Interfaz visual digital

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Interfaz visual digital (DVI)

Un conector DVI-D macho (enlace único)
Tipo	Conector de vídeo para ordenador digital
Historial de producción
Diseñador	Grupo de trabajo sobre pantallas digitales
Diseñado	Abril de 1999 ; hace 25 años ( 1999-04 )
Producido	1999-presente
Reemplazado	Conector VGA
Reemplazado por	Puerto de pantalla , HDMI
Especificaciones generales
Conectable en caliente	Sí
Externo	Sí
Señal de vídeo	Transmisión de vídeo digital: Enlace único: 1920 × 1200 ( WUXGA ) a 60 Hz Enlace doble: 2560 × 1600 ( WQXGA ) a 60 Hz Transmisión de vídeo analógica: 1920 × 1200 ( WUXGA ) a 60 Hz
Patas	DVI-D de enlace único: 19 DVI-D de enlace doble: 25 DVI-I de enlace único: 23 DVI-I de enlace doble: 29 DVI-A: 11 DVI-M1-DA: 35
Datos
Tasa de bits	(Enlace único) 3,96 Gbit/s (Enlace doble) 7,92 Gbit/s
Máximo de dispositivos	1
Protocolo	3 × datos de señalización diferencial de transición minimizada y reloj
Distribución de pines
Un conector DVI-I hembra desde el frente
Codificado por colores (haga clic para leer el texto)
Pin 1	Datos TMDS 2−	Rojo digital− (enlace 1)
Pin 2	Datos TMDS 2+	Red digital+ (enlace 1)
Pin 3	Datos TMDS 2/4 blindaje
Pin 4	Datos TMDS 4−	Verde digital− (enlace 2)
Pin 5	Datos TMDS 4+	Verde digital+ (enlace 2)
Pin 6	Reloj DDC
Pin 7	Datos DDC
Pin 8	Sincronización vertical analógica
Pin 9	Datos TMDS 1−	Verde digital− (enlace 1)
Pin 10	Datos TMDS 1+	Verde digital+ (enlace 1)
Pin 11	Datos TMDS 1/3 blindaje
Pin 12	Datos TMDS 3−	Azul digital− (enlace 2)
Pin 13	Datos TMDS 3+	Azul digital+ (enlace 2)
Pin 14	+5 V	Alimentación para el monitor cuando está en modo de espera
Pin 15	Suelo	Retorno para el pin 14 y sincronización analógica.
Pin 16	Detección de conexión en caliente
Pin 17	Datos TMDS 0−	Azul digital− (enlace 1) y sincronización digital
Pin 18	Datos TMDS 0+	Digital blue+ (enlace 1) y sincronización digital
Pin 19	Datos TMDS 0/5 escudo
Pin 20	Datos TMDS 5−	Rojo digital− (enlace 2)
Pin 21	Datos TMDS 5+	Red digital+ (enlace 2)
Pin 22	Protector de reloj TMDS
Pin 23	Reloj TMDS+	Reloj digital+ (links 1 y 2)
Pin 24	Reloj TMDS−	Reloj digital− (enlaces 1 y 2)
C1	Analógico rojo
C2	Verde analógico
C3	Azul analógico
C4	Sincronización horizontal analógica
C5	Tierra analógica	Retorno para señales R, G y B

La interfaz visual digital ( DVI ) es una interfaz de visualización de vídeo desarrollada por el Digital Display Working Group (DDWG). La interfaz digital se utiliza para conectar una fuente de vídeo, como un controlador de pantalla de vídeo , a un dispositivo de visualización , como un monitor de ordenador . Se desarrolló 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 tienen soporte para 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, condujo a su amplia aceptación por 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 .

Un intento anterior de promulgar un estándar actualizado para el conector VGA analógico fue realizado por la Asociación de Estándares de Electrónica de Video (VESA) en 1994 y 1995, con el Conector de Video Mejorado (EVC), que tenía como objetivo consolidar los cables entre la computadora y el monitor. ^{[3] [4] EVC usaba un conector} Molex MicroCross de 35 pines y transportaba 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 cambió a la transmisión de video digital, que eliminaría los pasos de conversión analógico/digital adicionales requeridos 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 video digital} TMDS de enlace único con, como opción, salida de video analógico y datos (USB y FireWire), utilizando un conector MicroCross de 35 pines similar a EVC; las líneas de entrada de audio y video analógicos de EVC fueron reutilizadas para transportar video 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 vídeo digital mediante un conector de microcinta de 20 pines y omitió las capacidades de vídeo y datos analógicos de P&D. ^{[4] : 3  [5] : 4} En cambio, DVI optó por quitarle sólo las funciones de datos a P&D, utilizando un conector MicroCross de 29 pines para transportar vídeo 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 un solo enlace, lo que llevó a su adopción exitosa como estándar de la industria. La compatibilidad de DVI con P&D y DFP se logra típicamente a través de adaptadores pasivos que proporcionan interfaces físicas apropiadas, ya que los tres estándares utilizan los mismos protocolos de enlace DDC/EDID y señales de vídeo digital TMDS. ^{[10] : §1.3.7}

DVI se incorporó a 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 video digital de DVI se basa en panelLink , un formato serial desarrollado por Silicon Image que utiliza un enlace serial de alta velocidad llamado señalización diferencial minimizada de transición (TMDS).

Los datos de píxeles de vídeo digital se transportan mediante múltiples pares trenzados TMDS . A nivel eléctrico, estos pares son muy resistentes al ruido eléctrico y otras formas de distorsión analógica .

Una conexión DVI de enlace único tiene cuatro pares TMDS. Tres pares de datos llevan su componente RGB de 8 bits designado (rojo, verde o azul) de la señal de video 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 píxeles como si fueran una señal de video analógica rasterizada . Como tal, se dibuja el cuadro completo durante cada período de actualización vertical. El área activa completa de cada cuadro siempre se transmite sin compresión. Los modos de video generalmente usan 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 del reloj TMDS es de 165 MHz, que admite una resolución máxima de 2,75  megapíxeles (incluido el intervalo de borrado ) a una actualización de 60 Hz. Para 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 . El enlace dual DVI 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 lograr compatibilidad con versiones anteriores de pantallas que utilizan señales VGA analógicas, algunos de los contactos del conector DVI transportan las señales VGA analógicas.

Para garantizar un nivel básico de interoperabilidad, los dispositivos compatibles con DVI deben admitir un modo de visualización de referencia , "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 utilizan 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 una tabla de modos de video compatibles. 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 la frecuencia de la sincronización horizontal/vertical, la posición del área de pantalla activa, la resolución horizontal, la resolución vertical y la frecuencia de actualización.

La longitud máxima recomendada para los cables DVI no está incluida en la especificación, ya que depende de la frecuencia de reloj TMDS. En general, los cables de hasta 4,5 metros (15 pies) de longitud funcionarán con resoluciones de pantalla de hasta 1920 × 1200. Se pueden utilizar cables más largos de hasta 15 metros (49 pies) de longitud con resoluciones de pantalla de 1280 × 1024 o inferiores. Para distancias mayores, se recomienda el uso de un amplificador DVI (un repetidor de señal que puede utilizar una fuente de alimentación externa) para ayudar a mitigar la degradación de la señal.

El conector DVI de un dispositivo recibe uno de tres nombres, según las señales que implementa:

• DVI-I (integrado, combina digital y analógico en el mismo conector; digital puede ser de enlace simple o doble)
• DVI-D (sólo digital, enlace simple o enlace doble)
• DVI-A (sólo analógico)

La mayoría de los tipos de conectores DVI (la excepción es el DVI-A) tienen pines que pasan señales de video digital. Estos vienen en dos variedades: enlace simple y enlace dual. El DVI de enlace simple emplea un solo transmisor con un reloj TMDS de hasta 165 MHz que admite resoluciones de hasta 1920 × 1200 a 60 Hz. El DVI de enlace dual agrega seis pines, en el centro del conector, para un segundo transmisor que aumenta el ancho de banda y admite resoluciones de hasta 2560 × 1600 a 60 Hz. ^[11] Un conector con estos pines adicionales a veces se denomina DVI-DL (enlace dual). El enlace dual no debe confundirse con la pantalla dual (también conocida como pantalla dual ), que es una configuración que consiste en una sola computadora conectada a dos monitores, a veces utilizando un conector DMS-59 para dos conexiones DVI de enlace simple.

Además de la señal digital, algunos conectores DVI también tienen pines que pasan una señal analógica, que se puede utilizar para conectar un monitor analógico. Los pines analógicos son los cuatro que rodean la patilla plana de un conector DVI-I o DVI-A. Un monitor VGA , por ejemplo, se puede conectar a una fuente de vídeo con DVI-I mediante el uso de un adaptador pasivo. Dado que los pines analógicos son directamente compatibles con la señalización VGA, los adaptadores pasivos son sencillos y baratos de producir, lo que proporciona una solución rentable para soportar VGA en DVI. El pin plano largo de un conector DVI-I es más ancho que el mismo pin de un conector DVI-D, por lo que incluso si se quitaran manualmente los cuatro pines analógicos, no sería posible conectar un DVI-I macho a un DVI-D hembra. Sin embargo, es posible unir un conector DVI-D macho con un conector DVI-I hembra. ^[12]

DVI es el único estándar de vídeo extendido que incluye transmisión analógica y digital en el mismo conector. ^[13] Los estándares competidores son exclusivamente digitales: estos 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, la interfaz de pantalla LVDS (LDI) y OpenLDI .

Algunos reproductores de DVD , televisores de alta definición y proyectores de vídeo tienen conectores DVI que transmiten una señal cifrada para proteger contra copias mediante el protocolo de protección de contenido digital de alto ancho de banda (HDCP). Las computadoras se pueden conectar a televisores de alta definición mediante DVI, pero la tarjeta gráfica debe ser compatible con HDCP para reproducir contenido protegido por la gestión de derechos digitales (DRM).

• Frecuencia mínima de reloj TMDS: 25,175 MHz
  • Se utiliza para el modo de visualización obligatorio de "formato de píxeles bajos": VGA (640x480) a 60 Hz
• Frecuencia máxima de reloj TMDS de enlace único: 165 MHz
• Velocidad de bits bruta máxima de un solo enlace (incluida la sobrecarga de 8b/10b): 4,95 Gbit/s
  • Tasa de bits neta (restando la sobrecarga de 8b/10b): 3,96 Gbit/s
• Las velocidades de bits de enlace dual son el doble que las de un enlace único a una frecuencia de reloj idéntica.
  • Tasa de bits bruta (incluida la sobrecarga de 8b/10b) a una frecuencia de reloj de 165 MHz: 9,90 Gbit/s.
    • Tasa de bits neta (restando la sobrecarga de 8b/10b): 7,92 Gbit/s
  • Se permiten relojes superiores a 165 MHz en modo de enlace dual ^{[nota 1]}
• Bits por píxel:
  • La compatibilidad con 24 bits por píxel es obligatoria en todas las resoluciones admitidas.
  • Menos de 24 bits por píxel es opcional.
  • El enlace dual admite opcionalmente hasta 48 bits por píxel.
    • Si se desea una profundidad superior a 24 bits por píxel, los bits menos significativos se envían en el segundo enlace.
• Píxeles por ciclo de reloj TMDS:
  • 1 (enlace único de 24 bits o menos por píxel y enlace dual de 25 a 48 bits por píxel) o
  • 2 (enlace dual a 24 bits o menos por píxel)
• Ejemplos de modos de visualización ( enlace único ):
  • SXGA ( 1280 × 1024 ) a 85 Hz con supresión GTF (reloj TMDS de 159 MHz)
  • FHD ( 1920 × 1080 ) a 60 Hz con supresión de CVT-RB (reloj TMDS de 139 MHz)
  • UXGA ( 1600 × 1200 ) a 60 Hz con supresión GTF (reloj TMDS de 161 MHz)
  • WUXGA ( 1920 × 1200 ) a 60 Hz con supresión CVT-RB (reloj TMDS de 154 MHz)
  • WQXGA ( 2560 × 1600 ) a 30 Hz con supresión de CVT-RB (reloj TMDS de 132 MHz)
• Ejemplos de modos de visualización ( enlace dual ):
  • QXGA ( 2048 × 1536 ) a 72 Hz con supresión de CVT (2 píxeles por reloj TMDS de 163 MHz)
  • FHD ( 1920 × 1080 ) a 144 Hz ^[14]
  • WUXGA ( 1920 × 1200 ) a 120 Hz con supresión CVT-RB (2 píxeles por reloj TMDS de 154 MHz)
  • WQXGA ( 2560 × 1600 ) a 60 Hz con supresión CVT-RB (2 píxeles por reloj TMDS de 135 MHz)
  • WQUXGA ( 3840 × 2400 ) a 30 Hz con supresión CVT-RB (2 píxeles por reloj TMDS de 146 MHz)

La fórmula de sincronización generalizada (GTF) es un estándar VESA que se puede calcular fácilmente con la utilidad gtf de Linux . La fórmula de sincronización de video coordinada con supresión reducida (CVT-RB) es un estándar VESA que ofrece supresión horizontal y vertical reducida para pantallas que no se basan en CRT. ^[15]

Uno de los objetivos 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 balanceo en CC.

Al igual que otras formas de transmisión de vídeo, existen dos regiones diferentes: la región activa, donde se envían los datos de los píxeles, y la región de control, donde se envían las señales de sincronización. La región activa se codifica mediante señalización diferencial de transición minimizada , mientras que la región de control se codifica con una codificación fija de 8b/10b . Como los dos esquemas producen símbolos de 10 bits diferentes, un receptor puede diferenciar por completo entre las regiones activa y de control.

Cuando se diseñó el DVI, la mayoría de los monitores de ordenador todavía eran del tipo de tubo de rayos catódicos que requieren señales de sincronización de vídeo analógicas. La sincronización de las señales de sincronización digital coincide con las analógicas equivalentes, por lo que el proceso de transformación de DVI a y desde una señal analógica no requiere memoria adicional (de alta velocidad), costosa en aquella época.

HDCP es una capa adicional que transforma los símbolos de 10 bits antes de transmitir. Solo después de la autorización correcta, el receptor puede deshacer el cifrado HDCP. Las regiones de control no se cifran para que el receptor sepa cuándo comienza la región activa.

DVI proporciona un par de relojes 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 tasa 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 de hasta 48 bits de profundidad de color .

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 tasa de bits bruta por par TMDS está fija en 1:10, la alineación desconocida se mantiene a lo largo del tiempo. El receptor debe recuperar los bits en la transmisión 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 1:6,6 puede dificultar la recuperación del reloj, ya que los bucles de enganche de fase , si se utilizan, deben funcionar en un amplio rango de frecuencias. 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 señales para reducir el consumo de energía. De manera similar al estándar de señalización de administración de energía de pantalla (DPMS) VESA analógico, un dispositivo conectado puede apagar un monitor cuando se apaga el dispositivo conectado 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 señala otras especificaciones como VESA VSIS ^[16] para características eléctricas y GTFS para información de sincronización. La motivación para incluir la analógica 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 5 V de alimentación y tierra se mantienen en todos los conectores DVI. Por lo tanto, un adaptador pasivo puede interactuar entre conectores DVI-I o DVI-A (pero no DVI-D) y VGA.

HDMI es una interfaz de audio/video digital más reciente desarrollada y promocionada 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 difieren en varios aspectos clave.

• HDMI carece de compatibilidad con VGA y no incluye señales analógicas.
• DVI está limitado al modelo de color RGB , mientras que HDMI también admite los espacios de color YCbCr 4:4:4 y YCbCr 4:2:2, que generalmente no se utilizan para gráficos de computadora.
• Además del vídeo digital, HDMI admite el transporte de paquetes utilizados para audio digital.
• Las fuentes HDMI diferencian entre pantallas DVI tradicionales y pantallas compatibles con HDMI leyendo el bloque EDID de la pantalla .

Para promover la interoperabilidad entre dispositivos DVI-D y HDMI, los componentes y pantallas de origen HDMI admiten la señalización DVI-D. Por ejemplo, una pantalla HDMI puede ser controlada por una fuente DVI-D porque tanto HDMI como DVI-D definen un conjunto mínimo superpuesto de resoluciones admitidas y formatos de búfer de cuadros.

Algunas fuentes DVI-D utilizan extensiones no estándar para emitir señales HDMI, incluido el audio (por ejemplo, la serie ATI 3000 y la serie NVIDIA GTX 200 ). ^[17] Algunas pantallas multimedia utilizan un adaptador DVI a HDMI para introducir la señal HDMI con audio. Las capacidades exactas varían según las especificaciones de la tarjeta de vídeo.

En el caso inverso, una pantalla DVI que no tenga compatibilidad opcional con 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 admitan señales DVI. La compatibilidad con HDCP entre los dispositivos de origen y destino está sujeta a las especificaciones del fabricante de cada dispositivo.

• La IEEE 1394 fue propuesta por la High-Definition Audio-Video Network Alliance (HANA Alliance) para todas las necesidades de cableado, incluido el video, a través de cable coaxial o 1394 como flujo de datos combinado. Sin embargo, esta interfaz no tiene suficiente capacidad de procesamiento para manejar video HD sin comprimir, por lo que no es adecuada para aplicaciones como videojuegos y guías de programas interactivos .
• Interfaz multimedia de alta definición (HDMI), un estándar compatible con versiones posteriores que también incluye transmisión de audio digital
• Intel propuso la interfaz de pantalla unificada (UDI) para reemplazar tanto a DVI como a HDMI, pero quedó obsoleta en favor de DisplayPort .
• DisplayPort (un estándar sin licencia propuesto por VESA para suceder a DVI que tiene mecanismos DRM opcionales) / Mini DisplayPort
• Thunderbolt : una interfaz que utiliza el conector USB-C (a partir de Thunderbolt 3; el conector Mini DisplayPort se utilizó para Thunderbolt 1 y 2) pero combina PCI Express (PCIe) y DisplayPort (DP) en una señal serial, lo que permite la conexión de dispositivos PCIe además de pantallas de video. También proporciona alimentación de CC.

En diciembre de 2010, Intel , AMD y varios fabricantes de computadoras y pantallas anunciaron que dejarían de soportar las tecnologías DVI-I, VGA y LVDS a partir de 2013/2015, y en su lugar 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 para el futuro. En nuestra opinión, DisplayPort 1.2 es la interfaz futura para monitores de PC, junto con HDMI 1.4a para conectividad de TV".

• DMS-59 : un conector de tamaño DVI único que proporciona dos canales DVI o VGA de enlace único
• Lista de conectores de vídeo
• Diiva
• Lightning (conector)

• Silicon Image ; Molex (1999-04-02). "Digital Visual Interface" (PDF) . Revisión 1.0: Publicación de especificaciones iniciales. Grupo de trabajo de pantallas digitales . Archivado desde el original el 13 de agosto de 2012.{{cite web}}: CS1 maint: URL no apta ( enlace )