数字视频接口——DVI 1.0

１ 背景介绍

二十一世纪刚刚显现第一缕曙光，正当人们享受着以摩尔定律递增的高速微处理器时，一种新型的视频接口技术将带给人们更加绚丽多彩的视觉感受。这就是业界刚刚发展起来的ＤＶＩＤｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ数字视频接口技术。随着以ＬＣＤ为代表的数字平板显示技术的飞速发展，ＤＶＩ必将迅速成为计算机显示的标准视频接口。

随着对绿色显示观念的倡导，ＣＲＴ显示已由球面发展到柱面，又从柱面发展到纯平显示，人们对屏幕刷新率和图像几何失真要求愈来愈高，传统模拟ＶＧＡ视频接口＋ＣＲＴ或ＬＣＤ显示器的图像显示能力越来越捉襟见肘。制造成本的不断降低，使ＬＣＤ等平板显示技术已逐步取代传统的ＣＲＴ显示器成为ＰＣ机显示器的主流。由于要与传统的ＶＧＡ模拟接口兼容，其内部不得不内置一级ＡＤＣ数模转换及ＰＬＬ锁相环电路，将模拟的视频信号转化成数字信号再进行显示，还要进一步针对ＣＲＴ显示的值进行校正，得到适合ＬＣＤ象素特性的灰度信号。这样一系列中间环节的转换，加上模拟传输环节中难以抑制的噪声干扰问题，使得此类平板显示的图像信息丢失，并随着分辨率和场频的提高而加重。以ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ等为代表的平板显示（包括数字投影仪）的蓬勃发展，对数字视频接口技术提出了迫切要求。



ＤＶＩ数字视频接口就是在这种趋势下产生的。ＤＶＩ由Ｉｎｔｅｌ、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍａｇｅ、Ｃｏｍｐａｑ、Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｌｉｍｉｔｅｄ、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＩＢＭ、ＮＥＣ合作提出的一种数字视频接口标准，很好地解决了上述问题，而且还兼容了传统的ＶＧＡ接口，是目前极具发展前途的一种ＰＣ机视频接口标准。本文的目的在于使读者迅速掌握ＤＶＩ的通信协议，从接口提取视频信息，摆脱对计算机内部复杂的硬件原理的研究，使ＤＶＩ接口的高质量数字视频信息可以按用户的要求进行开发利用。

２ ＤＶＩ接口构成

ＤＶＩ接口利用最小变换差分信号—Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ． Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ作为基本电气链接信号。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路主要用于将图像数据传送到显示器。ＤＶＩ接口协议允许使用双Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路结构，从而可以支持超大分辨率的显示设备。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．通过先进的编码算法将８ｂｉｔ的象素数据转换成１０ｂｉｔ的最小变换信号，削弱了传输电缆中交叉电磁干扰ＥＭＩ，并且这种直流平衡的编码信号更有利于光纤传输。另外这种先进的编码算法可以为接收端提供时钟恢复信号，并允许在较远距离传输时（一般小于５ｍ）信号有较大的抖动误差。

２．１ ＤＶＩ体系结构要求

ＤＶＩ作为一种面向计算机开发的视频接口，要与现有的操作系统、硬件平台兼容，还要与以前的接口标准保持一定的兼容性。图１是ＤＶＩ接口Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的逻辑链路结构。ＤＶＩ支持即插即用功能（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）。在系统启动时，ＤＶＩ提供最低分辨率ＶＧＡ ６４０×４８０模式 系统通过ＤＤＣ２Ｂ协议访问显示器，获得显示器对象素格式的支持情况，通过ＥＤＩＤ数据获得关于显示器型号和现实能力的信息。这些内容都是显示器制造商在显示器内部固化的一段数据，通过ＤＤＣＤｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ向主机系统提供自身信息。

系统启动后会自动加载图形显示控制器（即显卡）的驱动程序。根据用户提出的显示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，结合由ＤＤＣ获得关于显示器的信息，确定Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的启用情况。ＤＶＩ的单Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，当用户要求的色深超过２４ｂｉｔ时，并且系统已经确认显卡和显示器都支持双链路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．。此时系统会启动双Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路，链路０数据通道０～２传输２４ｂｉｔ信息，其它颜色信息由链路１（数据通道３～５）传输；当用户的分辨率和刷新率要求超出单Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路的传输能力时单Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路的最高象素传输频率为１６５ＭＨｚ，系统会启动链路１，链路０用来传输奇数象素信息，链路１用来传输偶数象素信息，并定义显示器上每一行的第一个象素为象素１，奇数象素。由于双Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．链路共用一条时钟回路，所以双链路工作时，链路的时钟频率为象素数据带宽的一半。

当然，ＤＶＩ接口同样也支持热插拔（Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）和显示器电源管理等技术还有对传统的模拟ＶＧＡ的兼容等问题。这些只是ＤＶＩ作为一种接口标准必须做到的兼容性问题，并不代表ＤＶＩ本质的先进性。有关这些体系要求问题可参阅参考文献１～３。