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DVI是由(DDWG Digital Display working Group)数字显示工作组发明的一种高速传输数字信号的技术,有(DVI-D和DVI-I)两种不同的接口形式。DVI-D只有数字接口,DVI-I有数字和模拟接口,目前应用主要以“DVI-D”为主。
DVI是基于(STransition Minimized Differential Signaling),转换最小差分信号)技术来传输数字信号,运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B)中的每路基色信号通过最小转换编码为10bit数据包含(行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。
DVI数字信号传输有单连接(Single Link)和双连接(Dual Link)两种方式,对于单连接,仅用的(1/2、 9/10、17/18脚)传输,它的传输速率可达"4.9Gbps",双连接可达"9.9Gbps"。
DVI接口在数字电视中的应用
基本方案论证分析
数字电视机为达到高清晰度显示要求,扫描一般采用(60Hz格式(即隔行扫描,行频33.75kHz,场频60Hz,像素频率74.25MHz),实际应用中为减少行频变换,所有的输入视频格式如(480P、576P、720P等)通过格式变换(Scale和De-interlace)等都统一转换为(60Hz)格式输出,即多频归一。本文讨论的DVI接口以上述数字电视标准为基础考虑应用。 由原理图看,数字电视增加DVI接口比较简单,从硬件电路考虑,一是在接口处增加DVI解码部分,二是在后端提供一个数据通道,如果电视原有方案中具有A/D转换和相应的后级数据处理通道,那么DVI接口解码输出的数据可以与它共用,因为在数字信号格式一定的情况下,其码率、行频、场频、时钟是一致的。
在实际研究开发中,需要特别注意DVI解码输出数据信号、A/D转换输出数据信号的隔离和避免前端通道相互干扰。由于两组通道的共用,相当于延长了数字输出引脚的信号线长度,因此对于长距离的数字信号印制线,有必要在其特征阻抗处将其中断,以避免数字信号的过冲、欠冲和振铃,通常情况下在数据线上串联几十欧姆的电阻。同时对于输出驱动来说,需要最大限度地减小数字输出引脚的容性载荷,但是在信号布线阶段,一般不能精确计算容性负载,为方便系统调试,应考虑在数据信号线、行场同步信号线、时钟信号线到地并联电容,根据PCB材料、信号长度不同,电容值一般在几十pF即可,这样就可达到通道负载平衡、数据上升沿、下降沿和相位的一致,减少数字噪声干扰和抖动。
数字电视DVI接口性能测试时,误码率指标应达到10-9,即10亿bit允许出现一个误码,因此在性能测试时必须保证一定的测试时间,如60Hz,25MHz时钟频率,测试时间应大于40s,那么(60Hz、74.25MHz像素频率),测试时间应大于14s,同时可通过主观观察图像1分钟以上,无明显的像素噪声以判断接口性能的优劣。
DVI接口中有+5V电压,热插拔检测(HPD)电压要求从此电压获取,HPD有效电平应大于2.4V,因此接收设备的HPD串联电阻一般应小于10kΩ。应用中接收设备也可使用此电压,用于系统供电,但负载电流不应大于50mA,最好小于10mA,以保证HPD电平需要。为保证接口的正常启动,EDID存储器供电最好也由发送端+5V产生。
为保证硬件电路设计的可行,还必须有软件的支撑。优化的软件流程是保证DVI接口系统正常工作的关键。
对于DVI接口在数字电视、平板电视上的应用研究,更为关键的是EDID(Extended Display Identification DATA,即扩展显示识别数据)编程,HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)功能的实现。这些对于数字电视来说都是全新应用,只有EDID和HDCP在数字电视上实现后,DVI接口才是真正的数字电视接口。
VGA(Video Graphics Array)是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准,这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此,VGA仍然是最多制造商所共同支援的一个低标准,个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前,都必须支援VGA的标准。例如,微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式,这也说明其分辨率和载色数的不足。
VGA这个术语常常不论其图形装置,而直接用于指称640×480的分辨率。VGA装置可以同时储存4个完整的EGA色版,并且它们之间可以快速转换,在画面上看起来就像是即时的变色。
除了扩充为256色的EGA式色版,这256种色彩其实可以透过 VGA DAC(Digital-to-analog converter),任意的指定为任何一种颜色。这就程度上改变了原本EGA的色版规则,因为原本在EGA上,这只是一个让程式可以在每个频道(即红绿蓝)在2 bit以下选择最多种颜色的方式。但在VGA下它只是简单的64种颜色一组的表格,每一种都可以单独改变——例如EGA颜色的首两个bit代表红色的数量,在VGA中就不一定如此了。
VGA在指定色版颜色时,一个颜色频道有6个bit,红、绿、蓝各有64种不同的变化,因此总共有 262,144 种颜色。在这其中的任何 256 种颜色可以被选为色版颜色而这 256 种的任何 16 种可以用来显示 CGA 模式的色彩。
这个方法最终仍然使了VGA模式在显示EGA和CGA模式时,能够使用前所未有的色彩,因为VGA是使用模拟的方式来绘出EGA和CGA画面。提供一个色版转换的例子:要把文字模式的字符颜色设定为暗红色,暗红色就必须是 CGA 16 色集合中的一种颜色譬如说,取代 CGA 默认的7号灰色,这个7号位置将被指定为 EGA 色版中的 42 号,然后(VGA DAC 将 EGA #42)指定为暗红色。则画面上的原本的 CGA 七号灰色,都会变成暗红色。这个技巧在 256 色的 VGA DOS 游戏中,常常被用来表示加载游戏的淡入淡出画面。
总结来说,CGA 和 EGA 同时只能显示 16 种色彩,而 VGA 因为使用了 Mode 13h 而可以一次显示 256 色版中的所有色彩,而这 256 种颜色又是从 262,144 种颜色中挑出的。
区别
DVI的全称为“Digital Visual Interface”,即“数字视觉接口”,DVI接口的传输信号采用全数字格式,与之对应的是采用模拟信号的VGA接口。首先来说说VGA和DVI的区别,首先VGA模拟信号的传输比较麻烦,首先是将电脑内的数字信号转换为模拟信号,将信号发送到LCD显示器,而显示器再将该模拟信号转换为数字信号,形成画面展示在大家面前,正因为如此,中间的信号丢失严重,虽然可以通过软件的方法修复部分画面,但是随着显示器的分辨率越高画面就会越模糊。一般模拟信号在超过“1280×1024”分辨率以上的情况下就会出现明显的误差,分辨率越高越严重。
而DVI数字接口可以直接将电脑信号传输给显示器,中间几乎没有信号损失,不过在“800×600”这种分辨率下,和模拟信号的效果几乎没有差别,这也就是很多人觉得DVI接口没有用处的原因。但是在“1280×1024”以上分辨率的情况下,DVI数字接口的优势就表现出来了,画面依旧清晰可见,而VGA接口则出现字迹模糊的现象。DVI接口最高可以提供8GPS的传输率,实现“1920×1080/60Hz”的显示要求,高分辨率不仅能在3D电影特效泛滥的今天提供最佳电影画质,更是3D图形制作者的基本要求,因此DVI接口的普及将会是数字时代发展的必然趋势。
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