隨着 HDMI、DVI 和 DisplayPort 的迅速采用，專業視音頻行業正繼續從模擬向數字視頻技術轉換。雖然在很大程度上取得了成功，但在向最終用戶提供穩定、無故障的視頻系統時，這種轉變仍帶來了諸多挑戰。這些挑戰也許與視頻信號經過長距離傳輸並通過設備后的完整性有關，和電纜連接以及端接的可靠性有關，也可能與用在 HDMI、DVI 和 DisplayPort 中的雙向通信有關。這種雙向通信首先完成 EDID 交換和 HDCP 驗證，以追蹤顯示的是否是 HDCP 加密內容。成功完成這兩項是實現數字視音頻內容從信號源向顯示設備流通的根本前提。EDID 或 HDCP 問題是系統故障的主要原因，而系統故障最常見的表現症狀是：空白或藍色屏幕上顯示“無信號存在”或類似的信息。HDCP 的握手問題在現場非常普遍。集成商們熟悉的 EDID 問題在視音頻行業也有較長的歷史，被集成商們廣為熟知。然而，想要完全了解這些問題也比較困難，也許更為重要的是，當數字視頻設置出現問題時如何有效地解決問題的方法。
此白皮書從一開始就對 EDID 進行明確的解釋，旨在引導視音頻專業人員輕松了解 EDID。隨后介紹了現場經常遇到的 EDID 相關問題的現象，並為成功解決這些問題提供了建議性的指導方針。此信息可用於幫助制定和實施合理的 EDID 策略，以確保任意視音頻系統內持續可靠的運行。
什么是 EDID ?
EDID（擴展顯示識別數據）由 128 字節數據結構組成，存儲在視頻顯示設備，也稱作接收器中。EDID 規定了接收器的特性，必須要包含一個主要的數據塊，也稱為 VESA block 0，Block 0 列出了顯示設備的首選分辨率和刷新率、可支持的其它分辨率和刷新率以及顏色特性。首選分辨率通常與顯示設備的物理分辨率相同，但也可能不同。EDID 還包括一系列的輔助信息，如供應商、型號、序列號、生產日期、物理圖像尺寸、顯示傳輸特性（伽瑪）和顏色特性（RGB 主色和白點）。欲了解更多有關 EDID 的內部信息，請參考側邊欄。除了接收器外，EDID 也可能存儲在位於信號源和接收器之間的中繼器設備內。切換器、分配放大器和信號處理設備是常見的中繼器。帶 HDMI 端口的消費級電視機或監視器需要 EDID 含有額外 128 字節擴展數據塊，由消費電子協會定義為 CEA-861 標准，當與消費級設備如視音頻接收器、藍光播放器、移動設備或 PC 連接時，用來定義兼容的 DTV/HDTV 和音頻格式參數。CEA-861 模塊數據在適當情況下也指定了 3D 視頻格式、用於深色的位深度、包括 xvYCC 的色彩空間兼容性以及唇形同步的參數。當信號源設備連接至接收器時，EDID 信息被發送至信號源，信號源再讀取此信息，並使用此信息生成正確格式的視頻輸出至顯示設備。例如，一台 PC 通過接收器的 DVI 端口從接收器接收 EDID 信息，該信息表明接收器的物理分辨率為 WUXGA，然后 PC 通過發送 WUXGA 的分辨率至接收器作為回應。EDID 的初衷是實現簡單的即插即用連接，同時還能自動優化信號源和接收器之間的視頻兼容性。EDID 交換的標准是由 VESA（視頻電子標准組織）制定的。它最早於 1994 年推出，用於模擬 VGA。在那時，各種首選分辨率的 CRT 數據顯示器數量的增長，促進了這樣一種需求，即通過自動將顯示設備的屬性傳遞到 PC 顯卡來簡化與 PC 之間的連接。由於 EDID 在 VGA 接口上的廣泛實施，它被並入到 HDMI、DVI 和 DisplayPort 標准中。
EDID 通信協議，按部就班的通信VESA 制定的 EDID 交換協議標准定義為 DDC（顯示數據通道），它是一個基於 I2C，用於許多類型電子設備雙向通信的標准串行總線協議。DDC指定 HDMI 或 DVI 連接器上的 3 個引腳用於信號傳輸和數據交換，這些引腳包括用於 I2C 的 SDA（串行數據線路）和 SCL（串行時鍾線路），以及來自信號源的 +5 V 電源。
DDC 線路中傳輸的信號獨立於 TMDS 線路中傳輸的視音頻信號。
1. 初始信號源連接 – 一台信號源設備連接到接收器，並開機。根據 DDC 規范，信號源向接收器提供 +5 V 電源。這樣就激活了接收器的 EDID 電路，以便 EDID 交換在無需完全啟動顯示設備的情況下即能發生。
2. 信號源連接和握手確認 – 一旦接收器的 EDID 電路被開啟，它就意味着 HPD（熱插拔檢測）信號由“低電平”轉換成“高電平”確認連接已經建立。HPD 引腳與 DDC 及其 +5 V 電源線路互相獨立。
DISPLAYPORT 支持 DDC，但不使用 I2C 總線傳輸 DDC 信號或設備間的 EDID。相反，它將 I2C 總線編譯到信號源和接收器連接處的指定輔助通道內。
3. 請求接收器的 EDID 信息 – 當信號源接收到一個 HPD“高電平”信號時，它就會通過 DDC 發送命令請求接收器的 EDID 信息。
4. 將 EDID 信息傳輸至信號源 – 接收器接收指令，並通過 DDC 將 EDID 信息發送至信號源來作為回應。
5. 信號源根據 EDID 信息輸出視頻 – 信號源讀取 EDID 內部的數據，並以首選的分辨率、刷新率和色彩空間輸出視頻信號至接收器作為回應。如果用戶選擇一個與 EDID 內所支持的視頻時鍾相符的輸出分辨率替換，那么首選的分辨率可能被覆蓋。
6. HDMI 接收器和信號源，如消費級電視機和藍光播放器 – 對於 HDMI 接收設備來說，EDID 通常包含一個或更多的擴展數據塊，用來提供與 DTV 相關的兼容時鍾信息，以及所支持的音頻格式、揚聲器布置方式和唇形同步延時。信號源通過主 EDID 模塊內的標記檢測這些擴展塊的存在，然后向接收器發送請求。 HPD 和 EDID 握手過程在左面有所闡述。這里必須要強調的是 HDMI 和 DVI 規范要求成功的 EDID 通信必須在信號源輸出視頻前完成。而 EDID
通信反過來又依賴於成功的 HPD 握手。此外，對於 HDCP 加密內容，EDID 通信必須在 HDCP 驗證發生之前完成。HDCP 的信息交換與 EDID 信息交換使用相同的 DDC 線路。
EDID 通信問題
與 EDID 通信相關的問題在項目現場非常常見。它們可能是由電纜損耗、不良端接或電磁/射頻干擾引起的 DDC 或 HPD 信號衰減所導致的。這些問題也可能源於接收器、信號源，或是切換器這類中繼器設備，它們也和如何處理或管理系統內的 HPD 或 EDID 有關。常見的表現形式是：屏上無圖像顯示，或有圖像存在但圖像扭曲、模糊或無法填滿屏幕 – 參見圖 1。這就使視音頻集成排除故障變得尤其困難。該文章會讓你了解與 EDID 相關的最主要的現場問題，並為成功解決這些問題提供了建議。
現場常見的 EDID 問題
DDC 或 HPD 線路的信號完整性問題
典型的系統場景：
(1) 信號源通過長距離 HDMI 或 DVI 電纜與接收器連接。
(2) 信號源通過雙絞線延長器與接收器進行遠距離連接。
常見症狀：完全看不到圖像。或者假設信號源是一台 PC，圖像看上去是低分辨率顯示，模糊、看上去被拉伸過或不能填滿屏幕。
解釋說明：在現場和 HDMI 和 DVI 信號打交道的集成商非常清楚 TMDS 視頻線路內的信號損失對圖像質量產生的巨大影響。長距離電纜傳輸、不良連接、使用直通連接器延長電纜、在信號路徑中級聯多個設備以及其它因素都會造成信號衰減。同樣，信號完整性問題也可能影響 DDC 和 HPD 線路，以及影響圖像顯示的可靠性。通過 DDC 和 HPD 的信號本質上遵循 TTL 二進制邏輯。根據 HDMI 和 DVI 規范，如果檢測到的電壓降到 0 ~ 0.8 V 的范圍內則被認為是“低電平”信號。如果檢測到的電壓在 2.0 ~ 5.3 V 范圍內則被認為是“高電平”信號。長距離電纜會導致邏輯信號向下漂移，很可能導致預期的高電平信號接收端被誤譯。圖 2 闡示了由長距離 HDMI 電纜傳輸導致的 HPD 信號損失所產生的影響。來自接收器的信號在到達信號源時已失去了太多 的電壓，檢測到的信號電壓已經低於 HPD 所定義的高電平電壓。結果，信號源請求接收器的 EDID 信息失敗，握手進程終止。類似的問題在使用信號延長器和雙絞線過長時也會發生。即使 DDC 或 HPD 線路受到影響，由於處理 TMDS 視頻線路的方式不同，這些信號可能仍舊是完整的。如果握手失敗，許多信號源是無法輸
出視頻的，但 PC 通常會以默認的低分辨率，如 1024x768 輸出，以確保用戶仍能夠使用 PC 工作。
推薦的解決方案：為了防止 DDC 和 HPD 信號衰減，可以采用和保持完整的數字信號同樣的方法來實現，比如使用的線纜盡可能的短，確保連接是牢固可靠的，盡可能減少鏈路中的斷點來簡化信號路徑。如果使用 由雙絞線電纜連接的信號延長器，電纜長度應該保持在廠家指導規定的范圍之內。
信號測試發生器可用於測試 TMDS 視頻線路的完整性 – 參見側邊欄了解更多信息。如果查出 TMDS 線路是好的，那么 EDID 管理設備，如 Extron EDID 101D，在系統修改不可行或不方便時即能提供快速有效的解決方案。典型的做法是，將該設備短電纜連接到信號源的輸出端。EDID 101D 自動地管理與信號源的 EDID 通信，實際上這個設備就是模擬接收器的功能。然后信號源輸出內容至 EDID 101D，EDID 101D再將信號傳送到顯示設備。EDID 管理器 (EDID Minder) 和 EDID 仿真是 Extron 管理 EDID 的兩種方法。它們使用預存儲的 EDID 信息表來實現與信號源的 EDID 通信，信息表中有各種包含或不包含音頻的分辨率可供用戶選擇，以匹配顯示設備的物理或首選分辨率。EDID 管理器構建於 EDID 仿真的基礎之上，允許配備 EDID 管理功能的設備發起與顯示設備的握手來接收其 EDID。這些信息首先被存儲下來，然后再傳遞給信號源。這樣可以減少確定顯
示器最佳分辯率時的不確定性因素。EDID 管理設備通過保持和信號源更緊密的 EDID 通信提高了系統的可靠性，並消除了通過延長電纜或信號路徑中連續的設備發送 HPD 和 DDC 信號時的不確定性。一般建議在距離信號源盡可能近的地方傳送 EDID。
其它需要考慮的因素：由電磁/射頻干擾、接地回路及更多因素引起的信號衰減可能使電壓上升，潛在地導致低電平邏輯信號被誤測。當用於延長 HDMI 或 DVI 信號的 CAT5 電纜和其他電纜混在一起時，或是離電源很近時，建議使用屏蔽雙絞線電纜和連接器來防止電磁/射頻干擾。未配置 EDID 管理功能
典型的系統場景：一台帶 EDID 管理的視音頻設備開箱即可安裝並投入使用。
常見症狀：屏幕上的圖像顯示沒有問題。但圖像的分辨率似乎不匹配此顯示器，看起來有點模糊、扭曲或無法填滿整個屏幕。
解釋說明：許多類型的視音頻產品，包括 Extron 的產品，均具有 EDID管理功能。例如切換器、矩陣切換器、分配放大器、視頻信號處理器和長距離 HDMI 或 DVI 延長器。具有 EDID 管理的這些產品可通過保持和 信號源緊密的 EDID 握手提高系統的可靠性，並消除通過延長電纜或信號路徑中連續的設備發送 HPD 和 DDC 信號時的不確定性。這些設備的 EDID 管理設置可能是出廠默認值。Extron 視音頻產品出廠時就帶有默認的預存儲 EDID 設置，根據顯示器類別的不同分為 720p或 1024x768。720p 分辨率廣泛兼容當今的電視機和監視器，而 1024x768 分辨率普遍兼容多種台式機顯示器。這些默認設置通常可確保可靠的圖像顯示，但圖像也許不是以最佳分辨率顯示。例如，如果一個系統包含一個 1080p 輸出的信號源和一個 1080p 物理分辨率的接收器，默認的 720p EDID 就會強迫信號源向顯示設備輸出 720p。這個升頻轉換的 1080p 圖像，看起來沒有達到它應有的清晰程度。除了分辨率不匹配之外，也會發生寬高比問題，例如在帶有 1440x900 監視器的 PC 的系統中。默認 1024x768 下的 EDID 將迫使向接收器輸出一個較低的分辨率，接收器然后通過拉伸圖像填充屏幕而使其扭曲，或在黑色邊框內顯示圖像。
推薦的解決方案：設置 EDID 管理特性時讓它捕獲來自接收器的 EDID信息，然后將其傳送到信號源。另一種選擇，在接收器的首選或物理分辨率下，設置 EDID 管理以傳送預存儲的 EDID 信息。
其它需要考慮的因素：如果 PC 這類信號源的顯卡無法辨識或接受預存或捕獲的 EDID 中的分辨率，就可能發生問題。在這種情況下，也許完全沒有任何東西出現在顯示器上。或者 PC 會以默認的低分辨率發送圖像，通常是 1024x768，當試圖配置輸出時，僅有幾種低分辨率可供選擇。同樣，正確地設置EDID 管理將解決這個問題。要意識到藍光播放器通常不僅僅輸出 HDTV 分辨率。如果與 EDID 管理設置的是計算機分辨率的設備連接，播放器則非常有可能發送一個普遍與接收器兼容的 480p 低分辨率輸出。緩慢或不可靠的信號源切換
典型的系統場景：
(1) 一個入門級或低成本 HDMI 或 DVI 切換器用於視音頻系統。
(2) 系統設計包含多個 HDMI 或 DVI 信號源，直接連接至顯示設備的輸入端。
常見症狀：信號源間的切換速度較慢。對於某些顯示器來說，與一些信號源設備配合使用時內置式切換甚至是不可靠的。
解釋說明：入門級 HDMI 或 DVI 切換器處理信號源間的切換只是通過簡單地斷開信號線路如 TMDS 視頻、DDC 和 HPD 的連接實現的，選擇一路輸入后線路重新建立連接時，必須重新啟動顯示器和最新選擇的信號源設備之間的 EDID 信息交換。這個過程一定會導致一定程度的切換滯后。如果新信號源向接收器發送不同的分辨率或色彩空間，那么切換的延時可能要被延長。在顯示設備的內置 HDMI 或 DVI 輸入之間進行切換時，切換滯后的情況尤其明顯。此外，顯示設備也許僅通過切換先前信號源的 TMDS 或 DDC 線路來處理一個新的輸入選擇，但對 HPD 線路不做任何處理。這可能會產生問題，因為一些信號源在發送視頻之前需要感應到 HPD 信號。在這種情況下，顯示設備在重啟電源之前沒有任何圖像顯示。
推薦的解決方案：盡可能避免使用顯示設備的內置切換功能，改為使用一台帶 EDID 管理功能的切換器，如 Extron DVI Plus 和 HDMI 系列切換器。它們可通過與每個連接的信號源交換 EDID 來加快切換速度。HPD 和 DDC 線路也從不會斷開，所以無論切換器當前選擇哪路輸入，信號源都會連續不斷地輸出視頻。參見圖 4。默認狀態下，當顯示設備連接到切換器輸出並開機時，DVI Plus 和 HDMI系列會自動地捕獲來自顯示設備的 EDID。然后該 EDID 被存儲起來用於每一路輸入，最終傳送至信號源。無需設置 EDID 管理功能參數，因此可以簡化安裝。
其它需要考慮的因素：切換器內的 EDID 管理通常能確保信號源使用一致的信號分辨率和色彩空間，這就使信號源間的切換更加迅速。圖像在某些顯示器上看起來很好，但在其它顯示器上卻不好。
典型的系統場景：使用一台具有 EDID 管理功能的矩陣切換器，這樣幾個顯示設備都能可靠地顯示高清信號源內容。顯示設備為 LCD 平板顯
示器，由較小的 720p 和較大的 1080p 型號組合而成。
常見症狀：圖像在 720p 的屏幕上看起來很好，但是在 1080p 的平板顯示器上則不夠清晰。
解釋說明：具有 EDID 管理功能的矩陣切換器與切換器的相似之處在於，EDID 被傳送至與一路輸入連接的每個信號源。矩陣切換器內的 EDID 管理功能在管理信號源和多個不同顯示設備之間的分辨率兼容性方面是非常有效的。使用矩陣切換器的 EDID 管理功能時，一種普遍的做法是先確定將會和某個輸入建立連接的所有顯示器的分辨率，然后再確定它們之間的最高通用分辨率。以此分辨率為基礎，將預先存儲或從顯示器捕獲的 EDID 傳送給信號源，這樣信號源的輸出就可以兼容所有的顯示器了。