DVI HDMI数字多媒体接口及应用.docx

DVI/HDMI数字媒体接口及应用
随着人们对图象显示质量要求的不断提升，传统的以模拟方式来传输和显示多媒体信号的技术已经不能满足人们的要求，由于广播电视行业已经开始了节目制作、信号传输和显示的数字化过程。数字化、光纤化和无线化成为无论是专业广播电视和ProAV行业的趋势，数字化将能有效保证信号的还原性并免除由于模拟信号传输而带来的如EMI（电磁干扰）等影响信号传输质量的负面影响。以下部分将介绍DVI和HDMI两种数字多媒体接口及应用。
数字视讯接口(DVI)：1998年,数字显示工作组(DDWG, [url=http://www.ddwg.org/]http://www.ddwg.org/)成立，正式开展创立PC和VGA显示器间连接的数字视频接口(DVI-Digital Visual Interface)标准的工作，如下图所示：DVI1.0标准于1999年4月正式推出，确立了传输非压缩实时视频的标准，DVI除了支持从VGA到高达1600X1200（及更高速率）的UXGA显示速率外，还支持HDTV信号格式，其中包括720p,1080i,and 1080p高清格式。DVI信号的传输距离通常为5-7米。

用DVI接口连接PC和VGA显示器
从2003年,消费电子行业开始在DVD播放器、有线电视/卫星电视机顶盒上添加DVI接口，如下图所示：同时DVI接口同时也出现在了数字电视及LDC/等离子显示器上、PDP及高档投影机上。

用DVI接口连接DVD及STB到显示器
DVI标准里包括了支持HDCP(高带宽数字内容保护-High-bandwith digital content protection)的内容，用以避免非授权的内容拷贝，同时，该标准还支持VESA组织的EDID（扩展显示识别数据-Extended display identification Data）、DDC（显示数据通道-Data display channel，用以读出EDID）及DMT（监视同步协议），此外EIA-861标准还定义了如何在DVI协议中包含宽高比及信号格式等信息。
转换最小化差分采样(TMDS):
DVI采用转换最小化差分采样技术（TMDS-Transision-minimized differential signaling）,8位视频数据被转换成10位转换最小化、直流平衡的数字数值，然后完成数据的串行处理，接收端设备对串行数据解串行变成并行数据，再转换成8位视频信号，因此，传输数字RGB数据需要3个转换最小化差分采样信号构成一个TMDS连接。
DVI可以采用单TMDS连接或双TMDS连接，如下图,这主要取决于传输信号的清晰度和同步的要求，一个支持双TMDS连接的系统必须能动态地在单TMDS和双TMDS连接间进行切换，一个DVI接口需要能处理两个TMDS连接。

单TMDS连接
单TMDS连接的视频始终速率为25-165MHZ，它能提供足够的带宽用以支持以下信号：
SXGA(1280x1024)-85HZ刷新率
UXGA(1600x1200)-60HZ刷新率
SDTV信号：480i,480P,576i,576P
HDTV信号：720P和1080i
单TMDS连接支持最大160M像素/秒，单路TMDS连接支持的最大清晰度为1600X1200@60Hz
双TMDS连接的视频时钟采样速率为165-330MHZ(如20481536)，每个TMDS连接工作在半频模式，因此，双TMDS连接共用相同的时钟及平均分担带宽，双TMDS能以高时钟速率及比单TMDS更高带宽来传输更高清晰度的信号。

双TMDS连接
DVI视频格式：
典型地，24位的RGB信号通过一个TMDS连接，但对于需要将每个基色以高于8位来传输的场合，可以用第二个TMDS来传输一些非重要的数位。
对于PC应用，采用8位的采样方式，RGB数据通常的范围是0-255，但对于消费类产品的应用，RGB数值的范围通常是16-235（数值低于16和高于235的数值偶尔也会根据处理的需要采用）
DVI接口类型：
DVI-D纯数字接口
DVI-D是纯数字视频接口，它支持双TMDS连接，包含24个接触点，并以3行8未连接，如下图所示,其下的表格列出了引角的定义：

DVI-D引脚定义
DVI-I数字模拟兼容接口
DVI-I是数字模拟视频兼容接口，它除了DVI-D包含的24个接触点外，还包含5个用于支持模拟视频的接触点，如下图所示：

DVI-I引脚定义
HDMI接口-High Definition Multimedia Interface
尽管DVI可以实时非压缩RGB信号到显示设备，但消费电子行业在DVI的基础上选择了一种更小，更灵活的数字接口标准HDMI。2002年4月，HDMI工作组(
http://www.hdmi.org/
) 由Hitachi, Matsushita Electric (Panasonic), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson and Toshiba. 等企业创立，以开发更加灵活的HDMI标准。
HDMI可以用一根线缆代替8根音频线缆和5个视频线缆，如下图所示：

一根HDMI代替数十根视音频线缆
2004年，消费电子行业开始在DVD播放器、有线电视/卫星电视机顶盒上添加HDMI接口，此外，HDMI接口还开始逐渐出现在数字带那时及LCD/等离子显示器上，2004年底，HDMI被更大范围内采用在电视和显示器上。
通过使用适配线缆，HDMI后向兼容DVI设备和EIA-861 DTV格式，然后HDMI的许多高级性能，如数字音频及消费电子控制（用来在设备间传输控制命令）等特性，还未出现在这些产品上，HDMI的普及尚需时日，但HDMI因其高度的灵活性和简单连接方式必有良好的前景。
HDMI技术
基于DVI的HDMI接口支持VESA组织的HDCP(高带宽数字内容保护-High-bandwith digital content protection)的内容，用以避免非授权的内容拷贝，同时，该标准还支持VESA组织的EDID（扩展显示识别数据-Extended display identification Data）、DDC（显示数据通道-Data display channel，用以读出EDID）及DMT（监视同步协议），此外EIA-861标准还定义了如何在DVI协议中包含宽高比及信号格式等信息。
19阵“Type A”A型HDMI接口采用单TMDS连接，可以传输视频采样率在25-165MHZ范围内的视频信号。A型接口因尺寸小而更多地应用在消费电子行业。

HDMI接口和DVI接口的比较
对于传输信号采样率高于165MHZ的视频信号，HDMI采用双TMDS的29针B型HDMI接口，这种接口一般用于PC市场。HDMI接口样式如图：

HDMI接口
HDMI视频格式：
HDMI支持RGB信号、4:4:4采样的YcbCr信号及4:2:2采样的YCbCr.传输速率最高的24位/像素。对于640x480清晰度, R′G′B′通常的采用后数据范围为0-255. 对于YcbCr及所有其它RGB清晰度，采样后的数值范围为16-235。
HDMI音频数据格式：
基于DVD音频标准,HDMI支持1-8组非压缩音频传输，音频支持48,96 or 192 kHz等多种采样率。根据视频格式，HDMI可以传输不同数量的采样率在192KHZ的压缩音频。
HDMI接口的特性：
完全的数字信号接口，无压缩，从信号源直接输出的直接数字图象及音频
一根线缆满足传输视音频信号的需要，所有的HD信号及音频信号在同一根线缆内传输，包括5个视频分量及多通道音频。
HDMI接口还支持传输智能信息如宽高比及信号格式、控制信息等，为设备间的智能化控制提供可能。
支持HDTV 1080P及更高清晰度信号的传输及显示，适应HDTV的应用
DVI及HDMI产品
和其它信号接口一样，一种新的接口及标准的产生伴随着周边配套产品的出现，如信号分配、接口转换、信号切换、信号传输等产品，下面将就一些特色产品作些介绍：
DVI信号传输：
由于DVI信号通常有效的传输距离为5-7米，但有些应用场合，从信号源到显示设备间的距离要远远超过这个距离，为此，通过专门的设备来扩展DVI信号的传输距离，目前主要有三种方式：
DVI线路中继器 ；DVI双绞线收发器；DVI光收发器
目前市场上可提供将DVI信号扩展到30米左右的DVI信号线路中继器，将DVI信号传输到50米左右的双绞线收发器及将DVI信号通过DVI光收发器传输最远至数十公里的设备。
值得一提的是部分DVI光收发设备采用多根多模光纤，通常为3-4根，而有部分厂家已经能够提供基于单模光纤的单路光纤收发器，可将DVI信号传输至数十公里。

DVI光收发器
DVI信号转换：
目前，市场上已经出现了全系列DVI与其它信号接口间的转换器及适配线缆。如VGA-DVI；DVI-HDMI；DVI-SDI；DVI-HD-SDI。
下图是一款DVI-SD/HD-SDI转换器，输入为DVI-I及SDI/HD-SDI，输出为转换后的DVI-D和HD-SDI高清信号。该款设备可广泛应用于3D图形制作室的输出转换，或应用于演播室PC信号转换为SDI数字视频信号。当然它也为ProAV行业和广播电视行业间的沟通创造了可能，避免了早期广播电视行业需将RGB模拟信号转换为SDI信号的A/D转换过程。同时，通过将DVI转换为HD-SDI信号，ProAV行业也可以采用HD-SDI矩阵来切换数字多媒体信号。

DVI及SDI至HDTV转换器