DVI信號傳輸問題

2021.05.29

一、DVI信號的優(yōu)勢

1.提供最好的圖像質(zhì)量

在VGA信號的顯示中,筆記本的圖象質(zhì)量是最高的。CPU將要顯示的數(shù)據(jù)交給顯卡,顯卡經(jīng)過處理形成一幅待顯示的圖形信號(數(shù)字信號),將此數(shù)字信號直接驅(qū)動LCD屏,形成筆記本的顯示信號,這是最"原裝"的信號,未經(jīng)任何處理和損失。將圖形信號(數(shù)字)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后,形成RGBHV信號,傳輸?shù)竭_顯示設(shè)備時還需經(jīng)過A/D過程,重新生成數(shù)字信號,驅(qū)動LCD等設(shè)備,此時的信號經(jīng)過了D/A,D/A轉(zhuǎn)換,造成了在帶寬、信噪比等方面的損失,比如:按奈奎斯特采樣原理,最大模擬帶寬只有采樣時鐘的一半,而信噪比僅有56dB左右(按8bit量化)。但是如果將圖形信號(數(shù)字)經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換,形成DVI信號輸出,再通過DVI傳輸?shù)竭_顯示設(shè)備時只需再經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換,就可直接驅(qū)動LCD等設(shè)備,這個過程中未經(jīng)過A/D、D/A轉(zhuǎn)換,不會造成信號損失。

DVI傳輸器
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2.減少了信號在傳輸過程中的損失

模擬信號在傳輸中,由于傳輸系統(tǒng)的幅頻持性和群延時持性,高低頻干擾,電源地線干擾及反射等影響,信號損失嚴重,工程中解決和處理以上問題的難度很大,有些甚至是無法解決的。但數(shù)字信號傳輸時就不存在這些問題,數(shù)字傳輸?shù)淖畲髢?yōu)點在于抗干擾能力強及可重建再生,簡單地講,就是只要保證傳輸過程中,"0"、"1"的判別沒有發(fā)生錯誤,收端的信號就是正確的和無損的,模擬傳輸中難解決的問題在數(shù)字化的傳輸過程中根本就不存在,這是從根本上解決問題的方案,保證到達顯示設(shè)備的信號與筆記本顯示的信號一樣,充分發(fā)揮顯示設(shè)備的優(yōu)點,明顯提高了整個系統(tǒng)的顯示效果。

二、DVI信號的特點

DVI信號的原理,是將顯卡中經(jīng)過處理的待顯示R.G.B數(shù)字信號與H.V信號進行組合,按最小非歸零編碼,將每個像素點按10hit的數(shù)字信號進行并→串轉(zhuǎn)換,把編碼后的R.G..B數(shù)字流與像素時鐘等4組信號按照T.M.D.S.方式進行傳輸,其每路碼流速率為原像素點時鐘的10倍,以1024×768×70的分辨率為例,像素時鐘為75MHZ,碼流時鐘為75MHz×10,為0.75GHZ。一般DVI的碼流在0.24GHZ到1.65GHZ之間。

DVI有DVI1.0和DVI2.0兩種標準,其中DVI1.0僅用了其中的一組信號傳輸信道(data0-data2),傳輸圖像的最高像素時鐘為165M,信道中的最高信號傳輸碼流為1.65GHz,最高分辨率可達1600×1200×60。而DVI2.0則用了全部的兩組信號傳輸信道(data0-data5),傳輸圖像的最高像素時鐘為330M,可支持1920×1280分辨率,支持HDMI格式,每組信道中的最高信號傳輸碼流也為1.65GHz。目前還沒有DVI2.0的應(yīng)用,因此目前所說的DVI都是指DVI1.0標準。

DVI定義了DVI-I(Integrated)和DVI-D(Digital)兩種接口,從接口定義上可以看出,DVI-I實際上是在DVI-D的基礎(chǔ)上增加了模擬接口。有一種觀點認為DVI-I只是一種過渡型的接口,最終會發(fā)展成DVI-D與VGA分別存在的情況,這里我們不妄加評測。我們主要介紹DVI-D接口。

三、DVI信號的傳輸問題

DVI信號在傳輸過程中有其特殊性,即由于數(shù)據(jù)碼流過快,使得傳輸距離有限,以1600×1200×60為例,按規(guī)定,可傳輸5米,在目前的實際應(yīng)用中,可完成7米左右,以1280×1024×70為例,傳輸10米是可行的。當(dāng)然要選用較好的電纜,1024×768×75能傳到13—14米。在單級傳輸?shù)那闆r下,首要問題是驅(qū)動能力的問題,即解決"走不動了"的問題,但同時,即便是數(shù)字信號,長距離傳輸也還存在著信號波形變形失真的問題,即通過增加驅(qū)動能力經(jīng)過傳輸后,信號的波形出現(xiàn)較大失真,收端收到的信號在"0"和"1"的判別上出現(xiàn)錯誤,從顯示上看,出現(xiàn)了"錯點","錯點"太多時顯示會失敗,即不再顯示。實際上,DVI信號長距離傳輸時,隨著距離的增加,在顯示上可觀察到的情況是:良好→有錯點→較多錯點→失敗。失敗可能是信號"走不動了",到達不了顯示器,也可能是"走得動",但"錯點"太多而失敗。

因此就DVI信號電纜傳輸而言,存在著不同的應(yīng)用產(chǎn)品。1,Adepter,只解決驅(qū)動能力問題。信號輸入后經(jīng)過高頻放大器,進行驅(qū)動,保證其可再前進一段距離,但不負責(zé)信號的整形,可級聯(lián)使用,但一般建議聯(lián)用不超過3級;2,Repeater,當(dāng)信號輸入后,先進行串→并和并→串轉(zhuǎn)換,即將信號進行重新整形,再經(jīng)過驅(qū)動電路驅(qū)動,這是一個轉(zhuǎn)發(fā)的概念。只要前級過來的信號未失真到判斷錯誤,即產(chǎn)生"錯點"的程度,那么向后級發(fā)送的信號就和剛從顯卡中出來的一樣,是正確的信號,發(fā)送距離也是在7米左右(1600×1200),可級聯(lián)使用,且級聯(lián)的次數(shù)不限。3,LineDriver,將DVI信號經(jīng)過均衡處理,并經(jīng)過Repeater整形處理,可使其傳輸距離大幅提高,一級Line Driver的傳輸距離可選35米左右(1600×1200),如果是1024×768,可達45米以上,并且可以無限級聯(lián),尤其是Line Driver應(yīng)用在信號的后端,不存在中繼供電的問題。

四、DVI信號傳輸?shù)男阅?成本評估

DVI信號根據(jù)傳輸距離的不同應(yīng)采用不同的設(shè)備,首先是電纜,已目前能找到的電纜來看,普遍能傳輸7米左右(1600×1200),再長恐怕都辦不到,1280×1024×60能到10米,1024×768能到12-13米,價格在20-40元/米不等,另外,DVI的接頭在制做時要求很高,同樣的電纜在做接頭時工藝和材質(zhì)不同,傳輸時的效果和距離也不同,所以成品線的價格會有較大差別。

一般在工程中不建議使用Adepter,因為有可能出現(xiàn)"錯點",而且在設(shè)計時不好事先考慮會在哪里出錯,尤其在多路徑的場合,不如用Repeater,簡單化一,并且成本上差別不大。當(dāng)距離超過"一個標準長度"時(1600×1200,7米左右),可根據(jù)距離決定采用Repeater還是Line Driver,其區(qū)別在于一級Line Driver的傳輸距離比一級Repeater大許多,但成本相差一倍左右。本公司的Repeater在1800RMB左右,而LineDriver在3400RMB左右。國際上Adepter在199$左右,Repeater在399$左右,目前未找到LineDriver的類似產(chǎn)品。當(dāng)距離在100米左右時,因為考慮到電纜和Line Driver等設(shè)備的成本,建議使用光纜傳輸,尤其是在某些特殊環(huán)境和場合,關(guān)于光纜傳輸以前做過介紹,以后再單獨探討。但隨著電纜和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備成本的降低,光纜傳輸會主要應(yīng)用在超長距離的場合。


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