利用DVI實現雙屏幕超寬圖像顯示

利用DVI實現雙屏幕超寬圖像顯示

摘要：介紹一種利用DVI接口驅動兩個顯示器的方法，不僅可以實現智能圖像儀表的超寬顯示，還可以實現兩路同步視頻的監控顯示，具有較高的工程應用價值。

在飛機座艙顯示系統中，需要超寬式屏幕的大圖像顯示，這樣可以靈活地實現圖像的融合與分配，并且可以自由地實現分窗、鑲嵌的功能；可以將全部儀表板融合到顯示屏幕上，同時自然地進行人機交互，實現住處最大化。DVI圖像接口是Intel等公司聯合推出的數字式顯示器接口，如果能實現無縫地驅動雙屏幕顯示器的話，就可以很自然地實現超寬屏幕顯示。一般的飛機座艙可以方便地實現大圖像"整體"概念，具有很好的應用價值。

目前市場上普遍缺少高分辨率的超寬式顯示器。對于液晶顯示器來說，一般只有24英寸的16：10的寬屏幕顯示器，其顯示分辨率最高為1920×1200，對于多窗口分窗顯示就顯得力不從心；而對于長度比16:9的寬屏幕等離子顯示器來說，其尺寸一般都比較大（42英寸以上)，觀看距離要求較遠，一般為3倍顯示器高度，空間分辨率(注：空間分辨率指每英寸象素數量，象素解板力指通常的分辨率，比如640×480等)不是很高，不適合作為儀表的近距離顯示，因此不具有裝機潛力。并且以上兩種寬屏幕顯示的價格都不菲，不具備通用化設計特點和成本控制可支付的新軍用設計目標。

若能以雙屏幕改裝代替，其價格為原來的1/5，而且就雙連接實現來說，可以達到2048×768的分辨率，可以實現8:3的超寬圖像。就大小而言，用兩個最流行的15英寸顯示器就可以實現24英寸的顯示器。而且還可以把兩個顯示器升級成兩個分辨率為1024×768的背投顯示器，實現無縫連接顯示。

在雙屏幕顯示時，由于兩種視頻在時間上相關，必須嚴格保持時間上的同步（精確到幀）。采用本文介紹的連接方案，可以在傳輸通道中實現完全同步，且不會因為傳輸造成損失。為未來的視頻重放設備升級成數字視頻做準備工作，因此決定做這方面的研究。

1 DVI接口

DVI標準是由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu等公司共同組成的數字顯示工作組DDWG于1994年正式推出。它的基礎是Silicon Image公司的Panallink接口技術，是一種與顯示工藝無關的高速顯示數字接口，采用最小化傳輸差分信號TMDS作為基本電氣連接。

DVI標準一經推出就立即得到了響應，各圖形芯片廠商紛紛推出了支持DVI標準的芯片組，ViewSonic、Samsung公司也相繼推出了采用DVI標準接口的CRT顯示器和LCD顯示器。在新近上市的一些LCD和DLP標準中對接口的物理方式、電氣指標、時鐘方式、編碼方式、傳輸方式、數據格式等都做了嚴格的定義和規范。

其主要特點包括：從產生到顯示的無損失數字連接；與顯示工藝無關；通過EDID和DDC2B熱插檢測的即插即用；兼容數字、模擬接口等。

2 DVI圖像傳輸協議

DVI接口傳送的數據信號包括了一些象素信息、同步信息以及控制信息。信息分3個通道輸出，同時還有一個通道用來傳送使發送和發送端同步的時鐘信號。每個通道中數據以差分信號方式傳輸，因此每一個通道需要2根傳輸線。具體連接方式如圖1所示。

數據信號和控制信號通過DE信號來控制。DE為高時，傳輸象素數據，為低時傳輸控制信號，要求DE為低至少128個時鐘周期，為高最大不超過8191個時鐘周期。在DE為高期間，控制信號將保持；而DE為低時，角素數據被忽略。

在TMDS每線對傳輸的串行信號格式為每個時鐘周期傳送10bit，其中有效數據荷載為8bit，剩下兩位分別為編碼模式位和直流均衡位。

DVI規范規定的數字圖像分辨率范圍如圖2。對于75Hz的CRT來說，單連接最大為SXGA 1280×1024，雙連接最大為QXGA 2048×1536。所以單連接選擇1024×768比較合適。但是單連接對于60Hz的LCD顯示來說，最大上限為UXGA1600×1200、時鐘最大上限為165MHz。色彩深度限制：因為DVI的圖像傳輸默認為24bit，要得到更豐富的色彩，必須使用另一通道來擴展。因此在雙通道應用色彩深度自然限制在24bit，控制數據為6bit。

3 圖像拼接

無論是對單連接或雙連接，象素的顯示次序都只考慮逐行顯示的計算機通用顯示器，按奇偶象素進行間隔發送。奇偶按每行內的相鄰角素來分。對雙連接為link#0發送"奇象素"，link#1發送"偶象素"；對單連接主要是收發芯片上采用兩套象不比數據接口，即：ODD RGB、EVEN RGB。

要驅動兩個顯示器，必須實現兩對HSYNC、VSYNC控制信號，對雙連接和單連接均有這個總是。雖然DVI標準中控制信號CTL1以后的信號現在都是保留的，乍一看，似乎可以符合應用，將一對控制信號CTLn和CTLn 1復用到HSYNC、VSYNC兩個控制信號上就可以了。但實際上，這樣必須拆解DVI標準的口收發芯片，而且其時鐘很高，很難用可編程器件來實現。

因此在復用HSYNC、VSYNC兩個控制信號的復用選擇級別上，如果選擇在TMDS傳輸線對上，雖然有硬件實現邏輯簡單的優點，但卻既找不到現在的芯片，又無法實現熱拔識別功能。經過比較選擇在信號接收后做兩路驅動處理。如此頻率也不是很高，而且全部是數字信號，可以靈活地用EPLD實現，同時還可以實現熱插拔識別總是，繞過雙連接時單連接禁止功能（雙連接系統雖然可以在單、雙連接中靈活切換。但是如果其驅動的是單連接監視器，另外一個連接被禁止）；實現雙連接驅動時，單連接和雙連接之間自由切換。

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