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舊 2004-05-07, 04:30 PM   #1
psac
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預設 把你看透-深入淺出接觸DVI接頭技術

就目前的市場銷售情況來說,液晶顯示器(LCD)的銷售額已經超過了傳統的CRT顯示器(不過由於液晶顯示器的單價較高,具體的銷售數量(台)還沒有超過CRT)。


目前人們選項液晶顯示器一方面是看重該產品的節能性,一方面看重其體積小、佔地少。

目前銷售的液晶顯示器普遍都具有兩種接頭,DVI(數位視瀕接頭)和模擬接頭(D型15針)。

由於液晶採用的是一種純數字的設備,那麼直接通過DVI接頭輸入數字信號當然會更好,而通過D型15針接頭就顯得有些不明智了(RAMDAC將數字信號轉為模擬信號,再將模擬信號傳入液晶顯示器,最後通過液晶顯示器內部再次轉為數字信號)。

在CRT佔據天下時模擬接頭自然沒有什麼問題,不過在液晶大行其道的今天就顯得有些不合時宜了。

實際上,筆記型電腦在很久以前就開始通過LVDS(低電壓微分信號)傳送器、接收器實現全數字顯示了。

而目前使用越來越多的數位接頭(DVI)是由DDWG(Digital Display Working Group)開發的。

對於模擬接頭的顯示器,我們都知道它和PC連接時需要進行手動調節才能得到好的圖像;而對於採用DVI接頭的顯示器,儘管其承諾無需調節就可以達到有效的顯示效果,不過這種情況只能在傳送器和接收器都相容DVI標準的前提下,同時還需要轉換的信號符合標準,這個要求目前還很少有產品可以達到。

數碼接頭晶片的供應商Silicon Image在購進7塊GeForceFX 5200顯示卡進行測試後,發現其中沒有一塊符合DVI標準。僅僅擁有DVI接頭並不意味著可以實現純數字顯示。

DVI標準

DVI是一種連接顯示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,可以內建在顯示卡晶片中,也可以以附加晶片的形式出現在顯示卡PCB上;而接收器則是顯示器上的一塊電路,它可以接受數字信號,將其解碼並傳遞到數字顯示電路中,通過這兩者,顯示卡發出的信號成為顯示器上的圖像。


如果用戶希望得到一個完美顯示的畫面,那麼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。

為了實現符合DVI標準,顯示卡在硬體上必須支持最低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">為了實現符合DVI標準,顯示卡在硬體上必須支持最低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為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因為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,不過並不是所有的產品都是這樣。

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,那麼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,那麼142MHz的帶寬就顯得有些緊張了。

DVI是關於TMDS(transition minimized differential signaling) 電子傳輸協定設立的。


TMDS是一種微分信號機制,可以將像素資料編碼,並通過串行連接傳遞,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顯示卡可以支持最大330MHz的帶寬,這樣可以輕鬆實現每個像素8bit資料,2048×1536解析度。

一塊帶有兩個DVI通道的顯示卡具有2個TMDS傳送器和2個DVI接頭,這兩個接頭可以用來驅動兩個不同的數位顯示器。

當然,用戶也可以選項只驅動一個顯示器,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,甚至是顯示卡的PCB線路(這也是成功的關鍵)。

一個高質量的傳送器必須可以產生乾淨的信號,不過信號可以因為電路板設計的拙劣而「變形」和「扭曲」。

為了實現高解析度畫面,我們就需要對傳送器進行測試,來確保它可以產生乾淨的信號;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。

通常對顯示卡的測試方法是將液晶顯示器、投影儀等DVI接受設備也顯示卡連接,測試人員檢視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(通常是顯示卡)連接,檢視測試突案是否符合原圖。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檢視、分析傳送器傳送出的信號,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

這裡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,那麼我們就可以認為信號是合格的。


不過這種方法需要測試人員自行計算圖像的抖動、上衝、下行值,並判斷信號圖像是否符合。

不過Silicon Image和Tektronix合作為Tek TDS 7404示波器開發了一款軟體來自動進行計算,為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操作系統,編寫軟體自然不是什麼太困難的事。該軟體在上面的圖表上自動產生黑色和藍色的區域,並會對信號的正確性發出「Pass」(通過)或是「Fail」(失敗)的資訊。不過這款產品可不便宜,一台全配置的TDS 7404,售價70000美元,上面提到的軟體售價為2000美元。



TekTDS 7404

測試DVI接收器要相對麻煩一些,因為在這裡測試人員必須自行產生測試突案,在其中還要包括足夠的干擾和抖動來測試接收器的極限。


對接收器的測試是為了讓數字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

目前越來越多的顯示卡晶片都設計了內建的TMDS傳送器。

這對於顯示卡設計而言是一項挑戰,它意味這模擬和數字混合信號電路需要通過製造技術來滿足純數字信號的需要。


集成TMDS傳送器的質量需要最好的,目前大約有7家顯示卡廠商採用了Silicon Image的傳送器晶片。實際上,我們選項了一款帶有兩個DVI接頭的顯示卡來進行測試,該顯示卡內建了一個TMDS傳送器,同時也採用的Silcon Image的SiI164晶片提供另一個DVI接頭。

下面的圖樣為Sil164晶片對應的接頭:



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。

當我們切換到顯示卡內建的TMDS傳送器接頭時,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,產生的畫面可以用「糟糕」來形容,Tek示波器甚至無法產生眼型圖案。

出現這樣的情況主要時因為集成的TMDS傳送器只有142MHz的工作頻率,為了提供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麼問題,不過在更多其他產品上則會引起圖像抖動、像素點偏移等情況。



不過在我們的測試中,即使使用了減少了消隱期(142MHz)還是無法得到正確的畫面(如上圖所顯示)。

對於DVI展望

顯示卡集成的TMDS傳送器出現的問題並不是不能克服的,我們相信已經有一些顯示卡晶片廠商可以拿出合適的產品,不過一切都需要在測試過後才可以下結論。

通常的畫質研究集中在顯示卡如何通過特殊的繪圖功能產生漂亮的畫面,不過現在我們應該加入一項新的測試內容:DVI信號一致性。


我們會在今後對DVI信號的質量做更深入的探討,並希望它成為今後顯示卡測試的一部分。

來源:http://www.extremetech.com
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舊 2004-05-07, 06:48 PM   #2 (permalink)
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DVI一定比D-SUB接頭要好嗎?

這是我在ror回的一個帖子:

DVI的效果在越差的顯示卡上跟D-sub差別越大

如果顯示卡的DVI是I的,那弄個轉換頭轉成D-SUB的話就跟DVI差不遠。

當然,仍然有很多朋友親眼目睹的事實會是「DVI絕對比D-SUB要好」,這其中一個主要原因就是沒有幾個人在用D-SUB的同時把液晶調到了最佳狀態。這個最佳狀態不是按一下Auto就可以達到的。也不是通過簡單的通過調節時鐘、相位等可以得到。夠麻煩吧?DVI-D不用做這些調節,這才是最大優勢。

另外,不要以為現在的DVI將會淘汰D-SUB。別看它的線比D-SUB多就以為這線帶寬會要好。相反,DVI-D比D-SUB的帶寬更小,也就是說,只用一個DVI-D接頭的話其最大解析度還不及我們用了n年的D-SUB。可憐的Matrox為了實現更高的解析度,需要動用三個DVI-D接頭來拼接

另外,不要以為 DVI-D是「數字」接頭,所以在顯示器上還原的畫面就一定不會失真。很遺憾,DVI-D並不跟我們所熟悉的數字通信那樣存在一個校驗機制。也就是說,如果信號受到干擾導致錯誤資料傳到顯示器上,顯示器並不會知道,更不會告訴顯示卡「你剛才過來的資料有錯,請重新傳一遍」,顯示器只會老老實實的把錯誤資料顯示在螢幕上……

一句話,就目前的DVI-D表現而言,DVI-D不是必要的,不是未來,更不是趨勢(技術上)
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舊 2004-05-07, 11:22 PM   #3 (permalink)
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感謝提供此訊息
讓我對DVI和D-SUB的差別
受教ㄌ
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金錢的數量,決定馬子的漂亮
硬碟的容量,決定男人的力量

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受教了~~!!

對DVI和D-SUB多一成了解
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