數(shù)字視頻接口——DVI 1.0

來源：電子技術(shù)應(yīng)用 作者：馮永茂 丁鐵夫 王瑞光 陳 宇 摘要：介紹了新型數(shù)字視頻接口的發(fā)展背景和技術(shù)優(yōu)勢，詳細(xì)分析了ｄｖｉ １．０的通信協(xié)議、ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的鏈路構(gòu)成、信號(hào)特性、編碼及解碼算法，特別針對實(shí)際應(yīng)用，分析了ｄｖｉ接口的時(shí)鐘構(gòu)成，最后就顯示相關(guān)的ｄｄｃ、ｅｄｉｄ、ｈｐｄ等協(xié)議進(jìn)行了簡單介紹。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字視頻接口（dvi） 最小變換差分信號(hào)（ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．） 信號(hào)編碼 鎖相環(huán) １ 背景介紹二十一世紀(jì)剛剛顯現(xiàn)第一縷曙光，正當(dāng)人們享受著以摩爾定律遞增的高速微處理器時(shí)，一種新型的視頻接口技術(shù)將帶給人們更加絢麗多彩的視覺感受。這就是業(yè)界剛剛發(fā)展起來的ｄｖｉ?ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｓｕａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?數(shù)字視頻接口技術(shù)。隨著以ｌｃｄ為代表的數(shù)字平板顯示技術(shù)的飛速發(fā)展，ｄｖｉ必將迅速成為計(jì)算機(jī)顯示的標(biāo)準(zhǔn)視頻接口。 隨著對綠色顯示觀念的倡導(dǎo)，ｃｒｔ顯示已由球面發(fā)展到柱面，又從柱面發(fā)展到純平顯示，人們對屏幕刷新率和圖像幾何失真要求愈來愈高，傳統(tǒng)模擬ｖｇａ視頻接口＋ｃｒｔ或ｌｃｄ顯示器的圖像顯示能力越來越捉襟見肘。制造成本的不斷降低，使ｌｃｄ等平板顯示技術(shù)已逐步取代傳統(tǒng)的ｃｒｔ顯示器成為ｐｃ機(jī)顯示器的主流。由于要與傳統(tǒng)的ｖｇａ模擬接口兼容，其內(nèi)部不得不內(nèi)置一級ａｄｃ?數(shù)模轉(zhuǎn)換?及ｐｌｌ?鎖相環(huán)?電路，將模擬的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行顯示，還要進(jìn)一步針對ｃｒｔ顯示的值進(jìn)行校正，得到適合ｌｃｄ象素特性的灰度信號(hào)。這樣一系列中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換，加上模擬傳輸環(huán)節(jié)中難以抑制的噪聲干擾問題，使得此類平板顯示的圖像信息丟失，并隨著分辨率和場頻的提高而加重。以ｌｃｄ、ｐｄｐ、ｌｅｄ、ｏｌｅｄ等為代表的平板顯示（包括數(shù)字投影儀）的蓬勃發(fā)展，對數(shù)字視頻接口技術(shù)提出了迫切要求。ｄｖｉ數(shù)字視頻接口就是在這種趨勢下產(chǎn)生的。ｄｖｉ由ｉｎｔｅｌ、ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｍａｇｅ、ｃｏｍｐａｑ、ｆｕｊｉｔｓｕ ｌｉｍｉｔｅｄ、ｈｅｗｌｅｔｔ－ｐａｃｋａｒｄ ｃｏｍｐａｎｙ、ｉｂｍ、ｎｅｃ合作提出的一種數(shù)字視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，很好地解決了上述問題，而且還兼容了傳統(tǒng)的ｖｇａ接口，是目前極具發(fā)展前途的一種ｐｃ機(jī)視頻接口標(biāo)準(zhǔn)。本文的目的在于使讀者迅速掌握ｄｖｉ的通信協(xié)議，從接口提取視頻信息，擺脫對計(jì)算機(jī)內(nèi)部復(fù)雜的硬件原理的研究，使ｄｖｉ接口的高質(zhì)量數(shù)字視頻信息可以按用戶的要求進(jìn)行開發(fā)利用。 ２ ｄｖｉ接口構(gòu)成ｄｖｉ接口利用最小變換差分信號(hào)—ｔ．ｍ．ｄ．ｓ． ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎａｌ?作為基本電氣鏈接信號(hào)。ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．鏈路主要用于將圖像數(shù)據(jù)傳送到顯示器。ｄｖｉ接口協(xié)議允許使用雙ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．鏈路結(jié)構(gòu)，從而可以支持超大分辨率的顯示設(shè)備。ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．通過先進(jìn)的編碼算法將８ｂｉｔ的象素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成１０ｂｉｔ的最小變換信號(hào)，削弱了傳輸電纜中交叉電磁干擾ｅｍｉ，并且這種直流平衡的編碼信號(hào)更有利于光纖傳輸。另外這種先進(jìn)的編碼算法可以為接收端提供時(shí)鐘恢復(fù)信號(hào)，并允許在較遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)（一般小于５ｍ）信號(hào)有較大的抖動(dòng)誤差。 ２．１ ｄｖｉ體系結(jié)構(gòu)要求 ｄｖｉ作為一種面向計(jì)算機(jī)開發(fā)的視頻接口，要與現(xiàn)有的操作系統(tǒng)、硬件平臺(tái)兼容，還要與以前的接口標(biāo)準(zhǔn)保持一定的兼容性。圖１是ｄｖｉ接口ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的邏輯鏈路結(jié)構(gòu)。ｄｖｉ支持即插即用功能（ｐｌｕｇ ａｎｄ ｐｌａｙ）。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，ｄｖｉ提供最低分辨率ｖｇａ ６４０×４８０模式? 系統(tǒng)通過ｄｄｃ２ｂ協(xié)議訪問顯示器，獲得顯示器對象素格式的支持情況，通過ｅｄｉｄ數(shù)據(jù)獲得關(guān)于顯示器型號(hào)和現(xiàn)實(shí)能力的信息。這些內(nèi)容都是顯示器制造商在顯示器內(nèi)部固化的一段數(shù)據(jù)，通過ｄｄｃ?ｄｉｓｐｌａｙ ｄａｔａ ｃｈａｎｎｅｌ?向主機(jī)系統(tǒng)提供自身信息。 系統(tǒng)啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)加載圖形顯示控制器（即顯卡）的驅(qū)動(dòng)程序。根據(jù)用戶提出的顯示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，結(jié)合由ｄｄｃ獲得關(guān)于顯示器的信息，確定ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．的啟用情況。ｄｖｉ的單ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，當(dāng)用戶要求的色深超過２４ｂｉｔ時(shí)，并且系統(tǒng)已經(jīng)確認(rèn)顯卡和顯示器都支持雙鏈路ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)雙ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．鏈路，鏈路０?數(shù)據(jù)通道０～２?傳輸２４ｂｉｔ信息，其它顏色信息由鏈路１（數(shù)據(jù)通道３～５）傳輸；當(dāng)用戶的分辨率和刷新率要求超出單ｔ．ｍ．ｄ．ｓ．鏈路的傳輸能力時(shí)?單ｔ．ｍ．ｄ．