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DVI/HDMI信号传输方案
发表时间:2009/2/27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DVI/HDMI信号传输方案

 

                                                 深圳市艾得讯科技有限公司

概述:

       随着数字信号处理处理技术的快速发展,各种高速数字信号处理设备已经开始被广大系统集成商和用户所接受。这为DVI/HDMI等高清晰度图像信号的传输提出了严峻的考验。通过对目前的已有的DVI/HDMI应用的成功案例进行统计分析后发现,目前的DVI/HDMI信号传输方案有如下几种:

A、 使用DVI/HDMI光纤收发器和单模/多模光纤进行传输;

B、 使用DVI/HDMI网线收发器和特殊的CAT5类网线进行传输;

C、 使用DVI/HDMI分配器和DVI/HDMI电缆进行级连传输;

下面根据我们在实际工程应用的情况和多次试验论证对各种传输方案的适用场合和优缺点逐一进行对比分析。

一、光纤传输模式

       光纤传输模式的实现方案是在DVI/HDMI信号发送端把DVI/HDMI电信号转换为光信号在光纤介质中进行传输。具体的传输方案图如下:

DVI/HDMI光纤收发器使用的激光波长DVI/HDMI光纤收发器分为单模和多模两类,其中单模的波长大多使用1310nm,多模的波长大多使用850nm。在传输距离方面多模收发模块的传输距离则仅能达到200800m1600×1200×601080P),单模收发模块的传输距离理论上可以达到10Km1600×1200×601080P),不过,到目前为止还未听说过国内哪个工程项目使用单模收发模块传输5Km以上的案例。由于各个厂家对DVI/HDMI多模收发模块的处理技术不尽相同,从而导致其传输距离具有较大的差距。通过我们的实际使用和实验发现,一般采用多模光模块直接处理DVI/HDMI信号的收发器,其传输距离一般在200米左右。而采用多模光模块加DVI/HDMI数字信号处理的收发器,其传输距离一般在500米左右,最高可达到800米。

DVI/HDMI光纤收发器传输一路DVI/HDMI信号需要耗费的光纤芯数来分类的话,DVI/HDMI光纤收发器则分为单芯、双芯和四芯传输三类,单芯传输是将DVI/HDMI信号转换为一路串行信号后再送激光器转换为光信号进行传输。双芯传输是将DVI/HDMI信号转换为两路串行信号后再送激光器转换为光信号进行传输,在收端把两路激光转换为两路串行电信号,通过数字信号处理把两路串行电信号转换为一路DVI/HDMI信号。四芯传输则是将DVI/HDMI信号的RGBCK分别送激光器转换为光信号进行传输,在收端把四路激光转换为电信号后直接输出或经过电信号处理后再输出。由于设备成本和器件性能的限制,目前的单芯传输方式的分辨率较低,最高仅到1024×768×60,目前还没有听说哪个厂家的单芯DVI/HDMI光纤收发器的分辨率可到1600×1200×601080P。不过这种产品的一个优点是成本相对双芯和四芯模式要低。双芯传输方式的分辨率则比单芯传输方式高,基本上都可以达到1600×1200×601080P,不过由于采用了高速激光器,因此其成本是所有传输方案中最高的。四芯传输方式的分辨率和双芯传输方式一样,都可以达到1600×1200×601080P,不过由于信号被分成了四了通到,因此对激光器的要求有所降低,因此其成本比双芯传输方式略低,但其分辨率则和双芯传输方式一样都可到1600×1200×601080P

光纤传输模式除了上述好处以外,存的最大缺点就是无法处理DVI/HDMI设备之间的EDID信息和热插拔信号,虽然有人提出和使用了光纤+铜缆的混合缆传输方案,但是由于EDID信号的双向特性和信号特点,也本无法从根本上解决这一问题。特别是有些DVI/HDMI信号输出设备的EDID信号驱动能力极弱,从而导致DVI/HDMI设备之间根本无法进行EDID数据通讯。而根据DVI/HDMI协议,如果DVI/HDMI输出设备读不到EDID数据将关闭其DVI/HDMI信号输出。从而为工程应用带来巨大的不便。

综上所述,DVI/HDMI光纤传输模式适用与传输距离大于150米、对传输成本不受限制、不需要处理EDID数据信息和对信号质量要求很高的场合。

二、网线传输模式

网线传输模式的实现方案是在DVI/HDMI信号发送端把DVI/HDMI电信号转换为适合网线传输的差分串行电信号,在收端再把接收的差分串行电信号转换为DVI/HDMI信号。具体的传输方案图如下:

使用网线传输模式传输DVI/HDMI电信号主要存在以下几方面的问题:

A、目前市场上销售的DVI/HDMI信号收发器的最高分变率都在1024×768左右,大多不能满足高端系统的需求。

B、为了保证信号的完整性,必须使用专门生产的网线,而不能随意使用市面上销售的网线。

C目前市场上销售的DVI/HDMI信号收发器的最大传输距离也在50左右。

就其上述问题,极大限制了使用网线传输DVI/HDMI信号需求。这种传输模式与分配器接力传输模式相比,虽然传输距离相当、可靠性也有所提高,但是由于在性能方面远不如分配器接力传输模式,而且由于专用网线的限制和网线收发设备的价格使得这种传输模式在系统成本方面也无明显优势。而与光纤传输模式相比,虽然网线传输模式占据了较大的成本优势,但是在传输距离上却远员还达不到光纤传输模式的传输距离。

综上所述,DVI/HDMI网线传输模式适用与传输距离不大于50米和对信号质量要求不高的场合。

三、分配器接力传输模式

       分配器接力传输模式的是最为传统的信号传输模式,实现原理是利用DVI/HDMI分配器具有的驱动能力和均衡能力传输一定的长度距离,然后再使用下一级分配器传输同等长度的距离,并以此循环接力,达到传输到较远距离的传输方式。具体的传输方案图如下:

按照使用设备和电缆的组合方式,分配器接力传输模式有DVI分配器+DVI电缆、DVI分配器+HDMI电缆、HDMI分配器+ HDMI电缆三种组合方式。

从现在市场上的DVIHDMI电缆情况来看,DVI电缆最为普及、价格最便宜,但质量也是最为混乱。而HDMI电缆厂家则相对少些、价格也较高,但质量也要相对稳定得多。

另外从市场上现有的DVIHDMI分配器来说,主要分为DVI分配器分为两类,一类是使用HDMI专用分配器件,另外一类则是使用DVI专用编解码器件和特有的数字处理技术。对于使用HDMI专用分配器件设计的DVI分配器,其优点是成本较低。其缺点和HDMI分配器一样,由于这类器件大多是台湾某半导体公司的器件,而且是近两年才推出的器件,由于还没有几百万片以上的应用经验,因此在接口兼容性方面存在有巨大的隐患。这类产品的最大特点就是系统中所有设备的DVI/HDMI信号处理器件是同一家半导体公司的器件时,不管在什么分辨率下都没有问题。不过一旦系统中有设备的DVI/HDMI信号处理器件不是同一家半导体公司的器件时,轻则不能传输高分辨率DVI/HDMI信号,重则根本无信号输出。

使用HDMI专用分配器件设计的DVI/HDMI分配器的另外一个缺点是设备的级数量明显比使用DVI专用编解码器件和特有的数字处理技术的级数量少。产生这种现象的原因是由于DVI/HDMI信号在传输和处理过程中,由于电缆、连接器、PCB走线的不一致原因,导致输出DVI/HDMI信号的眼图缩小,而且该特点还有累计特点。而对于使用HDMI专用分配器件来说,器件设计厂家仅按器件的最好输出情况进行了优化,但是产品设计人员却无法根据自身使用的连接器和PCB走线情况进行调整以获得最佳的输出眼图。

反之,使用DVI专用编解码器件和特有的数字处理技术的DVI/HDMI分配器则不同,由于这类DVI分配器使用的DVI专用编解码器件大多采用液晶显示器和计算机显卡上的专用器件,由于这类器件在全球已经是超过上亿的使用量,因此不存在接口兼容性方面的隐患,而其成本略比HDMI专用分配器件高一些,但并不存在数量级上的变化。同时由于采用了特有的数字处理技术,设计人员可以根据各个产品的实际情况进行信号补偿,从而保证每个产品都能达到最佳的输出。

不过,不管是使用HDMI专用分配器件设计的DVI/HDMI分配器还是使用DVI专用编解码器件和特有的数字处理技术的DVI/HDMI分配器,由于都存在时钟摆率累集问题,因此使用分配器接力传输模式一般都不超过四级,如果系统分辨率超过1024×768,要求分配器和电缆长度都不要使用其极限,例如在1600×12001080P时,普通DVI分配器的连接电缆不超过4米,均衡DVI分配器的连接电缆不超过10

针对上述情况,对于分配器接力传输模式,我们一般建议在高端工程应用中采用使用了DVI专用编解码器件和特有的数字处理技术的DVI分配器加HDMI电缆的分配器接力传输模式。

分配器接力传输模式的一个好处就是保证了DVI/HDMI设备之间的EDID数据和热插拔信号的可靠传输。这为DVI/HDMI输出设备自适应DVI/HDMI显示设备提供了可能。例如我们的DVI一分二把输出口1设计为主口,其输出口1的显示设备的EDID可以直接送到前级设备。其等结果就和把显示设备直接接到前级设备一样。从而免除了大量的设备兼容性和性能优化问题。

分配器接力传输模式除了上述好处以外,存的缺点就是系统可靠性较低,特别是对于需要3次接力以上的场合,有时中间的接力分配器存在施工和供电困难的问题。

综上所述,DVI/HDMI光纤传输模式适用与传输距离小于50米、对工程施工不受限制必须处理EDID数据信息和对信号质量要求很高的场合。

最后,我们给出这几种传输模式在各种情况下的对照表

传输模式

兼容性

成本

维护性

可靠性

EDID

距离

分辨率

光纤传输

单模单芯

较差

较难

不支持

10Km

1024×768

单模双芯

较差

较难

不支持

10Km

1600×1200

单模四芯

较差

较难

不支持

10Km

1600×1200

多模单芯

较差

较难

不支持

200-500m

1024×768

多模双芯

较差

较难

不支持

200-500m

1600×1200

多模四芯

较差

较难

不支持

200-500m

1600×1200

网线传输

较差

中等

困难

不支持

<50m

1024×768

接力传输

编解码分配器+DVI

中等

容易

较低

支持

<50m

1600×1200

编解码分配器+HDMI

中等

容易

较低

支持

<50m

1600×1200

HDMI分配+DVI

中等

容易

支持

<50m

1600×1200

HDMI分配+HDMI

中等

容易

支持

<50m

1600×1200

 

和应用按理我们发现HDMI目前在很多方面还存在着一些兼容性问题,简单的民用目前影响还不是很明显。但在复杂的工程中很少得以采用HDMI方案。因此DVI传输将在短时间内充当着主导角色。为此我们专门推出了针对工程应用级别的DVI传输设备,但是由于高带宽数据的原因,传输距离是应用中最为头痛的问题,常规建议使用在7米范围之内,经过我们严谨的论证,决定采用单级驱动,支持多级集联的方案,来实现高带宽数字信号的长距离传输(50米之内,超过此范围建议采用光纤传输)。经过我们专业团队努力终于解决了高带宽的DVI信号长距离传输问题。

一、产品方案的选型

根据我们多年从事,AVVGARGBHVDVIHDMI等信号工程设备研发经验,以及产品在工程中应用各种情况,我们最终决定还是采用兼容性和稳定性为开发方向,所以我们放弃了台湾微驱HDMI方案来做DVI,其最大优点就是比美国的规划图像公司经济,但是其缺点是兼容性存在一定问题,不确定性存在,美国规划图像公司的芯片方案优点就是DVI信号的兼容性最为突出,尤其是工程用的设备这应该首选的条件,设备维护以及系统升级这是系统规划时候必定做好充分准备的,因此兼容性也是工程中设备必须要考虑的问题,因为DVI的标准由他们公司制定,所以他们的方案的兼容性也是最为突出的特点,虽然美国的芯片方案缺点就是比较贵,但他们的性能上看符合了我们公司做产品的理念,同时,设备的稳定性也是工程中使用设备的尤为重要的,根据我们多年研发生产工程设备的积淀,设备的芯片、PCB以及对信号的理解,我们有实力研发出DVI系列的产品,因此我们采用了美国规划图像公司的芯片方案。经过几年的应用情况看我们DVI设备的却是一款具备兼容性和稳定性出色的设备。

二、产品特点

1、兼容性非常优秀,这是由于我们采用了量产的最为优秀芯片,有些厂家为了推出经济型设备采用了新器件,但其芯片在兼容性方面存在一定的不确定性,但毕竟比较经济也可以满足简单工作环境民用。

2、稳定性非常优秀,一方面我们是多年从事工程信号设备的研发生产的企业,具备了众多的经验积淀;同时我们设备是经过工程检验的成熟设备。用量比较多的是东莞爱高电子公司生产线、展示等方面全部采用了我们的设备,多年没有出现一次返修情况。

       3、售后服务方面我们实行两年内全部免费维修/换货(包括发货费用),我们多年从事工程设备研发、生产、销售一体的综合服务商,我们具备提供优质售后服务的能力。

三、方案应用

如图: 

 

 
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