DVI技術導論

DVI的數據格式來自于半導體廠商Silicon Image公司所發(fā)展的PanelLink技術（此技術最早應用于筆記本電腦），并使用了最小化轉移差動信號（Transition Minimized Differential Signaling，TMDS）技術來確保高速串列數據發(fā)送的穩(wěn)定性。一個“單煉結”（Single Link）DVI通道包括了四條雙絞纜線（紅，綠，藍，時鐘頻率信號），每個像素數據量為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），并沒有將數據數據包化，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煉結通道，當兩組煉結一起使用時可以提供額外的發(fā)送帶寬，稱為雙煉結（Dual-link DVI）運作模式。DVI規(guī)格中規(guī)定以165MHz的帶寬為界，當顯示模式需求低于此帶寬時應只使用單煉結運作，以上則應自動切換為雙煉結。另外第二組煉結也可作為發(fā)送超過24位的像素色彩數據使用。

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

DVI接口的協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)送到顯示設備。當顯示設備以其原生分辨率被驅動時，僅需讀取DVI傳來的每個像素的數值數據并且套用到正確的位置即可。相對于模擬方式發(fā)送的像素數據會受到鄰接像素數據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顯示端的每個像素。使得畫面質量有基本的保障。

在此之前以模擬方式發(fā)送視頻數據的標準，如VGA是為了以顯像管（陰極射線管）為基礎的顯示設備而設計，發(fā)送的單位是水平掃描線，因此并未使用數字化的離散信號。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，并借此來表現亮度以及彩度。

然而當LCD等數字化的顯示設備開始實用化之后，以模擬方式發(fā)送信號至數字顯示設備時，該設備必須以特定頻率將掃描線信號取樣再轉換回數字格式。若取樣出現誤差就會使得畫面質量劣化，但DVI實際畫面在19吋以下與D-SUB輸出畫質并無明顯差異。且當信號來源為計算機時，顯卡將數字的畫面信號轉換為模擬輸出，再被LCD顯示器轉換回數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標準所規(guī)定的數字信號腳位之外也可包含傳統(tǒng)模擬信號（VGA）的腳位，此設計是為了維持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。隨著實現功能的不同，DVI接頭被分成三種類型：

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

• DVI-A（Analog模擬信號）

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

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

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)送的數據有經過HDCP協議所加密以防止非法復制。現今裝有DVI接口顯卡的計算機經?？衫们笆鲲@示設備作為大型顯示屏之用，但由于2007年之前產制的顯卡大多不支持HDCP，所以可能會受到版權保護技術的限制而無法以最高分辨率播放受到HDCP保護的視頻內容。

此外，DVI-D的模擬腳位故意設計得比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數字信號

• 最小時鐘頻率：25.175MHz（640x480@60Hz），當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：1 pixel or 2 pixels（雙鏈模式）；1 pixel（單鏈模式）

• 單一像素數據長度：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標準

DVI模擬信號

• RGB帶寬：400MHz at -3dB

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

VGA轉接頭只可在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，實際上內部線路只是一組DVI-I和一組DVI-D，VGA轉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），顯示屏里面有內置轉換電路，可以切換輸入信號的種類，才可以使用DVI-D轉VGA轉接頭（以顯示屏包裝內附上的轉接頭為準，如果沒有附的話，表示不能使用這種轉接頭），但實際上接頭端仍然是數字輸入。

HDMI轉接頭只可在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，使用轉接頭轉出來的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，大多顯卡都已經直接提供HDMI輸出，不再需要HDMI轉接頭。

• 蘋果顯示連接器，一種在早期麥金塔計算機上出現，現已被放棄的數字顯示屏端子，以DVI為基礎，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，一種已被放棄的數字顯示屏端子，試圖統(tǒng)合并取代DVI與HDMI的接口標準。

• DisplayPort，VESA于2006年初發(fā)表的另一種新型數字接口企圖取代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普及之前曾出現于少數顯示器的另一種數字接口。已被放棄。

• MHL，可連接移動設備與電視，與HDMI向后兼容。

DVI接口是專為LCD顯示器這樣的數字顯示設備設計的。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接口標準，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字液晶顯示器；DVI-D則實現了真正的數字信號傳輸。而DVI-I通吃上述兩個接口，當DVI-I接VGA設備時，就是起到了DVI-A的作用；當DVI-I接DVI-D設備時，便起了DVI-D的作用。為了兼容傳統(tǒng)的模擬顯示設備，現在的大部分顯卡都采用了24只數字信號針腳和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，數字顯示工作組）推出的接口標準。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技術為基礎，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化傳輸差分信號）電子協議作為基本電氣連接。TMDS是一種微分信號機制，可以將象素數據編碼，并通過串行連接傳遞。顯卡產生的數字信號由發(fā)送器按照TMDS協議編碼后通過TMDS通道發(fā)送給接收器，經過解碼送給數字顯示設備。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，可以內建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數字信號，將其解碼并傳遞到數字顯示電路中，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換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關的轉換接頭。

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。當然也有少數例外，有些顯示器只有DVI-I接口而沒有VGA接口。顯示設備采用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接口標準，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字液晶顯示器。

DVI-D則實現了真正的數字信號傳輸。

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

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