Как подключить разъем DVI (Digital Visual Interface)

Цифровой визуальный интерфейс ( DVI )— это интерфейс передачи видеоинформации, разработанный рабочей группой Digital Display Working Group (DDWG). Цифровой интерфейс используется для подключения источника видеосигнала, такого как видеокарты компьютера, к устройству отображения, например монитору компьютера. Он был разработан с целью создания отраслевого стандарта для передачи цифрового видеоконтента.

Логотип

Интерфейс предназначен для передачи несжатого цифрового видео и может быть настроен для поддержки нескольких режимов, таких как DVI-A (только аналоговый), DVI-D (только цифровой) или DVI-I (цифровой и аналоговый). Благодаря поддержке аналоговых соединений спецификация DVI совместима с интерфейсом VGA . Эта совместимость, наряду с другими преимуществами, привела к ее широкому распространению по конкурирующим стандартам цифрового дисплея Plug and Display (P & D) и Digital Flat Panel (DFP). Хотя DVI преимущественно связан с компьютерами, его иногда используют в другой потребительской электронике, такой как телевизоры и DVD-плееры.

Контакты разъема DVI — I спереди

Контакт 1

Контакт 2

Контакт 3

Контакт 4

Контакт 5

Контакт 6

Контакт 7

Контакт 8

Контакт 9

Контакт 10

Контакт 11

Контакт 12

Контакт 13

Контакт 14

Контакт 15

Контакт 16

Контакт 17

Контакт 18

Контакт 19

Контакт 20

Контакт 21

Контакт 22

Контакт 23

Контакт 24

C1

C2

C3

C4

C5

TMDS data 2- Digital red- (link 1)
TMDS data 2+ Digital red+ (link 1)
TMDS data 2/4 shield
TMDS data 4- Digital green- (link 2)
TMDS data 4+ Digital green+ (link 2)
DDC clock
DDC data
Analog vertical sync
TMDS data 1- Digital green- (link 1)
TMDS data 1+ Digital green+ (link 1)
TMDS data 1/3 shield
TMDS data 3- Digital blue- (link 2)
TMDS data 3+ Digital blue+ (link 2)
+5 V Power for monitor when in standby
Ground Return for Контакт 14 and analog sync
Hot plug detect
TMDS data 0- Digital blue- (link 1) and digital sync
TMDS data 0+ Digital blue+ (link 1) and digital sync
TMDS data 0/5 shield
TMDS data 5- Digital red- (link 2)
TMDS data 5+ Digital red+ (link 2)
TMDS clock shield
TMDS clock+ Digital clock+ (links 1 and 2)
TMDS clock- Digital clock- (links 1 and 2)
Analog red  
Analog green  
Analog blue  
Analog horizontal sync  
Analog ground Return for R, G, and B signals

Технический обзор

Формат цифровой видеозаписи DVI основан на панельном интерфейсе, разработанном Silicon Image, который использует высокоскоростную последовательную связь, называемую переходом с минимизированной дифференциальной сигнализацией (TMDS). Как и современные аналоговые разъемы VGA, разъем DVI содержит контакты для канала данных дисплея (DDC). Более новая версия DDC под названием DDC2 позволяет графическому адаптеру считывать расширенные идентификационные данные монитора (EDID). Если дисплей поддерживает как аналоговые, так и цифровые сигналы в одном входе DVI-I, каждый метод ввода может содержать отдельный EDID. Поскольку DDC поддерживает только один EDID, это может быть проблемой, если и цифровой, и аналоговый входы в порту DVI-I обнаруживают активность. На дисплее должен быть выбран EDID для отправки.

Штекерный разъем DVI-I на кабеле

Когда источник и дисплей подключены, источник сначала запрашивает возможности дисплея, читая блок EDID монитора по каналу I?C . Блок EDID содержит идентификацию дисплея, цветовые характеристики (например, уровень гаммы) и таблицу поддерживаемых видеорежимов. Таблица может указывать предпочтительный режим или собственное разрешение. Каждый режим представляет собой набор значений времени ЭЛТ, которые определяют продолжительность и частоту горизонтальной / вертикальной синхронизации, позиционирование активной области отображения, разрешение по горизонтали, вертикальное разрешение и частоту обновления.

Для обратной совместимости с дисплеями, использующими аналоговые сигналы VGA, некоторые из контактов разъема DVI имеют аналоговые сигналы VGA. Для обеспечения базового уровня совместимости устройства, совместимые с DVI, необходимы для поддержки одного базового видеорежима «формат с низким пикселем» (640 ? 480 при 60 Гц). Цифровые данные видеопотока передаются с использованием нескольких каналов TMDS. На электрическом уровне эти линии очень устойчивы к электрическим шуму и другим формам аналогового искажения.

Одноканальное соединение DVI состоит из четырех каналов TMDS; каждый канал передает данные от источника к устройству по одной витой проводной паре. Три из них представляют компоненты RGB (красный, зеленый и синий) видеосигнала в сумме 24 бит на пиксель. Четвертая ссылка содержит пиксельные часы. Бинарные данные кодируются с использованием кодирования 8b10b . DVI не использует пакетирование, а скорее передает данные пикселей, как если бы это был растрированный аналоговый видеосигнал. Таким образом, полный кадр создается в течение каждого периода вертикального обновления. Полная активная область каждого кадра всегда передается без сжатия. Видеорежимы обычно используют горизонтальные и вертикальные тайминги обновления, которые совместимы с дисплеями ЭЛТ, хотя это не является обязательным требованием. В одноканальном режиме максимальная тактовая частота пикселей составляет 165 МГц, что поддерживает максимальное разрешение 2,75 мегапикселей (включая интервал гашения ) при обновлении 60 Гц. Для практических целей это позволяет реализовать максимальное разрешение экрана 16:10 1920 x 1200 при 60 Гц.

Длина кабеля

Максимальная длина, рекомендуемая для кабелей DVI, не включена в спецификацию, поскольку она зависит от тактовой частоты пикселей. В общем случае длина кабеля до 4,5 метров (15 футов) будет работать при разрешении экрана до 1920 х 1200. Более длинные кабели длиной до 15 метров (49 футов) могут использоваться с разрешениями дисплея 1280 х 1024 или ниже. Для больших расстояний рекомендуется использовать усилитель DVI — ретранслятор сигналов, который может использовать внешний источник питания, чтобы уменьшить снижение сигнала.

Разъем DVI на устройстве имеет одно из трех названий, в зависимости от того, какие сигналы он реализует:

— DVI-I (интегрированный, комбинирует цифровой и аналоговый в одном и том же разъеме, цифровой может быть одно- или двухканальным)

— DVI-D (только цифровое, одноканальное или двухканальное)

— DVI-A (только аналоговый)

Большинство типов разъемов DVI — исключение DVI-A — содержат контакты, которые передают цифровые видеосигналы. Они представлены в двух вариантах: одноканальный и двухканальный. Одноканальный DVI использует один передатчик на 165 МГц, который поддерживает разрешения до 1920 x 1200 при 60 Гц. Двойная связь DVI добавляет шесть дополнительных контактов (расположенных в центре разъема) для второго передатчика, увеличивающего пропускную способность и поддерживающие разрешения до 2560 x 1600 при 60 Гц. Разъем с этими дополнительными контактами иногда называют DVI-DL (двойное соединение). Двойное соединение не следует путать с двойным дисплеем, который представляет собой конфигурацию, состоящую из одного компьютера, подключенного к двум мониторам, иногда с использованием разъема DMS-59 для двух одноканальных DVI-соединений.

В дополнение к цифровым, некоторые разъемы DVI также имеют контакты, которые передают аналоговый сигнал, который можно использовать для подключения аналогового монитора. Аналоговыми выводами являются четыре контакта, которые окружают плоское лезвие на разъеме DVI-I или DVI-A. Например, монитор VGA можно подключить к видеоисточнику с помощью DVI-I с помощью пассивного адаптера. Поскольку аналоговые контакты напрямую совместимы с сигнализацией VGA, пассивные адаптеры просты и дешевы в производстве, обеспечивая экономичное решение для поддержки VGA на DVI. Длинный плоский штырь на разъеме DVI-I шире, чем тот же вывод на разъеме DVI-D, поэтому, даже если четыре аналоговых штыря были удалены вручную, было бы невозможно подключить штекерный разъем DVI-I к гнезду DVI-D. Однако возможно соединить разъем DVI-D с гнездом DVI-I.

DVI является единственным широко распространенным видеостандартом, который включает аналоговые и цифровые опции передачи в том же разъеме. Конкурирующие стандарты исключительно цифровые: к ним относятся система с использованием низковольтной дифференциальной сигнализации ( LVDS ), известная своими фирменными именами FPD-Link (плоский дисплей) и FLATLINK; и его преемников, интерфейс отображения LVDS (LDI) и OpenLDI .

Некоторые DVD-плееры, телевизоры HDTV и видеопроекторы имеют разъемы DVI, которые передают зашифрованный сигнал для защиты от копирования с использованием протокола HDCP с высокой пропускной способностью. Компьютеры могут подключаться к телевизорам высокой четкости через DVI, но графическая карта должна поддерживать HDCP для воспроизведения контента, защищенного цифровым управлением правами (DRM).

Технические характеристики

Пассивный адаптер DVI-to-VGA. Этот адаптер не будет работать с выходом DVI-D. Для получения аналогового сигнала на вход VGA требуется DVI-I или DVI-A (даже если адаптер выглядит как DVI-D). Для подключения DVI-D к VGA требуется более дорогой активный адаптер (или конвертер).

Цифровое редактирование

Минимальная тактовая частота: 25,175 МГц

Максимальная скорость передачи данных по одной линии, включая служебные данные 8b / 10b, составляет 4,95 Гбит / с при 165 МГц. При вычитании служебных данных 8b / 10b максимальная скорость передачи данных составляет 3,96 Гбит / с.

Максимальная скорость передачи данных по двум каналам в два раза выше, чем у одной линии. Включая служебные данные 8b / 10b, максимальная скорость передачи данных составляет 9,90 Гбит / с при 165 МГц. При вычитании накладных расходов 8b / 10b максимальная скорость передачи данных составляет 7,92 Гбит / с.

Пиксели за такт:

1 (одиночная связь со скоростью 24 бит на пиксель и двойная связь между 25 и 48 битами включительно на пиксель) или

2 (двойная связь с 24 бит или меньше на пиксель)

Биты на пиксель:

Поддержка 24 бит на пиксель является обязательной во всех поддерживаемых разрешениях.

Не более 24 бит на пиксель является необязательным.

До 48 бит на пиксель поддерживаются в двухканальном DVI и не являются обязательными. Если требуется более 24 бит на пиксель, младшие значащие биты отправляются по второму каналу.

Пример режимов отображения ( одиночная линия ):

— SXGA (1280 x 1024) при 85 Гц с гашением GTF (159 МГц)

— HDTV (1920 x 1080) при 60 Гц с гашением CVT-RB (139 МГц)

— UXGA (1600 x 1200) при 60 Гц с гашением GTF (161 МГц)

— WUXGA (1920 x 1200) при 60 Гц с запиранием CVT-RB (154 МГц)

— WQXGA (2560 x 1600) при 30 Гц с запиранием CVT-RB (132 МГц)

Примеры режимов отображения ( двойная линия ):

— QXGA (2048 x 1536) при 72 Гц с запиранием CVT (2 x 163 МГц)

— HDTV (1920 x 1080) при 120 Гц с запиранием CVT-RB (2 x 143 МГц)

— WUXGA (1920 x 1200) при 120 Гц с запиранием CVT-RB (2 x 154 МГц)

— WQXGA (2560 x 1,600) при 60 Гц с запиранием CVT-RB (2 x 135 МГц)

— WQUXGA (3840 x 2400) при 30 Гц с запиранием CVT-RB (2 x 146 МГц)

Обобщенная формула синхронизации (GTF) — это стандарт VESA, который можно легко вычислить с помощью утилиты gtf для Linux . Скоординированные видеосигналы — сокращенная пусковая система (CVT-RB) — это стандарт VESA, который предлагает уменьшенные горизонтальные и вертикальные гашения для дисплеев, не основанных на ЭЛТ.

Цифровое кодирование данных

Одной из целей кодирования потока DVI является предоставление сбалансированной по постоянному току выходной линии, которая уменьшает ошибки декодирования. Эта цель достигается с помощью 10-битных символов для 8-битных или менее символов и использования дополнительных бит для балансировки постоянного тока.

Как и другие способы передачи видео, существуют две разные области: активная область, где отправляются данные пикселя, и область управления, где отправляются сигналы синхронизации. Активная область кодируется с использованием дифференциальной сигнализации с минимизацией перехода, где область управления кодируется с фиксированным кодированием 8b / 10b . Поскольку две схемы дают разные 10-битные символы, приемник может полностью различать активную и управляющую области.

Когда DVI был спроектирован, большинство компьютерных мониторов по-прежнему принадлежали к типу электронно-лучевой трубки, для которого требуются аналоговые сигналы синхронизации видеосигнала. Синхронизация цифровых сигналов синхронизации соответствует эквивалентным аналоговым, что делает процесс преобразования DVI в аналоговый сигнал и из него процессом, который не требует дополнительной (высокоскоростной) памяти, дорогостоящей в то время.

HDCP — дополнительный поддержка, которая преобразует 10-битные символы перед отправкой по линии передачи данных. Только после правильной авторизации приемник отменяет шифрование HDCP. Области управления не зашифрованы, чтобы сообщить получателю, когда начинается активная область.

Связь частоты и данных

Канал данных DVI работает с битовой скоростью, которая в 10 раз превышает частоту тактового сигнала. Другими словами, в каждый период времени DVI имеется 10-битный символ на канал. Набор из трех 10-битных символов представляет один полный пиксель в режиме одиночной связи и может представлять один или два полных пикселя в виде набора из шести 10-битных символов в режиме двойного канала.

Каналы DVI предоставляют дифференциальные пары для данных и для частоты. Документ спецификации позволяет не синхронизировать данные и частоту. Однако, поскольку соотношение между тактовой частотой и скоростью передачи данных фиксировано в 1:10, неизвестное выравнивание сохраняется с течением времени. Приемник должен восстановить скорость потока данных, используя любые методы восстановления частоты данных и найти правильную границу соотношения. Спецификация DVI позволяет входным тактам варьироваться от 25 МГц до 165 МГц. Этот коэффициент 1: 6.6 может затруднить восстановление пикселей, поскольку петли с фазовой синхронизацией, если они используются, должны работать в большом частотном диапазоне. Одно из преимуществ DVI по сравнению с другими каналами заключается в том, что относительно просто преобразовать сигнал из цифрового состояния в аналоговый, используя видеосигнал ЦАП, поскольку по сигналу посылаются сигналы синхронизации. Фиксированные частотные линии, такие как у DisplayPort , должны восстанавливать частоту из данных, отправленных по линии передачи данных.

Управление питанием дисплея

Спецификация DVI включает сигнализацию для снижения энергопотребления. Подобно аналоговому сигналу сигнализации управления VESA (DPMS), подключенное устройство может отключить монитор при выключенном подключенном устройстве или программно, если контроллер дисплея («видеокарта») устройства поддерживает его. Устройства с этой возможностью могут также получить сертификацию Energy Star.

Аналоговая спецификация

Аналоговый раздел документа спецификации DVI является кратким и указывает на другие спецификации, такие как VESA VSIS для электрических характеристик и GTFS для информации о времени. Идея аналоговой связи — поддерживать совместимость с предыдущими кабелями VGA и разъемами . HSync, Vsync и три видеоканала доступны как в разъемах VGA, так и в DVI и являются электрически совместимыми. Также доступны вспомогательные ссылки, такие как DDC. Пассивный адаптер может использоваться для переноса аналоговых сигналов между двумя разъемами.

Совместимость с DVI и HDMI

HDMI — это новый цифровой аудио / видеоинтерфейс, разработанный и продвигаемый отраслью бытовой электроники. DVI и HDMI имеют те же электрические характеристики для их соединений TMDS и VESA / DDC. Однако HDMI и DVI отличаются несколькими ключевыми способами.

HDMI не поддерживает совместимость с VGA и не включает аналоговые сигналы.

DVI ограничен цветовой моделью RGB, а HDMI также поддерживает цветовые пространства YCbCr 4: 4: 4 и YCbCr 4: 2: 2, которые обычно не используются для компьютерной графики.

В дополнение к цифровому видео, HDMI поддерживает перенос пакетов, используемых для цифрового звука.

Источники HDMI различают устаревшие DVI-дисплеи и дисплеи с поддержкой HDMI, считывая блок EDID дисплея.

Для обеспечения совместимости 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 минимальный набор поддерживаемых разрешений и форматы буфера кадров.

Некоторые источники DVI-D используют нестандартные расширения для вывода сигналов HDMI, включая аудио (например, серии ATI 3000 и серии NVIDIA GTX 200 ). Некоторые мультимедийные дисплеи используют адаптер DVI-HDMI для ввода сигнала HDMI с аудио. Точные возможности зависят от характеристик видеокарты.

В обратном сценарии DVI-дисплей, который не имеет дополнительной поддержки HDCP, может не отображать защищенный контент, даже если он в противном случае совместим с источником HDMI. Особенности, характерные для HDMI, такие как дистанционное управление, перенос аудио, 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.

Предлагаемые преемники

IEEE 1394 предлагается Альянсом аудио-видео высокой четкости ( Альянс HANA ) для всех потребителей в кабельных сетях, включая видео, через коаксиальный кабель или кабель 1394 в качестве комбинированного потока данных. Однако этот интерфейс не имеет достаточной пропускной способности для обработки несжатого HD-видео, поэтому он непригоден для приложений, которым требуется несжатое видео высокой четкости, например видеоигры и интерактивные руководства по программам.

Мультимедийный интерфейс высокой четкости (HDMI), стандарт, совместимый с прямой передачей, который также включает в себя передачу цифрового звука.

Унифицированный интерфейс дисплея (UDI) был предложен Intel для замены как DVI, так и HDMI, но был снят с проектирования в пользу DisplayPort.

DisplayPort (бесплатный стандарт, предлагаемый VESA имеющий дополнительные механизмы DRM ) / Mini DisplayPort.

Thunderbolt : интерфейс, который имеет тот же форм-фактор, что и Mini DisplayPort (в версиях 1 и 2) или USB-C (в версии 3), но объединяет PCI Express (PCIe) и DisplayPort (DP) в один последовательный сигнал, позволяя подключать PCIe в дополнение к видео-дисплеям. Он также обеспечивает питание постоянного тока.

В декабре 2010 года Intel , AMD и несколько производителей компьютеров и дисплеев заявили, что прекратят поддерживать DVI-I, VGA и LVDS- технологии с 2013 года, а вместо этого ускорят внедрение DisplayPort и HDMI. Они также заявили: «Устаревшие интерфейсы, такие как VGA, DVI и LVDS, не укладываются в современные требования, а более новые стандарты, такие как DisplayPort и HDMI, явно обеспечивают лучшие возможности подключения, которые продвигаются вперед. По нашему мнению, DisplayPort 1.2 является будущим интерфейсов для ПК-мониторов, а также HDMI 1.4a для подключения к телевизору ».