些音/视频方面的应用，就像我自己家的电脑一样。不可否认，随着PC行业的竞争日益激烈以及行业技术的飞速发展，现在的家用电脑17英寸纯平显示器已经是标准配置。大屏幕带来的影音效果自然是优秀许多，除了VCD、DVD外，在一些赛车等游戏中大屏幕带来的快感是小屏幕所无法比拟的。但是，即使17英寸纯平CRT，显示面积也只有16.1英寸，对于经常观看DVD的人来说这个屏幕看久了还是会觉得小，但大屏幕显示器价格昂贵，怎么办？这个时候大家就会把目光投向家里面的电视机了。

    现在，一般的29英寸纯平电视机也不过2000元左右，已经成为许多家庭的标配，一些人家中更有34乃至背投等超大屏幕的电视机。为了享受大屏幕带来得视频愉悦，许多朋友和我一样总是乐衷于在电脑上播放DVD时连接电脑与电视，追求大屏幕的刺激。电脑与电视的连接现阶段有如下三种方式：（1）、使用AV视频输出。这是一种古老的视频输出模式，一些古老的电视机或者VCD机都具备这样的连接接口，普及率最高。（2）、S端子连接。S端子和视频输出相比诞生较晚，只有在一些较新的电视机或者DVD机上才具备这样的接口，和视频输出的2路信号相比，S端子具备5路信号，效果也相对优秀许多，是现在比较实用的视频输出模式。（3）、使用VGA信号输出。一些最新的电视机具备VGA连接接口，能够直接和显卡相连做为电脑的显示器使用，如果你的显卡具备双VGA输出或者具备VGA+DVI输出，可以很方便的把电视机作为第二台显示器，显示效果更提升到一个档次。

    第一钟连接方式现在比较古老也严重影响效果，现在已经基本处于淘汰边缘；第三种连接方式刚刚诞生，具备这样接口的电视机还比较稀少，距离普及的道路还十分遥远，也不是本文介绍的重点，我们重点介绍一下S端子的原理以及实现。

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S端子的连接原理

    要说清楚S端子信号原理是个十分复杂的事情，如果读者朋友不感兴趣可以直接跳到文章后面去阅读应用类内容。下面我就尽最大努力用尽可能简单的语言把S端子的实现说一说。




    S-Video连接规格是由日本人开发的一种规格，S指的是“SEPARATE（分离）”，简单地说，S端子的原理是将“COMPOSITIVEVIDEO信号”中的“Y（亮度）”和“C（彩度）” 隔离传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的程序，藉以求得较理想的画质。

    我们知道：电视机的影像信号是靠着电视摄影机不断扫描所重现的画面，每个画面共有525条扫描线，扫描的速度是每秒三十个图框（NTSC制），为了避免电视画面的闪烁，电视画面的扫描实际上是采用奇偶两个图场交织扫描而成，所以一个图框实际是包括了两个图场交错而成。换算起来，每秒钟电视机实际上共扫描了262.5×60=15750条水平扫描线，NTSC系统的水平扫描频率15.75KHz就是这么算出来的。为了要能传送电视摄影机扫描下来的影像信号，Video信号大约需要4.2MHz的频宽来记载影像信息，远比Audio信号所需要的频宽要来的高。事实上彩色影像信号是由R、G、B三种色信号组合而成的，经由其中不同比例的搭配以组合成各式各样的颜色，这三种信号我们称之为色度信号（C信号）。除了色度信号之外，彩色影像信号还包括了亮度信号（Y信号），亮度信号代表了影像的亮度变化，亦即相当于黑白影像的亮度细节。

    虽然，构成图象至少需要3个信号(一般是亮度信号与两个色差信号)。但广播电视信号是需要远程传输的，而且收端不可能用3个接收机来分别解调这3个信号。因此，必须将这些信号“复合”在一起，调制到一个高频在波上发送。但是电脑和电视连接不需要考虑远程传播问题，因此它可以不必将亮/色(Y/C)信号混合，因此采用Y/C分离输出的S端子由于减少了色度副载波对亮度信号的干扰(亮度信号是清晰度的最重要表现)的清晰度必然比RF或AV有所提高。因此，从硬件角度考虑，S端子需要具备五芯信号，两路视亮度信号、两路视频颜色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成(实际上还有与其配套的亮度、色度分离器)。从其结构不难看出，它是用来将亮度和色度分离输出的设备。这种设计主要是为了视频节目复合输出时的亮度和色度的相互干扰。

    如果看不明白上述叙述，我们再从其他角度来理解。前面说过：现在实现电脑连接电视的途径有三种方式，（1）中的视频连接由于只有2路信号，只能传输Y、C混合的影像信号。两路信号压缩到一起必然引起明显的干扰，这也促使这种连接方式逐渐跟不上人们挑剔的要求，濒临淘汰。（2）也就是我们上面叙述的Y/C分离输出方式。从笔者的应用角度来看，同样环境下采用AV视频输出效果明显不如S端子优秀。至于15针R、G、B模式的（3）种联结现在是计算机的标准连接方式，自然在效果上是最顶级的。

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S端子常见连接方式

     前面我们阐述了一些S端子的基本原理，如果您没有读懂也没有关系，这并不影响我们后面内容的理解。OK，本文重点在于电脑与电视的S端子连接方式，下面我们先来看看电脑显卡的几种S端子接口类型。




    现在，越来越多的显卡都已经把S端子输出模式作为标准配置来装备，不过虽然显卡千变万化，所有S端子接口都不外以上图片中的三种类型。我们依次来看：最下面的5针型D端子是标准的S端子类型，也是通用的一种规格。除了显卡外电视机以及DVD等视频源上都是这种接口。中间的那个明显比下面5针的接口多了2个针孔，原先许多ATi原厂的Radeon85007500都是采用的这种接口（上图中间的显卡就是一张原厂的7500），这种7针接口并飞标准接口，这样就决定了不同厂家的7针接口有可能在多出的2针的定义上有所不同。不过除了多出的2针外，7针接口兼容5针标准接头，我们也能使用5针连线。

    虽然多出的2针功能和定义各不相同，但是大家一般都是把这两针作为标准AV视频信号输出，这样就使得这个7针接口即能分离出一路5针标准S端子信号，又能分离出一路标准的AV视频信号来，于是有的配备7针S端子的显卡还配备一个一转二的转接输出装置，可以分成S端子和AV输出两种模式，从这个角度来说7针接口要优越于5针标准借口。不过，绝大多数情况下S端子明显比AV视频输出效果优秀，且大部分电视机都具备这样的接口，所以从这个角度来说配备S同时又配备AV就显得有些添足之嫌了。

    至于最上面那两个多于7针的接口，我们只有在一些VIVO或者在ATi All-In-Wonder产品上面才能看到，平时很少看到。这种接口除了具备5针标准S端子信号以及TV视频信号以外，通常还包含两路音频信号。不过这种接口通常都不会兼容标准5针S端子，我们需要使用转接盒等设备扩展出S端子才能使用。



    如上图，最右面黑色的接头，就是一个标准的5针S端子接头。左右紫色的设备为一个9针多功能型扩展盒，来自于我们评测室的一块ATi All-In-Wonder Radeon9000PRO产品，从这个扩展盒上面标识的图样可以看出：扩展盒使用专用9针连接头和显卡连接，另一端分别可以接驳S端子输入/AV视频输入（包括1路视频和2路音频信号）。

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常见VGA卡上的S端子控制芯片

    计算机与电视机连接，一个必须要解决的问题就是TV编码。毕竟电脑是以数字信号进行运算，而电视机只能接受模拟信号，因此，要将计算机画面呈现在电视机前，势必要先将数字式信号转为模拟式信号。此外，由于电视机的画素低于个人计算机的监视器，若要完整的将原本在计算机上的画面在电视机上播放出来，必须经过压缩的过程，否则，原画面无法完整呈现。TV编码器就是负责这一任务的功能型部件。

    从TNT时代开始，VGA显卡已经注意到S端子的重要性并开始为显卡配备S输出能力，我们可以在很多GF MX或者GF3显卡上看到一个方方正正的小芯片，这个就是TV编码器。常见的TV编码器有很多，我们这里只挑选近期常见的TV编码器。

飞利浦公司编码芯片：




    应该说飞利浦公司的这一系列TV编码芯片是比较集中的出现在了当今nVIDIA系列显卡的身上。不过我相信今后随着nVIDIA把TV编码单元整合到GPU内部，这一系列芯片会越来越少的出现在你我眼前。最常见的Philips公司TV编码器通常是SAA7102、7104和7108系列。7108实际上是在7102的基础上补充了解码器的功能——换句话说就是加入了一个视频输入装置，但是视频输出分辨率没有丝毫提升。7104是高性能版的7102，与7102相比它可以将显示分辨率从7102的800×600提高到1280×1024，但是注意目前的软件还不支持这一功能，因此我们在大部分应用7104的显卡上最高也只能输出到1024×768。另外7104没有视频输入。其实Philips芯片可以被很灵活的编程，适应所有不同的分辨率和大小尺寸的图片，但这仅仅是理论而已。因为我们没有足够的说明文档，所以暂时还无法意识、证明并利用这些功能。



    飞利浦SAA7114则是应用不高的较高端视频控制芯片，也是飞利浦较新的产品。7114也是一款支持输出/输入的控制芯片，与7108相比提高了视频输出分辨率，因此大部分7114产品都具备1024×768的输出能力。其他方面，7114与以往710*系列相比都有不小的改进与提升，是款比较高档的芯片。

CONEXANT系列编码芯片：


    CONEXANT是老牌的视频/网络控制芯片提供商，很早以前Conexant已经购买了一整套Brooktree的TV编码器生产线。从Brooktree带来的BT869实际上被Conexant的CX25869继续沿用。这之后他们生产出了更新的CX25871，新型的871已经有将分辨率提高到1024×768的能力了（仍然需要视显卡情况来定，大部分采用871的VGA卡仍然只提供800*600的TV输出能力）。同时CX25871还具有了新的增强功能——闪烁过滤器，它具有增强文本显示的功能。这一功能对电影的重放也很有帮助，同时还可以在16:9的TV模式下提供WSS信号。不CX25871可以创建适合的画面尺寸以适应TV的图像，我们能够在GF3 Ti以及部分现有GF4 Ti4200身上看到它的身影。

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其他厂商的TV编码芯片：




    除了常见的CONEXANT以及飞利浦以外，显卡所用TV编码器还有SiS等其他厂家的产品。我们可以在几乎所有的使用SiS核心的显卡上发现SiS301这个TV编码芯片，这是一颗十分优秀的TV编码器，此外还具备TMDS传输功能，可为显卡提供TV输出和DVI输出，可谓一二合一型的多功能芯片。在TV编码方面，SiS301 可以支持高达 640 X 480 全彩分辨率的 NTSC 系统，及高达 800 X 600 全彩分辨率的 PAL 系统。SiS301也可以支持分辨率高于目前的NTSC/PAL标准的HDTV显示器。遗憾的是我本次没有找到相应显卡，无法作出更详细的评价。


    在Radeon7500之前，ATi的GPU核心中是不包含TV编码单元的，因此几乎所有的ATi Radeon7000/7200乃至Radeon标准版都能看到这样一个功能型芯片。ATI RAGE THEATER是一种低成本、单芯片、多标准的视频编码/解码器，其不但具备视频编码输出功能，同时还具备高质量的视频采集功能，在ATi早期产品上独领风骚。在视频输出方面，ATI RAGE THEATER可编程定时从 320x200 到 800x600 的图形显示模式生成高质量的电视信号。再以后，到了R200时代，ATi全面将视频编码输出单元整合到了GPU内部，而视频解码（采集）单元则交给了另外一员猛将--ATI的Theater200音/视频编码芯片来一肩承担，至此ATI RAGE THEATER功成名退。

整合在GPU内部的TV编码芯片：

    从GF4时代开始（ATi从R200开始），nVIDIA和ATi同时意识到单独采购TV编码芯片势必造成产品成本的提升，并且增加的第三方IC同时也会增加显卡的复杂程度，无形中增大故障隐患，于是nVIDIA和ATi世界两大GPU厂商开始在自己的GPU内部整合TV编码核心。现在，我们看到越来越多的GF4 MX440-8X、FX5200/5600以及Radeon7500/9000/9500/9600等产品已经实现以上整合，这些显卡上面再也看不到TV编码芯片了。

常见TV编码芯片功能对比：

常见TV编码芯片功能对比：

常见TV编码芯片功能对比
芯片类型	最大输出 分辨率	是否支持 视频输入	DOS下有 无显示	输出调节
飞利浦7102	800*600	否	无	支持整体移动
飞利浦7104	1024*768	否	无	支持整体移动
飞利浦7108	800*600	是	无	支持整体移动
Conexant 25817	800*600	否	无	支持整体移动
SiS 301	800*600	否	有	支持整体移动
ATI RAGE THEATER	800*600	是	有	支持整体移动 支持四周缩放
nVIDIA内部整合	1024*768	否	有	支持整体移动 支持四周缩放
ATi内部整合	1024*768	否	有	支持整体移动 支持四周缩放

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常见TV编码芯片效果对比测试

       为了准备这次测试，我搜集到了尽可能多的显卡产品。其中包含使用飞利浦7104芯片的一块GF4 Ti4600；一块使用飞利浦7104的GF4 Ti4200；一块整合TV编码单元的GF4 MX440-8X；一块整合TV编码单元的GF FX5800；此外还有ATi系列的Radeon9000PRO和一块7500，这两款显卡都是GPU整合TV编码器。遗憾的是我没有找到使用ATI RAGE THEATER、Conexant 25817和SiS 301编码单元的显卡参加测试。




    然后，我把一套测试其他显卡的平台作为这6块显卡的基本平台，在自己工作的机器上安装了一款具备S端子输入的电视卡。这样，就能通过S端子连接线把显卡和我的电视卡连接，使用电视卡软件可以方便的抓取各个显卡的抓图。然后，我们把系统安装好以后，通过播放一张松下DVD赠送的DVD演示碟片，在没有任何改动设置的默认环境下对比各个显卡的输出质量。有一点需要说明的是：由于6款显卡之间的最大输出分辨率不同，抓图尺寸略有差异，不过这不影响TV输出整体画面质量。



首先应该提出的，是各个芯片的输出效果都不错，画面没有明显的不正常，在全屏幕下都能保持清晰亮丽。但对比之下我们还是能够明显的看出各核心之间的效果差别的。仔细观察上图，飞利浦7104和7108虽然档次不同功能各异，但两者效果表现基本一致，都是整体色温偏暖，看上去十分舒服，对比之下7108效果更容易让你我接受，对比比较明显，而7104则略显得有些暖的过了头。

    再来看ATi两款GPU核心内部整合的TV编码器的效果，Radeon7500和Radeon9000不是一个时期的产物，但是我们看到其视频输出效果基本一致没有差别，整体感觉略有压抑的感觉，对比明显不够，正向太阳的花朵不如其他核心的表现白亮，尤其是Radeon7500更是如此。

    我个人认为nVIDIA两款整合TV编码器效果最好了，尤其是最新的GF FX5200 GPU核心整合的编码器，能够最为真实的反映自然颜色，亮度/对比度也是恰倒好处，这里我推荐FX5200和飞利浦的7108。


我们讲：任何视频都以真实的还原自然为追求的最高境界，这就像音频一样。最好的音频器材同样把真实的还原自然声场为毕生追求的目标。但是，人是一种奇怪的动物，虽然我们口头上这样讲，但是我们私底下却更喜欢那种略被加工过的味道，就像菜里面总要放点味精。看上图：我相信所有读者都会最喜欢飞利浦7108那张效果，因为和其他图片比较，7108所表现的效果明显更亮丽，就像菜里放了一点味精一样，这一点可以通过对比黄花后面的绿叶看出来。其他核心表现也有不小的差异，ATi Radeon系列核心仍对比不够，图象略显灰暗，nVIDIA核心表现最为真实自然，但是味精味道没有。您是喜欢被味精修饰过的7108的味道呢？还是喜欢没有任何修饰的FX5200的味道？

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我们不在公布更多的对比画面，通过上述两组画面已经能够管窃到参加测试各个核心之间的性能差异。对于各种类型的表现，我相信萝卜青菜各有所爱，这里只谈我个人的感觉。通过一系列的对比，综合各个方面的表现，我比较喜欢nVIDIA系列的表现，其一：nVIDIA画面真实，虽然不如7108那样鲜明，但FX5200表现更接近自然，此外我们也可以通过驱动界面中的“色彩调节”功能来调节输出视频的对比度。此外重要的是nVIDIA核心内部的TV编码器配合nVIDIA最新驱动拥有丰富的边缘调节功能，我们可以任意缩放输出画面，也可以单独调节输出边缘。这个功能是十分重要的，因为电视机不可能像显示器那样可以随意调节显示区域，当你使用S端子往电视机输出画面时，你会发现电视机的显示边缘无法充满全屏，甚至发生严重变形，这个时候丰富的调节功能就拍上了用场，相比之下7104和7108不具备缩放功能，只能简单的调节四边。第三方面：虽为整合型，nVIDIA的TV输出可以达到1024*768分辨率，对于适当提升视频输出效果很有帮助。综合以上三方面，我认为nVIDIA的整合TV编码器是最优秀的选择。当然飞利普的710*系列编码器同样优秀，尤其在画面对比度方面有着不错的表现。至于ATi Radeon系列的表现，由于其对比不高，图象偏暗，纵然拥有1024*768和输出和边缘调节功能，笔者也不做推荐。

    行文至此，我要回到文章开头，似乎文章通篇都在宣讲理论，最后我想谈谈一段时间来我使用S端子的感受。我的电视机是一台29英寸纯平电视，我又是一个喜欢看DIVX和DVD的人。必须承认的是S端子输出的视频，对于显示系统桌面、文字等没什么意义，除非你能忍受640*480的分辨率，才可以勉强在电视上面看清文本。但对于视频，大屏幕带来得快感绝对值得体验，尤其在动作、爆炸等火暴场面中29英寸电视表现绝对比17英寸纯平CRT带给你的视觉刺激强烈。而且，S端子输出的视频同样清晰锐利，丝毫不输于CRT的表现，即使在热力追踪II、微软拉力赛等赛车游戏中你也丝毫感觉不到画面的模糊，你只会感受到大屏幕赛车带来的感官刺激。也正是由于这种感受，我撰写此文，一方面全面系统的阐述S端子的原理以及效果，另一方面把自己的切身感受传递给读者。文章的最后，我们不妨畅想一下：电视机和电脑的连接无疑现在是S端子的天下，但是15针的RGB连接方式已经初露端倪，由于这是一种计算机所使用的标准规格，只要电视机档次达到足够要求，输出效果自然比S端子输出上了好几个台阶。但是RGB输出要求电视机必须是较高档的逐行扫描高清晰电视，所以近期相信还不会成为主流。最后，我希望此文能为有同样爱好的朋友提供一点帮助，为您的显卡选购提出一点建议，这样我的目的也就达到了。