数字视频接口DVI

石鑫华视觉

DVI的定义

DVI的英文全名为Digital Visual Interface，中文称为“数字视频接口”。是一种视频接口标准，设计的目标是通过数字化的传送来强化个人电脑显示屏的画面品质。目前广泛应用于LCD、数字投影机等显示设备上。此标准由显示业界数家领导厂商所组成的论坛：“数字显示工作小组”（Digital Display Working Group，DDWG）制订。DVI接口可以传送未压缩的数字视频数据到显示设备。本规格部分兼容于HDMI标准。

数字视频接口 (DVI)
登录/注册后可看大图 DVI-D (Single Link) 接头
类型	数字 的电脑视频连接接口
产品历史
设计者	数字显示工作小组
设计年代	1999年4月
制造年代	1999年至今
前身	VGA端子
规格
外接	yes
图像信号	数字视频流数据 (单炼结) WUXGA 1920 × 1200 @ 60 Hz (双炼结) WQXGA (2560 × 1600) @ 60 Hz 模拟RGB视频 (-3 db at 400 MHz)
数据信号	R,G,B data + clock and DDC
	数据带宽	(单炼结) 3.7 Gbit/s (双炼结) 7.6 Gbit/s +
	最大设备数量	1
	协定	3 × TMDS data + clock
脚位数量	29
脚位配置
登录/注册后可看大图 从正面看DVI母座接口
引脚1	TMDS Data 2-	Digital red - (Link 1)
引脚2	TMDS Data 2+	Digital red + (Link 1)
引脚3	TMDS Data 2/4 shield
引脚4	TMDS Data 4-	Digital green - (Link 2)
引脚5	TMDS Data 4+	Digital green + (Link 2)
引脚6	DDC clock
引脚7	DDC data
引脚8	Analog vertical sync
引脚9	TMDS Data 1-	Digital green - (Link 1)
引脚10	TMDS Data 1+	Digital green + (Link 1)
引脚11	TMDS Data 1/3 shield
引脚12	TMDS Data 3-	Digital blue - (Link 2)
引脚13	TMDS Data 3+	Digital blue + (Link 2)
引脚14	+5V	Power for monitor when in standby
引脚15	Ground	Return for pin 14 and analog sync
引脚16	Hot plug detect
引脚17	TMDS data 0-	Digital blue - (Link 1) and digital sync
引脚18	TMDS data 0+	Digital blue + (Link 1) and digital sync
引脚19	TMDS data 0/5 shield
引脚20	TMDS data 5-	Digital red - (Link 2)
引脚21	TMDS data 5+	Digital red + (Link 2)
引脚22	TMDS clock shield
引脚23	TMDS clock+	Digital clock + (Links 1 and 2)
引脚24	TMDS clock-	Digital clock - (Links 1 and 2)
C1	Analog red
C2	Analog green
C3	Analog blue
C4	Analog horizontal sync
C5	Analog ground	Return for R, G and B signals

DVI概要DVI接口的协定会使得[像素]的亮度与色彩信号从信号来源（如显卡）以[二进制]方式传送到显示设备。当显示设备以其原生分辨率被驱动时，仅需读取DVI传来的每个像素的数值数据并且套用到正确的位置即可。相对于[模拟信号|模拟]方式传送的像素数据会受到邻接像素数据以及电磁[噪声]以及其他的模拟有损影响，在此方法中，输出端[暂存器]中的每个像素都直接对应显示端的每个像素。使得画面品质有基本的保障。
在此之前以模拟方式传送视频数据的标准，如[VGA]是为了以显像管（[阴极射线管]）为基础的显示设备而设计，传送的单位是水平[扫描线]，因此并未使用数字化的[离散信号]。模拟传送的视频信号是以变更输出[电压]来控制扫描中的[电子]流束的密度，并借此来表现亮度以及彩度。
然而当[LCD]等数字化的显示设备开始实用化之后，以模拟方式传送信号至数字显示设备时，该设备必须以特定频率将扫描线信号取样再转换回数字格式。若线材品质不佳或电脑主机显卡处理性能信号转换上导致取样误差就会使得画面品质劣化，但DVI实际画面在19吋以下与D-SUB输出画质并无明显差异。且当信号来源为[电脑]时，[显卡]将数字的画面信号转换为模拟输出，再被LCD显示屏转换回数字画面的流程显然是多余的。因此DVI也随着LCD显示屏成为主流而被推广使用，但在2002年HDMI规格的推出(传输速度更快、接头更小、同步提供声音及图像功能、安装更方便)，更直接导致市场大量舍弃DVI功能直接使用HDMI功能，DVI几乎成了过度时期的产物。 。
DVI技术导论DVI的数据格式来自于半导体厂商Silicon Image公司所发展的PanelLink技术（此技术最早应用于笔记本电脑），并使用了最小化转移差动信号（Transition Minimized Differential Signaling，TMDS）技术来确保高速串行数据传送的稳定性。一个“单炼结”(Single Link)DVI通道包括了四条双绞缆线（红，绿，蓝，时钟频率信号），每个像素数据量为24位。信号的时序与VGA极为类似。画面是以逐行的方式被传送，并在每一行与每祯画面传送完毕后加入一个特定的空白时间（类似模拟扫描线），并没有将数据分组化，也不会只更新前后画面改变的部分。每张画面在该更新时都会被完整的重新传送。
单炼结DVI最大可传送的分辨率为2.6百万像素，每秒钟更新60次。新版的DVI规格中提供一组额外的DVI炼结通道，当两组炼结一起使用时可以提供额外的传送带宽，称为双炼结（Dual-link DVI）运作模式。DVI规格中规定以165MHz的带宽为界，当显示模式需求低于此带宽时应只使用单炼结运作，以上则应自动切换为双炼结。另外第二组炼结也可作为传送超过24位的像素色彩数据使用。
另外，DVI接头内也如同VGA接口一样备有DDC-2协定的脚位以便显卡能读取屏幕的EDID（延伸显示能力识别）数据，藉以帮助显卡决定其可能的输出分辨率。
DVI接头形式

                               
登录/注册后可看大图

DVI connector pins

DVI接头除包含DVI标准所规定的数字信号脚位之外也可包含传统模拟信号（VGA）的脚位，此设计是为了维持DVI的通用性以便不同形式的屏幕可以共用同一种连接线。随着实现功能的不同，DVI接头被分成三种类型：

• DVI-D（仅传送数字信号；single link或dua link）
• DVI-A（仅传送模拟信号）
• DVI-I（可传送数字及模拟信号；single link或dual link）
  

此外有实现出第二组DVI炼路的接头有时被称为DVI-DL (dual link).
某些较新型的DVD播放机，电视机（包括HDTV）以及投影机采用了所谓"DVI/HDCP"接头，这种接头在外型上完全与DVI相同，但是其传送的数据有经过HDCP协定所加密以防止非法复制。现今装有DVI接口显卡的电脑经常可利用前述显示设备作为大型屏幕之用，但由于2007年之前产制的显卡大多不支持HDCP，所以可能会受到版权保护技术的限制而无法以最高分辨率播放受到HDCP保护的视频内容。
此外，DVI-D的模拟脚位故意设计得比DVI-I的同样脚位短，以防止用户将DVI-I公头误插入DVI-D的母座。
DVI规格数字信号

• 最小时钟频率：25.175 MHz（640x480@60Hz），当T.M.D.S. Clock小于22.5 MHz时，DVI Link被识别为inactive状态；
• 单链模式最大时钟频率：165 MHz (3.7 Gbit/s)
• 双链模式最大时钟频率：330 MHz（Primary link：165MHz + Secondary link：165MHz）
• 每一时钟频率可传送像素数：1 pixels or 2 pixels（单链模式）；1 pixels（双链模式）
• 单一像素数据长度：24位/30比特/36位/48位
• 单链模式分辨率示例 (single link)：
  
  
  
  • HDTV (1920 × 1080) @ 60 Hz with 5% LCD blanking (131 MHz)
  • UXGA (1600 × 1200) @ 60 Hz with GTF blanking (161 MHz)
  • WUXGA (1920 × 1200) @ 60 Hz (154 MHz)
  • SXGA (1280 × 1024) @ 85 Hz with GTF blanking (159 MHz)
    
• 双链模式分辨率示例 (dual link)：
• QXGA (2048 × 1536) @ 75 Hz with GTF blanking (2×170 MHz)
• HDTV (1920 × 1080) @ 85 Hz with GTF blanking (2×126 MHz)
• WQXGA (2560 × 1600)@ 60 Hz with GTF blanking (2x174 MHz) (30" LCD Dell, Apple, Samsung)
• WQUXGA (3840 × 2400) @ 33 Hz with GTF blanking (2x159 MHz)
  

GTF（Generalized Timing Formula）是一种 VESA 标准
模拟信号

• RGB带宽：400 MHz at -3 dB
  

DVI接口工业相机在工业机器视觉领域中，也有少量的DVI接口数字相机，直接连接到显示屏上，通过相机镜头拍摄图像，然后有人观察分析。与常见的VGA接口相机类似，只是接口不一样罢了。接口不一样，会引起分辨率、清晰度、带宽等也不一样，DVI的显示效果会优于VGA。