В данной статье мы подробно расскажем о разъеме DVI, который можно встретить во многих мониторах, телевизорах и другой технике. Немного углубимся в историю этого популярного интерфейса, а также разберемся в его видах и особенностях. А еще обязательно сравним DVI-разъем с некоторыми прогрессивными интерфейсами. Эта информация станет полезна многим пользователям, а также упростит процесс работы с техникой и позволит избежать различных сложностей при работе.
Популярный разъем, известный как DVI-выход (Digital Visual Interface) предназначается для качественной передачи изображения (видео) на различные приборы цифрового типа. Как правило это проекторы, мониторы и телевизоры.
Разработала данный видеоинтерфейс компания DDWG. Часто в интернете можно найти расшифровку этих английских букв DVI в следующем виде — цифровой видео интерфейс. Эти слова более понятны для многих пользователей, которые только начинают узнавать мир компьютерной и остальной техники. Данный разъем имеет определенный цвет и форму, благодаря чему его довольно просто отличить от других выходов. Подключение прибора к самой разной технике происходит довольно просто, не требуя обязательных профессиональных умений и навыков.
В 1999 году компания Digital Display Working Group официально представила абсолютно новый на тот момент стандарт на интерфейс под названием Digital Visual Interface (DVI). Его разработкой занимались ведущие специалисты из IBM, Intel, Fujitsu и других известнейших корпораций, которые пришли в DDWG с одной целью — создать по-настоящему инновационный интерфейс для передачи цифрового видеосигнала на мониторы и прочие средства вывода изображения.
Появление DVI ознаменовало закат эпохи VGA, который за 10 лет морально и физически устарел. Это позволило не только улучшить качество контента, но и значительно повысить разрешение дисплеев. Примечательно, что DVI-разъемы актуальны и по сей день, хотя уже сейчас существуют серьезные соперники, которые постепенно вытесняют «ветерана».
Что касается DVI, то он использует формат данных, который базируется на технологии PanelLink. Речь идет о передаче информации, которая происходит последовательно, а также изначально реализованной компанией Silicon Image. Тут применяется технология TMDS, когда передача сигналов происходит дифференциально, чтобы максимально снизить перепады касательно уровней. Задействованные каналы в числе трех, передают видеосигнал со скоростью до 3,5 Гбит в секунду. Если используется кабель до 10 метров в длину, то можно передавать картинку в формате FHD (1920 на 1200 точек). Когда применяется более длинный соединительный кабель, тогда разрешение «урезается» до HD-формата.
В некоторых ситуациях может быть задействован канал Display Data Channel (DDC). С его помощью получится передать важную информацию о дисплее непосредственно самому процессору, который установлен в источнике сигнала. Сюда входят все подробные данные, касающиеся характеристик прибора. Речь идет о марке, дате производства, модели, размере и разрешении дисплея. Источник будет учитывать эту информацию, отправив сигнал с оптимальными настройками для конкретного экрана. Если источник не получает нужные данные, то возможна блокировка TMDS-канала.
Есть поддержка HDCP, которая является продвинутой системой защиты. Она реализована и в более продвинутом интерфейсе HDMI. Можно устанавливать разнообразные уровни защищенности контента, отталкиваясь от собственных потребностей. Основной принцип работы HDCP — подключенные при помощи DVI приборы обмениваются паролями между собой. Так и происходит внутреннее шифрование.
Нужно отметить, что DVI-разъем способен передавать исключительно изображение. Что касается звука, то не передается в данном случае. Поэтому необходимо позаботиться о соответствующих каналах. Примечательно, что сегодня для определенных видеокарт существуют специальные переходники, которые дают возможность одновременно передавать звук и картинку.
Пользователь может столкнуться с несколькими видами выходов. Среди них:
Поэтому несложно догадаться, что выходы имеют определенные отличия. Кроме отличий в конструкции, они также имеют несоответствия и в особенностях. Часто поднимается вопрос в разнице между Single link и Dual link. В них есть немало отличий. Оба варианта отличаются друг от друга количеством контактов. Двойной линк использует при работе все двадцать четыре контакта. А сингл линк, который переводится как одиночный, имеет всего восемнадцать контактов. Если пользователю нужно большее разрешение, то ему больше подходит первый вариант. Сингл линк подойдет для устройств, которые имеют разрешение 1920 на 1080. С ним возможности пользователи становятся намного меньше.
Данный выход предполагает только возможность аналоговой передачи. Дополнительная буква дает возможность пользователю догадаться, что «А» — означает аналоговый. Разъем представляет собой вилку в кабеле или переходнике, которая позволяет произвести подключение видеоустройств (аналоговых) к выходу типа DVI-I.
Этот разъем бывает двух типов: Single link и Dual link. Первый вариант очень востребован и распространен. Дополнительная буква I сообщает пользователю о том, что он является интегрированным. Выход довольно часто используют для цифровых дисплеев и видеокарт. Особенности данного выхода заключаются в том, что в нем объединены сразу два канала передачи. В устройстве совмещен цифровой и аналоговый каналы. Они не зависят друг от друга, поэтому одновременно не работают. В задачу прибора входит решить самостоятельно, благодаря чему он будет функционировать. Разъем Dual link с буквой I передает аналоговый сигнал. У него есть целых два цифровых канала. Это позволяет пользователю добиться намного лучшего качества изображения и расширить свои возможности.
Здесь буква «D» сообщает об английском слове Digital, которое можно перевести – цифровой. В этом варианте нет аналогового канала. При этом разъеме происходит только цифровая передача. Как и в предыдущих выходах здесь идет разделение на одиночный и двойной. Single link немного ограничит пользователя. Разрешение не сможет превышать более 1920 на 1200 (при частоте 60 Гц). В этом варианте только один цифровой канал. Пользователь не сможет подключить аналоговый монитор, а также радоваться технологии под названием nVidia 3D Vision. Зато Dual link поможет смотреть на мониторе 3Д, увеличивая возможности пользователя. Здесь два цифровых канала.
DVI-I и DVI-D в чем же принципиальная разница?
DVI-I поддерживает и цифровую и аналоговую передачу данных, а DVI-D только цифровую.
DVI-A будет иметь совместимость только с DVI-A. Для передачи аналогового сигнала. Что касается DVI-D, то обеспечивает передачу только цифрового видео контента. Его совместимость возможна только с DVI-D. Далее следует упомянуть универсальное решение, которое пойдет для самых разных устройств. Это идет речь о DVI-I. В некоторых случаях можно использовать переходники. Но это возможно только тогда, когда это предусмотрено производителем того или иного прибора.
Переходник помогает решить проблему, но может повлиять на качество изображения. Видов этих устройств довольно много. Встречаются следующие: DVI – HDMI, VGA – DVI и другие востребованные устройства. Кабели DVI-D и DVI-I могут работать в двойном режиме (дуал линк). В этом случае пропускная способность удваивается. Для этого применяется дополнительные контакты. Такое решение дает возможность передать гораздо больше информации, что благоприятно отражается на частоте и изображении монитора, которые становятся выше. Если необходимость воспользоваться технологией nVidia 3D Vision, то дуал линк просто необходим в обязательном порядке. Также, стоит знать, что крупные ЖК-мониторы, имеющие большое разрешение, совместимы с разъемом DVI-D Dual-Link.
Первенство среди разъемов сейчас находится у DP — у display port. Он сменил довольно быстро предыдущие разработки. Он отличается прекрасной пропускной способностью, а также пользователь получает намного больше новых возможностей. Прибор позволяет не терять в качестве, а также выделяется небольшими размерами. Он уже начал понемногу вытеснять dvi и hdmi. Однако еще далеко не все мониторы имеют именно те разъемы, которые бы подошли к этой новинке.
Пока произойдут изменения в системе их производства, придется ждать довольно долго. Большинство производителей не спешат использовать для своей техники это устройство. Поэтому даже во многих современных и популярных моделях еще не встретить DP. Поэтому у dvi и hdmi еще не все потеряно. Последний вариант отлично справляется с передачей цифрового видео вместе со звуком. Прибор можно встретить в популярных и новых моделях техники. Этот интерфейс поможет получить высокое разрешение. Каждый год появляются улучшенные версии, которые имеют не только отличную пропускную способность, но и дают пользователю намного больше возможностей. Звук и видео не ухудшаются в качестве даже при длине кабеля в 10 метров. Разъем dvi также остается известным и востребованным. Его можно встретить на многих устройствах, так как производители предпочитают отдавать ему свое предпочтение благодаря его универсальности.
DVI-разъем используют в современных телевизорах (плазменных, жидкокристаллических), LCD-мониторах и видеокартах персональных компьютеров. Название "DVI" произошло от английской аббревиатуры Digital VisualInterface, что переводится как "цифровой видеоинтерфейс". DVI-разъем был разработан и впервые внедрен еще в 1999 году компанией Digital Display Working Group. В нее входят мировые гиганты по производству компьютерной техники и мониторов, такие как Intel, Compaq, Fujitsu, Silicon Image, Hewlett Packard и NEC. DVI-разъем пришел на смену VGA-интерфейсу и на сегодняшний день практически полностью заменил его.
Метод используемый в этом интерфейсе, разработан фирмой Silicon Image. Он относится к типу устройств с последовательной передачей данных. DVI-кабель построен на принципе витой пары. Три пары проводов передают цвета (красный, зеленый и синий), а четвертая - сигналы тактовой частоты. DVI-разъем позволяет передавать как аналоговые, так Различают три подтипа рассматриваемого интерфейса:
Кроме того, технология DVI оснащается специальной системой защиты цифровой информации HDCP, которая разработана фирмой Intel.
Основным минусом передачи информации через данный разъем является ограничение длины кабеля, а также зависимости упомянутого параметра от типа передаваемого сигнала. Например, изображение с расширением 1920х1200 пикселей с частотой 60 Гц можно передать по кабелю, длина которого составляет 5 метров, а по пятнадцатиметровому кабелю возможно передать сигнал, максимальное качество которого составит всего лишь 1280х1024 пикселя при той же частоте. Поэтому при необходимости применения длинных кабелей приходится использовать дополнительное оборудование - специальные усилители сигнала (репитеры), которые ставятся через определенные расстояния. С указанным недостатком связывают появление точек на мониторе при использовании кабеля низкого качества. Чтобы устранить этот эффект, необходимо или сменить шнур, или понизить качество входного сигнала.
Данный цифровой разъем используют для передачи сигналов HDTV. Предназначен для подсоединения телевизоров к различным источникам сигналов. Особенностью упомянутого разъема является то, что через него можно передавать не только видеосигнал, но и цифровой звук. Он позволяет транслировать 8 аудиоканалов с разрядностью в 24 бита. Существуют различные спецификации означенного интерфейса, а также переходники, благодаря которым можно соединять между собой разные типы разъемов. Также HDMI-коннектор можно использовать для соединения персонального компьютера и телевизора. Следует помнить, что интерфейс HDMI-DVI поддерживает специальный протокол, предназначенный для защиты лицензионных контентов от несанкционированной перезаписи.
Несмотря на то что DVI-технология практически полностью вытеснила VGA-интерфейсы, на сегодняшний день этот тип достаточно широко используется на старых ПК. Если на вашей видеокарте нет DVI-коннектора, но при этом требуется подключить монитор, поддерживающий эту технологию, тогда можно использовать специальный переходник - DVI-VGA-разъем.
Для передачи видеосигнала в цифровом виде используется разъем DVI (digital visual interface). Создавался он, когда появились носители видео в цифровом формате – DVD диски, и когда нужно было передать видео с компьютера на монитор. Существующие тогда способы передачи аналогового сигнала не позволяли добиться высокого качества картинки, потому что физически передать аналоговый сигнал высокого разрешения на расстояние невозможно.
В канале связи всегда могут возникнуть искажения видео, особенно это заметно на высоких частотах, а качество HD как раз и подразумевает наличие высоких частот в спектре сигнала. Что бы избежать этих искажений и старались перейти на цифровой сигнал и отказаться от аналогового при обработке и передаче видео с носителя на устройство отображения. Вот тогда, в конце 90-х годов, несколько компаний объединили свои усилия для создания цифрового интерфейса передачи видео данных, исключив из тракта преобразователи ЦАП (цифро-аналоговые) и АЦП (аналогово-цифровые). Результатом их работы и стало создание формата передачи видеосигнала - DVI.
Внешний вид dvi разъема:
Вид разъема dvi внутри:
В данном виде соединения передается информация об основных составляющих сигнала RGB (красный, зеленый, синий). Для каждого компонента используется отдельная витая пара в кабеле DVI, и отдельно идет витая пара для передачи сигналов синхронизации. Получается, что кабель DVI состоит их четырех витых пар. Соединение по витой паре позволяет использовать принцип дифференциальной передачи данных, когда помеха имеет разную фазу в каждом проводнике и в приемнике вычитается, но это технические особенности и их знать не обязательно. На каждую цветную составляющую отводится 8 бит, а, в общем, на каждый пиксель передается 24 бита информации. Максимальная скорость передачи данных достигает 4,95 Гбит/сек, при этой скорости можно передать сигнал с разрешением 2,6 мегапикселя при кадровой частоте 60 Гц. Сигнал HDTV , разрешение которого 1980х1080, имеет разрешение чуть больше 2 мегапикселей, поэтому выходит, что через разъем DVI может передаваться сигнал высокого разрешения 1980х1080 с частотой 60 Гц. Только есть ограничение на длину кабеля. Считается, что передавать сигнал высокого разрешения можно кабелем с длиной до 5 метров, иначе могут возникать искажения на изображении. При передаче сигнала с меньшим разрешением допускается увеличение длины кабеля DVI. Так же возможно применение промежуточных усилителей, если все же нужна большая длина для передачи видеосигнала.
Для большей совместимости, DVI разъем сделали с возможностью поддержки аналогового сигнала. Так появились три разновидности DVI разъемов:
Сам разъем для всех трех видов используется один и тот же, так что они полностью совместимы, только у них различие в подключаемых контактах в разъеме.
Так же различают два режима передачи данных: single link (одиночный режим), dual link (двойной режим). Их основное отличие в поддерживаемых частотах. Если в одинарном режиме максимально сигнал может быть 165 МГц, то в двойном режиме ограничение накладываются физическими характеристиками кабеля. Это говорит о том, что кабеля DVI Dual Link могут передавать сигнал с большим разрешением и на большие расстояния. То есть если при применении кабеля single link на изображении жк телевизора будут помехи в виде цветных точек, то можно попробовать заменить его на dual link. Конструктивно кабель DVI двойного режима отличается использованием двойных витых пар для передачи цветных составляющих.
Для реализации таких скоростей используется специальный метод кодирования TMDS . И в любом соединении DVI на передающей стороне для кодирования используется TMDS трансмиттер, а на принимающей стороне происходит восстановление сигнала RGB.
Дополнительно может использоваться в интерфейсе DVI канал DDC (Display Data Channel) , который передает процессору источника сигнала информацию о дисплее EDID. Эта информация содержит подробные сведения об устройстве отображения и включает в себя информацию о марке, номере модели, серийном номере, дате выпуска, разрешении экрана, размере экрана. В зависимости от этой информации источник выдаст сигнал с нужным разрешением и пропорциями экрана. В случае отказа выдать такую информацию источник может заблокировать канал TMDS.
Так же как и HDMI интерфейс DVI поддерживает систему защиты контента HDCP . Такая система защиты называется интеллектуальной защитой и называется она так из-за своей реализации и возможности устанавливать разные уровни защиты в зависимости от разных случаев, поэтому такая защита не блокирует обычный обмен данными (например, при копировании). Реализована она на принципе обмена паролями всеми устройствами, подключенными по DVI.
Через разъем dvi передается только изображение, а звук придется передавать по дополнительным каналам. В некоторых видеокартах существует возможность передачи звука по dvi кабелю, но для этого используются специальные переходники и в самой видеокарте дополнительно реализуется такая возможность. И тогда это уже не чистый dvi интерфейс. При обычном соединении звук нужно передавать дополнительно.
Несколько лет назад VGA выход был главным интерфейсом использовавшийся для подключения ЭЛТ-мониторов (мониторы с электро-лучевой трубкой)и ЖК-мониторы (жидко-кристалические мониторы).
VGA (Video Graphics Adapter) используется для вывода аналогового сигнала, разъем для которого соответственно называют VGA или D-Sub 15 (15-контактный разъем). Также можно встретить и такую расшифровку аббревиатуры VGA — Video Graphics Array (массив пикселей) Сам разъем имеет 15 ножек и чаще всего синего цвета. Впоследствии для ЖК мониторов стал использовать цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Но этот выход не теряет своей популярности, он все еще используется в цифровых проекторах, в некоторых HDTV-телевизорах и в игровых консолях от Microsoft.
HDMI (High Definition Multimedia Interface)
— мультимедийный интерфейс, который позволяет передавать по кабелю до 10 м вместе с видеосигналом еще и аудио без потерь качества. Передача по одному кабелю одновременно видео и аудио данных уменьшает количество соединительных проводов.
Разработкой и поддержкой этого стандарта занимаются именитые компании электронной индустрии, такие как: Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Thomson и Toshiba. Благодаря этому, стандарт довольно быстро приобрел популярность, и теперь большинство видеоустройств, для вывода изображений высокого разрешения, имеет хотя бы один разъем HDMI.
В первой версии этого стандарта пропускная способность была 5 Гб/с, а в версии 1.3 она была увеличена в два раза и HDMI кабель способен передавать до 10.2 Гб/с. Кроме этого, в версии HDMI 1.3 была увеличена частота синхронизации до 340 Мгц и благодаря этому стало возможным подключать мониторы высокого разрешения, с поддержкой глубины цвета до 48 бит.
Главным конкурентом HDMI можно назвать разъем DisplayPort.
Если на вашей видеокарте отсутствует, то эту проблема легко решается с помощью переходника и разъема DVI.
DVI (Digital Visual Interface) – цифровой интерфейс, который применяется для подключения видеокарты к ЖК-мониторов, телевизоров, проекторов, а также плазменных панелей. DVI обеспечивает неискаженный вывод изображения, за счет того, что видеосигнал не проходит двойное анлагово/цифровое преобразование, то есть сигнал передается напрямую. Это заметно на высоких разрешениях.
Есть несколько разновидности интерфейса DVI:
DVI-D
— интерфейс для вывода только цифрового сигнала;
DVI-I
– комбинированный, который имеет аналоговые линии (VGA). К DVI-I
выходу мониторы, которые имеют аналоговый разъем, подключаются через специальный переходник.
Для передачи сигнала используют одноканальный Single-Link DVI или двухканальный Dual-Link DVI.
Dual-Link DVI
– интерфейс позволяющий выводить изображение высокого разрешения, более 1920 х 1200 (такие как 2560×1600 и 2048×1536), поэтому для ЖК-мониторов с большим разрешением (к примеру 30») нужно подбирать видоекарту с поддержкой двухканального выхода DVI Dual-Link.
S-Video (или S-VHS) — аналоговый разъем, который используется для вывода изображения на телевизоры и видеотехнику. Пока качеству передачи сигнала превосходит выход типа «тюльпан». Аналоговый интерфейс S-Video подает сигнал низкого разрешения, где вся информация разделена на три канала, для каждого базового цвета. Хоть качество от этого лучше, но все также имеем низкое динамическое разрешение.
Композитный выход или разъём RCA (Radio Corporation of America)
.
Обычный выход, который можно встретить на телевизорах и видеооборудовании. Для соединения используется коаксиальный кабель. На выходе образуется сигнал с низким разрешением и качество видео соответственно низкое.
Из-за большого размера компонентных разъемов, выходы расположены на переходнике. Первые три разъема отвечают за видео, два последних за звук.
Он представляет собой три раздельных разъёма «тюльпан»: «Y», «Pb» и «Pr». Благодаря этому на выходе получается разделенный цветовой сигнал для HDTV. Используется для вывода изображения на цифровые проекторы.
Помимо того факта, что ЖК-мониторы для отображения картинки требуют цифровые данные, они отличаются от классических ЭЛТ-дисплеев ещё несколькими особенностями. К примеру, в зависимости от возможностей монитора, на ЭЛТ можно вывести практически любое разрешение, поскольку трубка не имеет чётко заданного числа пикселей.
А ЖК-мониторы из-за принципа своей работы всегда имеют фиксированное ("родное") разрешение, при котором монитор обеспечит оптимальное качество картинки. С DVI это ограничение не имеет ничего общего, так как его основная причина заключается в архитектуре ЖК-монитора.
ЖК-монитор использует массив крохотных пикселей, каждый из которых состоит из трёх диодов, по одному на основной цвет (RGB: красный, зелёный, синий). ЖК-экран, имеющий "родное" разрешение 1600x1200 (UXGA), состоит из 1,92 миллиона пикселей!
Конечно же, ЖК-мониторы способны выводить другие разрешения. Но в таких случаях картинку придётся масштабировать или интерполировать. Если, к примеру, ЖК-монитор имеет "родное" разрешение 1280x1024, то меньшее разрешение 800x600 будет растянуто до 1280x1024. Качество интерполяции зависит от модели монитора. Альтернативой является вывод уменьшенного изображения в "родном" разрешении 800x600, но при этом придётся довольствоваться чёрной рамкой.
На обоих кадрах показана картинка с экрана ЖК-монитора. Слева выведено изображение в "родном разрешении" 1280x1024 (Eizo L885). Справа находится интерполированное изображение в разрешении 800x600. В результате увеличения пикселей картинка выглядит блочной. Таких проблем на ЭЛТ-мониторах не существует.
Для отображения разрешения 1600x1200 (UXGA) с 1,92 миллиона пикселей и частотой вертикальной развёртки 60 Гц монитору требуется высокая пропускная способность. Если посчитать, то необходима частота 115 МГц. Но на частоту влияют и другие факторы, например прохождение области гашения, поэтому требуемая пропускная способность возрастает ещё больше.
Около 25% всей передаваемой информации относится ко времени гашения. Оно нужно для смены позиции электронной пушки на следующую строчку в ЭЛТ-мониторе. В то же время, ЖК-мониторам время гашения практически не требуется.
Для каждого кадра передаётся не только информация об изображении, но и учитываются границы, а также область гашения. ЭЛТ-мониторам необходимо время гашения, чтобы выключить электронную пушку по завершению вывода строчки на экране и перевести её на следующую строчку для продолжения вывода. То же самое происходит в конце картинки, то есть в нижнем правом углу - электронный луч выключается и меняет позицию на верхний левый угол экрана.
Около 25% всех пиксельных данных относятся ко времени гашения. Поскольку ЖК-мониторы электронную пушку не используют, здесь время гашения совершенно ни к чему. Но его пришлось учитывать в стандарте DVI 1.0, поскольку он позволяет подключать не только цифровые ЖК, но и цифровые ЭЛТ-мониторы (где ЦАП встроен в монитор).
Время гашения оказывается очень важным фактором при подключении ЖК-дисплея по DVI-интерфейсу, поскольку каждое разрешение требует определённой пропускной способности от передатчика (видеокарта). Чем выше требуемое разрешение, тем больше должна быть пиксельная частота TMDS-передатчика. Стандарт DVI оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц (один канал). Благодаря десятикратному умножению частоты, описанному выше, мы получаем пиковую пропускную способность данных в 1,65 Гбайт/с, которой будет достаточно для разрешения 1600x1200 на 60 Гц. Если требуется большее разрешение, то дисплей следует подключать по двухканальному DVI (Dual Link DVI), тогда два DVI-передатчика будут работать совместно, что даст удвоение пропускной способности. Подробнее этот вариант описан в следующем разделе.
Впрочем, более простым и дешёвым решением будет уменьшение данных гашения. В результате, видеокартам будет предоставлено больше пропускной способности, и даже DVI-передатчик на 165 МГц сможет справиться с более высокими разрешениями. Ещё одним вариантом можно считать уменьшение частоты горизонтального обновления экрана.
В верхней части таблицы показаны разрешения, которые поддерживает один DVI-передатчик на 165 МГц. Уменьшение данных гашения (в середине) или частоты обновления (Гц) позволяет достичь больших разрешений.
На этой иллюстрации показано, какая пиксельная частота требуется для определённого разрешения. Верхняя строчка показывает работу ЖК-монитора с уменьшенными данными гашения. Второй ряд (60Hz CRT GTF Blanking) показывает требуемую пропускную способность ЖК-монитора, если данные гашения нельзя уменьшить.
Ограничение TMDS-передатчика пиксельной частотой 165 МГц сказывается также и на максимально возможном разрешении ЖК-дисплея. Даже при уменьшении данных гашения мы всё равно упираемся в определённый предел. Да и снижение частоты горизонтального обновления может дать не очень хороший результат в некоторых приложениях.
Чтобы решить эту проблему, спецификация DVI оговаривает дополнительный режим работы, названный Dual Link. В данном случае используется сочетание двух TMDS-передатчиков, которые передают данные на один монитор через один разъём. Доступная пропускная способность удваивается до 330 МГц, чего вполне достаточно для вывода практически любого существующего разрешения. Важное замечание: видеокарта с двумя выходами DVI не является картой Dual Link, у которой два TMDS-передатчика работают через один порт DVI!
На иллюстрации показан двухканальный режим работы DVI, когда используется два TMDS-передатчика.
Впрочем, видеокарты с хорошей поддержкой DVI и уменьшенной информацией гашения будет вполне достаточно для вывода информации на один из новых 20" и 23" дисплеев Apple Cinema в "родном" разрешении 1680x1050 или 1920x1200, соответственно. В то же время, для поддержки 30" дисплея с разрешением 2560x1600 от интерфейса Dual Link уже никуда не деться.
Из-за высокого "родного" разрешения 30" дисплей Apple Cinema требует подключения по Dual Link DVI!
Хотя два разъёма DVI уже стали стандартом на high-end 3D-картах для рабочих станций, не все видеокарты потребительского уровня могут этим похвастаться. Благодаря двум разъёмам DVI мы всё же можем использовать интересную альтернативу.
На этом примере два одноканальных порта используются для подключения дисплея на девять мегапикселей (3840x2400). Картинка просто разделена на две части. Но этот режим должны поддерживать и монитор, и видеокарта.
На данный момент можно найти шесть различных разъёмов DVI. Среди них: DVI-D для полностью цифрового подключения в одноканальной и двухканальной версиях; DVI-I для аналогового и цифрового подключения в двух версиях; DVI-A для аналогового подключения и новый разъём VESA DMS-59. Чаще всего производители графических карт оснащают свои продукты двухканальным разъёмом DVI-I, даже если карта имеет один порт. С помощью адаптера порт DVI-I можно превратить в аналоговый выход VGA.
Обзор различных разъёмов DVI.
Раскладка разъёма DVI.
Спецификация DVI 1.0 не оговаривает новый двухканальный разъём DMS-59. Он был представлен рабочей группой VESA в 2003 году и позволяет вывести два выхода DVI на картах малого форм-фактора. Он также призван упростить расположение разъёмов на картах с поддержкой четырёх дисплеев.
Наконец, мы переходим к сути нашей статьи: качество TMDS-передатчиков разных графических карт. Хотя спецификация DVI 1.0 и оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц, не все видеокарты дают на ней приемлемый сигнал. Многие позволяют достичь 1600x1200 только на уменьшенных пиксельных частотах и со сниженным временем гашения. Если вы попытаетесь подключить к такой карте устройство HDTV с разрешением 1920x1080 (даже с уменьшенным временем гашения), ваш ждёт неприятный сюрприз.
Все графические процессоры, поставляемые сегодня ATi и nVidia, уже имеют встроенный на чип TMDS-передатчик для DVI. Производители карт на графических процессорах ATi чаще всего используют встроенный передатчик для стандартной комбинации 1xVGA и 1xDVI. Для сравнения, многие карты на графических процессорах nVidia используют внешний TMDS-модуль (к примеру, от Silicon Image), даже несмотря на наличие TMDS-передатчика на самом чипе. Чтобы обеспечить два DVI-выхода, производитель карты всегда устанавливает второй TMDS-чип независимо от того, на каком графическом процессоре базируется карта.
На следующих иллюстрациях показаны обычные дизайны.
Типичная конфигурация: один выход VGA и один DVI. TMDS-передатчик может быть как интегрирован в графический чип, так и вынесен на отдельный чип.
Возможные конфигурации DVI: 1x VGA и 1x Single Link DVI (A), 2x Single Link DVI (B), 1x Single Link и 1x Dual Link DVI, 2x Dual Link DVI (D). Примечание: если на карте установлены два выхода DVI, то это не означает, что они двухканальные! На иллюстрациях E и F показана конфигурация новых портов VESA DMS-59 с высокой плотностью, где обеспечивается четыре или два одноканальных выхода DVI.
Как покажет дальнейшее тестирование в нашей статье, качество выхода DVI на картах ATi или nVidia бывает весьма разным. Даже если отдельный TMDS-чип на карте известен своим качеством, это вовсе не означает, что каждая карта с этим чипом обеспечит высокое качество сигнала DVI. Даже его расположение на графической карте немало влияет на конечный результат.
Чтобы протестировать качество DVI современных графических карт на процессорах ATi и nVidia, мы выслали шесть образцов карт в тестовые лаборатории Silicon Image для проверки совместимости со стандартом DVI.
Что интересно, для получения лицензии DVI совсем не обязательно проводить тесты совместимости со стандартом. В результате, на рынок выходят продукты с заявленной поддержкой DVI, которые не соответствуют спецификациям. Одной из причин такого положения дел является сложная и, следовательно, дорогая процедура тестирования.
Отреагировав на эту проблему, компания Silicon Image в декабре 2003 года основала тестовый центр DVI Compliance Test Center (CTC) . Производители устройств с поддержкой DVI могут выслать свои продукты для тестирования на совместимость со стандартом DVI. Собственно, это мы и сделали с нашими шестью графическими картами.
Тесты разделены на три категории: передатчик (обычно видеокарта), кабель и приёмник (монитор). Для оценки совместимости DVI создаются так называемые глазковые диаграммы, представляющие сигнал DVI. Если сигнал не выходит за определённые границы, то тест считается пройденным. В противном случае устройство не совместимо со стандартом DVI.
На иллюстрации показана глазковая диаграмма TMDS-передатчика на частоте 162 МГц (UXGA) с передачей миллиардов битов данных.
Проверка глазковой диаграммы является самым важным тестом для оценки качества сигнала. На диаграмме заметны флуктуации сигнала (дрожь фазы, jitter), искажения амплитуды и эффект "звона". Эти тесты также позволяют наглядно увидеть качество DVI.
Тесты совместимости со стандартом DVI включают в себя следующие проверки.
Самые большие проблемы при последовательной высокоскоростной передаче связаны с дрожью фазы сигнала. Если такого эффекта нет, то вы всегда можете чётко выделить сигнал на графике. Большинство флуктуаций сигнала создаются тактовым сигналом графического чипа, что приводит к появлению низкочастотной флуктуации частоты в диапазонах от 100 кГц до 10 МГц. На глазковой диаграмме флуктуация сигнала заметна по изменению частоты, данных, данных по отношению к частоте, амплитуды, слишком избыточному или слишком малому подъёму. Кроме того, измерения DVI различаются для разных частот, что необходимо учитывать при проверке глазковой диаграммы. Но благодаря глазковой диаграмме, можно наглядно оценить качество сигнала DVI.
Для измерений анализируется один миллион перекрывающихся участков с помощью осциллографа. Этого достаточно для оценки общей производительности соединения DVI, поскольку сигнал на протяжении длительного периода времени не будет существенно изменяться. Графическое представление данных производится с помощью специального программного обеспечения, которое Silicon Image создала в сотрудничестве с Tektronix. Сигнал, соответствующий спецификации DVI, не должен заступать на границы (синие области), которые автоматически прорисовываются программным обеспечением. Если сигнал попадёт на синюю область, то тест считается не пройденным, а устройство - не соответствующим спецификации DVI. Программа сразу же показывает результат.
Видеокарта не прошла тест совместимости с DVI.
Программное обеспечение сразу же показывает, прошла карта тест, или нет.
Для кабеля, передатчика и приёмника используются разные границы (глазки). Сигнал не должен заступать на эти области.
Чтобы понять, как определяется совместимость с DVI и что необходимо при этом учитывать, нам следует погрузиться в дополнительные детали.
Так как передача DVI полностью цифровая, то возникает вопрос, откуда появляется дрожание фазы сигнала. Здесь можно выдвинуть две причины. Первая - дрожание вызывается самим данными, то есть 24 параллельными битами данных, которые выдаёт графический чип. Однако данные автоматически корректируются в чипе TMDS при необходимости, что гарантирует отсутствие дрожания фазы в данных. Поэтому оставшейся причиной появления дрожания является тактовый сигнал.
На первый взгляд, сигнал данных свободен от помех. Это гарантируется благодаря регистру-защёлке (latch), встроенному в TMDS. Но главной проблемой всё же остаётся тактовый сигнал, который портит поток данных через 10-кратное умножение ФАПЧ.
Так как частота умножается в 10 раз с помощью ФАПЧ, влияние даже небольшого искажения увеличивается. В итоге данные попадают на приёмник уже не в своём первоначальном состоянии.
Сверху показан идеальный тактовый сигнал, ниже - сигнал, где один из фронтов начал передаваться слишком рано. Благодаря ФАПЧ, это напрямую влияет на сигнал данных. В общем, каждое возмущение тактового сигнала приводит к ошибкам при передаче данных.
Когда приёмник семплирует повреждённый сигнал данных с помощью "идеального" тактового сигнала гипотетического ФАПЧ, он получает ошибочные данные (жёлтая полоса).
Как это работает на самом деле: если приёмник будет использовать повреждённый тактовый сигнал передатчика, он всё ещё сможет считать повреждённые данные (красная полоса). Именно поэтому тактовый сигнал тоже передаётся по кабелю DVI! Приёмнику требуется тот же самый (повреждённый) тактовый сигнал.
Стандарт DVI включает в себя устранение дрожания фазы (jitter management). Если оба компонента будут использовать один и тот же повреждённый тактовый сигнал, то информация может считываться из повреждённого сигнала данных без ошибок. Таким образом, совместимые с DVI устройства могут работать даже в условиях наличия низкочастотного дрожания фазы. Ошибку в тактовом сигнале тогда можно обойти.
Как мы уже объясняли выше, DVI работает оптимально, если передатчик и приёмник используют один и тот же тактовый сигнал и их архитектура одинакова. Но так бывает не всегда. Именно поэтому использование DVI может привести к появлению проблем, несмотря на сложные меры предотвращения дрожания фазы.
На иллюстрации показан оптимальный сценарий для передачи DVI. Умножение тактового сигнала в ФАПЧ (PLL) приводит к задержке. И поток данных уже не будет целостным. Но всё выправляется с помощью учёта той же самой задержки в ФАПЧ приёмника, поэтому данные принимаются корректно.
Стандарт DVI 1.0 чётко определяет задержку ФАПЧ. Такая архитектура называется несвязанной (non-coherent). Если ФАПЧ не соответствует данным спецификациям по времени задержки, то могут появиться проблемы. В индустрии сегодня ведутся горячие дискуссии по поводу того, следует ли использовать подобную несвязанную архитектуру. Причём, ряд компаний выступает за полный пересмотр стандарта.
В этом примере используется тактовый сигнал ФАПЧ вместо сигнала графического чипа. Следовательно, сигналы данных и тактовые сигналы согласованы. Однако из-за задержки в ФАПЧ приёмника данные обрабатываются некорректно, и устранение дрожания фазы уже не работает!
Теперь вам должно быть понятно, почему использование длинных кабелей может стать проблемным, даже если не учитывать внешние помехи. Длинный кабель может вносить задержку в тактовый сигнал (напомним, что сигналы данных и тактовые сигналы имеют разные частотные диапазоны), дополнительная задержка может влиять на качество приёма сигнала.
