DVI技術(shù)導(dǎo)論

DVI的數(shù)據(jù)格式來自于半導(dǎo)體廠商Silicon Image公司所發(fā)展的PanelLink技術(shù)（此技術(shù)最早應(yīng)用于筆記本電腦），并使用了最小化轉(zhuǎn)移差動信號（Transition Minimized Differential Signaling，TMDS）技術(shù)來確保高速串列數(shù)據(jù)發(fā)送的穩(wěn)定性。一個“單煉結(jié)”（Single Link）DVI通道包括了四條雙絞纜線（紅，綠，藍，時鐘頻率信號），每個像素數(shù)據(jù)量為24位。信號的時序與VGA極為類似。畫面是以逐行的方式被發(fā)送，并在每一行與每禎畫面發(fā)送完畢后加入一個特定的空白時間（類似模擬掃描線），并沒有將數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包化，也不會只更新前后畫面改變的部分。每張畫面在該更新時都會被完整的重新發(fā)送。

單煉結(jié)DVI最大可發(fā)送的分辨率為2.6百萬像素，每秒鐘更新60次。新版的DVI規(guī)格中提供一組額外的DVI煉結(jié)通道，當(dāng)兩組煉結(jié)一起使用時可以提供額外的發(fā)送帶寬，稱為雙煉結(jié)（Dual-link DVI）運作模式。DVI規(guī)格中規(guī)定以165MHz的帶寬為界，當(dāng)顯示模式需求低于此帶寬時應(yīng)只使用單煉結(jié)運作，以上則應(yīng)自動切換為雙煉結(jié)。另外第二組煉結(jié)也可作為發(fā)送超過24位的像素色彩數(shù)據(jù)使用。

另外，DVI接頭內(nèi)也如同VGA接口一樣備有DDC-2協(xié)議的腳位以便顯卡能讀取顯示屏的EDID（延伸顯示能力識別）數(shù)據(jù)，藉以幫助顯卡決定其可能的輸出分辨率。

DVI接口的協(xié)議會使得像素的亮度與色彩信號從信號來源（如顯卡）以二進制方式發(fā)送到顯示設(shè)備。當(dāng)顯示設(shè)備以其原生分辨率被驅(qū)動時，僅需讀取DVI傳來的每個像素的數(shù)值數(shù)據(jù)并且套用到正確的位置即可。相對于模擬方式發(fā)送的像素數(shù)據(jù)會受到鄰接像素數(shù)據(jù)以及電磁噪聲以及其他的模擬有損影響，在此方法中，輸出端寄存器中的每個像素都直接對應(yīng)顯示端的每個像素。使得畫面質(zhì)量有基本的保障。

在此之前以模擬方式發(fā)送視頻數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，如VGA是為了以顯像管（陰極射線管）為基礎(chǔ)的顯示設(shè)備而設(shè)計，發(fā)送的單位是水平掃描線，因此并未使用數(shù)字化的離散信號。模擬發(fā)送的視頻信號是以變更輸出電壓來控制掃描中的電子流束的密度，并借此來表現(xiàn)亮度以及彩度。

然而當(dāng)LCD等數(shù)字化的顯示設(shè)備開始實用化之后，以模擬方式發(fā)送信號至數(shù)字顯示設(shè)備時，該設(shè)備必須以特定頻率將掃描線信號取樣再轉(zhuǎn)換回數(shù)字格式。若取樣出現(xiàn)誤差就會使得畫面質(zhì)量劣化，但DVI實際畫面在19吋以下與D-SUB輸出畫質(zhì)并無明顯差異。且當(dāng)信號來源為計算機時，顯卡將數(shù)字的畫面信號轉(zhuǎn)換為模擬輸出，再被LCD顯示器轉(zhuǎn)換回數(shù)字畫面的流程顯然是多余的。因此DVI也隨著LCD顯示器成為主流而被廣泛使用。

DVI接頭除包含DVI標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的數(shù)字信號腳位之外也可包含傳統(tǒng)模擬信號（VGA）的腳位，此設(shè)計是為了維持DVI的通用性以便不同形式的顯示屏可以共享同一種連接線。隨著實現(xiàn)功能的不同，DVI接頭被分成三種類型：

• DVI-D（Digital數(shù)字信號；single link或dual link）

• DVI-A（Analog模擬信號）

• DVI-I（Integrated混合式；數(shù)字及模擬信號皆可；single link或dual link）

此外，有實現(xiàn)出第二組DVI煉路的接頭被稱為DVI-DL（dual link），以強調(diào)傳輸能力。

某些較新型的DVD播放機，電視機（包括HDTV）以及投影機采用了所謂"DVI/HDCP"接頭，這種接頭在外型上完全與DVI相同，但是其發(fā)送的數(shù)據(jù)有經(jīng)過HDCP協(xié)議所加密以防止非法復(fù)制。現(xiàn)今裝有DVI接口顯卡的計算機經(jīng)?？衫们笆鲲@示設(shè)備作為大型顯示屏之用，但由于2007年之前產(chǎn)制的顯卡大多不支持HDCP，所以可能會受到版權(quán)保護技術(shù)的限制而無法以最高分辨率播放受到HDCP保護的視頻內(nèi)容。

此外，DVI-D的模擬腳位故意設(shè)計得比DVI-I的同樣腳位短，以防止用戶將DVI-I公頭誤插入DVI-D的母座。

DVI數(shù)字信號

• 最小時鐘頻率：25.175MHz（640x480@60Hz），當(dāng)T.M.D.S. Clock小于22.5 MHz時，DVI Link被識別為inactive狀態(tài)；

• 單鏈模式最大時鐘頻率：165MHz（3.7 Gbit/s）

• 雙鏈模式最大時鐘頻率：330MHz（Primary link：165MHz Secondary link：165MHz）

• 每一時鐘頻率可發(fā)送像素數(shù)：1 pixel or 2 pixels（雙鏈模式）；1 pixel（單鏈模式）

• 單一像素數(shù)據(jù)長度：24位/30比特/36位/48位

• 單鏈模式分辨率示例（single link）：

• HDTV（1920×1080）@ 60Hz with 5%LCD blanking（131MHz）

• UXGA（1600×1200）@ 60Hz withGTF blanking（161MHz）

• WUXGA（1920×1200）@ 60Hz（154MHz）

• SXGA（1280×1024）@ 85Hz with GTF blanking（159MHz）

• 雙鏈模式分辨率示例（dual link）：

• QXGA（2048×1536）@ 75Hz with GTF blanking（2×170 MHz）

• HDTV（1920×1080）@ 85Hz with GTF blanking（2×126 MHz）

• WQXGA（2560×1600）@ 60Hz with GTF blanking (2x174 MHz)（30" LCD Dell, Apple, Samsung）

• WQUXGA（3840×2400）@ 33Hz with GTF blanking (2x159 MHz)

GTF（Generalized Timing Formula）是一種VESA標(biāo)準(zhǔn)

DVI模擬信號

• RGB帶寬：400MHz at -3dB

DVI可使用便宜的被動式轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)成VGA或HDMI。被動式轉(zhuǎn)接頭是指，該轉(zhuǎn)接頭只是一組“被動的”電路，沒有“主動的”芯片進行運算。若要把DisplayPort轉(zhuǎn)成VGA就需要主動式轉(zhuǎn)接頭。

VGA轉(zhuǎn)接頭只可在DVI-I或DVI-A上使用，不能用在DVI-D，也無法插入DVI-D。要注意，一些顯卡提供兩個DVI-I外型的輸出端子，實際上內(nèi)部線路只是一組DVI-I和一組DVI-D，VGA轉(zhuǎn)接頭必須插在真正的DVI-I上才能使用。AMD在2013年末推出的Radeon R9 290系列開始，移除了模擬信號輸出功能，兩個DVI都是DVI-D。用家要連接采用VGA端子的顯示屏，必須購買主動式轉(zhuǎn)接頭，除非顯示屏是使用多端子接頭（例如VGA , DVI-D和HDMI），顯示屏里面有內(nèi)置轉(zhuǎn)換電路，可以切換輸入信號的種類，才可以使用DVI-D轉(zhuǎn)VGA轉(zhuǎn)接頭（以顯示屏包裝內(nèi)附上的轉(zhuǎn)接頭為準(zhǔn)，如果沒有附的話，表示不能使用這種轉(zhuǎn)接頭），但實際上接頭端仍然是數(shù)字輸入。

HDMI轉(zhuǎn)接頭只可在DVI-I或DVI-D上使用，不能用在DVI-A，也無法插入DVI-A。一般而言，使用轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)出來的HDMI是沒有音頻功能的，因為DVI本身只是視頻接口。ATiRadeon HD 3000顯卡上的DVI可轉(zhuǎn)出帶有音頻的HDMI，原理是使用dual link中未被使用的針腳提供音頻功能，但必須使用原廠印有ATi字樣的轉(zhuǎn)接頭。很多年前HDMI還未普及，所有顯卡都沒有HDMI，大多顯卡都已經(jīng)直接提供HDMI輸出，不再需要HDMI轉(zhuǎn)接頭。

• 蘋果顯示連接器，一種在早期麥金塔計算機上出現(xiàn)，現(xiàn)已被放棄的數(shù)字顯示屏端子，以DVI為基礎(chǔ)，并附加了USB與Firewire連接的能力。

• D-Sub端子，非常普遍的計算機顯示屏模擬接口。

• HDMI，視頻部分向前兼容于DVI，并附加數(shù)字音頻傳輸能力的新型影音家電接口。

• 統(tǒng)一顯示接口，一種已被放棄的數(shù)字顯示屏端子，試圖統(tǒng)合并取代DVI與HDMI的接口標(biāo)準(zhǔn)。

• DisplayPort，VESA于2006年初發(fā)表的另一種新型數(shù)字接口企圖取代HDMI與DVI，與HDMI/DVI不兼容。

• 液晶顯示器

• DMS-59，一種可同時輸出兩組模擬與兩組數(shù)字信號的接口。

• LFH，DMS-59接口之前身。

• DFP端子，DVI普及之前曾出現(xiàn)于少數(shù)顯示器的另一種數(shù)字接口。已被放棄。

• MHL，可連接移動設(shè)備與電視，與HDMI向后兼容。

DVI接口是專為LCD顯示器這樣的數(shù)字顯示設(shè)備設(shè)計的。DVI接口有多種規(guī)格，分為DVI-A、DVI-D和DVI-I。 DVI-A其實就是VGA接口標(biāo)準(zhǔn)，只是換湯不換藥而已。所以帶有DVI接口的液晶顯示器也并不一定就是真正的數(shù)字液晶顯示器；DVI-D則實現(xiàn)了真正的數(shù)字信號傳輸。而DVI-I通吃上述兩個接口，當(dāng)DVI-I接VGA設(shè)備時，就是起到了DVI-A的作用；當(dāng)DVI-I接DVI-D設(shè)備時，便起了DVI-D的作用。為了兼容傳統(tǒng)的模擬顯示設(shè)備，現(xiàn)在的大部分顯卡都采用了24只數(shù)字信號針腳和5只模擬信號針腳的DVI-I接口,這些接口都是為液晶提供的。（圖片中左為DVI-D，右為DVI-I）

DVI全稱為Digital Visual Interface，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(biāo)準(zhǔn)。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術(shù)為基礎(chǔ)，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號）電子協(xié)議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號機制，可以將象素數(shù)據(jù)編碼，并通過串行連接傳遞。顯卡產(chǎn)生的數(shù)字信號由發(fā)送器按照TMDS協(xié)議編碼后通過TMDS通道發(fā)送給接收器，經(jīng)過解碼送給數(shù)字顯示設(shè)備。一個DVI顯示系統(tǒng)包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源，可以內(nèi)建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現(xiàn)在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數(shù)字信號，將其解碼并傳遞到數(shù)字顯示電路中，通過這兩者，顯卡發(fā)出的信號成為顯示器上的圖象。

目前的DVI接口分為兩種，一個是DVI-D接口，只能接收數(shù)字信號，接口上只有3排8列共24個針腳，其中右上角的一個針腳為空。不兼容模擬信號。

另外一種則是DVI-I接口，可同時兼容模擬和數(shù)字信號。兼容模擬信號并不意味著模擬信號的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個轉(zhuǎn)換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關(guān)的轉(zhuǎn)換接頭。

考慮到兼容性問題，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DVI接口的顯示器一般使用DVI-D接口，因為這樣的顯示器一般也帶有VGA接口，因此不需要帶有模擬信號的DVI-I接口。當(dāng)然也有少數(shù)例外，有些顯示器只有DVI-I接口而沒有VGA接口。顯示設(shè)備采用DVI接口具有主要有以下兩大優(yōu)點：

圖片中左為DVI-I，右為DVI-D

DVI-A其實就是VGA接口標(biāo)準(zhǔn)，只是換湯不換藥而已。所以帶有DVI接口的液晶顯示器也并不一定就是真正的數(shù)字液晶顯示器。

DVI-D則實現(xiàn)了真正的數(shù)字信號傳輸。

而DVI-I通吃上述兩個接口，當(dāng)DVI-I接VGA設(shè)備時，就是起到了DVI-A的作用；當(dāng)DVI-I接DVI-D設(shè)備時，便起了DVI-D的作用。

為了兼容傳統(tǒng)的模擬顯示設(shè)備，大部分顯卡都采用了24只數(shù)字信號針腳和5只模擬信號針腳的DVI-I接口。