【专栏】电视游乐器影音传输介面演进与趋势介绍 类比世代回顾篇

　　跟著电视游乐器一路从 8 位元、16 位元，2D 点阵、3D 多边形，SD 标准画质到 HD 高画质甚至 4K 超高画质等规格一路走过来的玩家，相信对能把这些绚烂影像与动听声音传递到电视等显示装置呈现的 “传输介面” 都不陌生。虽然现在主流清一色都是 HDMI 介面，但是在这 40 多年的发展历程中，曾出现过许许多多不同的规格。本篇专栏将分为「类比世代」与「数位世代」两篇，带大家一同回顾这些影音传输介面的演进。

　　类比世代

　　在进入正题前，先来分享一些背景知识的电视演进史。大家所熟悉的类比电视规格，包括美规的 NTSC 与欧规的 PAL / SECAM 大致上是从 1940 年代开始发展。而电视广播，就是透过摄影机中的电子元件将拍摄到的影像转化为一连串电子讯号，透过无线电波发送出去，并在远端以天线接收无线电波讯号，还原成影像讯号透过电视映像管显示出来。最初的电视只能显示黑白影像，因此只需要传输不同黑白色调 = 不同亮暗的讯号，而此一表示亮暗程度的值就被称为「辉度(Luma，或称为 Y)」。

古早的黑白电视，编辑自己其实也没经历过那个年代就是......

　　时间进入 1950 年代，彩色电视的技术逐渐发展。但为了要相容于先前推出的黑白电视机，因此彩色电视广播讯号採用了可回溯相容的规格，将以 RGB 红绿蓝三原色构成的彩色影像讯号转换成不同明暗的「辉度」与不同颜色的「彩度(Chroma，简称 C)」两种讯号。辉度讯号与既有黑白电视讯号相同，因此黑白电视也能收看。彩度讯号则是以副载波混入辉度讯号中，黑白电视即便是接收到这些讯号也不会呈现出来，因此不受影响。彩色电视接收后会将辉度讯号与彩度讯号分离、组合并还原成彩色影像在电视萤幕上重现。

　　因此，电视系统一向都是以「辉度(Y)」与「彩度(C，或进一步分离成 U 跟 V)」构成的格式来记录与传输影像，与电脑系统以三原色 RGB 构成的影像格式不同，这部分自然也会左右影音传输介面的发展。

　　RF 端子

　　首先要看的，可以说是电视游乐器影音传输介面老祖宗的「RF 端子」。

　　“RF” 其实就是 “射频(Radio Frequency，亦称为无线电频率)” 的缩写，指可以辐射到空间中传递的电磁波频率，从 20KHz 到 300GHz，包含电台 / 电视广播、手机通讯等都在这个范围内。一般电视广播会採用 VHF 与 UHF 两个频段，分别落在 30MHz～300MHz 与 470MHz～860MHz 两个区间。

　　在电视上使用的 RF 端子，指的是接收天线输入电视广播讯号来传输影像的端子。因为电视最基本的功能就是收看电视，早年的电视除此之外也没有其他用途，因此并没有配备 RF 端子以外的其他影音输入介面。

早年的电视只能连接天线收看电视广播，没有其他的影音输入介面

　　第一代的电视游乐器为了要利用电视来显示影像与声音，于是就运用这个原本用来接收电视广播的介面，将主机产生的影音讯号透过 RF 模组混合成特定频道频率的电视广播讯号，传输到电视上呈现。玩家只要把游乐器的 RF 端子接上电视的天线输入，再切换到指定的电视频道，就可以让游乐器的影像与声音播放出来

任天堂红白机背面的端子群，最右边蓝绿色圈圈处就是 RF 端子，旁边是切换影像输出跟切换输出频道的开关

不只电视游乐器，早年的家用个人电脑很多都会提供 RF 端子以连接电视使用，如 Commodore 64。。

Commodore 64 内建 RF 端子(红框处)

　　电视游乐器这端的 RF 输出介面多半採用标准 RCA 端子接头，而电视这端的 RF 输入介面，早年採用的是电视天线常见的 300 欧姆双引线电缆，后来逐渐被 75 欧姆同轴电缆所取代，后者一路沿用到有线电视时代。由于一组端子得兼顾电视广播收视与游玩游戏的两种输入，所以当时的电视游乐器会附带讯号切换盒，可以让使用者切换来自电视天线或是电视游乐器的 RF 讯号输入。

当时电视要同时连接天线跟电视游乐器的话，一定会搭配这个 RF 讯号切换盒

这组是任天堂红白机包装内附的 RF 讯号切换盒，讯号切换开关做在主机上

　　RF 端子的优点就是几乎所有电视都支援(连黑白电视也行!)。但缺点也很明显。首先因为是採用原本限制就很多的电视广播讯号，将影像与声音压缩到频宽有限的无线电波频段中传输，所以画质音质很低。声音部分只有基本的单声道。而且 RF 讯号容易因为频率偏差而影响画质，加上无线电广播频率很容易受外部杂讯干扰，画面出现杂讯、扭曲、跳动、鬼影啥的都是家常便饭。后来有线电视逐渐普及后，如果线没接好，还有可能会把自己玩游戏的画面透过缆线 “广播” 到其他人家的电视上。这些都是许多老玩家当年难忘的回忆。

　　不过 RF 端子 “所有电视都通用” 这个特点目前也已经逐渐行不通了，因为类比电视广播纷纷停播(台湾省省于 2012 年 7 月停止)，许多新的电视产品已不再配备类比 RF 端子，游乐器主机也早已不採用，可说是个彻底被时代淘汰的历史规格。可能很多年轻玩家根本就不知道原来当年的电视游乐器曾靠这个端子来连接。

　　AV 端子(複合影像端子)

　　在电视游乐器、个人电脑与录放影机等连接电视的影音设备逐渐开始普及后，针对这些外接设备的专属影音端子也同时被发展出来，其中最基本也是最早出现的就是家喻户晓的「AV 端子」。AV 端子其实只是俗称，正式名称为「複合影像(Composite Video)端子」。接头部分大都採用美国 RCA 公司于 1930 年代发明的「RCA 端子」，一般会以黄色来标示影像端子、白色(单声道)或白 / 红色(双声道)来标示声音端子。

AV 端子連接到電視上的模樣

　　所謂的「複合影像」，指的是將輝度與彩度混合在一起傳輸的影像訊號，所以稱為“複合”。複合影像訊號格式也應用在許多家用影音媒體上，如 VHS 錄影帶、LD 影碟等，都是以複合影像訊號格式紀錄影像。

　　AV 端子不再採用單一、頻寬受限且易受外部雜訊干擾的 RF 訊號，而是把影像訊號跟聲音訊號各自以獨立的訊號線傳輸，因此畫質與音質比 RF 端子來得優異。但類比訊號的特性就是當訊號混合在一起之後，就不可能毫無損失地再次分離，一定會有損耗。而 AV 端子的影像是將輝度(Y)與彩度(C)訊號混合在一起傳輸，結果就是 Y/C 訊號的部分載波會重疊而無法準確分離，導致畫質的偏差，出現不正常的串色或抖線。因此 AV 端子傳輸的畫面解像度不高、畫質差強人意，直白來說就是“糊”。雖然後來有研發出較佳的 Y/C 分離技術如 3D Y/C 分離，但也只是改善而無法完全解決。

普通 Y/C 分离(左)与 3D Y/C 分离(右)的效果差异(模拟图)

　　不过 AV 端子长年以来一直作为一个最普及且最基础的影音传输介面规格，至今依然健在。

编辑当年买的是这台 SHARP 推出的红白机与磁碟机合体机种「TWIN FAMICOM」，是当时少见内建 AV 端子的游乐器主机。

　　不过当时编辑家中没有配备 AV 端子的电视，所以需要另外买专属的 RF 讯号转换器来用(接在黄色端子左边那个多孔接头上)

　　附带一提，在进入 AV 端子普及的世代之后，电视游乐器为了因应不同输出端子的连接需求，逐渐发展出各自的複合影音端子，搭配不同规格的专属线材来输出各种标准影音端子讯号。如 SEGA 在 Mark III、Master System、Mega Drive 上採用的 8Pin DIN 端子、在 Saturn 上採用的 10Pin DIN 端子，任天堂在 SFC、N64、NGC 与 Wii 上採用的 Multi Out 端子，Sony 在 PS、PS2、PS3 上採用的 AV Multi 端子等。

初代 PlayStation 最初上市的 SCPH-1000 型有直接提供 AV、S 端子输出，也有搭载 AV Multi 端子(最右侧的长方形端子)。

　　后续的改版型号逐渐取消标准影音输出端子，改以 AV Multi 端子来负责各类型影音输出连接需求。该端子一路沿用到 PS3

　　S 端子

　　在 AV 端子主导电视影像传输介面相当长一段时间后，1987 年 JVC 因应自家高阶录影机规格「S-VHS」的发表，同步制定了进阶的「S 端子」※。其中 “S” 是「分离(Separate)」的缩写，代表将辉度与彩度讯号分开传输，端子部分则是採用有 4 根接脚的 Mini-DIN 接头，因此仍旧是以单一端子传输影像。声音部分并不包括在规格之内，大多是沿用 AV 端子的白红 RCA 端子。

　　※ 最早提供 Y/C 分离影像讯号输出的是 1979 年的 Atari 800 个人电脑，不过现今所熟知的 S 端子是 1987 年 JVC 提出的版本

典型的 S 端子接头

　　S 端子将 Y/C 讯号分离传输，解决了 AV 端子複合影像渗色串色抖线的先天缺憾，画质较 AV 端子更佳，解像度更高，更能清晰锐利地呈现物体的边缘轮廓或是细小文字。在色差端子与 HDMI 端子普及之前，可说是标准解析度电视(SDTV)规格下高画质端子的代名词。不过因为 S 端子採用的 Mini-DIN 接头的接脚很细小，加上端子本身有插入方向的限制且不易辨别，容易因为不适当的插拔导致接脚弯曲或断裂，耐用性较差。

　　SCART 端子

　　SCART ※ 端子是 1976 年由法国研发制定的整合型影音端子，该规格主要在欧洲地区流行，其他地区包括美国台湾省省等则相当少见。该端子最大特色就是以单一接头整合影音传输所需的所有连接需求。而且讯号线可以根据需求设定为不同规格，功能相当完整。但代价就是接头庞大、接脚与接线繁多。

　　※「Syndicat des Constructeurs d'Appareils Radiorécepteurs et Téléviseurs」的缩写

SCART 端子，接头非常大，虽然功能完整但以全球来说并不普及

　　SCART 端子有多达 21 根接脚，设计概念就是 “通包”，当然实际运用时不会每根接脚都用上。影像部分除了前面介绍过的 AV、S 端子的讯号之外，还可以传输原汁原味的 RGB 讯号，不经过额外的讯号混合分离，是画质最佳的类比影像端子规格之一。但是否能支援 RGB 讯号输出仍需要看个别电视游乐器主机的设计。

　　声音讯号部分，SCART 端子提供双声道音讯的输出与输入各 1 组。

SCART 端子的脚位定义

　　附带一提，日本有沿用 SCART 端子的规格推出另一种以支援 RGB 影像输出为诉求的端子，称为「RGB 21-pin」或「RGB 端子」。功能与规格与原本的 SCART 端子大致相同，不过接脚定义有出入。台湾省省玩家比较熟悉的多半是此一规格，因为包含 SFC、PS1、Saturn、PS2、PS3 等主机都有支援，且官方有推出输出线。最常见的就是搭配电波新闻社 XRGB 转换器倍频成 PC 萤幕可以接受的 31KHz 讯号，以最佳画质呈现。

Sony 官方推出的 PlayStation 用 RGB 端子输出线

堪称是当年高画质代表的电脑萤幕转接神器「MICOMSOFT XRGB-1」，搭配 RGB 端子输出线可以获得最佳的类比输出画质

　　色差端子

　　前面有提到彩色电视影像是由 Y 与 C 讯号构成，而 C 又可以分为 U(色度)与 V(浓度)讯号，因此比 Y C 分离更佳的传输方式不外乎就是以 3 条独立接线来传输这 3 种讯号。色差端子正是因应此一需求而生。

SIE 针对 PS3 推出的色差端子连接线，PS2 与 PS3 的色差端子线是可以互通的

　　所谓的「色差」，指的是影像的颜色与辉度之间的 “差”，接收端可以藉由辉度值与色差值计算还原出原本的颜色。色差端子将影像分为 Y、Pb/Cb 与 Pr/Cr 共 3 组讯号，一般会採用跟 AV 端子相同的 RCA 端子传输。标准的接头颜色标示为绿(Y)、蓝(Pb/Cb)、红(Pr/Cr)，搭配双声道音讯的话，总共会有 5 个端子。

　　色差端子以 3 组独立讯号线来传输符合电视原生影像格式的完整 Y Pb/Cb Pr/Cr 讯号，因此被称为「Component Video」※。画质比 S 端子更上一层楼，彩度表现更精准。搭上同样以色差格式纪录影像的 DVD 影音光碟热潮逐渐普及。其中一大功臣莫过于首台支援 DVD-Video 影音播放功能的游乐器主机「PS2」。

　　※ 色差跟 RGB 其实都属于 Component Video

最早支援 DVD-Video 影音播放功能的 PS2 对色差端子的推广有推波助澜之效

　　此外，因应 HDTV 高画质电视技术的逐渐成熟，市场上也需要一个能承载高画质影像传输的介面，但前面提到的 RF、AV 与 S 端子都只能支援 SDTV 标准画质电视影像(480i / 576i)，只有色差端子能够支援像是 480p / 576p、720p、1080i 或 1080p 等高画质影像，因此色差端子亦成为 SDTV 过渡到 HDTV 的桥梁。

　　色差端子自 PS2 率先提供支援以来，包括 NGC、Xbox、Wii、Xbox 360、PS3 等主机都有支援。虽然色差端子是画质与支援能力最佳的类比影像端子之一，但从 PS3 世代开始，逐渐被画质更佳、连接更便利的数位影音端子 HDMI 取代，PS4、Xbox One 等主机已经不再支援。如今虽然还健在，但已经不是很常用了。

GameCube 的色差端子输出线，是透过 GameCube 专属的数位影音端子输出后，由连接线转换成类比色差讯号

　　D 端子

　　D 端子是由日本电子工业协会(EIAJ)独自制定的一种电视影像端子，是一种整合型的色差端子，将色差的 3 条讯号线整合成一个小型的 D 字形端子，再加上控制与侦测讯号接脚而成，比色差端子更方便连接。

　　D 端子的 “D” 名称是取自端子的形状，并不是指 “数位(Digital)”，传输的仍旧是类比的色差讯号。

D 端子

　　此外 D 端子还透过 D1～D5 的规格定义与标示，让使用者能更清楚得知装置所支援的输出能力。不过不论是哪一种规格，其接头与接线的构造都是一样的，差别只在影像输出与输入这两端设备的支援能力。

　　D1：支援 480i(SDTV)

　　D2：支援 480p(SDTV)、480i(SDTV)

　　D3：支援 1080i(HDTV)、480p(SDTV)、480i(SDTV)

　　D4：支援 720p(HDTV)、1080i(HDTV)、480p(SDTV)、480i(SDTV)

　　D5：支援 1080p(HDTV)、720p(HDTV)、1080i(HDTV)、480p(SDTV)、480i(SDTV)

D 端子只是整合式的色差端子，因此两者可以很轻易转接

　　D 端子没有整合音讯传输的功能，因此多半还是沿用 AV 端子的白红 RCA 端子。

很多 D 端子连接线会整合双声道音讯端子

　　D 端子产品基本上只在日本国内市场流通，并未广泛获得採用，因此台湾省省并不常见。

　　VGA 端子

　　VGA 端子其实不算是电视或电视游乐器的影音传输介面，而是在 IBM 个人电脑上发展出来的显示介面，不过因为 Dreamcast、Xbox 360 等部分电视游乐器有正式支援此一规格，所以在此一併介绍。

　　VGA(Video Graphics Array)是 1987 年在 IBM PS/2 个人电脑首度问世的电脑显示标准。採用 15 组接脚的 D-sub 接头，其中除了必要的 5 组影像讯号与接地线之外，还包括一些让输出装置与显示装置彼此沟通的讯号线，不过这并不是必需的。与前述大部分电视用影像端子不同，VGA 端子传输的是符合电脑图像原生格式的三原色类比 RGB 讯号，此外还将影像讯号中的水平同步讯号(HS)与垂直同步讯号(VS)独立传输，因此总共有 R、G、B、HS、VS 共 5 组讯号线 ※，以满足个人电脑高解析度与高更新率影像的传输与显示需求。

　　※ 部分输出装置与萤幕会採用将 HS 与 VS 讯号混合成单一组複合同步讯号的设计，或者是将 HS 与 VS 讯号混入 G 讯号的 SoG(Sync on Green)设计，因此使用到的讯号线数从 3～5 条都有可能，但标准是 5 条

VGA 端子

　　VGA 传输的是标准类比 RGB 讯号，因此也可以使用其他的端子连接，如 BNC 端子。

　　当年有一派观点认为使用 5 组 BNC 端子独立传输的 VGA 讯号衰减比较小、画面会更清晰。当初编辑也买了配备有 BNC 端子的萤幕，以及以类比输出画质著称的 Matrox 显示卡，所费不赀......进入数位世代后基本上就不需要烦恼这些了

　　VGA 端子是纯粹的影像端子，因此音讯的传输要另外连接。

　　绝大多数支援 VGA 规格的电脑萤幕，水平扫描频率的下限是 640x480 的 31KHz，是类比电视 15KHz 的 2 倍。因此如果要支援 VGA 输出连接到电脑萤幕显示，该游乐器主机至少得具备输出 480p 影像的能力。

　　率先完全支援 VGA 输出的主流游乐器主机是 SEGA 的 Dreamcast，官方有推出专门的 VGA Box 周边，可以直接连接 VGA 电脑萤幕。后续的 Xbox 360 也有推出专用 VGA 输出线，以微软 PC 起家的本业来看倒是不意外。在早年还处于映像管时代、480p 或 HDTV 高画质电视尚未普及、价格高昂的时候，让玩家可以藉由 VGA 端子将游乐器连结到平价的电脑萤幕上，享受 480p 以上的高画质影像，算是相当经济实惠的方案。

　　但 VGA 端子传输的毕竟还是类比讯号，免不了衰减的问题。如果使用的线材品质不佳，会严重影响画面的清晰度，在传输频宽较大的高解析度高更新率画面时更是显著。而且进入液晶萤幕时代之后，液晶面板本身就是以数位方式呈现画面，因此 VGA 端子逐渐被其他数位影像端子取代，如今已不复当年盛况。

　　在结束类比世代影音传输介面的回顾后，下篇将介绍现在大家比较熟悉的数位世代影音传输介面!