Digitální vizuální rozhraní - Digital Visual Interface

„DVI“ přeadresuje tady. Pro jiná použití, viz DVI (disambiguation) .
Digitální vizuální rozhraní (DVI)
DVI.pngDvi-cable.jpg
Samec DVI-D (single) konektor
Typ Digitální počítačový video konektor
Historie výroby
Návrhář Pracovní skupina pro digitální displeje
Navrženo Duben 1999 ; Před 22 lety ( 1999-04 )
Vyrobeno 1999 – dosud
Nahrazeno VGA konektor
Nahrazen DisplayPort , HDMI
Obecné Specifikace
Připojitelné za provozu Ano
Externí Ano
Video signál Digitální video stream:
Jeden odkaz: 1920 × 1200 ( WUXGA ) při 60 Hz
Duální odkaz: 2560 × 1600 ( WQXGA ) při 60 Hz
Analogový video stream: 1920 × 1200 ( WUXGA ) při 60 Hz
Špendlíky 29
Data
Přenosová rychlost (Single link) 3,96 Gbit / s
(Dual link) 7,92 Gbit / s
Max. zařízení 1
Protokol 3 × přechod minimalizoval diferenciální signalizační data a hodiny
Pin out
Konektor DVI Pinout.svg
Zepředu zásuvka DVI-I
DVI pinout.svg
Barevně označené (kliknutím přečtete text)
Pin 1 Data TMDS 2− Digitální červená - (odkaz 1)
Pin 2 Data TMDS 2+ Digitální červená + (odkaz 1)
Kolík 3 TMDS data 2/4 štít
Pin 4 Data TMDS 4− Digitální zelená - (odkaz 2)
Kolík 5 Data TMDS 4+ Digitální zelená + (odkaz 2)
Kolík 6 DDC hodiny
Pin 7 Data DDC
Kolík 8 Analogová vertikální synchronizace
Kolík 9 Data TMDS 1− Digitální zelená - (odkaz 1)
Kolík 10 Data TMDS 1+ Digitální zelená + (odkaz 1)
Kolík 11 TMDS data 1/3 štít
Kolík 12 Data TMDS 3− Digitální modrá - (odkaz 2)
Kolík 13 Data TMDS 3+ Digitální modrá + (odkaz 2)
Kolík 14 +5 V Napájení monitoru v pohotovostním režimu
Kolík 15 Přízemní Návrat pro pin 14 a analogovou synchronizaci
Pin 16 Detekce horké zástrčky
Pin 17 Data TMDS 0− Digitální modrá - (odkaz 1) a digitální synchronizace
Kolík 18 Data TMDS 0+ Digitální modrá + (odkaz 1) a digitální synchronizace
Kolík 19 TMDS data 0/5 štít
Kolík 20 Data TMDS 5− Digitální červená - (odkaz 2)
Pin 21 Data TMDS 5+ Digitální červená + (odkaz 2)
Pin 22 TMDS štít na hodiny
Pin 23 TMDS hodiny + Digitální hodiny + (odkazy 1 a 2)
Pin 24 TMDS hodiny - Digitální hodiny - (odkazy 1 a 2)
C1 Analogová červená  
C2 Analogově zelená  
C3 Analogová modrá  
C4 Analogová horizontální synchronizace  
C5 Analogové uzemnění Návrat pro signály R, G a B.

Digital Visual Interface ( DVI ) je rozhraní pro zobrazování videa vyvinuté skupinou Digital Display Working Group (DDWG). Digitální rozhraní slouží k připojení video zdroje, jako je například řadič zobrazení videa , k zobrazovacímu zařízení , jako je například počítačový monitor . Byl vyvinut s úmyslem vytvořit průmyslový standard pro přenos digitálního video obsahu.

Toto rozhraní je navrženo pro přenos nekomprimovaného digitálního videa a lze jej nakonfigurovat tak, aby podporovalo více režimů, jako je DVI-A (pouze analogový), DVI-D (pouze digitální) nebo DVI-I (digitální a analogový). Díky podpoře analogových připojení je specifikace DVI kompatibilní s rozhraním VGA . Tato kompatibilita spolu s dalšími výhodami vedla k širokému přijetí oproti konkurenčním standardům digitálního zobrazení Plug and Display (P&D) a Digital Flat Panel (DFP). Ačkoli je DVI spojován převážně s počítači, někdy se používá v jiné spotřební elektronice, jako jsou televizní přijímače a DVD přehrávače .

Technický přehled

Formát digitálního přenosu videa DVI je založen na paneluLink , sériovém formátu vyvinutém společností Silicon Image, který využívá vysokorychlostní sériové spojení zvané přechodová minimalizovaná diferenciální signalizace (TMDS). Stejně jako moderní analogové konektory VGA obsahuje konektor DVI piny pro datový kanál displeje (DDC). Novější verze DDC s názvem DDC2 umožňuje grafickému adaptéru číst rozšířená identifikační data monitoru (EDID). Pokud displej podporuje analogové i digitální signály na jednom vstupu DVI-I, může každá vstupní metoda hostit odlišný EDID. Protože DDC může podporovat pouze jeden EDID, může to být problém, pokud digitální i analogový vstup v portu DVI-I detekují aktivitu. Je na displeji, který EDID má odeslat.

Když je připojen zdroj a displej, zdroj nejprve dotazuje možnosti displeje čtením bloku EDID monitoru přes I²C spojení. Blok EDID obsahuje identifikaci displeje, barevné charakteristiky (například hodnotu gama) a tabulku podporovaných režimů videa. Tabulka může určit preferovaný režim nebo nativní rozlišení . Každý režim je sada hodnot časování CRT, které definují trvání a frekvenci horizontální / vertikální synchronizace, umístění aktivní oblasti zobrazení, horizontální rozlišení, vertikální rozlišení a obnovovací frekvenci.

Pro zpětnou kompatibilitu s displeji používajícími analogové VGA signály jsou některé kontakty v konektoru DVI přenášeny analogovými VGA signály. K zajištění základní úrovně interoperability jsou vyžadována zařízení kompatibilní s DVI, která podporují jeden základní video režim, „formát s nízkými pixely“ (640 × 480 při 60 Hz). Digitálně kódovaná data obrazových pixelů jsou přenášena pomocí více odkazů TMDS. Na elektrické úrovni jsou tyto spoje vysoce odolné vůči elektrickému šumu a jiným formám analogového zkreslení .

Jednolinkové připojení DVI se skládá ze čtyř propojení TMDS; každý odkaz přenáší data ze zdroje do zařízení přes jeden kroucený pár . Tři z těchto odkazů představují komponenty RGB (červená, zelená a modrá) video signálu, celkem tedy 24 bitů na pixel . Čtvrtý odkaz nese pixelové hodiny. Binární data jsou kódována pomocí kódování 8b10b . DVI nepoužívá paketizaci , ale spíše přenáší pixelová data, jako by šlo o rastrovaný analogový video signál. Jako takový se celý snímek vykreslí během každé vertikální obnovovací periody. Celá aktivní oblast každého snímku je vždy přenášena bez komprese. Režimy videa obvykle používají horizontální a vertikální časování obnovy, které jsou kompatibilní s obrazovkami CRT , ačkoli to není požadavek. V režimu single-link je maximální frekvence taktu pixelů 165 MHz, která podporuje maximální rozlišení 2,75  megapixelů (včetně intervalu stmívání ) při obnovovací frekvenci 60 Hz. Z praktických důvodů to umožňuje maximální rozlišení obrazovky 16:10 1920 × 1200 při 60 Hz.

Pro podporu zobrazovacích zařízení s vyšším rozlišením obsahuje specifikace DVI ustanovení o duálním propojení. Dual-link DVI zdvojnásobuje počet párů TMDS a účinně zdvojnásobuje šířku pásma videa. Výsledkem je, že při 60 Hz jsou podporována vyšší rozlišení až 2560 × 1600.

Délka kabelu

Maximální délka doporučená pro kabely DVI není ve specifikaci zahrnuta, protože je závislá na frekvenci pixelových hodin. Obecně platí, že délky kabelů do 4,5 metru (15 stop) budou fungovat pro rozlišení displeje až do 1920 × 1200. Delší kabely do délky 15 metrů (49 stop) lze použít s rozlišením displeje 1280 × 1024 nebo nižším. Na větší vzdálenosti se doporučuje použít zesilovač DVI - opakovač signálu, který může používat externí zdroj napájení - aby se snížila degradace signálu.

Konektor

Viz také: Mini-DVI a Micro-DVI
Ženské kolíky konektoru DVI (pohled na zástrčku)
Kolíky konektoru M1-DA (pohled na zástrčku)
Digitální vizuální rozhraní - DVI.jpg
Port DVI na televizoru Sony HD CRT, který je v souladu s EIA-861
Výstupní konektor DVI v počítači

Konektor DVI na zařízení dostal jedno ze tří jmen, v závislosti na tom, které signály implementuje:

  • DVI-I (integrovaný, kombinuje digitální a analogový ve stejném konektoru; digitální může být jedno nebo duální spojení)
  • DVI-D (pouze digitální, jednoduché nebo duální připojení)
  • DVI-A (pouze analogové)

Většina typů konektorů DVI - výjimkou je DVI-A - má piny, které procházejí digitálními video signály. Ty přicházejí ve dvou variantách: single link a dual link. Single link DVI využívá jediný vysílač 165 MHz, který podporuje rozlišení až 1920 × 1200 při 60 Hz. Dual link DVI přidává šest kolíků ve středu konektoru, pro druhý vysílač zvyšuje šířku pásma a podporuje rozlišení až 2560 × 1600 při 60 Hz. Konektor s těmito dalšími piny se někdy označuje jako DVI-DL (dual link). Duální propojení by nemělo být zaměňováno s duálním displejem (také známým jako duální hlava ), což je konfigurace skládající se z jednoho počítače připojeného ke dvěma monitorům, někdy používajícího konektor DMS-59 pro dvě připojení DVI s jedním propojením.

Kromě digitálních mají některé konektory DVI také piny, které procházejí analogovým signálem a které lze použít k připojení analogového monitoru. Analogové piny jsou čtyři, které obklopují plochý čepel na konektoru DVI-I nebo DVI-A. Například monitor VGA lze připojit ke zdroji videa pomocí rozhraní DVI-I pomocí pasivního adaptéru. Vzhledem k tomu, že analogové piny jsou přímo kompatibilní se signalizací VGA, je výroba pasivních adaptérů jednoduchá a levná, což poskytuje nákladově efektivní řešení pro podporu VGA na DVI. Dlouhý plochý kolík na konektoru DVI-I je širší než stejný kolík na konektoru DVI-D, takže i kdyby byly čtyři analogové kolíky odstraněny ručně, stále by nebylo možné připojit zástrčku DVI-I k samice DVI-D. Je však možné spojit zástrčku DVI-D se zástrčkou DVI-I.

DVI je jediný rozšířený video standard, který zahrnuje analogový a digitální přenos ve stejném konektoru. Konkurenční standardy jsou výhradně digitální: patří k nim systém využívající nízkonapěťovou diferenciální signalizaci ( LVDS ), známou pod svými proprietárními názvy FPD-Link (plochý displej) a FLATLINK; a jeho nástupci, LVDS Display Interface (LDI) a OpenLDI .

Některé přehrávače DVD , sady HDTV a videoprojektory mají konektory DVI, které přenášejí šifrovaný signál pro ochranu proti kopírování pomocí protokolu HDCP ( High-bandwidth Digital Content Protection ). Počítače lze připojit k sadám HDTV přes DVI, ale grafická karta musí pro přehrávání obsahu chráněného správou digitálních práv (DRM) podporovat HDCP .

Specifikace

Pasivní adaptér DVI-na-VGA. Tento adaptér se nebude pracovat s DVI-D výstup. K získání analogového signálu na vstup VGA vyžaduje výstup DVI-I nebo DVI-A (i když adaptér vypadá jako DVI-D). Pro připojení DVI-D k VGA je zapotřebí dražší aktivní adaptér (nebo převodník).

Digitální

  • Minimální taktovací frekvence: 25 175 MHz
  • Maximální rychlost jednoho připojení včetně režie 8b / 10b je 4,95 Gbit / s @ 165 MHz. Po odečtení režie 8b / 10b je maximální rychlost dat 3,96 Gbit / s.
  • Maximální rychlost přenosu dvou odkazů je dvojnásobná oproti rychlosti jednoho připojení. Včetně režie 8b / 10b je maximální datový tok 9,90 Gbit / s @ 165 MHz. Po odečtení režie 8b / 10b je maximální rychlost dat 7,92 Gbit / s.
  • Pixely na taktovací cyklus:
    • 1 (jeden odkaz na 24 bitů nebo méně na pixel a duální odkaz na 25 až 48 bitů včetně na pixel) nebo
    • 2 (duální odkaz na 24 bitů nebo méně na pixel)
  • Bitů na pixel:
    • Podpora 24 bitů na pixel je povinná ve všech podporovaných rozlišeních.
    • Méně než 24 bitů na pixel je volitelné.
    • V dual link DVI je podporováno až 48 bitů na pixel a je volitelné. Pokud je požadován režim větší než 24 bitů na pixel, jsou na druhý odkaz odeslány nejméně významné bity.
  • Ukázkové režimy zobrazení ( jeden odkaz ):
    • SXGA ( 1280 × 1024 ) @ 85 Hz s GTF blanking (159 MHz)
    • HDTV ( 1920 × 1080 ) při 60 Hz se zatemněním CVT-RB (139 MHz)
    • UXGA ( 1600 × 1200 ) @ 60 Hz s GTF blanking (161 MHz)
    • WUXGA ( 1920 × 1200 ) při 60 Hz se zatemněním CVT-RB (154 MHz)
    • WQXGA ( 2560 × 1600 ) @ 30 Hz s CVT-RB zaslepením (132 MHz)
  • Ukázkové režimy zobrazení ( dual link ):
    • QXGA ( 2048 × 1536 ) @ 72 Hz se zatemněním CVT (2 × 163 MHz)
    • HDTV ( 1920 × 1080 ) při 120 Hz se zatemněním CVT-RB (2 × 143 MHz)
    • WUXGA ( 1920 × 1200 ) při 120 Hz se zatemněním CVT-RB (2 × 154 MHz)
    • WQXGA ( 2560 × 1600 ) @ 60 Hz se zaslepením CVT-RB (2 × 135 MHz)
    • WQUXGA ( 3840 × 2400 ) @ 30 Hz se zatemněním CVT-RB (2 × 146 MHz)

Generalized Timing Formula (GTF) je standard VESA, který lze snadno vypočítat pomocí nástroje Linux gtf. Coordinated Video Timings -Reduced Blanking (CVT-RB) is the VESA standard that offers reduced horizontal and vertical blanking for non-CRT based displeje.

Kódování digitálních dat

Jedním z účelů kódování toku DVI je poskytnout stejnosměrně vyvážený výstupní odkaz, který snižuje chyby dekódování. Tohoto cíle je dosaženo použitím 10bitových symbolů pro 8bitové nebo méně znaků a použitím dalších bitů pro vyvážení stejnosměrného proudu.

Stejně jako jiné způsoby přenosu videa existují dvě různé oblasti: aktivní oblast, kam se odesílají pixelová data, a kontrolní oblast, kde se odesílají synchronizační signály. Aktivní oblast je kódována pomocí diferenciální signalizace minimalizované přechodem , kde je řídicí oblast kódována pevným kódováním 8b / 10b . Jelikož tato dvě schémata poskytují různé 10bitové symboly, může přijímač plně rozlišovat mezi aktivní a řídicí oblastí.

Když bylo navrženo DVI, většina počítačových monitorů byla stále typu katodových trubic, které vyžadují analogové synchronizační signály videa. Načasování digitálních synchronizačních signálů odpovídá ekvivalentním analogovým, takže proces transformace DVI na az analogového signálu je proces, který nevyžaduje extra (vysokorychlostní) paměť, nákladný v té době.

HDCP je další vrstva, která před odesláním prostřednictvím odkazu transformuje 10bitové symboly. Pouze po správné autorizaci může přijímač zrušit šifrování HDCP. Ovládací oblasti nejsou šifrovány, aby příjemce mohl vědět, kdy se aktivní oblast spustí.

Vztah hodin a dat

Datový kanál DVI pracuje s přenosovou rychlostí, která je desetinásobkem frekvence hodinového signálu. Jinými slovy, v každé hodinové periodě DVI je 10bitový symbol na kanál. Sada tří 10bitových symbolů představuje jeden úplný pixel v režimu jednoho odkazu a může představovat jeden nebo dva úplné pixely jako sadu šesti 10bitových symbolů v režimu dvojitého spojení.

Odkazy DVI poskytují diferenciální páry pro data a hodiny. Specifikační dokument umožňuje, aby data a hodiny nebyly zarovnány. Jelikož je však poměr mezi hodinami a bitovou rychlostí fixován na 1:10, neznámé zarovnání se v průběhu času udržuje. Přijímač musí obnovit bity v proudu pomocí kterékoli z technik obnovy hodin / dat a poté najít správnou hranici symbolu. Specifikace DVI umožňuje, aby se vstupní hodiny pohybovaly mezi 25 MHz a 165 MHz. Tento poměr 1: 6,6 může ztěžovat obnovu pixelů, protože fázově uzamčené smyčky , pokud jsou použity, musí pracovat ve velkém frekvenčním rozsahu. Jednou z výhod DVI oproti jiným spojům je to, že je relativně jednoduché transformovat signál z digitální domény na analogovou doménu pomocí video DAC , protože přes linku jsou odesílány jak hodinové, tak synchronizační signály. Pevné frekvenční odkazy, jako je DisplayPort , je třeba rekonstruovat hodiny z dat odeslaných přes odkaz.

Správa napájení displeje

Specifikace DVI zahrnuje signalizaci pro snížení spotřeby energie. Podobně jako u analogového standardu VESA pro signalizaci správy napájení displeje (DPMS) může připojené zařízení vypnout monitor, když je připojené zařízení vypnuto, nebo programově, pokud to podporuje řadič displeje zařízení. Zařízení s touto schopností mohou také získat certifikaci Energy Star.

Analogový

Analogová část dokumentu se specifikací DVI je krátká a odkazuje na další specifikace, jako je VESA VSIS pro elektrické charakteristiky a GTFS pro informace o časování. Myšlenkou analogové linky je zachovat kompatibilitu s předchozími VGA kabely a konektory . HSync, Vsync a tři video kanály jsou k dispozici v konektorech VGA i DVI a jsou elektricky kompatibilní. K dispozici jsou také pomocné odkazy, jako je DDC. K přenosu analogových signálů mezi dvěma konektory lze použít pasivní adaptér.

Kompatibilita s DVI a HDMI

HDMI je novější digitální audio / video rozhraní vyvinuté a propagované průmyslem spotřební elektroniky. DVI a HDMI mají stejné elektrické specifikace pro jejich propojení TMDS a VESA / DDC. HDMI a DVI se však liší několika klíčovými způsoby.

  • HDMI postrádá kompatibilitu VGA a nezahrnuje analogové signály.
  • DVI je omezeno na barevný model RGB, zatímco HDMI podporuje také barevné prostory YCbCr 4: 4: 4 a YCbCr 4: 2: 2, které se obecně nepoužívají pro počítačovou grafiku.
  • Kromě digitálního videa podporuje HDMI přenos paketů používaných pro digitální zvuk.
  • Zdroje HDMI rozlišují mezi staršími displeji DVI a displeji s podporou HDMI čtením bloku EDID displeje .

Aby se podpořila interoperabilita mezi zařízeními DVI-D a HDMI, zdrojové komponenty a displeje HDMI podporují signalizaci DVI-D. Například displej HDMI může být poháněn zdrojem DVI-D, protože HDMI i DVI-D definují překrývající se minimální sadu podporovaných rozlišení a formátů vyrovnávací paměti snímků.

Některé zdroje DVI-D používají nestandardní rozšíření k výstupu signálů HDMI včetně zvuku (např. Řady ATI 3000 a NVIDIA GTX 200 ). Některé multimediální displeje používají pro vstup signálu HDMI se zvukem adaptér DVI na HDMI. Přesné funkce se liší podle specifikací grafické karty.

V opačném scénáři nemusí být displej DVI, který postrádá volitelnou podporu HDCP, schopen zobrazit chráněný obsah, i když je jinak kompatibilní se zdrojem HDMI. Funkce specifické pro HDMI, jako je dálkové ovládání, přenos zvuku, xvYCC a hluboké barvy, nelze použít v zařízeních, která podporují pouze signály DVI. Kompatibilita HDCP mezi zdrojovým a cílovým zařízením podléhá specifikacím výrobce pro každé zařízení.

Navrhovaní nástupci

V prosinci 2010 oznámily společnosti Intel , AMD a několik výrobců počítačů a displejů, že od roku 2013/2015 přestanou podporovat technologie DVI-I, VGA a LVDS , a místo toho urychlí přijetí rozhraní DisplayPort a HDMI. Rovněž uvedli: „Starší rozhraní, jako jsou VGA, DVI a LVDS, nedržela krok a novější standardy, jako jsou DisplayPort a HDMI, jasně poskytují nejlepší možnosti připojení v budoucnu. Podle našeho názoru je DisplayPort 1.2 budoucím rozhraním pro monitory pro PC, spolu s HDMI 1.4a pro připojení k televizi “.

Viz také

Reference

Další čtení