DVI信号与光纤传输的工程应用

DVI信号与光纤传输的工程应用
随着显控工程中信号显示设备的发展，投影机的分辨率及亮度越来越高，对信号
的要求也越来越高，而传统的模拟传输系统中对信号的损失很大，造成高品质的
投影设备无法显示高质量的图像，形成显示质量的瓶颈。当前，信号源（如计算
机）和显示设备（如投影机）等都已经支持数字接口甚至只有数字接口，传输过
程进入数字化已成为必然趋势。

在北京某工程中，实际采用了数字化的VGA信号（DVI-D）与光纤传输的技
术，使得工程的图像质量有了明显的提高，为工程应用开拓了一种全新的思路，
但也引发了许多新的问题，本文主要针对新技术的应用所带来的前景与以前未遇
到的新的技术问题进行讨论。

在这个工程中采用巴可公司的OVERVIEW CDR+67 一体化DLP背投箱， 共计
8×4=32台，其每个单元的分辨率为1400×1050，这是在国内首次使用如此高分
辨率的DLP投影显示单元，投影单元的输入端口全部为DVI方式，图形控制器为
巴可公司的ARGUS系统，该控制器将16路VGA信号、32路视频信号进行拼图，
并按每个单元1400×1050分辨率DVI方式输出，形成多用户、多协议的控制。
本系统中有几个比较有特点的应用：

一. 关于数字化的VGA信号（DVI信号）的应用

在本系统中，考虑到投影机的档次非常高，因此对信号质量的要求也就很高，
并且该投影机的输入端口为DVI接口，因此在系统设计时，采用了DVI信号方式。
数字化的传输系统与模拟的传输系统相比有明显的优势：

1.减少了模/数（A/D），数/模（D/A）转换过程。在VGA信号的显示过程中，
笔记本的图像质量是最高的，CPU将要显示的数据交给显卡，显卡经过处理形成
待显示的图形信号（数字信号）直接驱动LCD屏，形成笔记本的显示，这是最“原
装”的信号，未经任何处理和损失。将图形信号（数字）经过D/A转换后，形成
RGBHV信号，此时的信号经过了D/A转换，造成了如带宽、信噪比等方面的损失。
传输到达显示设备时还需再经过A/D过程，重新生成数字信号，驱动LCD等设备，
又造成了A/D过程的损失。将图形信号（数字）经过并/串转换，形成DVI信号，
是未经损失的，通过数字化传输到达显示设备时只需再经串/并转换，可直接驱
动LCD等设备，这个过程中未经过A/D、D/A过程，也未造成信号损失，这使得
投影机的图像质量与笔记本液晶屏的图像一样。

2. 减少了信号在传输过程中的损失。模拟信号在传输中，由于传输系统的
幅频持性和群延时持性，高低频干扰，电源地线干扰及反射等影响，信号损失严
重，利用比较好的电缆50米后带宽能保证到100MHZ已经很困难。工程中解决和
处理以上问题的难度很大，有些甚至是无法解决的。但数字信号就不存在这些问
题，数字传输的最大优点在于抗干扰能力强及可重建再生，简单地讲，就是只要
保证传输过程中，“0”、“1”没有发生错误，收端的信号就是正确的和无损的，
很多在模拟传输中难解决的问题在数字化的传输过程中不存在这种“概念”，是
从根本上解决的方案，可保证到达投影设备的信号与笔记本屏的信号一样，可完
全发挥显示设备的优点，明显提高了整个系统的显示质量。

本案中，由于矩阵是模拟方式的，目前尚无这么大规模的DVI信号矩阵面世，
因此存在着VGA与DVI之间的转换。计算机输出，利用其DVI端口，将数字信号
引到矩阵（解决这一段传输过程中的问题）后，将DVI信号转为VGA信号进入矩
阵切换器。数字传输后的信号质量上可以有较大的提高，过去模拟传输时常见到
的拖尾，模糊和重影等问题不会出现。从信号转换上，也只是完成一次D/A过程，
与计算机利用模拟口输出时的D/A过程一样，并未造成新的损失。由矩阵输出后，
因为距离很近，就利用模拟方式将VGA信号引到图形控制器，进入图形控制器的
A/D过程。这样的优点是在不增加图像质量损失（增加A/D、D/A次数）的情况
下，解决了长距离的信号传输，效果是比较明显的，当然如果矩阵也是DVI的，
直接将DVI信号引到图形控制器就可减少一次A/D和D/A的过程，图像质量会更
好，这个问题会在下面讨论。

在监示通道中，将矩阵输出的VGA信号直接接到大屏，但由于大屏只有DVI
输入接口。因此也要对VGA信号进行转换，将其转换为DVI信号，这其中存在着
一次A/D的过程，但整体上讲，以DVI信号进入投影机，与利用模拟方式进入相
比同样也只存在一次A/D和D/A的过程，对图像未造成新的损失。

二. 关于光纤传输的应用

数字化的VGA信号（DVI）与模拟信号相比优势是明显的，但也有其特殊之
处，由于DVI信号码流太快（1.65Gbs），在传输过程中困难较多。按目前正常
情况，DVI电缆只能传输7米，再长时就需要加转发器（Repeater）了，长线传
输就是个大问题了。在VGA方式时，用高品质电缆和好的长线驱动器，可传输
300米左右（1280×1024，图像质量基本满意）。在DVI方式下，用电信号的方
式传输此距离要选用好的DVI电缆（不便宜的）和多级转发器（Repeater），代
价就太大了。同时对VGA信号而言，再长的距离（如公里一级）也无法办到，因
此光纤传输就成为明智的选择。光纤传输的最大优势在于，1. 解决长距离或超
长距离（几十公里）的VGA信号传输，而且是无损的传输，这使得过去许多工程
当中极难解决的问题得以合理解决，极大地扩展了应用范围，使得如：机场、火
车站、体育中心、商场、高速公路等大型场合的VGA信号的传输得以实现；2. 在
许多特定场合，如电磁环境很不好的场合，如：军舰、变电站、发电站等。光纤
传输的抗干扰特点得以充分发挥，扩展了VGA信号传输应用的范围。3. 全数字，
全光纤的思维模式与传统的模拟电缆的模式相比，其优点是不言而喻的，也必定
会带来很多的新的机会和增长点，这是已经得到证实的。4. 在许多场合下，数
字光纤模式的综合成本可与模拟、电缆模式相比，甚至可能还要低一些，这为以
后的大量应用提供了可能。在本案中，由计算机到矩阵是DVI信号的长距离传输，
从成本上考虑，以50米为例DVI电缆的价格在40元/米左右，按每7米加一级
转发器（Repeater）考虑，每级在400$左右，50米时成本在2800$+2000RMB，
距离加大，成本会进一步加大。如果采用光纤传输方式，光纤价格3—4元/米左
右，基本不用考虑，一对光收/发器以多模传输为例，纯数字的报价1.0万RMB；
纯模拟的报价1.8万RMB；一端数字一端模拟1.4万RMB，单模传输要贵一些，
50米光纤考虑到接头等因素，成本不到0.05万RMB，光纤传输的方式从成本上
已经和电缆传输的方式可比，甚至光纤传输的成本会更低，并且用户会对光纤传
输的技术方案非常欣赏，因此从计算机的DVI输出到矩阵入口的VGA输入这一过
程中采用了北京利国公司的数字入模式出的光纤传输产品，从矩阵到16层采用
了模式进模拟出的光传输产品。从现场90余套光纤收/发的使用中未发现问题，
完全可以进入实用化阶段。该系列产品的核心是DVI的光传输，输入、输出接口
可根据需要决定是数字的还是模拟的。该产品工作频率为1310nm，目前采用四
芯传输，单模/多模方式可选，传输距离>500米（多模）。

该系统在实际工作中也发现了一些前所未遇的技术问题。

一. 关于数字化矩阵

在系统介绍中不难发现，本系统技术上有一大遗憾，就是在工程中采用的矩
阵仍是模拟方式的，如果该矩阵是DVI的，那么就可使DVI信号直接接入大屏或
图形控制器，这样可减少所有A/D与D/A的过程，可再进一步提高显示质量，考
虑到价格因素和技术因素，目前还只能采用模拟方式，所幸的是北京利国公司预
计在今年六月份推出DVI的矩阵，那时就有可能推出全数字化的应用系统，这在
国际上也是先进的。

二. 中短距离的DVI传输

在光传输应用介绍中可看到，DVI信号的电缆传输目前成本较高，而光纤传
输主要在长距离和超长距离时优势明显，在几十米~一百米之间内能否有低成本
的传输方案，这就要求一方面降低电缆的成本，使其可与普通电缆相比，另一方
面就是降低转发器成本，加大转发器的可延长距离。目前利国公司正在研制长距
离转发器（一段转发可达到30米左右），如果以上问题能够解决，DVI的应用
会出现新局面。