DVI

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概述  
- J; I+ t1 v( y+ v) k8 m' ?( f    DVI（Digital Visual Interface）即数字视频接口。它是 1999年由Silicon Image、
Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组
成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准，它是以Silicon  
Image 公司的 PanalLink 接口技术为基础，基于 TMDS（Transition Minimized Differential  
4 W( E9 ^  [* YSignaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS 是一种微分信号机制，
$ f6 p) ^& ?5 ]7 W( R可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照 TMDS 协议
2 }- Z0 [, s$ b: _7 K( B5 `9 L# x编码后通过 TMDS 通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。  
    一个 DVI 显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显
( l, X, O7 Y2 j6 x+ O$ H4 @' w$ R卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡 PCB 上；而接收器则是显示器上的一块电路，
它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成
1 H9 A" ~! y' A) r* A为显示器上的图象。
    接口  
    DVI 接口和 VGA 接口不同，DVI 接口存在 5 种标准，如下图所示。其中 DVI-D 和 DVI-I
分为“双通道”和“单通道”两种类型，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成
本很高，因此只有部分专业设备才具备，普通消费者很难见到。  
" `4 A! a2 Q, T    另外一种则是 DVI-I 接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟
1 X8 Q. L0 s4 o信号的接口 D-Sub 接口可以连接在 DVI-I 接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一
" ?* B9 ^  A2 z6 p. i6 Z8 l般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。  
- [: v8 {# Q% n3 B8 R    DVI-D 接口只能接收数字信号，接口上只
有 3 排 8 列共 24 个针脚，其中右上角的一个
% D) H6 t' @: n1 u" _针脚为空，不兼容模拟信号。  
$ L/ a0 K1 a/ P1 H1 Q. `    DVI-A 是一种模拟传输标准，晚期的大屏
幕专业 CRT中能看见。不过由于和 VGA 没有本
3 q1 ]' n- @, _- G7 W+ Y质区别，性能也不高，因此 DVI-A事实上已经
8 P) g3 p/ X/ h$ ]* q被废弃了。至于 DFP 接口，这是一种已经被废弃的早期的数字规范。  
' P+ W5 l. k1 x- @6 l    关于 DVI 信号的各种特性，可以参考下表：  
/ K' w/ [5 z- w% ^. l0 G; a7 N$ r          规格                         信号                        备注  
       DVI-I 双通道                  数字/模拟                     可转换 VGA  
" d2 d' U6 i7 W2 ?. w. v       DVI-I 单通道                  数字/模拟                     可转换 VGA  
       DVI-D 双通道                     数字                    不可转换 VGA  
       DVI-D 单通道                     数字                    不可转换 VGA  
# s$ F2 B8 N1 v* V& Y' n          DVI-A                      模拟                       已废弃  

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细节  

    DVI 信号，HDCP 信号和 HDMI 信号针对 VGA 信号而言，如果排除各种协议的话，信号通
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; d7 \: a& s9 s3 U. L1 p* D道本质是一致的，都是 DVI 信号。因此先介绍 DVI 信号的特点。  
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6 M- L$ I2 g* M( M+ f* q, g3 @    在模拟显示方式中，将待显示的数字 R.G.B 信号（8bit 并行信号）在显卡中经过 D/A

转换成模拟信号，传输后进入显示器，经处理后驱动 R.G..B 电子枪，显示到荧光屏上，整

个过程是模拟的。而数字显示方式不同，模拟的 R.G.B 信号到达显示设备后（LCD 或 DLP，
3 D; b5 ~) E& S
; V% ~% Y; r$ i( yPDP 等）经过 A/D 处理，转换为数字信号，随后由数字信号在 TFT LCD source driver 中通
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过 DAC 转换变成模拟信号控制液晶板透射或反射光线或 DMD 晶片反射光线或由等离子体发
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光，达到显示的效果。在这个过程中明显地存在一个由数字→模拟→数字→模拟的转换过程，信号损失较大（一次 A/D，D/A 过程将在频谱上损失 6dB，带宽最大保留为像素时钟的 1/2），
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1 l( w$ u4 G+ N$ p0 S并且会存在诸如拖尾，模糊，重影等传输问题。 当前带有数字接口的计算机显卡已经相当

普遍，甚至笔记本电脑也配备了 DVI接口，显示设备中也是越来越多的设备带有数字信号接
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4 _2 A3 a9 W% M9 C3 G2 T口，因此数字→数字方式的应用环境已经成熟。  
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! G" W1 _4 R" J; l. w! z- Q    DVI原理上是将待显示的R.G.B数字信号与H.V信号进行组合编码，每个像素点按10bit
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的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换，把编码后的 R.G..B 数字串行码流与像
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& t$ k3 d5 n5 u, Q7 f. }素时钟等 4 个信号按照平衡方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的 10 倍，以
  R: S+ K" s: T$ J
& R4 g3 I0 N) P( B: d1024×768×70 的分辨率为例，码流时钟为 70MHz×10，折合为 0.7GHZ。一般 DVI1.0 的码
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流在 0.24GHZ 到1.65GHZ之间。  
! L- V" r& X! O7 ^* r7 B6 d
/ ?! }' k: _* r+ M6 V, c5 S" G    DVI 有 DVI1.0 和 DVI2.0 两种标准，其中 DVI1.0 仅用了其中的一组信号传输信道，传

1 M" q. j  G8 n6 J6 N; M. ^输图像的最高像素时钟为 165M（1600RGB*1200@60Hz，UXGA），信道中的最高信号传输码流
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为 1.65GHz。DVI2.0 则用了全部的两组信号传输信道，传输图像的最高像素时钟为 330M，
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每组信道中的最高信号传输码流也为 1.65GHz。在显示设备中，目前还没有 DVI2.0的应用，
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+ N; a! Y) i/ e% O! T因此本文所讨论的 DVI都是指 DVI1.0 标准。  

2.7.4 优点  

    考虑到兼容性问题，目前显卡一般会采用 DVI-I 接口，这样可以通过转换接头连接到普
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通的 VGA 接口。而带有 DVI 接口的显示器一般使用 DVI-D 接口，因为这样的显示器一般也带

有 VGA 接口，因此不需要带有模拟信号的 DVI-I 接口。当然也有少数例外，有些显示器只有

. ?0 M/ _- x$ l' H% wDVI-I 接口而没有 VGA 接口。显示设备采用 DVI接口具有主要有以下几大优点：  

( E/ o+ N& h6 Y' v  l. ~    ◇ 速度快  

    DVI 传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备

# h6 K8 a3 o5 ^( j& ?. ]上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，
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6 f' H: l7 f; L$ N8 {3 z9 C有效消除拖影现象，而且使用 DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。  
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◇ 画面清晰  
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    计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用 VGA 接口连接液晶显示器的话就需要先把
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信号通过显卡中的 D/A（数字/模拟）转换器转变为 R、G、B三原色信号和行、场同步信号，
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3 v; G- d( \& r, C6 a  n7 r$ y这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的 A/D（模拟/数字）转换器将模拟信

* C( e! |  M; ]. I# t/ j0 r. w  O( V号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的 D/A、A/D 转换和信号传输

过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而 DVI 接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。
9 k; J! q3 ~$ {" r  W5 v/ G◇ 支持 HDCP 协议  
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    DVI 接口可以支持 HDCP 协议，为将来看带版权的高清视频打下基础。不过要想让显卡
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" D& p5 d% }4 s% o支持 HDCP，光有 DVI 接口是不行的，需要加装专用的芯片，还要交纳不斐的 HDCP认证费，

; G% Q! q: |7 B( L. P$ F因此目前真正支持 HDCP协议的显卡还不多。  

    HDCP 信号从接口形式，管脚定义，数据格式等都与 DVI 相同，只是考虑保密的原因，

对数据进行了加密，要符合 HDCP 的协议要求。考虑到这只是协议层面的不同，我们可将此
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两者等同考虑。  

2.7.5 现状  
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    目前市场上的 DVI线有 18+1 和24+1 以及 18+5和 24+5这 4 种规格。  
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" L$ \. p! O7 |    18 针属于单通道 DVI，传输速率只有 24 针的一半，为 165MHz。在画面显示上，单通道

- w/ i/ n0 a: D* p$ ?的 DVI 支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右，会造成显示

7 P" L# s! F- j3 O6 b) k1 q质量的下降。一般来讲，单通道的 DVI 接口，最大的刷新率只能支持到 1920*1080*60hz 或
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1600*1200*60hz，即现有23 寸宽屏显示器和 20 寸普通比例显示器的正常显示，再高的话就
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  o! h/ j4 b. l会造成显示效果的下降。而使用大屏液晶显示器的话，24 针的双通道 DVI 是必须具备的条
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, k- G$ B  V- f8 _' r$ |件。  
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    至于18+5和24+5这种规格都属于DVI-I，多出来得4根线用于兼容传统VGA模拟信号。

8 w, v: m/ D2 ]这种接口在显示卡上用的多，显示器基本不用，除非是 970P 这样的单接口显示器才会考虑

/ n. n" R* ^% T. W采用。  
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, y4 O. E6 @( H    如果显示器低于 23寸宽屏或 20寸普屏的话，使用 18 针 DVI 完全没有问题，用 24 针的

当然可以，但有些浪费了。另外，如果想用大屏幕显示器的话，一款具备双通道输出的显示
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卡也非常重要。因此现在多数显示卡的 DVI 接口都是单通道的，性能达不到要求。实际上现
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在显示卡在很多情况下，DVI 不能达到应有的性能指标。  
. G, D# y$ i$ @3 }! n* y) B
$ }6 H. F$ w( o) x# H4 S: g- g接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提

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DVI 接口，传输速度高达约 8GBPS(165MHZ x 24bit x 2)，适合传输无压缩、高清晰度
; i9 W) c( v2 ]9 r$ V' M+ M
6 g5 {# ^2 H% [/ L) x  Y  t+ f视频信号。最高支持 QXGA(2048x1536)格式。现在有不少显卡都具有 DVI输出，比如华硕的

7 L+ m2 {8 m1 B1 g8 ]7 [AGP-V7100(一年前的产品了)。DVI 是现在等离子显示器的标准输入接口。部分在美国销售

! T+ @6 q0 t8 d% b1 B2 O的高清晰模拟电视机也具有 DVI 接口，只不过名称成了 DVI-HDTV，实际上就是标准的 DVI
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接口。在模拟电视机上采用 DVI 接口的目的是利用数字传输不容易受干扰的特性，但对图像
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2 A6 P: t3 S" S9 b  X% @质量的提高并不显著。市面上也有极少的高档逐行 DVD 播放机具有 DVI 输出。

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$ o% x8 Z, y4 M由于 DVI 是面向电脑开发的，因此一共具有 29 只脚，体积也比较大，并且不支持声音

的传输，因此并不太适合用在普通的家用电器设备上。于是业界又联合推出了 HDMI(DVI-CE)
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接口。HDMI的最高传输速度是 3.95GBPS,支持HDTV 信号的无压缩传输，并支持 8 声道96KHZ

或 1 个声道的 192KHZ 数字伴音。这样就可以使用一根线完成高清晰度图像和数字伴音的传

- |, P" G, O/ n1 t播。HDMI 接口宽 2.1 厘米，高 1.5 厘米。HDMI 是 Hi-Definition Multimedia Interface
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" ]) x6 T, L7 c4 i( `+ q的简称，在正式推出前也叫 DVI-CE(Digital Visual Interface-Consumer Electornics)。

推出 HDMI 标准的日立、松下、飞利浦、Silicon Image、索尼、汤姆逊(RCA)、东芝希望 HDMI
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会成为将来高清晰度电视信号、蓝光 DVD 播放机的标准数字信号输入/输出接口。