Hmm...

theoretisch könntest Du die Taktleitung des digitalen Signales auf einen Eingang des Controllers legen, und den Pin als Eingang auswerten/abfragen. Allerdings ist einerseits DVI selbst relativ störempfindlich, andererseits meine ich(!) mal gelesen zu haben, daß Signalquelle und Ziel die Übertragungsgeschwindigkeit aushandeln. Taktfrequenz der Clk kann dabei bis 165MHz betragen. Also hast Du ca 3ns Zeit, den Pegel zu erkennen. Für 'nen IRQ reicht das bei 'nem Controller mit 16MHz Takt (62,5ns/Takt) sicher nicht. Wenn man den Pin so liest, wird das mMn eher sowas wie'n Zufallsgenerator.
Abgesehen davon wird die Eingangskapazität des Pins bei der Frequenz 'ne Rolle spielen.
Inwiefern man allein das mit 'nem Impedanzwandler oder so in den Griff bekommt - kA...
Eventuell könnte man das Signal mit'nem (schnellen) Transistor auskoppeln, und über einen Tiefpaß integrieren, wobei die Kapazität über einen geeigneten Widerstand (hinreichend großen) entladen wird.
Da stellt sich dann aber auch wieder die Frage, wie sehr Dir das auskoppelnde Glied die Signal- bzw Bildqualität zermatscht.

Was willst Du denn konkret erreichen?
'Ne Auswertung des Standby Power (Pin14) oder der analogen Syncs bringt Dich nicht weiter?

Meinst du mit Signal eine vorgegebene Signalform die du überwachen willst oder einfach nur "DVI ist aktiv, da kommt was".

Ersteres wirst du wie LotadaC bereits erklärt hat mit normalen AVR Mikrocontrollern rein zeitlich nicht hinbekommen, selbst wenn du die nicht ganz kleinen Probleme beim korrekten Abgreifen des Signals in den Griff bekommen solltest.
Die minimale Clk liegt ja immerhin schon bei stattlichen 25MHz.

Ne genauere Problembeschreibung würde sicher helfen. Für VGA hab ich z.B. meine ich mal etwas gesehen zu haben wie man mit ein paar Tricks und Kniffen mit nem ATMega ein volles Bild erzeugen kann, obwohl auch da die 640 Pixel/Zeile eigentlich schon zu viel sind.

Schaue Dirmaldie Steckerbelegung von DVI an. Da gibt es:
Pin 14: +5V
Pin 15: GND 5V
Pin 16: Hotplug detect

Warscheinlich kann man das missbrauchen.
Ich würde auf gar keinen Fall an die Daten, Sync und Clock Leitungen ohne einen entsprechenden Impedanzwandler gehen.