EDID：识别和解决常见问题指南
随着 HDMI、DVI 和 DisplayPort 的迅速采用，专业视音频行业正继续从模拟向数字视频技术转换。虽然在很大程度上取得了成功，但在向最终用户提供稳定、无故障的视频系统时，这种转变仍带来了诸多挑战。这些挑战也许与视频信号经过长距离传输并通过设备后的完整性有关，和电缆连接以及端接的可靠性有关，也可能与用在 HDMI、DVI 和 DisplayPort 中的双向通信有关。这种双向通信首先完成 EDID 交换和 HDCP 验证，以追踪显示的是否是 HDCP 加密内容。成功完成这两项是实现数字视音频内容从信号源向显示设备流通的根本前提。EDID 或 HDCP 问题是系统故障的主要原因，而系统故障最常见的表现症状是：空白或蓝色屏幕上显示“无信号存在”或类似的信息。HDCP 的握手问题在现场非常普遍。集成商们熟悉的 EDID 问题在视音频行业也有较长的历史，被集成商们广为熟知。然而，想要完全了解这些问题也比较困难，也许更为重要的是，当数字视频设置出现问题时如何有效地解决问题的方法。
此白皮书从一开始就对 EDID 进行明确的解释，旨在引导视音频专业人员轻松了解 EDID。随后介绍了现场经常遇到的 EDID 相关问题的现象，并为成功解决这些问题提供了建议性的指导方针。此信息可用于帮助制定和实施合理的 EDID 策略，以确保任意视音频系统内持续可靠的运行。
什么是 EDID ?
EDID（扩展显示识别数据）由 128 字节数据结构组成，存储在视频显示设备，也称作接收器中。EDID 规定了接收器的特性，必须要包含一个主要的数据块，也称为 VESA block 0，Block 0 列出了显示设备的首选分辨率和刷新率、可支持的其它分辨率和刷新率以及颜色特性。首选分辨率通常与显示设备的物理分辨率相同，但也可能不同。EDID 还包括一系列的辅助信息，如供应商、型号、序列号、生产日期、物理图像尺寸、显示传输特性（伽玛）和颜色特性（RGB 主色和白点）。欲了解更多有关 EDID 的内部信息，请参考侧边栏。除了接收器外，EDID 也可能存储在位于信号源和接收器之间的中继器设备内。切换器、分配放大器和信号处理设备是常见的中继器。带 HDMI 端口的消费级电视机或监视器需要 EDID 含有额外 128 字节扩展数据块，由消费电子协会定义为 CEA-861 标准，当与消费级设备如视音频接收器、蓝光播放器、移动设备或 PC 连接时，用来定义兼容的 DTV/HDTV 和音频格式参数。CEA-861 模块数据在适当情况下也指定了 3D 视频格式、用于深色的位深度、包括 xvYCC 的色彩空间兼容性以及唇形同步的参数。当信号源设备连接至接收器时，EDID 信息被发送至信号源，信号源再读取此信息，并使用此信息生成正确格式的视频输出至显示设备。例如，一台 PC 通过接收器的 DVI 端口从接收器接收 EDID 信息，该信息表明接收器的物理分辨率为 WUXGA，然后 PC 通过发送 WUXGA 的分辨率至接收器作为回应。EDID 的初衷是实现简单的即插即用连接，同时还能自动优化信号源和接收器之间的视频兼容性。EDID 交换的标准是由 VESA（视频电子标准组织）制定的。它最早于 1994 年推出，用于模拟 VGA。在那时，各种首选分辨率的 CRT 数据显示器数量的增长，促进了这样一种需求，即通过自动将显示设备的属性传递到 PC 显卡来简化与 PC 之间的连接。由于 EDID 在 VGA 接口上的广泛实施，它被并入到 HDMI、DVI 和 DisplayPort 标准中。
EDID 通信协议，按部就班的通信VESA 制定的 EDID 交换协议标准定义为 DDC（显示数据通道），它是一个基于 I2C，用于许多类型电子设备双向通信的标准串行总线协议。DDC指定 HDMI 或 DVI 连接器上的 3 个引脚用于信号传输和数据交换，这些引脚包括用于 I2C 的 SDA（串行数据线路）和 SCL（串行时钟线路），以及来自信号源的 +5 V 电源。 DDC 线路中传输的信号独立于 TMDS 线路中传输的视音频信号。
1. 初始信号源连接 – 一台信号源设备连接到接收器，并开机。根据 DDC 规范，信号源向接收器提供 +5 V 电源。这样就激活了接收器的 EDID 电路，以便 EDID 交换在无需完全启动显示设备的情况下即能发生。
2. 信号源连接和握手确认 – 一旦接收器的 EDID 电路被开启，它就意味着 HPD（热插拔检测）信号由“低电平”转换成“高电平”确认连接已经建立。HPD 引脚与 DDC 及其 +5 V 电源线路互相独立。DISPLAYPORT 支持 DDC，但不使用 I2C 总线传输 DDC 信号或设备间的 EDID。相反，它将 I2C 总线编译到信号源和接收器连接处的指定辅助通道内。
3. 请求接收器的 EDID 信息 – 当信号源接收到一个 HPD“高电平”信号时，它就会通过 DDC 发送命令请求接收器的 EDID 信息。
4. 将 EDID 信息传输至信号源 – 接收器接收指令，并通过 DDC 将 EDID 信息发送至信号源来作为回应。
5. 信号源根据 EDID 信息输出视频 – 信号源读取 EDID 内部的数据，并以首选的分辨率、刷新率和色彩空间输出视频信号至接收器作为回应。如果用户选择一个与 EDID 内所支持的视频时钟相符的输出分辨率替换，那么首选的分辨率可能被覆盖。
6. HDMI 接收器和信号源，如消费级电视机和蓝光播放器 – 对于 HDMI 接收设备来说，EDID 通常包含一个或更多的扩展数据块，用来提供与 DTV 相关的兼容时钟信息，以及所支持的音频格式、扬声器布置方式和唇形同步延时。信号源通过主 EDID 模块内的标记检测这些扩展块的存在，然后向接收器发送请求。 HPD 和 EDID 握手过程在左面有所阐述。这里必须要强调的是 HDMI 和 DVI 规范要求成功的 EDID 通信必须在信号源输出视频前完成。而 EDID
通信反过来又依赖于成功的 HPD 握手。此外，对于 HDCP 加密内容，EDID 通信必须在 HDCP 验证发生之前完成。HDCP 的信息交换与 EDID 信息交换使用相同的 DDC 线路。
EDID 通信问题
与 EDID 通信相关的问题在项目现场非常常见。它们可能是由电缆损耗、不良端接或电磁/射频干扰引起的 DDC 或 HPD 信号衰减所导致的。这些问题也可能源于接收器、信号源，或是切换器这类中继器设备，它们也和如何处理或管理系统内的 HPD 或 EDID 有关。常见的表现形式是：屏上无图像显示，或有图像存在但图像扭曲、模糊或无法填满屏幕 – 参见图 1。这就使视音频集成排除故障变得尤其困难。该文章会让你了解与 EDID 相关的最主要的现场问题，并为成功解决这些问题提供了建议。
现场常见的 EDID 问题
DDC 或 HPD 线路的信号完整性问题
典型的系统场景：
(1) 信号源通过长距离 HDMI 或 DVI 电缆与接收器连接。
(2) 信号源通过双绞线延长器与接收器进行远距离连接。
常见症状：完全看不到图像。或者假设信号源是一台 PC，图像看上去是低分辨率显示，模糊、看上去被拉伸过或不能填满屏幕。
解释说明：在现场和 HDMI 和 DVI 信号打交道的集成商非常清楚 TMDS 视频线路内的信号损失对图像质量产生的巨大影响。长距离电缆传输、不良连接、使用直通连接器延长电缆、在信号路径中级联多个设备以及其它因素都会造成信号衰减。同样，信号完整性问题也可能影响 DDC 和 HPD 线路，以及影响图像显示的可靠性。通过 DDC 和 HPD 的信号本质上遵循 TTL 二进制逻辑。根据 HDMI 和 DVI 规范，如果检测到的电压降到 0 ~ 0.8 V 的范围内则被认为是“低电平”信号。如果检测到的电压在 2.0 ~ 5.3 V 范围内则被认为是“高电平”信号。长距离电缆会导致逻辑信号向下漂移，很可能导致预期的高电平信号接收端被误译。图 2 阐示了由长距离 HDMI 电缆传输导致的 HPD 信号损失所产生的影响。来自接收器的信号在到达信号源时已失去了太多 的电压，检测到的信号电压已经低于 HPD 所定义的高电平电压。结果，信号源请求接收器的 EDID 信息失败，握手进程终止。类似的问题在使用信号延长器和双绞线过长时也会发生。即使 DDC 或 HPD 线路受到影响，由于处理 TMDS 视频线路的方式不同，这些信号可能仍旧是完整的。如果握手失败，许多信号源是无法输
出视频的，但 PC 通常会以默认的低分辨率，如 1024x768 输出，以确保用户仍能够使用 PC 工作。
推荐的解决方案：为了防止 DDC 和 HPD 信号衰减，可以采用和保持完整的数字信号同样的方法来实现，比如使用的线缆尽可能的短，确保连接是牢固可靠的，尽可能减少链路中的断点来简化信号路径。如果使用 由双绞线电缆连接的信号延长器，电缆长度应该保持在厂家指导规定的范围之内。
信号测试发生器可用于测试 TMDS 视频线路的完整性 – 参见侧边栏了解更多信息。如果查出 TMDS 线路是好的，那么 EDID 管理设备，如 Extron EDID 101D，在系统修改不可行或不方便时即能提供快速有效的解决方案。典型的做法是，将该设备短电缆连接到信号源的输出端。EDID 101D 自动地管理与信号源的 EDID 通信，实际上这个设备就是模拟接收器的功能。然后信号源输出内容至 EDID 101D，EDID 101D再将信号传送到显示设备。EDID 管理器 (EDID Minder) 和 EDID 仿真是 Extron 管理 EDID 的两种方法。它们使用预存储的 EDID 信息表来实现与信号源的 EDID 通信，信息表中有各种包含或不包含音频的分辨率可供用户选择，以匹配显示设备的物理或首选分辨率。EDID 管理器构建于 EDID 仿真的基础之上，允许配备 EDID 管理功能的设备发起与显示设备的握手来接收其 EDID。这些信息首先被存储下来，然后再传递给信号源。这样可以减少确定显
示器最佳分辩率时的不确定性因素。EDID 管理设备通过保持和信号源更紧密的 EDID 通信提高了系统的可靠性，并消除了通过延长电缆或信号路径中连续的设备发送 HPD 和 DDC 信号时的不确定性。一般建议在距离信号源尽可能近的地方传送 EDID。
其它需要考虑的因素：由电磁/射频干扰、接地回路及更多因素引起的信号衰减可能使电压上升，潜在地导致低电平逻辑信号被误测。当用于延长 HDMI 或 DVI 信号的 CAT5 电缆和其他电缆混在一起时，或是离电源很近时，建议使用屏蔽双绞线电缆和连接器来防止电磁/射频干扰。未配置 EDID 管理功能
典型的系统场景：一台带 EDID 管理的视音频设备开箱即可安装并投入使用。
常见症状：屏幕上的图像显示没有问题。但图像的分辨率似乎不匹配此显示器，看起来有点模糊、扭曲或无法填满整个屏幕。
解释说明：许多类型的视音频产品，包括 Extron 的产品，均具有 EDID管理功能。例如切换器、矩阵切换器、分配放大器、视频信号处理器和长距离 HDMI 或 DVI 延长器。具有 EDID 管理的这些产品可通过保持和 信号源紧密的 EDID 握手提高系统的可靠性，并消除通过延长电缆或信号路径中连续的设备发送 HPD 和 DDC 信号时的不确定性。这些设备的 EDID 管理设置可能是出厂默认值。Extron 视音频产品出厂时就带有默认的预存储 EDID 设置，根据显示器类别的不同分为 720p或 1024x768。720p 分辨率广泛兼容当今的电视机和监视器，而 1024x768 分辨率普遍兼容多种台式机显示器。这些默认设置通常可确保可靠的图像显示，但图像也许不是以最佳分辨率显示。例如，如果一个系统包含一个 1080p 输出的信号源和一个 1080p 物理分辨率的接收器，默认的 720p EDID 就会强迫信号源向显示设备输出 720p。这个升频转换的 1080p 图像，看起来没有达到它应有的清晰程度。除了分辨率不匹配之外，也会发生宽高比问题，例如在带有 1440x900 监视器的 PC 的系统中。默认 1024x768 下的 EDID 将迫使向接收器输出一个较低的分辨率，接收器然后通过拉伸图像填充屏幕而使其扭曲，或在黑色边框内显示图像。
推荐的解决方案：设置 EDID 管理特性时让它捕获来自接收器的 EDID信息，然后将其传送到信号源。另一种选择，在接收器的首选或物理分辨率下，设置 EDID 管理以传送预存储的 EDID 信息。
其它需要考虑的因素：如果 PC 这类信号源的显卡无法辨识或接受预存或捕获的 EDID 中的分辨率，就可能发生问题。在这种情况下，也许完全没有任何东西出现在显示器上。或者 PC 会以默认的低分辨率发送图像，通常是 1024x768，当试图配置输出时，仅有几种低分辨率可供选择。同样，正确地设置EDID 管理将解决这个问题。要意识到蓝光播放器通常不仅仅输出 HDTV 分辨率。如果与 EDID 管理设置的是计算机分辨率的设备连接，播放器则非常有可能发送一个普遍与接收器兼容的 480p 低分辨率输出。缓慢或不可靠的信号源切换
典型的系统场景：
(1) 一个入门级或低成本 HDMI 或 DVI 切换器用于视音频系统。
(2) 系统设计包含多个 HDMI 或 DVI 信号源，直接连接至显示设备的输入端。
常见症状：信号源间的切换速度较慢。对于某些显示器来说，与一些信号源设备配合使用时内置式切换甚至是不可靠的。
解释说明：入门级 HDMI 或 DVI 切换器处理信号源间的切换只是通过简单地断开信号线路如 TMDS 视频、DDC 和 HPD 的连接实现的，选择一路输入后线路重新建立连接时，必须重新启动显示器和最新选择的信号源设备之间的 EDID 信息交换。这个过程一定会导致一定程度的切换滞后。如果新信号源向接收器发送不同的分辨率或色彩空间，那么切换的延时可能要被延长。在显示设备的内置 HDMI 或 DVI 输入之间进行切换时，切换滞后的情况尤其明显。此外，显示设备也许仅通过切换先前信号源的 TMDS 或 DDC 线路来处理一个新的输入选择，但对 HPD 线路不做任何处理。这可能会产生问题，因为一些信号源在发送视频之前需要感应到 HPD 信号。在这种情况下，显示设备在重启电源之前没有任何图像显示。
推荐的解决方案：尽可能避免使用显示设备的内置切换功能，改为使用一台带 EDID 管理功能的切换器，如 Extron DVI Plus 和 HDMI 系列切换器。它们可通过与每个连接的信号源交换 EDID 来加快切换速度。HPD 和 DDC 线路也从不会断开，所以无论切换器当前选择哪路输入，信号源都会连续不断地输出视频。参见图 4。默认状态下，当显示设备连接到切换器输出并开机时，DVI Plus 和 HDMI系列会自动地捕获来自显示设备的 EDID。然后该 EDID 被存储起来用于每一路输入，最终传送至信号源。无需设置 EDID 管理功能参数，因此可以简化安装。
其它需要考虑的因素：切换器内的 EDID 管理通常能确保信号源使用一致的信号分辨率和色彩空间，这就使信号源间的切换更加迅速。图像在某些显示器上看起来很好，但在其它显示器上却不好。
典型的系统场景：使用一台具有 EDID 管理功能的矩阵切换器，这样几个显示设备都能可靠地显示高清信号源内容。显示设备为 LCD 平板显示器，由较小的 720p 和较大的 1080p 型号组合而成。
常见症状：图像在 720p 的屏幕上看起来很好，但是在 1080p 的平板显示器上则不够清晰。
解释说明：具有 EDID 管理功能的矩阵切换器与切换器的相似之处在于，EDID 被传送至与一路输入连接的每个信号源。矩阵切换器内的 EDID 管理功能在管理信号源和多个不同显示设备之间的分辨率兼容性方面是非常有效的。使用矩阵切换器的 EDID 管理功能时，一种普遍的做法是先确定将会和某个输入建立连接的所有显示器的分辨率，然后再确定它们之间的最高通用分辨率。以此分辨率为基础，将预先存储或从显示器捕获的 EDID 传送给信号源，这样信号源的输出就可以兼容所有的显示器了。
