1  
首页
公司介绍
新闻中心
产品中心
解决方案
工程案例
客户服务
下载中心
人才中心
1
 
技术资料:
 

DVI、HDCP与HDMI数字化应用

随着显示技术的发展,尤其是数字LCD、DLP及PDP等数字化产品的广泛应用及数字化信号标准的统一,传统的VGA模拟信号已不能满足发展的需要,越来越多的DVI(Digital Visual Interface)信号,HDCP(高带宽数字内容保护High-bandwidth digital content protection)信号和HDMI (High Definition Multimedia Interface)数字信号等被广泛应用。 本文拟就数字信号本身特点,目前的应用现状,当前的技术难点和发展前景做简单介绍。
A, 数字信号本身特点
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的接口定义如下图:
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(1600X1200X60,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。
DVI定义了DVI-I(Integrated)和DVI-D(Digital)两种接口,从接口定义上可以看出,DVI-I实际上是在DVI-D的基础上增加了模拟接口。我们主要介绍DVI-D接口。
HDCP 信号从接口形式,管脚定义,数据格式等都与DVI相同,只是考虑保密的原因,对数据进行了加密,要符合HDCP的协议要求。考虑到这只是协议层面的不同,我们可将此两者等同考虑。
HDMI的英文全称是“High Definition Multimedia Interface”,既高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的数字音频信号及高分辨率视频信号。HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装,可以看作是DVI的强化与延伸,两者可以兼容。与DVI相比,HDMI可以传输数字音频信号,并增加了对HDCP 的支持。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。此外HDMI支持EDID(扩展显示识别数据-Extended display identification Data),DDC(显示数据通道-Data display channel,用以读出EDID),因此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支持RGB信号、4:4:4采样的YCbCr信号及4:2:2采样的YCbCr.传输速率最高的24位/像素。 HDMI音频数据格式:基于DVD音频标准,HDMI支持1-8组非压缩音频传输,音频支持48,96 or 192 kHz等多种采样率。根据视频格式,HDMI可以传输不同数量的采样率在192KHZ的压缩音频。

  HDMI接口的特性:
一根线缆满足传输视音频信号的需要,所有的HD信号及音频信号在同一根线缆内传输,包括5个视频分量及多通道音频。
HDMI接口还支持传输智能信息如宽高比及信号格式、控制信息等,为设备间的智能化控制提供可能。
支持HDTV 1080P及更高清晰度信号的传输及显示,适应HDTV的应用。支持DVI1,0标准,分辨率达到UXGA。可以认为,HDMI兼容了HDCP和DVI
DVI:仅有数字化VGA信号
HDCP:比DVI信号增加了保密协议
HDMI:VGA方面,兼容DVI,HDCP,分辨率达到UXGA。视频方面,支持1080P并向下兼容。音频支持各种不同类型的数字音频。
2005年,已经有超过250个厂商和470个不同类型的产品采用了HDMI接口。DVD拷贝管制协会(CCA),美国的FCC(美国联邦通信委员会),代表欧洲信息通信技术与消费电子产业的组织EICTA等组织都规定了所有高画质数字电视设备(HD-STBs)必须具备HDMI-HDCP或DVI-HDCP输出端子,计算机显卡也将HDMI作为标准接口。所有这些规定更加强化了HDMI在市场上的地位。HDMI已经成为事实上的数字电视和消费电子产品的接口标准。
B,数字信号应用优势
随着显控工程中信号显示设备的发展,投影机的分辨率及亮度越来越高,对信号的要求也越来越高,而传统的模拟传输与应用系统中对信号的损失很大,造成高品质的投影设备无法显示高质量的图象,形成显示质量的瓶颈。数字化的传输与应用系统与模拟的技术系统相比有明显的优势:
1.减少了模/数(A/D),数/模(D/A)转换过程。在VGA信号的显示过程中,笔记本的图象质量是最高的,CPU将要显示的数据交给显卡,显卡经过处理形成待显示的图形信号(8bit并行数字信号)直接驱动LCD屏,形成笔记本的显示,这是最“原装”的信号,未经任何处理和损失。将图形信号(数字)经过D/A转换后,形成RGBHV(VGA)信号,此时的信号经过了D/A转换,造成了如带宽、信噪比等方面的损失。传输到达显示设备时还需经过A/D过程,重新生成数字信号,驱动LCD等设备,又造成了A/D过程的损失。将图形信号(数字)经过并/串转换,形成DVI信号,是未经损失的,通过DVI传输到达显示设备时只需再经串/并转换,可直接驱动LCD等设备,这个过程中未经过A/D、D/A过程,也未造成信号损失。
2. 减少了信号在传输过程中的损失。以前,有拙文分析过,模拟信号在传输中,由于传输系统的幅频持性和群延时持性,高低频干扰,电源地线干扰及反射等影响,信号损失严重,工程中解决和处理以上问题的难度很大,有些甚至是无法解决的。但数字信号就不存在这些问题,数字传输的最大优点在于抗干扰能力强及可重建再生,简单地讲,就是只要保证传输过程中,“0”、“1”没有发生错误,收端的信号就是正确的和无损的,很多在模拟传输中难解决的问题在数字化的传输过程中不存在这种“概念”,是从根本上解决的方案,可保证到达投影设备的信号与笔记本屏的信号一样,可完全发挥显示设备的优点,明显提高了整个系统的显示质量。
由于无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。
3.有利于信号系统的统一。HDMI技术是将数字化的视频(Video)信号、音频(Audio)信号和VGA信号三者合并为同一接口,以同一标准覆盖,以解决原来不同的信号、不同的接口、不同的标准造成的应用不便。以前在工程设计中,存在着视频,音频和VGA信号,有时也有DVI信号,信号不统一,传输通道不统一,接口不统一, 选用设备不统一,工程中造成很大麻烦。要对三种信号应用情况分别进行设计和考虑,从设备选型、电缆选择,可能会出现的不同类型干扰,衰减等方面,总之,要考虑三类问题。但应用数字方式后,可将这三类问题合并为一个问题 ,就有可能仅用一种统一的设备解决所有问题 。试想,将来的某一天,在工程应用中不用再考虑视频有多少路,该选用多大的矩阵,不用再考虑有几路音频,如何去选用音频设备,有多少VGA信号,要传输多远,会出什么样的干扰,衰减等等。只是单一地考虑有多少路HDMI信号(其传输距离是有标准可查的),只需考虑距离有多远 ,选电缆传输还是用网线合算,或是用光纤更好。显示设备只要将信号接到设备的HDMI接口就OK了。家庭应用要实现这一步较容易,电视(尤其是平板电视)已经具有HDMI接口,只需“傻瓜”的一接就行。但工程应用没有那么快,还是要逐步走向数字化应用的。

  C. 当前的技术和设备水平及主要问题
1. 数字矩阵规模较小。北京利国公司在国际上分别率先推出8X8,16X16的数字矩阵,目前国际上的水平也就如此。有18X18的矩阵的报道。预计今年中,北京利国公司会推出32X32的数字矩阵。但从实际工程需要上讲,数字矩阵规模依然较小,大系统应用有问题。
2. 传输问题基本解决。除电缆传输方式外,网线传输和光纤传输设备已经成熟,并在实际工程中大量应用。国内主要还是使用电缆方式多一些,光纤设备也有应用,但我们已大量出口网线产品,预计国内的网线数字传输也会随后。
3. 转换问题。新的媒体出现后,除了本身的应用外,还存在着与传统媒体之间的转换问题。目前,DVI与VGA信号之间的转换设备已很成熟,满足使用要求。视频方面,类似SDI到HDMI的转换都可以完成,但因为HDMI的保密问题,不允许将HDMI信号解成明码,因此HDMI转为其它类型的信号有技术壁垒,限制了应用。
4. 目前,HDMI技术入门费用颇高,仅入会年费就为US$15,000,HDCP的年费也为US$15,000,并且在销售产品时仍需缴纳每台US$0.05到US$0.15的版税,HDMI兼容性测试费用 从US$11,000起步,到 US$50,000,US$80,000也很正常,且时间很长。真所谓“最黑的是定标准的”,日后是否会出DVD式的专利争议,不得而知。目前PC机厂商方面出HDMI显卡的很少,估计与此相关。
依本人拙见,当前数字化,数字高清的现状应该是:
1. 技术先进,使用方便,应用前景广阔
2. 目前成本较高,但下降速度很快,甚至比模拟方式要便宜。
3. 工程方面,DVI方式可能更快地被应用,但HDMI会比DVI更灵活。
4. 技术水平,国内不比国外差,有些方面比国外的发展更快,至少是在同一起跑线上。
5. 有一定的技术难度和技术壁垒,入门成本较高。

 

 

联络我们  |  网站地图  | 客户反馈  |  版权声明

版权所有:[email protected] 广州华控电子科技有限公司-专业中控系统、矩阵切换器及会议系统生产商
联系电话:(020)3166-689O 3847-9585 2896-2O38 客服QQ:834262328