אודות ממשק DVI, מחברי DVI וסוגי כבלי DVI
DVI (Digital Visual Interface) הוא ממשק וידאו דיגיטלי. הוא הוקם בספטמבר 1998 בפורום המפתחים של אינטל והושק על ידי DDWG (Digital Display Working Group) המורכבת מחברות Silicon Image, Intel, Compaq, IBM, HP, NEC, Fujitsu וחברות נוספות.
DVI מבוסס על טכנולוגיית TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) להעברת אותות דיגיטליים. TMDS משתמש באלגוריתמי קידוד מתקדמים כדי להמיר 8-נתוני סיביות (כל אות צבע ראשי ב-R, G, B) לנתוני 10-bit (כולל מידע סנכרון שדות קו, מידע שעון, נתונים DE, תיקון שגיאות, וכו') באמצעות המרה מינימלית. לאחר איזון DC, הוא משתמש באותות דיפרנציאליים להעברת נתונים. בהשוואה ל-LVDS ו-TTL, יש לו ביצועי תאימות אלקטרומגנטית טובים יותר והוא יכול להשתמש בכבלים ייעודיים בעלות נמוכה כדי להשיג שידור אות דיגיטלי למרחקים ארוכים ואיכותיים. ממשק וידאו דיגיטלי (DVI) הוא תקן ממשק פתוח בינלאומי שנמצא בשימוש נרחב במחשבי PC, DVD, טלוויזיות בחדות גבוהה (HDTV), מקרנים בחדות גבוהה והתקנים אחרים.
גודל ממשק DVI
ישנם 3 סוגים ו-5 מפרטים של ממשק DVI, וגודל מחבר DVI הוא 39.5 מ"מ × 15.13 מ"מ.
3 סוגים עיקריים של מחברי DVI הם: ממשק DVI-אנלוגי (DVI-A), ממשק DVI-דיגיטלי (DVI-D), וממשק DVI-משולב (DVI-I).
5 המפרטים כוללים DVI-A (12+5), קישור יחיד DVI-D (18+1), קישור כפול DVI-D (24+1), קישור יחיד DVI-I ({{8 }}), ו-DVI-I עם קישור כפול (24+5).
ממשק DVI-Analog (DVI-A) (12+5) משדר אותות אנלוגיים בלבד, שהוא בעצם מפרט ממשק השידור האנלוגי של VGA. כאשר מחבר האות האנלוגי D-Sub מחובר לשקע DVI-I של הכרטיס הגרפי, יש להשתמש במחבר המרה. מחבר ההמרה מחובר לתקע של הכרטיס הגרפי, שהוא ממשק ה-DVI-A. ניתן לראות תקע זה גם ב-CRT מקצועי עם מסך גדול מוקדם.
ממשק DVI-Digital (DVI-D) (18+1 ו-24+1) הוא ממשק דיגיטלי טהור שיכול לשדר אותות דיגיטליים בלבד ואינו תואם לאותות אנלוגיים. לכן, לשקע DVI-D יש 18 או 24 פינים דיגיטליים + 1 שקע שטוח.
הממשק המשולב ב-DVI (DVI-I) (18+5 ו-24+5) תואם לממשקי אותות דיגיטליים ואות אנלוגיים, כך שלשקע ה-DVI-I יש 18 או 24 פינים דיגיטליים + 5 פינים אנלוגיים. 4 החוטים הנוספים בהשוואה ל-DVI-D משמשים כדי להיות תואמים לאותות אנלוגיים VGA מסורתיים. בהתבסס על מבנה זה, ניתן לחבר את שקע DVI-I עם שקעי DVI-I ו-DVI-D, ואילו את שקע DVI-D ניתן לחבר רק עם תקע DVI-D. התאימות של DVI-I לממשקים אנלוגיים אינה אומרת שניתן לחבר את תקע ה-D-Sub של ממשק האות האנלוגי ישירות לשקע DVI-I. זה חייב להיות מחובר דרך מחבר המרה. בדרך כלל, כרטיסים גרפיים המשתמשים בממשק זה יגיעו עם מחברי המרה קשורים. בהתחשב בבעיות תאימות, כרטיסי מסך נוכחיים משתמשים בדרך כלל בממשקי DVI-I, אותם ניתן לחבר לממשקי VGA רגילים באמצעות מחברי המרה. מסכים עם שני ממשקי DVI משתמשים בדרך כלל בממשק DVI-D. עבור צגים עם ממשק DVI אחד וממשק VGA אחד, ממשק DVI משתמש בדרך כלל בממשק DVI-I עם אותות אנלוגיים.
ממשק DVI מחולק לשני מצבים בעת העברת אותות דיגיטליים: קישור יחיד וקשר כפול. קצב השידור של ממשק ה-DVI החד-קישור הוא רק מחצית מזה של החיבור הכפול, שהוא 165MHz/s. הרזולוציה המקסימלית וקצב הרענון יכולים לתמוך רק ב-1920x1200, 60 הרץ. באשר לממשק ה-DVI הכפול, הוא תומך במצב 2560x1600, 60Hz, ותומך במצב 1920x1080, 120Hz. מסכי LCD חייבים להיות בעלי קצב רענון של 120Hz כדי להשיג אפקטים תלת מימדיים, לכן בפתרון התלת מימד, אם נעשה שימוש בממשק DVI, יש להשתמש בכבל DVI עם מחבר DVI כפול. באופן כללי, אם הרזולוציה היא בטווח של 1920x1200, איכות הפלט של ממשק DVI עם קישור יחיד וכפול זהה.
ממשק DVI-I הוא סוג ממשק התומך בהמרה דיגיטלית/אנלוגית. אם לצג יש ממשק DVI אחד בלבד, הוא יהיה מצויד בממשק DVI-I התומך בשני המצבים הדיגיטליים/אנלוגיים. אם לצג יש ממשקי DVI ו-VGA, הוא יהיה מצויד בממשק DVI-D.
סיווג של כבלי DVI
כבל DVI-A (12+5).
12+5 כבל DVI-A פינים הוא כבל ה-DVI הנפוץ ביותר בשוק. כבל DVI-A ל-DVI-A אנלוגי/אנלוגי משמש במסכים עם רזולוציה של פחות או שווה ל-1920x1200. מכיוון שאיכות התמונה של פלט DVI חד-ערוץ וכפול-ערוץ זהה ברזולוציה זו, אין צורך של יצרנים להוציא יותר כסף כדי לספק כבלים דו-ערוציים.
קישור יחיד DVI-D(24+1/18+1) כבל
ממשק DVI-D הוא ממשק דיגיטלי טהור שיכול לשדר אותות דיגיטליים בלבד ואינו תואם לאותות אנלוגיים. מכיוון שהוא אינו משדר אותות אנלוגיים, הוא אינו יכול להמיר ממשק DVI לממשק VGA.
זווית למעלה DVI-D 18+1 כבל וידאו דיגיטלי יחיד
כבל Dual Link DVI-I(24+5/18+5).
ממשק DVI-I תואם לממשקים דיגיטליים ואנלוגיים. כדי להיות תואם לאותות אנלוגיים מסורתיים של VGA, יש לו 4 פיני אותות יותר מאשר DVI-D להעברת אותות אנלוגיים.
כבל מאריך כפול DVI-D 245 זכר לנקבה
יישום ממשק DVI
על מנת להשיג דרישות תצוגה בחדות גבוהה, הסריקה מאמצת בדרך כלל פורמט 1080i@60Hz (כלומר סריקה משולבת, תדר קו 33.75kHz, תדר שדה 60Hz, תדר פיקסלים 74.25MHz). ביישומים בפועל, על מנת להפחית את המרת תדר הקו, כל פורמטי קלט הווידאו (כגון 480P, 576P, 720P וכו') מומרים באופן אחיד לפלט בפורמט 1080i@60Hz באמצעות המרת פורמט (Scale ו-De-interlace וכו'). , כלומר נורמליזציה מרובה תדרים. ממשק DVI הנדון במאמר זה נחשב מבוסס על תקני הטלוויזיה הדיגיטלית לעיל.
פשוט יחסית להוסיף ממשק DVI לטלוויזיה דיגיטלית. מנקודת המבט של מעגל החומרה, האחד הוא להוסיף חלק פענוח DVI בממשק, והשני הוא לספק ערוץ נתונים בקצה האחורי. אם לפתרון הטלוויזיה המקורי יש המרת A/D וערוצים מתאימים לעיבוד נתונים לאחר שלב, אז ניתן לשתף איתו את פלט הנתונים על ידי פענוח ממשק DVI, מכיוון שכאשר פורמט האות הדיגיטלי בטוח, קצב הסיביות שלו, תדר הקו, תדר השדה והשעון עקביים.
במחקר ופיתוח בפועל, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לבידוד של אותות נתוני פלט מפענוח DVI ואותות נתוני פלט של המרה A/D וכדי למנוע הפרעה הדדית בין ערוצים חזיתיים. מכיוון שהשיתוף של שתי קבוצות ערוצים שווה ערך להארכת אורך קו האות של פין הפלט הדיגיטלי, יש צורך לקטוע את הקו המודפס של האות הדיגיטלי למרחקים ארוכים בעכבה האופיינית שלו כדי למנוע חריגה, תת-חץ וצלצול של אות דיגיטלית. בדרך כלל, נגד של עשרות אוהם מחובר בסדרה על קו הנתונים. יחד עם זאת, עבור מנהל הפלט, יש צורך למזער את העומס הקיבולי של פין הפלט הדיגיטלי, אך בשלב חיווט האות, לא ניתן לחשב במדויק את העומס הקיבולי. על מנת להקל על איתור באגים במערכת, יש לשקול לחבר את קו אות הנתונים, את קו אות סנכרון שדה הקו ואת קו אות השעון לקרקע במקביל. ערך הקיבול הוא בדרך כלל עשרות pF, תלוי בחומר ה-PCB ואורך האות. בדרך זו ניתן להשיג איזון עומס ערוץ, עקביות של קצה עולה, קצה ופאזה יורדים, ולהפחית הפרעות רעש דיגיטלי וריצוד.
בעת בדיקת הביצועים של ממשק ה-DVI של טלוויזיה דיגיטלית, מדד שיעור שגיאות הסיביות אמור להגיע ל-10-9, כלומר מותרת שגיאת סיביות אחת לכל מיליארד סיביות. לכן, יש להבטיח זמן בדיקה מסוים במהלך מבחן הביצוע. לדוגמה, עבור VGA@60Hz, תדר שעון 25MHz, זמן הבדיקה צריך להיות גדול מ-40 שניות. עבור 1080i@60Hz, תדר פיקסלים של 74.25MHz, זמן הבדיקה צריך להיות יותר מ-14 שניות. יחד עם זאת, ניתן לשפוט את ביצועי הממשק על ידי התבוננות סובייקטיבית בתמונה במשך יותר מדקה אחת ואין רעש פיקסל ברור.
יש מתח +5V בממשק ה-DVI, וצריך לקבל את מתח זיהוי התקע החם (HPD) ממתח זה. הרמה האפקטיבית של HPD צריכה להיות גדולה מ-2.4V, כך שההתנגדות מסדרת HPD של המכשיר המקבל צריכה להיות בדרך כלל פחות מ-10kΩ. ההתקן המקבל יכול להשתמש במתח זה גם ביישום לאספקת חשמל למערכת, אך זרם העומס לא צריך להיות גדול מ-50mA, רצוי פחות מ-10mA, כדי להבטיח את הדרישה לרמת HPD. כדי להבטיח את ההפעלה הרגילה של הממשק, עדיף שספק הכוח של זיכרון EDID נוצר על ידי ה-+5V של קצה המשדר.
כדי להבטיח את ההיתכנות של עיצוב מעגלי החומרה, נדרשת גם תמיכה בתוכנה. זרימת תוכנה אופטימלית היא המפתח להבטיח את הפעולה הרגילה של מערכת ממשק DVI.
עבור מחקר היישומים של ממשק DVI בטלוויזיה דיגיטלית וטלוויזיה עם פאנל שטוח, המפתח הוא תכנות EDID (Extended Display Identification DATA) ופונקציית HDCP (הגנה על תוכן דיגיטלי בפס גבוה). כל אלה הם יישומים חדשים לטלוויזיה דיגיטלית. רק לאחר הטמעת EDID ו-HDCP בטלוויזיה דיגיטלית, ממשק DVI הוא ממשק טלוויזיה דיגיטלי אמיתי. עדיין יש הבדל בין שידור האות לאות. כיצד להשתמש בשיטה הנכונה כדי לבדוק את פלט אות הווידאו על ידי ממשק DVI עבור מחוונים מדויקים ברמת השידור, אין שיטה מושלמת כרגע.
כיצד לבחור ממשק DVI ומהם היתרונות של ממשק DVI
היתרונות של ממשק DVI באים לידי ביטוי בעיקר בשני ההיבטים הבאים:
1. מהירות מהירה: DVI משדר אותות דיגיטליים. אין צורך להמיר מידע דיגיטלי של תמונה והוא ישודר ישירות למכשיר התצוגה. לכן, תהליך ההמרה המייגע מדיגיטלי לאנלוגי לדיגיטלי מצטמצם, מה שחוסך מאוד זמן. לכן, הוא מהיר יותר ומבטל ביעילות את תופעת הרוחות. יתרה מכך, בעת שימוש ב-DVI להעברת נתונים, האות אינו מוחלש, והצבע טהור ומציאותי יותר.
2. תמונה ברורה: המחשב משדר בתוכו אותות דיגיטליים בינאריים. אם ממשק ה-VGA משמש לחיבור צג ה-LCD, תחילה יש להמיר את האות ל-R,G,B שלושה אותות צבע ראשוניים ואותות סנכרון קווים ושדה דרך ממיר D/A (דיגיטלי/אנלוגי) בכרטיס הגרפי. אותות אלה מועברים ל-LCD דרך קו האות האנלוגי. ממיר A/D המתאים (אנלוגי/דיגיטלי) נדרש גם כדי להמיר שוב את האות האנלוגי לאות דיגיטלי לפני שניתן יהיה להציג את התמונה על ה-LCD. בתהליך המרת D/A, A/D והעברת אותות הנ"ל, יתרחשו בהכרח אובדן אות והפרעות, שיגרמו לעיוות תמונה או אפילו לשגיאות תצוגה. ממשק ה-DVI אינו צריך לבצע המרות אלו, הימנעות מאובדן אות ומשפר מאוד את הבהירות וביטוי הפירוט של התמונה.
במערכות היתוך קצה, משתמשים בעצם בכרטיסי לכידה לאותות VGA דו-ערוציים או דו-ערוציים DVI. לאחר מכן, נסביר את הנושאים הרלוונטיים אליהם יש לשים לב בבחירת כרטיס לכידת DVI דו-ערוצית מההיבטים הבאים: ① האם DVI היא ארכיטקטורת אותות דיגיטלית אמיתית? בהשוואה לכרטיסי לכידת VGA, קושי הפיתוח של כרטיסי לכידת ארכיטקטורת אותות דיגיטלי DVI הוא הרבה יותר גבוה, ולכן עלינו לשים לב אם לכרטיס הנבחר יש מודול ממשק VGA ל-DVI פשוט על הכרטיס, ולא ארכיטקטורת DVI אמיתית דיגיטלית טהורה כרטיס לכידה. ② בשל מגבלות טכנולוגיית הפיתוח, הסף הטכני לכרטיסי לכידת DVI, כולל כרטיסי לכידת VGA, ללכוד פלט עצמאי של כרטיס גרפי ופלט לא עצמאי של כרטיס גרפי יהיה גבוה מאוד. בעת בחירת מוצרים כאלה, עליך לשים לב אם זה נתמך. ③ בין אם יש לו מטמון מובנה, זה חשוב מאוד. ביצועי מפתח רבים של כרטיס הלכידה זקוקים למטמון מובנה כדי להשתפר.
④ כרטיס לכידת DVI כפול ערוצי אינו עותק פשוט של שני כרטיסים. זה באמת צריך לשלב שני כרטיסי לכידת DVI לאחד, עם שני כרטיסים בחריץ אחד, כדי ללכוד שני אותות DVI בו-זמנית, והפרמטרים חייבים להיות ניתנים להתאמה עצמאית ולא יכולים להשפיע זה על זה. אין צורך ששני הקלפים יהיו מוגדרים לחלוטין לאותו שימוש, ולא ניתן להגדיר את האחד כך שישפיע על השני. כדאי גם לשים לב להבחין בעת הבחירה.
⑤היישום של התוכנה צריך להיות פשוט יחסית, מכיוון שכרטיס הלכידה הדו-ערוצי של DVI משמש ללכידת אותות תמונה לא סטנדרטיים, ויש לאפות פרמטרים רבים, כך שעיצוב התוכנה צריך להיות מועיל לאיתור באגים חלק על ידי מתחילים ו להשיג במהירות את התוצאות הטובות ביותר.
כמה אי הבנות לגבי ממשק DVI
1. מיתוס: איכות התמונה של ממשק DVI וממשקי HDMI שונה מאוד.
בנסיבות הנוכחיות, באותה רזולוציה, אין הבדל ברור באיכות התמונה של ממשק DVI וממשקי HDMI, אך עם התפתחות ממשק HDMI, הוא יכול לספק יותר פונקציות מאשר ממשק DVI.
2. מיתוס: ממשק HDMI יכול להעביר אותות אודיו, אבל DVI לא.
גם ממשקי DVI וגם ממשקי HDMI משדרים אותות TMDS. TMDS למעשה צריך רק 4 זוגות של חוטים, והפינים האחרים הם עזר. ההבדל הוא שאות DVI אינו מכיל אודיו כשהוא מקודד, בעוד שאות HDMI ארוז עם אודיו. כאשר היצרן מקודד את אות האודיו ואות הווידאו לפורמט TDMS, ממשק DVI יכול גם לשדר אותות אודיו.
איזה DVI מיוחדלפקחכבלים
זווית 90 מעלות כלפי מעלה Dual Link DVI 24+1 זכר ל-DVI 24+5 כבל מאריך נקבה
זווית שמאל DVI 24+1 זכר ל-DVI 24+5 כבל מאריך נקבה
זווית למטה DVI 24+1 לכבל DVI 24+1 בזווית ישרה