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DVI

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数字视频接口(DVI)
类别 数字的电脑视频连接接口
设计者 数字显示工作小组
设计时间 1999年4月
制造时间 1999年至今
热插拔 Yes
外接 Yes
视频信号 数字视频流资料
(单链路)WUXGA 1920×1200 @ 60 Hz
(双链路)WQXGA(2560×1600)@ 60 Hz
模拟RGB视频(-3 db at 400 MHz)
引脚 29
数据信号 RGB资料、时脉及显示数据频道(DDC)
比特率 (单链路)3.7 Gbit/s
(双链路)7.6 Gbit/s +
最多设备数 1
协议最小化传输差分信号(TMDS)资料及时脉
从正面看DVI母座接口
色彩代码(点击阅读文字)
引脚1 TMDS Data 2- Digital red -(Link 1)
引脚2 TMDS Data 2+ Digital red +(Link 1)
引脚3 TMDS Data 2/4 shield
引脚4 TMDS Data 4- Digital green -(Link 2)
引脚5 TMDS Data 4+ Digital green +(Link 2)
引脚6 DDC clock
引脚7 DDC data
引脚8 Analog vertical sync
引脚9 TMDS Data 1- Digital green -(Link 1)
引脚10 TMDS Data 1+ Digital green +(Link 1)
引脚11 TMDS Data 1/3 shield
引脚12 TMDS Data 3- Digital blue -(Link 2)
引脚13 TMDS Data 3+ Digital blue +(Link 2)
引脚14 +5V Power for monitor when in standby
引脚15 Ground Return for pin 14 and analog sync
引脚16 Hot plug detect
引脚17 TMDS data 0- Digital blue -(Link 1)and digital sync
引脚18 TMDS data 0+ Digital blue +(Link 1)and digital sync
引脚19 TMDS data 0/5 shield
引脚20 TMDS data 5- Digital red -(Link 2)
引脚21 TMDS data 5+ Digital red +(Link 2)
引脚22 TMDS clock shield
引脚23 TMDS clock+ Digital clock +(Links 1 and 2)
引脚24 TMDS clock- Digital clock -(Links 1 and 2)
C1 Analog red  
C2 Analog green  
C3 Analog blue  
C4 Analog horizontal sync  
C5 Analog ground Return for R, G and B signals

DVI的英文全名为Digital Visual Interface,中文称为“数字视频接口”。是一种视频接口标准,设计的目的是用来传输未经压缩的数字化影像。目前广泛应用于LCD、数字投影机等显示设备上。此标准由显示业界数家领导厂商所组成的论坛:“数字显示工作小组”(Digital Display Working Group,DDWG)制订。DVI接口可以发送未压缩的数字视频资料到显示设备。本规格部分兼容于HDMI标准。

概要

DVI接口的协议会使得像素的亮度与色彩信号从信号来源(如显卡)以二进制方式发送到显示设备。当显示设备以其原生分辨率被驱动时,仅需读取DVI传来的每个像素的数值资料并且套用到正确的位置即可。相对于模拟方式发送的像素资料会受到邻接像素资料以及电磁噪声以及其他的模拟有损影响,在此方法中,输出端寄存器中的每个像素都直接对应显示端的每个像素。使得画面质量有基本的保障。

在此之前以模拟方式发送视频资料的标准,如VGA是为了以显像管(阴极射线管)为基础的显示设备而设计,发送的单位是水平扫描线,因此并未使用数字化的离散信号。模拟发送的视频信号是以变更输出电压来控制扫描中的电子流束的密度,并借此来表现亮度以及彩度。

然而当LCD等数字化的显示设备开始实用化之后,以模拟方式发送信号至数字显示设备时,该设备必须以特定频率将扫描线信号取样再转换回数字格式。若取样出现误差就会使得画面质量劣化,但DVI实际画面在19吋以下与D-SUB输出画质并无明显差异。且当信号来源为电脑时,显卡将数字的画面信号转换为模拟输出,再被LCD显示器转换回数字画面的流程显然是多余的。因此DVI也随着LCD显示器成为主流而被广泛使用。

技术导论

DVI的资料格式来自于半导体厂商Silicon Image公司所发展的PanelLink技术(此技术最早应用于笔记本电脑),并使用了最小化转移差动信号(Transition Minimized Differential Signaling,TMDS)技术来确保高速串列资料发送的稳定性。一个“单链接”(Single Link)DVI通道包括了四条双绞缆线(红,绿,蓝,时脉信号),每个像素资料量为24位。信号的时序与VGA极为类似。画面是以逐行的方式被发送,并在每一行与每祯画面发送完毕后加入一个特定的空白时间(类似模拟扫描线),并没有将资料数据包化,也不会只更新前后画面改变的部分。每张画面在该更新时都会被完整的重新发送。

单炼结DVI最大可发送的分辨率为2.6百万像素,每秒钟更新60次。新版的DVI规格中提供一组额外的DVI炼结通道,当两组炼结一起使用时可以提供额外的发送带宽,称为双链接(Dual-link DVI)运作模式。DVI规格中规定以165MHz的带宽为界,当显示模式需求低于此带宽时应只使用单炼结运作,以上则应自动切换为双炼结。另外第二组链接也可作为发送超过24位的像素色彩资料使用。

另外,DVI接头内也如同VGA接口一样备有DDC-2协议的脚位以便显卡能读取屏幕的EDID(延伸显示能力识别)资料,藉以帮助显卡决定其可能的输出分辨率。

接头形式

阳极DVI-D(Single Link)接头
阳极DVI-D(Single Link)接头
DVI 接头脚位 (横切面)
DVI 接头脚位 (横切面)

DVI接头除包含DVI标准所规定的数字信号脚位之外也可包含传统模拟信号(VGA)的脚位,此设计是为了维持DVI的通用性以便不同形式的屏幕可以共享同一种连接线。随着实现功能的不同,DVI接头被分成三种类型:

  • DVI-D(Digital数字信号;single link或dual link)
  • DVI-A(Analog模拟信号)
  • DVI-I(Integrated混合式;数字及模拟信号皆可;single link或dual link)

此外,有时作出第二组DVI链路的接头被称为DVI-DL(dual link),以强调传输能力。

某些较新型的DVD播放机,电视机(包括HDTV)以及投影机采用了所谓"DVI/HDCP"接头,这种接头在外型上完全与DVI相同,但是其发送的资料有经过HDCP协议所加密以防止非法复制。现今装有DVI接口显卡的电脑经常可利用前述显示设备作为大型屏幕之用,但由于2007年之前产制的显卡大多不支持HDCP,所以可能会受到著作权保护技术的限制而无法以最高清晰度播放受到HDCP保护的视频内容。

此外,DVI-D的模拟脚位故意设计得比DVI-I的同样脚位短,以防止用户将DVI-I公头误插入DVI-D的母座。

规格

数字信号

  • 最小时钟频率:25.175 MHz(640x480@60Hz),当T.M.D.S. Clock小于22.5 MHz时,DVI Link被识别为inactive状态;
  • 单链模式最大时钟频率:165 MHz(3.7 Gbit/s)
  • 双链模式最大时钟频率:330 MHz(Primary link:165MHz + Secondary link:165MHz)
  • 每一时脉可发送像素数:1 pixel or 2 pixels(双链模式);1 pixel(单链模式)
  • 单一像素资料长度:24位/30位元/36位/48位
  • 单链模式分辨率示例(single link):
    • HDTV(1920×1080)@ 60 Hz with 5% LCD blanking(131 MHz)
    • UXGA(1600×1200)@ 60 Hz with GTF blanking(161 MHz)
    • WUXGA(1920×1200)@ 60 Hz(154 MHz)
    • SXGA(1280×1024)@ 85 Hz with GTF blanking(159 MHz)
  • 双链模式分辨率示例(dual link):
    • QXGA(2048×1536)@ 75 Hz with GTF blanking(2×170 MHz)
    • HDTV(1920×1080)@ 85 Hz with GTF blanking(2×126 MHz)
    • WQXGA(2560×1600)@ 60 Hz with GTF blanking (2x174 MHz)(30" LCD Dell, Apple, Samsung)
    • WQUXGA(3840×2400)@ 33 Hz with GTF blanking (2x159 MHz)

GTF(Generalized Timing Formula)是一种VESA标准

模拟信号

  • RGB带宽:400 MHz at -3 dB

转接头

DVI可使用便宜的被动式转接头转成VGA或HDMI。被动式转接头是指,该转接头只是一组“被动的”电路,没有“主动的”芯片进行运算。若要把DisplayPort转成VGA就需要主动式转接头。

VGA转接头只可在DVI-I或DVI-A上使用,不能用在DVI-D,也无法插入DVI-D。要注意,一些显卡提供两个DVI-I外型的输出端子,实际上内部线路只是一组DVI-I和一组DVI-D,VGA转接头必须插在真正的DVI-I上才能使用。AMD在2013年末推出的Radeon R9 290系列开始,移除了模拟信号输出功能,两个DVI都是DVI-D。用家要连接采用VGA端子的显示屏,必须购买主动式转接头,除非显示屏是使用多端子接头(例如VGA , DVI-D和HDMI),显示屏里面有内置转换电路,可以切换输入信号的种类,才可以使用DVI-D转VGA转接头(以显示屏包装内附上的转接头为准,如果没有附的话,表示不能使用这种转接头),但实际上接头端仍然是数字输入。

HDMI转接头只可在DVI-I或DVI-D上使用,不能用在DVI-A,也无法插入DVI-A。一般而言,使用转接头转出来的HDMI是没有音频功能的,因为DVI本身只是视频接口。ATi Radeon HD 3000显卡上的DVI可转出带有音频的HDMI,原理是使用dual link中未被使用的针脚提供音频功能,但必须使用原厂印有ATi字样的转接头。很多年前HDMI还未普及,所有显卡都没有HDMI,现在大多显卡都已经直接提供HDMI输出,不再需要HDMI转接头。

  • VGA转接头
    VGA转接头
  • HDMI转接头
    HDMI转接头

参见

  • 苹果显示连接器英语Apple Display Connector,一种在早期麦金塔电脑上出现,现已被放弃的数字屏幕端子,以DVI为基础,并附加了USBFirewire连接的能力。
  • D-Sub端子,非常普遍的电脑屏幕模拟接口。
  • HDMI,视频部分向前兼容于DVI,并附加数字音频传输能力的新型影音家电接口。
  • 统一显示接口,一种已被放弃的数字屏幕端子,试图统合并取代DVI与HDMI的接口标准。
  • DisplayPortVESA于2006年初发表的另一种新型数字接口企图取代HDMI与DVI,与目前的HDMI/DVI不兼容。
  • 液晶显示器
  • DMS-59,一种可同时输出两组模拟与两组数字信号的接口。
  • LFH,DMS-59接口之前身。
  • DFP端子英语VESA Digital Flat Panel,DVI普及之前曾出现于少数显示器的另一种数字接口。目前已被放弃。
  • MHL,可连接移动设备与电视,与HDMI向下兼容。

外部链接

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