Technischer Support

DVI - Digital Visual Interface

Die Situation
Mit der der Einführung des DVD-Standards ging eine geradezu revolutionäre visuelle Verbesserung des Videobildes einher. Das digitale Format der DVD ermöglichte endlich ein Bild, das deutlich höher auflösend, schärfer, farbechter, kontrastreicher und natürlicher wirkte. Aber: Auch wenn die Daten auf der DVD digital gespeichert waren - das digitale Heimkino blieb noch immer ein Traum. Zwar erfolgt die Tonausgabe bei DVD Video-Discs auf digitalem Wege mittels des optischen beziehungsweise des koaxialen Digitalausgangs. Videoseitig aber gab es bis dato keine digitale Lösung für die Datenübertragung. Stets wandelt der DVD-Player die digitalen Videodaten mittels eines Video Digital-/Analog-Konverters in analoge Daten um. Auch, wenn die Wandler mit der Zeit, gerade in hochklassigen DVD-Spielern, immer besser wurden - so gibt es heute schon bei bezahlbaren DVD-Spielern z.B. 108 MHz/12-Bit-Video-DACs, die für eine optimierte Plastizität und eine sehr gute Detailwiedergabe sorgen - steht dennoch vor der Weiterleitung an den entsprechenden analogen Videoausgang auf der Rückseite des DVD-Spielers noch eine Wandlung des Signals an. Beim Bildwiedergabegerät angekommen, muss, je nach der Art des Bildwiedergabegeräts, eine erneute Wandlung von der analogen in die digitale Ebene vorgenommen werden (z.B. ein DLP-Projektor benötigt ein digitales Signal). Solche Wandlungen sind stets verlustbehaftet! Wollte man die Bildqualität weiter optimieren, bestand daher dringender Handlungsbedarf. Störende Signalwandlungen mussten vermieden werden, und der digitale MPEG2-Datenstrom der DVD sollte am besten auf direktem Wege in das dafür vorbereitete Bildwiedergabegerät geleitet werden. Diese Gedanken führten dazu, das nach den Normierungen der DDWG (Digital Display Working Group zu der u.a. Hewlet Packard, IBM, Intel u.a. gehören) ursprünglich für Computer-Monitore entwickelte und vom US-Hersteller Silicon Image umgesetzte DVI (Digital Visual Interface) auch im Home Entertainment Bereich zu adaptieren.


1. Analoge und digitale Bilddaten
Die heute gängigen Bildschirme arbeiten mit analogen Systemen. Auf der Grafikkarte muss dabei mittels eines DA-Wandlers eine Umwandlung der RGB-Werte in analoge Spannungen erfolgen. Ein TFT-Display führt dann wiederum eine Wandlung der analogen Spannungen in digitale Signale durch. Dadurch erhält man mit einem TFT- Bildschirm bereits eine sehr gute Bildqualität. Es liegt jedoch auf der Hand, dass mit einer digitalen Übertragung bis in den Monitor hinein, verlustfreier Übertragungen erreicht werden und somit auch die Bildqualität steigt.


2. Digital Display Working Group
1998 wurde die Digital Display Working Group (DDWG) gegründet, um endlich einen Standard für die digitale Bildbearbeitung zu schaffen. Die DDWG besteht aus einem Konsortium von Herstellern zu denen Unternehmen wie Hewlett Packard/Compag, Fuijitsu, NEC und Intel gehören. Im Vordergrund bei der Definition stand ganz klar die Anpassung der Schnittstelle auf die Belange des Marktes.


3. TMDS als Voraussetzung für das Digital Visual Interface
Der DVI-Standard basiert auf der TMDS (Transition Minimized Differential Signalling) Technologie (teilweise auch als Panellink bekannt). Das TMDS-Verfahren wurde von Silicon Image entwickelt und nutzt eine parallel/seriell Wandlung sowie Spannungsdifferenzen zur Übertragung digitaler Bilddaten. TMDS arbeitet mit einem Sender und einem Empfänger. Von der Grafikkarte wird ein paralleler 24 Bit Pixelstrom an die TMDS-Sender geschickt. Der Sender wandelt den Pixelstrom in serielle Daten und schickt diese zusammen mit einem Data Enable (DE) Signal, Steuerdaten und Takt an den Empfänger. Sender und Empfänger verfügen über je einen Decoder für jede Farbe. Die Decoder verarbeiten jeder 8 Pixeldatenbits und 2 Bit Steuersignale, die u.a. Informationen wie Plug-and-Play oder DDC enthalten. Die Grafikkarte und der Monitor werden über drei symmetrische Leitungspaare verbunden (je eines für die Farbe rot, blau und grün). Die Daten werden über die Leitungspaare differenziell übertragen, so dass eine hohe Störsicherheit gegeben ist.
Die TMDS-Übertragung erlaubt eine maximale Bandbreite von 165 MHz. Mit ungeschirmten Kabeln kann eine Entfernung von bis zu 2 Metern zwischen Bildschirm und Rechner realisiert werden.


4. Das Duallink-Verfahren beim DVI
Beim DVI-Standard wird das TMDS-Verfahren auf ein Duallink-System mit 6 symmetrische Leitungspaaren erweitert, die eine höhere Bandbreite von 330 MHz ermöglichen. Die Bandbreite wird auf beide Links gleichmässig mit derselben Taktung verteilt. Die erste Leitung ist für die Übertragung der ungeraden Pixels zuständig. Die zweite Leitung für die der geraden Pixel. Zu Beginn baut sich eine Singlelink-Verbindung auf, wie wir sie beim TMDS kennen. Die zweite Verbindung wird erst aufgebaut, wenn der Bildschirm diese Fähigkeit bestätigt.


5. DVI-Anschlüsse
DVI-Verbinder sind in 2 Varianten verfügbar.
5.1. DVI-V Verbinder
Der DVI-V (DVI-VGA) Verbinder ist für rein digitale Übertragungen vorgesehen. Will man analoge Geräte anschliessen, dann ist ein weiterer VGA-Stecker nötig. Der DVI-V Verbinder hat 24 Pins
5.2 DVI-I Verbinder
Der DVI-I (DVI-Integrated) Verbinder erlaubt die Übertragung von digitalen und analogen Signalen. Der Stecker verfügt über 24 Pins für die Bilddaten plus 5 Pins für die DDC sowie Plug-and-Play Steuerdaten.


6. Übersicht digitale Schnittstellen
Neben dem DVI-Standard gibt es noch 2 weitere digitale Standards, die auch auf dem TMDS-Verfahren basieren. Es handelt sich hierbei um den Plug & Display Standard der VESA sowie den DFP Standard der DFP. Dazu gibt es noch einige Sonderformen auf die wir hier nicht eingehen. Die Unterschiede der einzelnen Standards stellen sich wie folgt dar: