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）技术来确保高速串列数据发送的稳定性。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发送，并在每一行与每祯画面发送完毕后加入一个特定的空白时间（类似模拟扫描线），并没有将数据数据包化，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发送。

单炼结DVI最大可发送的分辨率为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发送带宽，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发送超过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协议的脚位以便显卡能读取显示屏的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接口的协议会使得像素的亮度与色彩信号从信号来源（如显卡）以二进制方式发送到显示设备。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。相对于模拟方式发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，输出端寄存器中的每个像素都直接对应显示端的每个像素。使得画面质量有基本的保障。

在此之前以模拟方式发送视频数据的标准，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，发送的单位是水平扫描线，因此并未使用数字化的离散信号。模拟发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，以模拟方式发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。若取样出现误差就会使得画面质量劣化，但DVI实际画面在19吋以下与D-SUB输出画质并无明显差异。且当信号来源为计算机时，显卡将数字的画面信号转换为模拟输出，再被LCD显示器转换回数字画面的流程显然是多余的。因此DVI也随着LCD显示器成为主流而被广泛使用。

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显示屏可以共享同一种连接线。随着实现功能的不同，DVI接头被分成三种类型：

• DVI-D（Digital数字信号；single link或dual link）

• DVI-A（Analog模拟信号）

• DVI-I（Integrated混合式；数字及模拟信号皆可；single link或dual link）

此外，有实现出第二组DVI炼路的接头被称为DVI-DL（dual link），以强调传输能力。

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，但是其发送的数据有经过HDCP协议所加密以防止非法复制。现今装有DVI接口显卡的计算机经常可利用前述显示设备作为大型显示屏之用，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数字信号

• 最小时钟频率：25.175MHz（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：165MHz（3.7 Gbit/s）

• 双链模式最大时钟频率：330MHz（Primary link：165MHz Secondary link：165MHz）

• 每一时钟频率可发送像素数：1 pixel or 2 pixels（双链模式）；1 pixel（单链模式）

• 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）@ 60Hz with 5%LCD blanking（131MHz）

• UXGA（1600×1200）@ 60Hz withGTF blanking（161MHz）

• WUXGA（1920×1200）@ 60Hz（154MHz）

• SXGA（1280×1024）@ 85Hz with GTF blanking（159MHz）

• 双链模式分辨率示例（dual link）：

• QXGA（2048×1536）@ 75Hz with GTF blanking（2×170 MHz）

• HDTV（1920×1080）@ 85Hz with GTF blanking（2×126 MHz）

• WQXGA（2560×1600）@ 60Hz with GTF blanking (2x174 MHz)（30" LCD Dell, Apple, Samsung）

• WQUXGA（3840×2400）@ 33Hz with GTF blanking (2x159 MHz)

GTF（Generalized Timing Formula）是一种VESA标准

DVI模拟信号

• RGB带宽：400MHz at -3dB

DVI可使用便宜的被动式转接头转成VGA或HDMI。被动式转接头是指，该转接头只是一组“被动的”电路，没有“主动的”芯片进行运算。若要把DisplayPort转成VGA就需要主动式转接头。

VGA转接头只可在DVI-I或DVI-A上使用，不能用在DVI-D，也无法插入DVI-D。要注意，一些显卡提供两个DVI-I外型的输出端子，实际上内部线路只是一组DVI-I和一组DVI-D，VGA转接头必须插在真正的DVI-I上才能使用。AMD在2013年末推出的Radeon R9 290系列开始，移除了模拟信号输出功能，两个DVI都是DVI-D。用家要连接采用VGA端子的显示屏，必须购买主动式转接头，除非显示屏是使用多端子接头（例如VGA , DVI-D和HDMI），显示屏里面有内置转换电路，可以切换输入信号的种类，才可以使用DVI-D转VGA转接头（以显示屏包装内附上的转接头为准，如果没有附的话，表示不能使用这种转接头），但实际上接头端仍然是数字输入。

HDMI转接头只可在DVI-I或DVI-D上使用，不能用在DVI-A，也无法插入DVI-A。一般而言，使用转接头转出来的HDMI是没有音频功能的，因为DVI本身只是视频接口。ATiRadeon HD 3000显卡上的DVI可转出带有音频的HDMI，原理是使用dual link中未被使用的针脚提供音频功能，但必须使用原厂印有ATi字样的转接头。很多年前HDMI还未普及，所有显卡都没有HDMI，大多显卡都已经直接提供HDMI输出，不再需要HDMI转接头。

• 苹果显示连接器，一种在早期麦金塔计算机上出现，现已被放弃的数字显示屏端子，以DVI为基础，并附加了USB与Firewire连接的能力。

• D-Sub端子，非常普遍的计算机显示屏模拟接口。

• HDMI，视频部分向前兼容于DVI，并附加数字音频传输能力的新型影音家电接口。

• 统一显示接口，一种已被放弃的数字显示屏端子，试图统合并取代DVI与HDMI的接口标准。

• DisplayPort，VESA于2006年初发表的另一种新型数字接口企图取代HDMI与DVI，与HDMI/DVI不兼容。

• 液晶显示器

• DMS-59，一种可同时输出两组模拟与两组数字信号的接口。

• LFH，DMS-59接口之前身。

• DFP端子，DVI普及之前曾出现于少数显示器的另一种数字接口。已被放弃。

• MHL，可连接移动设备与电视，与HDMI向后兼容。

DVI接口是专为LCD显示器这样的数字显示设备设计的。DVI接口有多种规格，分为DVI-A、DVI-D和DVI-I。 DVI-A其实就是VGA接口标准，只是换汤不换药而已。所以带有DVI接口的液晶显示器也并不一定就是真正的数字液晶显示器；DVI-D则实现了真正的数字信号传输。而DVI-I通吃上述两个接口，当DVI-I接VGA设备时，就是起到了DVI-A的作用；当DVI-I接DVI-D设备时，便起了DVI-D的作用。为了兼容传统的模拟显示设备，现在的大部分显卡都采用了24只数字信号针脚和5只模拟信号针脚的DVI-I接口,这些接口都是为液晶提供的。（图片中左为DVI-D，右为DVI-I）

DVI全称为Digital Visual Interface，它是1999年由Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。

目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。

另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。

考虑到兼容性问题，目前显卡一般会采用DVI-I接口，这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有DVI接口的显示器一般使用DVI-D接口，因为这样的显示器一般也带有VGA接口，因此不需要带有模拟信号的DVI-I接口。当然也有少数例外，有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。显示设备采用DVI接口具有主要有以下两大优点：

图片中左为DVI-I，右为DVI-D

DVI-A其实就是VGA接口标准，只是换汤不换药而已。所以带有DVI接口的液晶显示器也并不一定就是真正的数字液晶显示器。

DVI-D则实现了真正的数字信号传输。

而DVI-I通吃上述两个接口，当DVI-I接VGA设备时，就是起到了DVI-A的作用；当DVI-I接DVI-D设备时，便起了DVI-D的作用。

为了兼容传统的模拟显示设备，大部分显卡都采用了24只数字信号针脚和5只模拟信号针脚的DVI-I接口。