DVI信号传输在多媒体解决方案的应用

    编者按：多媒体显示控制工程中，在系统方案设计、数据分析、材料和设备选型时，经常会遇到许多实际的问题，尤其是新技术应用，新应用领域的扩展需要引进新的理念。为此，本刊特邀业内资深人士对这类问题进行介绍点评，旨在介绍新技术、新观念，解决工程中常见的技术问题，提供一个可供切磋的互动平台，形成一个学术性、技术性的论坛。

　　作者的话：在广电和显控行业从业多年，时常会有机会解决一些工程实际问题，对工程应用中出现的问题略有心得，也经常协助工程商作系统设计，深感有许多基础知识和数据值得同行重视，故将一些典型案例、故障分析、新技术发展趋势、新产品应用等心得推出，与同仁分享，实属引玉之砖，不妥之处，敬请斧正。

　　一. 利用DVI信号的优势：

　　1. 提供最好的图像质量

　　在VGA信号的显示中，笔记本的图像质量是最高的。CPU将要显示的数据交给显卡，显卡经过处理形成一幅待显示的图形信号(数字信号)，将此数字信号直接驱动LCD屏，形成笔记本的显示信号，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，传输到达显示设备时还需经过A/D过程，重新生成数字信号，驱动LCD等设备，此时的信号经过了D/A，D/A转换，造成了在带宽、信噪比等方面的损失，比如：按奈奎斯特采样原理，最大模拟带宽只有采样时钟的一半，而信噪比仅有56dB左右(按8bit量化)。但是如果将图形信号(数字)经过并/串转换，形成DVI信号输出，再通过DVI传输到达显示设备时只需再经过串/并转换，就可直接驱动LCD等设备，这个过程中未经过A/D、D/A转换，不会造成信号损失。

　　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持性和群延时持性，高低频干扰，电源地线干扰及反射等影响，信号损失严重，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。但数字信号传输时就不存在这些问题，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”的判别没有发生错误，收端的信号就是正确的和无损的，模拟传输中难解决的问题在数字化的传输过程中根本就不存在，这是从根本上解决问题的方案，保证到达显示设备的信号与笔记本显示的信号一样，充分发挥显示设备的优点，明显提高了整个系统的显示效果。

　　二. DVI的信号特点

　　DVI信号的原理，是将显卡中经过处理的待显示R.G.B数字信号与H.V信号进行组合，按最小非归零编码，将每个像素点按10hit的数字信号进行并→串转换，把编码后的R.G..B数字流与像素时钟等4组信号按照T.M.D.S.方式进行传输，其每路码流速率为原像素点时钟的10倍，以1024×768×70的分辨率为例，像素时钟为75MHz，码流时钟为75MHz×10,为0.75GHz。一般DVI的码流在0.24GHz到1.65GHz之间。

　　DVI的接口定义如下图：

DVI的接口定义

　　DVI有DVI1.0和DVI2.0两种标准，其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道(data0-data2)，传输图像的最高像素时钟为165M，信道中的最高信号传输码流为1.65GHz，最高分辨率可达1600×1200×60。而DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道(data0-data5)，传输图像的最高像素时钟为330M，可支持1920×1280分辨率，支持HDMI格式，每组信道中的最高信号传输码流也为1.65GHz。目前还没有DVI2.0的应用，因此目前所说的DVI都是指DVI1.0标准。

　　DVI定义了DVI-I(Integrated)和DVI-D(Digital)两种接口，从接口定义上可以看出，DVI-I实际上是在DVI-D的基础上增加了模拟接口。有一种观点认为DVI-I只是一种过渡型的接口，最终会发展成DVI-D与VGA分别存在的情况，这里我们不妄加评测。我们主要介绍DVI-D接口。

　　三. DVI信号传输问题

　　DVI信号在传输过程中有其特殊性，即由于数据码流过快，使得传输距离有限，以1600×1200×60为例，按规定，可传输5米，在目前的实际应用中，可完成7米左右，以1280×1024×70为例，传输10米是可行的。当然要选用较好的电缆，1024×768×75能传到13—14米。在单级传输的情况下，首要问题是驱动能力的问题，即解决“走不动了”的问题，但同时，即便是数字信号，长距离传输也还存在着信号波形变形失真的问题，即通过增加驱动能力经过传输后，信号的波形出现较大失真，收端收到的信号在“0”和“1”的判别上出现错误，从显示上看，出现了“错点”，“错点”太多时显示会失败，即不再显示。实际上，DVI信号长距离传输时，随着距离的增加，在显示上可观察到的情况是：良好→有错点→较多错点→失败。失败可能是信号“走不动了”，到达不了显示器，也可能是“走得动”，但“错点”太多而失败。

　　因此就DVI信号电缆传输而言，存在着不同的应用产品。1，Adepter，只解决驱动能力问题。信号输入后经过高频放大器，进行驱动，保证其可再前进一段距离，但不负责信号的整形，可级联使用，但一般建议联用不超过3级；2，Repeater,当信号输入后，先进行串→并和并→串转换，即将信号进行重新整形，再经过驱动电路驱动，这是一个转发的概念。只要前级过来的信号未失真到判断错误，即产生“错点”的程度，那么向后级发送的信号就和刚从显卡中出来的一样，是正确的信号，发送距离也是在7米左右(1600×1200)，可级联使用，且级联的次数不限。3，Line Driver,将DVI信号经过均衡处理，并经过Repeater整形处理，可使其传输距离大幅提高，一级Line Driver的传输距离可选35米左右(1600×1200),如果是1024×768，可达45米以上，并且可以无限级联，尤其是Line Driver应用在信号的后端，不存在中继供电的问题。

　　DVI信号还可以有其它传输方式，如网线和光纤，光缆方式已有文章论述，这里只介绍网线传输。以目前的资料和实践来看，可通过网线，将DVI信号按照千兆网通讯的方式进行整理和传输，1280×1024×60理论上可传输50米，如果能利用现有网线进行传输，前景相当诱人，但这里面存在几个问题，一是利用千兆网只能到 1280×1024×60，分辨率不高，实际使用中这点可以容忍。但在通讯传输中只传一路信号，而DVI是同时传四路信号，而且信号的对位要求极高，因此网线就必须是特定的(实验中如果用普通网线，仅能传输1-2米)，这给实际应用带来许多不便，无法利用现成的网络线传DVI信号，再考虑到转换器的价格与专用网线的价格，这似乎不是个好的选择，只能等适合普通网线的设备出来之后再看。

　　四. DVI信号传输的性能/成本评估

　　DVI信号根据传输距离的不同应采用不同的设备，首先是电缆，已目前能找到的电缆来看，普遍能传输7米左右(1600×1200)，再长恐怕都办不到，1280×1024×60能到10米，1024×768能到12-13米，价格在20-40元/米不等，另外，DVI的接头在制做时要求很高，同样的电缆在做接头时工艺和材质不同，传输时的效果和距离也不同，所以成品线的价格会有较大差别。

　　一般在工程中不建议使用Adepter，因为有可能出现“错点”，而且在设计时不好事先考虑会在哪里出错，尤其在多路径的场合，不如用Repeater，简单化一，并且成本上差别不大。当距离超过“一个标准长度”时(1600×1200，7米左右)，可根据距离决定采用Repeater还是Line Driver，其区别在于一级Line Driver的传输距离比一级Repeater大许多，但成本相差一倍左右。利国公司的Repeater在1800RMB左右，而Line Driver在3400RMB左右。国际上Adepter在199$左右，Repeater在399$左右，目前未找到Line Driver的类似产品。当距离在100米左右时，因为考虑到电缆和Line Driver等设备的成本，建议使用光缆传输，尤其是在某些特殊环境和场合，关于光缆传输以前做过介绍，以后再单独探讨。但随着电缆和转发设备成本的降低，光缆传输会主要应用在超长距离的场合。

　　低成本的DVI传输和DVI切换矩阵的出现，为DVI的应用铺平了道路。