數(shù)字視頻接口-DVI 1.0

數(shù)字視頻接口-DVI 1.0

摘要：介紹了新型數(shù)字視頻接口的發(fā)展背景和技術優(yōu)勢，詳細分析了ＤＶＩ １．０的通信協(xié)議、Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的鏈路構成、信號特性、編碼及解碼算法，特別針對實際應用，分析了ＤＶＩ接口的時鐘構成，最后就顯示相關的ＤＤＣ、ＥＤＩＤ、ＨＰＤ等協(xié)議進行了簡單介紹。

１ 背景介紹

二十一世紀剛剛顯現(xiàn)第一縷曙光，正當人們享受著以摩爾定律遞增的高速微處理器時，一種新型的視頻接口技術將帶給人們更加絢麗多彩的視覺感受。這就是業(yè)界剛剛發(fā)展起來的ＤＶＩ?Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?數(shù)字視頻接口技術。隨著以ＬＣＤ為代表的數(shù)字平板顯示技術的飛速發(fā)展，ＤＶＩ必將迅速成為計算機顯示的標準視頻接口。

隨著對綠色顯示觀念的倡導，ＣＲＴ顯示已由球面發(fā)展到柱面，又從柱面發(fā)展到純平顯示，人們對屏幕刷新率和圖像幾何失真要求愈來愈高，傳統(tǒng)模擬ＶＧＡ視頻接口＋ＣＲＴ或ＬＣＤ顯示器的圖像顯示能力越來越捉襟見肘。制造成本的不斷降低，使ＬＣＤ等平板顯示技術已逐步取代傳統(tǒng)的ＣＲＴ顯示器成為ＰＣ機顯示器的主流。由于要與傳統(tǒng)的ＶＧＡ模擬接口兼容，其內部不得不內置一級ＡＤＣ?數(shù)模轉換?及ＰＬＬ?鎖相環(huán)?電路，將模擬的視頻信號轉化成數(shù)字信號再進行顯示，還要進一步針對ＣＲＴ顯示的值進行校正，得到適合ＬＣＤ象素特性的灰度信號。這樣一系列中間環(huán)節(jié)的轉換，加上模擬傳輸環(huán)節(jié)中難以抑制的噪聲干擾問題，使得此類平板顯示的圖像信息丟失，并隨著分辨率和場頻的提高而加重。以ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ等為代表的平板顯示（包括數(shù)字投影儀）的蓬勃發(fā)展，對數(shù)字視頻接口技術提出了迫切要求。



ＤＶＩ數(shù)字視頻接口就是在這種趨勢下產生的。ＤＶＩ由Ｉｎｔｅｌ、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍａｇｅ、Ｃｏｍｐａｑ、Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｌｉｍｉｔｅｄ、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＩＢＭ、ＮＥＣ合作提出的一種數(shù)字視頻接口標準，很好地解決了上述問題，而且還兼容了傳統(tǒng)的ＶＧＡ接口，是目前極具發(fā)展前途的一種ＰＣ機視頻接口標準。本文的目的在于使讀者迅速掌握ＤＶＩ的通信協(xié)議，從接口提取視頻信息，擺脫對計算機內部復雜的硬件原理的研究，使ＤＶＩ接口的高質量數(shù)字視頻信息可以按用戶的要求進行開發(fā)利用。

２ ＤＶＩ接口構成

ＤＶＩ接口利用最小變換差分信號—Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ． ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ?作為基本電氣鏈接信號。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路主要用于將圖像數(shù)據(jù)傳送到顯示器。ＤＶＩ接口協(xié)議允許使用雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構，從而可以支持超大分辨率的顯示設備。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．通過先進的編碼算法將８ｂｉｔ的象素數(shù)據(jù)轉換成１０ｂｉｔ的最小變換信號，削弱了傳輸電纜中交叉電磁干擾ＥＭＩ，并且這種直流平衡的編碼信號更有利于光纖傳輸。另外這種先進的編碼算法可以為接收端提供時鐘恢復信號，并允許在較遠距離傳輸時（一般小于５ｍ）信號有較大的抖動誤差。

２．１ ＤＶＩ體系結構要求

ＤＶＩ作為一種面向計算機開發(fā)的視頻接口，要與現(xiàn)有的操作系統(tǒng)、硬件平臺兼容，還要與以前的接口標準保持一定的兼容性。圖１是ＤＶＩ接口Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的邏輯鏈路結構。ＤＶＩ支持即插即用功能（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）。在系統(tǒng)啟動時，ＤＶＩ提供最低分辨率ＶＧＡ ６４０×４８０模式? 系統(tǒng)通過ＤＤＣ２Ｂ協(xié)議訪問顯示器，獲得顯示器對象素格式的支持情況，通過ＥＤＩＤ數(shù)據(jù)獲得關于顯示器型號和現(xiàn)實能力的信息。這些內容都是顯示器制造商在顯示器內部固化的一段數(shù)據(jù)，通過ＤＤＣ?Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ?向主機系統(tǒng)提供自身信息。

系統(tǒng)啟動后會自動加載圖形顯示控制器（即顯卡）的驅動程序。根據(jù)用戶提出的顯示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，結合由ＤＤＣ獲得關于顯示器的信息，確定Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的啟用情況。ＤＶＩ的單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，當用戶要求的色深超過２４ｂｉｔ時，并且系統(tǒng)已經確認顯卡和顯示器都支持雙鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．。此時系統(tǒng)會啟動雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路，鏈路０?數(shù)據(jù)通道０～２?傳輸２４ｂｉｔ信息，其它顏色信息由鏈路１（數(shù)據(jù)通道３～５）傳輸；當用戶的分辨率和刷新率要求超出單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的傳輸能力時?單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的最高象素傳輸頻率為１６５ＭＨｚ?，系統(tǒng)會啟動鏈路１，鏈路０用來傳輸奇數(shù)象素信息，鏈路１用來傳輸偶數(shù)象素信息，并定義顯示器上每一行的第一個象素為象素１，奇數(shù)象素。由于雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路共用一條時鐘回路，所以雙鏈路工作時，鏈路的時鐘頻率為象素數(shù)據(jù)帶寬的一半。

當然，ＤＶＩ接口同樣也支持熱插拔（Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）和顯示器電源管理等技術?還有對傳統(tǒng)的模擬ＶＧＡ的兼容等問題。這些只是ＤＶＩ作為一種接口標準必須做到的兼容性問題，并不代表ＤＶＩ本質的先進性。有關這些體系要求問題可參閱參考文獻?１～３?。

２．２ Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協(xié)議詳解

ＤＶＩ接口的先進性體現(xiàn)在它可以將海量的顯示信息高速地傳送到顯示器中去，Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．先進的編碼算法是其強大能力得以實現(xiàn)的根本。下面將詳細解釋Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協(xié)議中與實際應用緊密相關的幾個問題。為了便于理解作以下規(guī)定：輸入到編碼器或由解碼器輸出的象素數(shù)據(jù)稱為象素數(shù)據(jù)?Ｐｉｘｅｌ Ｄａｔａ?；由發(fā)送器送出的或輸入到接收器的編碼數(shù)據(jù)稱為碼元?Ｃｈａｒａｃｔｅｒ?。

請注意：在ＤＶＩ接口協(xié)議中并沒有規(guī)定輸入或輸出的象素數(shù)據(jù)是串行的還是并行的，輸入輸出的數(shù)據(jù)格式留給芯片制造廠商靈活掌握，用戶應根據(jù)自己的實際情況選用芯片型號。

２．２．１ 鏈路結構

Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構見圖２。圖３是單鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．結構圖。雙鏈路結構與單鏈路很相似。每個鏈路的發(fā)送器（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）中包含三個完全相同編碼器（Ｅ

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