DVI

Allikas: Vikipeedia
Digital Visual Interface (DVI)
DVI-D juhtme (ühekordse ühendusega) isane otsik
DVI-D juhtme (ühekordse ühendusega) isane otsik.
Tüüp Digitaalne ja analoogne videokonnektor
Toote ajalugu
Disainer Digital Display Working Group
Disainitud Aprill 1999
Toodetud 1999 – praeguseni
Spetsifikatsioonid
Käigult vahetatav Jah
Väline Jah
Videosignaal Digitaalne videovoog:

(Ühekordne ühendus) WUXGA (1920×1200) @ 60 Hz

(Kahekordne ühendus) Piiratud vaid vase ühenduskiirusega

Andmesignaal RGB andmed, takt- ja kuvaandmete(DDC) kanal
Ribalaius (Ühekordne ühendus) 3,96 Gbit/s

(Kahekordne ühendus) Piiratud vaid vase ühenduskiirusega

Max. seadmeid 1
Protokoll 3×TDMS andmeid ja lisaks takt
Kontakte 29
Kontaktid
DVI Connector Pinout.svg
Emane DVI-I pistik eestpoolt vaadatuna
Kontakt 1 TMDS andmekanal 2− Digitaalne punane − (1. ühendus)
Kontakt 2 TMDS andmekanal 2+ Digitaalne punane + (1. ühendus)
Kontakt 3 TMDS andmekanalite 2/4 varjestus
Kontakt 4 TMDS andmekanal 4− Digitaalne roheline − (2. ühendus)
Kontakt 5 TMDS andmekanal 4+ Digitaalne roheline + (2. ühendus)
Kontakt 6 DDC takt
Kontakt 7 DDC andmekanal
Kontakt 8 Analoogne vertikaalne sünkronisatsioon
Kontakt 9 TMDS andmekanal 1− Digitaalne roheline − (2. ühendus)
Kontakt 10 TMDS andmekanal 1+ Digitaalne roheline+ (1. ühendus)
Kontakt 11 TMDS andmekanalite 1/3 varjestus
Kontakt 12 TMDS andmekanal 3- Digitaalne sinine− (2. ühendus)
Kontakt 13 TMDS data 3+ Digitaalne sinine+ (2. ühendus)
Kontakt 14 +5 V Toide kuvarile ooteolekus
Kontakt 15 Maandus 14. kontakti nulljuhe ja analoogne sünkronisatsioon
Kontakt 16 Käigultvahetuse tuvastus
Kontakt 17 TMDS andmekanal 0− Digitaalne sinine − (1. ühendus) ja digitaalne sünkronisatsioon
Kontakt 18 TMDS andmekanal 0+ Digitaalne sinine + (1. ühendus) ja digitaalne sünkronisatsioon
Kontakt 19 TMDS andmekanalite 0/5 varjestus
Kontakt 20 TMDS andmekanal 5− Digitaalne punane − (2. ühendus)
Kontakt 21 TMDS andmekanal 5+ Digitaalne punane + (2. ühendus)
Kontakt 22 TMDS takti varjestus
Kontakt 23 TMDS takt+ Digitaalne takt+ (ühendused 1 ja 2)
Kontakt 24 TMDS takt− Digitaalne takt− (ühendused 1 ja 2)
C1 Analoogne punane  
C2 Analoogne roheline  
C3 Analoogne sinine  
C4 Analoogsignaali horisontaalne sükronisatsioon  
C5 Analoogne punane R, G, ja B signaalide nulljuhe

DVI (lühend ingliskeelsest fraasist Digital Visual Interface, digitaalvideoliides) on 1999. aastal loodud kõrge kvaliteediga pildi edastamiseks mõeldud standard.

DVI töötati välja Digital Display Working Group (DDWG) konsortsiumi poolt, et välja vahetada vananenud analoogsignaalidega VGA-pistikühendust[1]. DVI disainiti edastamaks digitaalsignaali pakkimata kujul kuvani. Ta on osaliselt ühilduv HDMI standardiga digitaalrežiimis ning tagasiühilduv VGA-ga analoogrežiimis.

Ajalugu[muuda | redigeeri lähteteksti]

1998. aastal moodustati DDWG (Digital Display Working Group), et töötada välja universaalne standard, mis võimaldaks digitaalsignaali kuvale edastada. Algselt kuulusid DDWG'sse Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, Intel, NEC ja Silicon Image. DVI spetsifikatsiooni versioon 1.0 avalikustati aprillis 1999. DVI võeti kiirelt kasutusse ja novembriks 2001 oli üle 25 miljoni DVI standardile vastavat saatjat ja vastuvõtjat arvuti- ja kuvaritootjate käsutuses.[2]

DVI ei olnud ainus digitaalvideo standard. Selle konkurentideks olid nt. VESA (Video Electronics Standards Association) oma P&D (plug and display) ning DFP (digital flat panel). Lisaks olid konkurentideks ka Apple'i ADC (Apple Display Connector), mis edastas ka USB signaale ning voolu, ja National Semiconductor oma OpenLDIga (Open LVDS Display Interface).

Otsustavaks sai siiski Inteli toetus ja teised standardid (mis olid mõnes aspektis DVIst üle) kadusid silmapiirilt. Nt. OpenLDId kasutavaid videokaarte valmistati ainult kolm. Kuigi P&D oli DVIga sarnase ülesehitusega, toetas ta lisaks analoog- ja digitaalvideole ka USBd ja IEEE 1394d (FireWire), mida kasutatakse nt. hiirtes, klaviatuurides, printerites ja heliseadmetes. DDWG otsustas lisakontakte kasutada hoopis kõrgemate eraldusvõimete jaoks. Kõrgemate eraldusvõimetega seadmeid aga oli turul vähe ja kahekordse ühenduse poolt pakutavat 2560×1600 enamjaolt tarvis ei läinud (DVI väljatuleku ajal olid tüüpilised eraldusvõimed palju madalamad[3]).

DVI konnektor oli piisav tööstuses kasutamiseks, kuid tavatarbijad vajasid midagi väiksemat ning kasutajasõbralikumat (nt. kruvideta). Seetõttu on DVI viimastel aastatel hakanud alla jääma HDMIle, mis erinevalt DVIst on võimeline edastama ka heli.[4]

Ülevaade[muuda | redigeeri lähteteksti]

DVI standardit kasutatakse põhiliselt videokaartidel, kuvaritel, digitaalsetel projektoritel ja televiisoritel. DVI liides kasutab digitaalset protokolli, milles pikslite valgustatus edastatakse kahendkujul. Kui kuva töötab loomuliku eraldusega, siis loeb kuvar iga piksli heleduse, värvi ja seab kuvapiksli samale heledusele ning värvile. Sellisel juhul vastab igale pikslile väljundpuhvris üks piksel kuvas. Võrdlusena võivad analoogsignaaliga iga piksli valgustust ning värvust mõjutada tema lähedal olevad pikslid, lisaks ka elektriline müra ja muud tegurid, mis analoogsignaali moonutavad.

Tehnoloogia[muuda | redigeeri lähteteksti]

DVI andmeedastusformaat põhineb PanelLink jadaühenduse formaadil, mis töötati välja pooljuhtide tootja Silicon Image korporatsiooni poolt. Digitaalvideoliides kasutab minimaalse üleminekuprotsessiga diferentsiaalset signaaliedastust(TMDS). Ühekordne DVI ühendus koosneb neljast juhtmete keerupaarist (punase, rohelise ja sinise värvi ning takti jaoks), et edastada 24 bitti piksli kohta. Signaali ajastus on peaaegu identne analoogsignaaliga. Kuva edastatakse pakettidesse paigutamata rida-realt, iga rea ja kaadri vahel on ooteaeg. Pakkimist ei kasutata ega toetata ainult muutunud pildi edastamist. Seetõttu tuleb terve kaader pidevalt uuesti saata. Siiski sisaldab spetsifikatsioon[5] peatükki "Üleminek valikulisele värskendusele", mis viitab võimalikule toetusele tulevastes seadmetes (alapunktis 1.2.2).

Ühekordse DVI ühenduse puhul on suurim eraldusvõime 60 Hz juures 2,75 megapikslit(koos ooteajaga). Reaalselt kasutamiseks (60 Hz juures) jääb ekraani eraldusvõimeks maksimaalselt 1915×1436 (standardne 4:3 suhe), 1854×1483 (5:4 suhe) või 2098×1311 (16:10 laiekraani suhe) pikslit. DVI-D ühendus on suuremate resolutsioonide jaoks varustatud kahekordse ühendusega, teine ühendus sisaldab teist neljast keerdjuhtmepaari. Kui vajatakse rohkem ribalaiust kui ühekordse ühendusega, siis võetakse teine ühendus lisaks kasutusse ning piksleid võib vaheldumisi edastada mõlema ühendusega. See võimaldab väga suuri eraldusvõimeid ja kiirusi, takistuseks jääb vaskjuhtme ühenduskiirus. DVI spetsifikatsiooni kohaselt on maksimaalne piksli taktsagedus 165 MHz. Kõik kuvarežiimid, mis vajavad sellest vähem, peavad kasutama ühekordset ühendust. Suurema vajaduse korral peavad seadmed ümber lülituma kahekordse ühenduse režiimi. Kui mõlemad ühendused on kasutuses, siis peab piksli edastuskiirus olema sama mõlematel ühendustel ning see kiirus võib siis olla rohkem kui 165 MHz. Teist ühendust võib kasutada ka värvi kohta lisainfo edastamiseks, kui kasutatakse rohkem kui 24 bitti piksli kohta. Sel juhul edastab teine ühendus vähima kaaluga bitte. Andmekaabli paar edastab kahendandmeid 10-kordse taktsageduskiirusega, andes ühekordse DVI ühenduse puhul välja 1,65 Gbit/s ühe andmekaabli paari kohta.

Nagu VGA pistikul, nii on ka DVI pistikul kontaktid kuvariandmete kanali jaoks (inglise k. Display Data Channel, lühend DDC). DDC2 (DDC uuem versioon) lubab kuvaadapteril lugeda kuvari laiendatud identifitseerimisandmeid (Extended display identification data, lühend EDID). Kui kuvar toetab nii analoog- kui ka digitaalsignaale samas sisendsignaalis, siis saab igal seadmel olla eraldi EDID. Kui mõlemad vastuvõtjad on aktiivsed, siis kasutatakse analoog EDIDi.

DVI kaabli maksimaalne pikkus pole spetsifikatsioonis 1.0 kirjeldatud, kuna see sõltub ribalaiuse nõuetest (saadetava pildi eraldusvõimest). Üldiselt töötavad kaablid kuni 4,5 meetrini eraldusvõimel 1920×1200, kuid erikaablite tarvitamisel on võimalik kasutada ka kuni 10-meetriseid kaableid. Madalamatel resolutsioonidel (eraldusvõimed kuni 1280×1024) saab kasutada kaableid pikkusega kuni 15 m. Suuremate vahemaade jaoks on soovitatav kasutada DVI võimendit, et vähendada signaali kadumist.

Konnektor[muuda | redigeeri lähteteksti]

Isase DVI konnektori kontaktid (vaade pistikule)
Isase M1-DA konnektori kontaktid (vaade pistikule)
Värviga kodeeritud emane DVI konnektor kontaktide kirjeldusega (kliki pildile et kirjeldusi näha)

DVI konnektor omab üldiselt kontakte, et edastada DVIle omaseid videosignaale. Kahekordse ühenduse korral on lisatud lisakontaktid, et edastada teist komplekti andmesignaale.

NB! Kahekordset ühendust ei tohi segi ajada topeltkuvaga, mille korral on arvuti ühendatud kahe kuvariga korraga. Mõlemad kuvad võivad lisaks sellele olla analoogsed (VGA), üks analoogne ja teine digitaalne või mõlemad digitaalsed.

Nagu digitaalsignaalid, nii on ka DVI konnektoril kontaktid, et edastada VGA konnektoriga võrdväärset analoogsignaali. See võimaldab VGA monitori ühendada lihtsa üleminekuga (või eriotstarbelise DVI-A, DVI-I <--> VGA kaabliga). Selline võimalus lisati, et muuta DVI universaalsemaks, kuna mõlemat tüüpi monitori (analoogse või digitaalse) saab siis ühendada sama konnektoriga.

Et DVI konnektorit eristada, antakse talle üks neljast nimetusest sõltuvalt sellest, milliseid signaale ta kasutab:

DVI-D (ainult digitaalne)

DVI-A (ainult analoogne)

DVI-I (integreeritud – digitaalne ja analoogne)

M1-DA (integreeritud – digitaalne ja analoogne, lisaks ka USB)

Konnektoril on ka teine andmeühendus kõrglahutusega kuvadele, kuigi see pole laialt levinud. Juhul kui seade seda kasutab, siis viidatakse sellele mõnikord kui DVI-DL (kahekordne ühendus, inglise k. dual link).

DVI-I pikk ja lame kontakt on laiem kui sama kontakt DVI-D konnektoril, seetõttu ei ole võimalik isast DVI-I konnektorit pista emasesse DVI-D pessa, isegi kui eemaldatakse 4 analoogkontakti. Siiski on võimalik isast DVI-D kaablit ühendada emase DVI-I konnektoriga. Paljudel LCD kuvaritel on ainult DVI-D ühendus, mis on piisav, et ühendada kuvar DVI-D <--> DVI-D kaabli abil arvuti DVI-I konnektoriga.

DVI on ainus laialt levinud videostandard, mis pakub nii analoog- kui ka digitaalühendust samas konnektoris.[6] DVIga võistlevad standardid on eranditult digitaalsed. Seetõttu on ta ka nö. üleminekustandard analoogselt signaalilt digitaalsele.

Mõnedel uuematel DVD mängijatel, TV-seadmetel ja videoprojektoritel on DVI/HDCP konnektorid[7] . Need on füüsiliselt samasugused kui DVI konnektorid, kuid edastavad HDCP protokolliga autoriõigustega kaitstud krüpteeritud signaali. DVI konnektoriga arvutid saavad kuvarina kasutada mitu HDTV seadet. Ainult need arvutid, mis toetavad HDCP, saavad DRMiga kaitstud sisu mängida.

USB signaalid pole DVI konnektorisse lisatud, vaid olid enne kasutusel VESA Plug and Play konnektoris, mida InFocus kasutas[8] oma projektorisüsteemides ning Apple’i kuva konnektoris (inglise k. Apple Display Connector), mida Apple kasutas kuni 2005. aastani.

DMS-59 konnektori abil on võimalik kaks analoog- ja kaks digitaalsignaali ühendada üheks pistikuks. Tavaliselt kasutatakse seda juhul, kui videokaardil on kaks väljundit.

M1-DA konnektoreid (mõnikord nimetatud ka DVI-M1) kasutatakse VESA Enhanced Video Connector ja VESA Plug and Display skeemides.

Spetsifikatsioonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Digitaalsed[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Minimaalne taktsagedus: 25,175 MHz
  • Maksimaalne andmevahetuskiirus ühekordse ühendusega (koos 8b/10b kodeeringu ülekuluga): 4,95 Gbps @ 165MHz.
  • Maksimaalne andmevahetuskiirus ühekordse ühendusega (ülekuluta): 3,96 Gbps
  • Kahekordse ühenduse andmevahetuskiirus on piiratud vaid DVI's kasutatava vaskkaabli ühenduskiirusega
  • Piksleid takti kohta: 1 (ühekordse ühendusega värvisügavusega 24 bitti piksli kohta; kahekordse ühendusega 48 bitti piksli kohta) või 2 (kahekordne ühendus värvisügavusega 24 bitti piksli kohta)
  • Kasutatavaid bitte piksli kohta: 24 (ühekordse ja kahekordse ühenduse korral) või 48 (ainult kahekordse ühenduse korral)
  • Kuvarežiimide näited ühekordse ühenduse puhul:
    • HDTV (1920×1080) @ 60 Hz CVT-RB ooteajaga (139 MHz)
    • UXGA (1600×1200) @ 60 Hz GTF ooteajaga (161 MHz)
    • WUXGA (1920×1200) @ 60 Hz CVT-RB ooteajaga (154 MHz)
    • SXGA (1280×1024) @ 85 Hz GTF ooteajaga (159 MHz)
    • WXGA+ (1440×900) @ 60 Hz (107 MHz)
    • WQUXGA (3840×2400) @ 17 Hz (164 MHz)
  • Kuvarežiimide näited kahekordse ühenduse puhul:
    • QXGA (2048×1536) @ 75 Hz GTF ooteajaga (2 × 170 MHz)
    • HDTV (1920×1080) @ 85 Hz GTF ooteajaga (2 × 126 MHz)
    • WUXGA (1920×1200) @ 120 Hz CVT-RB ooteajaga (2 x 154 MHz)
    • WQXGA (2560×1600) @ 60 Hz GTF ooteajaga (2 × 174 MHz) (76,2 cm Apple'i, Delli, Gateway, HP, NECi, Quinuxi, ja Samsungi LCDdel)
    • WQXGA (2560×1600) @ 60 Hz CVT-RB ooteajaga (2 × 135 MHz) (76,2 cm Apple'i, Delli, Gateway, HP, NECi, Quinuxi, ja Samsungi LCDdel)
    • WQUXGA (3840×2400) @ 33 Hz GTF ooteajaga (2 × 159 MHz)

GTF (inglise k. Generalized Timing Formula) on VESA standard, mille arvulisi näitajaid saab Linuxi gtf utiliidiga kergesti arvutada.

CVT-RB (inglise k. Coordinated Video Timings – Reduced Blanking) on samuti VESA standard, mis vähendab horisontaalset ja vertikaalset ooteaega mitte-CRT põhistel kuvaritel.[9]

Takti ja andmete vaheline suhe[muuda | redigeeri lähteteksti]

DVI andmekanal töötab kümnekordsel taktsageduskiirusel, teisisõnu edastatakse iga DVI takti puhul 10 bitti iga andmekanali kohta.

Piksliandmed kodeeritakse TMDSi 8b/10b kodeeringuga. Kümnes bitt määrab ära, kas esimesed 8 bitti on pööratud (iga biti loogiline eitus (NOT)) dünaamilise kontrastsuse (inglise k. Dynamic contrast, lühend DC) jaoks. Sealjuures tähistab 1 pööratust ja 0 õigetpidi olevat bitti. Üheksas bitt määrab ära, kuidas esimesed 8 bitti kodeeriti enne võimalikku loogilise eituse tehet. Kui üheksas bitt on üks, siis on iga bitt esimesest kaheksandani kodeeritud välistava või (XOR) abil eelmisega. Kui üheksas bitt on null, siis kasutatakse teise kuni kaheksanda biti kodeerimiseks pööratud välistavat võid (XNOR). Spetsifikatsiooni 1.0 kohaselt on taktsagedus sama piksliedastussagedusega (kaadri ülekulu kaasa arvatud), samas kasutatakse enamasti 24 bitti piksli jaoks. Skeem disainiti selliselt, et iga piksli kohta toimuks kõige rohkem viis üleminekut. Edastav seade valib kahe skeemi vahel, et piksli kohta võimalikult vähe üleminekuid edastada.

Kontrollandmeid arvutatakse väärtuste järgi, mis on allpool tabelis. Kontrollandmete sümbolid on valitud selliselt, et neis oleks vähemalt seitse üleminekut, et aidata sünkroniseerida vastuvõtva ja saatva seadme takte.

Kontrollandmete kodeering
Sisendkoodi bitt Väljastatav
koodisõne
C1 C0
0 0 0010101011
0 1 1101010100
1 0 0010101010
1 1 1101010101

Kuna andmeid edastatakse 10-kordsel taktsageduskiirusel, siis peab vastuvõttev seade olema võimeline taastama kiirema takti andmetest. Selleks võib ta kasutada nt. PLLi (inglise k. phase-locked loop) või DLLi (inglise k. delay-locked loop). DVI taktsagedus on efektiivselt 1/10 taktsagedusviidast (inglise k. reference clock), mis on kasulik takti ja andmete ühenduse taastamiseks bitijadaga. DVI kasutab taktsagedusviita (teised jadaühendused nagu PCI Express ja SATA ei kasuta), kuna DVI poolt edastatav bitikiirus võib suurel määral varieeruda (sõltuvalt kasutatavast videoformaadist). Jadaühendused, mis taktsagedusviita otseselt ei edasta, töötavad enamasti kindla sagedusega või mitme sagedusega, mis on täisarv-kordsed (nt. 2,5 Gbit/s ja 5,0 Gbit/s PCI Express erinevate versioonide jaoks ja 1,5 Gbit/s ja 3,0 Gbit/s SATA erinevate versioonide jaoks). Sel puhul arvutab vastuvõttev seade enamasti taktsagedusviida kohapeal, et taastada takti või andmeid.

Andmeid võimaldav signaal (inglise k. data enable) annab vastuvõtvale seadmele märku sellest, kas oodata pikslit või kontrollsõne. Kui signaalitase on kõrge, siis ootab vastuvõttev seade pikslit, vastasel juhul kontrollsõnet.

Kuva toitehaldus[muuda | redigeeri lähteteksti]

DVI spetsifikatsiooni võimaldab sarnaselt analoogsignaali VESA display power management signaling standardile kuvarit välja lülitada, kui ühendatud seade on välja lülitatud. Lisaks võib see toimuda ka programmi abil, kui kuva kontroller (videokaart) seda võimaldab. Sellise omadusega seadmetele omistatakse Energy Star sertifikaat[10].

Analoogsed[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • RGB ribalaius: 400 MHz, −3 dB

DVI-HDMI[muuda | redigeeri lähteteksti]

DVI on enamjaolt HDMIga ühilduv. Peamine erinevus seisneb selles, et DVI signaal ei sisalda üldjuhul TDMS kanalis (minimaalse üleminekuprotsessiga diferentsiaases signaaliedadastuskanalis, inglise k. Transition Minimized Differential Signaling, lühend TDMS) heliandmeid. Kuna elektriliselt on DVI ja HDMI samasugused, siis on uuemad PC videokaardid võimelised heli ka DVI pordist edastama, mis aga ei vasta DVI standardile (NVIDIA[11] ja ATI[12]). See lubab personaalarvutil video- ning heliandmeid HDMI sisendiga seadmetele saata üle DVI pordi, kui videokaart toetab HDMI heli. Kui videokaart HDMI heli ei toeta, siis tuleb kasutada adapterit, et kombineerida DVI videosignaal analoog- või digitaalheliga. Kuna HDMI signaalis on heli ning video vahelduvate plokkidena, siis on taolised adapterid üpris kallid (nt. Gefen DVI adapter heliga[13]).

Pakutud järglased[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Digital Display Working Group pressiteade.
  2. DIGITAL VISUAL INTERFACE. 4.1.2002. (PDF) Kasutatud 12.12.2010. (Inglise)
  3. Browser Display Statistics. Kasutatud 12.12.2010. (Inglise)
  4. Connecting systems to displays with DVI, HDMI, DisplayPort: What we got here is failure to communicate. 1.4.2007. Kasutatud 12.12.2010. (Inglise)
  5. DDWG. Digital Visual Interface. Versioon 1.0, 1999-04-02. Digital Display Working Group. (PDF) (Inglise)
  6. Kruegle, Herman (2006). "8". CCTV Surveillance: Analog and Digital Video Practices And Technology. Butterworth-Heinemann. p. 268. ISBN 0750677686. 
  7. DVI. Välja otsitud 9.12.2010.
  8. Infocus Corporation. [http://elektro.gringo.cz/DVI-WhitePaper.pdf Digital Visual Interface (DVI) WHITE PAPER]. November 2001. (PDF) (Inglise) Välja otsitud 8.12.2010.
  9. "Advanced Timing and CEA/EIA-861B Timings". NVIDIA. 
  10. - Monitor -Mis on Energy Star?. 16.03.2006. Kasutatud 9.12.2010.
  11. GeForce GTX 280. Nvidia.com. Välja otsitud 30.4.2010.
  12. Radeon HD 2400 XT and 2600 XT review. Guru3d.com (2007-06-27). Kasutatud 30.4.2010.
  13. Gefen, LLC – DVI Audio to HDMI Adapter. Gefen.com. Kasutatud 8.11.2010.