Transition-Minimized Differential Signaling

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Transition-Minimized Differential Signaling (TMDS) ist ein von Silicon Image entwickelter Schnittstellenstandard zur seriellen, digitalen Übertragung von Videosignalen.[1] Anwendung findet der Standard bei Schnittstellen wie beispielsweise Digital Visual Interface (DVI) oder High-Definition Multimedia Interface (HDMI).[2] Pro TDMS-Übertragungsleitung, diese wird auch als Lane bezeichnet, können bis zu 1,65 Gbit/s übertragen werden. Bei Videoschnittstellen wie DVI in der einfachen Grundvariante kommen drei Lanes zur Anwendung, jeweils eine Lane pro Farbkanal, und dient zur Übertragung des digitalen RGB-Signals. Zusätzlich zu den digitalen Farbsignalen wird ein Taktsignal für den korrekten Empfang der Videodaten übertragen.

Wegen der Kabeldämpfung können zwischen PC und Monitor bei den maximal vorgesehenen Leitungslängen bis 15 m bis zu 165 Megapixel pro Sekunde übertragen werden, was bei 60 Hz Bildwiederholfrequenz einer maximalen Auflösung von 1600 × 1200 Pixel (UXGA) bzw. 1920 × 1200 (WUXGA), wenn Grafikkarte und Monitor „reduced blanking“ unterstützen, entspricht. In einer erweiterten Version mit einem breiteren DVI-Stecker werden sechs Lanes genutzt, um max. 330 Megapixel pro Sekunde zu transportieren, was eine Auflösung von z. B. 2048 × 1536 Pixel (QXGA) bei 60 Hz Bildwiederholfrequenz ermöglicht.[3]

Allgemeines[Bearbeiten]

TMDS besteht aus zwei wesentlichen Funktionsblöcken:

  1. Einer speziellen Kanalkodierung zur Minimierung der Signalübergänge um höherfrequente Signalanteile zu minimieren und die Elektromagnetische Störungen bei der Übertragung gering zu halten.
  2. Einer physikalischen Übertragungsschicht mit symmetrischer Signalübertragung in der Current Mode Logic (CML). Eine Lane bestehet im Kabel aus einem impedanzkontrollierten Leitungspaar in Form einer Doppelader.[3]
Schematischer und vereinfachter Aufbau einer TMDS-Video-Schnittstelle

Kanalkodierung[Bearbeiten]

Bei der Kanalkodierung werden zunächst Wörter zu je 8 Bit Länge gebildet, deren einzelne, benachbarte Stellen bitweise entweder mittels der logischen Funktion XOR oder XNOR verknüpft werden. Welche von den beiden Varianten pro Wort konkret verwendet wird, richtet sich danach welches der beiden gebildeten Datenwörter weniger Signalübergänge aufweist, das heißt entweder möglichst viele logisch-'1' Bits oder möglichst viele logisch-'0' Bits als eine Folge aufweist. Um eine Gleichanteilsfreiheit des Signals zu erreichen, wird das so gebildete Wort, in Abhängigkeit vom vorherigen Datenwört, zusätzlich logisch invertiert oder nicht invertiert.

Im nächsten Schritt werden die so gebildeten 8 Bit langen Nettotdatenwörter mittels eines angepassten 8b10b-Code auf 10 Bit lange Bruttodatenwörter erweitert. Von den bei 10 Bit möglichen 1024 Kombinationen wird nur eine bestimmte Anzahl an Kombinationen verwendet:

  • 460 Kombinationen werden verwendet, um die 256 möglichen Kombinationen des 8 Bit breiten Nettodatenwortes abzubilden. Dabei weisen viele der 8 Bit breiten Nettodatenwörter zwei mögliche und gleichwertige Kombinaten im 10-Bit-Datenwort auf. Dies dient unter anderem und zusätzlich der Sicherstellung der Gleichanteilsfreiheit des gebildeten Signals.
  • 4 Kombinationen dienen als spezielle Steuerwörter, welche dazu dienen, den Rahmen des Videosignal darzustellen. Sie sind in der Funktion in etwa vergleichbar mit den bei der analogen Videoübertragung nötigen horizontalen und vertikalen Bildsynchronisationsimpulsen.
  • Die restlichen 560 Kombinationen sind nicht verwendet bzw. stellen verbotene Datenwörter dar.

Im Empfangsgerät, dies ist üblicherweise ein Monitor mit digitalen Videoeingang, erfolgt eine Dekodierung im umgekehrter Abfolge zur Kodierung, um so die ursprünglichen Videodaten für die Darstellung zu gewinnen.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Digital Visual Interface & TMDS Extensions, White Paper. Silicon Image, 2004, abgerufen am 19. Februar 2015.
  2. Vorlage:Internetquelle/Wartung/Datum nicht im ISO-FormatDigital Visual Interface DVI, V1.0. April 1999, abgerufen am 17. Februar 2015.
  3. a b DVI, HDMI Retimer with Input Equalization and Output De-Emphasis: DS34RT5110. Texas Instrument, 2013, abgerufen am 19. Februar 2015.