把你看透－深入淺出接觸DVI介面技術

【翻譯】　作者:小熊 上海-Lucifer

来源：http://www.extremetech.com

DVI標準

`````DVI是一種連接顯卡系統和顯示設備的標準，特別是純數碼顯示設備，比如LCD等。一個DVI顯示系統包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源，可以內建在顯卡晶片中，也可以以附加晶片的形式出現在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數位信號，將其解碼並傳遞到數位顯示電路中，通過這兩者，顯卡發出的信號成爲顯示器上的圖像。如果用戶希望得到一個完美顯示的畫面，那麽傳送器就需要將乾淨的信號傳給接收器，而接收器自己也需要將信號解碼並乾淨的傳給顯示器。
`````爲了實現符合DVI標準，顯卡在硬體上必須支援最低25.175MHz的帶寬，這是實現最低的640×480@60Hz解析度畫面的條件。目前的DVI">爲了實現符合DVI標準，顯卡在硬體上必須支援最低25.175MHz的帶寬，這是實現最低的640×480@60Hz解析度畫面的條件。目前的DVI 1.0標準規定的最大單通道帶寬爲165MHz，也就是在大多數情況下實現1600×1200的解析度。
`````消隱期是指顯示器準備開始顯示另一幅畫面或區域所需要的時間。CRT因爲需要將電子槍重新定位到螢幕的一角，所以需要的消隱期相當的高；而LCD所需要的消隱期則相對短的多，不過並不是所有的産品都是這樣。DVI標準要求LCD顯示器的消隱期小於5％，如果消隱期大於這個標準，那麽就需要顯示器具有更大的帶寬。舉個例子：從理論上來講，1600×1200解析度下需要142MHz的帶寬，如果計算上5％的消隱期，那麽142MHz的帶寬就顯得有些緊張了。
`````DVI是基於TMDS(transition minimized differential signaling) 電子協定設立的。TMDS是一種微分信號機制，可以將象素資料編碼，並通過串列連接傳遞，傳遞的信號具有3-6個資料通道對以及一個頻率信號對。在兩個DVI通道的情況下，標準則允許更大的帶寬。雙連接的DVI顯卡可以支援最大330MHz的帶寬，這樣可以輕鬆實現每個象素8bit資料，2048×1536解析度。一塊帶有兩個DVI通道的顯卡具有2個TMDS傳送器和2個DVI介面，這兩個介面可以用來驅動兩個不同的數位顯示器。當然，用戶也可以選擇只驅動一個顯示器，這樣就可以獲得更高的單通道帶寬驅動高解析度的畫面（比如優派的VP2290b）。

測試DVI

`````上面我們提到，顯示一個高解析度畫面需要一個高帶寬信號，不過將資料以高帶寬傳輸並不是一個簡單的工作，需要用心設計傳送器和接收器，甚至是顯卡的PCB線路（這也是成功的關鍵）。一個高質量的傳送器必須可以産生乾淨的信號，不過信號可以因爲電路板設計的拙劣而“變形”和“扭曲”。爲了實現高解析度畫面，我們就需要對傳送器進行測試，來確保它可以産生乾淨的信號；同時也需要對顯示器的接收器做測試，來保證它可以乾淨的對信號解碼並顯示出盡可能完美的畫面。
`````通常對顯卡的測試方法是將液晶顯示器、投影儀等DVI接受設備也顯卡連接，測試人員查看不同設備上顯示出的圖案是否準確；對於接收器的測試則是將將其和不同的DVI傳送器（通常是顯卡）連接，查看測試圖案是否符合原圖。實際上，這兩項測試均依賴與測試人員的觀察，這可以相當主觀而不易掌握的技巧。
`````科學的測試應該是在示波器下查看、分析傳送器發送出的信號，通過觀察示波器螢幕上的圖案可以得到更客觀、準確的判斷。信號會在示波器上形成一個眼型的圖案（Data Eye）。

在162MHz通過的眼型圖案

````這裏是一個標準的眼型圖案測試畫面，我們給出的是在162MHz帶寬上的圖樣。示波器通過自身的軟體增加了一個黑色覆蓋區，符合要求的資料區（橙、黃色區域）不會和藍色區域混合，也就是說如果眼型圖案保持在黑色區域內部，那麽我們就可以認爲信號是合格的。不過這種方法需要測試人員自行計算圖像的抖動、上沖、下行值，並判斷信號圖像是否符合。
不過Silicon Image和Tektronix合作爲Tek TDS 7404示波器開發了一款軟體來自動進行計算，爲測試人員提供了一種更好的方式。TDS 7404的結構類似與PC，採用的也是Windows作業系統，編寫軟體自然不是什麽太困難的事。該軟體在上面的圖表上自動生成黑色和藍色的區域，並會對信號的正確性發出“Pass”（通過）或是“Fail”（失敗）的資訊。不過這款産品可不便宜，一台全配置的TDS 7404，售價70000美元，上面提到的軟體售價爲2000美元。

TekTDS 7404

````測試DVI接收器要相對麻煩一些，因爲在這裏測試人員必須自行生成測試圖案，在其中還要包括足夠的干擾和抖動來測試接收器的極限。對接收器的測試是爲了讓數位顯示設備可以呈現出盡可能乾淨的畫面。

有干擾的DVI畫面

提醒大家注意實際的顯示質量和DVI是無關的。

實際測試

````目前越來越多的顯卡晶片都設計了內建的TMDS傳送器。這對於顯卡設計而言是一項挑戰，它意味這類比和數位混合信號電路需要通過製造技術來滿足純數位信號的需要。集成TMDS傳送器的質量需要最好的，目前大約有7家顯卡廠商採用了Silicon Image的傳送器晶片。實際上，我們選擇了一款帶有兩個DVI介面的顯卡來進行測試，該顯卡內建了一個TMDS傳送器，同時也採用的Silcon Image的SiI164晶片提供另一個DVI介面。

下面的圖樣爲Sil164晶片對應的介面：

Eye Diagram - 使用SiI 164晶片

````大家可以發現，這款晶片沒有通過測試。軟體繪製的藍色區域超過了信號的邊界。
````根據Silicon Image的Mark Williams的說法，在PCB上更合理的設計SiI164晶片可以解決這個問題；同時在實際使用中，一般用戶也不會察覺到這個問題。
````當我們切換到顯卡內建的TMDS傳送器介面時，情況變得更糟糕了。首先，我們將一個使用邊際DVI接收器的液晶顯示器與其連接，産生的畫面可以用“糟糕”來形容，Tek示波器甚至無法生成眼型圖案。
````出現這樣的情況主要時因爲集成的TMDS傳送器只有142MHz的工作頻率，爲了提供1600×1200的畫面而不得不減少了信號消隱期。這種做法在一些顯示器上不會出現什麽問題，不過在更多其他産品上則會引起圖像抖動、象素點偏移等情況。