标签: 视频信号基础知识（四）dvi数字视频信号

视频信号基础知识（四）数字视频信号 DVI（Digital Visual Interface），即数字视频接口。它是1999年由Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。 基本含义 编辑 DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种差分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。 一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。 2接口分类 编辑 一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚 style='orphans: auto;text-align:start;widows: auto;-webkit-text-stroke-width: 0px; word-spacing:0px' alt=各种接口示意图 class="" v:shapes="_x0000_i1025"各种接口示意图 ，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。 另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。 DVI信号，HDCP信号和HDMI 信号针对VGA信号而言，如果排除各种协议的话，信号通道本质是一致的，都是DVI信号。因此先介绍DVI信号的特点。 在模拟显示方式中，将待显示的数字R.G.B信号（8bit并行信号）在显卡中经过D/A转换成模拟信号，传输后进入显示器，经处理后驱动R.G.B电子*，显示到荧光屏上，整个过程是模拟的。而数字显示方式不同，模拟的R.G.B信号到达显示设备后（LCD 或DLP，PDP等）经过A/D处理，转换为数字信号，随后由数字信号在TFT LCD source driver中通过DAC转换变成模拟信号控制液晶板透射或反射光线或DMD晶片反射光线或由等离子体发光，达到显示的效果。在这个过程中明显地存在一个由数字→模拟→数字→模拟的转换过程，信号损失较大（一次A/D，D/A过程将在频谱上损失6dB，带宽最大保留为像素时钟的1/2），并且会存在诸如拖尾，模糊，重影等传输问题。 当前带有数字接口的计算机显卡已经相当普遍，甚至笔记本电脑也配备了DVI接口，显示设备中也是越来越多的设备带有数字信号接口，因此数字→数字方式的应用环境已经成熟。 DVI原理上是将待显示的R.G.B数字信号与H.V信号进行组合编码，每个像素点按10bit的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换，把编码后的R.G..B数字串行码流与像素时钟等4个信号按照平衡方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的10倍，以1024×768×70的分辨率为例，码流时钟为70Mbps×10，折合为0.7Gbps。一般DVI1.0的码流在0.24Gbps到1.65Gbps之间。 DVI有DVI1.0和DVI2.0两种标准，其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道，传输图像的最高像素时钟为165M（1600RGB*1200@60Hz，UXGA），信道中的最高信号传输码流为1.65Gbps。DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道，传输图像的最高像素时钟为330M，每组信道中的最高信号传输码流也为1.65Gbps。在显示设备中，还没有DVI2.0的应用时，因此本文所讨论的DVI都是指DVI1.0标准。 3接口优点 编辑 考虑到兼容性问题，显卡一般会采用DVI-I接口，这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有DVI接口的显示器一般使用DVI-D接口，因为这样的显示器一般也带有VGA接口，因此不需要带有模拟信号的DVI-I接口。当然也有少数例外，有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。显示设备采用DVI接口具有主要有以下几大优点： 一 速度快　 DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。 二 画面清晰　 　 计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（数字/模拟）转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。 三 支持 HDCP 协议　 DVI接口可以支持HDCP协议，为将来看带版权的高清视频打下基础。不过要想让显卡支持HDCP，光有DVI接口是不行的，需要加装专用的芯片，还要交纳不菲的HDCP认证费，因此真正支持HDCP协议的显卡还不多。 HDCP信号从接口形式，管脚定义，数据格式等都与DVI相同，只是考虑保密的原因，对数据进行了加密，要符合HDCP的协议要求。考虑到这只是协议层面的不同，我们可将此两者等同考虑。 4接口标准 编辑 DVI接口和VGA接口不同，DVI接口存在很多标准，使用显示器时一定要搞明白。DVI一共分为5种标准。其中DVI-D和DVI-I分为“双通道”和“单通道”两种类型，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成本很高，因此只有部分专业设备才具备，普通消费者很难见到。 DVI-A是一种模拟传输标准，晚期的大屏幕专业CRT中能看见。不过由于和VGA没有本质区别，性能也不高，因此DVI-A事实上已经被废弃了。至于DFP接口，这是一种已经被废弃的早期的数字规范。 关于 DVI 信号的各种特性，可以参考下表： 规格 信号 备注 DVI-I双通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-I单通道 数字/模拟 可转换VGA DVI-D双通道 数字 不可转换VGA DVI-D单通道 数字 不可转换VGA DVI-A 模拟 已废弃 5引脚定义 编辑 dvi各种标准之间的比较如下表所示： DVI-A ( A= Analog ) DVI-D ( D= Digital ) DVI-I ( I = A+D = Integrated ) 是模拟信号接口， 只能去接 DVI-A 或者 VGA 接口的信号。 是数字信号接口， 只能去接 DVI-D 接口的信号。 含及上述两个接口， 在管脚定义上有明显的区分。 不支持数字信号 不支持模拟信号 当 DVI-I 接 VGA 时， 就是 起到了 DVI-A 的作用。 　 　 当 DVI-I 接 DVI时， 只起了 DVI-D 的作用。 其中DVI-D和DVI-I的引脚定义如下表所示： DVI-D针脚图 DVI-I针脚图 DIV-I接口针脚含义图： C1 = Analog Red 模拟视频信号 三基色信号线中的 红 C2 = Analog Green 模拟视频信号 三基色信号线中的 绿 C3 = Analog Blue 模拟视频信号 三基色信号线中的 蓝 C4 = Analog H （ Horizontal ）sync 模拟视频信号 （水平扫描） 行同步信号 C5 = Analog Ground 模拟视频信号 地线 8 = Analog V （ Vertical ） sync 模拟视频信号 （垂直扫描） 场同步信号 （ 在 DVI-D 中， 8 是 No Connect 就是 空脚， 什么也没有连接 ） 从针脚上可以看出，除了地线以外，DVI-I接口比DVI-D接口原架构规范上，多了RGBHV这几个与 VGA 定义一样的信号线插脚。而这些多余出来的针脚就是DVI-A，两者结合就构成了DVI-I接口。 三种接口的区别 6接口现状 编辑 市场上的DVI线有18+1和24+1以及18+5和24+5这4种规格。 18针属于单通道DVI，传输速率只有24针的一半，为165Mbps。在画面显示上，单通道的DVI支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右，会造成显示质量的下降。一般来讲，单通道的DVI接口，最大的刷新率只能支持到1920*1080*60hz或1600*1200*60hz，即现有23寸宽屏显示器和20寸普通比例显示器的正常显示，再高的话就会造成显示效果的下降。而使用大屏液晶显示器的话，24针的双通道DVI是必须具备的条件。 至于18+5和24+5这种规格都属于DVI-I，多出来得4根线用于兼容传统VGA模拟信号。这种接口在显示卡上用的多，显示器基本不用，除非是970P这样的单接口显示器才会考虑采用。 如果显示器低于23寸宽屏或20寸普屏的话，使用18针DVI完全没有问题，用24针的当然可以，但有些浪费了。另外，如果想用大屏幕显示器的话，一款具备双通道输出的显示卡也非常重要。因此大多数显卡采用的是DVI-I双通道接口，性能达到要求。实际上显示卡在很多情况下，DVI能达到应有的性能指标。 从针脚上可以看出，除了地线以外，DVI-I接口比DVI-D接口原架构规范上，多了RGBHV这几个与 VGA 定义一样的信号线插脚。而这些多余出来的针脚就是DVI-A，两者结合就构成了DVI-I接口。   DVI-I 18+5(单通道) 支持最大分辨率1920*1200 60Hz DVI-I 24+5(双通道) 支持最大分辨率2560*1600 60Hz 1920*1200 120Hz DVI-D 18+1(单通道) 支持最大分辨率1920*1200 60Hz DVI-D 24+1(单通道) 支持最大分辨率2560*1600 60Hz 1920*1200 120Hz