Цифровой визуальный интерфейс ( DVI ) — это интерфейс видеодисплея, разработанный Рабочей группой по цифровым дисплеям (DDWG). Цифровой интерфейс используется для подключения источника видео, такого как контроллер видеодисплея , к устройству отображения , например монитору компьютера . Он был разработан с целью создания отраслевого стандарта для передачи несжатого цифрового видеоконтента.
Устройства DVI, изготовленные как DVI-I, поддерживают аналоговые соединения и совместимы с аналоговым интерфейсом VGA [1] за счет включения контактов VGA, тогда как устройства DVI-D являются только цифровыми. Эта совместимость, наряду с другими преимуществами, привела к его широкому признанию по сравнению с конкурирующими стандартами цифровых дисплеев Plug and Display (P&D) и Digital Flat Panel (DFP). [2] Хотя DVI преимущественно ассоциируется с компьютерами, иногда он используется и в другой бытовой электронике, такой как телевизоры и DVD-плееры .
Более ранняя попытка обнародовать обновленный стандарт аналогового разъема VGA была предпринята Ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA) в 1994 и 1995 годах с усовершенствованным видеоразъемом (EVC), который был предназначен для объединения кабелей между компьютером и монитором. [3] [4] EVC использовал 35-контактный разъем Molex MicroCross и передавал аналоговое видео (вход и выход), аналоговый стереозвук (вход и выход) и данные (через USB и FireWire ). В то же время, с ростом доступности цифровых плоских дисплеев, приоритет сместился к передаче цифрового видео, что позволило бы исключить дополнительные этапы аналогово-цифрового преобразования, необходимые для VGA и EVC; [5] : 5–6 разъем EVC был повторно использован компанией VESA, [6] которая выпустила стандарт Plug & Display (P&D) в 1997 году. [3] P&D предлагала одноканальное цифровое видео TMDS с, в качестве опции, аналоговым видео. вывод и данные (USB и FireWire) с использованием 35-контактного разъема MicroCross, аналогичного EVC; аналоговые входные аудио- и видеолинии от EVC были перепрофилированы для передачи цифрового видео для P&D. [5] : 4 [7] : §1.3.3
Поскольку P&D представлял собой физически большой и дорогой разъем, консорциум компаний разработал стандарт DFP (1999 г.), который был ориентирован исключительно на передачу цифрового видео с использованием 20-контактного микроленточного разъема и не включал возможности аналогового видео и данных P&D. [4] : 3 [5] : 4 Вместо этого DVI решил исключить из P&D только функции обработки данных, используя 29-контактный разъем MicroCross для передачи цифрового и аналогового видео. [8] Крайне важно, что DVI поддерживает двухканальные сигналы TMDS, [9] что означает, что он поддерживает более высокие разрешения, чем одноканальные разъемы P&D и DFP, что привело к его успешному принятию в качестве отраслевого стандарта. Совместимость DVI с P&D и DFP обычно достигается посредством пассивных адаптеров, которые предоставляют соответствующие физические интерфейсы, поскольку все три стандарта используют одни и те же протоколы установления связи DDC/EDID и цифровые видеосигналы TMDS. [10] : §1.3.7
DVI появился в продуктах начиная с 1999 года. Одним из первых мониторов DVI был оригинальный Cinema Display от Apple , выпущенный в 1999 году.
Формат передачи цифрового видео DVI основан на PanelLink , последовательном формате, разработанном Silicon Image , который использует высокоскоростной последовательный канал, называемый дифференциальной сигнализацией с минимизацией переходов (TMDS).
Данные пикселей цифрового видео передаются с использованием нескольких витых пар TMDS . На электрическом уровне эти пары обладают высокой устойчивостью к электрическим шумам и другим формам аналоговых искажений .
Одноканальное соединение DVI имеет четыре пары TMDS. Три пары данных несут назначенный им 8-битный компонент RGB (красный, зеленый или синий) видеосигнала, что в общей сложности составляет 24 бита на пиксель . Четвертая пара содержит часы TMDS. Двоичные данные кодируются с использованием кодировки 8b/10b . DVI не использует пакетирование , а передает данные пикселей, как если бы это был растеризованный аналоговый видеосигнал. Таким образом, полный кадр рисуется в течение каждого периода вертикального обновления. Вся активная область каждого кадра всегда передается без сжатия. Видеорежимы обычно используют время горизонтального и вертикального обновления, совместимое с дисплеями с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), хотя это не является обязательным требованием. В одноканальном режиме максимальная тактовая частота TMDS составляет 165 МГц, что поддерживает максимальное разрешение 2,75 мегапикселя (включая интервал гашения ) при обновлении 60 Гц. Для практических целей это обеспечивает максимальное разрешение экрана 16:10 1920 × 1200 при 60 Гц.
Для поддержки устройств отображения с более высоким разрешением спецификация DVI содержит положение о двухканальном канале . Двухканальный DVI удваивает количество пар данных TMDS, эффективно удваивая полосу пропускания видео, что позволяет использовать более высокие разрешения до 2560 × 1600 при частоте 60 Гц или более высокие частоты обновления для более низких разрешений.
Для обратной совместимости с дисплеями, использующими аналоговые сигналы VGA, некоторые контакты разъема DVI переносят аналоговые сигналы VGA.
Чтобы обеспечить базовый уровень совместимости, устройства, совместимые с DVI, должны поддерживать один базовый режим отображения — «формат с низким разрешением пикселей» (640 × 480 при 60 Гц).
Как и современные аналоговые разъемы VGA , разъем DVI включает контакты для канала данных дисплея (DDC), который позволяет графическому адаптеру считывать расширенные идентификационные данные дисплея (EDID). Когда источник и дисплей, использующие версию DDC2, подключены, источник сначала запрашивает возможности дисплея, считывая блок EDID монитора по каналу I²C . Блок EDID содержит идентификацию дисплея, цветовые характеристики (например, значение гаммы) и таблицу поддерживаемых видеорежимов. В таблице можно указать предпочтительный режим или собственное разрешение . Каждый режим представляет собой набор значений времени, которые определяют продолжительность и частоту горизонтальной/вертикальной синхронизации, расположение активной области отображения, горизонтальное разрешение, вертикальное разрешение и частоту обновления.
Максимальная длина, рекомендуемая для кабелей DVI, не включена в спецификацию, поскольку она зависит от тактовой частоты TMDS. Как правило, кабели длиной до 4,5 метров (15 футов) подходят для разрешения дисплея до 1920 × 1200. Более длинные кабели длиной до 15 метров (49 футов) можно использовать с разрешением дисплея 1280 × 1024 или ниже. На больших расстояниях рекомендуется использовать усилитель DVI — повторитель сигнала, который может использовать внешний источник питания, чтобы смягчить ухудшение сигнала.
Разъему DVI на устройстве присваивается одно из трех названий в зависимости от того, какие сигналы он реализует:
Большинство типов разъемов DVI (за исключением DVI-A) имеют контакты, которые передают цифровые видеосигналы. Они бывают двух видов: одноканальные и двухканальные. В одноканальном DVI используется один передатчик с тактовой частотой TMDS до 165 МГц, который поддерживает разрешение до 1920 × 1200 при 60 Гц. Двухканальный DVI добавляет шесть контактов в центре разъема для второго передатчика, увеличивая полосу пропускания и поддерживая разрешение до 2560 × 1600 при 60 Гц. [11] Разъем с этими дополнительными контактами иногда называют DVI-DL (двухканальный). Двойную связь не следует путать с двойным дисплеем (также известным как двойная головка ), который представляет собой конфигурацию, состоящую из одного компьютера, подключенного к двум мониторам, иногда с использованием разъема DMS-59 для двух одноканальных подключений DVI.
Помимо цифровых, некоторые разъемы DVI также имеют контакты, передающие аналоговый сигнал, который можно использовать для подключения аналогового монитора. Аналоговые контакты — это четыре контакта, окружающие плоский контакт разъема DVI-I или DVI-A. Например, монитор VGA можно подключить к источнику видео с DVI-I с помощью пассивного адаптера. Поскольку аналоговые контакты напрямую совместимы с сигналами VGA, пассивные адаптеры просты и дешевы в производстве, что обеспечивает экономичное решение для поддержки VGA на DVI. Длинный плоский контакт на разъеме DVI-I шире, чем тот же контакт на разъеме DVI-D, поэтому даже если четыре аналоговых контакта были удалены вручную, подключить штекер DVI-I к женский DVI-D. Однако можно соединить штекерный разъем DVI-D с гнездовым разъемом DVI-I. [12]
DVI — единственный широко распространенный стандарт видео, который включает аналоговую и цифровую передачу в одном разъеме. [13] Конкурирующие стандарты являются исключительно цифровыми: к ним относятся системы, использующие низковольтную дифференциальную сигнализацию ( LVDS ), известные под собственными названиями FPD-Link (плоский дисплей) и FLATLINK; и его преемники — интерфейс дисплея LVDS (LDI) и OpenLDI .
Некоторые проигрыватели DVD , телевизоры высокой четкости и видеопроекторы имеют разъемы DVI, которые передают зашифрованный сигнал для защиты от копирования с использованием протокола защиты широкополосного цифрового контента (HDCP). Компьютеры можно подключать к телевизорам высокой четкости через DVI, но видеокарта должна поддерживать HDCP для воспроизведения контента, защищенного системой управления цифровыми правами (DRM).
Обобщенная формула синхронизации (GTF) — это стандарт VESA , который можно легко рассчитать с помощью утилиты Linux gtf. Скоординированная синхронизация видео — уменьшенное гашение (CVT-RB) — это стандарт VESA , который предлагает уменьшенное горизонтальное и вертикальное гашение для дисплеев, отличных от ЭЛТ. [15]
Одной из целей кодирования потока DVI является обеспечение сбалансированного по постоянному току выхода, который уменьшает ошибки декодирования. Эта цель достигается за счет использования 10-битных символов для 8-битных символов или менее и использования дополнительных битов для балансировки постоянного тока.
Как и другие способы передачи видео, существует две разные области: активная область, куда передаются пиксельные данные, и область управления, куда передаются сигналы синхронизации. Активная область кодируется с использованием дифференциальной сигнализации с минимизацией переходов , где область управления кодируется с помощью фиксированной кодировки 8b/10b . Поскольку две схемы дают разные 10-битные символы, приемник может полностью различать активную и управляющую области.
Когда был разработан DVI, большинство компьютерных мониторов все еще имели тип электронно-лучевой трубки , требующий аналоговых сигналов видеосинхронизации. Синхронизация сигналов цифровой синхронизации соответствует эквивалентным аналоговым сигналам, поэтому процесс преобразования DVI в аналоговый сигнал и обратно не требует дополнительной (высокоскоростной) памяти, дорогой в то время.
HDCP — это дополнительный уровень, который преобразует 10-битные символы перед передачей. Только после правильной авторизации получатель сможет отменить шифрование HDCP. Управляющие регионы не шифруются, чтобы приемник знал, когда начинается активный регион.
DVI обеспечивает одну пару тактовых импульсов TMDS и 3 пары данных TMDS в одноканальном режиме или 6 пар данных TMDS в двухканальном режиме. Пары данных TMDS работают с общей скоростью передачи данных , которая в 10 раз превышает частоту тактового сигнала TMDS. В каждом тактовом периоде TMDS на каждую пару данных TMDS приходится 10-битный символ, представляющий 8 бит цвета пикселя. В одноканальном режиме каждый набор из трех 10-битных символов представляет один 24-битный пиксель, а в двухканальном режиме каждый набор из шести 10-битных символов представляет либо два 24-битных пикселя, либо один пиксель с глубиной цвета до 48 бит. .
Спецификация допускает несовпадение данных и часов. Однако, поскольку соотношение между тактовой частотой TMDS и общей скоростью передачи данных на пару TMDS фиксировано и составляет 1:10, неизвестное выравнивание сохраняется с течением времени. Получатель должен восстановить биты в потоке, используя любой из методов восстановления часов/данных, чтобы найти правильную границу символа. Спецификация DVI позволяет тактовой частоте TMDS изменяться в диапазоне от 25 МГц до 165 МГц. Такое соотношение 1:6,6 может затруднить восстановление тактовой частоты, поскольку системы фазовой автоподстройки частоты , если они используются, должны работать в широком диапазоне частот. Одним из преимуществ DVI по сравнению с другими интерфейсами является то, что сигнал из цифрового домена относительно просто преобразовать в аналоговый с помощью видео -ЦАП , поскольку передаются как сигналы синхронизации, так и сигналы синхронизации. Интерфейсы с фиксированной частотой, такие как DisplayPort , должны восстанавливать часы на основе передаваемых данных.
Спецификация DVI включает сигнализацию для снижения энергопотребления. Подобно стандарту аналоговой сигнализации управления питанием дисплея VESA (DPMS), подключенное устройство может выключать монитор при выключении подключенного устройства или программно, если контроллер дисплея устройства поддерживает это. Устройства с этой возможностью также могут получить сертификацию Energy Star.
Аналоговый раздел спецификации DVI краток и указывает на другие спецификации, такие как VESA VSIS [16] для электрических характеристик и GTFS для информации о синхронизации. Мотивом для включения аналогового формата является сохранение совместимости с предыдущими кабелями и разъемами VGA . Контакты VGA для HSync, Vsync и трех видеоканалов доступны как в разъемах DVI-I, так и в DVI-A (но не DVI-D) и электрически совместимы, тогда как контакты для DDC (тактовые сигналы и данные), а также питания 5 В и заземления являются сохраняется во всех разъемах DVI. Таким образом, пассивный адаптер может взаимодействовать между разъемами DVI-I или DVI-A (но не DVI-D) и VGA.
HDMI — это новый цифровой аудио/видеоинтерфейс, разработанный и продвигаемый промышленностью бытовой электроники . DVI и HDMI имеют одинаковые электрические характеристики для витых пар TMDS и VESA/DDC. Однако HDMI и DVI отличаются по нескольким ключевым моментам.
Для обеспечения совместимости между устройствами DVI-D и HDMI компоненты источника и дисплеи HDMI поддерживают передачу сигналов DVI-D. Например, дисплей HDMI может управляться источником DVI-D, поскольку оба HDMI и DVI-D определяют перекрывающийся минимальный набор поддерживаемых разрешений и форматов буфера кадров.
Некоторые источники DVI-D используют нестандартные расширения для вывода сигналов HDMI, включая аудио (например, серия ATI 3000 и серия NVIDIA GTX 200 ). [17] Некоторые мультимедийные дисплеи используют адаптер DVI-HDMI для ввода сигнала HDMI со звуком. Точные возможности зависят от характеристик видеокарты.
В обратном сценарии дисплей DVI, у которого отсутствует дополнительная поддержка HDCP, может быть неспособен отображать защищенный контент, даже если в остальном он совместим с источником HDMI. Функции, характерные для HDMI, такие как дистанционное управление, передача звука, xvYCC и глубокий цвет, недоступны в устройствах, поддерживающих только сигналы DVI. Совместимость HDCP между устройствами-источниками и устройствами-получателями зависит от спецификаций производителя каждого устройства.
В декабре 2010 года Intel , AMD и несколько производителей компьютеров и дисплеев объявили, что прекратят поддержку технологий DVI-I, VGA и LVDS с 2013/2015 года и вместо этого ускорят внедрение DisplayPort и HDMI. [18] [19] Они также заявили: «Устаревшие интерфейсы, такие как VGA, DVI и LVDS, не поспевают за ними, а новые стандарты, такие как DisplayPort и HDMI, явно обеспечивают лучшие варианты подключения в будущем. По нашему мнению, DisplayPort 1.2 — это будущий интерфейс для мониторов ПК, а также HDMI 1.4a для подключения к телевизору».
{{cite news}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )