Digital Visual Interface

Digital Visual Interface (DVI) [ˈdɪdʒɪtəl ˈvɪʒuəl ˈɪntəfeɪs] ist eine Schnittstelle zur digitalen Übertragung von Videodaten. Im Computer-Bereich entwickelte sich DVI zu einem Standard für den Anschluss von TFT-Monitoren an die Grafikkarte eines PCs. Im Bereich der Unterhaltungselektronik gibt es Fernseher, die über einen DVI-Eingang Signale von digitalen Quellen, etwa PC oder DVD-Player, verarbeiten.

Durch die vollständig digitale Übertragung ergeben sich Qualitätsvorteile gegenüber der Verbindung mit einem VGA- oder SCART-Kabel. Da VGA- bzw. SCART-Kabel ein analoges Signal führen, fallen dabei zwei unnötige Signalkonvertierungen an: Von digital nach analog am Videoausgang und zurück von analog nach digital im Monitor.

Für die eigentliche Datenübertragung nutzt DVI den Standard TMDS. Dabei hängt es von der zu übertragenden Datenmenge (Videobandbreite) ab, ob eine einfache (Single-Link) oder doppelte (Dual-Link) TMDS-Verbindung erforderlich ist. Eine Single-Link-Verbindung überträgt maximal 3,7 Gbit/s. Bei 24 bit pro Pixel entspricht dies 165 MegaPixel/s. Eine Dual-Link-Verbindung überträgt entsprechend 7,4 Gbit/s bzw. 330 MegaPixel/s. Über die Formel

X-Auflösung × Y-Auflösung × Refreshrate × (1 + Totzeitverluste in %) = Bandbreite

kann man zu gegebener Auflösung und Bildwiederholfrequenz die notwendige Bandbreite berechnen. Für ein Single-Link-Kabel und einer Bildwiederholfrequenz von 60Hz ergibt sich unter den 4:3-Auflösungen ein Maximum von 1915 x 1436. Totzeiten des Kabels verschlechtern dieses Ergebnis. Die mögliche Auflösung bei Single-Link-Kabeln umfassen daher z.B. bei 60Hz 1600 × 1200 Pixel (UXGA) oder auch noch 1920 × 1200 (WUXGA) wenn Grafikkarte und Monitor reduced blanking unterstützen. Bei Dual-Link-Kabeln ist entsprechend die ${\sqrt {2}}$ -fache horizontale und vertikale Auflösung möglich.

Bei höherer Auflösung muss die Wiederholfrequenz sinken. Dies ist bei TFT-Monitoren weniger kritisch, solange es sich nicht um Bewegtbilder handelt.

Es gibt TFT-Displays mit Auflösungen bis 3840 × 2400, welche entweder über einen oder zwei Dual Link-Anschlüssen (je Dual Link 330 Megapixel/s) betrieben werden können.

Der Kasten rechts gibt Auskunft über die auf der Grafikkarte möglichen DVI-Anschlüsse. Ein Rückschluss vom eingesetzten Anschluss auf die Fähigkeiten der Grafikkarte ist jedoch nicht immer möglich: Die Hersteller verwenden oft die Dual-Link-Anschlüsse auch dann, wenn die Grafikkarte nur Single-Link beherrscht.

Varianten

Es gibt verschiedene DVI-Typen: DVI-I (integrated, d. h. analog und digital), DVI-D (nur digital) und DVI-A (nur analog). Letzteres kommt selten vor. Üblich sind nur DVI-I und DVI-D. DVI-I überträgt sowohl analoge als auch digitale Video- und Grafikdaten. Dagegen überträgt DVI-D nur die digitalen Informationen.

Wenn an der DVI-Buchse der Grafikkarte ein kombiniertes Signal (DVI-I) zur Verfügung steht, kann an dieser Buchse mit Hilfe eines rein passiven Adapters ein VGA-Bildschirm betrieben werden. Ein solcher DVI-nach-VGA-Adapter verwendet direkt die analogen und „Plug and Play“-Signale der DVI-Schnittstelle und stellt sie angeordnet gemäß VGA-Standard zur Verfügung. Es gibt auch Kabel, die VGA am einen, DVI am anderen Ende haben, die technisch das gleiche machen, aber ein Verbindungselement einsparen und damit der Adapterlösung vorzuziehen sind. Ein VGA-zu-DVI-Adapter (genauer: „passiver VGA-zu-DVI-A-Adapter“) übergibt die analogen Signale der Grafikkarte ebenso analog in das DVI-Kabel zum Monitor. Dieser muss einen DVI-A Eingang besitzen, damit er die Signale darstellen kann. Der passive Adapter kann also keine analog-digital Wandlung des analogen VGA-Signals durchführen; eine Qualitätsverbesserung des (schlechteren) analogen Signals durch eine „Umleitung“ in das (an sich bessere) digitale DVI-Kabel wird nicht erreicht.

DVI-I-Kabel unterscheiden sich in der Anzahl ihrer beschalteten Pins. Ein einfaches DVI-Kabel (Single-Link) hat 18 + 5 Kontakte. Kabel mit 24 + 5 Kontakten haben eine zweite TMDS-Verbindung für hochauflösende Bildschirme (z. B. QXGA, max. 2560 x 1600 Bildpunkte bei 60 Hz, sogenannte „Dual-Link“-Verbindung).

DVI-D-Kabel haben 18+1, in seltenen Fällen 17+1 Kontakte. Auch hier gibt es die 24+1 (bzw. 23+1) Pins-Variante mit einer zweiten TMDS-Verbindung. Im Handel befinden sich auch DVI-D-Kabel mit nur 12+1 Pins, hierbei werden keine DDC-Daten übertragen, so dass das Betriebssystem den Bildschirm nicht mehr automatisch erkennen kann.

Eine weitere Variante ist Mini-DVI.

Die maximale Leitungslänge beim Anschluss eines DVI-Endgerätes (Bildschirm) hängt von der Qualität der Verbindungsleitung, aber auch von der Qualität des Endgerätes ab. In der Regel ist eine maximale Leitungslänge von 5–10 Meter einzuhalten. Ist eine größere Distanz zu überbrücken, ist ein DVI-Verstärker einzusetzen.

Zukunft

Im Bereich der Unterhaltungselektronik und immer mehr auch im PC-Bereich setzt die Industrie auf HDMI, eine mächtigere digitale Schnittstelle, über die neben hochaufgelösten digitalen Videodaten auch digitale Audiodaten mit hoher Bandbreite übertragen werden können. DVI ist voll aufwärtskompatibel zu HDMI. Mit einem geeigneten Adapter lassen sich die Videosignale eines HDMI-Ausgangs zu einem DVI-Eingang übertragen. Probleme können dabei allerdings durch den für HDMI vorgeschriebenen Kopierschutz HDCP auftreten. HDCP wird ggfs. vom Videomaterialhersteller (z. B. in CSS-codierten DVDs) über Steuerbits aktiviert und erfordert dann laut Vorschrift an beiden Schnittstellen einen Hardwarechip, der das Videosignal auf der digitalen Ausgangsleitung codiert bzw. anschließend im Display decodiert. Ohne HDCP-Chip bleibt sonst der Bildschirm dunkel. Außerdem kann in solchen „HD ready“-Geräten noch eine evtl. vorhandene analoge Progressive-Scan-Ausgangs-Schnittstelle (YPbPr-Komponenten-Videokabel) beeinflusst werden (z. B. nur Standard-Auflösung), um hochwertige Kopien zu verhindern.

Weitere Spezifikationen für einen möglichen DVI-Nachfolger sind:

DisplayPort - ein erstmals 2006 verabschiedeter VESA-Standard, der Steckverbindungen mit 20 Kontakten für digitale Audio- und Videosignale verwendet
Unified Display Interface - eine im Juli 2006 fertiggestellte Spezifikation, die Steckverbindungen mit 26 Kontakten für digitale Videosignale beschreibt

Weblinks

offizielle DVI-Spezifikation Revision 1.0 der DDWG vom 2. April 1999 (PDF-Datei, 76 Seiten, in englischer Sprache)
Der DVI-Standard – ein Überblick (white paper)
DDWG (Digital Display Working Group) – Standardisierungsorganisation für DVI