Цифровой визуальный интерфейс ( DVI ) — это интерфейс видеодисплея, разработанный рабочей группой по цифровым дисплеям (DDWG). Цифровой интерфейс используется для подключения источника видео, например, контроллера видеодисплея , к устройству отображения , например, монитору компьютера . Он был разработан с целью создания отраслевого стандарта для передачи несжатого цифрового видеоконтента.
Устройства DVI, выпускаемые как DVI-I, поддерживают аналоговые соединения и совместимы с аналоговым интерфейсом VGA [1] за счет включения контактов VGA, в то время как устройства DVI-D являются только цифровыми. Эта совместимость, наряду с другими преимуществами, привела к его широкому распространению по сравнению с конкурирующими стандартами цифровых дисплеев Plug and Display (P&D) и Digital Flat Panel (DFP). [2] Хотя DVI в основном ассоциируется с компьютерами, он иногда используется и в другой бытовой электронике, такой как телевизоры и DVD-плееры .
Более ранняя попытка обнародовать обновленный стандарт для 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 в сторону цифровой передачи видео, что устранило бы дополнительные шаги аналого-цифрового преобразования, необходимые для VGA и EVC; [5] : 5–6 разъем EVC был повторно использован VESA, [6] которая выпустила стандарт Plug & Display (P&D) в 1997 году. [3] P&D предложила одноканальное цифровое видео TMDS с, в качестве опции, аналоговым видеовыходом и данными (USB и FireWire), используя 35-контактный разъем MicroCross, аналогичный EVC; аналоговые аудио- и видеовходные линии от EVC были перепрофилированы для передачи цифрового видео для P&D. [5] : 4 [7] : §1.3.3
Поскольку P&D был физически большим и дорогим разъемом, консорциум компаний разработал стандарт DFP (1999), который был сосредоточен исключительно на передаче цифрового видео с использованием 20-контактного микроленточного разъема и исключил возможности аналогового видео и данных P&D. [4] : 3 [5] : 4 Вместо этого DVI решил убрать только функции данных из P&D, используя 29-контактный разъем MicroCross для передачи цифрового и аналогового видео. [8] Что критически важно, DVI допускает двухканальные сигналы TMDS, [9] то есть 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 с помощью пассивных адаптеров, которые предоставляют соответствующие физические интерфейсы, поскольку все три стандарта используют одни и те же протоколы квитирования DDC/EDID и цифровые видеосигналы TMDS. [10] : §1.3.7
Интерфейс DVI появился в продуктах 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 компанией Silicon Image , который использует высокоскоростную последовательную связь, называемую дифференциальной передачей сигналов с минимизацией переходов (TMDS).
Данные цифрового видеопикселя 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 свой назначенный 8-битный компонент RGB (красный, зеленый или синий) видеосигнала, в общей сложности 24 бита на пиксель . Четвертая пара несет тактовую частоту TMDS. Двоичные данные кодируются с использованием кодировки 8b/10b . DVI не использует пакетизацию , а скорее передает пиксельные данные, как если бы это был растрированный аналоговый видеосигнал. Таким образом, полный кадр рисуется в течение каждого периода вертикального обновления. Полная активная область каждого кадра всегда передается без сжатия. Видеорежимы обычно используют горизонтальные и вертикальные тайминги обновления, совместимые с дисплеями на электронно-лучевой трубке (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 частоте обновления 60 Гц. На практике это позволяет достичь максимального разрешения экрана 16:10 1920 × 1200 при частоте 60 Гц.
Для поддержки устройств отображения с более высоким разрешением спецификация DVI содержит положение о двухканальном режиме . Двухканальный DVI удваивает количество пар данных TMDS, фактически удваивая полосу пропускания видео, что позволяет использовать более высокие разрешения до 2560 × 1600 при 60 Гц или более высокую частоту обновления для более низких разрешений.
Для обратной совместимости с дисплеями, использующими аналоговые сигналы VGA, некоторые контакты разъема DVI передают аналоговые сигналы VGA.
Для обеспечения базового уровня взаимодействия устройства, совместимые с DVI, должны поддерживать один базовый режим отображения — «формат с низким разрешением» (640 × 480 при 60 Гц).
Как и современные аналоговые разъемы VGA , разъем DVI включает контакты для канала данных дисплея (DDC), что позволяет графическому адаптеру считывать расширенные данные идентификации дисплея (EDID) монитора . 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. Таблица может обозначать предпочтительный режим или собственное разрешение . Каждый режим представляет собой набор значений синхронизации, которые определяют длительность и частоту горизонтальной/вертикальной синхронизации, позиционирование активной области дисплея, горизонтальное разрешение, вертикальное разрешение и частоту обновления.
Максимальная рекомендуемая длина кабелей DVI не включена в спецификацию, поскольку она зависит от тактовой частоты TMDS. Как правило, длина кабеля до 4,5 метров (15 футов) будет работать для разрешений дисплея до 1920 × 1200. Более длинные кабели длиной до 15 метров (49 футов) могут использоваться с разрешениями дисплея 1280 × 1024 или ниже. Для больших расстояний рекомендуется использовать усилитель DVI — повторитель сигнала, который может использовать внешний источник питания — для смягчения ухудшения сигнала.
Разъем DVI на устройстве имеет одно из трех названий в зависимости от того, какие сигналы он реализует:
Большинство типов разъемов DVI — за исключением DVI-A — имеют контакты, которые пропускают цифровые видеосигналы. Они бывают двух видов: single link и dual link. Single link DVI использует один передатчик с тактовой частотой TMDS до 165 МГц, который поддерживает разрешения до 1920 × 1200 при 60 Гц. Dual link DVI добавляет шесть контактов в центре разъема для второго передатчика, увеличивая полосу пропускания и поддерживая разрешения до 2560 × 1600 при 60 Гц. [11] Разъем с этими дополнительными контактами иногда называют DVI-DL (dual link). Dual link не следует путать с dual display (также известным как dual head ), который представляет собой конфигурацию, состоящую из одного компьютера, подключенного к двум мониторам, иногда с использованием разъема DMS-59 для двух single link DVI-подключений.
В дополнение к цифровым, некоторые разъемы DVI также имеют контакты, которые передают аналоговый сигнал, который может использоваться для подключения аналогового монитора. Аналоговые контакты - это четыре, которые окружают плоский лезвие на разъеме 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 сигнализацией VGA, пассивные адаптеры просты и дешевы в производстве, обеспечивая экономически эффективное 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 бы четыре аналоговых контакта были удалены вручную, все равно было бы невозможно подключить мужской разъем DVI-I к женскому разъему DVI-D. Однако возможно соединить мужской разъем DVI-D с женским разъемом DVI-I. [12]
DVI — единственный широко распространенный видеостандарт, который включает аналоговую и цифровую передачу в одном и том же разъеме. [13] Конкурирующие стандарты являются исключительно цифровыми: к ним относятся система, использующая низковольтную дифференциальную передачу сигналов ( LVDS ), известная под своими фирменными названиями FPD-Link (плоский дисплей) и FLATLINK; и ее преемники — интерфейс дисплея LVDS (LDI) и OpenLDI .
Некоторые DVD-плееры , HDTV- комплекты и видеопроекторы имеют разъемы DVI, которые передают зашифрованный сигнал для защиты от копирования с использованием протокола High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP). Компьютеры могут быть подключены к HDTV-комплектам через DVI, но графическая карта 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. Координированные видеосинхронизации — уменьшенное гашение (CVT-RB) — это стандарт VESA , который предлагает уменьшенное горизонтальное и вертикальное гашение для дисплеев, не основанных на ЭЛТ. [15]
Одной из целей кодирования потока DVI является обеспечение сбалансированного по постоянному току выхода, что снижает ошибки декодирования. Эта цель достигается путем использования 10-битных символов для 8-битных или менее символов и использования дополнительных бит для балансировки по постоянному току.
Как и в других способах передачи видео, существуют две различные области: активная область, куда отправляются данные пикселей, и область управления, куда отправляются сигналы синхронизации. Активная область кодируется с использованием дифференциальной сигнализации с минимизацией переходов , где область управления кодируется фиксированным кодированием 8b/10b . Поскольку две схемы выдают разные 10-битные символы, приемник может полностью различать активную и контрольную области.
Когда был разработан DVI, большинство компьютерных мониторов все еще были с электронно-лучевой трубкой , требующей аналоговых видеосигналов синхронизации. Синхронизация цифровых сигналов синхронизации совпадает с эквивалентными аналоговыми, поэтому процесс преобразования DVI в аналоговый сигнал и обратно не требует дополнительной (высокоскоростной) памяти, которая была дорогой в то время.
HDCP — это дополнительный уровень, который преобразует 10-битные символы перед передачей. Только после правильной авторизации получатель может отменить шифрование HDCP. Управляющие регионы не шифруются, чтобы получатель 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 битов , которая в 10 раз превышает частоту тактовых импульсов TMDS. В каждом периоде тактовых импульсов 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, тогда как 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 документа позволяет не выравнивать данные и часы. Однако, поскольку соотношение между часами TMDS и общей скоростью передачи битов на пару TMDS зафиксировано на уровне 1:10, неизвестное выравнивание сохраняется с течением времени. Приемник должен восстановить биты в потоке, используя любой из методов восстановления часов/данных, чтобы найти правильную границу символа. Спецификация DVI позволяет часам TMDS изменяться от 25 МГц до 165 МГц. Это соотношение 1:6,6 может затруднить восстановление часов, поскольку контуры фазовой автоподстройки частоты , если они используются, должны работать в большом диапазоне частот. Одним из преимуществ DVI по сравнению с другими интерфейсами является то, что относительно просто преобразовать сигнал из цифровой области в аналоговую область с помощью видеоЦАП , поскольку передаются как сигналы часов, так и сигналы синхронизации. Интерфейсы с фиксированной частотой, такие как DisplayPort , должны восстанавливать часы из переданных данных.
Спецификация DVI включает сигнализацию для снижения энергопотребления. Подобно аналоговому стандарту VESA display power management signaling (DPMS), подключенное устройство может выключить монитор, когда подключенное устройство выключено, или программно, если контроллер дисплея устройства поддерживает это. Устройства с такой возможностью также могут получить сертификацию Energy Star.
Аналоговый раздел документа спецификации DVI краток и ссылается на другие спецификации, такие как VESA VSIS [16] для электрических характеристик и GTFS для информации о синхронизации. Мотивацией включения аналогового является сохранение совместимости с предыдущими кабелями и разъемами VGA . Контакты VGA для HSync, Vsync и трех видеоканалов доступны в разъемах DVI-I или DVI-A (но не DVI-D) и электрически совместимы, в то время как контакты для DDC (тактовой частоты и данных) и питания 5 В и заземления сохраняются 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 индустрией потребительской электроники . DVI и HDMI имеют одинаковые электрические характеристики для своих витых пар TMDS и VESA/DDC. Однако HDMI и DVI различаются по нескольким ключевым параметрам.
Для обеспечения взаимодействия между устройствами DVI-D и HDMI компоненты источника HDMI и дисплеи поддерживают сигнализацию DVI-D. Например, дисплей HDMI может управляться источником DVI-D, поскольку 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, ATI 3000-серии и NVIDIA GTX 200-серии ). [17] Некоторые мультимедийные дисплеи используют адаптер DVI-HDMI для ввода сигнала HDMI со звуком. Точные возможности зависят от спецификаций видеокарты.
В обратном сценарии дисплей DVI, не поддерживающий HDCP , может оказаться неспособным отображать защищенный контент, даже если он в остальном совместим с источником HDMI. Функции, характерные для HDMI, такие как дистанционное управление, передача звука, xvYCC и глубокий цвет, не могут использоваться в устройствах, поддерживающих только сигналы DVI. Совместимость HDCP между исходными и целевыми устройствами зависит от спецификаций производителя для 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 развитием, а новые стандарты, такие как DisplayPort и HDMI, явно обеспечивают наилучшие возможности подключения в будущем. По нашему мнению, DisplayPort 1.2 — это будущий интерфейс для мониторов ПК, наряду с HDMI 1.4a для подключения телевизоров».
{{cite news}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ){{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )