디지털 비주얼 인터페이스
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1. 개요
디지털 비주얼 인터페이스(DVI)는 1999년 개발된 디지털 디스플레이 장치 연결 규격으로, 아날로그 VGA를 대체하기 위해 VESA에서 제안한 EVC, P&D, DFP 표준의 문제점을 개선하여 디지털 및 아날로그 비디오 신호를 모두 전송하도록 설계되었다. DVI는 TMDS 기술을 사용하여 픽셀 데이터를 전송하며, 싱글 링크와 듀얼 링크 모드를 지원하여 다양한 해상도를 지원한다. DVI는 HDMI와 호환되지만, HDMI는 오디오 전송, YCbCr 색상 공간 지원, HDCP와 같은 추가 기능을 제공한다. DVI는 2010년대에 디스플레이포트와 HDMI로 대체될 것으로 발표되었으며, 현재는 HDMI가 DVI의 후속 기술로 널리 사용되고 있다.
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| 디지털 비주얼 인터페이스 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| |
| 종류 | 디지털 컴퓨터 영상 단자 |
| 개발 | 디지털 디스플레이 워킹 그룹 |
| 개발일 | 1999년 4월 |
| 생산 시기 | 1999년–현재 |
| 대체 | VGA 단자 |
| 대체 대상 | DisplayPort, HDMI |
| 외부 연결 | 예 |
| 핫플러그 | 예 |
| 비디오 신호 | 디지털 비디오 스트림 단일 링크: 1920 × 1200 (WUXGA) @ 60 Hz 듀얼 링크: 2560 × 1600 (WQXGA) @ 60 Hz 아날로그 비디오 스트림: 1920 × 1200 (WUXGA) @ 60 Hz |
| 데이터 비트 폭 | 해당 없음 |
| 데이터 대역폭 | 단일 링크: 3.96 Gbit/s 듀얼 링크: 7.92 Gbit/s |
| 데이터 장치 | 1 |
| 데이터 방식 | 3 × TMDS 데이터 및 클럭 |
| 물리적 연결 | |
| 핀 수 | DVI-D 단일 링크: 19 DVI-D 듀얼 링크: 25 DVI-I 단일 링크: 23 DVI-I 듀얼 링크: 29 DVI-A: 11 DVI-M1-DA: 35 |
| |
| |
| 핀 정보 | |
| 핀 1 | 디지털 빨강- (링크 1), TMDS 데이터 2- |
| 핀 2 | 디지털 빨강+ (링크 1), TMDS 데이터 2+ |
| 핀 3 | TMDS 데이터 2/4 실드 |
| 핀 4 | 디지털 녹색- (링크 2), TMDS 데이터 4- |
| 핀 5 | 디지털 녹색+ (링크 2), TMDS 데이터 4+ |
| 핀 6 | DDC 클럭 |
| 핀 7 | DDC 데이터 |
| 핀 8 | 아날로그 수직 동기 |
| 핀 9 | 디지털 녹색- (링크 1), TMDS 데이터 1- |
| 핀 10 | 디지털 녹색+ (링크 1), TMDS 데이터 1+ |
| 핀 11 | TMDS 데이터 1/3 실드 |
| 핀 12 | 디지털 파랑- (링크 2), TMDS 데이터 3- |
| 핀 13 | 디지털 파랑+ (링크 2), TMDS 데이터 3+ |
| 핀 14 | 모니터 대기 전원, +5V |
| 핀 15 | 핀 14 및 아날로그 동기 반환, 접지 |
| 핀 16 | 핫 플러그 감지 |
| 핀 17 | 디지털 파랑- (링크 1) 및 디지털 동기, TMDS 데이터 0- |
| 핀 18 | 디지털 파랑+ (링크 1) 및 디지털 동기, TMDS 데이터 0+ |
| 핀 19 | TMDS 데이터 0/5 실드 |
| 핀 20 | 디지털 빨강- (링크 2), TMDS 데이터 5- |
| 핀 21 | 디지털 빨강+ (링크 2), TMDS 데이터 5+ |
| 핀 22 | TMDS 클럭 실드 |
| 핀 23 | 디지털 클럭+ (링크 1 및 2), TMDS 클럭+ |
| 핀 24 | 디지털 클럭- (링크 1 및 2), TMDS 클럭- |
| C1 | 아날로그 빨강 |
| C2 | 아날로그 녹색 |
| C3 | 아날로그 파랑 |
| C4 | 아날로그 수평 동기 |
| C5 | 아날로그 접지, R, G, B 신호 반환 |
2. 역사
1994년과 1995년에 비디오 전자 표준 협회(VESA)는 초기 아날로그 VGA 커넥터를 업데이트한 표준을 보급하려 했다. 향상된 비디오 커넥터(EVC)는 컴퓨터와 모니터 간의 케이블을 통합하기 위한 것이었다.[3][4] EVC는 35핀 Molex MicroCross 커넥터를 사용했고, 아날로그 비디오(입력 및 출력), 아날로그 스테레오 오디오(입력 및 출력), 데이터(USB 및 FireWire를 통해)를 전송했다. 하지만 디지털 평판 디스플레이가 보편화되면서 디지털 비디오 전송이 우선시되었고, VGA 및 EVC에 필요했던 아날로그/디지털 변환 단계가 필요 없어졌다.[7]
DVI 인터페이스는 화소의 밝기를 나타내는 이진 데이터를 전송하는 디지털 규약을 사용한다. 디스플레이가 최적 해상도로 구동될 때, 각각의 값을 읽어들여 적절한 화소 밝기를 표시한다. 이 경우 영상 장치의 출력 버퍼에 있는 각 화소는 디스플레이 장치에 있는 화소와 정확히 일치하지만, VGA 같은 아날로그 신호 형태는 전기적 노이즈와 아날로그 왜곡 때문에 인접한 화소에 영향을 준다.
EVC 커넥터는 VESA에 의해 다시 사용되었고,[5] VESA는 1997년에 플러그 앤 디스플레이(P&D) 표준을 출시했다.[3] P&D는 단일 링크 TMDS 디지털 비디오를 제공했고, 선택적으로 아날로그 비디오 출력과 데이터(USB 및 FireWire)를 제공했으며, EVC와 비슷한 35핀 MicroCross 커넥터를 사용했다. EVC의 아날로그 오디오 및 비디오 입력 라인은 P&D용 디지털 비디오를 전송하도록 용도가 변경되었다.[7][6]
P&D는 물리적으로 크고 비싼 커넥터였기 때문에, 여러 회사 컨소시엄이 20핀 마이크로 리본 커넥터를 사용하여 디지털 비디오 전송에만 초점을 맞추고 P&D의 아날로그 비디오 및 데이터 기능을 생략한 DFP 표준(1999)을 개발했다.[4][7] DVI는 P&D에서 데이터 기능만 제거하여 29핀 MicroCross 커넥터를 사용하여 디지털 및 아날로그 비디오를 전송하는 방식을 선택했다.[8] DVI는 듀얼 링크 TMDS 신호를 허용하여,[9] 단일 링크 P&D 및 DFP 커넥터보다 더 높은 해상도를 지원했고, 이는 산업 표준으로 성공적으로 채택되는 결과를 낳았다. DVI와 P&D 및 DFP의 호환성은 세 가지 표준 모두 동일한 DDC/EDID 핸드셰이킹 프로토콜과 TMDS 디지털 비디오 신호를 사용하므로 일반적으로 적절한 물리적 인터페이스를 제공하는 수동 어댑터를 통해 이루어진다.[10]
DVI는 1999년부터 제품에 적용되었다. 최초의 DVI 모니터 중 하나는 1999년에 출시된 애플의 오리지널 시네마 디스플레이였다.
3. 기술 개요
이전 표준인 VGA는 음극선관 기반 장치와 이산 신호를 사용하지 않는 장치에 적합하게 설계되었다. 아날로그 소스가 영상의 각 수평선을 전송할 때 출력 전압 변화가 화소 밝기를 나타내며, 음극선관 장치에서는 화면을 가로지르는 빔 스캔 강도 변화에 사용된다. 그러나 LCD와 같은 디지털 디스플레이에 VGA 같은 아날로그 신호를 사용하면, 이산 화소 배열은 각 밝기 신호 값을 결정해야 한다. 해석기는 일정 간격으로 입력 신호 전압을 수집하여 이를 결정한다. 소스가 컴퓨터와 같은 디지털 장치일 경우, 화소 중앙에서 수집하지 않으면 소스가 왜곡될 수 있으며, 누화(crosstalk) 같은 문제도 발생한다.
DVI의 디지털 비디오 전송 형식은 실리콘 이미지(Silicon Image)에서 개발한 전송 최소화 차동 신호(TMDS)라는 고속 직렬 링크를 활용하는 패널링크를 기반으로 한다.
DVI 케이블에 권장되는 최대 길이는 사양에 포함되어 있지 않다. 이는 TMDS 클럭 주파수에 따라 달라지기 때문이다. 일반적으로 케이블 길이가 최대 4.5m일 경우 최대 1920 × 1200 해상도에서 작동하며, 최대 15m 길이 케이블은 1280 × 1024 이하 해상도에서 사용할 수 있다. 더 긴 거리에서는 신호 저하를 완화하기 위해 외부 전원을 사용하는 신호 중계기인 DVI 부스터를 사용하는 것이 권장된다.
3. 1. TMDS
DVI는 실리콘 이미지사가 제창한 패널 링크 직렬 형식을 기반으로 하며, 변화 최소화 차분 신호(TMDS) 방식을 사용한다. TMDS는 전기적 잡음 및 왜곡에 강한 꼬인 쌍선을 통해 디지털 비디오 픽셀 데이터를 전송한다.
DVI는 '''디지털 디스플레이 워킹 그룹''',(DDWG)이라는 산업계 컨소시엄에 의해 개발되었으며, 각 픽셀의 휘도를 이진 데이터로 전송하여 디스플레이 장치의 성능을 최대한 활용하도록 설계되었다. 소스 장치의 출력 버퍼 (비디오 카드의 VRAM)에 있는 각 픽셀의 휘도 정보와 디스플레이 장치 내의 하나의 픽셀이 직접 대응하므로, 아날로그 신호에서 발생하는 인접한 픽셀의 영향(전기적 노이즈나 신호의 왜곡)을 받지 않는다.
TMDS 링크는 4개의 꼬임쌍선 케이블(적, 녹, 청, 클럭)으로 구성되어 1픽셀당 24비트(풀 컬러)를 전송하며, 신호 타이밍은 아날로그 영상 신호와 거의 일치한다. 디지털 영상 데이터는 수평 귀선 소거 기간을 포함하여 라인마다 전송되며, 패킷화되지 않고 데이터 압축 없이 프레임 전체가 전송된다.
DVI 커넥터는 아날로그 VGA 커넥터와 마찬가지로 Display Data Channel 버전 2(DDC 2) 핀을 포함하여 그래픽 어댑터가 디스플레이의 Extended Display Identification Data(EDID)를 읽을 수 있도록 한다.
3. 1. 1. 싱글 링크
DVI로 사용되는 데이터 형식은 반도체 제조사인 실리콘 이미지가 고안한 패널 링크 직렬 형식에 기반을 둔다. DVI는 변화 최소화 차분 신호(TMDS)를 사용한다. 단일 DVI 링크는 화소당 24비트를 전송할 수 있는 꼬인 네 쌍의 전선(빨강, 녹색, 파랑과 클럭)으로 구성된다. 신호 타이밍은 대부분 아날로그 영상 신호와 정확히 일치한다. 영상은 각각의 줄과 각각의 프레임간에는 패킷화 없이, 비어 있는 줄이 전송된다. 압축 및 변한 부분 영상 전송은 제공되지 않으며, 프레임 전체를 일정하게 재전송한다.
단일 DVI 링크의 60Hz에서 최대 해상도는 2.6메가 화소이다. DVI 단자는 빨강, 녹색, 파랑 쌍의 다른 묶음을 포함하는 두 번째 링크를 제공한다. 단일 링크보다 많은 대역폭이 필요할 때는 두 번째 링크가 활성화되고, 나머지 화소는 각각 전송된다. DVI 설명서는 단일 링크 최대점을 165MHz로 고정하므로, 이보다 느린 모든 디스플레이는 단일 링크 모드를 사용하고, 이보다 빠르면 이중 링크 모드로 전환된다. 이중 링크가 사용될 때, 화소 전송률은 165MHz를 능가한다. 두 번째 링크는 화소가 24비트보다 깊은 비트일 때, 최하위 비트로 전송이 가능하다.
싱글 링크 DVI 연결은 4개의 TMDS 쌍을 가진다. 3개의 데이터 쌍은 픽셀당 총 24비트의 비디오 신호에 대한 지정된 8비트 RGB 구성 요소(빨강, 녹색 또는 파랑)를 전달한다. 네 번째 쌍은 TMDS 클럭을 전달한다. 바이너리 데이터는 8b/10b 인코딩을 사용하여 인코딩된다. DVI는 패킷화를 사용하지 않고, 래스터화된 아날로그 비디오 신호처럼 픽셀 데이터를 전송한다. 따라서 전체 프레임은 각 수직 동기화 기간 동안 그려진다. 각 프레임의 전체 활성 영역은 압축 없이 항상 전송된다. 비디오 모드는 일반적으로 음극선관(CRT) 디스플레이와 호환되는 수평 및 수직 동기화 타이밍을 사용하지만, 이는 필수 사항은 아니다. 싱글 링크 모드에서 최대 TMDS 클럭 주파수는 165MHz이며, 이는 60Hz 주사율에서 최대 2.75 메가픽셀 (블랭킹 간격 포함) 해상도를 지원한다. 실제 사용에서는 최대 16:10 화면 해상도 1920 × 1200, 60Hz를 허용한다.[1]
DVI 사양에서는 싱글 링크에서의 픽셀 클럭 주파수의 최대값은 165MHz이다. 이 제한으로 인해, 수직 동기 주파수 60헤르츠의 경우 최대 해상도는 2.6메가픽셀이 된다. WUXGA의 해상도는 이 제한에 들어가므로 전송할 수 있지만, QXGA의 해상도나 WUXGA에서도 수직 동기 주파수를 60Hz보다 높인 경우에는 제한을 초과하여 전송할 수 없다. 그렇기 때문에, 광대한 고해상도 표시와 다양한 수직 동기 주파수에 대응하기 위해 DVI 커넥터는 두 번째 TMDS 링크를 준비하고 있다.[2]
3. 1. 2. 듀얼 링크
DVI 규격은 더 높은 해상도의 디스플레이 장치를 지원하기 위해 ''듀얼 링크'' 방식을 제공한다. 듀얼 링크 DVI는 변화 최소화 차분 신호(TMDS) 데이터 쌍의 수를 두 배로 늘려 비디오 대역폭을 효과적으로 두 배로 늘린다. 이를 통해 최대 2560 × 1600 해상도에서 60Hz, 또는 더 높은 재생 빈도로 낮은 해상도를 지원한다.[1]
DVI 사양에서는 싱글 링크에서의 픽셀 클럭 주파수의 최대값을 165MHz로 규정한다. 이 제한으로 인해 수직 동기 주파수 60헤르츠에서 최대 해상도는 2.6메가픽셀이다. WUXGA 해상도는 이 제한 내에 포함되어 전송 가능하지만, QXGA 해상도나 WUXGA에서 수직 동기 주파수를 60Hz보다 높이면 제한을 초과하여 전송할 수 없다. 따라서 더 넓은 고해상도 표시와 다양한 수직 동기 주파수를 지원하기 위해 DVI 커넥터는 두 번째 TMDS 링크를 준비한다. 싱글 링크보다 전송 대역폭이 필요할 때 두 번째 TMDS 링크를 활성화하고, 각 TMDS 링크에서 번갈아 픽셀 데이터를 전송한다. 이를 '''듀얼 링크 모드'''라고 한다.[1]
듀얼 링크 모드에서는 싱글 링크 시 픽셀 클럭 주파수 제한이 없어지며, 각 TMDS 링크의 픽셀 클럭 주파수는 165MHz를 초과해도 된다. 따라서 듀얼 링크 모드에서의 종합적인 픽셀 클럭 주파수는 싱글 링크의 픽셀 클럭 주파수 최대값 165MHz를 2배 한 330MHz보다 높게 설정할 수 있다.[1]
DVI 사양은 "픽셀 클럭 주파수가 165MHz에 도달하지 않는 디스플레이 모드는 모두 싱글 링크 모드를 사용하고, 그 이상의 디스플레이 모드는 듀얼 링크 모드를 사용해야 한다"고 규정하며, 픽셀 클럭 주파수 165MHz 미만(링크당 82.5MHz 미만)으로 듀얼 링크 모드를 사용하는 것을 금지한다.[1]
두 번째 링크는 1픽셀당 24비트 이상(48비트 딥 컬러 등)을 필요로 하는 경우에도 사용되며, 이 경우 LSB부터 픽셀 데이터가 전송된다.[1]
3. 2. 호환성
아날로그 VGA 신호를 사용하는 디스플레이와의 하위 호환성을 위해 DVI 커넥터의 일부 접점은 아날로그 VGA 신호를 전달한다. 기본적인 상호 운용성을 보장하기 위해 DVI 준수 장치는 "낮은 픽셀 형식"(60Hz에서 640×480)의 하나의 기본 디스플레이 모드를 지원해야 한다.
3. 3. DDC
현대적인 아날로그 VGA 단자와 마찬가지로, DVI 단자에는 그래픽 어댑터가 모니터의 확장 디스플레이 식별 데이터(EDID)를 읽을 수 있게 해주는 디스플레이 데이터 채널(DDC)을 위한 핀이 포함되어 있다. DDC2 개정을 사용하는 소스와 디스플레이가 연결되면, 소스는 먼저 I²C 링크를 통해 모니터 EDID 블록을 읽어 디스플레이의 기능을 쿼리한다. EDID 블록에는 디스플레이의 식별 정보, 색상 특성(감마 값 등) 및 지원되는 비디오 모드 테이블이 포함되어 있다. 이 테이블은 기본 모드 또는 기본 해상도를 지정할 수 있다. 각 모드는 수평/수직 동기화의 지속 시간과 주파수, 활성 디스플레이 영역의 위치, 수평 해상도, 수직 해상도 및 재생 빈도를 정의하는 타이밍 값의 집합이다.
3. 4. 케이블 길이
DVI 케이블에 권장되는 최대 길이는 사양에 포함되어 있지 않다. 이는 TMDS 클럭 주파수에 따라 달라지기 때문이다. 일반적으로 케이블 길이가 최대 4.5m일 경우 최대 1920 × 1200 해상도에서 작동하며, 최대 15m 길이의 케이블은 1280 × 1024 이하의 해상도에서 사용할 수 있다. 더 긴 거리에서는 신호 저하를 완화하기 위해 외부 전원을 사용하는 신호 중계기인 DVI 부스터를 사용하는 것이 권장된다.
4. 커넥터
DVI 커넥터는 일반적으로 DVI 전용 디지털 영상 신호를 보내는 핀을 포함하며, 이중 링크 시스템의 경우에는 두 번째 데이터 신호 군을 위한 추가적인 핀들이 제공된다.
DVI는 VGA 표준으로 사용하는 아날로그 신호 역시 받아들여 통합했다. 이는 DVI를 보편화했을 뿐만 아니라, 아날로그나 디지털 모니터라도 동일한 커넥터 사용이 가능하게 했다.
DVI 커넥터 장치는 어떤 신호가 유효하는가에 따라서 다음과 같은 3가지 중 하나의 이름을 가지고 있다.
- '''DVI-D''' (디지털 전용)
- '''DVI-A''' (아날로그 전용)
- '''DVI-I''' (디지털 및 아날로그 겸용)
DVI 커넥터는 높은 해상도의 디스플레이를 위한 두 번째 데이터 링크의 규정을 포함하고 있으며, 이를 지원하는 경우 '''DVI-DL'''(이중 링크)라고도 한다.
DVI는 동일한 커넥터에서 아날로그 및 디지털 전송을 모두 포함하는 유일한 널리 사용되는 비디오 표준이다.[13] 경쟁 표준은 전적으로 디지털이며, LVDS를 사용하는 FPD-Link 등이 있다.
USB 신호는 DVI 커넥터에 통합되지 않았지만, VESA M1-DA 커넥터등에는 통합되었다.
몇몇 새로운 DVD 재생기, 고화질 텔레비전과 영상 프로젝터에는 DVI/HDCP 커넥터가 있다. 이 커넥터는 DVI 커넥터와 같지만 저작권 보호를 위한 HDCP 규약을 사용한 암호화된 신호로 전송한다.
DVI-I 커넥터의 길고 평평한 핀은 DVI-D 커넥터의 핀보다 길어서, 아날로그 4핀을 제거한 DVI-I 커넥터는 DVI-D 소켓에 연결할 수 없다.
1990년대 중반 비디오 전자 표준 협회(VESA)는 EVC를 통해 컴퓨터와 모니터 간 케이블 통합을 시도했으나, 디지털 평판 디스플레이의 등장으로 디지털 비디오 전송이 중요해졌다.[7] 이후 VESA는 P&D 표준을 출시했다.[3]
P&D는 크고 비쌌기 때문에, 여러 회사 컨소시엄이 DFP 표준(1999)을 개발했다.[4][7] DVI는 P&D에서 데이터 기능만 제거하고 디지털 및 아날로그 비디오를 전송하는 방식을 선택했다.[8] DVI는 듀얼 링크 TMDS 신호를 허용하여 더 높은 해상도를 지원했고,[9] 이는 산업 표준으로 채택되는 결과로 이어졌다. DVI, P&D, DFP는 동일한 프로토콜과 신호를 사용하므로 어댑터를 통해 호환된다.[10]
DVI는 1999년부터 제품에 적용되기 시작했으며, 최초의 DVI 모니터 중 하나는 애플의 시네마 디스플레이였다.
핀 번호(소켓을 보는 쪽에서)
| 핀 | 명칭 | 기능 |
|---|---|---|
| 1 | TMDS Data 2- | 디지털 빨강 - (링크 1) |
| 2 | TMDS Data 2+ | 디지털 빨강 + (링크 1) |
| 3 | TMDS Data 2/4 shield | |
| 4 | TMDS Data 4- | 디지털 녹색 - (링크 2) |
| 5 | TMDS Data 4+ | 디지털 녹색 + (링크 2) |
| 6 | DDC 클럭 | rowspan=3 | |
| 7 | DDC 데이터 | |
| 8 | 아날로그 수직 동기 | |
| 9 | TMDS Data 1- | 디지털 녹색 - (링크 1) |
| 10 | TMDS Data 1+ | 디지털 녹색 + (링크 1) |
| 11 | TMDS Data 1/3 shield | |
| 12 | TMDS Data 3- | 디지털 파랑 - (링크 2) |
| 13 | TMDS Data 3+ | 디지털 파랑 + (링크 2) |
| 14 | +5V | 대기 상태에서 모니터 전원 |
| 15 | 접지 | 핀 14 및 아날로그 동기 반환 |
| 16 | 핫 플러그 감지 | |
| 17 | TMDS data 0- | 디지털 파랑 - (링크 1) 및 디지털 동기 |
| 18 | TMDS data 0+ | 디지털 파랑 + (링크 1) 및 디지털 동기 |
| 19 | TMDS data 0/5 shield | |
| 20 | TMDS data 5- | 디지털 빨강 - (링크 2) |
| 21 | TMDS data 5+ | 디지털 빨강 + (링크 2) |
| 22 | TMDS clock shield | |
| 23 | TMDS clock+ | 디지털 클럭 + (링크 1 및 2) |
| 24 | TMDS clock- | 디지털 클럭 - (링크 1 및 2) |
| C1 | 아날로그 빨강 | rowspan=4 | |
| C2 | 아날로그 녹색 | |
| C3 | 아날로그 파랑 | |
| C4 | 아날로그 수평 동기 | |
| C5 | 아날로그 접지 | R, G, B 신호 반환 |
4. 1. DVI와 VGA의 연결
DVI 커넥터는 일반적으로 DVI 전용 디지털 영상 신호를 보내는 핀을 포함한다. 이중 링크 시스템의 경우, 두 번째 데이터 신호 군을 위해 추가적인 핀들이 제공된다.DVI 커넥터는 VGA 표준에서 사용되는 오래된 아날로그 신호도 전송하는 핀도 함께 가지고 있다. 이 특징은 DVI를 보급하기 위한 호환 기능으로 규격에 포함되었다. 디스플레이 타입의 변천 과정에서 아날로그 방식이든 디지털 방식이든 동일한 커넥터를 통해 영상 신호를 처리할 수 있었다.
장치의 DVI 커넥터는 구현된 신호선에 따라 세 가지 이름이 있다.
- '''DVI-D''' (디지털 전용)
- '''DVI-A''' (아날로그 전용)
- '''DVI-I''' (Integrated, 디지털 및 아날로그 겸용)
대부분의 DVI 커넥터 유형(DVI-A는 예외)은 디지털 비디오 신호를 전달하는 핀을 가지고 있다. 이것은 두 가지 종류로 제공된다. 단일 링크와 이중 링크. 단일 링크 DVI는 최대 165MHz의 TMDS 클럭을 사용하는 단일 전송기를 사용하여 60Hz에서 최대 1920 × 1200 해상도를 지원한다. 이중 링크 DVI는 두 번째 전송기를 위해 커넥터 중앙에 6개의 핀을 추가하여 대역폭을 늘리고 60Hz에서 최대 2560 × 1600 해상도를 지원한다.[11] 이러한 추가 핀이 있는 커넥터는 때때로 DVI-DL(이중 링크)이라고 한다. 이중 링크는 두 개의 단일 링크 DVI 연결을 위해 DMS-59 커넥터를 사용하는 경우도 있는, 단일 컴퓨터가 두 개의 모니터에 연결된 구성을 의미하는 ''듀얼 디스플레이''(듀얼 헤드라고도 함)와 혼동해서는 안 된다.
디지털 외에도 일부 DVI 커넥터에는 아날로그 신호를 전달하는 핀도 있어 아날로그 모니터를 연결하는 데 사용할 수 있다. 아날로그 핀은 DVI-I 또는 DVI-A 커넥터의 평평한 블레이드를 둘러싸고 있는 네 개의 핀이다. 예를 들어, VGA 모니터는 수동 어댑터를 사용하여 DVI-I가 있는 비디오 소스에 연결할 수 있다. 아날로그 핀은 VGA 신호와 직접 호환되므로 수동 어댑터는 생산이 간단하고 저렴하여 DVI에서 VGA를 지원하는 비용 효율적인 솔루션을 제공한다. DVI-I 커넥터의 긴 평평한 핀은 DVI-D 커넥터의 동일한 핀보다 넓으므로 네 개의 아날로그 핀을 수동으로 제거하더라도 수컷 DVI-I를 암컷 DVI-D에 연결할 수 없다. 그러나 수컷 DVI-D 커넥터를 암컷 DVI-I 커넥터에 연결하는 것은 가능하다.[12]
4. 2. DVI-I와 DVI-D의 연결
DVI 커넥터는 일반적으로 DVI 전용 디지털 영상 신호를 보내는 핀을 포함한다. 이중 링크 시스템의 경우, 두 번째 데이터 신호 군을 위해 추가적인 핀들이 제공된다.DVI 커넥터는 VGA 표준에서 사용되는 아날로그 신호를 전송하는 핀도 함께 가지고 있다. 이 특징은 DVI를 보급하기 위한 호환 기능으로 규격에 포함되었다. 디스플레이 타입의 변천 과정에서 아날로그 방식이든 디지털 방식이든 동일한 커넥터를 통해 영상 신호를 처리할 수 있었다.
장치에 있는 DVI 커넥터는 구현된 신호선에 따라 세 가지 이름이 있다.
- '''DVI-I''' (통합, 동일한 커넥터에 디지털 및 아날로그를 결합, 디지털은 단일 또는 이중 링크일 수 있음)
- '''DVI-D''' (디지털 전용, 단일 링크 또는 이중 링크)
- '''DVI-A''' (아날로그 전용)
대부분의 DVI 커넥터 유형(DVI-A는 예외)은 디지털 비디오 신호를 전달하는 핀을 가지고 있다. 이것은 두 가지 종류로 제공된다. 단일 링크 DVI는 최대 165MHz의 TMDS 클럭을 사용하는 단일 전송기를 사용하여 60Hz에서 최대 1920 × 1200 해상도를 지원한다. 이중 링크 DVI는 두 번째 전송기를 위해 커넥터 중앙에 6개의 핀을 추가하여 대역폭을 늘리고 60Hz에서 최대 2560 × 1600 해상도를 지원한다.[11] 이러한 추가 핀이 있는 커넥터는 때때로 DVI-DL(이중 링크)이라고 한다. 이중 링크는 두 개의 단일 링크 DVI 연결을 위해 DMS-59 커넥터를 사용하는 경우도 있는, 단일 컴퓨터가 두 개의 모니터에 연결된 구성을 의미하는 ''듀얼 디스플레이''(듀얼 헤드라고도 함)와 혼동해서는 안 된다.
디지털 외에도 일부 DVI 커넥터에는 아날로그 신호를 전달하는 핀도 있어 아날로그 모니터를 연결하는 데 사용할 수 있다. 아날로그 핀은 DVI-I 또는 DVI-A 커넥터의 평평한 블레이드를 둘러싸고 있는 네 개의 핀이다. 예를 들어, VGA 모니터는 수동 어댑터를 사용하여 DVI-I가 있는 비디오 소스에 연결할 수 있다. 아날로그 핀은 VGA 신호와 직접 호환되므로 수동 어댑터는 생산이 간단하고 저렴하여 DVI에서 VGA를 지원하는 비용 효율적인 솔루션을 제공한다. DVI-I 커넥터의 긴 평평한 핀은 DVI-D 커넥터의 동일한 핀보다 넓으므로 네 개의 아날로그 핀을 수동으로 제거하더라도 수컷 DVI-I를 암컷 DVI-D에 연결할 수 없다. 그러나 수컷 DVI-D 커넥터를 암컷 DVI-I 커넥터에 연결하는 것은 가능하다.[12]
4. 3. DVI/HDCP
DVI/HDCP 커넥터는 일부 새로운 DVD 재생기, 텔레비전 (HDTV 포함), 영상 프로젝터에 사용된다. 이 커넥터는 물리적으로 DVI 커넥터와 동일하지만, 저작권 보호를 위해 HDCP 프로토콜을 사용하여 신호를 암호화하여 전송한다. DVI 비디오 커넥터가 있는 컴퓨터는 DVI 장치가 있는 다양한 HDTV에 화면을 표시할 수 있다.4. 4. Mini-DVI
Mini-DVI 단자는 (랩톱 컴퓨터와 같이) 크기에 제한이 있는 경우, 풀 사이즈 DVI 단자 대신 종종 보인다.5. 사양
DVI 커넥터는 아날로그 VGA 신호를 사용하는 디스플레이와의 하위 호환성을 위해 일부 접점에서 아날로그 VGA 신호를 전달한다.[16] DVI 준수 장치는 기본적인 상호 운용성을 보장하기 위해 "낮은 픽셀 형식"(60Hz에서 640 × 480)의 기본 디스플레이 모드를 하나 지원해야 한다.
5. 1. 디지털
DVI는 실리콘 이미지가 고안한 패널 링크 직렬 형식을 기반으로 하며, 변화 최소화 차분 신호(TMDS)를 사용한다. 단일 DVI 링크는 화소당 24비트를 전송하는 네 쌍의 꼬인 전선(빨강, 녹색, 파랑, 클럭)으로 구성된다. 신호 타이밍은 아날로그 영상 신호와 거의 일치하며, 영상은 각 줄과 프레임 사이에 빈 줄이 전송되는 방식으로 패킷화 없이 전송된다. 압축 및 변화 부분 영상 전송은 제공되지 않으므로 프레임 전체를 일정하게 재전송한다.단일 DVI 링크는 60Hz에서 최대 2.6메가 화소 해상도를 지원한다. DVI 단자는 빨강, 녹색, 파랑 쌍의 다른 묶음을 포함하는 두 번째 링크를 제공하여, 단일 링크보다 많은 대역폭이 필요할 때 활성화된다. DVI 설명서는 단일 링크 최대점을 165MHz로 고정하므로, 이보다 느리면 단일 링크 모드를 사용하고, 빠르면 이중 링크 모드로 전환된다. 이중 링크 사용 시 화소 전송률은 165MHz를 능가하며, 두 번째 링크는 화소가 24비트보다 깊은 비트일 때 최하위 비트 전송에 사용 가능하다.
DVI 단자는 최근 아날로그 VGA 커넥터처럼 디스플레이 데이터 채널 핀을 포함하며, 버전2(DDC2)는 그래픽 장치가 모니터의 확장된 디스플레이 식별 데이터(EDID)를 판별할 수 있게 한다.
싱글 링크 DVI 연결은 4개의 TMDS 쌍을 가진다. 3개의 데이터 쌍은 픽셀당 총 24비트 비디오 신호의 8비트 RGB 구성 요소(빨강, 녹색, 파랑)를 전달하고, 네 번째 쌍은 TMDS 클럭을 전달한다. 바이너리 데이터는 8b/10b 인코딩으로 인코딩된다. DVI는 픽셀 데이터를 래스터화된 아날로그 비디오 신호처럼 전송하므로, 각 수직 동기화 기간 동안 전체 프레임이 그려진다. 비디오 모드는 음극선관(CRT) 디스플레이와 호환되는 수평 및 수직 동기화 타이밍을 사용하지만, 필수는 아니다.
DVI 규격은 더 높은 해상도를 위해 듀얼 링크를 포함한다. 듀얼 링크 DVI는 TMDS 데이터 쌍을 두 배로 늘려 비디오 대역폭을 두 배로 늘린다.
DVI 스트림 인코딩은 디코딩 오류를 줄이는 DC 밸런스(DC-balanced) 출력을 제공한다. 이는 8비트 이하 문자에 10비트 기호를 사용하고, 추가 비트를 DC 밸런싱에 사용하여 달성된다.
DVI 설계 당시 대부분의 컴퓨터 모니터는 아날로그 비디오 동기화 신호가 필요한 음극선관(CRT) 유형이었다. 디지털 동기화 신호 타이밍은 해당 아날로그 신호와 일치하므로, DVI를 아날로그 신호로 변환하는 과정에서 고속 메모리가 필요하지 않았다.
고대역폭 디지털 콘텐츠 보호(HDCP)는 전송 전 10비트 기호를 변환하는 추가 계층이다. 수신기는 올바른 인증 후 HDCP 암호화를 해제할 수 있다. 제어 영역은 수신기가 활성 영역 시작을 알 수 있도록 암호화되지 않는다.
DVI는 싱글 링크 모드에서 1개의 TMDS 클럭 쌍과 3개의 TMDS 데이터 쌍을, 듀얼 링크 모드에서는 6개의 TMDS 데이터 쌍을 제공한다. TMDS 데이터 쌍은 TMDS 클럭 주파수의 10배인 총 비트 전송률로 작동한다. 각 TMDS 클럭 주기마다 8비트 픽셀 색상을 나타내는 TMDS 데이터 쌍당 10비트 심볼이 있다. 싱글 링크에서는 세 개의 10비트 심볼 집합이 하나의 24비트 픽셀을, 듀얼 링크에서는 여섯 개의 10비트 심볼 집합이 두 개의 24비트 픽셀 또는 최대 48비트 색 심도의 픽셀 하나를 나타낸다.
5. 1. 1. 지원 해상도 예시
DVI는 싱글 링크와 듀얼 링크 두 가지 모드를 제공하며, 지원 해상도는 다음과 같다.| 구분 | 최소 클럭 주파수 | 최대 클럭 주파수 | 클럭 주기당 화소 수 | 화소당 비트 수 | 디스플레이 모드 예시 |
|---|---|---|---|---|---|
| 싱글 링크 | 21.76 MHz | 165 MHz (초당 3.7 기가비트) | 1 | 24 | |
| 듀얼 링크 | 165MHz 이상 | 케이블 품질에 따라 제한됨 (초당 7.4 기가비트 이상) | 2 | 24 또는 48 |
일반 타이밍 공식(GTF)은 영상 장치 표준 협회(VESA) 표준이며, 리눅스 gtf 유틸리티로 계산할 수 있다.
5. 2. 아날로그
DVI 커넥터는 아날로그 VGA 신호를 사용하는 디스플레이와의 하위 호환성을 위해 일부 접점에서 아날로그 VGA 신호를 전달한다.[16] DVI 준수 장치는 기본적인 상호 운용성을 보장하기 위해 "낮은 픽셀 형식"(60Hz에서 640 × 480)의 기본 디스플레이 모드를 하나 지원해야 한다.이전 VGA 케이블 및 커넥터와의 호환성을 유지하기 위해 아날로그 방식을 포함하였다. DVI-I 또는 DVI-A 커넥터에서는 수평 동기화(HSync), 수직 동기화(Vsync), 3개의 비디오 채널을 위한 VGA 핀을 사용할 수 있으며, 이는 전기적으로 호환된다. (DVI-D에서는 사용 불가) 반면 모든 DVI 커넥터에는 DDC(클럭 및 데이터) 핀, 5V 전원 및 접지 핀이 유지된다. 따라서 DVI-I 또는 DVI-A (DVI-D 제외)와 VGA 커넥터는 패시브 어댑터를 사용하여 연결할 수 있다.
- RGB 대역폭 상한: -3dB까지 감쇠를 허용할 경우 400MHz까지 확보
6. DVI와 HDMI 호환성
HDMI는 소비자 가전 업계에서 개발 및 홍보하는 새로운 디지털 오디오/비디오 인터페이스이다. DVI와 HDMI는 TMDS 및 VESA/DDC 트위스트 페어에 대해 동일한 전기적 사양을 가지고 있지만, 몇 가지 주요 측면에서 다르다.
- HDMI는 VGA 호환성이 없으며 아날로그 신호를 포함하지 않는다.
- DVI는 RGB 색상 모델로 제한되는 반면 HDMI는 YCbCr 4:4:4 및 YCbCr 4:2:2 색상 공간도 지원한다.
- HDMI는 디지털 비디오 외에도 디지털 오디오에 사용되는 패킷 전송을 지원한다.
- HDMI 소스는 디스플레이의 EDID 블록을 읽어 레거시 DVI 디스플레이와 HDMI 지원 디스플레이를 구별한다.
DVI-D와 HDMI 장치 간의 상호 운용성을 증진하기 위해 HDMI 소스 구성 요소 및 디스플레이는 DVI-D 신호를 지원한다. 예를 들어, HDMI와 DVI-D 모두 지원되는 최소 해상도 및 프레임 버퍼 형식의 중복 집합을 정의하므로 HDMI 디스플레이는 DVI-D 소스에 의해 구동될 수 있다.
일부 DVI-D 소스는 오디오를 포함한 HDMI 신호를 출력하기 위해 비표준 확장을 사용한다 (예: ATI 3000 시리즈 및 NVIDIA GTX 200 시리즈).[17] 일부 멀티미디어 디스플레이는 오디오와 함께 HDMI 신호를 입력하기 위해 DVI-HDMI 어댑터를 사용한다. 정확한 기능은 비디오 카드 사양에 따라 다릅니다.
반대의 경우, HDCP에 대한 선택적 지원이 없는 DVI 디스플레이는 HDMI 소스와 다른 방식으로 호환되더라도 보호된 콘텐츠를 표시하지 못할 수 있다. 원격 제어, 오디오 전송, xvYCC 및 딥 컬러와 같은 HDMI 관련 기능은 DVI 신호만 지원하는 장치에서는 사용할 수 없다. 소스 및 대상 장치 간의 HDCP 호환성은 각 장치에 대한 제조업체 사양에 따라 달라진다.
HDMI는 DVI를 기반으로 하는 디지털 영상 및 음성용 새로운 규격으로, AV 기기용 기능이 부가되어 있다. 기본적인 디지털 영상 신호에 대해서는 공통이며, DVI-HDMI 변환 케이블 등으로 상호 연결이 가능하지만, 몇 가지 차이점이 있다.
| 항목 | DVI | HDMI |
|---|---|---|
| 아날로그 RGB 지원 | 지원 | 미지원 (신호선 없음) |
| 고해상도 지원 | 듀얼 링크로 신호선 확장 | 싱글 링크 상태로 규격 업데이트하여 고속화 (듀얼 링크 사양 채택 사례 없음) |
| 듀얼 링크 지원 | 지원 | 타입 B 커넥터 제외하고 미지원 (타입 B 커넥터 상품화되지 않음) |
| 고속 전송 지원 | 싱글 링크는 HDMI 1.3 이후(340MHz·10.2Gbps) 및 2.0 이후의 고속 전송(600MHz·18Gbps) 미지원 | 지원 |
| 디지털 음성 중첩 | 미지원 | 지원 |
HDMI에서만 규격화된 디지털 음성 중첩 등은 DVI 신호를 처리하는 기기에서는 지원되지 않는다. 또한 규격 외 제품 중에는 DVI 단자에서 HDMI 신호를 출력하여 디지털 음성을 내장하거나, DVI 입력 커넥터이지만 HDMI 규격에 따른 디지털 음성 신호를 수신하는 기기도 있다.
7. 제안된 후속 기술
- IEEE 1394는 고화질 오디오-비디오 네트워크 연합에서 비디오를 포함한 모든 케이블 연결 요구 사항에 대해 제안되었으나, 압축되지 않은 HD 비디오를 처리할 충분한 처리량을 갖추지 못해 비디오 게임 및 대화형 프로그램 가이드와 같은 응용 프로그램에는 적합하지 않다.
- 고화질 멀티미디어 인터페이스(HDMI)는 순방향 호환 표준으로, 디지털 오디오 전송도 포함한다.
- 통합 디스플레이 인터페이스(UDI)는 인텔에서 DVI와 HDMI를 모두 대체하기 위해 제안되었지만, 디스플레이포트가 선호되면서 중단되었다.
- 디스플레이포트 (VESA에서 DVI를 대체하기 위해 제안한 라이선스 프리 표준으로, 선택적 DRM 메커니즘을 갖추고 있음) / 미니 디스플레이포트
- 썬더볼트: USB-C 커넥터(썬더볼트 3 이상부터; 썬더볼트 1 및 2에는 미니 디스플레이포트 커넥터 사용)를 사용하지만 PCI 익스프레스(PCIe)와 디스플레이포트(DP)를 하나의 직렬 신호로 결합하여 비디오 디스플레이 외에 PCIe 장치의 연결을 허용하는 인터페이스이다. 또한 DC 전원도 제공한다.
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