Разрешение 4К / Ultra HD, ворвалось в мейнстрим как в компьютерных мониторах, так и в телевизорах. Вы можете быть удивлены, какие возможности имеются у четырех наиболее популярных типов соединений, которые вы должны использовать. Добро пожаловать в наш гид по достоинствам и подводным камням интерфейса HDMI, разъема DVI, стандарта DisplayPort и разъема VGA. Узнайте, что является новым, что старым, и что ну прям совсем устарело.
Интерфейс HDMI.
В наши дни, практически все телевизоры и компьютерные мониторы поддерживают подключение по HDMI. HDMI (High-Definition Multimedia Interface), который передает видео и аудио данные, а также обменивается контентом по одному каналу. Скорее всего, если вы пытаетесь что-то подключить к телевизору, или компьютеру и т.д. – вы собираетесь использовать HDMI.
Интерфейс HDMI используется в очень широком спектре потребительской электроники, включая ноутбуки, настольные компьютеры, мобильные устройства, в устройствах Chromecast, в медиаплеере Roku, Blue-Ray проигрывателях, HTiB, и многом, многом другом – таким образом, это довольно знакомый и привлекательный формат для большинства людей, и самый популярный среди общих потребителей.
HDMI-кабель до самого последнего времени, был стандартом , по которому работали большинство компаний бытовой электроники. Хорошо, если все оборудование в вашем доме поддерживает стандарт , но вы должны знать, что есть новая версия, вышедшая под названием , которая переводит возможности интерфейса HDMI на следующий уровень.
После введения 4К / Ultra HD разрешения, телевизоры перешли к стандарту . Интерфейс может передавать видео сигналы с пиксельным разрешение 3820 x 2160 с частотой до 60 кадров в секунду и до 32 каналов несжатого многоканального цифрового звука, все через те же высокоскоростные HDMI кабели, которые были вокруг в течении многих лет. Правильно: ничего в кабелях или разъемах не изменилось, только оборудование, подключенное к ним. Так что нет никакой необходимости покупать кучу новых кабелей, если только вы решите обновить свое оборудование. Вы можете узнать больше о последней версии интерфейса HDMI .
Так как интерфейс HDMI прогрессировал до этой новой версии, есть теперь еще меньше причин менять любой из этих типов коммутации, кроме некоторых очень определенных ситуаций, которые мы рассмотрим ниже.
Стандарт DisplayPort.
Разъем DVI.
DVI (Digital Visual Interface) стал известен как стандартный формат подключения дисплея примерно в 1999 году, но с течением времени HDMI фактически заменил его. Разъем DVI предназначен для доставки несжатого цифрового видео контента и может быть сконфигурирован для поддержки нескольких режимов, таких как DVI-D (только цифровые), разъем DVI-А (только аналоговый), или DVI-I (цифровой и аналоговый). Цифровой видеосигнал передается через DVI, по существу идентичен, как и HDMI, хотя есть и различия между двумя форматами, а именно отсутствие в DVI аудио сигнала.
Вы не найдете разъема DVI на HD-телевизорах, или Blue-Ray проигрывателях, в любом случае вы и не хотите использовать DVI для вашего телевизора с плоским экраном, так как вам потребуется дополнительные аудио кабели. Но для компьютерных мониторов, на которых часто отсутствуют динамики, подключение через разъем DVI по-прежнему остается популярным вариантом. Вы также найдете разъемы DVI на некоторых старых проекторах, как правило, он прячется в каком-то пыльном углу офиса. Если вам нужно получить разрешение 4К, вы должны использовать интерфейсы HDMI или .
Существует два различных типа разъемов DVI, одноканальные (single-link) и двухканальные (dual-link). В двухканальных DVI разъемах пины фактически удваивают мощность передачи и обеспечивают более высокую скорость передачи и качество сигнала. Например, в ЖК-телевизоре с помощью одного разъема DVI можно вывести на экран максимальное разрешение 1920×1200 – в двухканальном для этого же экрана максимальное разрешение составляет 2560×1600.
Разъем VGA.
Ранее промышленный стандарт, а ныне одной ногой уже за дверью, разъем VGA (Video Graphics Array) - это аналоговый видеоинтерфейс, только видео связь. Его редко увидите на телевизорах, хотя все равно вы можете найти его на старых ПК и проекторах.
В конце 2010 года, коллектив крупных компаний, таких как Intel и Samsung совместными усилиями, решили похоронить VGA разъем, объявив о планах отказаться от формата и ускорить принятие по умолчанию интерфейса HDMI и для мониторов ПК.
Мы не рекомендуем стараться изо всех сил использовать VGA, но если ваше оборудование использует только стандарт VGA – и вы не особенно требовательны в отношении качества видео сигнала, то на крайний случай он все же сойдет.
Иногда 15-контактный разъем называется “PC-RGB”, также “D-sub 15”, или “DE-15”. Некоторые ноутбуки и другие компактные устройства поставляются с мини-VGA разъемом, вместе с полноразмерным разъемом VGA.
Вывод:
Если вы подключаетесь к телевизору, вам нужен интерфейс HDMI. Если вы геймер, или проводите за компьютером весь день, то интерфейс может быть лучшим вариантом, особенно теперь, когда он стал более популярен и везде есть поддержка этого стандарта. DVI и VGA-прежнему служат для подключения компьютеров и мониторов, но VGA является ограниченным стандартом в своем потенциале качественного изображения. Сегодня, если нам нужно качественное воспроизведение аудио видео потока, мы все-таки больше отдаем предпочтение интерфейсам HDMI и DisplayPort.
Vention, special for you!
Большинство современных пользователей компьютеров, мобильных устройств или телевизионных панелей сталкивалось с таким понятием, как VGA. Что это такое - разъем, видеоадаптер, монитор, драйвер, кабель или переходник? К сожалению, у многих из нас четкого понимания этого вопроса, как правило, нет. Поэтому стоит остановиться на этом стандарте несколько подробнее.
Для начала несколько слов о самом стандарте. В самом широком понимании VGA представляет собой не отдельно взятые компоненты, перечисленные выше, а целостный видеоинтерфейс компонентного типа, изначально разработанный компанией IBM для своих компьютеров.
Таким образом, в понимание всей технологии воспроизведения или передачи изображения включаются и «железные», и программные компоненты, а функционирование интерфейса состоит в их взаимодействии.
Теперь несколько слов о появлении видеостандарта VGA. Что это такое, немного разобрались. Впервые технология была внедрена корпорацией IBM в 1987 году на компьютерах PS/2.
VGA-адаптер, в отличие от своих предшественников и последователей, для качественной передачи изображения использовал (и использует) аналоговый сигнал. Но попутно возникает вопрос о том, зачем понадобилось внедрение нового стандарта. Для полного понимания такого решения нужно обратиться к основным параметрам самих устройств.
Первым и одним из главных факторов перехода на этот стандарт большинство специалистов называют тот момент, что изначально необходимо было уменьшить количество проводов в основном кабеле с возможностью подключения системных блоков через графический адаптер VGA к соответствующим мониторам, которые были способны передавать намного больше цветов и оттенков, нежели раньше. При этом достигалось и более высокое разрешение картинки.
Сам на сегодняшний день имеет структуру, в которую входят следующие элементы:
При условии того, что в системе установлен VGA-драйвер, максимальное разрешение оставляет 640х480 пикселей на дюйм с глубиной цвета до 32 бит. Конечно, на момент появления стандарта это была поистине революция. А вот сегодня можно встретить куда большие разрешения, что достигается за счет применения цифровых технологий. Но как оказывается, даже на нынешнем этапе развития компьютерной техники нельзя сбрасывать со счетов стандарт VGA. Что это значит? Да только то, что для передачи изображения, как уже говорилось, используется аналоговый сигнал, который можно преобразовать в любой другой. Кроме того, размер самого адаптера значительно уменьшается, и его можно интегрировать непосредственно в материнскую плату или дополнительно в видеокарту.
Тут стоит обратить внимание еще и на тот факт, что цифровой сигнал имеет более широкую полосу пропускания, и для передачи такого сигнала используется технология кодирования MPEG. А это, в свою очередь, приводит к потере качества.
Со времени появления основного стандарта активно начали использоваться и соответствующие мониторы, а после - и телевизионные панели этого интерфейса (например, ЖК-устройства).
Сегодня же такой аббревиатурой принято обозначать все графические режимы, и мониторы в том числе, которые способны поддерживать разрешение 640х480 точек, вне зависимости от аппаратной составляющей. На нынешнем этапе развития они практически не применяются, хотя в свое время были весьма популярными.
Практически все современные графические ускорители (видеокарты), будь они интегрированными или дискретными, поддерживают основные режимы описываемого интерфейса и оборудованы соответствующими выходами (портами), которые иногда обозначаются еще как D-Sub.
Иными словами, на видеокарте может быть несколько видеовыходов. И VGA-разъем присутствует в обязательном порядке. Кстати сказать, такие разъемы можно найти на задних панелях стационарных системных блоков и на боковых стенках ноутбуков.
Само собой разумеется, что ни один графический ускоритель не будет работать, если для него не установлен соответствующий драйвер (VGA-драйвер в том числе).
Но для современных видеокарт устанавливать такие управляющие программы нужно не из баз данных операционных систем, а из дистрибутивов производителей оборудования. Кроме того, сегодня достаточно широко используются утилиты управления или разгона, поставляемые для наиболее популярных карт NVIDIA и Radeon.
В том, что VGA-драйвер работает корректно, многие геймеры могут убедиться, установив в настройках игры видеорежим 640х480 или его нестандартные вариации. Собственно, та же ситуация наблюдается при подключении компьютера или ноутбука к ТВ-панели высокого разрешения, если используется VGA-кабель (и не только с однотипными разъемами с обеих сторон).
Поскольку вариантов подключений к совершенно разным видеоинтерфейсам можно найти достаточно много, отдельно стоит остановиться на кабелях с переходниками, которые можно использовать для преобразования передачи изображения по схеме, которая будет распознана и принимающим, и передающим устройством.
В качестве примера рассмотрим VGA-кабель с разными вариантами переходов. Среди основных (кроме обычного типа) можно выделить следующие:
Основной же разъем стандарта, обозначаемый еще как DE15F, в любом из вариантов представляет собой 15-контактный разъем с одной стороны, позволяющий передавать сигнал на основе технологии построчной развертки, в которой изменение напряжения соответствует изменению яркости ЭЛП (интенсивности луча пушки монитора или кинескопа).
Вот и все, что касается понимания VGA. Что это такое? По сути, это именно интерфейс, а не его отдельные составляющие, необходимые для корректного функционирования. И как уже можно было заметить, он присутствует в большинстве современных компьютерных устройств. Хотя перспективы развития таких технологий выглядят весьма туманными, тем не менее пока от них отказываться никто не собирается.
Остается добавить, что этот стандарт, несмотря на появление его последователей в виде того же интерфейса Super VGA или XGA, все равно остается одним из самых популярных и востребованных во всем мире и на всех типах устройств, включая компьютеры, ноутбуки, телевизионные панели или даже мобильные гаджеты.
Максимальное разрешение изображения, которое способна формировать видеокарта.
Разрешение определяет количество точек по горизонтали и по вертикали, из которых формируется изображение. Чем выше разрешение, тем более детальной и информативной получается картинка на мониторе.
Высокое разрешение может понадобиться для подключения монитора с большой диагональю или для профессиональной работы с графикой. Современные профессиональные видеокарты обеспечивают максимальное разрешение - до 3840x2400.
Нужно отметить, что максимальное разрешение для разных видеовыходов может отличаться. Например, многие современные видеоадаптеры на выходе DVI могут формировать изображение с наибольшим разрешением 2560x1600, а по D-Sub - 2048x1536.
На выбор видеокарты также может повлиять и имеющийся или предполагаемый к приобретению монитор. Или даже мониторы (во множественном числе). Так, для современных LCD-мониторов с цифровыми входами очень желательно, чтобы на видеокарте был разъём DVI, HDMI или DisplayPort. К счастью, на всех современных решениях сейчас есть такие порты, а зачастую и все вместе. Ещё одна тонкость заключается в том, что если требуется разрешение выше 1920×1200 по цифровому выходу DVI, то обязательно нужно подключать видеокарту к монитору при помощи разъёма и кабеля с поддержкой Dual-Link DVI. Впрочем, сейчас с этим проблем уже нет. Рассмотрим основные разъёмы, использующиеся для подключения устройств отображения информации.
Аналоговый D-Sub разъём (также известен как VGA-выход или DB-15F), изображен на рисунках 4.2.1 и 4.2.2
Рис. 4.2.1 VGA разъем.
Рис. 4.2.2 VGA разъем .
Это давно известный всем и привычный 15-контактный разъём для подключения аналоговых мониторов. Сокращение VGA расшифровывается как video graphics array (массив пикселей) или video graphics adapter (видеоадаптер).
Разъём DVI (вариации: DVI-I и DVI-D), изображен на рисунках 4.2.3 и 4.2.4
Рис. 4.2.3 DVI разъем.
Рис. 4.2.4 DVI разъем.
DVI - это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, за исключением самых дешевых. На рисунку 6 показана довольно старая видеокарта с тремя разъёмами: D-Sub, S-Video и DVI. Существует три типа DVI-разъёмов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (integrated - комбинированный или универсальный):
Разъём HDMI
В последнее время широкое распространение получил новый бытовой интерфейс - High Definition Multimedia Interface. Этот стандарт обеспечивает одновременную передачу визуальной и звуковой информации по одному кабелю, он разработан для телевидения и кино, но и пользователи ПК могут использовать его для вывода видеоданных при помощи HDMI-разъёма.
HDMI - это очередная попытка стандартизации универсального подключения для цифровых аудио- и видеоприложений. Оно сразу же получило мощную поддержку со стороны гигантов электронной индустрии (в группу компаний, занимающихся разработкой стандарта, входят такие компании, как Sony, Toshiba, Hitachi, Panasonic, Thomson, Philips и Silicon Image), и большинство современных устройств вывода высокого разрешения имеет хотя бы один такой разъём. HDMI позволяет передавать защищенные от копирования звук и изображение в цифровом формате по одному кабелю, стандарт первой версии основывается на пропускной способности 5 Гбит/с, а HDMI 1.3 расширил этот предел до 10,2 Гбит/с.
HDMI 1.3 - это обновленная спецификация стандарта с увеличенной пропускной способностью интерфейса, увеличенной частотой синхронизации до 340 МГц, что позволяет подключать дисплеи высокого разрешения, поддерживающие большее количество цветов (форматы с глубиной цвета вплоть до 48 бит). Новой версией спецификации определяется и поддержка новых стандартов Dolby для передачи сжатого звука без потерь в качестве. Кроме этого, появились и другие нововведения, в спецификации 1.3 был описан новый разъём mini-HDMI, меньший по размеру по сравнению с оригинальным, изображен на рисунке 4.2.5 Такие разъёмы также используются на видеокартах.
Рис. 4.2.5 mini-HDMI разъем.
HDMI 1.4b - это последняя новая версия данного стандарта, вышедшая не так давно. В HDMI 1.4 появились следующие основные нововведения: поддержка формата стереоотображения (также называемого «3D») с поочередной передачей кадров и активными очками для просмотра, поддержка Fast Ethernet-соединения HDMI Ethernet Channel для передачи данных, реверсивный аудиоканал, позволяющий передавать цифровой звук в обратном направлении, поддержка форматов разрешения 3840×2160 до 30 Гц и 4096×2160 до 24 Гц, поддержка новых цветовых пространств и самый маленький разъём micro-HDMI, изображен на рисунке 4.2.6
Рис. 4.2.6 micro-HDMI разъем.
В HDMI 1.4a поддержка стереоотображения была значительно улучшена, появились новые режимы Side-by-Side и Top-and-Bottom в дополнение к режимам спецификации 1.4. И наконец, совсем свежее обновление стандарта HDMI 1.4b произошло буквально несколько недель назад, и нововведения этой версии пока неизвестны широкой публике, да и устройств с его поддержкой пока что на рынке нет.
Разъём DisplayPort
Постепенно, в дополнение к распространенным видеоинтерфейсам DVI и HDMI, на рынке появляются решения с интерфейсом DisplayPort. Single-Link DVI передаёт видеосигнал с разрешением до 1920×1080 пикселей, частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета, Dual-Link позволяет передавать 2560×1600 на частоте 60 Гц, но уже 3840×2400 пикселей при тех же условиях для Dual-Link DVI недоступны. У HDMI почти те же ограничения, версия 1.3 поддерживает передачу сигнала с разрешением до 2560×1600 точек с частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета (на более низких разрешениях - и 16 бит). Хотя максимальные возможности у DisplayPort немногим выше, чем у Dual-Link DVI, лишь 2560×2048 пикселей при 60 Гц и 8 бит на цветовой канал, но у него есть поддержка 10-битного цвета на канал при разрешении 2560×1600, а также 12 бит для формата 1080p.
Первая версия цифрового видеоинтерфейса DisplayPort была принята VESA (Video Electronics Standards Association) весной 2006 года. Она определяет новый универсальный цифровой интерфейс, не подлежащий лицензированию и не облагаемый выплатами, предназначенный для соединения компьютеров и мониторов, а также другой мультимедийной техники. В группу VESA DisplayPort, продвигающую стандарт, входят крупные производители электроники: AMD, NVIDIA, Dell, HP, Intel, Lenovo, Molex, Philips, Samsung.
Основным соперником DisplayPort является разъём HDMI с поддержкой защиты от записи HDCP, хотя он предназначен скорее для соединения бытовых цифровых устройств, вроде плееров и HDTV-панелей. Ещё одним конкурентом раньше можно было назвать Unified Display Interface - менее дорогую альтернативу разъёмам HDMI и DVI, но основной её разработчик, компания Intel, отказалась от продвижения стандарта в пользу DisplayPort.
Исходя из совместимости с процессором и поддержки модулей памяти материнской платой, а так же руководствуясь отзывами и оценками покупателей, мною был выбран набор из двух планок Kingston HyperX
KHX16C9B1RK2/8 DIMM DDR3 4096MBx2 PC12800 1600MHz. Модули памяти HyperX red Red компании Kingston имеют обновленный теплоотвод. Как и все модули памяти HyperX, red имеют пожизненную гарантию, бесплатную техническую поддержку и отличаются легендарной надежностью Kingston. Цена данного набора составляет 7 000 рублей.
VGA стало первым стандартом, адаптеры, видеокарты и мониторы, поддерживающее такое разрешение, могли воспроизводить до 256 цветов палитры. Очень скоро технические разработки привели к появлению улучшенного стандарта VGA, который называется SVGA и UVGA с разрешением в 800х600 и 1024х768 соответственно.Устройства, использующие VGA – разрешение
Логично посудить, что более высокое разрешение VGA четче передает изображение на экран. Именно поэтому мониторы, поддерживающие VGA разрешение, отлично подходят для игр, просмотра видео и изображений. Относительно просмотра текста на VGA-экране заметить можно то же самое, текст выглядит более удобоваримым на вид и читабельным для глаз.
VGA – разрешение уже давно стало принадлежностью компьютерных технологий. Видеокарты, которые бы не были оснащены VGA-разъемом сейчас уже найдешь с трудом. Через разъем-VGA компьютеры подключаются к широко распространенным сегодня ЖК-мониторам.
Благодаря своей универсальности такой разъем дает возможность использовать жидкокристаллический монитор с компьютером любого поколения. Основным недостатком подключения ЖК-монитора через такой разъем считают двойное преобразование видеосигнала из аналогового в цифровой и обратно.
Для того, чтобы понимать преимущества VGA-стандарта, имеет смысл сравнить его другими разрешением. К примеру, возьмем современные коммуникаторы с разрешением QVGA (320x240) и VGA. Один из первых коммуникаторов с дисплеем, поддерживающим VGA-разрешение, стал появившийся в 2007 году .
Различия таких экранов VGA и QVGA с разрешением 240х320 очевидно. На VGA-дисплее сам экран, иконки на нем и надписи отображаются более четко и ярко. За хорошее качество картинки и видео, конечно же, приходится платить повышенными энергозатратами. Хотя обычно современные коммуникаторы и имеют достаточно емкий аккумулятор, все равно активное их использование (просмотр видео, использование GPRS-навигатора) предполагает ежедневную зарядку батареи.
VGA – дисплеем стали оснащать и мобильные телефоны. Еще несколько лет удивленно можно было спрашивать, а возможно ли приобрести однажды мобильник с VGA – экраном. В 2006 году японский оператор Vodafone KK первую в мире модель телефона с таким дисплеем. Модель 904SH имеет экран разрешением 640х480.
Сейчас многие говорят о том, портативные устройства, оснащенные дисплеем с VGA – разрешением подходят в большей степени требовательным пользователям. Те, кто привык использовать КПК или мобильный телефон не только для чтения электронных книг и звонков, для них, безусловно, важно иметь хороший экран с четким и ярким разрешением, который делает просмотр видео и фотографий приятным занятием.
Самые передовые портативны устройства делаются сейчас с применением сенсорных технологий. Удобный и сенсорный экран мобильных телефонов, КПК и смартфонов делает их использование простым и удобным для широкого пользователя.
А на теме сенсорных технологий (панелей и экранов) стоит остановиться отдельно.
Тактильные технологии на каждый день
Сенсорная панель представляет собой поверхность чувствительную к прикосновению. Принцип действия такого устройства основан прикосновении к его сенсорам пальца руки (или другим проводящим предметом), получаемый при такой нажатии сигнал котроллер панели преобразует в цифровой, который и воспринимается РС, ноутбуком, дисплеем и проч.
Современные емкостные и поверхностно-акустические сенсорные панели пришли на смену резисторным и оказались практически лишенными недостатков и несовершенств последних.
К недостаткам резистивных сенсорных панелей относится в первую очередь их низкая чувствительность (до 75-80 %) ясности и низкая износостойкость: самые высокотехнологичные панели такого типа позволяют совершить до 30 млн. нажатий. Однако они наиболее доступны и менее дорогостоящи.
Более прогрессивные емкостные сенсорные панели (например, дисплеи банкоматов) отличаются большей чувствительностью, но работать с ними можно только пальцем. А вот для работы и поверхностно-акустической сенсорной панелью можно одинаково успешно использовать и палец и перо. На сегодня это самый прогрессивный вид сенсорных технологий, использующий для своей работы ультразвук.
Сенсорные технологии – это удобно и доступно
То, что сенсорная панель – это удобно и легко, ярко доказывается широким спектром применения, которые нашли эти технологии в современном мире: от тачпада ноутбука до больших мониторов, устанавливаемых на производствах.
Жители крупных городов уже давно привыкли к тому, что в торговых центрах, на вокзалах установлены информационные терминалы. Такие приборы имеют достаточно простой интерфейс и даже самые «непродвинутые» пользователи могут просто и быстро получить всю необходимую информацию через такие терминалы,.
Широко применяются сенсорные панели и в системе розничной торговли. Речь идет о кассовых аппаратах, которые позволяют оптимизировать процесс оплаты счетов и заказов, об устройствах помогающих оптимально управлять рестораном или другим общественным сервисом услуг.
Помогают и экономить время и избежать лишних очередей терминалы самообслуживания, где можно достаточно быстро и в режиме реального времени осуществить бронированием или сделать заказ, оплатить необходимые счета или снять средства с пластиковой карты.
Если от мест общественного пользования обратиться к личному пространству, то место применения сенсорных технологий можно найти и там. Первое, о чем стоит сказать – это ноутбуки и компьютеры. Тачпад – сенсорная мышь предусматривается в оснащении каждого ноутбука и помогает пользоваться управлением мышью там, где использование обычной мыши оказывается затруднительным. Кроме того, были изобретены и сенсорные клавиатуры, как альтернатива всем привычной, а есть также и экранная клавиатура, которая значительным образом облегчает использование компьютера людям с ограниченными возможностями.
На основе сенсорных технологий устроены и широко распространившие в настоящее время такие портативные устройства как КПК и коммуникаторы, мобильные телефоны и смартфоны.
Всего за несколько лет своего развития такие модели мобильных телефонов получили полностью сенсорный экран (например, стоит упомянуть ).
На мировом рынке присутствует сейчас немногим более 10 мобильных брендов имеющих модели телефонов с сенсорным экраном (это, к примеру, и другие).
Однако легко прогнозировать, что спрос на такие портативные устройства будет в будущем только расти. Потому можно и нужно ожидать расширение модельного ряда мобильных с «пальцеориентированным» экраном.
В заключение стоит сказать о том, что сенсорный интерфейс многих портативных и стационарных устройств демонстрирует стремление производителя сделать свою продукцию не только технологичной и многофункциональной, но и простой и доступной для максимально большего количества покупателей.
© Сергей Василенков
,
Дата публикации статьи - 19 сентября 2008 г.
Наше поколение живет в эпоху научно-технической революции, но поскольку мы находимся «внутри процесса», то не замечаем стремительной смены поколений окружающих нас технических устройств. Если раньше бытовая техника могла служить десятилетиями, то сейчас за два-три года она безнадежно устаревает – появляются новые идеи, новые технологии и материалы, которые позволяют эти идеи реализовать.
С момента создания первых искровых передатчиков радиоэлектронная аппаратура была аналоговой. Однако после Второй мировой войны, когда был изобретен биполярный и полевой транзистор, были разработаны первые интегральные микросхемы, цифровые технологии начали завоевывать себе место под солнцем. С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала. Несмотря на это, в области современных телевизионных технологий аналоговые видеосигналы применяются весьма широко и не собираются уходить в прошлое.
Проблема цифрового представления видеосигнала состоит в том, что ширина его спектра во много раз больше ширины спектра такого же видеосигнала, но в аналоговой форме. Современные системы цифрового телевидения, на которые постепенно переходят во всем мире, не способны работать с несжатым сигналом. Его приходится кодировать с помощью алгоритма MPEG, а это, как известно, алгоритм с потерей качества. Вот и выходит, что несмотря на развитие и совершенствование цифровых технологий, проще и дешевле для передачи видеосигнала на большие расстояния пользоваться аналоговыми видеоформатами: и ширина спектра сигнала вполне приемлема, и парк оборудования обширен, да и технологии отработаны до совершенства.
Цифровые интерфейсы DVI и его развитие HDMI – это, в общем, интерфейсы хоть недалекого, но будущего, да и предназначены они для решения других задач.
Аналоговый видеосигнал, используемый в современных телевизионных системах, может быть композитным и компонентным.
Композитный CV (composite video) – это простейший вид аналогового видеосигнала, в котором информация о яркости, цвете и синхронизации передается в смешанном виде. На ранних этапах развития видеотехники именно композитный сигнал передавался по коаксиальному кабелю, соединявшему видеомагнитофоны или видеоплееры с телевизорами.
Более совершенным вариантом композитного сигнала является сигнал S‑Video . Этот вид аналогового видеосигнала обеспечивает раздельную передачу сигнала яркости (Y) и двух объединённых сигналов цветности (C) по независимым кабелям, из-за чего этот сигнал называют еще YC. Поскольку сигналы яркости и цветности передаются раздельно, сигнал S-Video занимает значительно более широкую полосу частот, чем композитный. По сравнению с композитным видеосигналом, S-Video обеспечивает заметный выигрыш в чёткости и устойчивости изображения, в меньшей степени – в цветопередаче. S-Video широко используется в полупрофессиональной аппаратуре, вещательными студиями, а также при записи на 8-мм пленку в стандарте Hi-8 фирмы Sony.
Для телевидения высокой четкости и компьютерного видео эти интерфейсы не подходят, поскольку не обеспечивают необходимого разрешения изображения.
Для достижения максимального качества изображения и создания видеоэффектов в профессиональном оборудовании видеосигнал разделяется на несколько каналов. Например, в системе RGB видеосигнал делится на красный, синий и зеленый компоненты, а также сигнал синхронизации. Такой сигнал еще называют сигналом RGBS, наибольшее распространение он получил в Европе.
В зависимости от способа передачи сигналов синхронизации сигнал RGB имеет несколько разновидностей. Если синхроимпульсы передаются в канале зеленого цвета, то сигнал называют RGsB, а если сигнал синхронизации передается во всех цветовых каналах, то RsGsBs.
Для подключения сигнала RGBS используют кабели с четырьмя разъемами BNC или разъем SCART.
Кабель для видеосигнала RGBS с разъемами BNC.
Разъем SCART
Таблица 1. Назначение контактов разъема SCART
| Контакт | Описание |
| 1. | Выход аудио, правый |
| 2. | Вход аудио, правый |
| 3. | Выход аудио, левый + моно |
| 4. | Земля для аудио |
| 5. | Земля для RGB Blue |
| 6. | Вход аудио, левый + моно |
| 7. | Вход RGB Blue (синий) |
| 8. | Вход, переключение режима телевизора, в зависимости от типа телевизора – Audio/RGB/16:9, иногда включение AUX (старые телевизоры) |
| 9. | Земля для RGB Green |
| 10. | Data 2: Clockpulse Out, только в старых видеомагнитофонах |
| 11. | Вход RGB Green (зеленый) |
| 12. | Data 1 Выход данных |
| 13. | Земля для RGB Red |
| 14. | Земля для Data, дистанционное управление, только в старых видеомагнитофонах |
| 15. | Вход RGB Red (красный) или вход канала С |
| 16. | Вход Blanking Signal, переключение режима телевизора (композит/RGB), «быстрый» сигнал (новые телевизоры) |
| 17. | Земля композитного видео |
| 18 | Земля Blanking Signal (для контактов 8 или 16) |
| 19. | Выход композитного видео |
| 20. | Вход композитного видео или канал Y (яркости) |
| 21. | Защитный экран (корпус) |
В системе YUV, получившей распространение в США, используют другой набор компонентов: смешанный сигналы яркости и синхронизации, а также красный и синий цветоразностные сигналы. Для каждой компонентной системы требуется свой тип оборудования, каждая обладает своими достоинствами и недостатками. Для объединения устройств различных видеоформатов необходимы специальные интерфейсные блоки. Разъёмы на концах кабелей обычно бывают RCA или BNC.
Компонентый сигнал YUV
Компонентый сигнал формата RGBHV
Путь формирования видеосигнала таков: изображение раскладывается на сигналы трех первичных цветов: красного (Red – R), зеленого (Green – G) и синего (Blue – В) – отсюда и название «RGB», к которым добавляются сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации (HV), а затем превращается в RGB-сигнал с синхроимпульсами в канале зеленого (RGsB), который далее преобразуется в: компонентный (цветоразностный) сигнал YUV, где Y=0,299R+0,5876G+0,114В; U=R–Y; V= В–Y, преобразуемый затем в сигнал S-Video и композитный видеосигнал. Композитный видеосигнал преобразуется в радиочастотный сигнал, сочетающий аудио- и видеосигналы. Затем он модулируется несущей частотой и превращается в эфирный телесигнал.
На приемной стороне радиочастотный сигнал в результате демодуляции преобразуется в композитный видеосигнал, из которого в свою очередь в результате ряда преобразований получают компоненты RGB и HV.
Компонентный сигнал YPbPr преобразуется в RGB + HV в обход многих цепей видеотракта. Разделение цветоразностных сигналов Pb и Pr по отдельным каналам существенно повышает точность передачи фазы цветовой поднесущей, а настройка цветового тона не требуется.
Сигналы телевидения высокой четкости (ТВЧ, HDTV) 720p и 1080i всегда передаются в компонентном формате, ТВЧ в композитном или s-video форматах не существует.
Когда зарождался формат DVD, было решено, что при оцифровке материала для записи на DVD именно компонентный сигнал будет переводиться в цифровой вид, а затем обрабатываться по алгоритму MPEG-2 сжатия видеоданнных. Сигнал RGB на выходе DVD-плеера получается из компонентного сигнала YUV.
Важно отметить различие между соотношением цветовых компонент в RGB и компонентном сигнале формата YUV (YPbPr). В цветовом пространстве RGB относительное содержание (вес) каждой цветовой компоненты одинаково, тогда как в YPbPr оно учитывает спектральную чувствительность человеческого глаза.
 Соотношение компонент в цветовом пространстве RGB |
 Соотношение компонент в цветовом пространстве YPbPr |
Ограничения по расстоянию передачи компонентных разновидностей видеосигнала от источников сигнала к приемникам сведены в таблицу 2 (для сравнения приведены и некоторые цифровые интерфейсы).
| Тип сигнала | Полоса пропускания, МГц | Тип кабеля | Расстояние, м |
|
UXGA (компонентный) HDTV/1080i (компонентный) |
170 70 |
Коаксиальный 75 Ом |
5 5-30 |
| Компонентный UXGA (с усилением) | 170 | Коаксиальный 75 Ом | 50-70 |
|
Стандарт (цифровой SDI) HDTV (цифровой SDI) |
270 1300 |
Коаксиальный 75 Ом |
50-300 50-80 |
| DVI-D | 1500 | Витая пара | 5 |
| DVI-D (с усилением) | 1500 | Витая пара | 10 |
| IEEE 1394 (Firewire) | 400(800) | Витая пара | 10 |
Одна из широко распространенных разновидностей компонентного сигнала – формат VGA.
Формат VGA (Video Graphics Array) – это формат видеосигналов, разработанный для вывода на компьютерные мониторы.
По разрешающей способности форматы VGA принято классифицировать в соответствии с разрешением видеокарт персональных компьютеров, формирующих соответствующие видеосигналы:
В каждой паре чисел первое показывает число пикселей по горизонтали, а второе – по вертикали изображения.
Чем выше разрешение, тем меньше размеры светящихся элементов и более качественно изображение на экране. К этому всегда следует стремиться, однако с увеличением разрешения стоимость видеокарт и устройств отображения возрастает.
Видеотехника развивается стремительно, и некоторые компьютерные форматы, такие как MDA, CGA и EGA ушли в прошлое. Например, формат CGA, считавшийся в течение нескольких лет самым распространенным, обеспечивал изображение с разрешением всего лишь 320х200 при четырех цветах!
Самый «слабый» из используемых в настоящее время видео форматов, VGA, появился в 1987 году. Количество градаций каждого цвета в нем увеличено до 64, в результате чего число возможных цветов составило 643=262144, что для компьютерной графики имеет даже более важное значение, чем разрешающая способность.
Назначение контактов разъема VGA приведено в таблице.
| Контакт | Сигнал | Описание |
| 1. | RED | Канал R (красный) (75 Ом, 0,7 В) |
| 2. | GREEN | Канал G (зеленый) (75 Ом, 0,7 В) |
| 3. | BLUE | Канал B (синий) (75 Ом, 0,7 В) |
| 4. | ID2 | Идентификационный бит 2 |
| 5. | GND | Земля |
| 6. | RGND | Земля канала R |
| 7. | GGND | Земля канала G |
| 8. | BGND | Земля канала B |
| 9. | KEY | Нет контакта (ключ) |
| 10. | SGND | Земля синхронизации |
| 11. |
ID0 |
Идентификационный бит 0 |
| 12. |
ID1 or SDA |
Идентификационный бит 1 или данные DDC |
| 13. |
HSYNC or CSYNC |
Строчная H или композитная синхронизация |
| 14. |
VSYNC |
Кадровая синхронизация V |
| 15. | ID3 or SCL | Идентификационный бит 3 или такты DDC |
Кроме собственно видеосигналов (R, G, B, H и V) в разъеме (по спецификации VESA) предусмотрены также некоторые дополнительные сигналы.
Канал DDC (Display Data Channel) предназначен для передачи подробного «досье» дисплея процессору, который, ознакомившись с ним, выдает оптимальный для данного дисплея сигнал с нужным разрешением и экранными пропорциями. Такое досье, называемое EDID (Extended Display Identification Data, или подробные идентификационные данные дисплея), представляет собой блок данных со следующими разделами: бренд-нейм, идентификационный номер модели, серийный номер, дата выпуска, размер экрана, поддерживаемые разрешения и собственное разрешение экрана.
Таким образом, из таблицы видно, что если не использовать канал DDC, то сигнал формата VGA представляет собой, по сути дела, компонентный сигнал RGBHV.
В профессиональной аппаратуре вместо кабеля D-Sub с разъемом DB-15 обычно используют кабель с пятью разъемами BNC, что обеспечивает лучшие характеристики линии передачи. Такой кабель лучше согласован с приемником и передатчиком сигнала по импедансу, имеет меньшие перекрестные помехи между каналами, а следовательно лучше подходит для передачи видеосигнала с высоким разрешением (широким спектром сигнала) на большие расстояния.
Кабель VGA с разъемом DB-15
Кабель VGA с пятью разъемами BNC
В настоящее время наиболее широко используются устройства отображения с соотношением сторон 4:3: 800x600, 1024x768 и 1400x1050, однако существуют форматы с необычным соотношением сторон: 1152x970 (около 6:5) и 1280x1024 (5:4).
Распространение плоских панелей подталкивает рынок к более широкому использованию широкоэкранных дисплеев с соотношением сторон 16:9 с разрешением 852x480 (плазменные дисплеи), 1280x768 (жидкокристаллические дисплеи), 1366x768 и 920x1080 (плазменные и жидкокристаллические дисплеи).
Требуемая ширина полосы линии связи для передачи сигнала VGA или видеоусилителя определяется как результат произведения количества пикселей по горизонтали на количество строк по вертикали на частоту кадров. Полученный результат следует умножить на коэффициент запаса, равный 1,5.
Ш [Гц] = Гор * Верт * Кадр * 1,5
Частота строчной развертки есть произведение числа строк (или рядов пикселей) на частоту кадров.
| Вид сигнала |
Занимаемый спектр частот, МГц |
Рекомендуемое макс. расстояние передачи, м |
| Аналоговый видеосигнал NTSC | 4,25 | 100 (кабель RG-6) |
| VGA (640x480, 60 Гц) | 27,6 | 50 |
| SVGA (800x600, 60 Гц) | 43 | 30 |
| XGA (1027x768, 60 Гц) | 70 | 15 |
| WXGA (1366x768, 60 Гц) | 94 | 12 |
| UXGA (1600x1200, 60 Гц) | 173 | 5 |
Таким образом, сигнал UXGA требует полосу пропускания 173 МГц. Это огромная полоса: она простирается от звуковых частот до седьмого телевизионного канала!
На практике часто возникает необходимость передать видеосигналы на расстояния большие, чем указано в вышеприведенных таблицах. Частичным решением проблемы является использование коаксиальных кабелей высокого качества, с малым омическим сопротивлением, хорошо согласованных с линией, имеющих малый уровень помех. Такие кабели довольно дороги и не дают полного решения проблемы.
Если устройство-приемник сигнала находится на значительном расстоянии, следует использовать специализированное оборудование – так называемые удлинители интерфейса. Устройства этого класса помогают устранить изначальное ограничение на длину линии связи между компьютером и элементами информационной сети. Удлинители сигналов VGA действуют на аппаратном уровне, поэтому они свободны от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.
Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного оборудования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений композитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели, например Belden 8281 или Belden 1694A, позволят увеличить дальность передачи примерно на 50%.
Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьютеров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не должен быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости.
Для устранения этой проблемы можно использовать линейный усилитель-корректор, включенный ПЕРЕД длинным кабелем. В нем используется схема компенсации потерь на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотно-зависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Регулятор общего усиления позволяет парировать обычные (омические) потери в кабеле.
Такие линейные усилители позволяют (при использовании кабелей максимального качества) передать сигнал с разрешением до 1600х1200 (60 Гц) на расстояния до 50-70 м (и больше, при меньших разрешениях).
Однако не всегда этого достаточно: иногда нужны большие расстояния, иногда на длинный кабель могут наводиться помехи, с которыми линейный усилитель бороться не может. В этом случае обычный коаксиальный кабель VGA можно заменить на иной, более подходящий носитель. Сегодня для этого чаще всего используют недорогой и удобный кабель витой пары, устанавливая на концах кабеля специальные преобразователи (передатчик и приемник).
Передающее устройство такого удлинителя преобразует видеосигналы в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат.
Используется обычный кабель для локальных сетей Ethernet, категории 5 и выше. Для видеосигналов лучше подходит неэкранированный кабель (UTP). За счет дешевизны такого кабеля весь тракт передачи сигнала обычно не удорожается, несмотря на необходимость установки дополнительных приборов.
Данный метод удлинения сигнала VGA хорошо работает на расстояниях до 300 м.
Аналогичные методы можно использовать и для удлинения компонентных сигналов других типов (YUV, RGBS, s-Video), промышленность выпускает соответствующие разновидности приборов.
Заметим, что для передачи компонентного видео YUV обычно хорошо подходят и приборы для сигнала VGA (и это оговаривается в их описаниях), если использовать их каналы R, G, B для передачи каналов Y, U и V (каналы синхронизации H и V можно не использовать). Обычно для этого достаточно использовать кабели-переходники для согласования типа разъемов.
Средой передачи в удлинителях могут также быть оптическое волокно и беспроводный радиоканал. По сравнению с витыми парами, оптоволокно значительно увеличит стоимость, а беспроводная связь не обеспечит достаточной помехозащищенности и надежности, да и получить разрешение на ее использование непросто.
