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數字視頻接口-DVI 1.0
摘要：介紹了新型數字視頻接口的發展背景和技術優勢，詳細分析了ＤＶＩ １．０的通信協議、Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的鏈路構成、信號特性、編碼及解碼算法，特別針對實際應用，分析了ＤＶＩ接口的時鐘構成，最后就顯示相關的ＤＤＣ、ＥＤＩＤ、ＨＰＤ等協議進行了簡單介紹。１ 背景介紹
二十一世紀剛剛顯現第一縷曙光，正當人們享受著以摩爾定律遞增的高速微處理器時，一種新型的視頻接口技術將帶給人們更加絢麗多彩的視覺感受。這就是業界剛剛發展起來的ＤＶＩ?Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?數字視頻接口技術。隨著以ＬＣＤ為代表的數字平板顯示技術的飛速發展，ＤＶＩ必將迅速成為計算機顯示的標準視頻接口。
隨著對綠色顯示觀念的倡導，ＣＲＴ顯示已由球面發展到柱面，又從柱面發展到純平顯示，人們對屏幕刷新率和圖像幾何失真要求愈來愈高，傳統模擬ＶＧＡ視頻接口＋ＣＲＴ或ＬＣＤ顯示器的圖像顯示能力越來越捉襟見肘。制造成本的不斷降低，使ＬＣＤ等平板顯示技術已逐步取代傳統的ＣＲＴ顯示器成為ＰＣ機顯示器的主流。由于要與傳統的ＶＧＡ模擬接口兼容，其內部不得不內置一級ＡＤＣ?數模轉換?及ＰＬＬ?鎖相環?電路，將模擬的視頻信號轉化成數字信號再進行顯示，還要進一步針對ＣＲＴ顯示的值進行校正，得到適合ＬＣＤ象素特性的灰度信號。這樣一系列中間環節的轉換，加上模擬傳輸環節中難以抑制的噪聲干擾問題，使得此類平板顯示的圖像信息丟失，并隨著分辨率和場頻的提高而加重。以ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ等為代表的平板顯示（包括數字投影儀）的蓬勃發展，對數字視頻接口技術提出了迫切要求。
ＤＶＩ數字視頻接口就是在這種趨勢下產生的。ＤＶＩ由Ｉｎｔｅｌ、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｍａｇｅ、Ｃｏｍｐａｑ、Ｆｕｊｉｔｓｕ Ｌｉｍｉｔｅｄ、Ｈｅｗｌｅｔｔ－Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＩＢＭ、ＮＥＣ合作提出的一種數字視頻接口標準，很好地解決了上述問題，而且還兼容了傳統的ＶＧＡ接口，是目前極具發展前途的一種ＰＣ機視頻接口標準。本文的目的在于使讀者迅速掌握ＤＶＩ的通信協議，從接口提取視頻信息，擺脫對計算機內部復雜的硬件原理的研究，使ＤＶＩ接口的高質量數字視頻信息可以按用戶的要求進行開發利用。
２ ＤＶＩ接口構成
ＤＶＩ接口利用最小變換差分信號—Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ． ?Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｍｉｎｉｍｉｚｅｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ?作為基本電氣鏈接信號。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路主要用于將圖像數據傳送到顯示器。ＤＶＩ接口協議允許使用雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構，從而可以支持超大分辨率的顯示設備。Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．通過先進的編碼算法將８ｂｉｔ的象素數據轉換成１０ｂｉｔ的最小變換信號，削弱了傳輸電纜中交叉電磁干擾ＥＭＩ，并且這種直流平衡的編碼信號更有利于光纖傳輸。另外這種先進的編碼算法可以為接收端提供時鐘恢復信號，并允許在較遠距離傳輸時（一般小于５ｍ）信號有較大的抖動誤差。
２．１ ＤＶＩ體系結構要求
ＤＶＩ作為一種面向計算機開發的視頻接口，要與現有的操作系統、硬件平臺兼容，還要與以前的接口標準保持一定的兼容性。圖１是ＤＶＩ接口Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的邏輯鏈路結構。ＤＶＩ支持即插即用功能（Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ）。在系統啟動時，ＤＶＩ提供最低分辨率ＶＧＡ ６４０×４８０模式? 系統通過ＤＤＣ２Ｂ協議訪問顯示器，獲得顯示器對象素格式的支持情況，通過ＥＤＩＤ數據獲得關于顯示器型號和現實能力的信息。這些內容都是顯示器制造商在顯示器內部固化的一段數據，通過ＤＤＣ?Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄａｔａ Ｃｈａｎｎｅｌ?向主機系統提供自身信息。
系統啟動后會自動加載圖形顯示控制器（即顯卡）的驅動程序。根據用戶提出的顯示要求，即屏幕的分辨率、色深、刷新率，結合由ＤＤＣ獲得關于顯示器的信息，確定Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．的啟用情況。ＤＶＩ的單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．只提供２４ｂｉｔ色深，當用戶要求的色深超過２４ｂｉｔ時，并且系統已經確認顯卡和顯示器都支持雙鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．。此時系統會啟動雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路，鏈路０?數據通道０～２?傳輸２４ｂｉｔ信息，其它顏色信息由鏈路１（數據通道３～５）傳輸；當用戶的分辨率和刷新率要求超出單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的傳輸能力時?單Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路的最高象素傳輸頻率為１６５ＭＨｚ?，系統會啟動鏈路１，鏈路０用來傳輸奇數象素信息，鏈路１用來傳輸偶數象素信息，并定義顯示器上每一行的第一個象素為象素１，奇數象素。由于雙Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路共用一條時鐘回路，所以雙鏈路工作時，鏈路的時鐘頻率為象素數據帶寬的一半。
當然，ＤＶＩ接口同樣也支持熱插拔（Ｈｏｔ Ｐｌｕｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）和顯示器電源管理等技術?還有對傳統的模擬ＶＧＡ的兼容等問題。這些只是ＤＶＩ作為一種接口標準必須做到的兼容性問題，并不代表ＤＶＩ本質的先進性。有關這些體系要求問題可參閱參考文獻?１～３?。
２．２ Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協議詳解
ＤＶＩ接口的先進性體現在它可以將海量的顯示信息高速地傳送到顯示器中去，Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．先進的編碼算法是其強大能力得以實現的根本。下面將詳細解釋Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．協議中與實際應用緊密相關的幾個問題。為了便于理解作以下規定：輸入到編碼器或由解碼器輸出的象素數據稱為象素數據?Ｐｉｘｅｌ Ｄａｔａ?；由發送器送出的或輸入到接收器的編碼數據稱為碼元?Ｃｈａｒａｃｔｅｒ?。
請注意：在ＤＶＩ接口協議中并沒有規定輸入或輸出的象素數據是串行的還是并行的，輸入輸出的數據格式留給芯片制造廠商靈活掌握，用戶應根據自己的實際情況選用芯片型號。
２．２．１ 鏈路結構
Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．鏈路結構見圖２。圖３是單鏈路Ｔ．Ｍ．Ｄ．Ｓ．結構圖。雙鏈路結構與單鏈路很相似。每個鏈路的發送器（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）中包含三個完全相同編碼器（Ｅ
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