DVI信号与光纤传输的工程应用

    随着显控工程中信号显示设备的发展，投影机的分辨率及亮度越来越高，对信号的要求也越来越高，而传统的模拟传输系统中对信号的损失很大，造成高品质的投影设备无法显示高质量的图像，形成显示质量的瓶颈。当前，信号源（如计算机）和显示设备（如投影机）等都已经支持数字接口甚至只有数字接口，传输过程进入数字化已成为必然趋势。

    在北京某工程中，实际采用了数字化的VGA信号（DVI-D）与光纤传输的技术，使得工程的图像质量有了明显的提高，为工程应用开拓了一种全新的思路，但也引发了许多新的问题，本文主要针对新技术的应用所带来的前景与以前未遇到的新的技术问题进行讨论。

    在这个工程中采用巴可公司的OVERVIEW CDR+67 一体化DLP背投箱，共计8×4=32台，其每个单元的分辨率为1400×1050，这是在国内首次使用如此高分辨率的DLP投影显示单元，投影单元的输入端口全部为DVI方式，图形控制器为巴可公司的ARGUS系统，该控制器将16路VGA信号、32路视频信号进行拼图，并按每个单元1400×1050分辨率DVI方式输出，形成多用户、多协议的控制。本系统中有几个比较有特点的应用：

一、关于数字化的VGA信号（DVI信号）的应用

　　在本系统中，考虑到投影机的档次非常高，因此对信号质量的要求也就很高，并且该投影机的输入端口为DVI接口，因此在系统设计时，采用了DVI信号方式。数字化的传输系统与模拟的传输系统相比有明显的优势：

　　1、减少了模/数（A/D），数/模（D/A）转换过程。在VGA信号的显示过程中，笔记本的图像质量是最高的，CPU将要显示的数据交给显卡，显卡经过处理形成待显示的图形信号（数字信号）直接驱动LCD屏，形成笔记本的显示，这是最“原装”的信号，未经任何处理和损失。将图形信号（数字）经过D/A转换后，形成RGBHV信号，此时的信号经过了D/A转换，造成了如带宽、信噪比等方面的损失。传输到达显示设备时还需再经过A/D过程，重新生成数字信号，驱动LCD等设备，又造成了A/D过程的损失。将图形信号（数字）经过并/串转换，形成DVI信号，是未经损失的，通过数字化传输到达显示设备时只需再经串/并转换，可直接驱动LCD等设备，这个过程中未经过A/D、D/A过程，也未造成信号损失，这使得投影机的图像质量与笔记本液晶屏的图像一样。

　　2、 减少了信号在传输过程中的损失。模拟信号在传输中，由于传输系统的幅频特性和群延时特性，高低频干扰，电源地线干扰及反射等影响，信号损失严重，利用比较好的电缆50米后带宽能保证到100MHZ已经很困难。工程中解决和处理以上问题的难度很大，有些甚至是无法解决的。但数字信号就不存在这些问题，数字传输的最大优点在于抗干扰能力强及可重建再生，简单地讲，就是只要保证传输过程中，“0”、“1”没有发生错误，收端的信号就是正确的和无损的，很多在模拟传输中难解决的问题在数字化的传输过程中不存在这种“概念”，是从根本上解决的方案，可保证到达投影设备的信号与笔记本屏的信号一样，可完全发挥显示设备的优点，明显提高了整个系统的显示质量。

    本案中，由于矩阵是模拟方式的，目前尚无这么大规模的DVI信号矩阵面世，因此存在着VGA与DVI之间的转换。计算机输出，利用其DVI端口，将数字信号引到矩阵（解决这一段传输过程中的问题）后，将DVI信号转为VGA信号进入矩阵切换器。数字传输后的信号质量上可以有较大的提高，过去模拟传输时常见到的拖尾，模糊和重影等问题不会出现。从信号转换上，也只是完成一次D/A过程，与计算机利用模拟口输出时的D/A过程一样，并未造成新的损失。由矩阵输出后，因为距离很近，就利用模拟方式将VGA信号引到图形控制器，进入图形控制器的A/D过程。这样的优点是在不增加图像质量损失（增加A/D、D/A次数）的情况下，解决了长距离的信号传输，效果是比较明显的，当然如果矩阵也是DVI的，直接将DVI信号引到图形控制器就可减少一次A/D和D/A的过程，图像质量会更好，这个问题会在下面讨论。

　  在监示通道中，将矩阵输出的VGA信号直接接到大屏，但由于大屏只有DVI输入接口。因此也要对VGA信号进行转换，将其转换为DVI信号，这其中存在着一次A/D的过程，但整体上讲，以DVI信号进入投影机，与利用模拟方式进入相比同样也只存在一次A/D和D/A的过程，对图像未造成新的损失。

二、关于光纤传输的应用

　　数字化的VGA信号（DVI）与模拟信号相比优势是明显的，但也有其特殊之处，由于DVI信号码流太快（1.65Gbs），在传输过程中困难较多。按目前正常情况，DVI电缆只能传输7米，再长时就需要加转发器（Repeater）了，长线传输就是个大问题了。在VGA方式时，用高品质电缆和好的长线驱动器，可传输300米左右（1280×1024，图像质量基本满意）。在DVI方式下，用电信号的方式传输此距离要选用好的DVI电缆（不便宜的）和多级转发器（Repeater），代价就太大了。同时对VGA信号而言，再长的距离（如公里一级）也无法办到，因此光纤传输就成为明智的选择。光纤传输的最大优势在于：

　　1. 解决长距离或超长距离（几十公里）的VGA信号传输，而且是无损的传输，这使得过去许多工程当中极难解决的问题得以合理解决，极大地扩展了应用范围，使得如：机场、火车站、体育中心、商场、高速公路等大型场合的VGA信号的传输得以实现；

　　2. 在许多特定场合，如电磁环境很不好的场合，如：军舰、变电站、发电站等。光纤传输的抗干扰特点得以充分发挥，扩展了VGA信号传输应用的范围。

　　3. 全数字，全光纤的思维模式与传统的模拟电缆的模式相比，其优点是不言而喻的，也必定会带来很多的新的机会和增长点，这是已经得到证实的。

　　4. 在许多场合下，数字光纤模式的综合成本可与模拟、电缆模式相比，甚至可能还要低一些，这为以后的大量应用提供了可能。在本案中，由计算机到矩阵是DVI信号的长距离传输，从成本上考虑，以50米为例DVI电缆的价格在40元/米左右，按每7米加一级转发器（Repeater）考虑，每级在400$左右，50米时成本在2800$+2000RMB，距离加大，成本会进一步加大。如果采用光纤传输方式，光纤价格3—4元/米左右，基本不用考虑，一对光收/发器以多模传输为例，纯数字的报价1.0万RMB；纯模拟的报价1.8万RMB；一端数字一端模拟1.4万RMB，单模传输要贵一些，50米光纤考虑到接头等因素，成本不到0.05万RMB，光纤传输的方式从成本上已经和电缆传输的方式可比，甚至光纤传输的成本会更低，并且用户会对光纤传输的技术方案非常欣赏，因此从计算机的DVI输出到矩阵入口的VGA输入这一过程中采用了北京利国公司的数字入模式出的光纤传输产品，从矩阵到16层采用了模式进模拟出的光传输产品。从现场90余套光纤收/发的使用中未发现问题，完全可以进入实用化阶段。该系列产品的核心是DVI的光传输，输入、输出接口可根据需要决定是数字的还是模拟的。该产品工作频率为1310nm，目前采用四芯传输，单模/多模方式可选，传输距离>500米（多模）。
该系统在实际工作中也发现了一些前所未遇的技术问题。

一. 关于数字化矩阵

　　在系统介绍中不难发现，本系统技术上有一大遗憾，就是在工程中采用的矩阵仍是模拟方式的，如果该矩阵是DVI的，那么就可使DVI信号直接接入大屏或图形控制器，这样可减少所有A/D与D/A的过程，可再进一步提高显示质量，考虑到价格因素和技术因素，目前还只能采用模拟方式，所幸的是北京利国公司预计在今年六月份推出DVI的矩阵，那时就有可能推出全数字化的应用系统，这在国际上也是先进的。

二. 中短距离的DVI传输

   在光传输应用介绍中可看到，DVI信号的电缆传输目前成本较高，而光纤传输主要在长距离和超长距离时优势明显，在几十米~一百米之间内能否有低成本的传输方案，这就要求一方面降低电缆的成本，使其可与普通电缆相比，另一方面就是降低转发器成本，加大转发器的可延长距离。目前利国公司正在研制长距离转发器（一段转发可达到30米左右），如果以上问题能够解决，DVI的应用会出现新局。