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數(shù)字視頻接口-DVI 1.0
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(shì)，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(duì)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(jiǎn)單介紹。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(jué)感受。這就是業(yè)界剛剛發(fā)展起來(lái)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(duì)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(duì)屏幕刷新率和圖像幾何失真要求愈來(lái)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(lái)越捉襟見(jiàn)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(jí)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(duì)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(wèn)題，使得此類平板顯示的圖像信息丟失，并隨著分辨率和場(chǎng)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(duì)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(shì)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(wèn)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(duì)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)ＤＤＣ２Ｂ協(xié)議訪問(wèn)顯示器，獲得顯示器對(duì)象素格式的支持情況，通過(guò)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(guò)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(guò)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．Ｓ．鏈路的最高象素傳輸頻率為１６５ＭＨｚ?，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)鏈路１，鏈路０用來(lái)傳輸奇數(shù)象素信息，鏈路１用來(lái)傳輸偶數(shù)象素信息，并定義顯示器上每一行的第一個(gè)象素為象素１，奇數(shù)象素。由于雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路共用一條時(shí)鐘回路，所以雙鏈路工作時(shí)，鏈路的時(shí)鐘頻率為象素?cái)?shù)據(jù)帶寬的一半。
當(dāng)然，ＤＶＩ接口同樣也支持熱插拔（Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）和顯示器電源管理等技術(shù)?還有對(duì)傳統(tǒng)的模擬ＶＧＡ的兼容等問(wèn)題。這些只是ＤＶＩ作為一種接口標(biāo)準(zhǔn)必須做到的兼容性問(wèn)題，并不代表ＤＶＩ本質(zhì)的先進(jìn)性。有關(guān)這些體系要求問(wèn)題可參閱參考文獻(xiàn)?１～３?。
２．２ Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協(xié)議詳解
ＤＶＩ接口的先進(jìn)性體現(xiàn)在它可以將海量的顯示信息高速地傳送到顯示器中去，Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．先進(jìn)的編碼算法是其強(qiáng)大能力得以實(shí)現(xiàn)的根本。下面將詳細(xì)解釋Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協(xié)議中與實(shí)際應(yīng)用緊密相關(guān)的幾個(gè)問(wèn)題。為了便于理解作以下規(guī)定：輸入到編碼器或由解碼器輸出的象素?cái)?shù)據(jù)稱為象素?cái)?shù)據(jù)?Ｐｉｘｅｌ Ｄａｔａ?；由發(fā)送器送出的或輸入到接收器的編碼數(shù)據(jù)稱為碼元?Ｃｈａｒａｃｔｅｒ?。
請(qǐng)注意：在ＤＶＩ接口協(xié)議中并沒(méi)有規(guī)定輸入或輸出的象素?cái)?shù)據(jù)是串行的還是并行的，輸入輸出的數(shù)據(jù)格式留給芯片制造廠商靈活掌握，用戶應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況選用芯片型號(hào)。
２．２．１ 鏈路結(jié)構(gòu)
Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖２。圖３是單鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．結(jié)構(gòu)圖。雙鏈路結(jié)構(gòu)與單鏈路很相似。每個(gè)鏈路的發(fā)送器（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）中包含三個(gè)完全相同編碼器（Ｅ
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