Display/DVI, l'interfaccia video digitale

Tra poco potremo dare l'addio alla vecchia connessione video VGA e dare invece il benvenuto al nuovo standard digitale, il DVI, pronto a lanciare i monitor di nuova generazione


Era il 1987 quando IBM introdusse lo standard grafico Video Graphic Array (VGA), una tecnologia che ancor oggi fa colloquiare fra loro i monitor e le schede video dei nostri PC. Da allora i tentativi di apportare migliorie ad un’interfaccia ormai logora si sono materializzati nei due progetti di VESA (Video Electronics Standard Association) Plug and Display (P&D) e DPF (Digital Flat Port), entrambi ricevendo però assai poca attenzione dal mercato.

Al crescere delle risoluzioni video, della profondità di colore e della qualità e tecnologia dei monitor odierni, era ormai improponibile pensare di tirare avanti ancora a lungo con una connessione studiata per le schede grafiche ed i monitor di 13 anni fa, tempi in cui risoluzioni di 1024×768 sembravano fantascienza e 256 colori erano considerati una gioia per gli occhi.

Ecco così, verso la fine del 1998, formarsi il Digital Display Working Group (DDWG), un consorzio promosso da IBM, HP , Intel , Nec , Compaq , Fujitsu e Silicon Image . Il poderoso gruppo, a cui poi in seguito si sono aggiunti moltissimi altri nomi di spicco, nell’aprile del 1999 ha formalizzato le specifiche della Digital Visual Interface (DVI), un nuovo standard per il trattamento dei segnali video in digitale che si propone di eliminare le limitazioni dell’ormai obsoleta connessione analogica VGA ed introdurre tutte le migliorie di una connessione digitale.

Ma quali sono i difetti dello standard VGA? Innanzitutto le distorsioni dell’immagine: la trasmissione analogica dei dati è molto più sensibile alle interferenze elettromagnetiche, sia esternamente che internamente al cavo; la conversione da digitale ad analogico che avviene all’interno delle schede grafiche, poi, contribuisce a “contaminare” l’immagine e comprometterne la fedeltà. In una connessione VGA è poi assai arduo trovare una perfetta uniformità nei livelli e nei voltaggi RGB, un fattore basilare per raggiungere quella fedeltà cromatica con le sorgenti di acquisizione video necessaria al mercato professionale.

Come si può leggere dal documento delle specifiche del DVI 1.0 rilasciate dal DDWG, lo scopo di questa tecnologia è quella di offrire un’interfaccia digitale fra personal computer e display, siano essi di tipo analogico o digitale. Naturalmente i maggiori vantaggi si hanno con l’adozione di display digitali, come quelli LCD, oggi limitati dallo standard VGA: un monitor a cristalli liquidi, infatti, internamente funziona in digitale, ma dato che il segnale proveniente dalla scheda grafica è analogico, il monitor dovrà preoccuparsi di ritrasformare tale segnale in digitale prima di poterlo rappresentare su schermo. Qualche beneficio lo si ottiene comunque anche con i tradizionali monitor analogici: in questo caso, infatti, il vantaggio consiste nel fatto che la conversione in analogico del segnale può avvenire direttamente all’interno del monitor, portando ad una migliore qualità dell’immagine e all’eliminazione di quella circuiteria prima indispensabile per la compatibilità con le innumerevoli combinazioni di risoluzioni e frequenze di refresh adottate dalle varie schede grafiche sul mercato.

Come del resto tutte le tecnologie che nascono in ambito PC, anche il DVI non poteva svincolarsi dall’essere una tecnologia economica: in effetti in ambiti professionali esistono anche altre connessioni di tipo digitale utilizzate da anni, ma nessuna si presta, sia in termini di costo che di scalabilità, ad essere trasportata in ambito PC.

Il DVI è uno standard adatto a tutto il mondo dei PC, dalle workstation grafiche passando ai desktop e finendo ai laptop. Questa tecnologia ha ereditato non soltanto le idee sviluppate da altri progetti precedenti, come i prima citati P&P e DFP, ma anche tutte le esigenze che il mondo dei produttori di periferiche grafiche ha espresso in questi anni.

Una piccola nota: fate attenzione a discriminare fra Digital Visual Interface e Digital Video Interactive: l’acronimo è lo stesso, ma nel secondo caso ci si riferisce ad una tecnica di compressione per il video digitale sviluppata da Intel che qui risulta completamente estranea all’argomento dell’articolo.


Partiamo subito dai numeri. Il formato DVI supporta due canali trasmissivi capaci ognuno di spingersi fino ad una risoluzione di 1.280×1.024 pixel a 85 Hz, corrispondenti ad un segnale con frequenza di 2,4 GHz, ovvero 165 Mpixel/s. Per ottenere frequenze maggiori il DVI suddivide il segnale sui due canali arrivando così ad ottenere fino a 2.048×1.536 punti di risoluzione massima e, come risoluzioni intermedie, 1.600×1.200 e 1.920×1.080 (HDTV).

Il protocollo di trasmissione utilizzato dal DVI è il TMDS (Transition Minimised Differential Signalling) sviluppato a suo tempo da Silicon Image e compatibile con gli standard VESA (Video Electronics Standards Association), P&P e DFP. In una connessione TMDS i dati grafici inviati al monitor vengono codificati mediante complessi algoritmi e trasformati da valori a 8 bit a valori a 10 bit: questa codifica permette una robusta tolleranza agli errori di trasmissione sia per i cavi di rame che per quelli a fibre ottiche (un mezzo fisico previsto dalle evoluzioni dello standard).

Questo formato digitale consente anche di trasmette, insieme ai dati grafici (pixel data), informazioni di controllo come quelle per il plug and play ed il power management. Le informazioni per il riconoscimento e la configurazione automatica del monitor vengono trasmesse seguendo le specifiche DDC (Display Data Channel) ed EDID (Extended Display Identification Data), entrambe sviluppate da VESA. EDID è la struttura standard per l’identificazione del tipo e del modello di monitor mentre DDC è il protocollo che si incarica di trasmettere le informazioni EDID: oltre a questo, nelle specifiche DDC2 è prevista la possibilità di controllare i parametri del monitor direttamente da PC e nella prossima versione DDC2ab di controllare periferiche come mouse e tastiera. Attraverso queste due specifiche, lo standard DVI riuscirà a trasmettere informazioni sul formato dei pixel supportato dal monitor, il gamma, lo scaling ed il power management.
Un monitor che segue le specifiche DVI dovrebbe supportare almeno le specifiche EDID 1.2 (raccomandate le 2.0) e le DDC2b.
DVI supporta anche il sistema HPD (Hot Plug Detection) per l’attacco e la rimozione di monitor “a caldo”: le specifiche dei segnali utilizzati da HPD dovranno essere supportate sia dall’hardware che dal software (attraverso API per il sistema operativo).

Per quanto riguarda il power management, DVI supporta il DMPM (Digital Monitor Power Management), evoluzione del DPMS (Display Power Management Signaling) di VESA: le nuove specifiche introducono due nuovi stati previsti da EDID 2.0 per il completo controllo dei consumi di un display di tipo digitale.

Altre funzionalità interessanti che lo standard renderà disponibili in un prossimo futuro sono il cosiddetto Selective Refresh e la protezione del copyright dei contenuti multimediali.
Attraverso la prima tecnologia la funzione di refresh dello schermo verrà delegata al monitor che potrà così ricevere dal computer i dati relativi alle sole parti dell’immagine che sono cambiate rispetto al frame precedente diminuendo sensibilmente la quantità di dati trasferiti. Per implementare il refresh selettivo sarà però necessario integrare nel monitor uno spazio di memoria indirizzabile, una sorta di frame buffer.
La funzione di sicurezza sarà invece implementata attraverso l’inserimento, nel flusso di dati, di codici criptati che impediranno la copia abusiva di materiale coperto da copyright.


Naturalmente il passaggio del mercato allo standard DVI non avverrà in tempi brevissimi, pertanto il DDWG ha previsto una prima fase durante la quale le due tecnologie, VGA e DVI, coesisteranno. Per rendere meno indolore la transizione dal vecchio al nuovo questa prima fase d’implementazione, denominata DVI-I, manterrà entrambe le connessioni, analogica e digitale, in modo che sia possibile continuare ad utilizzare monitor tradizionali, sebbene forniti di ingresso DVI. A seguire, diciamo fra un anno o due, verrà dato il via alla seconda fase, detta DVI-V, durante la quale i prodotti commercializzati supporteranno solo la trasmissione digitale ed implementeranno integralmente le specifiche del nuovo standard.

Quello che contraddistingue un’interfaccia DVI-I da una DVD-V è il connettore: sebbene questo abbia in entrambi i casi le stesse dimensioni ed una base comune di 24 contatti digitali (3 righe di 8 pin), il DVI-I presenterà al suo interno una seconda sezione analogica formata da 5 contatti (più la messa a terra).
Per quanto riguarda la base dei 24 contatti, 18 di questi sono destinati ai due canali digitali e 5 alle funzioni di plug and play ed hot plug.

Purtroppo, sebbene il connettore DVD-I sia identico, nella forma, a quello DVD-V, i due non sono compatibili, e questo proprio per la presenza, nel primo, della sezione analogica: questo fa sì che i futuri monitor totalmente digitali non potranno essere connessi ad un attacco di tipo DVD-I.

Per risolvere questo problema alcuni produttori di schede grafiche, come Matrox, hanno incorporato nei loro prodotti (nel caso di Matrox la Millennium 400 GH) entrambi i connettori, VGA e DVI: questa soluzione, come nel caso di Matrox, può anche consentire la connessione contemporanea alla scheda di un monitor analogico e di uno digitale.

I primi monitor ad avvantaggiarsi del DVI saranno quelli a cristalli liquidi e al plasma, due tecnologie che per funzionare abbisognano di segnali digitali e che oggi vengono penalizzate dalla doppia conversione di segnale.

E’ bene sottolineare che quando si parla di DVI non si parla di futuro: questo recente standard è già presente sulle schede grafiche di vari produttori, fra cui ATI , Matrox, Guillemot e Number Nine , ed equipaggia già da tempo alcuni modelli di monitor prodotti da IBM .

Il supporto all’interfaccia DVI è già stata annunciata da tutte le principali marche di schede grafiche e di monitor e non ci vorrà molto prima che questa tecnologia approdi anche sul mercato consumer.

Alessandro Del Rosso

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