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HDMI信号/DVI信号/VGA信号的真正区别在那里?
时间:2015-01-07 11:42来源:菲尔德尼网络矩阵

                                                 HDMI信号/DVI信号/VGA信号的真正区别在那里?

                                2015年视频已经步入高清时代,视频信号也从模拟进入高清时代,那么 属于高清信号的HDMI信号/DVI信号/VGA信号的真正区别在那里呢?我们一般工程上用的VGA矩阵、HDMI矩阵、DVI矩阵和网络矩阵,在什么类型上使用什么样的信号源。HDMI 矩阵VGA矩阵和DVI矩阵的不通信号的区别

       我们先从VGA信号说起,VGA信号VGA(Video Graphics Array)即显示绘图阵列,VGA信号的组成分为五种:RGBHV,分别是红绿蓝三原色和行场同步信号。VGA传输距离非常短,实际工程中为了传输更远的距离,人们把VGA线拆开,将RGBHV五种信号分离出来,分别用五根同轴电缆传输,这种传输方式叫RGB传输,习惯上这种信号也叫RGB信号,其实本质上RGB和VGA是没有什么区别的。是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度,同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。VGA由于良好的性能迅速开始流行,厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充,如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768,这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association,视频电子标准协会)的Super VGA模式,简称SVGA,现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。
VGA接口,也叫D-Sub接口。VGA接口是一种D型接口,上面共有15针空,分成三排,每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,绝大多数的显卡都带有此种接口。目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。
 

  DVI信号
DVI(Digital Visual Interface)接口,即数字视频接口。它是1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。 DVI接口是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础,基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制,可以将象素数据编码,并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器,经过解码送给数字显示设备。
一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源,可以内建在显卡芯片中,也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上;而接收器则是显示器上的一块电路,它可以接受数字信号,将其解码并传递到数字显示电路中,通过这两者,显卡发出的信号成为显示器上的图象。
  目前的DVI接口分为两种:
一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。
另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上,而是必须通过一个转换接头才能使用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。
DVI信号,HDCP信号和HDMI 信号针对VGA信号而言,如果排除各种协议的话,信号通道本质是一致的,都是DVI信号。因此先介绍DVI信号的特点。
在模拟显示方式中,将待显示的数字R.G..B信号(8bit并行信号)在显卡中经过D/A转换成模拟信号,传输后进入显示器,经处理后驱动R.G..B电子枪,显示到荧光屏上,整个过程是模拟的。而数字显示方式不同,模拟的R.G.B信号到达显示设备后(LCD 或DLP,PDP等)经过A/D处理,转换为数字信号,随后由数字信号在TFT LCD source driver中通过DAC转换变成模拟信号控制液晶板透射或反射光线或DMD晶片反射光线或由等离子体发光,达到显示的效果。在这个过程中明显地存在一个由数字→模拟→数字→模拟的转换过程,信号损失较大(一次A/D,D/A过程将在频谱上损失6dB,带宽最大保留为像素时钟的1/2),并且会存在诸如拖尾,模糊,重影等传输问题。 当前带有数字接口的计算机显卡已经相当普遍,甚至笔记本电脑也配备了DVI接口,显示设备中也是越来越多的设备带有数字信号接口,因此数字→数字方式的应用环境已经成熟。
DVI原理上是将待显示的R.G.B数字信号与H.V信号进行组合编码,每个像素点按10bit的数字信号按最小非归零编码方式进行并→串转换,把编码后的R.G..B数字串行码流与像素时钟等4个信号按照平衡方式进行传输,其每路码流速率为原像素点时钟的10倍,以1024×768×70的分辨率为例,码流时钟为70MHz×10,折合为0.7GHZ。一般DVI1.0的码流在0.24GHZ到1.65GHZ之间。
DVI有DVI1.0和DVI2.0两种标准,其中DVI1.0仅用了其中的一组信号传输信道,传输图像的最高像素时钟为165M(1600RGB*1200@60Hz,UXGA),信道中的最高信号传输码流为1.65GHz。DVI2.0则用了全部的两组信号传输信道,传输图像的最高像素时钟为330M,每组信道中的最高信号传输码流也为1.65GHz。在显示设备中,目前还没有DVI2.0的应用,因此本文所讨论的DVI都是指DVI1.0标准。

HDMI信号
HDMI(High-Definition Multimedia Interface)又被称为高清晰度多媒体接口,是首个支持在单线缆上传输,不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。HDMI接口由Silicon Image美国晶像公司倡导,联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。HDMI最早的接口规范HDMI1.0于2002年12月公布,目前的最高版本是于今年6月发布的HDMI1.3规范。
HDMI源于DVI接口技术,它们主要是以美国晶像公司的TMDS信号传输技术为核心,这也就是为何HDMI接口和DVI接口能够通过转接头相互转换的原因。美国晶像公司是HDMI八个发起者中唯一的集成电路设计制造公司,是高速串行数据传输技术领域的领导厂商,因为下面要提到的TMDS信号传输技术就是它们开发出来的,所以这里稍微提及一下
TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)也被称为最小化传输差分信号,是指通过异或及异或非等逻辑算法将原始信号数据转换成10位,前8为数据由原始信号经运算后获得,第9位指示运算的方式,第10位用来对应直流平衡(DC-balanced,就是指在编码过程中保证信道中直流偏移为零,电平转化实现不同逻辑接口间的匹配),转换后的数据以差分传动方式传送。这种算法使得被传输信号过渡过程的上冲和下冲减小,传输的数据趋于直流平衡,使信号对传输线的电磁干扰减少,提高信号传输的速度和可靠性。
一般情况下,HDMI连接由一对信号源和接受器组成,有时候一个系统中也可以包含多个HDMI输入或者输出设备。每个HDMI信号输入接口都可以依据标准接收连接器的信息,同样信号输出接口也会携带所有的信号信息。HDMI数据线和接收器包括三个不同的TMDS数据信息通道和一个时钟通道,这些通道支持视频、音频数据和附加信息,视频、音频数据和附加信息通过三个通道传送到接收器上,而视频的像素时钟则通过TMDS时钟通道传送,接收器接受这个频率参数之后,再还原另外三个数据信息通道传递过来的信息。
HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP的支持,同时提供了更好的DDC可选功能。HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频和一个8声道的音频信号。而因为一个1080p的视频和一个8声道的音频信号需求少于4GB/s,因此HDMI还有很大余量。这允许它可以用一个电缆分别连接DVD播放器,接收器和PRR。此外HDMI支持EDID、DDC2B,因此具有HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备之间会自动进行“协商”,自动选择最合适的视频/音频格式。HDMI接口支持HDCP协议,为看有版权的高清电影电视打下基础。

            由此我们知道了VGA矩阵,HDMI矩阵,DVI矩阵、网路矩阵关于视频源的采用。

 

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