CN103916619B - Dvi视频信号传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DVI视频信号传输方法及装置，其中DVI视频信号传输装置，包括：外壳和设置在外壳内的电路板，电路板上设置有依次连接的均衡模块、解码模块和编码模块，均衡模块与设置在外壳上的输入端口连接，输入端口用于与第一DVI传输链路连接，编码模块与设置在外壳上的输出端口连接，输出端口用于与第二DVI传输链路连接。本发明可对链路中传输的DVI视频信号进行数据恢复，保证传输到终端显示设备上的信号质量，应用于长距离传输。

Description

DVI视频信号传输方法及装置

技术领域

本发明涉及视频传输技术，尤其涉及一种DVI视频信号传输方法及装置。

背景技术

数字视频接口(Digital Visual Interface,简称DVI)是由数字显示工作组(DDWG)推出的一项视频传输与显示的标准，随着液晶显示器成为主流显示设备，DVI被广泛应用。按照DDWG制定的DVI标准，其有效传输距离为5米。而在实际的工业应用中，经常会遇到超过5米的长距离DVI视频信号传输的情况。

现有技术中，对于远距离DVI视频信号传输，一种方法是采用DVI电缆传输，再通过信号增强器进行信号增强，由于电缆产品的质量对视频信号具有重要影响，因此DVI视频信号在经过长距离传输后，尤其是经过低质量电缆传输后，信号已严重变形，即使通过信号增强器进行增强处理，也不能恢复出质量较好的信号，从而导致传输终端的显示器信号失真。为降低低成本电缆传输的DVI视频信号在终端显示器中的信号失真，有必要提供一种经济实用的DVI视频信号传输方法。

发明内容

本发明提供一种DVI视频信号传输方法及装置，用以对链路中传输的DVI视频信号进行数据恢复，保证传输到终端显示设备上的信号质量。

本发明的第一个方面是提供一种DVI视频信号传输装置，包括：外壳和设置在外壳内的电路板，所述电路板上设置有依次连接的均衡模块、解码模块和编码模块，所述均衡模块与设置在外壳上的输入端口连接，所述输入端口用于与第一DVI传输链路连接，所述编码模块与设置在外壳上的输出端口连接，所述输出端口用于与第二DVI传输链路连接，

所述均衡模块，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号；

所述解码模块，用于对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；

所述编码模块，用于对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

本发明的第二个方面是提供一种DVI视频信号传输方法，包括：

获取第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号；

对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号；

对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；

对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

本发明通过电路板上的均衡模块可降低信号的抖动，通过解码模块可降低信号在不同信道之间的偏移，通过编码模块可将信号恢复成信道中传输的DVI视频信号，从而实现了低质量电缆长距离传输后DVI视频信号的恢复，使得终端可获取低抖动、低偏移的视频信号，从而保证终端显示设备上图像的质量；而且DVI视频信号传输装置具有现场施工简单、整体方案价格较低、单个设备可支持30米以上的传输距离，且可通过级联使用来增加信号传输距离，而且还可支持单链路和双链路两种工作模式。

附图说明

图1为本发明提供的DVI视频信号传输装置实施例的结构示意图；

图2为图1中电路板的结构示意图；

图3为图2中均衡模块的结构示意图；

图4为图2中解码模块的结构示意图；

图5为图2中编码模块的结构示意图；

图6为本发明DVI视频信号传输装置应用于DVI视频传输系统的结构示意图；

图7为本发明DVI视频信号传输装置级联应用结构示意图；

图8为本发明提供的DVI视频信号传输方法实施例的流程图；

图9为图8中对DVI视频信号均衡处理的详细流程图；

图10为图8中对DVI视频信号解码处理的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明提供的DVI视频信号传输装置实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的装置，包括：外壳1和设置在外壳1内的电路板2，所述电路板2上设置有依次连接的均衡模块21、解码模块22和编码模块23，所述均衡模块21与设置在外壳1上的输入端口4连接，所述输入端口4用于与第一DVI传输链路连接，所述编码模块23与设置在外壳1上的输出端口5连接，所述输出端口5用于与第二DVI传输链路连接，所述均衡模块21，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号（Transition Minimized Differential Signaling，简称TMDS）；所述解码模块22，用于对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；所述编码模块23，用于对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

信号在长距离传输过程中会发生衰减，而且信道中的噪声也会造成时钟信号或数据信号相对于标准参考信号的相位发生变化，即信号传输中会产生抖动和偏移等信号失真，这些信号失真现象在低质量的电缆中尤其严重，而低抖动和低偏移的信号传输有助于降低传输的误码率，提高高速串行通信的通信质量。本实施例提供的DVI视频信号传输装置可以对经过长距离传输的DVI视频信号进行恢复重生，减小信号变形，使得DVI视频信号可以长距离传输的信号依然具有较高的信号质量，从而保证传输到终端显示设备上的信号质量。

具体来说，输入端口4可与长距离DVI视频信号传输电缆，即第一DVI传输链路的输出端连接，其可接收经过长距离传输的DVI视频信号，与输入端口4连接的均衡模块21可对接收的DVI视频信号进行均衡处理，获取低抖动的TMDS信号，之后，由与均衡模块21连接的解码模块22对该TMDS信号进行解码处理，并进行信道间同步，获取信道间低偏移的RGB信号，为使解码处理后RGB信号的继续在信道中传输，还需由与解码模块22连接的编码模块23对RGB信号进行编码，重新生成用于信道中传输的DVI视频信号，最后该DVI视频信号通过与编码模块23连接的输出端口5传送到第二DVI传输链路中，从而完成DVI视频信号的信号恢复重生。

本实施例通过电路板2上的均衡模块21可降低信号的抖动，通过解码模块22可降低信号在不同信道之间的偏移，通过编码模块23可将信号恢复成信道中传输的DVI视频信号，从而实现了低质量电缆长距离传输后DVI视频信号的恢复，使得终端可获取低抖动、低偏移的视频信号，从而保证终端显示设备上图像的质量。

在图1所示的实施例中，所述均衡模块21还与设置在外壳1上的均衡选择开关3连接，所述均衡选择开关3用于根据所述第一DVI传输链路中电缆的长度，选择均衡等级；所述均衡模块21，具体根据均衡选择开关3选择的均衡等级对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号。均衡选择开关3可根据不同的DVI视频信号传输电缆的长度，对均衡等级进行选择，使得在不同电缆长度传输时都能够保证终端显示设备上图像的质量。

在图1所示实施例中，外壳1上还配置有输入电源端口6和输出电源端口7，二者均与电路板2连接，输入电源端口6可直接接入市电，为DVI视频信号传输装置提供电源，输出电源端口7可对外直接输出市电，可对级联的DVI视频信号传输装置或显示设备供电。

由于电路板2上各个模块中的元器件在工作中将产生大量的热，温度升高将不利于元器件的功能的正常发挥，为使元器件保持正常工作，在图1所示的实施例中，在外壳1上还配置有风扇8，用于对电路板2进行散热降温。外壳1上还配置有窗口9，窗口9可保持外壳内电路板上内外空气流通，从而风扇8和窗口9为所述DVI视频信号传输装置提供良好的散热。

DVI接口可分为单链路DVI和双链路DVI，单链路DVI可支持带宽高达165MHz，双链路DVI可支持带宽高达330MHz，以下以双链路DVI为例进行说明，当采用单链路DVI时可关闭图中的副链路部分，如关闭副链路的均衡模块和编码模块。

图2为图1中电路板的结构示意图，图3为图2中均衡模块的结构示意图，图4为图2中解码模块的结构示意图，图5为图2中编码模块的结构示意图，如图2～5所示，长距离DVI电缆中传输的DVI视频信号输入到输入端口4，其中既包含高速模拟信号TMDS差分信号对（D0+/D0-，D1+/D1-，D2+/D2-，D3+/D3-，D4+/D4-，D5+/D5-，C+/C-），也包含低速数字信号(+5V、热插拔检测HPD、DDC_CLK、DDC_DAT)。由于DVI标准定义了两个链路：主链路和副链路，两个链路共用一个时钟通道C+/C-，两个链路各包含3个数据通道，主链路包含D0+/D0-，D1+/D1-，D2+/D2-，副链路包含D3+/D3-，D4+/D4-，D5+/D5-。主链路3路数据通道和时钟通道输入主链路的均衡模块，副链路3路数据通道和主链路均衡模块输出的时钟通道输入副链路的均衡模块，均衡模块可有效地重新打开TMDS信号的眼图窗口，弥补信号在通过电缆长距离传输时带来的信号幅度下降和信号劣化。经均衡模块调理后获取的低抖动的TMDS信号输入到解码模块22，将TMDS信号进行信号解码，转换为并行RGB信号，同时对各个数据通道进行通道同步处理，消除通道间的偏移，并行RGB信号分为两组：偶像素信号组（RE[7:0]、GE[7:0]和BE[7:0]）和奇像素信号组（RO[7:0]、GO[7:0]和BO[7:0]）。两组信号只输出一组共用的同步信号：垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、时钟信号CLK以及使能信号DE。并行RGB信号分别输入主链路的编码模块和副链路的编码模块，主链路和副链路的编码模块分别将并行RGB信号转换为TMDS信号。两路编码模块共用一组同步信号和时钟信号，偶像素信号组输入主链路的编码模块，奇像素信号组输入副链路的编码模块，经过编码模块编码后，可重新得到符合DVI标准的低偏移、低抖动的TMDS信号，提高了信号的容错性，最后TMDS信号经过输出端口输出。

图2中的I2C驱动模块26对显示数据通道（Display Data Channel，简称DDC）信号（DDC_CLK和DDC_DAT）进行重新驱动，以提供其传输距离。均衡选择开关3可根据不同的DVI链路中的电缆长度，对均衡等级进行选择，由于等级不合适，会导致传输性能的下降。解码模块22、编码模块23均需要进行参数配置才能对传输性能进行最优化配置，参数配置操作需要由配置模块24来完成，因此，电路板2上还设置有分别与解码模块22和编码模块23连接的配置模块24，用于对解码模块22和编码模块23分别进行参数配置以优化传输性能，该配置模块24可有微控制器等完成，配置模块24还与状态指示器25相连，状态指示器25可提供信道的状态指示，同时也可提供电源状态的指示。

均衡模块21可以包括：第一锁相环单元213、均衡单元211、数据恢复单元212等单元模块，其中第一锁相环单元213，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的时钟信号进行锁相处理，获取低抖动的第一采样时钟信号；均衡单元211，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的数据信号进行高频补偿处理；数据恢复单元212，用于以所述第一采样时钟信号为参考时钟，对高频补偿处理后的数据信号进行数据恢复，获取低抖动的最小化传输差分信号。如图3所示，均衡模块还可以包括终端电阻网络、输入缓冲单元以及用于驱动输出的输出驱动单元，均衡单元211可对输入的每一对TMDS信号进行补偿，提高其高频成分，其频率响应与DVI电缆的频率响应相反。第一锁相环单元213可在时钟差分线对中恢复出一路低抖动的采样时钟，供数据恢复单元212作为参考时钟。数据恢复单元212独立作用于每一个TMDS数据通道进行数据恢复，降低通道的传输抖动。均衡模块21可同时降低时钟和数据的信号抖动，并通过输出驱动为后续电路提供一个低抖动的TMDS信号。

解码模块22可以包括：第二锁相环单元223、解码单元221和同步单元222等单元模块，其中第二锁相环单元223，用于对所述最小化传输差分信号中的时钟信号进行锁相处理，获取第二采样时钟信号；解码单元221，用于以所述第二采样时钟为参考时钟，分别对所述最小化传输差分信号中每个通道的数据信号进行串并转换解码处理，获取各个通道的并行RGB信号；同步单元222，用于对所述并行RGB信号进行通道同步处理，获取低偏移的并行RGB信号。如图4所示，TMDS信号中的时钟通道和数据通道都送入到输入采样单元，实现对TMDS信号的采样，第二锁相环单元223可在时钟通道中恢复出一路低抖动的采样时钟，可作为解码单元223的参考时钟，输出得到的通道数据送入后续的同步单元222，同步单元222可完成通道去偏移、通道同步、像素对齐功能，从而可以提高信号的容错性，提高对质量较差电缆和较恶劣环境的容忍度，均衡模块21输出的低抖动的TMDS信号经过解码模块22进行解码同步处理后变为并行RGB信号，该并行RGB信号具有较低的偏移。

经编码模块22输出的低偏移的并行RGB信号为了恢复为标准的DVI信号，必须经过编码模块23的编码和串行化才能生成标准的DVI信号。如图5所示，并行RGB信号经过数据捕获单元后可得到红（RED）、绿（GREEN）和蓝（BLUE）三路颜色数据，分别送入编码单元进行编码，编码采用符合DVI标准的8B/10B编码，时钟信号输入第三锁相环单元，生成编码单元的参考时钟信号，编码后的信号经输出驱动单元可对外输出标准的DVI视频信号。

图6为本发明DVI视频信号传输装置应用于DVI视频传输系统的结构示意图，图7为本发明DVI视频信号传输装置级联应用结构示意图，如图6和图7所示，第一DVI传输链路101是一段长距离传输的电缆，其一端连接DVI视频信号源200，另一端连接本发明提供的DVI视频信号传输装置100，第一DVI传输链路101两端的接口均为DVI接口。第二DVI传输链路102是一段10米以下的电缆，其一端接本发明提供的DVI视频信号传输装置100，另一端接DVI显示设备300。DVI视频信号从DVI视频信号源200发出后通过第一DVI传输链路101传送到DVI视频信号传输装置100中进行信号处理获取低抖动、低偏移的DVI视频信号，在将其通过第二DVI传输链路102传送给DVI显示设备300，以将视频图像显示出来，图中电源连线103，可直接接入市电以对DVI视频信号传输装置进行供电。

如果不使用本发明提供的DVI视频信号传输装置100，DVI视频信号源与DVI显示设备之间的距离仅5米，使用本发明提供的DVI视频信号传输装置100后，可将传输距离延长至30米以上，而且该距离仅计算了第一DVI传输链路101的长度，如果加上第二DVI传输链路102的长度，距离将达到40米以上。为方便使用，本发明提供的DVI视频信号传输装置100中还集成了交流转换直流的电源模块（未示出），外部供电输入可直接使用交流220V，同时，可对外输出220V市电，方便多个设备级联使用。因此，本发明提供的DVI视频信号传输装置100具有现场施工简单、整体方案价格较低、单个设备可支持30米以上的传输距离，且可通过级联使用来增加信号传输距离，而且还可支持单链路和双链路两种工作模式。

本发明可对单/双链路DVI视频信号进行信号传输，最高带宽可达330MHz，数据率可达到9.9Gbps。可支持1920*1080@120Hz的3D显示模式的DVI视频信号，通过单个设备可使信号传输距离由标准的5米，扩展到30米以上，如果进行级联还可以进一步延长其传输距离，从而具有电路简单，可靠性高，成本低，使用方便等优点。

图8为本发明提供的DVI视频信号传输方法实施例的流程图，如图8所示，本实施例方法中的操作步骤可由上述实施例的DVI视频信号传输装置执行，其对应的操作步骤包括：

步骤801、获取第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号；

步骤802、对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号；

步骤803、对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；

步骤804、对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

本实施例中，步骤802可由上述装置实施例中的均衡模块21对DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号，步骤803可由解码模块22对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号，步骤804可由编码模块23对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。通过上述步骤处理后的DVI视频信号具有低抖动、低偏移的优异性能，因此有利于保证传输到终端显示设备上的信号质量，本实施例中的方法其工作原理及达到的技术效果与上述装置实施例类似，不再详细赘述。

图9为图8中对DVI视频信号均衡处理的详细流程图，在上述图8所示实施例中，步骤802可具体包括：

步骤8021、对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的时钟信号进行锁相处理，获取低抖动的第一采样时钟信号；

步骤8022、对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的数据信号进行高频补偿处理；

步骤8023、以所述第一采样时钟信号为参考时钟，对高频补偿处理后的数据信号进行数据恢复，获取低抖动的最小化传输差分信号。

在上述步骤中，对数据信号进行高频补偿处理可在时钟信号的锁相处理之前、之后或同时进行，即步骤8021和步骤8022执行的先后顺序本发明不具体限定，通过上述步骤可以获取传输中低抖动的时钟信号及数据信号。

图10为图8中对DVI视频信号解码处理的详细流程图，在上述图8所示实施例中，步骤803可具体包括：

步骤8031、对所述最小化传输差分信号中的时钟信号进行锁相处理，获取第二采样时钟信号；

步骤8032、以所述第二采样时钟为参考时钟，分别对所述最小化传输差分信号中每个通道的数据信号进行串并转换解码处理，获取各个通道的并行RGB信号；

步骤8033、对所述并行RGB信号进行通道同步处理，获取低偏移的并行RGB信号。

上述步骤中，解码模块22首先对均衡模块21均衡调理后的TMDS信号中的时钟信号进行锁相处理以获取参考时钟，接着以该参考时钟为基准，对TMDS信号中的数据信号进行解码处理获取RGB信号，由于各个数据通道中的RGB信号存在信道偏移，故解码模块22最后还对解码处理后的RGB信号进行同步处理，获取低偏移的并行RGB信号。

在上述实施例中，为使通过不同传输长度电缆的DVI视频信号都能够得到有效的均衡处理，均衡模块21在对所述DVI视频信号执行均衡处理之前，本实施例的方法还包括：根据所述第一DVI传输链路中电缆的长度，选择均衡等级，从而使均衡模块21根据选择的均衡等级对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号。

在上述实施例中，为使解码模块22和编码模块23工作在性能最优状态，在对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理之前，还包括：对解码模块22和编码模块23分别进行参数配置以优化传输性能；从而使解码模块22根据参数配置对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；编码模块23根据参数配置对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种DVI视频信号传输装置，其特征在于，包括：外壳和设置在外壳内的电路板，所述电路板上设置有依次连接的均衡模块、解码模块和编码模块，所述均衡模块与设置在外壳上的输入端口连接，所述输入端口用于与第一DVI传输链路连接，所述编码模块与设置在外壳上的输出端口连接，所述输出端口用于与第二DVI传输链路连接，

所述均衡模块包括：

第一锁相环单元，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的时钟信号进行锁相处理，获取低抖动的第一采样时钟信号；

均衡单元，用于对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的数据信号进行高频补偿处理；

数据恢复单元，用于以所述第一采样时钟信号为参考时钟，对高频补偿处理后的数据信号进行数据恢复，获取低抖动的最小化传输差分信号；

所述解码模块包括：

第二锁相环单元，用于对所述最小化传输差分信号中的时钟信号进行锁相处理，获取第二采样时钟信号；

解码单元，用于以所述第二采样时钟为参考时钟，分别对所述最小化传输差分信号中每个通道的数据信号进行串并转换解码处理，获取各个通道的并行RGB信号；

同步单元，用于对所述并行RGB信号进行通道同步处理，获取低偏移的并行RGB信号；

所述编码模块，用于对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述均衡模块还与设置在外壳上的均衡选择开关连接，所述均衡选择开关用于根据所述第一DVI传输链路中电缆的长度，选择均衡等级；

所述均衡模块，具体用于根据选择的均衡等级对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电路板上还设置有分别与解码模块和编码模块连接的配置模块，用于对解码模块和编码模块分别进行参数配置。

4.一种DVI视频信号传输方法，其特征在于，包括：

获取第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号；

对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的时钟信号进行锁相处理，获取低抖动的第一采样时钟信号；

对获取的第一DVI传输链路中传输的DVI视频信号中的数据信号进行高频补偿处理；

以所述第一采样时钟信号为参考时钟，对高频补偿处理后的数据信号进行数据恢复，获取低抖动的最小化传输差分信号；

对所述最小化传输差分信号中的时钟信号进行锁相处理，获取第二采样时钟信号；

以所述第二采样时钟为参考时钟，分别对所述最小化传输差分信号中每个通道的数据信号进行串并转换解码处理，获取各个通道的并行RGB信号；

对所述并行RGB信号进行通道同步处理，获取低偏移的并行RGB信号；

对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述DVI视频信号执行均衡处理之前，还包括：

根据所述第一DVI传输链路中电缆的长度，选择均衡等级；

相应地，对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号，具体为：

根据选择的均衡等级对所述DVI视频信号执行均衡处理，获取低抖动的最小化传输差分信号。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理之前，还包括：

对解码模块和编码模块分别进行参数配置；

相应地，对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号，具体为：

根据参数配置对所述最小化传输差分信号执行串并转换解码处理，获取低偏移的并行RGB信号；

相应地，对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号，具体为：

根据参数配置对所述低偏移的并行RGB信号进行并串转换编码处理，获取第二DVI传输链路中传输的DVI视频信号。