DVI Digital Visual Interface by Diego Vallejo

TECNOLOGÍA

PUNTA

DVI Digital Visual Interface La interfaz visual digital (en inglés DVI, "digital visual interface") es una interfaz de vídeo diseñada para obte ner la máxima calidad de visualización posible en pantallas digitales, tales como los monitores de cristal líquido de pantalla plana y los proyectores digitales. Fue desarrollada por el con sorcio industrial DDWG ("Digital Display Working Group", Grupo de Trabajo para la Pantalla Digital). Por extensión del lenguaje, al conector de dicha interfaz se le llama conector tipo DVI. En esta nota veremos aspecto de este estándar y su comparación con otros usuales. Informe de Federico Prado fedprado@webelectronica.com.ar

Introducción Los estándares analógicos, como el VGA, están diseñados para dispositivos CRT (tubo de rayos catódicos o tubo catódico). La fuente varía su tensión de salida con cada línea que emite para representar el brillo deseado. En una pantalla CRT, esto se usa para asignar al rayo la intensidad adecuada mientras éste se va desplazando por la pantalla. Este haz de electrones no está presente en pantallas digitales; en su lugar hay una matriz de puntos capaces de emitir luz (píxeles) a los que se debe asignar un valor de brillo para conformar una imagen. El decodificador hace esta tarea tomando muestras de la tensión de entrada a intervalos regulares. Cuando la fuente es

digital, como el caso de una computadora, esto puede provocar distorsión si las muestras no se toman en el centro de cada píxel, y, en general, el grado de ruido entre píxeles adyacentes es elevado. En DVI el brillo de los píxeles se transmite en forma de números binarios presentes en una lista. Cuando la pantalla posee su resolución nativa, sólo tiene que leer cada número y aplicar ese brillo al píxel apropiado. De esta forma, cada píxel del buffer de salida de la fuente se corresponde directamente con un píxel en la pantalla, mientras que con una señal analógica el aspecto de cada píxel puede verse afectado por sus píxeles adyacentes, así como por el ruido eléctrico y otras formas de distorsión analógica.

El formato de datos de DVI está basado en el formato de serie PanelLink, desarrollado por Silicon Image Inc. y emplea TMDS ("Transition Minimized D i fferential Signaling", Señal Diferencial con Tr a n s i c i ó n Minimizada). Un enlace DVI consiste en un cable de cuatro pares trenzados: uno para cada color primario (rojo, verde, y azul) y otro para el "reloj" (que sincroniza la transmisión). El sincronismo de la señal es similar al de una señal analógica de vídeo. La imagen se transmite línea por línea con intervalos de borrado entre cada línea y entre cada fotograma. No se usa compresión ni transmisión por paquetes y no admite que sólo se transmitan las zonas cambiadas de la imagen. Esto significa que se

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Tecnología de Punta transmite la pantalla entera. Con un solo enlace DVI (o Single Link), la máxima resolución posible a 60Hz es de 2,6 megapíxeles. Por esto, el conector DVI admite un segundo enlace (Dual Link), con otro conjunto de pares trenzados para el rojo, el verde y el azul. Cuando se requiere un ancho de banda mayor que el que permite un solo enlace, el segundo se activa, y los dos pueden emitir píxeles alternos. El estándar DVI especifica un límite máximo de 165MHz para los enlaces únicos, de forma que los modos de pantalla que requieran un ancho de banda inferior pueden usar el modo de enlace único, y los que requieran más deben usar el modo de enlace doble. Cuando se usan los dos enlaces, cada uno puede sobrepasar los 165MHz. El segundo enlace también se puede usar cuando se necesiten más de 24 bits por píxel, en cuyo caso transmite los bits menos significativos. Al igual que los conectores analógicos VGA modernos, el conector DVI tiene pines para el canal de datos de pantalla, versión 2 (DDC 2) que permite al adaptador gráfico leer los datos

de identificación de pantalla extendidos (EDID, "Extended Display Identification Data").

Monitores DVI Hoy una amplia gama de monitores y otros equipos de video tienen conectores DVI, que nacieron a principios de 2003 con el monitor T221 de IBM cuenta con cuatro conectores DVI de enlace único y una resolución de 3820x2400, o casi 9,2 millones de píxeles. Su frecuencia de actualización es de sólo 13Hz y se conecta a un enlace único. Puede alcanzar 41Hz conectando los cuatro conectores a tarjetas gráficas. Hay modelos posteriores que se pueden conectar a una tarjeta gráfica DVI de doble enlace, obteniendo así una frecuencia de 24Hz, aunque esto se consigue usando una caja separadora externa que convierte la señal de doble enlace en dos señales de enlace único para el monitor. La pantalla Cinema HD Display de 30 pulgadas de Apple, que apareció en el mercado a mediados de 2004 fue una de las

primeras pantallas del mercado en usar una conexión DVI de doble enlace. Su resolución nativa es 2560x1600, unos 4,1 millones de píxeles. El conector DVI (figura 1) normalmente posee pines para transmitir las señales digitales nativas de DVI. En los sistemas de doble enlace, se proporcionan pins adicionales para la segunda señal. También puede tener patas para transmitir las señales analógicas del estándar VGA. Esta característica se incluyó para dar un carácter universal a DVI por lo cual, los conectores que la implementan, admiten monitores de ambos tipos (analógico o digital). Los conectores DVI se clasifican en tres tipos en función de qué señales admiten: DVI-D (sólo digital) DVI-A (sólo analógica) DVI-I (digital y analógica) A veces se denomina DVI-DL a los conectores que admiten dos enlaces. DVI es el único estándar de uso extendido que proporciona opciones de transmisión digital y analógica en el mismo conector.

Figura 1

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Digital Visual Interfase Los estándares que compiten con él son exclusivamente digitales. Entre ellos están el sistema de señal diferencial de bajo voltaje (LVDS, "Low-Voltage Differential Signalling") conocido por sus marcas FPD ("Flat-Panel Display", monitor de pantalla plana) Link y FLATLINK, así como sus sucesores, el LDI ("LVDS Display Interface", interfaz de pantalla LVDS) y OpenLDI. Las señales USB no se incorporaron al conector DVI. Este descuido se ha resuelto en el conector VESA M1-DA usado por InFocus en sus proyectores, y en el conector Apple Display Connector de Apple Computer, que ya no se produce. El conector VESA M1 es básicamente el conector VESA Plug & Display (P&D), cuyo nombre original es EVC ("Enhanced Vi d e o Connector", conector de vídeo mejorado). El conector de Apple es eléctricamente compatible con el VESA P&D/M1 y la estructura de los pins es la misma, pero la forma física del conector es distinta. Los reproductores de DVD modernos, televisores (equipos HDTV entre ellos) y proyectores de vídeo tienen conectores HDMI. Los ordenadores con conectores DVI pueden usar equipos HDTV como pantallas pero se necesita un cable DVI a HDMI. A continuación damos las principales especificaciones del estándar DVI: Digital Frecuencia mínima de reloj: 21,76MHz. Frecuencia máxima de reloj para enlace único: 165MHz. Frecuencia máxima de reloj para doble enlace: limitada sólo por el cable. Píxeles por ciclo de reloj:

1(enlace único) o 2 (doble enla ce) Bits por píxel: 24 Ejemplos de modos de panta lla (enlace único): HDTV (1920 x 1080) a 60Hz con 5% de borrado LCD (131MHz). 1920 x 1200 a 60 Hz (154MHz). UXGA (1600 x 1200) a 60 Hz con borrado GTF (161MHz). SXGA (1280 x 1024) a 85Hz con borrado GTF (159MHz). Ejemplos de modos de panta lla (doble enlace): QXGA (2048 _ 1536) a 75Hz con borrado GTF (2 a 170MHz). HDTV (1920 x 1080) a 85Hz con borrado GTF (2 a 126MHz). 2560 x 1600 (en pantallas LCD de 30 pulgadas). GTF ("Generalized Timing Formula", Fórmula de Sincronización Generalizada) es un estándar VESA. Analógico Ancho de banda 400MHz a -3 dB.

RGB:

Ventajas de DVI Sobre VGA Para poder establecer una comparación vamos a ver de qué tipo de puertos estamos hablando y cómo funcionan, así como en qué tipo de pantallas (monitores) se utilizan. La figura 2 muestra un conector VGA que es el utilizado normalmente para conectar la salida de nuestra tarjeta gráfica al monitor. Aunque son conocidos como VGA (Video Graphics Array), realmente los conectores actuales no trabajan bajo el estándar VGA, que permite mostrar hasta un máximo de 256 colores de una paleta de 262.144 colores, con una resolución máxima de

Figura 2

720x480 y un refresco máximo de 70Hz, sino SVGA (Super Video Graphics Array), que permite unas resoluciones y paletas de colores muchísimo mayores, tal y como estamos acostumbrados. Estos dos sistemas utilizan el mismo tipo de conector, denominado VGA D-sub de 15 pines. Pero este tipo de conector, que para monitores del tipo CRT son útiles, no son capaces de suministrar la suficiente calidad de imagen cuando se trata de monitores TFT u otros tipos similares. Esto es debido a que, sea el tipo de tarjeta gráfica que sea, la conexión con el monitor se realiza de forma analógica. La profundidad de color se define mediante voltaje simple, por lo que en teoría un monitor SVGA o VGA (del tipo CRT o de Tubo de Rayos Catódicos) no tiene prácticamente límite en cuanto al número de colores que es capaz de mostrar. El brillo de cada color se determina mediante una variación en la intensidad del rayo mientas éste se desplaza por la línea correspondiente. Pero esto no ocurre del mismo modo cuando se trata de un monitor TFT, que son los que se utilizan mayoritariamente en la

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Tecnología de Punta actualidad. Y esto es así porque este tipo de pantallas no utilizan este sistema de rayos catódicos, sino que trabajan con una matriz de píxeles, y hay que asignar un valor de brillo a cada uno de ellos. Esto se hace mediante el decodificador, que toma muestras de entrada de voltajes a intervalos regulares. Este sistema plantea un problema cuando tanto la fuente emisora (en este caso la tarjeta) como la receptora (en este caso el monitor TFT) son digitales, ya que obliga a tomar este muestreo del centro mismo del píxel, para evitar de este modo ruidos y distorsiones del color. Esto provoca, entre otras cosas, que tanto el tono como el brillo de un píxel se pueda ver afectado por los de los píxeles que hay a su alrededor. En el formato DVI esto se hace de otra forma (vea en la figura 3 un cable con conectores DVI), ya que se trata de un formato digital, por lo que el brillo de cada píxel se transmite mediante código binario. Esto hace que cuando una pantalla TFT trabaja con conexión DVI y en su resolución nativa (debemos recordar que las pantallas TFT tienen una resolución nativa, que es en la que dan su máxima calidad) cada píxel de salida se corresponde con un píxel de la pantalla, lo que hace que los píxeles tengan todo su color, calidad y brillo. Evidentemente, para que esto ocurra ambos elementos (tarjeta gráfica y monitor) deben tener conexiones digitales (DVI o HDMI).

Figura 3

Figura 4

Los Formatos de Video en una Computadora Veamos ahora las posibilidades de conexión que tiene una placa de video de computadora. En general, hablaremos de lo siguiente:

Pero no todos los monitores tienen este tipo de conexión, por lo que hay en el mercado adaptadores DVI-VGA, figura 4, ya que como hemos dicho la mayoría de las tarjetas gráficas están adoptando este tipo de conexión, eliminando incluso en muchos casos las conexiones VGA. Esto es así porque los conectores DVI son capaces de transmitir tanto señal analógica como digital en uno de sus modelos (DVI-I), que

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es el que emplean las tarjetas gráficas. La señal digital emitida por un conector DVI puede ser reproducida en un aparato con soporte para HDMI mediante un conversor DVI-HDMI como el que podemos ver en la figura 5.

SLI Ready TV-OUT DVI Pure Video Drivers (Programas controla dores)

TV-Out Esta salida, figura 6, nos permite visualizar la imagen que emite en cualquier televisor. Generalmente los TVs tienen dos entradas: Video o S-Video, la

Figura 5

Digital Visual Interfase mayoría de las placas incluyen adaptadores para permitir que conectemos nuestra placa con el televisor.

Figura 6

¿Cuál es la ventaja de ésto? Si tenemos un monitor de 15 o 17 pulgadas, pero una TV de mayores dimensiones, sería más práctico ver películas en el televisor que en el monitor. Así mediante una simple configuración desde el software controlador de nuestra placa de video, podemos hacer que nuestras películas que tenemos guardadas en la PC puedan disfrutarse en la comodidad del televisor o incluso reproducir VCDs o DVDs. DVI Ya dijimos que DVI es una salida de video digital y que el video digital tiene una calidad de imagen mucho más nítida y real que el analógico. Esta diferencia se notará cuando usemos juegos de alto nivel gráfico o películas en HD (High Definition). Para esto necesitamos un monitor LCD que tenga entrada DVI. En la figura 7 puede apreciar la imagen de una placa con tres tipos de salidas de video. Las placas de hoy en día tienen dos salidas DVI, para poder conectar dos monitores y duplicar la experiencia. Las placas incluyen adaptadores para que puedan conectar sus monitores analógicos igualmente. Drivers Los drivers son los programas controladores de todo tipo de

Figura 7

opciones como habilitar salida a la TV, doble monitor, modificar la performance de la placa o visualizar su temperatura. SLI El SLI (vea el logo en la figura 8) es una tecnología propia de la marca nVidia. Implica el uso de dos placas de video en una misma PC, logrando así el doble de potencia grafica. Esta tecnología se llama también Multi GPU. Se dice que haciendo un “puente SLI” mejora la performance de la computadora o, más precisamente, de la placa de video.

Figura 9

Figura 8

hardware. Con éstos el sistema operativo reconoce qué producto es el que instalamos, sabe cómo manejarlo y sacarle todo su potencial. Los fabricantes son quienes constantemente actualizan estos programas así se mejora la experiencia, se arreglan fallas reportadas por los usuarios, etc. Es muy importante que al momento de instalar la nueva placa, al iniciar el sistema operativo, instalen los drivers del producto. Así podemos disfrutar al 100% de la placa, con todas sus

¿Qué necesitamos para tener un SLI? * 2 placas de video igua les: Mismo fabricante, modelo, tamaño y que soporten SLI. * Motherboard con chip set nVidia nForce que soporte SLI y tenga 2 zócalos PCIExpress 16x libres. * Fuente acorde, 500W Reales para arriba, dependiendo de qué placas usemos. Para saber si su motherboard o placa de video soportan SLI, deben consultar el manual. Para entender el alcance del uso de SLI digamos que en una placa de video, todas las imágenes que vemos en el monitor son procesadas por la placa.

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Tecnología de Punta 100% de la placa asigna da al 100% de la pantalla del monitor. Con dos placas de video en SLI, duplicamos la performance de la siguiente manera: 100% de una de las pla cas asignada solo al 50% del monitor. Se reduce así la carga de trabajo de la placa, pero su performance sigue al máximo. Esto logra que se duplique la capacidad gráfica y experimentemos una performance muy superior. El equivalente de ATI para esta tecnología se llama ATI CrossFire. El armado de esta configuración es muy simple, las placas se interconectan por un puente que se llama SLI Bridge, figuras 9, una vez que se inicia el sistema operativo, configuramos la opción Multi GPU. Pure Video Esta tecnología (ver logo en la figura 10) propia de las placas Geforce de nVi d i a , permite al usuario experimentar alta definición a la hora de reproducir videos. Mediante esta implementación, se mejora la calidad visual de todo tipo de formato, pero esta más que nada diseñada para los videos HD. El equivalente de ATI se llama aVIVO. ✪

Bibliografía: Wikipedia

Figura 10

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