DVI工作原理

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DVI工作原理及在数字电视中的应用研究
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DVI是广泛应用于PC的数字视频接口,通过开发相应的软硬件,可以应用到高端的数字电视当中。
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DVI简介
为什麽使用DVI 、HDMI接驳LCD、PDP、DLP等显示器或投影机,其画质如些理想呢?这主要是因为DVD讯源是数码讯号,而LCD、PDP及DLP三者皆是数码方式显像,所以DVI、HDMI方式传送,则可保证传送的[D---D---D]全数码传送,相比起使用差传送的[D---A---D],由于经过两次D/A,A/D转换,画面不能避免地出现失真,除非阁下使用发烧级贵价器材保证了模拟传送的质素。因此,这正好解析了为什么DVI、HDMI的简单接驳,竟然能令画质三级跳。
DVI---全称为(Digita Visual Interface),它的出现原来有段故事,数起来要回到1997年,当时为了迎接数码平面显示器时代的来临,美国Video Electronics Standards Association,早已洞悉[D---D---D]影像传送的重要性,遂提出要有新影像传送P&D标准,即是Plug and Display standard,能够以单一端子便可以传送数码或模拟讯号,就好像电脑其它端子例如USB或Firewire 等。
然而要整个业界甚至全世界统一新影像传送格式,不单有很多人为及政法因素,在技术上及成本上亦困
难重重。然而最终都达成协议,推出DVI格式,而这种格式的好处,正是输送数码影像之余,乃然可以兼容传统模拟式的VGA,SVGA,XVGA讯号。
为了让用家辩认DVI传送的不同讯号类别,不同种类的DVI插头格式不尽相同,详细如下:
DVI-D(DVI Digital)Single Link
仿兔毛纱线
DVI-D(DVI Digital)Dual Link
DVI-A(DVI Analog)
DVI-I(DVI Digital&Analog)Single Link
DVI-I(DVI Digital&Analog)Dual Link
DVI-D:只传送数码影像讯号,现时一般DVD机附设的DVI输出端子,由于必是传送数码影像,所以全部是DVI-D格式。
DVI-A:只传送模拟影像讯号,这个格式一般相信是过渡性产品,事实上,DVI-A和传统的VGA线功能一模一样。有电脑显示卡的DVI输出端子可以选择输出模拟讯号,此时便可接驳DVI-A格式的DVI线,不过相信很少人会这样做了。
DVI-I:可传送数码或模拟影像讯号,有些电脑显示卡,由于可以DVI端子输出数码或模拟讯号,所以端子为DVI-I规格,另一方面,DVI-I线材亦可以传送模拟数码不同讯号。硫酸钙晶须
引言
数字电视概念已逐步深入人心,现有的大多数数字电视接收机只能通过分量接口接收满足数字视频信号标准的模拟信号,这实际上仍然是一种模拟信号接口,只是视频信号符合数字电视视频信号标准(如ITU-R601、CEA/CEA-861-A/B 等标准规定的数字视频抽样、量化、编码规范,满足数字电视的行频、场/帧频、同步、清晰度等要求),所以此类电视如果要在系统中进行数字处理,则需在视频信号处理前增加A/D转换、Scale、De-interlace等功能电路,这会使信号质量有一定程度的降低,研究表明此类接口的清晰度很难真正达到高清数字电视的显示标准(水平清晰度大于720线)。
数字视频接口接收的是经过一定处理(压缩或不压缩)的数字信号,不论从信号质量还是后处理考虑,都有利于提高整个接收机系统的性能。DVI(Digital Visual Interface,数字视频接口)是目前广泛应用的一种数字视频接口,起初主要应用于PC行业。DVI支持单像素RGB的24bit数据,传输的数字信号没有经过压缩,单连接的传输速率可达4.9Gbps,对数据传输速率是1.78Gbps的1080i 数字高清晰电视可达到较好的保真度,特别是在LCD、DLP等显示设备中,不需要任何D/A转换和处理,减少了信号损失,可以应用到数字电视、平板电视等产品当中。
DVI概述及工作原理
DVI是由DDWG(Digital Display working Group,数字显示工作组)发明的一种高速传输数字信号的技术,有DVI-D和DVI-I两种不同的接口形式。DVI-D 只有数字接口,DVI-I有数字和模拟接口,目前应用主要以DVI-D为主。
DVI是基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,转换最小差分信号)技术来传输数字信号,TMDS运用先进的编码算法把8bit数据(R、G、B中的每路基信号)通过最小转换编码为10bit数据(包含行场同步信息、时钟信息、数据DE、纠错等),经过DC平衡后,采用差分信号传输数据,它和LVDS、TTL相比有较好的电磁兼容性能,可以用低成本的专用电缆实现长距离、高质量的数字信号传输。TMDS技术的连接传输结构如图1所示。
图1:TMDS连接传输结构
DVI数字信号传输有单连接(Single Link)和双连接(Dual Link)两种方式,对于单连接,仅用图1所示的1/2、9/10、17/18脚传输,它的传输速率可达4.9Gbps,双连接可达9.9Gbps。
DVI接口在数字电视中的应用
● 基本方案论证分析
数字电视机为达到高清晰度显示要求,扫描一般采用1080i@60Hz格式(即隔行扫描,行频33.75kHz,场频60Hz,像素频率74.25MHz),实际应用中为减少行频变换,所有的输入视频格式(如480P、576P、720P等)通过格式变换(Scale 和De-interlace等)都统一转换为1080i@60Hz格式输出,即多频归一。本文讨论的DVI接口以上述数字电视标准为基础考虑应用,基本原理框图如图2所示。
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图2:DVI接口原理框图
由原理图看,数字电视增加DVI接口比较简单,从硬件电路考虑,一是在接口处增加DVI解码部分,二是在后端提供一个数据通道,如果电视原有方案中具有A/D转换和相应的后级数据处理通道,那么DVI接口解码输出的数据可以与它共用,因为在数字信号格式一定的情况下,其码率、行频、场频、时钟是一致的。
在实际研究开发中,需要特别注意DVI解码输出数据信号、A/D转换输出数据信号的隔离和避免前端通道相互干扰。由于两组通道的共用,相当于延长了数字输出引脚的信号线长度,因此对于长距离的数字信号印制线,有必要在其特征阻抗处将其中断,以避免数字信号的过冲、欠冲和振铃,通常情况下在数据线上串联几十欧姆的电阻。同时对于输出驱动来说,需要最大限度地减小数字输出引脚的容性载荷,但是在信号布线阶段,一般不能精确计算容性负载,为方便系统调试,应考虑在数据信号线、行场同步信号线、时钟信号线到地并联电容,根据PCB材料、信号长度不同,电容值一般在几十pF即可,这样就可达到通道负载平衡、数据上升沿、下降沿和相位的一致,减少数字噪声干扰和抖动。
数字电视DVI接口性能测试时,误码率指标应达到10-9,即10亿bit允许出现一个误码,因此在性能测试时必须保证一定的测试时间,如VGA@60Hz,25MHz 时钟频率,测试时间应大于40s,那么1080i@60Hz、74.25MHz像素频率,测试时间应大于14s,同时可通过主观观察图像1分钟以上,无明显的像素噪声以判断接口性能的优劣。
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DVI接口中有+5V电压,热插拔检测(HPD)电压要求从此电压获取,HPD有效电平应大于2.4V,因此接收设备的HPD串联电阻一般应小于10kΩ。应用中接收设备也可使用此电压,用于系统供电,但负载电流不应大于50mA,最好小于10mA,以保证HPD电平需要。为保证接口的正常启动,EDID存储器供电最好也由发送端+5V产生。
为保证硬件电路设计的可行,还必须有软件的支撑。优化的软件流程是保证DVI接口系统正常工作的关键,DVI接口工作流程如图3所示。
图3:DVI接口系统工作流程
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对于DVI接口在数字电视、平板电视上的应用研究,更为关键的是
EDID(Extended Display Identification DATA,即扩展显示识别数据)编程,HDCP(High-bandwidth Digital Content Protection)功能的实现。这些对于数字电视来说都是全新应用,只有EDID和HDCP在数字电视上实现后,DVI接口才是真正的数字电视接口。
● 数字电视DVI接口的EDID开发
EDID是为PC显示器设置的优化显示格式数据规范,存储在显示器中专用的1Kb的EEROM存储器中(即EDID数据结构是128Byte),DVI接口应用在数字电视上时,同样应该遵从此规范。
PC主机和显示器通过DDC数据线访问存储器中数据,以确定显示器的显示属性(如分辨率、纵横比等)信息,在数字电视上,也应该用DVI接口的DDC数据线访问EDID存储器,以确定数字电视的相关显示属性,关键是128Byte是PC 显示器的标准,已不能满足数字电视视频标准的要求,因此需要对数据结构进行扩展,由于EDID标准并没有相应的规范,研究中按照EIA/CEA-861-B标准规范对EDID数据进行编程。

本文发布于:2023-06-12 04:24:15,感谢您对本站的认可!

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