デジタルビジュアルインターフェース（DVI）は、デジタルディスプレイワーキンググループ（DDWG）によって開発されたビデオディスプレイインターフェースです。このデジタルインターフェースは、ビデオディスプレイコントローラーなどのビデオソースをコンピュータモニターなどのディスプレイデバイスに接続するために使用されます。非圧縮デジタルビデオコンテンツ の転送における業界標準を確立することを目的として開発されました。

DVI-Iとして製造されたDVIデバイスはアナログ接続をサポートし、VGAピンを搭載することでアナログVGAインターフェース[1]と互換性があります。一方、DVI-Dデバイスはデジタル接続のみです。この互換性とその他の利点により、DVIは競合するデジタルディスプレイ規格であるプラグアンドディスプレイ（P&D）やデジタルフラットパネル（DFP）[2]よりも広く普及しました。DVIは主にコンピューターに関連付けられていますが、テレビやDVDプレーヤーなどの他の民生用電子機器にも使用されることがあります。

歴史

アナログVGAコネクタの規格更新版を公布する試みは、 1994年と1995年にビデオ電子標準化協会（VESA）によって行われ、コンピュータとモニタ間のケーブルを統合することを目的とした拡張ビデオコネクタ（EVC）が考案されました。 [3] [4] EVCは35ピンのMolex MicroCrossコネクタを使用し、アナログビデオ（入出力）、アナログステレオオーディオ（入出力）、およびデータ（USBおよびFireWire経由）を伝送しました。同時に、デジタルフラットパネルディスプレイの普及に伴い、VGAやEVCに必要な余分なアナログ/デジタル変換ステップを省くデジタルビデオ伝送が優先されるようになりました。[5] : 5–6  EVCコネクタはVESA [6]によって再利用され、 1997年にプラグアンドディスプレイ（P&D）規格が発表されました。 [3] P&Dは、EVCと同様の35ピンMicroCrossコネクタを使用して、オプションとしてアナログビデオ出力とデータ（USBとFireWire）を備えたシングルリンクTMDSデジタルビデオを提供しました。EVCからのアナログオーディオとビデオの入力ラインは、P&Dのデジタルビデオを伝送するために再利用されました。[5] : 4  [7] : §1.3.3 

P&D は物理的に大きく高価なコネクタであったため、企業コンソーシアムが DFP 標準 (1999) を策定しました。これは、20 ピンのマイクロ リボン コネクタを使用したデジタル ビデオ伝送のみに焦点を当て、P&D のアナログ ビデオとデータ機能を省略したものです。[4] : 3  [5] : 4  DVI は代わりに P&D からデータ機能だけを取り除き、29 ピンの MicroCross コネクタを使用してデジタルとアナログのビデオを伝送することを選択しました。[8]重要なのは、DVI がデュアル リンク TMDS 信号を許可していることです。 [ 9]つまり、シングル リンクの P&D および DFP コネクタよりも高い解像度をサポートし、これが業界標準として採用されることにつながりました。 DVI と P&D および DFP の互換性は、通常、適切な物理インターフェイスを提供するパッシブ アダプタを介して実現されます。これは、3 つの標準がすべて同じ DDC/EDID ハンドシェイク プロトコルと TMDS デジタル ビデオ信号を使用しているためです。[10] : §1.3.7 

DVI は 1999 年から製品に採用され始めました。最初の DVI モニターの 1 つは、 1999 年に発売されたApple のオリジナルCinema Displayです。

技術概要

DVI のデジタル ビデオ伝送フォーマットは、 Silicon Imageが開発した、TMDS ( Transition Minimized Differential Signaling )と呼ばれる高速シリアル リンクを利用するシリアル フォーマットであるpanelLinkに基づいています。

TMDS

デジタルビデオピクセルデータは、複数のTMDSツイストペアを使用して伝送されます。電気レベルでは、これらのペアは電気ノイズやその他のアナログ歪みに対して高い耐性を備えています。

シングルリンクDVI 接続には 4 つの TMDS ペアがあります。3 つのデータ ペアは、ビデオ信号の指定された 8 ビット RGB 成分 (赤、緑、青) を伝送し、合計でピクセルあたり 24 ビットになります。4 番目のペアは TMDS クロックを伝送します。バイナリ データは、8b/10b エンコーディングを使用してエンコードされます。DVI はパケット化を使用せず、ラスタライズされたアナログ ビデオ信号であるかのようにピクセル データを転送します。そのため、完全なフレームは各垂直リフレッシュ周期で描画されます。各フレームの完全なアクティブ領域は常に圧縮なしで転送されます。ビデオ モードは通常、ブラウン管(CRT) ディスプレイと互換性のある水平および垂直リフレッシュ タイミングを使用しますが、これは必須ではありません。シングル リンク モードでは、最大 TMDS クロック周波数は 165 MHz で、60 Hz リフレッシュで最大 2.75メガピクセル(ブランキング インターバルを含む)の解像度をサポートします 。実用上、これにより 60 Hz で最大 16:10 画面解像度 1920 × 1200 が可能になります。

高解像度のディスプレイデバイスをサポートするため、DVI仕様にはデュアルリンクの規定が含まれています。デュアルリンクDVIはTMDSデータペアの数を2倍にし、ビデオ帯域幅を実質的に2倍にします。これにより、60Hzで最大2560×1600の高解像度、または低解像度でもより高いリフレッシュレートが可能になります。

互換性

アナログ VGA 信号を使用するディスプレイとの下位互換性を保つため、DVI コネクタの一部の接点はアナログ VGA 信号を伝送します。

基本的なレベルの相互運用性を保証するために、DVI 準拠デバイスは、1 つのベースライン表示モードである「低ピクセル フォーマット」(60 Hz で 640 × 480) をサポートする必要があります。

DDC

最新のアナログVGA コネクタと同様に、DVI コネクタにはディスプレイ データ チャネル(DDC) 用のピンが含まれており、グラフィックス アダプタはモニターの拡張ディスプレイ識別データ(EDID) を読み取ることができます。DDC2 リビジョンを使用するソースとディスプレイが接続されると、ソースは最初にI²Cリンクを介してモニターの EDID ブロックを読み取ることによってディスプレイの機能を照会します。EDID ブロックには、ディスプレイの識別、色の特性 (ガンマ値など)、およびサポートされているビデオ モードのテーブルが含まれています。テーブルでは、優先モードまたはネイティブ解像度を指定できます。各モードは、水平/垂直同期の期間と頻度、アクティブな表示領域の位置、水平解像度、垂直解像度、およびリフレッシュ レートを定義するタイミング値のセットです。

ケーブル長

DVIケーブルの推奨最大長はTMDSクロック周波数に依存するため、仕様には記載されていません。一般的に、1920 × 1200までのディスプレイ解像度では、最長4.5メートル（15フィート）までのケーブルが使用できます。1280 × 1024以下のディスプレイ解像度では、最長15メートル（49フィート）までのケーブルを使用できます。長距離の場合は、信号劣化を軽減するために、外部電源を使用するDVIブースター（信号リピーター）の使用をお勧めします。

コネクタ

デバイスの DVI コネクタには、実装されている信号に応じて次の 3 つの名前のいずれかが付けられます。

  • DVI-I (統合型、デジタルとアナログを同じコネクタに統合。デジタルはシングルリンクまたはデュアルリンク)
  • DVI-D（デジタルのみ、シングルリンクまたはデュアルリンク）
  • DVI-A（アナログのみ）

DVIコネクタのほとんど（DVI-Aは例外）には、デジタルビデオ信号を渡すピンがあります。これらには、シングルリンクとデュアルリンクの2種類があります。シングルリンクDVIは、最大165MHzのTMDSクロックを持つ単一のトランスミッタを使用し、60Hzで最大1920 × 1200の解像度をサポートします。デュアルリンクDVIは、コネクタの中央に6本のピンを追加して、帯域幅を増やし、60Hzで最大2560 × 1600の解像度をサポートします。[11]これらの追加ピンを持つコネクタは、DVI-DL（デュアルリンク）と呼ばれることがあります。デュアルリンクをデュアルディスプレイ（デュアルヘッドとも呼ばれる）と混同しないでください。デュアルディスプレイは、1台のコンピュータに2台のモニターが接続された構成で、2つのシングルリンクDVI接続に DMS-59コネクタが使用されることもあります。

DVIコネクタの中には、デジタル信号に加えてアナログ信号を通すピンを持つものもあり、アナログモニターの接続に使用できます。アナログピンは、DVI-IまたはDVI-Aコネクタの平らな刃の周囲にある4本のピンです。例えば、 VGAモニターはパッシブアダプタを使用することでDVI-I対応のビデオソースに接続できます。アナログピンはVGA信号と直接互換性があるため、パッシブアダプタは製造が簡単で安価であり、DVIでVGAをサポートするための費用対効果の高いソリューションを提供します。DVI-Iコネクタの長く平らなピンは、DVI-Dコネクタの同じピンよりも幅が広いため、たとえ4本のアナログピンを手動で取り外したとしても、オスのDVI-IコネクタをメスのDVI-Dコネクタに接続することはできません。ただし、オスのDVI-DコネクタをメスのDVI-Iコネクタに接続することは可能です。[12]

DVIは、同じコネクタでアナログとデジタルの伝送を含む唯一の広く普及したビデオ規格です。[13]競合する規格はデジタルのみです。これには、独自の名前でFPD-Link （フラットパネルディスプレイ）およびFLATLINKとして知られる低電圧差動信号（ LVDS ）を使用するシステム、およびその後継であるLVDSディスプレイインターフェイス（LDI）とOpenLDIが含まれます。

一部のDVDプレーヤー、HDTVセット、ビデオプロジェクターには、高帯域幅デジタルコンテンツ保護（HDCP）プロトコルを使用してコピー防止のための暗号化信号を送信するDVIコネクタが搭載されています。コンピューターはDVI経由でHDTVセットに接続できますが、デジタル著作権管理（DRM） で保護されたコンテンツを再生するには、グラフィックカードがHDCPに対応している必要があります。

仕様

パッシブDVI-VGAアダプタ。このアダプタはDVI-D出力では動作しません。アダプタがDVI-Dのように見えても、アナログ信号をVGA入力に送るにはDVI-IまたはDVI-A出力が必要です。DVI-DをVGAに接続するには、より高価なアクティブアダプタ（またはコンバータ）が必要です。

デジタル

  • 最小TMDSクロック周波数: 25.175 MHz
    • 必須の「低ピクセルフォーマット」表示モードに使用されます: VGA (640x480) @ 60 Hz
  • 最大シングルリンクTMDSクロック周波数：165 MHz
  • 単一リンク最大総ビットレート（8b/10bオーバーヘッドを含む）: 4.95 Gbit/s
  • デュアル リンク ビット レートは、同一のクロック周波数でのシングル リンクの 2 倍です。
    • 165 MHz クロックでの総ビット レート (8b/10b オーバーヘッドを含む): 9.90 Gbit/s。
      • ネットビットレート（8b/10bオーバーヘッドを差し引いたもの）: 7.92 Gbit/s
    • デュアルリンクモードでは165MHz以上のクロックが許可されます[注1]
  • ピクセルあたりのビット数:
    • サポートされるすべての解像度において、ピクセルあたり 24 ビットのサポートが必須です。
    • ピクセルあたり 24 ビット未満はオプションです。
    • デュアル リンクはオプションでピクセルあたり最大 48 ビットをサポートします。
      • ピクセルあたり 24 ビットを超える深度が必要な場合は、最下位ビットが 2 番目のリンクで送信されます。
  • TMDSクロックサイクルあたりのピクセル数:
    • 1 (1ピクセルあたり24ビット以下のシングルリンク、1ピクセルあたり25～48ビットのデュアルリンク) または
    • 2（ピクセルあたり24ビット以下のデュアルリンク）
  • 表示モードの例（単一リンク）:
    • SXGA ( 1280 × 1024 ) @ 85 Hz、GTFブランキング付き (159 MHz TMDSクロック)
    • FHD ( 1920 × 1080 ) @ 60 Hz、CVT-RB ブランキング付き (139 MHz TMDS クロック)
    • UXGA ( 1600 × 1200 ) @ 60 Hz、GTFブランキング付き (161 MHz TMDSクロック)
    • WUXGA ( 1920 × 1200 ) @ 60 Hz、CVT-RB ブランキング付き (154 MHz TMDS クロック)
    • WQXGA ( 2560 × 1600 ) @ 30 Hz、CVT-RB ブランキング付き (132 MHz TMDS クロック)
  • 表示モードの例（デュアルリンク）:
    • QXGA ( 2048 × 1536 ) @ 72 Hz、CVT ブランキング付き (163 MHz TMDS クロックあたり 2 ピクセル)
    • FHD（1920×1080）@144Hz [14]
    • WUXGA ( 1920 × 1200 ) @ 120 Hz、CVT-RB ブランキング付き (154 MHz TMDS クロックあたり 2 ピクセル)
    • WQXGA ( 2560 × 1600 ) @ 60 Hz、CVT-RB ブランキング付き (135 MHz TMDS クロックあたり 2 ピクセル)
    • WQUXGA ( 3840 × 2400 ) @ 30 Hz、CVT-RB ブランキング付き (146 MHz TMDS クロックあたり 2 ピクセル)

一般化タイミング方式（GTF）はVESA規格であり、 Linuxのgtfユーティリティで簡単に計算できます。協調ビデオタイミング削減ブランキング（CVT-RB）は、 CRT以外のディスプレイの水平および垂直ブランキングを削減するVESA規格です。[15]

デジタルデータのエンコーディング

DVIストリームエンコーディングの目的の一つは、デコードエラーを低減するDCバランス出力を提供することです。この目標は、8ビット以下の文字に10ビットシンボルを使用し、残りのビットをDCバランス調整に使用することで達成されます。

他のビデオ伝送方法と同様に、2つの異なる領域があります。ピクセルデータが送信されるアクティブ領域と、同期信号が送信される制御領域です。アクティブ領域は遷移最小化差動信号方式を使用してエンコードされ、制御領域は固定の8b/10bエンコード方式でエンコードされます。2つの方式は異なる10ビットシンボルを生成するため、受信側はアクティブ領域と制御領域を完全に区別できます。

DVIが設計された当時、ほとんどのコンピューターモニターはブラウン管式で、アナログビデオ同期信号を必要としていました。デジタル同期信号のタイミングはアナログ同期信号のタイミングと一致するため、DVIとアナログ信号間の変換処理には、当時高価だった追加の（高速）メモリは必要ありません。

HDCPは、送信前に10ビットシンボルを変換する追加レイヤーです。受信機は、正しい認証が行われた場合にのみHDCP暗号化を解除できます。制御領域は暗号化されず、受信機にアクティブ領域の開始を知らせます。

時計とデータの関係

DVIは、シングルリンクモードでは1つのTMDSクロックペアと3つのTMDSデータペア、デュアルリンクモードでは6つのTMDSデータペアを提供します。TMDSデータペアは、 TMDSクロック周波数の10倍のグロスビットレートで動作します。各TMDSクロック周期には、8ビットのピクセルカラーを表す10ビットシンボルがTMDSデータペアごとに存在します。シングルリンクモードでは、3つの10ビットシンボルの各セットが1つの24ビットピクセルを表しますが、デュアルリンクモードでは、6つの10ビットシンボルの各セットが2つの24ビットピクセルまたは最大48ビットの色深度の1つのピクセルを表します。

仕様書では、データとクロックが揃っていなくても構わないとされています。ただし、TMDS クロックと TMDS ペアあたりの総ビット レートの比率は 1:10 に固定されているため、不明なアラインメントが長時間維持されます。受信機は、正しいシンボル境界を見つけるために、クロック/データ回復の手法を使用してストリーム上のビットを回復する必要があります。DVI 仕様では、TMDS クロックは 25 MHz から 165 MHz の間で変化できます。この 1:6.6 の比率では、位相ロック ループを使用する場合、広い周波数範囲で動作する必要があるため、クロック回復が困難になる可能性があります。DVI が他のインターフェイスより優れている点の 1 つは、クロック信号と同期信号の両方が送信されるため、ビデオDACを使用してデジタル領域からアナログ領域に信号を変換することが比較的簡単なことです。DisplayPort などの固定周波数インターフェイスでは、送信データからクロックを再構築する必要があります。

ディスプレイの電源管理

DVI仕様には、消費電力を削減するための信号方式が含まれています。アナログVESAディスプレイ電源管理信号 （DPMS）規格と同様に、接続されたデバイスは、自身の電源がオフになったときにモニターの電源をオフにしたり、デバイスのディスプレイコントローラがサポートしている場合はプログラム的にオフにしたりできます。この機能を備えたデバイスは、Energy Star認証も取得できます。

アナログ

DVI仕様書のアナログセクションは簡潔で、電気的特性についてはVESA VSIS [16] 、タイミング情報についてはGTFSなどの他の仕様を参照しています。アナログを含めた理由は、従来のVGAケーブルやコネクタとの互換性を維持するためです。HSync、Vsync、および3つのビデオチャネル用のVGAピンは、DVI-IまたはDVI-A（DVI-Dは除く）コネクタの両方で使用でき、電気的に互換性があります。一方、DDC（クロックとデータ）および5V電源とグランド用のピンは、すべてのDVIコネクタに保持されています。したがって、パッシブアダプタは、DVI-IまたはDVI-A（DVI-Dは除く）とVGAコネクタ間のインターフェースとして使用できます。

DVIおよびHDMI互換性

HDMIは、コンシューマーエレクトロニクス業界によって開発・推進されている新しいデジタルオーディオ/ビデオインターフェースです。DVIとHDMIは、TMDSおよびVESA/DDCツイストペアの電気的仕様は同じです。しかし、HDMIとDVIにはいくつかの重要な違いがあります。

  • HDMI には VGA 互換性がなく、アナログ信号は含まれません。
  • DVI はRGB カラー モデルに限定されていますが、HDMI はYCbCr 4:4:4 およびYCbCr 4:2:2 カラー スペースもサポートしていますが、これらは通常、コンピュータ グラフィックスには使用されません。
  • HDMI は、デジタル ビデオに加えて、デジタル オーディオに使用されるパケットの転送もサポートします。
  • HDMI ソースは、ディスプレイのEDIDブロックを読み取ることで、従来の DVI ディスプレイと HDMI 対応ディスプレイを区別します。

DVI-DデバイスとHDMIデバイス間の相互運用性を高めるため、HDMIソースコンポーネントとディスプレイはDVI-D信号をサポートしています。例えば、HDMIとDVI-Dはどちらもサポートされる解像度とフレームバッファフォーマットの最小セットを重複して定義しているため、HDMIディスプレイをDVI-Dソースで駆動できます。

一部のDVI-Dソースは、非標準の拡張機能を使用して、オーディオを含むHDMI信号を出力します（例：ATI 3000シリーズ、NVIDIA GTX 200シリーズ）。[17]一部のマルチメディアディスプレイは、DVI-HDMIアダプタを使用してオーディオを含むHDMI信号を入力しています。具体的な機能はビデオカードの仕様によって異なります。

逆のシナリオでは、 HDCPオプションをサポートしていないDVIディスプレイは、HDMIソースと互換性があっても、保護されたコンテンツを表示できない可能性があります。リモコン、オーディオトランスポート、xvYCC、ディープカラーなど、HDMI固有の機能は、DVI信号のみをサポートするデバイスでは使用できません。ソースデバイスとデスティネーションデバイス間のHDCP互換性は、各デバイスのメーカー仕様によって異なります。

提案された後継者

2010年12月、インテル、AMD 、および複数のコンピューターおよびディスプレイメーカーは、2013年/2015年からDVI-I、 VGA、LVDSテクノロジーのサポートを中止し、代わりにDisplayPortとHDMIの採用を加速させると発表しました。 [18] [19]また、彼らは次のように述べています。「VGA、DVI、LVDSなどのレガシーインターフェースは時代遅れであり、DisplayPortやHDMIなどの新しい規格が今後最適な接続オプションを提供するのは明らかです。私たちの意見では、DisplayPort 1.2はPCモニターの将来のインターフェースであり、テレビ接続にはHDMI 1.4aが適しています。」

参照

注記

  1. ^ 総帯域幅要件がTMDSクロック330MHzを超える場合にのみ使用されます。仕様では、このようなシナリオでは、最初のリンクのみが単一リンクの最大値を超えて動作することを規定しています。[10] ：§2.2.2。 

参考文献

  1. ^ 「DVI準拠製品の次なる波に業界が備える中、デジタル・ビジュアル・インターフェースの採用が加速」DDWG、インターネット・アーカイブにコピー保存。2000年2月16日。2007年8月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年3月29日閲覧。{{cite news}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)
  2. ^ Eiden, Hermann (1999年7月7日). 「TFTガイド パート3 - デジタルインターフェース」. TomsHardware.com . 2012年3月29日閲覧。
  3. ^ ab 「VESA規格」。ビデオ・エレクトロニクス・スタンダード・アソシエーション。1999年1月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  4. ^ ab Manchester, Gary (1999). VESAデジタルフラットパネル（DFP）規格：ホワイトペーパー（PDF）（レポート）. VESAマーケティング委員会. 2016年1月12日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。
  5. ^ abc Digital Visual Interface & TMDS Extensions (PDF) (レポート). Silicon Image. 2004年10月. 2023年1月31日閲覧。
  6. ^ Manchester, Gary (1996年10月7日). 「Molex PnD 知的財産レター」(PDF) . 2003年2月22日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
  7. ^ 「VESAプラグアンドディスプレイ（P&D）規格、バージョン1」（PDF）。ビデオエ​​レクトロニクス規格協会。1997年6月11日。2003年7月4日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  8. ^ 「MicroCross DVIコネクタシステム：デジタルビジュアルインターフェース規格」（PDF） . Molex. 2000年12月. 2023年1月31日閲覧。
  9. ^ 「MicroCross DVI（デジタルビジュアルインターフェース）コネクタシステム」（PDF） . Molex. 1999年11月. 2023年1月31日閲覧。
  10. ^ ab 「デジタルビジュアルインターフェース改訂版1.0」（PDF）デジタルディスプレイワーキンググループ1999年4月2日. 2023年1月31日閲覧。
  11. ^ Walton, Jarred (2007年3月2日). 「Dell 2407WFPと3007WFPのLCD比較」. AnandTech. 2010年5月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年11月7日閲覧。
  12. ^ ドクター、クエンティン、デュラニー、エメット、スカンディア、トビー (2012). CompTIA A+ Complete Deluxe Study Guide: Exams 220-801 and 220-802 . インディアナポリス、インディアナ州: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-1118324066。
  13. ^ クルーグル、ハーマン (2006). 「8」. CCTV監視：アナログおよびデジタルビデオの実践と技術. バターワース・ハイネマン. p. 268. ISBN 0-7506-7768-6。
  14. ^ 「144Hzに最適なDVIケーブル | The Technology Land」thetechnologyland.com 2019年8月21日2022年7月14日閲覧。
  15. ^ 「Advanced Timing and CEA/EIA-861B Timings」NVIDIA . 2008年6月18日閲覧。
  16. ^ ビデオ信号規格 (VSIS) バージョン 1、Rev. 2 は http://www.vesa.org/ から購入できます。
  17. ^ 「HDMI仕様1.3a付録C」(PDF) HDMI Licensing, LLC. 2006年11月10日. 2009年11月18日閲覧。
  18. ^ インテルニュース –大手PCメーカーがアナログディスプレイを段階的に廃止し、デジタルディスプレイ技術へ移行（2010年12月8日）
  19. ^ 「HDMIバージョン」. 2017年1月17日.2017年2月1日水曜日

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