EDID 簡介 @ 拾人牙慧

EDID 簡介

擴展顯示標識數據(EDID, Extended Display Identification Data) 和增強擴展顯示標識數據(E-EDID, Enhanced EDID) 都是顯示設備的數據格式，用於視訊來源(例如顯示卡或機上盒)描述其功能。
數據格式由視訊電子標準協會(VESA, Video Electronics Standards Association) 發布標準定義。

具體來說，EDID 其實就像是顯示器的身分證，其內容會包含顯示器的相關資訊，如製造商名稱、顯示器名稱、產品序號、支援解析度、聲音格式等等。
目的為告知視訊來源端顯示器支援的能力，確保電腦或是機上盒等影音視訊來源裝置，在連接上顯示器後，能根據資訊視訊來源正確的影音格式。

此項技術已廣泛應用於影音顯示介面如 DisplayPort、HDMI。

EDID 版本範圍從 v1.0 到 v1.4；所有這些都定義了向上兼容的 128-byte 資料。
2.0 版定義了一個新的 256-byte 資料，但 2.0 版本已經被支持多擴充的 E-EDID 取代。

一般 EDID 存在於顯示器的 PROM 或 EEPROM 內，如果要讀取 EDID 通常都是透過 I2C，其 slave address 是 0x50。

Display ID 是另一項 VESA 標準，全名為 Display Identification Data，又稱第二世代的 EDID，適用於 PC 顯示器和消費電子設備的統一格式用來取代 EDID 和 E-EDID。

完整的 EDID 溝通過程

當視訊來源端連結上顯示器後，顯示器確認連結成功會將 HPD(Hot-Plug Detect) 電壓拉高。
視訊來源端確認 HPD 電壓狀態後，會透過 SDA/SCL 兩條數據線，向顯示器要求 EDID 資訊讀取。

值得注意的是，HDMI 規範允許產品透過硬體設計，讓顯示器關機時能藉由視訊來源端給提供的 5V 將 HPD 拉高，這使得視訊來源端能在顯示器關機時也能讀取 EDID。

當視訊來源端能正確的讀取 EDID 格式時，就會根據雙方能力做出預設影音視訊來源。

但若 EDID 格式有誤，或是顯示卡無法正確理解 EDID 資訊，此時會依據各家顯示卡廠商設計方式不同。
電腦有可能會將螢幕識別為 Non-PNP，並會視訊來源大部分顯示器所支援的解析度，如 HDMI 最低要求的 640x480p60Hz。
其餘狀況顯示卡有可能會顯示 Inactive 並呈現反灰，代表不會有任何畫面視訊來源。

EDID 包結的資料

EDID 包結的資料大致包含：
製造商、製造商ID、產生序號、生產年及週、EDID 版本號、類比或數位訊號、螢幕圖形尺寸、電源狀況、影像格式、CIE 1931 色彩空間的紅綠藍白座標值、標準解析度+時脈、詳細的時脈描述、監視器描述。

其中詳細的時脈描述包括：
Horizontal front port/active/blanking pixels、Virtical front port/active/blanking lines、影像尺寸、邊界像素、interlaced、stereo mode、類比或數位訊號同步。

EDID 結構

EDID 結構主要由如下幾個部分組成，總長為 128/256 bytes：

1、標頭資訊(Header information) (0-19)

2、基本顯示參數(Basic display parameters) (20-24)

3、色度調節(Chromaticity coordinates) (25-34)

4、時脈(Established timing bitmap) (35-37)

5、標準時脈識別(Standard timing information) (38–53)

6、詳細時脈描述1(Descriptor 1) (54–71)

7、詳細時脈描述1(Descriptor 2) (72–89)

8、詳細時脈描述1(Descriptor 3) (90–107)

9、詳細時脈描述1(Descriptor 4) (108–125)

10、擴展標示(Number of extensions to follow) (126)

11、校驗和(Checksum) (127)

詳細介紹如下：

1、標頭資訊(Header information) (0-19)

1-1、標頭檔(0-7) - Header
固定值為：00h, FFh, FFh, FFh, FFh, FFh, FFh, 00h，是 EDID 開始的標示。

1-2、製造廠商 ID(8-9)，由 UEFI 組織分配的 3 個字母組成，排序方式為 big-endian：
Bit 15：保留
Bit 14-10：第一個字母。(byte 8, bits 6–2)
Bit 9-5：第二個字母。(byte 8, bit 1 through byte 9 bit 5)
Bit 4-0：第三個字母。(byte 9 bits 4–0)
舉例來說，"IBM" 的表示方式為： 0 01001 00010 01101。
字母與編碼的對應關係為 ASCII code 的後 5碼。

1-3、製造產品廠商 ID(10-11)，排序方式為 little-endian。

1-4、序號(12-15)，排序方式為 little-endian。

1-5、製造週(16)，週的計算方式因廠商而異，有效範圍是 1-54。

1-6、製造年(17)，加上 1990 才是確實的年份。

1-7、EDID版本號(18-19)，主版本號 + 副版本號：
舉例來說，"1.3" 的表示方式為： 01 + 03。 "1.4" 的表示方式為： 01 + 04。

2、基本顯示參數(Basic display parameters) (20-24)

2-1、支援數位/類比訊號(byte 20, bit 7)
2-1-1、支援數位訊號(byte 20, bit 7 = 1)
像素深度(byte 20, bit 6-4)
000 = undefined
001 = 6
010 = 8
011 = 10
100 = 12
101 = 14
110 = 16 bits per color
111 = reserved
影像介面(byte 20, bit 3-0)
0000 = undefined
0001 = DVI
0010 = HDMIa
0011 = HDMIb
0100 = MDDI
0101 = DisplayPort
2-1-2、支援類比訊號(byte 20, bit 7 = 0)
影像等級(byte 20, bit 6-5)
00 = +0.7/−0.3 V
01 = +0.714/−0.286 V
10 = +1.0/−0.4 V
11 = +0.7/0 V (EVC)
白黑設定(byte 20, bit 4)
分離同步(byte 20, bit 3)
合成同步(byte 20, bit 2)
綠色同步(byte 20, bit 1)
鋸齒垂直同步(byte 20, bit 0)

2-2、最大水平圖形尺寸，以公分為單位。(21)

2-3、最大垂直圖形尺寸，以公分為單位。(22)

2-4、Gamma 值(23)：
除以 100 再加 1 才是真正的 gamma 值。

2-5、電源管理和支援的影像格式(24)：
待命(byte 24, bit 7)
暫停(byte 24, bit 6)
關閉/低電源(byte 24, bit 5)
支援的影像格式(byte 24, bit 4-3)
數位訊號
00 = RGB 4:4:4
01 = RGB 4:4:4 + YCrCb 4:4:4
10 = RGB 4:4:4 + YCrCb 4:2:2
11 = RGB 4:4:4 + YCrCb 4:4:4 + YCrCb 4:2:2
類比訊號
00 = monochrome or grayscale (黑白)
01 = RGB color
10 = non-RGB color
11 = undefined
標準色彩空間(byte 24, bit 2)
偏好時脈模式(byte 24, bit 1)
支援 GTF/CVT(byte 24, bit 0)

3、色度調節(Chromaticity coordinates) (25-34)
分別以 10-bit 表示在 CIE 1931 色彩空間的 red, green, blue, and white point
表示範圍： 0–255 encodes fractional 0–0.996 (255/256); 0–0.999 (1023/1024) with lsbits。

3-1、Red X 軸的 least significant 2 bits(byte 25, bit 7-6)

3-2、Red Y 軸的 least significant 2 bits(byte 25, bit 5-4)

3-3、Green X 軸的 least significant 2 bits(byte 25, bit 3-2)

3-4、Green Y 軸的 least significant 2 bits(byte 25, bit 1-0)

3-5、Blue X 軸的 least significant 2 bits(byte 26, bit 7-6)

3-6、Blue Y 軸的 least significant 2 bits(byte 26, bit 5-4)

3-7、White X 軸的 least significant 2 bits(byte 26, bit 3-2)

3-8、White Y 軸的 least significant 2 bits(byte 26, bit 1-0)

3-9、Red X 軸的 most significant 8 bits(byte 27)

3-10、Red Y 軸的 most significant 8 bits(byte 28)

3-11、Green X 軸的 most significant 8 bits(byte 29)

3-12、Green Y 軸的 most significant 8 bits(byte 30)

3-11、Blue X 軸的 most significant 8 bits(byte 31)

3-12、Blue Y 軸的 most significant 8 bits(byte 32)

3-11、White X 軸的 most significant 8 bits(byte 33)

3-12、White Y 軸的 most significant 8 bits(byte 34)

4、已知的時脈(Established timing bitmap) (35-37)

支援哪些已知的時脈：
(byte 35)
Bit 7   720×400 @ 70 Hz (VGA)
Bit 6   720×400 @ 88 Hz (XGA)
Bit 5   640×480 @ 60 Hz (VGA)
Bit 4   640×480 @ 67 Hz (Apple Macintosh II)
Bit 3   640×480 @ 72 Hz
Bit 2   640×480 @ 75 Hz
Bit 1   800×600 @ 56 Hz
Bit 0   800×600 @ 60 Hz
(byte 36)
Bit 7   800×600 @ 72 Hz
Bit 6   800×600 @ 75 Hz
Bit 5   832×624 @ 75 Hz (Apple Macintosh II)
Bit 4   1024×768 @ 87 Hz, interlaced (1024×768i)
Bit 3   1024×768 @ 60 Hz
Bit 2   1024×768 @ 70 Hz
Bit 1   1024×768 @ 75 Hz
Bit 0   1280×1024 @ 75 Hz
(byte 36)
Bit 7   1152x870 @ 75 Hz (Apple Macintosh II)
Bits 6–0   Other manufacturer-specific display modes

5、標準時脈識別(Standard timing information) (38–53)

最多支援 8 組 2-byte 的標準時脈，表示方式為解析度 + 頻率：
5-1、X 軸的解析度(byte 1)，計算方式為 (datavalue + 31) × 8，範圍為 256 ~ 2288 pixels。

5-2、Y 軸的解析度(byte 2, bit 7-6)：
00 = 16:10
01 = 4:3
10 = 5:4
11 = 16:9
計算方式為依比例與 X 軸解析度計算，取得 Y 軸解析度。

5-3、垂直頻率(byte 2, bit 5-0)，計算方式為 datavalue + 60，範圍為 60 ~ 123 Hz。

6、詳細時脈描述1(Detailed Timing Descriptor 1) (54–71)

詳細時脈描述(Detailed Timing Descriptor)，愈前面的優先權愈高：
6-1、pixel clock(byte 0-1)，以 10 kHz 為單位，範圍為 0.01 ~ 655.35 MHz。

6-2、Horizontal active pixels(byte 2)

6-3、Horizontal blanking pixels(byte 3)

6-4、Horizontal active pixels 4 msbits(byte 4, bit 7-4)

6-5、Horizontal blanking pixels 4 msbits(byte 4, bit 3-0)

6-6、Vertical active lines (byte 5)

6-7、Vertical blanking lines (byte 6)

6-8、Vertical active lines 4 msbits(byte 7, bit 7-4)

6-9、Vertical blanking lines 4 msbits(byte 7, bit 3-0)

6-10、Horizontal front porch (sync offset) pixels(byte 8)

6-11、Horizontal sync pulse width pixels(byte 9)

6-12、Vertical front porch (sync offset) lines(byte 10, bit 7-4)

6-13、Vertical sync pulse width lines(byte 10, bit 3-0)

6-14、Horizontal front porch (sync offset) pixels 2 msbits(byte 11, bit 7-6)

6-15、Horizontal sync pulse width pixels 2 msbits(byte 11, bit 5-4)

6-16、Vertical front porch (sync offset) lines 2 msbits(byte 11, bit 3-2)

6-17、Vertical sync pulse width lines 2 msbits(byte 11, bit 1-0)

6-18、水平影像尺寸(byte 12)，單位為公釐。

6-19、垂直影像尺寸(byte 13)，單位為公釐。

6-20、水平影像尺寸的 msbits(byte 14, bit 7-4)。

6-21、垂直影像尺寸的 msbits(byte 14, bit 3-0)。

6-22、水平邊界像素(byte 15)，單邊，共兩邊。

6-23、垂直邊界像素(byte 16)，單邊，共兩邊。

6-24、Signal Interface Type(byte 17, bit 7)：
0 = non-interlaced;
1 = interlaced.

6-25、Stereo mode(byte 17, bit 6-5 & 0)：
00 x = none, bit 0 is "don't care";
01 0 = field sequential, right during stereo sync;
10 0 = field sequential, left during stereo sync;
01 1 = 2-way interleaved, right image on even lines;
10 1 = 2-way interleaved, left image on even lines;
11 0 = 4-way interleaved;
11 1 = side-by-side interleaved.

6-26、訊號同步(byte 17, bit 4)：
0 = 類比訊號同步
1 = 數位訊號同步

6-26-1、類比訊號同步
Sync type(byte 17, bit 3)：
0 = analog composite;
1 = bipolar analog composite.
Sync type(byte 17, bit 2)：
0 = without serrations;
1 = with serrations (H-sync during V-sync).
Sync on red and blue lines additionally to green(byte 17, bit 1)：
0 = sync on green signal only;
1 = sync on all three (RGB) video signals.
6-26-2、數位訊號同步(byte 17, bit 3)
0 = 數位訊號同步 composite
1 = 數位訊號同步 separate

6-26-2-1、數位訊號同步 composite：
Serration(byte 17, bit 2)：
0 = without serration;
1 = with serration (H-sync during V-sync).
Horizontal sync polarity(byte 17, bit 1)：
0 = negative;
1 = positive.
6-26-2-1、數位訊號同步 separate：
Vertical sync polarity(byte 17, bit 2)：
0 = negative;
1 = positive.
Horizontal sync polarity(byte 17, bit 1)：
0 = negative;
1 = positive.

7、詳細時脈描述1(Detailed Timing Descriptor 2) 或監視器描述符(Display descriptor) (72–89)

監視器描述符(Display Descriptors)
7-1、表示為 Display Descriptor(byte 0-1)，區別 Detailed Timing Descriptor。

7-2、保留值為 0(byte 2)。

7-3、Descriptor type(byte 3)。
FF: Display serial number (ASCII text)
FE: Unspecified text (ASCII text)
FD: Display range limits. 6- or 13-byte (with additional timing) binary descriptor.
FC: Display name (ASCII text).
FB: Additional white point data. 2× 5-byte descriptors, padded with 0A 20 20.
FA: Additional standard timing identifiers. 6× 2-byte descriptors, padded with 0A.
F9: Display Color Management (DCM).
F8: CVT 3-Byte Timing Codes.
F7: Additional standard timing 3.
10: Dummy identifier.
00–0F: Manufacturer reserved descriptors.

7-4、根據 Descriptor type，有兩種模式：
7-4-1、如果 Descriptor type 不是 FD，則為保留值 0。(byte 4)
7-4-2、如果 Descriptor type 是 FD，則：
7-4-2-1、保留值 0(byte 4, bit 7-4)。
7-4-2-2、Horizontal rate offsets(byte 4, bit 3-2)：
00 = none;
10 = +255 kHz for max. rate;
11 = +255 kHz for max. and min. rates.
7-4-2-3、Vertical rate offsets(byte 4, bit 1-0)：
00 = none;
10 = +255 Hz for max. rate;
11 = +255 Hz for max. and min. rates.

7-5、根據 Descriptor type 來決定內容值(byte 5-17)。

8、詳細時脈描述1(Detailed Timing Descriptor 3) 或監視器描述符(Display descriptor) (90–107)

9、詳細時脈描述1(Detailed Timing Descriptor 4) 或監視器描述符(Display descriptor) (108–125)

10、擴展標示(Number of extensions to follow) (126)

後續有多少組擴展資料，0 表示沒有。

11、校驗和(Checksum) (127)

這個位元組應該被程式化使得所有 128 位元組的資料加總等於 00h.

現成的 EDID 解析工具

在 linux 環境下，解析 EDID 的系統工具為 parse-edid，只要將螢幕的 EDID 檔案作為輸入，即可進行解析：
$ parse-edid < ~/shared/edid.bin
Checksum Correct

Section "Monitor"
...

Reference
Wiki: Extended Display Identification Data

Wiki: EDID