La interfaz visual digital ( DVI ) es una interfaz de visualización de vídeo desarrollada por el Grupo de trabajo de pantalla digital (DDWG). La interfaz digital se utiliza para conectar una fuente de vídeo, como un controlador de visualización de vídeo , a un dispositivo de visualización , como un monitor de computadora . Fue desarrollado con la intención de crear un estándar industrial para la transferencia de contenido de vídeo digital sin comprimir .
Los dispositivos DVI fabricados como DVI-I admiten conexiones analógicas y son compatibles con la interfaz VGA analógica [1] al incluir pines VGA, mientras que los dispositivos DVI-D son solo digitales. Esta compatibilidad, junto con otras ventajas, llevó a su amplia aceptación sobre los estándares de visualización digital de la competencia Plug and Display (P&D) y Digital Flat Panel (DFP). [2] Aunque DVI se asocia predominantemente con computadoras, a veces se usa en otros productos electrónicos de consumo, como televisores y reproductores de DVD .
La Video Electronics Standards Association (VESA) realizó un intento anterior de promulgar un estándar actualizado para el conector VGA analógico en 1994 y 1995, con el Enhanced Video Connector (EVC), cuyo objetivo era consolidar los cables entre la computadora y el monitor. [3] [4] EVC utilizó un conector Molex MicroCross de 35 pines y transportó video analógico (entrada y salida), audio estéreo analógico (entrada y salida) y datos (a través de USB y FireWire ). Al mismo tiempo, con la creciente disponibilidad de pantallas planas digitales, la prioridad pasó a la transmisión de vídeo digital, lo que eliminaría los pasos adicionales de conversión analógico/digital necesarios para VGA y EVC; [5] : 5–6 el conector EVC fue reutilizado por VESA, [6] que lanzó el estándar Plug & Display (P&D) en 1997. [3] P&D ofrecía vídeo digital TMDS de enlace único con, como opción, vídeo analógico salida y datos (USB y FireWire), mediante un conector MicroCross de 35 pines similar al EVC; Las líneas de entrada de audio y vídeo analógico de EVC se reutilizaron para transportar vídeo digital para P&D. [5] : 4 [7] : §1.3.3
Debido a que P&D era un conector físicamente grande y costoso, un consorcio de empresas desarrolló el estándar DFP (1999), que se centró únicamente en la transmisión de video digital utilizando un conector de microcinta de 20 pines y omitió las capacidades de datos y video analógico de P&D. [4] : 3 [5] : 4 DVI en su lugar optó por eliminar solo las funciones de datos de P&D, utilizando un conector MicroCross de 29 pines para transportar video digital y analógico. [8] Fundamentalmente, DVI permite señales TMDS de doble enlace, [9] lo que significa que admite resoluciones más altas que los conectores P&D y DFP de enlace único, lo que llevó a su adopción exitosa como estándar de la industria. La compatibilidad de DVI con P&D y DFP se logra normalmente a través de adaptadores pasivos que proporcionan interfaces físicas apropiadas, ya que los tres estándares utilizan los mismos protocolos de intercambio DDC/EDID y señales de vídeo digital TMDS. [10] : §1.3.7
DVI se abrió paso en los productos a partir de 1999. Uno de los primeros monitores DVI fue el Cinema Display original de Apple , que se lanzó en 1999.
El formato de transmisión de vídeo digital de DVI se basa en panelLink , un formato en serie desarrollado por Silicon Image que utiliza un enlace en serie de alta velocidad llamado señalización diferencial de transición minimizada (TMDS).
Los datos de píxeles de vídeo digital se transportan utilizando múltiples pares trenzados TMDS . A nivel eléctrico, estos pares son altamente resistentes al ruido eléctrico y otras formas de distorsión analógica .
Una conexión DVI de enlace único tiene cuatro pares TMDS. Tres pares de datos transportan su componente RGB de 8 bits designado (rojo, verde o azul) de la señal de vídeo para un total de 24 bits por píxel . El cuarto par lleva el reloj TMDS. Los datos binarios se codifican utilizando codificación 8b/10b . DVI no utiliza paquetización , sino que transmite los datos de los píxeles como si fuera una señal de vídeo analógica rasterizada . Como tal, el fotograma completo se dibuja durante cada período de actualización vertical. El área activa completa de cada cuadro siempre se transmite sin compresión. Los modos de vídeo suelen utilizar tiempos de actualización horizontal y vertical que son compatibles con pantallas de tubo de rayos catódicos (CRT), aunque esto no es un requisito. En el modo de enlace único, la frecuencia máxima de reloj TMDS es de 165 MHz, lo que admite una resolución máxima de 2,75 megapíxeles (incluido el intervalo de supresión ) con una actualización de 60 Hz. A efectos prácticos, esto permite una resolución de pantalla máxima de 16:10 de 1920 × 1200 a 60 Hz.
Para admitir dispositivos de visualización de mayor resolución, la especificación DVI contiene una disposición para enlace dual . DVI de doble enlace duplica la cantidad de pares de datos TMDS, duplicando efectivamente el ancho de banda de video, lo que permite resoluciones más altas de hasta 2560 × 1600 a 60 Hz o frecuencias de actualización más altas para resoluciones más bajas.
Para compatibilidad con pantallas que utilizan señales VGA analógicas, algunos de los contactos del conector DVI transportan señales VGA analógicas.
Para garantizar un nivel básico de interoperabilidad, los dispositivos compatibles con DVI deben admitir un modo de visualización básico , "formato de píxeles bajos" (640 × 480 a 60 Hz).
Al igual que los conectores VGA analógicos modernos , el conector DVI incluye pines para el canal de datos de pantalla (DDC), que permite que el adaptador de gráficos lea los datos de identificación de pantalla extendida (EDID) del monitor. Cuando se conectan una fuente y una pantalla que utiliza la revisión DDC2, la fuente primero consulta las capacidades de la pantalla leyendo el bloque EDID del monitor a través de un enlace I²C . El bloque EDID contiene la identificación de la pantalla, las características de color (como el valor gamma) y la tabla de modos de video admitidos. La tabla puede designar un modo preferido o una resolución nativa . Cada modo es un conjunto de valores de tiempo que definen la duración y frecuencia de la sincronización horizontal/vertical, la posición del área de visualización activa, la resolución horizontal, la resolución vertical y la frecuencia de actualización.
The maximum length recommended for DVI cables is not included in the specification, since it is dependent on the TMDS clock frequency. In general, cable lengths up to 4.5 metres (15 ft) will work for display resolutions up to 1920 × 1200. Longer cables up to 15 metres (49 ft) in length can be used with display resolutions 1280 × 1024 or lower. For greater distances, the use of a DVI booster—a signal repeater which may use an external power supply—is recommended to help mitigate signal degradation.
The DVI connector on a device is given one of three names, depending on which signals it implements:
Most DVI connector types—the exception is DVI-A—have pins that pass digital video signals. These come in two varieties: single link and dual link. Single link DVI employs a single transmitter with a TMDS clock up to 165 MHz that supports resolutions up to 1920 × 1200 at 60 Hz. Dual link DVI adds six pins, at the center of the connector, for a second transmitter increasing the bandwidth and supporting resolutions up to 2560 × 1600 at 60 Hz.[11] A connector with these additional pins is sometimes referred to as DVI-DL (dual link). Dual link should not be confused with dual display (also known as dual head), which is a configuration consisting of a single computer connected to two monitors, sometimes using a DMS-59 connector for two single link DVI connections.
In addition to digital, some DVI connectors also have pins that pass an analog signal, which can be used to connect an analog monitor. The analog pins are the four that surround the flat blade on a DVI-I or DVI-A connector. A VGA monitor, for example, can be connected to a video source with DVI-I through the use of a passive adapter. Since the analog pins are directly compatible with VGA signaling, passive adapters are simple and cheap to produce, providing a cost-effective solution to support VGA on DVI. The long flat pin on a DVI-I connector is wider than the same pin on a DVI-D connector, so even if the four analog pins were manually removed, it still wouldn't be possible to connect a male DVI-I to a female DVI-D. It is possible, however, to join a male DVI-D connector with a female DVI-I connector.[12]
DVI es el único estándar de vídeo muy extendido que incluye transmisión analógica y digital en el mismo conector. [13] Los estándares en competencia son exclusivamente digitales: incluyen un sistema que utiliza señalización diferencial de bajo voltaje ( LVDS ), conocido por sus nombres propietarios FPD-Link (pantalla plana) y FLATLINK; y sus sucesores, LVDS Display Interface (LDI) y OpenLDI .
Algunos reproductores de DVD , televisores HD y proyectores de vídeo tienen conectores DVI que transmiten una señal cifrada para protección de copia mediante el protocolo de protección de contenido digital de alto ancho de banda (HDCP). Las computadoras se pueden conectar a televisores de alta definición a través de DVI, pero la tarjeta gráfica debe admitir HDCP para reproducir contenido protegido por administración de derechos digitales (DRM).
La fórmula de sincronización generalizada (GTF) es un estándar VESA que se puede calcular fácilmente con la utilidad gtf de Linux . Tiempos de video coordinados : el borrado reducido (CVT-RB) es un estándar VESA que ofrece un borrado horizontal y vertical reducido para pantallas que no están basadas en CRT. [15]
Uno de los propósitos de la codificación de flujo DVI es proporcionar una salida balanceada en CC que reduzca los errores de decodificación. Este objetivo se logra utilizando símbolos de 10 bits para caracteres de 8 bits o menos y utilizando los bits adicionales para el equilibrio de CC.
Al igual que otras formas de transmitir vídeo, existen dos regiones diferentes: la región activa, donde se envían los datos de píxeles, y la región de control, donde se envían las señales de sincronización. La región activa se codifica mediante señalización diferencial de transición minimizada , donde la región de control se codifica con una codificación fija 8b/10b . Como los dos esquemas producen diferentes símbolos de 10 bits, un receptor puede diferenciar completamente entre regiones activas y de control.
Cuando se diseñó DVI, la mayoría de los monitores de computadora todavía eran del tipo de tubo de rayos catódicos que requieren señales de sincronización de video analógicas. La temporización de las señales de sincronización digital coincide con las analógicas equivalentes, por lo que el proceso de transformación de DVI hacia y desde una señal analógica no requiere memoria adicional (de alta velocidad), costosa en ese momento.
HDCP es una capa adicional que transforma los símbolos de 10 bits antes de transmitir. Sólo después de la autorización correcta el receptor puede deshacer el cifrado HDCP. Las regiones de control no están cifradas para que el receptor sepa cuándo comienza la región activa.
DVI proporciona un par de reloj TMDS y 3 pares de datos TMDS en modo de enlace único o 6 pares de datos TMDS en modo de enlace dual. Los pares de datos TMDS funcionan a una velocidad de bits bruta que es 10 veces la frecuencia del reloj TMDS. En cada período de reloj TMDS hay un símbolo de 10 bits por par de datos TMDS que representa 8 bits de color de píxel. En el modo de enlace único, cada conjunto de tres símbolos de 10 bits representa un píxel de 24 bits, mientras que en el modo de enlace dual, cada conjunto de seis símbolos de 10 bits representa dos píxeles de 24 bits o un píxel con una profundidad de color de hasta 48 bits. .
El documento de especificaciones permite que los datos y el reloj no estén alineados. Sin embargo, como la relación entre el reloj TMDS y la velocidad de bits bruta por par TMDS se fija en 1:10, la alineación desconocida se mantiene a lo largo del tiempo. El receptor debe recuperar los bits del flujo utilizando cualquiera de las técnicas de recuperación de reloj/datos para encontrar el límite de símbolo correcto. La especificación DVI permite que el reloj TMDS varíe entre 25 MHz y 165 MHz. Esta relación de 1:6,6 puede dificultar la recuperación del reloj, ya que , si se utilizan bucles de bloqueo de fase , deben funcionar en un amplio rango de frecuencia. Una ventaja de DVI sobre otras interfaces es que es relativamente sencillo transformar la señal del dominio digital al dominio analógico utilizando un DAC de vídeo , ya que se transmiten señales de reloj y de sincronización. Las interfaces de frecuencia fija, como DisplayPort , necesitan reconstruir el reloj a partir de los datos transmitidos.
La especificación DVI incluye señalización para reducir el consumo de energía. De manera similar al estándar de señalización de administración de energía de pantalla analógica VESA (DPMS), un dispositivo conectado puede apagar un monitor cuando el dispositivo conectado está apagado, o mediante programación si el controlador de pantalla del dispositivo lo admite. Los dispositivos con esta capacidad también pueden obtener la certificación Energy Star.
La sección analógica del documento de especificaciones DVI es breve y apunta a otras especificaciones como VESA VSIS [16] para características eléctricas y GTFS para información de sincronización. La motivación para incluir analógico es mantener la compatibilidad con los cables y conectores VGA anteriores . Los pines VGA para HSync, Vsync y tres canales de video están disponibles en conectores DVI-I o DVI-A (pero no DVI-D) y son eléctricamente compatibles, mientras que los pines para DDC (reloj y datos) y alimentación y tierra de 5 V son mantenido en todos los conectores DVI. Por lo tanto, un adaptador pasivo puede interconectar entre conectores DVI-I o DVI-A (pero no DVI-D) y VGA.
HDMI es una interfaz de audio/vídeo digital más nueva desarrollada y promovida por la industria de la electrónica de consumo . DVI y HDMI tienen las mismas especificaciones eléctricas para sus pares trenzados TMDS y VESA/DDC. Sin embargo, HDMI y DVI se diferencian en varios aspectos clave.
Para promover la interoperabilidad entre dispositivos DVI-D y HDMI, los componentes y pantallas de fuente HDMI admiten la señalización DVI-D. Por ejemplo, una pantalla HDMI puede funcionar con una fuente DVI-D porque tanto HDMI como DVI-D definen un conjunto mínimo superpuesto de resoluciones admitidas y formatos de búfer de fotogramas.
Algunas fuentes DVI-D utilizan extensiones no estándar para emitir señales HDMI, incluido el audio (por ejemplo, ATI 3000-series y NVIDIA GTX 200-series ). [17] Algunas pantallas multimedia utilizan un adaptador DVI a HDMI para ingresar la señal HDMI con audio. Las capacidades exactas varían según las especificaciones de la tarjeta de video.
En el escenario inverso, una pantalla DVI que carece de soporte opcional para HDCP podría no poder mostrar contenido protegido aunque sea compatible con la fuente HDMI. Las funciones específicas de HDMI, como el control remoto, el transporte de audio, xvYCC y el color profundo, no se pueden utilizar en dispositivos que solo admiten señales DVI. La compatibilidad HDCP entre los dispositivos de origen y de destino está sujeta a las especificaciones del fabricante de cada dispositivo.
En diciembre de 2010, Intel , AMD y varios fabricantes de computadoras y pantallas anunciaron que dejarían de admitir tecnologías DVI-I, VGA y LVDS a partir de 2013/2015 y, en cambio, acelerarían la adopción de DisplayPort y HDMI. [18] [19] También declararon: "Las interfaces heredadas como VGA, DVI y LVDS no han seguido el ritmo, y los estándares más nuevos como DisplayPort y HDMI claramente brindan las mejores opciones de conectividad en el futuro. En nuestra opinión, DisplayPort 1.2 es el futura interfaz para monitores de PC, junto con HDMI 1.4a para conectividad de TV".
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