Über DVI-Schnittstelle, DVI-Anschlüsse und Arten von DVI-Kabeln
DVI (Digital Visual Interface) ist eine digitale Videoschnittstelle. Sie wurde im September 1998 auf dem Intel Developer Forum entwickelt und von der DDWG (Digital Display Working Group) eingeführt, die aus Silicon Image, Intel, Compaq, IBM, HP, NEC, Fujitsu und anderen Unternehmen besteht.
DVI basiert auf der TMDS-Technologie (Transition Minimized Differential Signaling) zur Übertragung digitaler Signale. TMDS verwendet fortschrittliche Codierungsalgorithmen, um 8--Bit-Daten (jedes Primärfarbsignal in R, G, B) durch minimale Konvertierung in 10--Bit-Daten (einschließlich Zeilenfeldsynchronisierungsinformationen, Taktinformationen, Daten-DE, Fehlerkorrektur usw.) umzuwandeln. Nach dem DC-Ausgleich werden zur Datenübertragung Differenzsignale verwendet. Im Vergleich zu LVDS und TTL weist es eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit auf und kann kostengünstige dedizierte Kabel verwenden, um eine digitale Signalübertragung hoher Qualität über große Entfernungen zu erreichen. Digital Video Interface (DVI) ist ein internationaler offener Schnittstellenstandard, der häufig in PCs, DVDs, hochauflösenden Fernsehern (HDTVs), hochauflösenden Projektoren und anderen Geräten verwendet wird.
Größe der DVI-Schnittstelle
Es gibt drei Typen und fünf Spezifikationen der DVI-Schnittstelle, und die DVI-Anschlussgröße beträgt 39,5 mm × 15,13 mm.
Es gibt drei Haupttypen von DVI-Anschlüssen: DVI-Analog-Schnittstelle (DVI-A), DVI-Digital-Schnittstelle (DVI-D) und DVI-Integrierte Schnittstelle (DVI-I).
Die 5 Spezifikationen umfassen DVI-A (12+5), Single Link DVI-D (18+1), Dual Link DVI-D (24+1), Single Link DVI-I (18+5) und Dual Link DVI-I (24+5).
Die DVI-Analog-Schnittstelle (DVI-A) (12+5) überträgt nur analoge Signale, was im Wesentlichen der Spezifikation der VGA-Analogübertragungsschnittstelle entspricht. Wenn der D-Sub-Anschluss für analoge Signale an die DVI-I-Buchse der Grafikkarte angeschlossen wird, muss ein Konvertierungsstecker verwendet werden. Der Konvertierungsstecker wird an den Stecker der Grafikkarte angeschlossen, der die DVI-A-Schnittstelle darstellt. Dieser Stecker ist auch in frühen professionellen CRTs mit großem Bildschirm zu sehen.
Die DVI-Digital (DVI-D)-Schnittstelle (18+1 und 24+1) ist eine rein digitale Schnittstelle, die nur digitale Signale übertragen kann und nicht mit analogen Signalen kompatibel ist. Daher verfügt die DVI-D-Buchse über 18 oder 24 digitale Pins + 1 Flachstecker.
Die integrierte DVI-Schnittstelle (DVI-I) (18+5 und 24+5) ist mit digitalen und analogen Signalschnittstellen kompatibel. Daher verfügt die DVI-I-Buchse über 18 digitale Pins oder 24 analoge Pins. Die 4 zusätzlichen Kabel im Vergleich zu DVI-D dienen der Kompatibilität mit herkömmlichen analogen VGA-Signalen. Basierend auf dieser Struktur kann die DVI-I-Buchse mit DVI-I- und DVI-D-Steckern verbunden werden, während die DVI-D-Buchse nur mit einem DVI-D-Stecker verbunden werden kann. Die Kompatibilität von DVI-I mit analogen Schnittstellen bedeutet nicht, dass der D-Sub-Stecker der analogen Signalschnittstelle direkt mit der DVI-I-Buchse verbunden werden kann. Die Verbindung muss über einen Konvertierungsstecker erfolgen. Im Allgemeinen werden Grafikkarten, die diese Schnittstelle verwenden, mit entsprechenden Konvertierungssteckern geliefert. Aus Kompatibilitätsgründen verwenden aktuelle Grafikkarten im Allgemeinen DVI-I-Schnittstellen, die über Konvertierungsstecker mit gewöhnlichen VGA-Schnittstellen verbunden werden können. Monitore mit zwei DVI-Schnittstellen verwenden im Allgemeinen eine DVI-D-Schnittstelle. Bei Monitoren mit einer DVI-Schnittstelle und einer VGA-Schnittstelle wird als DVI-Schnittstelle im Allgemeinen eine DVI-I-Schnittstelle mit analogen Signalen verwendet.
Die DVI-Schnittstelle ist bei der Übertragung digitaler Signale in zwei Modi unterteilt: Single Link und Dual Link. Die Übertragungsrate der Single-Link-DVI-Schnittstelle beträgt nur die Hälfte der Dual-Verbindung, also 165 MHz/s. Die maximale Auflösung und Bildwiederholrate wird nur 1920 x 1200, 60 Hz unterstützen. Die Dual-Link-DVI-Schnittstelle unterstützt 2560 x 1600, 60 Hz und 1920 x 1080, 120 Hz. LCD-Monitore müssen eine Bildwiederholrate von 120 Hz haben, um 3D-Effekte zu erzielen. Wenn also bei der 3D-Lösung eine DVI-Schnittstelle verwendet wird, muss ein DVI-Kabel mit einem Dual-Link-DVI-Anschluss verwendet werden. Im Allgemeinen ist die Ausgabequalität der Single- und Dual-Link-DVI-Schnittstelle gleich, wenn die Auflösung innerhalb von 1920 x 1200 liegt.
Die DVI-I-Schnittstelle ist ein Schnittstellentyp, der die Digital-/Analog-Konvertierung unterstützt. Wenn der Monitor nur eine DVI-Schnittstelle hat, ist er mit einer DVI-I-Schnittstelle ausgestattet, die sowohl den Digital- als auch den Analogmodus unterstützt. Wenn der Monitor sowohl DVI- als auch VGA-Schnittstellen hat, ist er mit einer DVI-D-Schnittstelle ausgestattet.
Klassifizierung von DVI-Kabeln
DVI-A (12+5)-Kabel
Das 12+5-polige DVI-A-Kabel ist das am häufigsten auf dem Markt erhältliche DVI-Kabel. DVI-A-zu-DVI-A-Analog/Analog-Kabel wird in Monitoren mit einer Auflösung von höchstens 1920 x 1200 verwendet. Da die Bildqualität des DVI-Einzelkanal- und Zweikanalausgangs innerhalb dieser Auflösung gleich ist, müssen die Hersteller kein zusätzliches Geld für Zweikanalkabel ausgeben.
Single-Link-DVI-D(24+1/18+1)-Kabel
Die DVI-D-Schnittstelle ist eine rein digitale Schnittstelle, die nur digitale Signale übertragen kann und nicht mit analogen Signalen kompatibel ist. Da sie keine analogen Signale überträgt, kann sie die DVI-Schnittstelle nicht in eine VGA-Schnittstelle umwandeln.
Aufwärts gewinkeltes DVI-D 18+1 Single Link-Digital-Videokabel
144HZ DVI-D 24+1 Dual Link Monitorkabel
Dual Link DVI-I(24+5/18+5)-Kabel
Die DVI-I-Schnittstelle ist mit digitalen und analogen Schnittstellen kompatibel. Um mit herkömmlichen analogen VGA-Signalen kompatibel zu sein, verfügt sie zur Übertragung analoger Signale über 4 Signalpins mehr als DVI-D.
Dual Link DVI-D 245 Stecker auf Buchse Verlängerungskabel
Anwendung der DVI-Schnittstelle
Um die Anforderungen an eine hochauflösende Anzeige zu erfüllen, wird beim Scannen im Allgemeinen das Format 1080i@60Hz verwendet (d. h. Zeilensprungverfahren, Zeilenfrequenz 33,75 kHz, Halbbildfrequenz 60 Hz, Pixelfrequenz 74,25 MHz). In tatsächlichen Anwendungen werden alle Videoeingangsformate (wie 480P, 576P, 720P usw.) durch Formatkonvertierung (Skalierung und Deinterlace usw.), d. h. durch Mehrfrequenznormalisierung, einheitlich in das Ausgabeformat 1080i@60Hz konvertiert, um die Zeilenfrequenzkonvertierung zu reduzieren. Die in diesem Artikel behandelte DVI-Schnittstelle basiert auf den oben genannten digitalen TV-Standards.
Es ist relativ einfach, einem digitalen Fernseher eine DVI-Schnittstelle hinzuzufügen. Aus Sicht der Hardwareschaltung besteht eine darin, einen DVI-Decodierungsteil an der Schnittstelle hinzuzufügen, und die andere darin, einen Datenkanal am Backend bereitzustellen. Wenn die ursprüngliche TV-Lösung über eine A/D-Umwandlung und entsprechende nachgeschaltete Datenverarbeitungskanäle verfügt, können die von der DVI-Schnittstellendecodierung ausgegebenen Daten damit geteilt werden, da bei einem bestimmten digitalen Signalformat Bitrate, Zeilenfrequenz, Halbbildfrequenz und Taktfrequenz konsistent sind.
Bei der tatsächlichen Forschung und Entwicklung muss besonderes Augenmerk auf die Isolierung der DVI-Decodierungs-Ausgangsdatensignale und der A/D-Umwandlungs-Ausgangsdatensignale gelegt werden, um gegenseitige Störungen zwischen den Front-End-Kanälen zu vermeiden. Da die gemeinsame Nutzung zweier Kanalgruppen gleichbedeutend mit einer Verlängerung der Signalleitung des digitalen Ausgangspins ist, ist es notwendig, die gedruckte Langstrecken-Digitalsignalleitung an ihrer charakteristischen Impedanz zu unterbrechen, um Überschwingen, Unterschwingen und Klingeln des digitalen Signals zu vermeiden. Normalerweise wird ein Widerstand von mehreren zehn Ohm in Reihe mit der Datenleitung verbunden. Gleichzeitig ist es für den Ausgangstreiber notwendig, die kapazitive Last des digitalen Ausgangspins zu minimieren, aber in der Signalverdrahtungsphase kann die kapazitive Last nicht genau berechnet werden. Um die Systemfehlerbehebung zu erleichtern, sollte erwogen werden, die Datensignalleitung, die Signalleitung zur Zeilenfeldsynchronisierung und die Taktsignalleitung parallel mit der Masse zu verbinden. Der Kapazitätswert beträgt im Allgemeinen mehrere zehn pF, abhängig vom PCB-Material und der Signallänge. Auf diese Weise können ein Kanallastausgleich, Konsistenz der steigenden und fallenden Flanken sowie der Phase der Daten erreicht und digitale Rauschstörungen und Jitter reduziert werden.
Beim Testen der Leistung der DVI-Schnittstelle eines digitalen Fernsehers sollte der Bitfehlerratenindex 10-9 erreichen, d. h. pro 1 Milliarde Bits ist ein Bitfehler zulässig. Daher muss während des Leistungstests eine bestimmte Testzeit garantiert werden. Beispielsweise sollte die Testzeit für VGA@60Hz, 25MHz Taktfrequenz länger als 40 s sein. Für 1080i@60Hz, 74,25MHz Pixelfrequenz sollte die Testzeit länger als 14 s sein. Gleichzeitig kann die Schnittstellenleistung beurteilt werden, indem das Bild mehr als 1 Minute lang subjektiv beobachtet wird und kein offensichtliches Pixelrauschen auftritt.
In der DVI-Schnittstelle liegt eine Spannung von +5 V an, und die Hot-Plug-Erkennungsspannung (HPD) muss aus dieser Spannung gewonnen werden. Der effektive HPD-Pegel sollte größer als 2,4 V sein, daher sollte der HPD-Serienwiderstand des Empfangsgeräts im Allgemeinen weniger als 10 kΩ betragen. Das Empfangsgerät kann diese Spannung auch in der Anwendung zur Systemstromversorgung verwenden, aber der Laststrom sollte nicht größer als 50 mA, vorzugsweise weniger als 10 mA sein, um die HPD-Pegelanforderung zu erfüllen. Um den normalen Start der Schnittstelle zu gewährleisten, wird die EDID-Speicherstromversorgung vorzugsweise auch durch die +5 V des Sendeendes erzeugt.
Um die Machbarkeit des Hardware-Schaltkreisdesigns sicherzustellen, ist auch Softwareunterstützung erforderlich. Ein optimierter Softwarefluss ist der Schlüssel zur Gewährleistung des normalen Betriebs des DVI-Schnittstellensystems.
Für die Anwendungsforschung der DVI-Schnittstelle bei Digitalfernsehen und Flachbildfernsehern sind die EDID-Programmierung (Extended Display Identification DATA) und die HDCP-Funktion (High-bandwidth Digital Content Protection) der Schlüssel. Dies sind alles neue Anwendungen für Digitalfernsehen. Erst wenn EDID und HDCP bei Digitalfernsehen implementiert sind, ist die DVI-Schnittstelle eine echte Digitalfernsehschnittstelle. Es besteht immer noch ein Unterschied zwischen der Übertragung des Signals und dem Signal. Wie man die richtige Methode verwendet, um das von der DVI-Schnittstelle ausgegebene Videosignal auf genaue Anzeigen des Übertragungspegels zu testen, gibt es derzeit keine perfekte Methode.
So wählen Sie die DVI-Schnittstelle aus und welche Vorteile bietet die DVI-Schnittstelle?
Die Vorteile der DVI-Schnittstelle spiegeln sich hauptsächlich in den folgenden zwei Aspekten wider:
1. Hohe Geschwindigkeit: DVI überträgt digitale Signale. Digitale Bildinformationen müssen nicht konvertiert werden und werden direkt an das Anzeigegerät übertragen. Daher wird der mühsame Konvertierungsprozess von digital zu analog zu digital reduziert, was erheblich Zeit spart. Daher ist es schneller und beseitigt effektiv das Phänomen des Ghostings. Darüber hinaus wird bei der Verwendung von DVI zur Datenübertragung das Signal nicht gedämpft und die Farbe ist reiner und realistischer.
2. Klares Bild: Der Computer überträgt binäre digitale Signale im Inneren. Wenn die VGA-Schnittstelle zum Anschließen des LCD-Monitors verwendet wird, muss das Signal zunächst über den D/A-Wandler (Digital/Analog) in der Grafikkarte in die drei Primärfarbsignale R, G und B sowie in Zeilen- und Halbbildsynchronisationssignale umgewandelt werden. Diese Signale werden über die analoge Signalleitung an das LCD übertragen. Der entsprechende A/D-Wandler (Analog/Digital) ist außerdem erforderlich, um das analoge Signal wieder in ein digitales Signal umzuwandeln, bevor das Bild auf dem LCD angezeigt werden kann. Bei dem oben erwähnten D/A-, A/D-Umwandlungs- und Signalübertragungsprozess treten unvermeidlich Signalverluste und Störungen auf, die zu Bildverzerrungen oder sogar Anzeigefehlern führen. Die DVI-Schnittstelle muss diese Konvertierungen nicht durchführen, wodurch Signalverluste vermieden und die Klarheit und Detaildarstellung des Bildes erheblich verbessert werden.
In Edge-Fusion-Systemen werden grundsätzlich Capture-Karten für Zweikanal-VGA-Signale oder Zweikanal-DVI-Signale verwendet. Als Nächstes erläutern wir die relevanten Aspekte, auf die bei der Auswahl einer DVI-Zweikanal-Capture-Karte geachtet werden sollte, aus folgenden Gesichtspunkten: ① Ist DVI eine echte digitale Signalarchitektur? Im Vergleich zu VGA-Capture-Karten ist der Entwicklungsaufwand von Capture-Karten mit digitaler Signalarchitektur DVI viel höher. Deshalb müssen wir darauf achten, ob die ausgewählte Karte ein einfaches VGA-zu-DVI-Schnittstellenmodul auf der Karte hat oder eine echte rein digitale Capture-Karte mit DVI-Architektur. ② Aufgrund der Beschränkungen der Entwicklungstechnologie ist die technische Hürde für DVI-Capture-Karten, einschließlich VGA-Capture-Karten, zum Erfassen unabhängiger und nicht unabhängiger Grafikkartenausgaben sehr hoch. Bei der Auswahl solcher Produkte müssen Sie darauf achten, ob diese unterstützt werden. ③ Ob es über einen integrierten Cache verfügt, ist sehr wichtig. Viele wichtige Leistungen der Capture-Karte benötigen einen integrierten Cache zur Verbesserung.
④Eine DVI-Dual-Channel-Capture-Karte ist keine einfache Kopie zweier Karten. Sie muss eigentlich zwei DVI-Capture-Karten zu einer kombinieren, mit zwei Karten in einem Steckplatz, um zwei DVI-Signale gleichzeitig zu erfassen, und die Parameter müssen unabhängig voneinander einstellbar sein und dürfen sich nicht gegenseitig beeinflussen. Es ist nicht notwendig, dass die beiden Karten vollständig auf dasselbe eingestellt sind, um verwendet zu werden, und eine kann nicht so eingestellt werden, dass sie die andere beeinflusst. Sie sollten bei der Auswahl auch auf die Unterscheidung achten.
⑤Die Anwendung der Software sollte relativ einfach sein, da die DVI-Zweikanal-Aufnahmekarte zum Erfassen nicht standardmäßiger Bildsignale verwendet wird und viele Parameter debuggt werden müssen. Daher sollte das Design der Software ein reibungsloses Debuggen durch Anfänger ermöglichen und schnell die besten Ergebnisse erzielen.
Einige Missverständnisse über die DVI-Schnittstelle
1. Mythos: Die Bildqualität der DVI-Schnittstelle und der HDMI-Schnittstellen ist sehr unterschiedlich.
Unter den gegenwärtigen Umständen gibt es bei gleicher Auflösung keinen offensichtlichen Unterschied in der Bildqualität zwischen der DVI- und der HDMI-Schnittstelle. Mit der Entwicklung der HDMI-Schnittstelle können jedoch mehr Funktionen als bei der DVI-Schnittstelle bereitgestellt werden.
2. Mythos: Die HDMI-Schnittstelle kann Audiosignale übertragen, DVI jedoch nicht.
Sowohl DVI- als auch HDMI-Schnittstellen übertragen TMDS-Signale. TMDS benötigt eigentlich nur 4 Kabelpaare und die anderen Pins sind Hilfspins. Der Unterschied besteht darin, dass das DVI-Signal beim Kodieren kein Audio enthält, während das HDMI-Signal mit Audio verpackt ist. Wenn der Hersteller das Audiosignal und das Videosignal in das TDMS-Format kodiert, kann die DVI-Schnittstelle auch Audiosignale übertragen.
Einige spezielle DVIMonitorKabel
90 Grad nach oben gewinkeltes Dual Link DVI 24+1 Stecker auf DVI 24+5 Buchse Verlängerungskabel
Linksgewinkeltes DVI 24+1 Stecker auf DVI 24+5 Buchse Verlängerungskabel
Abwärtsgewinkeltes DVI-Kabel 24+1 auf rechtwinkliges DVI-Kabel 24+1