[ZT]DVI间歇黑屏的真正原因，DVI接口技术揭秘

tanzn78

690G接DVI间歇黑屏的真正原因，DVI接口技术揭秘
我在网上找到了一些资料，690G使用DVI接口间歇黑屏，和显卡DVI信号输出质量和显卡信号输出带宽有关。DVI对高分辨率的支持性不如D-SUB，使用DVI接口对显卡数字信号的输出质量要求非常之高的，从显卡芯片的采用到PCB电路的设计都会影响到DVI输出信号的质量，甚至显示器面板的性能的高低对信号质量的要求也不一样，所以仅仅拥有DVI接口不代表就可以享受真正的数字显示。而现实情况是相当一部分显卡的DVI数字信号输出质量都不过关，最重要的原因在于显卡集成的TMDS数字信号传送器不过关，ATI显卡似乎更严重些，我在网上搜了一下结果显示接DVI黑屏的现象不是690G的专利，极少数 NV的显卡也存在此问题，ATI的相对多些。关于DVI数字接口技术标准具体可以参考以下文章。
摘自泡泡俱乐部

就目前的市场销售情况来说，液晶显示器(LCD)的销售额已经超过了传统的CRT显示器(不过由于液晶显示器的单价较高，具体的销售数量（台）还没有超过CRT)。目前人们选择液晶显示器一方面是看重该产品的节能性，一方面看重其体积小、占地少。目前销售的液晶显示器普遍都具有两种接口，DVI（数字视频接口）和模拟接口（D型15针）。

由于液晶采用的是一种纯数字的设备，那么直接通过DVI接口输入数字信号当然会更好，而通过D型15针接口就显得有些不明智了（RAMDAC将数字信号转为模拟信号，再将模拟信号传入液晶显示器，最后通过液晶显示器内部再次转为数字信号）。在CRT占据天下时模拟接口自然没有什么问题，不过在液晶大行其道的今天就显得有些不合时宜了。

实际上，笔记本电脑在很久以前就开始通过LVDS（低电压微分信号）传送器、接收器实现全数字显示了。而目前使用越来越多的数字接口（DVI）是由DDWG(Digital Display Working Group)开发的。

对于模拟接口的显示器，我们都知道它和PC连接时需要进行手动调节才能得到好的图象；而对于采用DVI接口的显示器，尽管其承诺无需调节就可以达到有效的显示效果，不过这种情况只能在传送器和接收器都兼容DVI标准的前提下，同时还需要转换的信号符合标准，这个要求目前还很少有产品可以达到。数码接口芯片的供应商Silicon Image在购进7块GeForceFX 5200显卡进行测试后，发现其中没有一块符合DVI标准。仅仅拥有DVI接口并不意味着可以实现纯数字显示。

DVI标准

DVI 是一种连接显卡系统和显示设备的标准，特别是纯数码显示设备，比如LCD等。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。如果用户希望得到一个完美显示的画面，那么传送器就需要将干净的信号传给接收器，而接收器自己也需要将信号解码并干净的传给显示器。

为了实现符合DVI标准，显卡在硬件上必须支持最低25.175MHz的带宽，这是实现最低的 640×480@60Hz分辨率画面的条件。目前的DVI">为了实现符合DVI标准，显卡在硬件上必须支持最低25.175MHz的带宽，这是实现最低的640×480@60Hz分辨率画面的条件。目前的DVI 1.0标准规定的最大单通道带宽为165MHz，也就是在大多数情况下实现1600×1200的分辨率。

消隐期是指显示器准备开始显示另一幅画面或区域所需要的时间。CRT因为需要将电子枪重新定位到屏幕的一角，所以需要的消隐期相当的高；而LCD所需要的消隐期则相对短的多，不过并不是所有的产品都是这样。DVI标准要求LCD显示器的消隐期小于5％，如果消隐期大于这个标准，那么就需要显示器具有更大的带宽。举个例子：从理论上来讲，1600×1200分辨率下需要142MHz的带宽，如果计算上5％的消隐期，那么142MHz的带宽就显得有些紧张了。

DVI是基于TMDS(transition minimized differential signaling) 电子协议设立的。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，传递的信号具有3-6个数据通道对以及一个频率信号对。在两个 DVI通道的情况下，标准则允许更大的带宽。双连接的DVI显卡可以支持最大330MHz的带宽，这样可以轻松实现每个象素8bit数据，2048×1536分辨率。一块带有两个DVI通道的显卡具有2个TMDS传送器和2个DVI接口，这两个接口可以用来驱动两个不同的数字显示器。当然，用户也可以选择只驱动一个显示器，这样就可以获得更高的单通道带宽驱动高分辨率的画面（比如优派的VP2290b）。

测试DVI

上面我们提到，显示一个高分辨率画面需要一个高带宽信号，不过将数据以高带宽传输并不是一个简单的工作，需要用心设计传送器和接收器，甚至是显卡的PCB线路（这也是成功的关键）。一个高质量的传送器必须可以产生干净的信号，不过信号可以因为电路板设计的拙劣而“变形”和“扭曲”。为了实现高分辨率画面，我们就需要对传送器进行测试，来确保它可以产生干净的信号；同时也需要对显示器的接收器做测试，来保证它可以干净的对信号解码并显示出尽可能完美的画面。

通常对显卡的测试方法是将液晶显示器、投影仪等DVI接受设备也显卡连接，测试人员查看不同设备上显示出的图案是否准确；对于接收器的测试则是将将其和不同的DVI传送器（通常是显卡）连接，查看测试图案是否符合原图。实际上，这两项测试均依赖与测试人员的观察，这可以相当主观而不易掌握的技巧。

科学的测试应该是在示波器下查看、分析传送器发送出的信号，通过观察示波器屏幕上的图案可以得到更客观、准确的判断。信号会在示波器上形成一个眼型的图案（Data Eye）。

在162MHz通过的眼型图案

这里是一个标准的眼型图案测试画面，我们给出的是在162MHz带宽上的图样。示波器通过自身的软件增加了一个黑色覆盖区，符合要求的数据区（橙、黄色区域）不会和蓝色区域混合，也就是说如果眼型图案保持在黑色区域内部，那么我们就可以认为信号是合格的。不过这种方法需要测试人员自行计算图象的抖动、上冲、下行值，并判断信号图象是否符合。

不过Silicon Image和Tektronix合作为Tek TDS 7404示波器开发了一款软件来自动进行计算，为测试人员提供了一种更好的方式。TDS 7404的结构类似与PC，采用的也是Windows操作系统，编写软件自然不是什么太困难的事。该软件在上面的图表上自动生成黑色和蓝色的区域，并会对信号的正确性发出“Pass”（通过）或是“Fail”（失败）的信息。不过这款产品可不便宜，一台全配置的TDS 7404，售价70000美元，上面提到的软件售价为2000美元。
测试DVI接收器要相对麻烦一些，因为在这里测试人员必须自行生成测试图案，在其中还要包括足够的干扰和抖动来测试接收器的极限。对接收器的测试是为了让数字显示设备可以呈现出尽可能干净的画面

实际测试

目前越来越多的显卡芯片都设计了内建的TMDS传送器。这对于显卡设计而言是一项挑战，它意味这模拟和数字混合信号电路需要通过制造技术来满足纯数字信号的需要。集成TMDS传送器的质量需要最好的，目前大约有7家显卡厂商采用了Silicon Image的传送器芯片。实际上，我们选择了一款带有两个DVI接口的显卡来进行测试，该显卡内建了一个TMDS传送器，同时也采用的Silcon Image的SiI164芯片提供另一个DVI接口。

Eye Diagram - 使用SiI 164芯片（虽然一般用户察觉不到，但即使采用独立的SI TMDS芯片，如果电路设计不当都有问题，那么GPU集成的TMDS质量就可想而知了）

大家可以发现，这款芯片没有通过测试。软件绘制的蓝色区域超过了信号的边界。

根据Silicon Image的Mark Williams的说法，在PCB上更合理的设计SiI164芯片可以解决这个问题；同时在实际使用中，一般用户也不会察觉到这个问题。

当我们切换到显卡内建的TMDS传送器接口时，情况变得更糟糕了。首先，我们将一个使用边际DVI接收器的液晶显示器与其连接，产生的画面可以用“糟糕”来形容，Tek示波器甚至无法生成眼型图案。
出现这样的情况主要时因为集成的TMDS传送器只有142MHz的工作频率，为了提供1600×1200的画面而不得不减少了信号消隐期。这种做法在一些显示器上不会出现什么问题，不过在更多其他产品上则会引起图象抖动、象素点偏移等情况。

不过在我们的测试中，即使使用了减少了消隐期（142MHz）还是无法得到正确的画面（如上图所示）。

对于DVI展望

显卡集成的TMDS传送器出现的问题并不是不能克服的，我们相信已经有一些显卡芯片厂商可以拿出合适的产品，不过一切都需要在测试过后才可以下结论。
通常的画质研究集中在显卡如何通过特殊的渲染功能产生漂亮的画面，不过现在我们应该加入一项新的测试内容：DVI信号一致性。我们会在今后对DVI信号的质量做更深入的探讨，并希望它成为今后显卡测试的一部分。




部分回复摘录：

所谓的数字到数字，省略转换，减少损耗，很大程度上是纯理论角度的一厢情愿，也可以说是一种理想状态。事实是，DVI对信号传输的要求远远高于D-Sub，因此要让DVI真正实现或者接近理想的（也是应有的）效果需要付出相当的代价，而目前能够做到这一点的产品并不太多。DVI实现的成本居高不下，显示器端的原因固然存在，更重要的恐怕还是信号源本身的原因。

[13楼]：
那是自然的,要不然IBM那个变态的LCD (3840*2400分辨率24位色)也不会指定用MATROX的PCI64的幻日了,
BTW,MATROX的PCI64的幻日在TMDS芯片上加了散热片,看来芯片高频下发热不小.加散热片大概是为了让芯片在极限频率下提高稳定性.

[14楼]：
MGA在专业多头领域是无敌的，这个自然不用说，VP2290搭配两块NV专业卡的效果我看见过，也还不错——当然，是SI的TMDS芯片。

至于内建TMDS有多烂，除了FX5200之外，可以告诉你，我身边的R9800 Pro接VP201s，屏幕在不停震颤、顶端有红色条纹、间歇性黑屏而且越来越频繁。

[15楼]：
ATI的输出JITTER一向是最差的,其他公司好些,但现在真正过硬的只有用SI的TMDS芯片。

[16楼]：
那你推荐DVI的同时是不是还应该推荐一下SI的TMDS芯片啊？要不然真有人用DVI搭配FX5200或者R9800上了1600×1200出问题怎么办？

[21楼]：
问题在于，即使你推荐了，恐怕也很难买到啦，现在ATi和NV都在芯片里集成了TMDS，所以做显卡的为了降低成本基本上都不用SI的芯片了，咋办？

[19楼]：
刚测完LG L2320AL，标称DVI-D只有1280×1024，DVI-I能到1600×1200，标准分辨率1920×1200就只有D-Sub了。

[20楼]：
DVI和DUB15都是有品质好坏之分的,但DVI是有门槛效应的,当DVI足够好时,再提高信号质量对画质就无用了.

[33楼]：
是啊，那就好。所以说，至少在1600×1200这样的高分辨率下，用集成TMDS的DVI，还不如老老实实用D-Sub来得可靠。

[34楼]：
但一句话,买的起1920*1200 20.1寸LCD的人应当有米买的到DVI-D输出品质好的卡.

——这就是你应该告诉他们的，而不是简单地说，DVI好，DVI好，DVI就是好。

[35楼]：
并且至少在23英寸，16:10的L2320AL上，目前D-Sub还是惟一的选择，用DVI根本连标准分辨率都达不到。

[38楼]：
关键是要用SI的TMDS芯片+良好的外围,1920*1200已接近DVI-D单通到的极限了, 并不是到不了啊
16:10的L2320AL不清楚,但APPLE的20寸(1920*1200)用NV的专业卡(你可以去问有只野猫)和幻日和P系列是没问题的(我问过MATROX的技术支持)
BTW,165MHZ能不能支持1920*1200关键看你的LCD的消隐时间是不是短,如果太长就不行了,

TMDS是每时钟送一个象点的数距.
1920*1200*60=144M,理论上只要144M时种就够了,但要有余量,要消隐.做的好的话DVI-D单通到还是能支持1920*1200*60HZ 24位色的

本人总结：
大屏想用DVI的话还是换一块带独立TMDS的高端显卡吧，想要大屏还要完美效果那就只有选专业级的显卡加专业级显示器了。要不然还是老老实实用D-SUB吧