DVI/HDMI信號(hào)傳輸方案
深圳市艾得訊科技有限公司
概述：
隨著數(shù)字信號(hào)處理處理技術(shù)的快速發(fā)展，各種高速數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始被廣大系統(tǒng)集成商和用戶所接受。這為DVI/HDMI等高清晰度圖像信號(hào)的傳輸提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。通過(guò)對(duì)目前的已有的DVI/HDMI應(yīng)用的成功案例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)，目前的DVI/HDMI信號(hào)傳輸方案有如下幾種：
A、 使用DVI/HDMI光纖收發(fā)器和單模/多模光纖進(jìn)行傳輸；
B、 使用DVI/HDMI網(wǎng)線收發(fā)器和特殊的CAT5類網(wǎng)線進(jìn)行傳輸；
C、 使用DVI/HDMI分配器和DVI/HDMI電纜進(jìn)行級(jí)連傳輸；
下面根據(jù)我們?cè)趯?shí)際工程應(yīng)用的情況和多次試驗(yàn)論證對(duì)各種傳輸方案的適用場(chǎng)合和優(yōu)缺點(diǎn)逐一進(jìn)行對(duì)比分析。
一、光纖傳輸模式
光纖傳輸模式的實(shí)現(xiàn)方案是在DVI/HDMI信號(hào)發(fā)送端把DVI/HDMI電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)在光纖介質(zhì)中進(jìn)行傳輸。具體的傳輸方案圖如下：
按DVI/HDMI光纖收發(fā)器使用的激光波長(zhǎng)DVI/HDMI光纖收發(fā)器分為單模和多模兩類，其中單模的波長(zhǎng)大多使用1310nm，多模的波長(zhǎng)大多使用850nm。在傳輸距離方面多模收發(fā)模塊的傳輸距離則僅能達(dá)到200—800m（1600×1200×60或1080P時(shí)），單模收發(fā)模塊的傳輸距離理論上可以達(dá)到10Km（1600×1200×60或1080P時(shí)），不過(guò)，到目前為止還未聽(tīng)說(shuō)過(guò)國(guó)內(nèi)哪個(gè)工程項(xiàng)目使用單模收發(fā)模塊傳輸5Km以上的案例。由于各個(gè)廠家對(duì)DVI/HDMI多模收發(fā)模塊的處理技術(shù)不盡相同，從而導(dǎo)致其傳輸距離具有較大的差距。通過(guò)我們的實(shí)際使用和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一般采用多模光模塊直接處理DVI/HDMI信號(hào)的收發(fā)器，其傳輸距離一般在200米左右。而采用多模光模塊加DVI/HDMI數(shù)字信號(hào)處理的收發(fā)器，其傳輸距離一般在500米左右，較高可達(dá)到800米。
按DVI/HDMI光纖收發(fā)器傳輸一路DVI/HDMI信號(hào)需要耗費(fèi)的光纖芯數(shù)來(lái)分類的話，DVI/HDMI光纖收發(fā)器則分為單芯、雙芯和四芯傳輸三類，單芯傳輸是將DVI/HDMI信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路串行信號(hào)后再送激光器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸。雙芯傳輸是將DVI/HDMI信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路串行信號(hào)后再送激光器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸，在收端把兩路激光轉(zhuǎn)換為兩路串行電信號(hào)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理把兩路串行電信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路DVI/HDMI信號(hào)。四芯傳輸則是將DVI/HDMI信號(hào)的R、G、B和CK分別送激光器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行傳輸，在收端把四路激光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后直接輸出或經(jīng)過(guò)電信號(hào)處理后再輸出。由于設(shè)備成本和器件性能的限制，目前的單芯傳輸方式的分辨率較低，較高僅到1024×768×60，目前還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)哪個(gè)廠家的單芯DVI/HDMI光纖收發(fā)器的分辨率可到1600×1200×60或1080P。不過(guò)這種產(chǎn)品的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是成本相對(duì)雙芯和四芯模式要低。雙芯傳輸方式的分辨率則比單芯傳輸方式高，基本上都可以達(dá)到1600×1200×60或1080P，不過(guò)由于采用了高速激光器，因此其成本是所有傳輸方案中較高的。四芯傳輸方式的分辨率和雙芯傳輸方式一樣，都可以達(dá)到1600×1200×60或1080P，不過(guò)由于信號(hào)被分成了四了通到，因此對(duì)激光器的要求有所降低，因此其成本比雙芯傳輸方式略低，但其分辨率則和雙芯傳輸方式一樣都可到1600×1200×60或1080P。
光纖傳輸模式除了上述好處以外，存的較大缺點(diǎn)就是無(wú)法處理DVI/HDMI設(shè)備之間的EDID信息和熱插拔信號(hào)，雖然有人提出和使用了光纖+銅纜的混合纜傳輸方案，但是由于EDID信號(hào)的雙向特性和信號(hào)特點(diǎn)，也本無(wú)法從根本上解決這一問(wèn)題。特別是有些DVI/HDMI信號(hào)輸出設(shè)備的EDID信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力較弱，從而導(dǎo)致DVI/HDMI設(shè)備之間根本無(wú)法進(jìn)行EDID數(shù)據(jù)通訊。而根據(jù)DVI/HDMI協(xié)議，如果DVI/HDMI輸出設(shè)備讀不到EDID數(shù)據(jù)將關(guān)閉其DVI/HDMI信號(hào)輸出。從而為工程應(yīng)用帶來(lái)巨大的不便。
綜上所述，DVI/HDMI光纖傳輸模式適用與傳輸距離大于150米、對(duì)傳輸成本不受限制、不需要處理EDID數(shù)據(jù)信息和對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求很高的場(chǎng)合。
二、網(wǎng)線傳輸模式
網(wǎng)線傳輸模式的實(shí)現(xiàn)方案是在DVI/HDMI信號(hào)發(fā)送端把DVI/HDMI電信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)線傳輸?shù)牟罘执须娦盘?hào)，在收端再把接收的差分串行電信號(hào)轉(zhuǎn)換為DVI/HDMI信號(hào)。具體的傳輸方案圖如下：
使用網(wǎng)線傳輸模式傳輸DVI/HDMI電信號(hào)主要存在以下幾方面的問(wèn)題：
A、目前市場(chǎng)上銷售的DVI/HDMI信號(hào)收發(fā)器的較高分變率都在1024×768左右，大多不能滿足高端系統(tǒng)的需求。
B、為了保證信號(hào)的完整性，必須使用專門生產(chǎn)的網(wǎng)線，而不能隨意使用市面上銷售的網(wǎng)線。
C、目前市場(chǎng)上銷售的DVI/HDMI信號(hào)收發(fā)器的較大傳輸距離也在
就其上述問(wèn)題，較大限制了使用網(wǎng)線傳輸DVI/HDMI信號(hào)需求。這種傳輸模式與分配器接力傳輸模式相比，雖然傳輸距離相當(dāng)、可靠性也有所提高，但是由于在性能方面遠(yuǎn)不如分配器接力傳輸模式，而且由于專用網(wǎng)線的限制和網(wǎng)線收發(fā)設(shè)備的價(jià)格使得這種傳輸模式在系統(tǒng)成本方面也無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)。而與光纖傳輸模式相比，雖然網(wǎng)線傳輸模式占據(jù)了較大的成本優(yōu)勢(shì)，但是在傳輸距離上卻遠(yuǎn)員還達(dá)不到光纖傳輸模式的傳輸距離。
綜上所述，DVI/HDMI網(wǎng)線傳輸模式適用與傳輸距離不大于50米和對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。
三、分配器接力傳輸模式
分配器接力傳輸模式的是較為傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸模式，實(shí)現(xiàn)原理是利用DVI/HDMI分配器具有的驅(qū)動(dòng)能力和均衡能力傳輸一定的長(zhǎng)度距離，然后再使用下一級(jí)分配器傳輸同等長(zhǎng)度的距離，并以此循環(huán)接力，達(dá)到傳輸?shù)捷^遠(yuǎn)距離的傳輸方式。具體的傳輸方案圖如下：
按照使用設(shè)備和電纜的組合方式，分配器接力傳輸模式有DVI分配器+DVI電纜、DVI分配器+HDMI電纜、HDMI分配器+ HDMI電纜三種組合方式。
從現(xiàn)在市場(chǎng)上的DVI和HDMI電纜情況來(lái)看，DVI電纜較為普及、價(jià)格較便宜，但質(zhì)量也是較為混亂。而HDMI電纜廠家則相對(duì)少些、價(jià)格也較高，但質(zhì)量也要相對(duì)穩(wěn)定得多。
另外從市場(chǎng)上現(xiàn)有的DVI和HDMI分配器來(lái)說(shuō)，主要分為DVI分配器分為兩類，一類是使用HDMI專用分配器件，另外一類則是使用DVI專用編解碼器件和特有的數(shù)字處理技術(shù)。對(duì)于使用HDMI專用分配器件設(shè)計(jì)的DVI分配器，其優(yōu)點(diǎn)是成本較低。其缺點(diǎn)和HDMI分配器一樣，由于這類器件大多是閩臺(tái)某半導(dǎo)體公司的器件，而且是近兩年才推出的器件，由于還沒(méi)有幾百萬(wàn)片以上的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，因此在接口兼容性方面存在有巨大的隱患。這類產(chǎn)品的較大特點(diǎn)就是系統(tǒng)中所有設(shè)備的DVI/HDMI信號(hào)處理器件是同一家半導(dǎo)體公司的器件時(shí)，不管在什么分辨率下都沒(méi)有問(wèn)題。不過(guò)一旦系統(tǒng)中有設(shè)備的DVI/HDMI信號(hào)處理器件不是同一家半導(dǎo)體公司的器件時(shí)，輕則不能傳輸高分辨率DVI/HDMI信號(hào)，重則根本無(wú)信號(hào)輸出。
使用HDMI專用分配器件設(shè)計(jì)的DVI/HDMI分配器的另外一個(gè)缺點(diǎn)是設(shè)備的級(jí)數(shù)量明顯比使用DVI專用編解碼器件和特有的數(shù)字處理技術(shù)的級(jí)數(shù)量少。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于DVI/HDMI信號(hào)在傳輸和處理過(guò)程中，由于電纜、連接器、PCB走線的不一致原因，導(dǎo)致輸出DVI/HDMI信號(hào)的眼圖縮小，而且該特點(diǎn)還有累計(jì)特點(diǎn)。而對(duì)于使用HDMI專用分配器件來(lái)說(shuō)，器件設(shè)計(jì)廠家僅按器件的較好輸出情況進(jìn)行了優(yōu)化，但是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員卻無(wú)法根據(jù)自身使用的連接器和PCB走線情況進(jìn)行調(diào)整以獲得較佳的輸出眼圖。
反之，使用DVI專用編解碼器件和特有的數(shù)字處理技術(shù)的DVI/HDMI分配器則不同，由于這類DVI分配器使用的DVI專用編解碼器件大多采用液晶顯示器和計(jì)算機(jī)顯卡上的專用器件，由于這類器件在**已經(jīng)是**過(guò)上億的使用量，因此不存在接口兼容性方面的隱患，而其成本略比HDMI專用分配器件高一些，但并不存在數(shù)量級(jí)上的變化。同時(shí)由于采用了特有的數(shù)字處理技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)各個(gè)產(chǎn)品的實(shí)際情況進(jìn)行信號(hào)補(bǔ)償，從而保證每個(gè)產(chǎn)品都能達(dá)到較佳的輸出。
不過(guò)，不管是使用HDMI專用分配器件設(shè)計(jì)的DVI/HDMI分配器還是使用DVI專用編解碼器件和特有的數(shù)字處理技術(shù)的DVI/HDMI分配器，由于都存在時(shí)鐘擺率累集問(wèn)題，因此使用分配器接力傳輸模式一般都不**過(guò)四級(jí)，如果系統(tǒng)分辨率**過(guò)1024×768，要求分配器和電纜長(zhǎng)度都不要使用其極限，例如在1600×1200或1080P時(shí)，普通DVI分配器的連接電纜不**過(guò)4米，均衡DVI分配器的連接電纜不**過(guò)10米
針對(duì)上述情況，對(duì)于分配器接力傳輸模式，我們一般建議在高端工程應(yīng)用中采用使用了DVI專用編解碼器件和特有的數(shù)字處理技術(shù)的DVI分配器加HDMI電纜的分配器接力傳輸模式。
分配器接力傳輸模式的一個(gè)好處就是保證了DVI/HDMI設(shè)備之間的EDID數(shù)據(jù)和熱插拔信號(hào)的可靠傳輸。這為DVI/HDMI輸出設(shè)備自適應(yīng)DVI/HDMI顯示設(shè)備提供了可能。例如我們的DVI一分二把輸出口1設(shè)計(jì)為主口，其輸出口1的顯示設(shè)備的EDID可以直接送到前級(jí)設(shè)備。其等結(jié)果就和把顯示設(shè)備直接接到前級(jí)設(shè)備一樣。從而免除了大量的設(shè)備兼容性和性能優(yōu)化問(wèn)題。
分配器接力傳輸模式除了上述好處以外，存的缺點(diǎn)就是系統(tǒng)可靠性較低，特別是對(duì)于需要3次接力以上的場(chǎng)合，有時(shí)中間的接力分配器存在施工和供電困難的問(wèn)題。
綜上所述，DVI/HDMI光纖傳輸模式適用與傳輸距離小于50米、對(duì)工程施工不受限制必須處理EDID數(shù)據(jù)信息和對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求很高的場(chǎng)合。
最后，我們給出這幾種傳輸模式在各種情況下的對(duì)照表
|
傳輸模式 |
兼容性 |
成本 |
維護(hù)性 |
可靠性 |
EDID |
距離 |
分辨率 | |
|
光纖傳輸 |
單模單芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
|
1024×768 |
|
單模雙芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
|
1600×1200 | |
|
單模四芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
|
1600×1200 | |
|
多模單芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
200 |
1024×768 | |
|
多模雙芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
200 |
1600×1200 | |
|
多模四芯 |
較差 |
高 |
較難 |
高 |
不支持 |
200 |
1600×1200 | |
|
網(wǎng)線傳輸 |
較差 |
中等 |
困難 |
高 |
不支持 |
< |
1024×768 | |
|
接力傳輸 |
編解碼分配器+DVI |
好 |
中等 |
容易 |
較低 |
支持 |
< |
1600×1200 |
|
編解碼分配器+HDMI |
好 |
中等 |
容易 |
較低 |
支持 |
< |
1600×1200 | |
|
HDMI分配+DVI |
差 |
中等 |
容易 |
低 |
支持 |
< |
1600×1200 | |
|
HDMI分配+HDMI |
差 |
中等 |
容易 |
低 |
支持 |
< |
1600×1200 | |
和應(yīng)用按理我們發(fā)現(xiàn)HDMI目前在很多方面還存在著一些兼容性問(wèn)題，簡(jiǎn)單的民用目前影響還不是很明顯。但在復(fù)雜的工程中很少得以采用HDMI方案。因此DVI傳輸將在短時(shí)間內(nèi)充當(dāng)著主導(dǎo)角色。為此我們專門推出了針對(duì)工程應(yīng)用級(jí)別的DVI傳輸設(shè)備，但是由于高帶寬數(shù)據(jù)的原因，傳輸距離是應(yīng)用中較為頭痛的問(wèn)題，常規(guī)建議使用在7米范圍之內(nèi)，經(jīng)過(guò)我們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，決定采用單級(jí)驅(qū)動(dòng)，支持多級(jí)集聯(lián)的方案，來(lái)實(shí)現(xiàn)高帶寬數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸（50米之內(nèi)，**過(guò)此范圍建議采用光纖傳輸）。經(jīng)過(guò)我們專業(yè)團(tuán)隊(duì)努力終于解決了高帶寬的DVI信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題。
一、產(chǎn)品方案的選型
根據(jù)我們多年從事，AV、VGA、RGBHV、DVI、HDMI等信號(hào)工程設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，以及產(chǎn)品在工程中應(yīng)用各種情況，我們較終決定還是采用兼容性和穩(wěn)定性為開(kāi)發(fā)方向，所以我們放棄了閩臺(tái)微驅(qū)HDMI方案來(lái)做DVI，其較大優(yōu)點(diǎn)就是比美國(guó)的規(guī)劃圖像公司經(jīng)濟(jì)，但是其缺點(diǎn)是兼容性存在一定問(wèn)題，不確定性存在，美國(guó)規(guī)劃圖像公司的芯片方案優(yōu)點(diǎn)就是DVI信號(hào)的兼容性較為**，尤其是工程用的設(shè)備這應(yīng)該可以選擇的條件，設(shè)備維護(hù)以及系統(tǒng)升級(jí)這是系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)候必定做好充分準(zhǔn)備的，因此兼容性也是工程中設(shè)備必須要考慮的問(wèn)題，因?yàn)?/SPAN>DVI的標(biāo)準(zhǔn)由他們公司制定，所以他們的方案的兼容性也是較為**的特點(diǎn)，雖然美國(guó)的芯片方案缺點(diǎn)就是比較貴，但他們的性能上看符合了我們公司做產(chǎn)品的理念，同時(shí)，設(shè)備的穩(wěn)定性也是工程中使用設(shè)備的尤為重要的，根據(jù)我們多年研發(fā)生產(chǎn)工程設(shè)備的積淀，設(shè)備的芯片、PCB以及對(duì)信號(hào)的理解，我們有實(shí)力研發(fā)出DVI系列的產(chǎn)品，因此我們采用了美國(guó)規(guī)劃圖像公司的芯片方案。經(jīng)過(guò)幾年的應(yīng)用情況看我們DVI設(shè)備的卻是一款具備兼容性和穩(wěn)定性出色的設(shè)備。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)
1、兼容性非常優(yōu)秀，這是由于我們采用了量產(chǎn)的較為優(yōu)秀芯片，有些廠家為了推出經(jīng)濟(jì)型設(shè)備采用了新器件，但其芯片在兼容性方面存在一定的不確定性，但畢竟比較經(jīng)濟(jì)也可以滿足簡(jiǎn)單工作環(huán)境民用。
2、穩(wěn)定性非常優(yōu)秀，一方面我們是多年從事工程信號(hào)設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)，具備了眾多的經(jīng)驗(yàn)積淀；同時(shí)我們?cè)O(shè)備是經(jīng)過(guò)工程檢驗(yàn)的成熟設(shè)備。用量比較多的是東莞愛(ài)高電子公司生產(chǎn)線、展示等方面全部采用了我們的設(shè)備，多年沒(méi)有出現(xiàn)一次返修情況。
3、售后服務(wù)方面我們實(shí)行兩年內(nèi)全部免費(fèi)維修/換貨（包括發(fā)貨費(fèi)用），我們多年從事工程設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售一體的綜合服務(wù)商，我們具備提供優(yōu)質(zhì)售后服務(wù)的能力。