Informacje o interfejsie DVI, złączach DVI i typach kabli DVI
DVI (Digital Visual Interface) to cyfrowy interfejs wideo. Została założona we wrześniu 1998 roku na forum programistów Intel i została uruchomiona przez DDWG (Digital Display Working Group) złożoną z Silicon Image, Intel, Compaq, IBM, HP, NEC, Fujitsu i innych firm.
DVI wykorzystuje technologię TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) do przesyłania sygnałów cyfrowych. TMDS wykorzystuje zaawansowane algorytmy kodowania do konwersji 8-danych bitowych (każdego sygnału koloru podstawowego w R, G, B) na 10-dane bitowe (w tym informacje o synchronizacji pola liniowego, informacje o zegarze, dane DE, korekcja błędów, itp.) poprzez minimalną konwersję. Po zrównoważeniu prądu stałego wykorzystuje sygnały różnicowe do przesyłania danych. W porównaniu z LVDS i TTL ma lepszą kompatybilność elektromagnetyczną i może wykorzystywać tanie dedykowane kable, aby uzyskać wysokiej jakości transmisję sygnału cyfrowego na duże odległości. Cyfrowy interfejs wideo (DVI) to międzynarodowy standard otwartego interfejsu, który jest szeroko stosowany w komputerach stacjonarnych, odtwarzaczach DVD, telewizorach wysokiej rozdzielczości (HDTV), projektorach wysokiej rozdzielczości i innych urządzeniach.
Rozmiar interfejsu DVI
Istnieją 3 typy i 5 specyfikacji interfejsu DVI, a rozmiar złącza DVI wynosi 39,5 mm × 15,13 mm.
Trzy główne typy złącz DVI to: interfejs DVI-analogowy (DVI-A), interfejs DVI-cyfrowy (DVI-D) i interfejs zintegrowany DVI (DVI-I).
5 specyfikacji obejmuje DVI-A (12+5), pojedyncze łącze DVI-D (18+1), podwójne łącze DVI-D (24+1), pojedyncze łącze DVI-I ({{8 }}) i podwójne złącze DVI-I (24+5).
Interfejs DVI-analogowy (DVI-A) (12+5) przesyła wyłącznie sygnały analogowe, co zasadniczo jest specyfikacją interfejsu transmisji analogowej VGA. Gdy złącze sygnału analogowego D-Sub jest podłączone do gniazda DVI-I karty graficznej, należy zastosować złącze konwersyjne. Złącze konwersji podłącza się do wtyczki karty graficznej, która jest interfejsem DVI-A. Wtyczkę tę można również zobaczyć we wczesnych, profesjonalnych telewizorach CRT z dużym ekranem.
Interfejs DVI-Digital (DVI-D) (18+1 i 24+1) to interfejs czysto cyfrowy, który może przesyłać wyłącznie sygnały cyfrowe i nie jest kompatybilny z sygnałami analogowymi. Dlatego gniazdo DVI-D ma 18 lub 24 piny cyfrowe + 1 płaskie gniazdo.
Zintegrowany interfejs DVI (DVI-I) (18+5 i 24+5) jest zgodny z interfejsami sygnałów cyfrowych i analogowych, dlatego gniazdo DVI-I ma 18 lub 24 styki cyfrowe + 5 piny analogowe. 4 dodatkowe przewody w porównaniu do DVI-D służą do zapewnienia zgodności z tradycyjnymi sygnałami analogowymi VGA. W oparciu o tę konstrukcję gniazdo DVI-I można podłączyć za pomocą wtyczek DVI-I i DVI-D, natomiast gniazdo DVI-D można podłączyć tylko za pomocą wtyku DVI-D. Zgodność DVI-I z interfejsami analogowymi nie oznacza, że wtyczkę D-Sub interfejsu sygnału analogowego można podłączyć bezpośrednio do gniazda DVI-I. Należy go podłączyć poprzez złącze konwersyjne. Ogólnie rzecz biorąc, karty graficzne korzystające z tego interfejsu będą wyposażone w powiązane złącza konwertujące. Biorąc pod uwagę problemy ze zgodnością, obecne karty graficzne zazwyczaj korzystają z interfejsów DVI-I, które można podłączyć do zwykłych interfejsów VGA poprzez złącza konwersyjne. Monitory z dwoma interfejsami DVI zazwyczaj korzystają z interfejsu DVI-D. W przypadku monitorów z jednym interfejsem DVI i jednym interfejsem VGA, interfejs DVI zazwyczaj wykorzystuje interfejs DVI-I z sygnałami analogowymi.
Interfejs DVI jest podzielony na dwa tryby transmisji sygnałów cyfrowych: pojedyncze łącze i podwójne łącze. Szybkość transmisji interfejsu DVI z pojedynczym łączem jest tylko o połowę mniejsza niż w przypadku połączenia podwójnego, czyli 165 MHz/s. Maksymalna rozdzielczość i częstotliwość odświeżania obsługują tylko 1920x1200, 60 Hz. Jeśli chodzi o interfejs dual-link DVI, obsługuje on tryb 2560x1600, 60 Hz i obsługuje tryb 1920x1080, 120 Hz. Aby uzyskać efekt 3D, monitory LCD muszą mieć częstotliwość odświeżania 120 Hz, dlatego w rozwiązaniu 3D, jeśli używany jest interfejs DVI, należy zastosować kabel DVI ze złączem dual-link DVI. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli rozdzielczość mieści się w granicach 1920x1200, jakość wyjściowa interfejsu DVI z pojedynczym i podwójnym łączem jest taka sama.
Interfejs DVI-I to typ interfejsu obsługujący konwersję cyfrowo-analogową. Jeśli monitor posiada tylko jeden interfejs DVI, zostanie wyposażony w interfejs DVI-I obsługujący oba tryby cyfrowy/analogowy. Jeśli monitor posiada zarówno interfejsy DVI, jak i VGA, będzie wyposażony w interfejs DVI-D.
Klasyfikacja kabli DVI
Kabel DVI-A (12+5).
Kabel DVI-A z 12+5 pinami jest najpopularniejszym kablem DVI na rynku. Kabel DVI-A do DVI-A Analog/Analog jest używany w monitorach o rozdzielczości mniejszej lub równej 1920x1200. Ponieważ jakość obrazu na wyjściu jednokanałowym i dwukanałowym DVI jest taka sama w tej rozdzielczości, producenci nie muszą wydawać więcej pieniędzy na dostarczanie kabli dwukanałowych.
Kabel Single Link DVI-D(24+1/18+1).
Interfejs DVI-D to interfejs czysto cyfrowy, który może przesyłać wyłącznie sygnały cyfrowe i nie jest kompatybilny z sygnałami analogowymi. Ponieważ nie przesyła sygnałów analogowych, nie może konwertować interfejsu DVI na interfejs VGA.
Cyfrowy kabel wideo Up Angle DVI-D 18+1 z pojedynczym łączem
Kabel do monitora Dual Link 144 Hz DVI-D 24+1
Kabel Dual Link DVI-I(24+5/18+5).
Interfejs DVI-I jest kompatybilny z interfejsami cyfrowymi i analogowymi. Aby zachować kompatybilność z tradycyjnymi sygnałami analogowymi VGA, posiada on o 4 piny sygnałowe więcej niż DVI-D do przesyłania sygnałów analogowych.
Podwójny kabel przedłużający DVI-D 245 męski na żeński
Zastosowanie interfejsu DVI
Aby spełnić wymagania dotyczące wyświetlania w wysokiej rozdzielczości, skanowanie zazwyczaj przyjmuje format 1080i przy 60 Hz (tj. skanowanie z przeplotem, częstotliwość linii 33,75 kHz, częstotliwość pola 60 Hz, częstotliwość pikseli 74,25 MHz). W rzeczywistych zastosowaniach, aby zmniejszyć konwersję częstotliwości linii, wszystkie wejściowe formaty wideo (takie jak 480P, 576P, 720P itp.) są równomiernie konwertowane do formatu wyjściowego 1080i przy 60 Hz poprzez konwersję formatu (Skalowanie i usuwanie przeplotu itp.) , czyli normalizacja wielu częstotliwości. Interfejs DVI omawiany w tym artykule jest rozpatrywany w oparciu o powyższe standardy telewizji cyfrowej.
Dodanie interfejsu DVI do telewizora cyfrowego jest stosunkowo proste. Z punktu widzenia obwodu sprzętowego, jednym jest dodanie części dekodującej DVI do interfejsu, a drugim zapewnienie kanału danych na zapleczu. Jeśli oryginalne rozwiązanie telewizyjne ma konwersję A/D i odpowiednie kanały przetwarzania danych po etapie, wówczas dane wyjściowe przez dekodowanie interfejsu DVI mogą być z nim współużytkowane, ponieważ gdy format sygnału cyfrowego jest pewny, jego przepływność, częstotliwość linii, częstotliwość pola i zegar są spójne.
W rzeczywistych badaniach i rozwoju szczególną uwagę należy zwrócić na izolację wyjściowych sygnałów danych dekodowanych przez DVI i wyjściowych sygnałów danych konwersji A/D oraz aby uniknąć wzajemnych zakłóceń między kanałami front-end. Ponieważ współdzielenie dwóch grup kanałów jest równoznaczne z wydłużeniem linii sygnałowej cyfrowego pinu wyjściowego, konieczne jest przerwanie drukowanej linii sygnału cyfrowego na duże odległości przy jej charakterystycznej impedancji, aby uniknąć przekroczenia, niedoregulowania i dzwonienia sygnału sygnał cyfrowy. Zwykle do linii danych podłącza się szeregowo rezystor o wartości kilkudziesięciu omów. Jednocześnie w przypadku sterownika wyjściowego konieczne jest zminimalizowanie obciążenia pojemnościowego cyfrowego pinu wyjściowego, ale na etapie okablowania sygnałowego nie można dokładnie obliczyć obciążenia pojemnościowego. Aby ułatwić debugowanie systemu, należy rozważyć równoległe połączenie linii sygnału danych, linii sygnału synchronizacji pola linii i linii sygnału zegara z ziemią. Wartość pojemności wynosi zazwyczaj dziesiątki pF, w zależności od materiału PCB i długości sygnału. W ten sposób można osiągnąć równowagę obciążenia kanału, spójność zbocza narastającego, zbocza opadającego i fazy danych, a także można zredukować zakłócenia szumów cyfrowych i jitter.
Podczas testowania wydajności interfejsu DVI telewizora cyfrowego wskaźnik bitowego współczynnika błędów powinien osiągnąć 10-9, co oznacza, że na każdy miliard bitów dozwolony jest jeden bit błędu. Dlatego podczas testu wydajności należy zagwarantować określony czas testu. Na przykład dla częstotliwości zegara VGA@60 Hz i 25 MHz czas testu powinien być dłuższy niż 40 s. W przypadku częstotliwości pikseli 1080i przy 60 Hz i 74,25 MHz czas testu powinien być większy niż 14 s. Jednocześnie wydajność interfejsu można ocenić subiektywnie obserwując obraz przez ponad 1 minutę i nie stwierdzając widocznego szumu pikseli.
W interfejsie DVI występuje napięcie +5V i z tego napięcia należy uzyskać napięcie wykrywające wtyczkę podczas pracy (HPD). Efektywny poziom HPD powinien być większy niż 2,4 V, więc rezystancja szeregowa HPD urządzenia odbiorczego powinna być ogólnie mniejsza niż 10 kΩ. Urządzenie odbiorcze może również wykorzystać to napięcie w aplikacji do zasilania systemu, ale prąd obciążenia nie powinien być większy niż 50 mA, najlepiej mniejszy niż 10 mA, aby zapewnić wymagany poziom HPD. Aby zapewnić normalne uruchomienie interfejsu, zasilanie pamięci EDID jest korzystnie generowane przez +5V strony nadawczej.
Aby zapewnić wykonalność projektu obwodu sprzętowego, wymagane jest również wsparcie programowe. Zoptymalizowany przepływ oprogramowania jest kluczem do zapewnienia normalnego działania systemu interfejsu DVI.
Do badań zastosowań interfejsu DVI w telewizji cyfrowej i telewizorach z płaskim ekranem, kluczem jest programowanie EDID (Extended Display Identification DATA) i funkcja HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection). To wszystko są nowe zastosowania telewizji cyfrowej. Dopiero po zaimplementowaniu EDID i HDCP w telewizji cyfrowej interfejs DVI stanie się prawdziwym interfejsem telewizji cyfrowej. Nadal istnieje różnica między nadawaniem sygnału a sygnałem. Jak zastosować właściwą metodę do testowania wyjściowego sygnału wideo przez interfejs DVI w celu uzyskania dokładnych wskaźników poziomu transmisji, obecnie nie ma idealnej metody.
Jak wybrać interfejs DVI i jakie są zalety interfejsu DVI
Zalety interfejsu DVI odzwierciedlają się głównie w dwóch następujących aspektach:
1. Duża prędkość: DVI przesyła sygnały cyfrowe. Informacje o obrazie cyfrowym nie wymagają konwersji i będą przesyłane bezpośrednio do urządzenia wyświetlającego. Dzięki temu żmudny proces konwersji z sygnału cyfrowego na analogowy na cyfrowy zostaje skrócony, co znacznie oszczędza czas. Dzięki temu szybciej i skuteczniej eliminuje zjawisko duchów. Co więcej, w przypadku wykorzystania DVI do transmisji danych sygnał nie jest tłumiony, a kolory są czystsze i bardziej realistyczne.
2. Wyraźny obraz: Komputer przesyła do środka binarne sygnały cyfrowe. Jeśli do podłączenia monitora LCD używany jest interfejs VGA, sygnał musi zostać najpierw przekonwertowany na trzy podstawowe sygnały kolorów R, G, B oraz sygnały synchronizacji liniowej i polowej za pomocą przetwornika C/A (cyfrowo/analogowego) w karcie graficznej. Sygnały te są przesyłane do wyświetlacza LCD poprzez analogową linię sygnałową. Odpowiedni konwerter A/D (analogowo-cyfrowy) jest również wymagany do ponownej konwersji sygnału analogowego na sygnał cyfrowy, zanim obraz będzie mógł zostać wyświetlony na wyświetlaczu LCD. W wyżej wymienionym procesie konwersji C/A, A/D i transmisji sygnału nieuchronnie wystąpi utrata sygnału i zakłócenia, co spowoduje zniekształcenie obrazu, a nawet błędy wyświetlania. Interfejs DVI nie musi wykonywać tych konwersji, co pozwala uniknąć utraty sygnału i znacznie poprawia klarowność i szczegółowość obrazu.
W systemach Edge fusion zasadniczo stosuje się karty przechwytujące dla dwukanałowych sygnałów VGA lub dwukanałowych sygnałów DVI. Następnie wyjaśnimy istotne kwestie, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze dwukanałowej karty przechwytującej DVI, biorąc pod uwagę następujące aspekty: ① Czy DVI jest prawdziwą architekturą sygnału cyfrowego? W porównaniu z kartami przechwytującymi VGA, trudność w opracowaniu kart przechwytujących o architekturze sygnału cyfrowego DVI jest znacznie większa, dlatego musimy zwrócić uwagę, czy wybrana karta ma na karcie prosty moduł interfejsu VGA na DVI, czy też prawdziwą, cyfrową architekturę DVI karta przechwytująca. ② Ze względu na ograniczenia technologii rozwoju, próg techniczny dla kart przechwytujących DVI, w tym kart przechwytujących VGA, umożliwiających przechwytywanie sygnału wyjściowego niezależnej i niezależnej karty graficznej, będzie bardzo wysoki. Wybierając takie produkty, należy zwrócić uwagę na to, czy są one obsługiwane. ③ To, czy ma wbudowaną pamięć podręczną, jest to bardzo ważne. Wiele kluczowych parametrów karty przechwytującej wymaga ulepszenia wbudowanej pamięci podręcznej.
④Dwukanałowa karta przechwytująca DVI nie jest prostą kopią dwóch kart. Naprawdę trzeba połączyć dwie karty przechwytujące DVI w jedną, z dwiema kartami w jednym gnieździe, aby przechwytywać dwa sygnały DVI w tym samym czasie, a parametry muszą być regulowane niezależnie i nie mogą na siebie wpływać. Nie jest konieczne, aby obie karty były całkowicie ustawione na tę samą wartość, aby mogły być używane, a jednej nie można ustawić tak, aby wpływała na drugą. Przy wyborze należy również zwrócić uwagę na rozróżnienie.
⑤ Stosowanie oprogramowania powinno być stosunkowo proste, ponieważ dwukanałowa karta przechwytująca DVI służy do przechwytywania niestandardowych sygnałów obrazu, a wiele parametrów wymaga debugowania, dlatego projekt oprogramowania powinien sprzyjać płynnemu debugowaniu przez początkujących i szybko osiągnąć najlepsze rezultaty.
Kilka nieporozumień na temat interfejsu DVI
1. Mit: Jakość obrazu w interfejsach DVI i HDMI jest bardzo różna.
W obecnych warunkach przy tej samej rozdzielczości nie ma oczywistej różnicy w jakości obrazu między interfejsami DVI i HDMI, ale wraz z rozwojem interfejsu HDMI może on zapewnić więcej funkcji niż interfejs DVI.
2. Mit: interfejs HDMI może przesyłać sygnały audio, ale DVI nie.
Zarówno interfejsy DVI, jak i HDMI przesyłają sygnały TMDS. TMDS faktycznie potrzebuje tylko 4 par przewodów, a pozostałe piny są pomocnicze. Różnica polega na tym, że sygnał DVI nie zawiera dźwięku po zakodowaniu, podczas gdy sygnał HDMI jest zapakowany w dźwięk. Gdy producent koduje sygnał audio i sygnał wideo do formatu TDMS, interfejs DVI może również przesyłać sygnały audio.
jakieś specjalne DVImonitorkable
Kąt 90 stopni w górę Kabel przedłużający Dual Link DVI 24+1 męski na DVI 24+5 żeński
lewy kątowy kabel przedłużający DVI 24+1 męski na DVI 24+5 żeński
Kabel DVI z kątem w dół 24+1 na kabel DVI z kątem prostym 24+1