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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などのビデオソースと、コンピュータモニターなどのディスプレイデバイスを接続するために使用されます。DVIは、非圧縮デジタルビデオコンテンツの転送に関す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ており、VGA ピンを含めることでアナログVGAインターフェース[ 1 ]と互換性がありますが、DVI-D デバイスはデジタル専用です。この互換性とその他の利点により、競合するデジタル ディスプレイ規格であるPlug and Display (P&D) およびDigital Flat Panel (DFP) [ 2 ]よりも広く受け入れられるようになりました。DVI は主にコンピュータ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で使用されることもあります。
アナログVGA コネクタの更新規格を普及させようとする以前の試みは、1994 年と 1995 年にビデオ エレクトロニクス標準協会(VESA)によって、コンピュータとモニター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) によって行われました。 [ 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 (入力と出力)、アナログ ステレオ オーディオ (入力と出力)、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が進むにつれて、優先順位はデジタル ビデオ伝送に移り、VGA および EVC に必要な余分なアナログ/デジタル変換ステップが不要になりました。[ 5 ]： 5-6 EVCコネクタはVESAによって再利用され、[ 6 ] VESAは1997年にPlug & Display（P&D）規格をリリースした。 [ 3 ] P&Dは、EVCと同様の35ピンMicroCrossコネクタを使用し、オプションとしてアナログビデオ出力とデータ（USBおよびFireWire）を備えたシングルリンクTMDSデジタルビデオを提供した。EVCのアナログオーディオおよびビデオ入力ラインは、P&Dのデジタルビデオ伝送用に再利用された。[ 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のアナログビデオおよびデータ機能を省略したDFP規格（1999年）を開発しました。[ 4 ]： 3 [ 5 ]： 4一方、DVIはP&Dからデータ機能のみを取り除き、29ピンのMicroCrossコネクタを使用してデジタルおよびアナログビデオを伝送することを選択しました。[ 8 ]重要な点として、DVIはデュアルリンクTMDS信号をサポートしており、[ 9 ]これはシングルリンクのP&DおよびDFPコネクタよりも高解像度をサポートしていることを意味し、これが業界標準としての採用につながりました。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ースを提供するパッシブアダプタによって実現されます。これは、3つの規格すべてが同じ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た。最初のDVIモニターの一つは、 1999年に発売されたAppleの初代Cinema Displayである。
DVIのデジタルビデオ伝送フォーマットは、シリコンイメージ社が開発したシリアルフォーマットであるpanelLinkに基づいており、遷移最小化差動信号伝送（TMDS）と呼ばれる高速シリアルリンクを利用しています。
デジタルビデオのピクセルデータは、複数のTMDSツイストペア線を使用して伝送されます。電気的に見ると、これらのペア線は電気ノイズやその他のアナログ歪みに対して非常に高い耐性を持っています。
シングルリンクDVI接続には4組のTMDSペアがあります。3組のデータペアは、ビデオ信号の指定された8ビットRGBコンポーネント（赤、緑、または青）を伝送し、ピクセル あたり合計24ビットになります。4組目のペアは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、ピクセルデータを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送信します。そのため、垂直リフレッシュ期間ごとにフレーム全体が描画されます。各フレームのアクティブ領域全体は常に圧縮されずに送信されます。ビデオモードは通常、陰極線管（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、TMDSクロックの最大周波数は165MHzで、60Hzのリフレッシュで最大2.75メガピクセル（ブランキング期間を含む）の解像度をサポートします。実用的な観点から言えば、これにより最大1920 × 1200ピクセルの16:10画面解像度を60Hzで実現できます。
高解像度ディスプレイデバイスをサポートするため、DVI規格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倍にすることで、実質的にビデオ帯域幅を2倍にし、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を実現します。
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確保するため、DVIコネクタの一部の接点はアナログVGA信号を伝送するようになっている。
基本的な相互運用性を確保するため、DVI準拠デバイスは、1つの基本表示モードである「低ピクセルフォーマット」（640 × 480、60Hz ）をサポートする必要がある。
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）用のピンがあり、これによ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、ソースはまず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で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情報、色特性（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。このテーブルでは、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/垂直同期の期間と周波数、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一連のタイミング値です。
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、4.5メートル（15フィート）までのケーブル長が使用できます。1280 × 1024以下のディスプレイ解像度では、15メートル（49フィート）までの長いケーブルを使用できます。より長い距離では、信号劣化を軽減するために、外部電源を使用することもある信号リピーターであるDVIブースターの使用をお勧めします。
デバイスのDVIコネクタは、実装する信号に応じて、次の3つのいずれかの名前が付けられます。
DVIコネクタのほとんどのタイプ（DVI-Aを除く）には、デジタルビデオ信号を伝送するピンがあります。これには、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クロックを備えた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つのピンを追加して2番目のトランスミッタを使用し、帯域幅を増やして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備えたコネクタは、DVI-DL（デュアルリンク）と呼ばれることがあります。デュアルリンクは、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台のコンピュータを2台のモニターに接続した構成で、 2つのシングルリンクDVI接続にDMS-59コネクタを使用することもあります。
デジタル信号に加えて、一部の DVI コネクタにはアナログ信号を伝送するピンもあり、これを使用してアナログ モニターを接続できます。アナログ ピンは、DVI-I または DVI-A コネクタの平らなブレードを囲む 4 つのピンです。たとえば、 VGAモニターは、パッシブ アダプタを使用することで、DVI-I を備えたビデオ 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となります。DVI-I コネクタの長い平らなピンは、DVI-D コネクタの同じピンよりも幅が広いため、4 つのアナログ 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、アナログとデジタル伝送を同じコネクタで実現する唯一の広く普及しているビデオ規格です。[ 13 ]競合する規格は完全にデジタルです。これには、低電圧差動信号（LVDS）を使用するシステム（独自の名称FPD-Link（フラットパネルディスプレイ）およびFLATLINKで知られています）と、その後継であるLVDSディスプレイインターフェース（LDI）およびOpenLDIが含まれます。
一部のDVDプレーヤー、HDTV、ビデオプロジェクターには、HDCP（ High-bandwidth Digital Content Protection ）プロトコルを使用して暗号化された信号を送信し、コピープロテクションを行うDVIコネクタが搭載されています。コンピュータはDVI経由でHDTV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。
一般化タイミング式(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- ブランキング削減 (CVT-RB) は、CRT ベースではないディスプレイ向けに水平および垂直ブランキングを削減する VESA 規格です。 [ 14 ]
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。この目的は、8ビット以下の文字に対して10ビットシンボルを使用し、余剰ビットをDCバランス調整に用いることで達成されます。
Like other ways of transmitting video, there are two different regions: the active region, where pixel data is sent, and the control region, where synchronization signals are sent. The active region is encoded using transition-minimized differential signaling, where the control region is encoded with a fixed 8b/10b encoding. As the two schemes yield different 10-bit symbols, a receiver can fully differentiate between active and control regions.
When DVI was designed, most computer monitors were still of the cathode-ray tube type that require analog video synchronization signals. The timing of the digital synchronization signals matches the equivalent analog ones, so the process of transforming DVI to and from an analog signal does not require extra (high-speed) memory, expensive at the time.
HDCP is an extra layer that transforms the 10-bit symbols before transmitting. Only after correct authorization can the receiver undo the HDCP encryption. Control regions are not encrypted in order to let the receiver know when the active region starts.
DVI provide one TMDS clock pair and three data pairs in single-link mode or six data pairs in dual-link mode. TMDS data pairs operate at a gross bit rate that is 10 times the frequency of the TMDS clock. In each TMDS clock period there is a 10-bit symbol per TMDS data pair representing 8-bits of pixel color. In single-link mode each set of three 10-bit symbols represents one 24-bit pixel, while in dual-link mode each set of six 10-bit symbols either represents two 24-bit pixels or one pixel of up to 48-bit color depth.
The specification document allows the data and the clock to not be aligned. However, as the ratio between the TMDS clock and gross bit rate per TMDS pair is fixed at 1:10, the unknown alignment is kept over time. The receiver must recover the bits on the stream using any of the techniques of clock/data recovery to find the correct symbol boundary. The DVI specification allows the TMDS clock to vary between 25 and 165 MHz. This 1:6.6 ratio can make clock recovery difficult, as phase-locked loops, if used, need to work over a large frequency range. One benefit of DVI over other interfaces is that it is relatively straightforward to transform the signal from the digital domain into the analog domain using a video DAC, as both clock and synchronization signals are transmitted. Fixed frequency interfaces, like DisplayPort, need to reconstruct the clock from the transmitted data.
The DVI specification includes signaling for reducing power consumption. Similar to the analog VESA Display Power Management Signaling (DPMS) standard, a connected device can turn a monitor off when the connected device is powered down, or programmatically if the display controller of the device supports it. Devices with this capability can also attain Energy Star certification.
The analog section of the DVI specification document is brief and points to other specifications like VESA VSIS[15] for electrical characteristics and GTFS for timing information. The motivation for including analog is to keep compatibility with the previous VGA cables and connectors. VGA pins for HSync, Vsync and three video channels are available in both DVI-I or DVI-A (but not DVI-D) connectors and are electrically compatible, while pins for DDC (clock and data) and 5 V power and ground are kept in all DVI connectors. Thus, a passive adapter can interface between DVI-I or DVI-A (but not DVI-D) and VGA connectors.
HDMI is a newer digital audio/video interface developed and promoted by the consumer electronics industry. DVI and HDMI have the same electrical specifications for their TMDS and VESA/DDC twisted pairs. However, HDMI and DVI differ in several key ways:
HDMI sources differentiate between legacy DVI displays and HDMI-capable displays by reading the display's EDID block.
To promote interoperability between DVI-D and HDMI devices, HDMI source components and displays support DVI-D signaling. For example, an HDMI display can be driven by a DVI-D source because HDMI and DVI-D both define an overlapping minimum set of supported resolutions and frame buffer formats.
Some DVI-D sources use non-standard extensions to output HDMI signals including audio (e.g. ATI 3000-series and NVIDIA GTX 200-series).[16] Some multimedia displays use a DVI to HDMI adapter to input the HDMI signal with audio. Exact capabilities vary by video card specifications.
逆に、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ソースとの互換性があっても、保護されたコンテンツを表示できない場合があります。リモコン、音声伝送、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。ソースデバイスと宛先デバイス間の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。
2010年12月、Intel、AMD 、および複数のコンピュータおよびディスプレイメーカーは、2013年/2015年からDVI-I、 VGA、LVDS技術のサポートを終了し、代わりにDisplayPortとHDMIの採用を加速すると発表した。 [ 17 ] [ 18 ]また、彼らは次のように述べている。「VGA、DVI、LVDSなどのレガシーインターフェースは時代の流れに追いついておらず、DisplayPortやHDMIなどの新しい規格は、今後明らかに最良の接続オプションを提供する。我々の見解では、DisplayPort 1.2はPCモニターの将来のインターフェースであり、HDMI 1.4aはテレビ接続用である」。
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