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由1998年9月,在Intel開發(fā)者論壇上成立的數(shù)字顯示工作小組(Digital Display Working Group簡稱DDWG)發(fā)明的一種高速傳輸數(shù)字信號的技術(shù),有DVI-A、DVI-D和DVI-I三種不同的接口形式。DVI-D只有數(shù)字接口,DVI-I有數(shù)字和模擬接口,目前應(yīng)用主要以DVI-D為主。
簡介
DVI(Digital Visual Interface),即數(shù)字視頻接口。它是1999年由Silicon Image、Intel(英特爾)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同組成DDWG(Digital Display Working Group,數(shù)字顯示工作組)推出的接口標準。
DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling),轉(zhuǎn)換最小差分信號)技術(shù)來傳輸數(shù)字信號,TMDS運用先進的編碼算法把8bit數(shù)據(jù)(R、G、B中的每路基色信號)通過最小轉(zhuǎn)換編碼為10bit數(shù)據(jù)(包含行場同步信息、時鐘信息、數(shù)據(jù)DE、糾錯等),經(jīng)過DC平衡后,采用差分信號傳輸數(shù)據(jù),它和LVDS、TTL相比有較好的電磁兼容性能,可以用低成本的專用電纜實現(xiàn)長距離、高質(zhì)量的數(shù)字信號傳輸。TMDS技術(shù)的連接傳輸結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)字視頻接口(DVI)是一種國際開放的接口標準,在PC、DVD、高清晰電視(HDTV)、高清晰投影儀等設(shè)備上有廣泛的應(yīng)用。
DVI接口的針腳定義
對于單連接,僅用下圖所示的1、2、9、10、17、18腳傳輸。
應(yīng)用
為達到高清晰度顯示要求,掃描一般采用1080i@60Hz格式(即隔行掃描,行頻33.75kHz,場頻60Hz,像素頻率74.25MHz),實際應(yīng)用中為減少行頻變換,所有的視頻輸入格式(如480P、576P、720P等)通過格式變換(Scale和De-interlace等)都統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為1080i@60Hz格式輸出,即多頻歸一。本文討論的DVI接口以上述數(shù)字電視標準為基礎(chǔ)考慮應(yīng)用。
數(shù)字電視增加DVI接口比較簡單,從硬件電路考慮,一是在接口處增加DVI解碼部分,二是在后端提供一個數(shù)據(jù)通道,如果電視原有方案中具有A/D轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的后級數(shù)據(jù)處理通道,那么DVI接口解碼輸出的數(shù)據(jù)可以與它共用,因為在數(shù)字信號格式一定的情況下,其碼率、行頻、場頻、時鐘是一致的。
在實際研究開發(fā)中,需要特別注意DVI解碼輸出數(shù)據(jù)信號、A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)信號的隔離和避免前端通道相互干擾。由于兩組通道的共用,相當于延長了數(shù)字輸出引腳的信號線長度,因此對于長距離的數(shù)字信號印制線,有必要在其特征阻抗處將其中斷,以避免數(shù)字信號的過沖、欠沖和振鈴,通常情況下在數(shù)據(jù)線上串聯(lián)幾十歐姆的電阻。同時對于輸出驅(qū)動來說,需要最大限度地減小數(shù)字輸出引腳的容性載荷,但是在信號布線階段,一般不能精確計算容性負載,為方便系統(tǒng)調(diào)試,應(yīng)考慮在數(shù)據(jù)信號線、行場同步信號線、時鐘信號線到地并聯(lián)電容,根據(jù)PCB材料、信號長度不同,電容值一般在幾十pF即可,這樣就可達到通道負載平衡、數(shù)據(jù)上升沿、下降沿和相位的一致,減少數(shù)字噪聲干擾和抖動。
數(shù)字電視DVI接口性能測試時,誤碼率指標應(yīng)達到10-9,即10億bit允許出現(xiàn)一個誤碼,因此在性能測試時必須保證一定的測試時間,如VGA@60Hz,25MHz時鐘頻率,測試時間應(yīng)大于40s,那么1080i@60Hz、74.25MHz像素頻率,測試時間應(yīng)大于14s,同時可通過主觀觀察圖像1分鐘以上,無明顯的像素噪聲以判斷接口性能的優(yōu)劣。
DVI接口中有+5V電壓,熱插拔檢測(HPD)電壓要求從此電壓獲取,HPD有效電平應(yīng)大于2.4V,因此接收設(shè)備的HPD串聯(lián)電阻一般應(yīng)小于10kΩ。應(yīng)用中接收設(shè)備也可使用此電壓,用于系統(tǒng)供電,但負載電流不應(yīng)大于50mA,最好小于10mA,以保證HPD電平需要。為保證接口的正常啟動,EDID存儲器供電最好也由發(fā)送端+5V產(chǎn)生。
為保證硬件電路設(shè)計的可行,還必須有軟件的支撐。優(yōu)化的軟件流程是保證DVI接口系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。
對于DVI接口在數(shù)字電視、平板電視上的應(yīng)用研究,更為關(guān)鍵的是EDID(Extended Display Identification DATA,即擴展顯示識別數(shù)據(jù))編程,HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)功能的實現(xiàn)。這些對于數(shù)字電視來說都是全新應(yīng)用,只有EDID和HDCP在數(shù)字電視上實現(xiàn)后,DVI接口才是真正的數(shù)字電視接口。號播出還有分別,如何利用正確的方法將DVI接口輸出的視頻信號進行準確的廣播級指標的測試,目前還沒有一個很完善的方法。
規(guī)格
DVI接口有3種類型5種規(guī)格,端子接口尺寸為39.5mm×15.13mm。
3大類包括:DVI-Analog(DVI-A)接口,DVI-Digital(DVI-D)接口,DVI-Integrated(DVI-I)接口。
5種規(guī)格包括DVI-A(12+5)、單連接DVI-D(18+1)、雙連接DVI-D(24+1)、單連接DVI-I(18+5)、雙連接DVI-I(24+5)。
DVI-Analog(DVI-A)接口(12+5)只傳輸模擬信號,實質(zhì)就是 VGA模擬傳輸接口規(guī)格。當要將模擬信號D-Sub接頭連接在顯卡的DVI-I插座時,必須使用轉(zhuǎn)換接頭。轉(zhuǎn)換接頭連接顯卡的插頭,就是DVI-A接口。早期的大屏幕專業(yè)CRT中也能看見這種插頭。
DVI-Digital(DVI-D)接口(18+1和24+1)是純數(shù)字的接口,只能傳輸數(shù)字信號,不兼容模擬信號。所以,DVI-D的插座有18個或24個數(shù)字插針的插孔+ 1個扁形插孔。
DVI-Integrated(DVI-I)接口(18+5和24+5)是兼容數(shù)字和模擬接口的,所以,DVI-I的插座就有18個或24個數(shù)字插針的插孔+5個模擬插針的插孔(就是旁邊那個四針孔和一個十字花)。比DVI-D多出來的4根線用于兼容傳統(tǒng)VGA模擬信號?;谶@樣的結(jié)構(gòu),DVI-I插座可以插DVI-I和DVI-D的插頭,而DVI-D插座只能插DVI-D的插頭。DVI-I兼容模擬接口并不意味著模擬信號的接口D-Sub插頭可以直接連接在DVI-I插座上,它必須通過一個轉(zhuǎn)換接頭才能連接使用。一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關(guān)的轉(zhuǎn)換接頭??紤]到兼容性問題,目前顯卡一般會采用DVI-I接口,這樣可以通過轉(zhuǎn)換接頭連接到普通的VGA接口。而帶有兩個DVI接口的顯示器一般使用DVI-D類型。而帶有一個DVI接口和一個VGA接口的顯示器,DVI接口一般使用帶有模擬信號的DVI-I接口。
接口種類 | 最大分辨率 |
VGA | 2048x1536,60Hz |
DVI-I單通道 | 1920x1200,60Hz |
DVI-I雙通道 | 2560x1600,60Hz/1920x1200,120Hz |
DVI-D單通道 | 1920x1200,60Hz |
DVI-D雙通道 | 2560x1600,60Hz/1920x1080,120Hz |
DVI接口在傳輸數(shù)字信號時又分為單連接(Single Link)和雙連接(Dual Link)兩種方式。單連接DVI接口的傳輸速率只有雙連接的一半,為165MHz/s ,最大的分辨率和刷新率只能支持到1920x1200,60hz 。至于雙連接的DVI接口,支持到2560x1600,60Hz模式,也可以支持1920x1080,120Hz的模式。液晶顯示器要達到3D效果必須擁有120Hz的刷新率,所以3D方案中,使用DVI的話,必須要使用雙連接的DVI接口的DVI線??偟膩碚f,如果是1920x1200內(nèi)的分辨率,單雙連接兩者輸出的畫質(zhì)是一樣的。
類型 | 信號類型 | 針數(shù) | 備注 |
DVI-I單通道 | 數(shù)字/模擬 | 18+5 | 可轉(zhuǎn)換VGA |
DVI-I雙通道 | 數(shù)字/模擬 | 24+5 | 可轉(zhuǎn)換VGA |
DVI-D單通道 | 數(shù)字 | 18+1 | 不可轉(zhuǎn)換VGA |
DVI-D雙通道 | 數(shù)字 | 24+1 | 不可轉(zhuǎn)換VGA |
DVI-A | 模擬 | 12+5 | 已廢棄 |
DVI-I支持數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換的接口類型,倘若顯示器只有一種DVI接口,那就會搭配支持數(shù)字/模擬兩種模式的DVI-I。假如顯示器有DVI和VGA兩種接口,則搭配DVI-D。
優(yōu)缺點
接口種類 | 優(yōu)點 | 缺點 | 建議 |
VGA | 支持高達2048x1536分辨率,支持熱插拔 | 容易受其他信號干擾,高分辨率下字體有點虛 | 避免畫面容易受干擾,20英寸以內(nèi)才使用VGA。 |
DVI | 高分辨率下畫面更加細膩,不容易受信號干擾 | 種類多,大部分DVI線不支持1920x1200以上分辨率。熱插拔有可能燒壞電路 | 建議全高清顯示器使用DVI,超過1920x1200分辨率或使用3D的話,需使用雙通道線材。 |