Вывести видео изображение на монитор или телевизор сегодня можно разными способами – вариантов портов для подключения с каждым годом становится всё больше, и не мудрено запутаться в количестве и разнице интерфейсов.
Разберемся в наиболее популярных форматах и определим случаи, когда тот или иной стандарт видео порта подойдет лучше всего.
Старейший из стандартов сопряжения ПК и монитора, который существует по сей день. Разработанный еще в 1987-м году компанией IBM компонентный видеоинтерфейс, использует аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. В отличии от более современных стандартов, VGA не позволяет передавать звук – только картинку.
Коннектор VGA, как правило, синего цвета с двумя винтами по бокам. Он имеет 15-контактный разъем и изначально мог работать только на разрешении 640 на 480 пикселей, используя палитру из 16-ти цветов. Позже стандарт развился в так называемый Super VGA, поддерживающий более высокие расширения экрана и количество цветов до 16 миллионов цветов. А так как усовершенствованный стандарт продолжил использовать старый порт и внешне не изменился, то и называют его по старинке просто VGA.
Чаще всего данный формат используется на старом оборудовании, однако многие компьютеры по-прежнему снабжены этим портом. Что называется – на всякий случай.
Больше десяти лет спустя после выхода стандарта VGA свет увидел формат DVI – цифровой видеоинтерфейс. Вышедший в 1999-м году интерфейс был способен передавать видео без компрессии в одном из трех режимов: DVI-I (Integrated) – объединенный формат цифровой и аналоговой передачи, DVI-D (Digital) – поддержка только цифрового сигнала, DVI-A (Analog) – поддержка только аналогового сигнала.
Порты DVI-I и DVI-D могут идти в одинарном или двойном режиме. Во втором случае удваивается пропускная способность, что позволяет получать разрешение экрана высокой четкости – до 2048 на 1536 точек. Однако для этого нужно иметь и соответствующую видеокарту. Сами порты отличаются количеством контактов – так одинарный режим (Single link) использует четыре витых пары проводов (максимальное разрешение 1920 на 1200 пикселей при 60 Гц), а двойной режим (Dual link), соответственное, большее число контактов и проводов (разрешение до 2560 на 1600 при 60 Гц).
Важно помнить, что аналоговый вариант DVI-A не поддерживает мониторы стандарта DVI-D, а видеокарту с DVI-I можно подключить к монитору DVI-D кабелем с двумя коннекторами DVI-D-вилка. По аналогии с VGA, данный стандарт также передает на экран только видео изображение без звука. Однако с 2008-го года производители видеокарт сделали передачу звука возможной – для этого необходимо использовать кабель DVI-D – HDMI.
Также можно встретить на рынке и формат mini-DVI, придуманный компанией Apple, склонной к уменьшению всего и вся. Однако мини-стандарт работает только в одинарном режиме, а значит не поддерживает расширение выше, чем 1920 на 1200 пикселей.
High Definition Multimedia Interface или интерфейс для мультимедиа высокой четкости позволяет передавать цифровые видео и аудио сигналы, да еще и с возможностью защиты от копирования. HDMI меньше своих предшественников по размеру, работает на более высокой скорости, а главное – передает звук, что позволило отправить на пенсию прежние стандарты SCART и RCA («тюльпаны») для подключения видеоустройств к телевизорам.
Спецификация HDMI 1.0 появилась в конце 2002 года и имела максимальную пропускную способность 4,9 Гб/с, поддержку 8-канального звука и видео до 165 МПикс/сек (то есть FullHD при 60 Гц). С тех пор стандарт постоянно развивался, а в 2013-м увидела свет спецификация HDMI 2.0 с пропускной способностью до 18 Гбит/с, поддержкой разрешения 4К (3840 на 2160 пикселей при 60 Гц) и 32-канального звука.
Сегодня стандарт HDMI используют не только компьютеры, но и цифровые телевизоры, DVD и Blu-ray проигрыватели, игровые приставки и многие другие устройства. При желании можно использовать переходники с HDMI на DVI и обратно.
Число контактов на HDMI портах начинается от 19-ти, а сами разъемы выпускаются в нескольких форм-факторах, самые распространенные из которых HDMI (Type-A), mini-HDMI (Type-C), micro-HDMI (Type D). Кроме того, есть HDMI порты для приема сигнала (HDMI-In) и для передачи (HDMI-Out). Внешне они практически неотличимы, но если, скажем, у вашего моноблока есть оба порта, то при попытке вывести картинку на второй монитор вы сможете воспользоваться только одним из них, а конкретно тем, что HDMI-Out.
В 2006-м году был принят еще один видеостандарт для цифровых мониторов. DisplayPort, также как HDMI, передает не только видео, но и аудио, и служит для подключения компьютера с дисплеем или домашним кинотеатром. DisplayPort имеет более высокую скорость передачи данных, поддержку разрешения вплоть до 8К (7680 на 4320 пикселей при 60 Гц) в версии 1.4, вышедшей в марте 2016-го, а картинку через порт можно выводить на несколько мониторов (от двух до четырех, в зависимости от разрешения).
DisplayPort специально разрабатывался для вывода картинки с компьютеров на мониторы, тогда как HDMI больше предназначался для подключения различных устройств к телевизору. Однако данные порты можно использовать вместе при помощи адаптера Dual-Mode DisplayPort.
Есть также и вариации Mini DisplayPort, применяющиеся в первую очередь в ноутбуках. В частности, уменьшенный формат любим компанией Apple.
Наконец, стандарт от компании Intel (при совместной работе с Apple) для подключения переферийных устройств к компьютеру. Именно Apple была первой, кто в 2011-м году выпустил устройство с данным интерфейсом – ноутбук MacBook Pro.
Максимальная скорость передачи данных – 20 Гбит/с при использовании оптоволокна для версии 2, тогда как 3-я версия интерфейса способна работать на скорости до 40 Гбит/с. Thunderbolt объединяет в себе не только интерфейс DisplayPort, но и PCI-Express, а значит подключить к нему можно почти всё, что угодно. В частности, допускается подключение к одному порту до шести устройств, что сокращает необходимость иметь на устройстве огромное число различных портов.
Сам разъем Thunderbolt меньше, чем у mini-DisplayPort, а его третья версия и вовсе являет собой порт, совместимый с USB 3.1, то есть выполнен с разъемом USB Type-C.
Если вы вдруг переживаете, что в скором времени придется обновлять всю домашнюю технику в связи с изменением стандартов, то не спешите. Производители стремятся упростить историю с многочисленными интерфейсами и обеспечить поддержку старых устройств посредством переходников. В частности, для HDMI устройств необходимо будет использовать лишь соответствующий переходник, дабы иметь возможность подключения к современному порту USB Type-C.
По аналогии с тем, что ранее каждый производитель мобильных телефонов имел собственный разъем для подзарядки, а ныне большинство использует порт micro-USB, видеостандарт также стремится к унификации. И объединяющим форм-фактором должен стать именно USB-порт последнего поколения, по которому будут подключаться как мониторы, так и обычные наушники да гарнитуры.
Современные компьютеры обладают широкими возможностями для работы с видео, и их владельцы частенько смотрят фильмы на экране монитора. А с появлением мультимедийных платформ barebone, ориентированных на использование в качестве домашнего медиацентра, интерес к подключению аудио- и видеоаппаратуры только усиливается.
Куда как удобнее и практичнее смотреть видео на большом экране телевизора, тем более что практически все современные видеокарты оснащены телевизионным выходом.
Необходимость в подключении телевизора к компьютеру возникает также при монтаже любительского видео. Как вы легко сможете убедиться на практике, изображение и звук на компьютере существенно отличаются от тех, что вы потом увидите и услышите по телевизору. Поэтому все видеоредакторы позволяют просматривать предварительные результаты монтажа на телевизионном приемнике прямо с рабочей шкалы еще до создания фильма. Опытные видеолюбители постоянно контролируют изображение и звук, выводя их на телевизионный экран, а не на монитор компьютера.
Такие темы, как настройка видеокарт, выбор стандарта изображения, а также сравнение качества видеовыходов видеокарт различных производителей и решение возникающих при этом проблем, выходят за рамки данной статьи - здесь мы рассмотрим лишь следующие вопросы: какие разъемы могут встретиться на телевизоре и на видеокарте, как они согласуются между собой и какие существуют способы подключения компьютера к телевизору.
В компьютерах уже довольно давно используется 15-контактный аналоговый интерфейс D-Sub HD15 (Mini-D-Sub), который по традиции называют VGA-интерфейсом. Интерфейс VGA передает сигналы красного, зеленого и синего цветов (RGB), а также информацию о горизонтальной развертке (H-Sync) и вертикальной синхронизации (V-Sync).
Все современные видеокарты имеют такой интерфейс или же обеспечивают его при помощи переходника из универсального комбинированного интерфейса DVI-I (DVI-integrated).
Таким образом, к разъему DVI-I можно подключать как цифровые, так и аналоговые мониторы. Переходник с интерфейса DVI-I на VGA обычно входит в комплект поставки ко многим графическим картам и позволяет подключать старые мониторы с 15-контактной вилкой D-Sub (VGA).
Обратите внимание, что не любой DVI-интерфейс поддерживает аналоговые VGA-сигналы, которые можно получить через подобные переходники. У некоторых видеокарт имеется цифровой интерфейс DVI-D, к которому можно подключать только цифровые мониторы. Визуально такой интерфейс отличается от DVD-I отсутствием четырех отверстий (контактов) вокруг горизонтальной прорези (сравните правые части белых DVI-разъемов).
Часто современные графические карты оснащаются двумя выходами DVI, и в этом случае они, как правило, универсальные - DVI-I. Такая видеокарта может одновременно работать с любыми мониторами, причем как с аналоговыми, так и с цифровыми в любом наборе.
DVI-интефейс (TDMS) был разработан главным образом для цифровых мониторов, которые не требуют от графической карты перевода цифровых сигналов в аналоговые.
Но поскольку переход с аналоговых мониторов на цифровые идет медленно, то разработчики графического оборудования обычно используют эти технологии параллельно. Кроме того, современные видеокарты могут работать и с двумя мониторами одновременно.
Универсальный интерфейс DVI-I позволяет использовать как цифровое, так и аналоговое подключение, а DVI-D - только цифровое. Впрочем, интерфейс DVI-D встречается сегодня довольно редко и обычно применяется только в дешевых видеоадаптерах.
Кроме того, цифровые разъемы DVI (причем как DVI-I, так и DVI-D) имеют две разновидности - Single Link и Dual Link, которые отличаются количеством контактов (в Dual Link задействованы все 24 цифровых контакта, а в Single Link - только 18). Single Link годится для применения в устройствах с разрешением вплоть до 1920x1080 (полное разрешение HDTV), для бо льших разрешений требуется уже Dual Link, который позволяет вдвое увеличить количество выводимых пикселов.
Цифровой мультимедийный интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface) разработан совместно целым рядом крупных компаний - Hitachi, Panasonic, Philips, Sony и др. 19-контактный вариант HDMI широко используется сегодня для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV) с разрешением до 1920x1080 (1080i). Для передачи видеосигнала более высокого разрешения требуются уже 29-контактные разъемы типа B. Кроме того, HDMI может обеспечить до восьми каналов звука с разрядностью 24 бит и частотой 192 кГц и имеет встроенный механизмом защиты авторских прав Digital Rights Management (DRM).
Интерфейс HDMI относительно новый, но в компьютерном секторе у него довольно много конкурентов - как со стороны традиционного интерфейса DVI, так и со стороны более новых и прогрессивных интерфейсов, таких как UDI или DisplayPort. Однако продукты с портами HDMI планомерно продвигаются на рынок, так как современная бытовая видеотехника все больше оснащается именно разъемами HDMI. Таким образом, развитие популярности мультимедийных компьютерных платформ будет стимулировать появление графических и материнских плат с портами HDMI, даже несмотря на то, что компьютерным производителям для использования этого стандарта приходится покупать довольно дорогую лицензию и еще платить некоторые фиксированные лицензионные отчисления с каждого проданного продукта с интерфейсом HDMI.
Лицензионные выплаты приводят и к удорожанию изделий с HDMI-портами для конечного производителя - например видеокарта с портом HDMI будет стоить примерно на 10 долл. дороже. Кроме того, вряд ли в комплект поставки будет входить дорогой HDMI-кабель (10-30 долл.), поэтому его придется приобретать отдельно. Однако есть надежда, что с ростом популярности интерфейса HDMI размер подобной наценки будет постепенно уменьшаться.
Интерфейс HDMI использует ту же технологию сигналов TDMS, что и DVI-D, поэтому существуют недорогие переходники для этих интерфейсов.
И пока интерфейс HDMI еще не заменил DVI, такие переходники могут использоваться для подключения видеоаппаратуры по DVI-интерфейсу. Обратите внимание, что HDMI-кабели не могут быть длиннее 15 м.
В начале нынешнего года компания Intel анонсировала новый цифровой интерфейс UDI (Unified Display Interface) для подключения цифровых мониторов к компьютеру. Пока Intel только заявила о разработке нового типа подключения, но в ближайшее время она планирует полностью отказаться от старого аналогового интерфейса VGA и осуществлять подключение компьютеров к устройствам отображения информации через новый цифровой интерфейс UDI, недавно разработанный инженерами этой компании.
Создание нового интерфейса обусловлено тем, что и аналоговый VGA-интерфейс, и даже цифровой DVI-интерфейс, по мнению представителей компании Intel, сегодня безнадежно устарели. Кроме того, эти интерфейсы не поддерживают новейшие системы защиты контента, которыми оснащаются цифровые носители нового поколения, такие как HD-DVD и Blu-ray.
Таким образом, UDI является практически аналогом интерфейса HDMI, используемого для подключения компьютеров к современным HD-телевизорам. Основным (и, пожалуй, единственным) отличием UDI от HDMI будет отсутствие звукового канала, то есть UDI будет передавать только видеоизображение и целиком рассчитан на работу с компьютерными мониторами, а не с HD-телевизорами. Кроме того, Intel, по всей видимости, не хочет платить лицензионные отчисления за каждое произведенное HDMI-устройство, поэтому UDI станет хорошей альтернативой для компаний, стремящихся к удешевлению своих продуктов.
Новый интерфейс полностью совместим c HDMI, а также будет поддерживать все известные в настоящее время системы защиты контента, что позволит беспрепятственно воспроизводить новые носители, оборудованные защитой от копирования.
Еще один новый видеоинтерфейс - DisplayPort - недавно получил одобрение со стороны компаний, входящих в состав ассоциации VESA (Video Electronics Standards Association).
Открытый стандарт DisplayPort разработан рядом крупных компаний, в том числе ATI Technologies, Dell, Hewlett-Packard, nVidia, Royal Philips Electronics и Samsung Electronics. Предполагается, что в перспективе DisplayPort станет универсальным цифровым интерфейсом, позволяющим подключать дисплеи различных типов (плазменные, жидкокристаллические, ЭЛТ-мониторы и др.) к бытовым устройствам и к компьютерному оборудованию.
Спецификация DisplayPort 1.0 предусматривает возможность одновременной передачи и видеосигнала и аудиопотока (в этом смысле новый интерфейс полностью аналогичен HDMI). Отметим, что максимальная пропускная способность по стандарту DisplayPort составляет 10,8 Гбит/с, причем для передачи используется относительно тонкий соединительный кабель с четырьмя проводниками.
Другая особенность DisplayPort заключается в поддержке функций защиты контента (аналогично HDMI и UDI). Встроенные средства безопасности позволяют отображать содержимое документа или видеофайла только на ограниченном количестве «санкционированных» устройств, что теоретически уменьшает вероятность незаконного копирования материалов, защищенных авторскими правами. И наконец, разъемы, выполненные в соответствии с новым стандартом, тоньше современных разъемов DVI и D-Sub. Благодаря этому порты DisplayPort можно будет использовать в оборудовании небольшого формфактора и запросто делать многоканальные устройства.
О поддержке стандарта DisplayPort уже объявили компании Dell, HP и Lenovo. По всей видимости, первые устройства, снабженные новыми видеоинтерфейсами, появятся до конца текущего года.
На современных видеокартах, помимо разъемов для подключения мониторов (аналоговых - D-Sub или цифровых - DVI), находится композитный выход для вывода видео («тюльпан»), или 4-штырьковый S-Video-выход, или 7-штырьковый комбинированный видеовыход (одновременно и S-Video и композитные входы и выходы).
В случае с S-Video ситуация проста - в продаже имеются кабели S-Video или переходники под другие разъемы типа SCART.
Однако когда на видеокартах встречается нестандартный 7-штырьковый разъем, то в этом случае лучше сохранить тот переходник, который имеется в комплекте видеокарты, потому что стандартов разводки такого кабеля несколько.
Так называемый композитный видеовыход давно и широко используется для подключения бытовой аудио- и видеоаппаратуры. Разъем для этого сигнала обычно обозначается как RCA (Radio Corporation of America), а в народе называется «тюльпан» или VHS-разъем. Обратите внимание, что подобными штекерами в видеоаппаратуре может передаваться не только композитное видео или аудио, но и многие другие сигналы типа компонентного видео либо телевидения высокой четкости (HDTV). Обычно вилки «тюльпанов» имеют цветовую маркировку, чтобы пользователям легче было ориентироваться в клубке проводов. Распространенные значения цветов приведены в табл. 1.
Таблица 1
|
Использование |
Тип сигнала |
|
|
Белый или черный |
Звук, левый канал |
Аналоговый |
|
Звук, правый канал |
Аналоговый |
|
|
Видео, композитный сигнал |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал яркости (Luminance, Luma, Y) |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал цветности (Chrominance, Chroma, Cb/Pb) |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал цветности (Chrominance, Chroma, Cr/Pr) |
Аналоговый |
|
|
Оранжевый/желтый |
Цифровой звук SPDIF |
Цифровой |
Провода для передачи композитного сигнала могут быть достаточно длинными (для удлинения проводов можно применять простые переходники).
Однако использование невысокого качества соединений и неряшливой коммутации «тюльпанами» постепенно отходит в прошлое. К тому же дешевые RCA-разъемы на оборудовании часто ломаются. Сегодня на цифровой аудио- и видеоаппаратуре все чаще применяются другие типы коммутации и даже при передаче аналоговых сигналов удобнее использовать SCART.
Часто на видеокарте и в телевизоре имеется четырехконтактный разъем S-Video (Y/C, Hosiden), который служит для передачи видеосигналов более высокого качества, чем композитный. Дело в том, что стандарт S-Video использует разные линии для передачи яркости (сигнал яркости и синхронизации данных обозначается буквой Y) и цвета (сигнал цветности обозначается буквой C). Разделение сигналов яркости и цвета позволяет достичь лучшего качества картинки по сравнению с композитным RCA-интерфейсом («тюльпаном»). Более высокое качество при передаче аналогового видео могут обеспечить только полностью раздельные RGB- или компонентные интерфейсы. Для получения композитного сигнала из S-Video используется простой переходник S-Video - RCA.
Если такого переходника у вас нет, то его можно сделать самостоятельно. Впрочем, существует два варианта вывода композитного сигнала с видеокарты, оборудованной S-Video-интерфейсом, и выбор зависит от типа вашей видеокарты. Некоторые карты умеют переключать режимы вывода и подают на S-Video-выход простой композитный сигнал. В режиме подачи такого сигнала на S-Video требуется просто соединить контакты, на которые подается композитный сигнал, с соответствующими выходами «тюльпана».
Разводка RCA-кабеля простая: по центральной жиле подается видеосигнал, а внешняя оплетка - это «земля».
Разводка S-Video такова:
Если S-Video-выход может работать в режиме подачи композитного сигнала, то на второй контакт его разъема подается «земля», а на четвертый - сигнал. На разборном S-Video-штекере, который потребуется для изготовления переходника, контакты обычно нумеруются. Разъемы гнезда и штекера нумеруются зеркально.
Если же видеокарта не имеет режима вывода композитного сигнала, то для его получения придется смешать сигнал цветности и яркости из S-Video-сигнала через конденсатор емкостью 470 пФ. Полученный таким образом сигнал подается на центральную жилу, а «земля» со второго контакта - на оплетку композитного шнура.
SCART является наиболее интересным комбинированным аналоговым интерфейсом и широко распространен в Европе и Азии. Его название происходит от французской аббревиатуры, предложенной в 1983 году Объединением разработчиков радио- и телеаппаратуры Франции (Syndicat des Constructeurs d’Appareils, Radiorecepteurs et Televiseurs, SCART). Этот интерфейс сочетает аналоговые сигналы видео (композитного, S-Video и RGB), стереозвука и управления. Сегодня каждый произведенный для Европы телевизор или видеомагнитофон оснащен как минимум одним разъемом SCART.
Для передачи простых аналоговых сигналов (композитного и S-Video) на рынке имеется много различных переходников для SCART. Этот интерфейс удобен не только тем, что всё подключается с помощью только одного кабеля, но и тем, что позволяет подключить к телевизору источник высококачественного RGB-видео без промежуточного кодирования в композитные или S-Video-сигналы и получить наилучшее качество изображения на экране бытового телевизора (качество изображения и звука при подаче через SCART заметно превосходит качество любых других аналоговых подключений). Подобная возможность, правда, реализуется не во всех видеомагнитофонах и телевизорах.
Кроме того, разработчики заложили в интерфейс SCART дополнительные возможности, зарезервировав несколько контактов на будущее. И с тех пор, как интерфейс SCART стал стандартом в европейских странах, он приобрел несколько новых свойств. Например, при помощи некоторых сигналов на контакте 8 можно управлять через SCART режимами телевизора (переводить его в режим «монитор» и обратно), переключать телевизор в режим работы с RGB-сигналами (контакт 16) и т.д. Контакты 10 и 12 предназначены для передачи через SCART цифровых данных, что делает количество команд практически неограниченным. Существуют несколько известных систем обмена информацией посредством SCART: Megalogic, используемая фирмой Grundig; Easy Link от компании Philips; SmartLink от фирмы Sony. Правда, их применение ограничено общением между телевизором и видеомагнитофоном этих фирм.
Кстати, стандарт предусматривает четыре вида кабелей SCART: тип U - универсальный, обеспечивающий все соединения, V - без сигналов звука, С - без сигналов RGB, А - без видеосигналов и RGB. К сожалению, современные компонентные режимы (Y, Cb/Pb, Cr/Pr) в стандарте SCART не поддерживаются. Однако некоторые производители DVD-плееров и телевизоров большого формата встраивают возможность передачи через SCART и компонентного видеосигнала, который передается через контакты, используемые в стандарте для RGB-сигнала (впрочем, от подключения по RGB такая возможность практически не отличается).
Для подключения к SCART композитных или S-Video-источников в продаже имеются различные переходники. Многие из них универсальные (двунаправленные) с переключателем вход-выход.
Есть также простые однонаправленные переходники, переходники для подключения моно- или стереозвука, а также разъемы для управления переключением. В том случае, когда необходимо к одному устройству подсоединить сразу два, можно использовать SCART-разветвитель на два или три направления. Те же, кого не устраивают или кому недоступны предлагаемые варианты, могут сделать собственный в соответствии с назначениями контактов в SCART, приведенными в табл. 2 .
Нумерация штырьков обычно указана на разъеме:
Конечно, в компьютерах не используется разъем SCART, однако, зная его спецификацию, всегда можно изготовить соответствующий переходник для использования аналогового компьютерного монитора в качестве приемника видеосигнала с магнитофона или, напротив, для подачи видеосигнала с компьютера на телевизор, оборудованный разъемом SCART.
Например, для того чтобы ввести либо вывести композитный сигнал с разъема SCART, необходимо взять коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и распределить внешнюю оплетку («землю») и внутреннею жилу (композитный сигнал) на SCART-разъеме.
Вывод видеосигнала из компьютера в телевизор (TV-OUT):
Для ввода видеосигнала с видеомагнитофона в компьютер (TV-IN):
Соответствие контактов при изготовлении переходника для S-Video также указано в табл. 2.
Вывод видеосигнала из компьютера в телевизор по S-Video (TV-OUT):
Ввод видеосигнала с видеомагнитофона в компьютер по S-Video (TV-IN):
Для подключения компьютера к телевизору по RGB необходимо, чтобы компьютер выдавал RGB-сигнал в виде, понятном для телевизора. Иногда RGB-сигнал подается через специальный 7-, 8- или 9-штырьковый комбинированный видеовыход. В этом случае в настройках видеокарты должна быть возможность переключения видеовыхода в RGB-режим. Если видеовыход на видеокарте имеет семь контактов (такой штекер называется mini-DIN 7-pin), то в нормальном режиме S-Video-сигнал подается точно на те же контакты, что и в обычном четырехконтактном S-Video-разъеме. А в RGB-режиме сигналы по контактам могут распределяться разными способами в зависимости от производителя видеокарты.
В качестве примера можно привести соответствие контактов одного из таких 7-штырьковых разъемов со SCART (такая разводка применяется на некоторых видеокартах, базирующихся на чипе NVIDIA, но на вашей видеокарте может быть по-другому):
Для любых видов переходников требуется использовать качественные кабели с сопротивлением 75 Ом.
Если у вас на видеокарте отсутствует телевизионный выход, то, в принципе, телевизор можно подключить и к обычному VGA-разъему. Однако в этом случае понадобится электрическая схема согласования сигналов (в общем случае, правда, несложная). На рынке имеются специальные устройства, которые конвертируют обычный компьютерный VGA-сигнал в RGB и в сигнал развертки (синхронизации) для телевизора. Такое устройство подключается к VGA-кабелю между компьютером и монитором и дублирует сигнал, который идет через VGA-выход.
В принципе, такое устройство можно сделать и самостоятельно. Соответствие сигналов VGA и SCART будет следующее:
Также необходимо будет подать +1-3 В на 16-й контакт SCART и 12 В на 8-й контакт SCART для переключения в AV-режим с соотношением сторон 4:3.
Однако прямое подключение, скорее всего, не сработает и для синхронизации придется делать электросхему, как показано на http://www.tkk.fi/Misc/Electronics/circuits/vga2tv/circuit.html или http://www.e.kth.se/~pontusf/index2.html .
Каждый пользователь ПК рано или поздно сталкивается с подключением своего ноутбука или персонального компьютера к монитору с помощью различных кабелей и разъемов. Все они отличаются между собой по структуре, качеству картинки и максимально допустимой длине кабеля. В 90-е годы для подключения ЭЛТ мониторов использовался 15-ти пиновый разъем VGA, который выдавал хорошее изображение для того времени. Со временем разрешения которое выдает VGA стало недостаточно и ему на смену пришел новый 17 (17-29) пиновый интерфейс DVI с возможностью отобразить намного большее разрешение из-за его большей пропускной способности .
Для разработки Digital Visual Interface (DVI) крупные компании объединили свои усилия. Совместно было принято решение о нецелесообразности дважды конвертировать сигнал. Вследствие этого разработчики пришли к решению о создании единого цифрового интерфейса, который сможет выводить исходное изображения без лишних изменений и потерь качества.
Основной принцип работы интерфейса заключается в новой технологии протокола кодирования данных TMDS. Информация, предварительно реализированная протоколом, последовательно передается на устройство.
Интерфейс позволяет достичь разрешения 1920х1080 при частоте в 60 Гц. Таких параметров позволяет добиться пропускная способность 1,65 Гб/с и это при использовании одного соединения TMDS. Если же используются два соединения, то скорость возрастет до 2 Гб/с. При таких высоких показателях DVI на голову превосходит своих предшественников.
Для простого пользователя объяснить, чем так хорош Digital Visual Interface можно сказав лишь то, что это цифровой видеоинтерфейс. Отличить его от аналогового предшественника не составит труда — разъемы всегда белого цвета, что не дает возможности его спутать с другими. Форма и большее количество пинов также является характерным отличием интерфейса.
Кабель у интерфейса ограничен по длине, как и у других разъемов, максимальная его длинна составляет не более 10 м, что на 7 метров больше чем у VGA.
Помимо характерных отличий от других интерфейсов Digital Visual Interface также отличается и между собой. Основными отличиями между ними является количество каналов и наличие возможности передачи аналогового сигнала. Рассмотрим популярные вариации подробнее:
Подвести итог о разнице между разъемами можно просто — буква D говорит о наличии только цифрового сигнала, буква А – только аналогового, буква I говорит о наличии обоих типов сигнала.
В случае, когда на видеокарте есть Digital Visual Interface выход, а на мониторе только VGA подойдут переходники. При приобретении переходников нужно понимать разницу между DVI-I и DVI-D, первый сможет передать сигнал на VGA т.к. присутствует аналоговый канал, а вот второй не имеет аналогового канала связи и передать по нему изображение через переходник не получится, для этого используют специальные дорогостоящие конвертеры.
Помимо переходников DVI–VGA и VGA-DVI существуют и другие DVI–HDMI, HDMI–DVI, DVI-DisplayPort, DisplayPort-DVI, все они передают между собой цифровой сигнал и проблем с подключением возникнуть не должно.
Единственным существенным недостатком технологии является ограничение по длине кабеля . К примеру, при использовании кабеля длиной в 15 м максимальное разрешение, которого можно будет добиться составляет 1280х1024, но если использовать всего 5 метровый кабель разрешение возрастет до 1920х1200. Если требуется подключить устройство на большом расстоянии без потери сигнала придется использовать дополнительные репитеры , которые усилят сигнал.
В 1987 году компания Canon предоставила миру новый разъем VGA (Video Graphics Array), который был установлен на одноименную видеокарту. Возможностей технологии было более чем достаточно, ведь первоначальное разрешение было 640х480. Максимально возможное разрешение без потери качества изображения, которое способен выдать Video Graphics Array, составляет 1280х1024. Несмотря на то, что давно появились более эффективные интерфейсы, которые вытесняют VGA с рынка, множество телевизоров и видеоустройств по прежнему комплектуются данным разъемом. Причиной вытеснения стало появление новых мониторов, которые требуют большего разрешения.
Разъем имеет 15-ти пиновую распайку и маркируется синим цветом (за редкими исключениями), что позволяет легко отличить его от DVI (белый). Максимальная длинна кабеля для подключения ограничивается 3 м.
Вследствие развития технологий появился новый стандарт Super Video Graphics Array или SVGA, который использует такое же 15-ти пиновое подключение, что и Video Graphics Array но значительно превосходит его технически. Основным отличием SVGA от VGA является количество отображаемых цветов , их в новой версии интерфейса стало 16 млн, при 256 цветов у старого.
У VGA разъемов существует три основных разновидности DDC1, DDC2, E-DDC:
Все 15 контактов расположены в 3 ряда по 5 контактов. Первые три контакта отвечают за передачу аналогового видеосигнала трех разных цветов (1,2,3). Каждый из них имеет свою землю — 6,7,8 соответственно. 13 и 14 контакты отвечают за горизонтальную и вертикальную синхронизацию. Помимо передачи видеосигнала интерфейс обладает двухсторонней связью с монитором.
Распиновка интерфейса:
Если речь идет о миниразъеме mini VGA (уменьшенном аналоге с теми же параметрами), то распиновка будет следующей:
Существуют ситуации, когда компьютер и подключаемый монитор или телевизор находятся в разных комнатах и для их подключения потребуется кабель нестандартной длинны. Его можно купить в любом компьютерном магазине, но появляются две проблемы:
В подобных случаях идеальным решением будет сделать удлинитель самостоятельно. В этом придет на помощь обычная витая пара 5 или 6 категории.
В вопросе цены она значительно выигрывает у заводского удлинителя Video Graphics Array, цена ее составляет около 15 рублей за метр, а диаметр всего 8 мм.
Используя всего 8 контактов витой пары можно с легкостью спаять удлинитель, но можно поступить еще проще купив в магазине переходник VGA — RJ-45.
Найти такой переходник невозможно. Виной всему то, что технологии используют разные порты и типы данных. Если внимательно посмотреть на распиновку DVI-D то станет заметно, что на нем отсутствуют контакты для передачи аналогового сигнала, который требуется для VGA.
В таком случае может помочь конвертер DVI-D – VGA, который преобразует цифровой сигнал исходящий от Digital Visual Interface, в аналоговый. Это единственный вариант подключения.
Стоит заметить
, что если выломать 4 «лишних контакта» из-за которых обычный переходник не вставляется в разъем, то все-равно ничего работать не будет, поскольку именно они отвечают за передачу аналогового сигнала.
Все интерфейсы имеют ограничение по максимально допустимой длине кабеля при которой не теряется качество сигнала. Чем больше длинна кабеля, тем хуже сигнал, а соответственно и максимальное разрешение. Для каждого вида максимальная длинна разная, поскольку интерфейсы используют различные технологии и типы сигналов.
Для DVI – 10, VGA – 3 м, HDMI – 10 м.
Основным отличием этих разъемов является максимальное разрешение и качество картинки . Кроме этого Digital Visual Interface имеет от 17 до 29 пинов, при том как VGA всего 15. Еще одним отличием является тип сигналов с которыми работают интерфейсы: у VGA это аналоговый, а у Digital Visual Interface — цифровой. Именно по этой причине VGA приходится проделывать конвертацию дважды, что значительно ухудшает качество получаемого изображения.
В сравнении этих двух интерфейсов можно сказать о некой их равнозначности. Большим преимуществом HDMI является то, что с помощью всего одного кабеля можно передавать как видео, так и аудио данные, тем самым уменьшив количество проводов, которых в современных мультимедийных системах предостаточно. Существенным отличием является максимальное разрешение , которое у HDMI на данный момент может составлять 10240 × 5760.
Некорректно сравнивать два этих интерфейса из-за их разницы во времени создания. HDMI достаточно новый разъем, который предоставляет пользователю прекрасную картинку и отличный звук всего в одном кабеле. Video Graphics Array сейчас используется по большей части в старой технике не совместимой с новыми технологиями.
Таблица 1 Обозначение выводов VGA разьёма
| Вывод | Имя | Направление | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | RED | Красное видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 2 | GREEN | Зелёное видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 3 | BLUE | Синие видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 4 | RES | Зарезервировано | |
| 5 | GND | Земля | |
| 6 | RGND | Земля для красного | |
| 7 | GGND | Земля для зелёного | |
| 8 | BGND | Земля для синего | |
| 9 | KEY | - | Не используется |
| 10 | SGND | Земля для синхро сигналов | |
| 11 | ID0 | Не используется | |
| 12 | SDA | I 2 C двунаправленная передача данных | |
| 13 | HSYNC or CSYNC | Горизонтальная синхронизация | |
| 14 | VSYNC | Вертикальная синхронизация | |
| 15 | SCL | I 2 C синхро сигнал |
Отбросим I2C и остаётся всего несколько выводов. Все земли можно соединить вместе, в итоге будет 3 цвета RGB, на эти выводы подаётся аналоговое напряжение от 0 до 0.7 В, чем больше напряжение на цветовом входе тем "насыщеннее" данный цвет. 0.7 В на всех 3 выводах дадут самый яркий белый цвет на который способен монитор. Таким образом можно получить практически любой цвет смешиванием 3-ёх составляющих. Для простоты я буду подавать на каждый из выводов либо 0 либо 0.7 В. Если хочется большого разнообразия цветов, нужно использовать преобразователи из цифрового кода в аналоговое напряжение ЦАП. Его можно составить самому с помощью резисторной матрицы . Либо достать специальную микросхему, к примеру: AD664
На выводах вертикальной и горизонтальной синхронизации действуют уровни ТТЛ сигналов.
- Уровень логического нуля, не более +0,8 В
- Уровень логической единицы, не менее +2,4 В
Вообщем они стабильно работают с МК при 3.3 В и 5 В.
При питании от 3.3 В (стандартное напряжение ПЛИС) (логическая 1 ≈ 3.3 В)
на цветовые входы сигнал подаётся через резисторы 270 Ом.
Как мы помним входное сопротивление цветовых VGA входов 75 Ом.
Рассчитаем максимальное напряжение:
3.3 * 75 / (75 + 270) = 0.717 В
Немного превышает, но работает без проблем.
При питании от 5 В, потребуется резисторы номиналом:
R = 3.3 * 75 / 0.7 - 75 = 460 ≈ 470 Ом
Остаётся узнать в какие моменты подавать единички и нолики на эти выводы.
Разрешение изображения и частота обновления определяется интервалами импульсов синхронизации. Во время синхроимпульсов на RGB выводах, должно быть 0 В.
Видео данные 1 строки - горизонтальный синхро импульс - видео данные 2-ой строки - горизонтальный синхро импульс - видео данные 3-ей строки - ********************* - рисуем последнюю строку - большой вертикальный синхроимпульс (вместе с горизонтальным) - Всё по новой.
Рассмотрим параметры для разрешения 640 x 480 @ 60 Гц
Таблица 2 частотные параметры VGA интерфейса
Таблица 3 временные параметры для горизонтальной линии
Таблица 3 временные параметры для 1 кадра
Не обязательно использовать точно такие же значения как в таблице, лишь бы они были достаточно близкими. Для данного разрешения используются отрицательные вертикальный и горизонтальный синхроимпульсы, для других разрешений это может не совпадать.
Можно заметить что частота вертикальной синхронизации иногда не совпадает с частотой обоновления экрана. LCD моинторы пришли на смену ЭЛТ мониторов, которые заменили большие телевизоры с электронно-лучевой трубкой. Когда появилась возможность выводить цветное изображение на экран у американских инженеров возникла проблема, тот стандарт частоты передачи звука который они выбрали "не согласуется" (вызывает помехи) с 60 Гц. Стандарт для частоты был 44.056 кГц. Но они выяснили что изменение частоты на 0.1 % позволит это исправить и т.к. стандарт передачи звука был уже общепринятым, они уменьшили частоту оновления экрана.
60 * 0.999 = 59.94
Т.к. многие значения были приняты ещё тогда, производели к ним привыкли и продолжают использовать, если сейчас изменить стандарт то придётся проделать слишком большую работу, не считая того что многие устройства могут просто перестать работать с новыми стандартами.
Подробней про это можно прочитать и
Я не знаю причину отличий другиих значений и почему нельзя было сделать временные интервалы кратные 10, 5 или хотя бы 2.
Из таблиц видно что есть время когда на экран ничего не выводится, это сделано для синхронизации, это можно представить будто наш рисующий луч (раньше изображение отобрадалось электронным лучём) уходит за границы экрана. Также нужно подождать несколько пустых линий, которые уходят под эвидимый экран.
 |
| Рис. 8 Экран с зонами синхронизации (Blanking Time) |
В принципе это всё что ннеобходимо знать чтобы рисовать на VGA мониторе, осталось запрограммировать (или любым другим способом) цифровое устройство и попытаться вывести изображение.
Телевизор работает почти также, но там только "1 провод", значит все сигналы соединены вместе, если цвет не так важен, то принцип тот же.
Попробуем вывести изображение и посмотреть на осцилограмму сигнала.
У меня есть готовая тестовая программа для ПЛИС отсюда которая выводит данное изображение:
Рассмотрим осцилограмму. Сверху вниз по порядку идут: Красный, Зелёный, Синий, Горизонтальная синхронизация, Вертикальная синхронизация.
Здесь отображен 1 кадр, можно догадаться как будет выглядеть изображение, т.к. каждая полоса состоит из имульсов (если приблизить там есть зоны где постоянно 1, но не длинной во всю линию), то не будет одноцветных линий. Если разбить сигналы на столбцы, видно что есть линии на которых промежутки только красного либо зелёного цветов.
Используемые мной значения:
Весь кадр (O) - 16.69284 мс
Ширина вертикального синхроимпульса (P) - 64.08 мкс
1 строка (A) - 31.9176 мкс
Ширина горизонтального синхроимпульса (B) - 3.84 мкс
Частота пикселей - 25 МГц
В современном мире уже невозможно представить жизнь без компьютерных технологий. У каждого человека есть смартфон в руках, практически у всех дома есть телевизор, а также компьютер. Все они улучшают жизнь человека в той или иной степени. Но для корректной их работы требуются хотя бы базовые знания компьютерных технологий, в частности, являются важными знания компьютерных интерфейсов.
Одним из самых важных и нужных интерфейсов для настольных или, как их ещё называют, персональных компьютеров является vga разъем, так как по нему подключается большинство нынешних мониторов (телевизоров), будь то старые мониторы или современные мониторы с разрешением Full HD. Важно это помнить, так как самые современные мониторы (телевизоры) с разрешением выше 1920х1080 уже отказываются от этого разъёма. Именно этот интерфейс передачи видеосигналов мы сегодня и рассмотрим.
VGA - означает «video graphics array». Первая итерация VGA разъёма появилась ещё в далёком 1987 году. Тогда она толком не могла передавать картинку и передавала не более 256 цветов. Но современная версия имеет намного более широкие возможности. Обычно её называют 15-контактным vga разъёмом или 15-контактным d-sub разъёмом.
Стоит упомянуть где встречается разъем vga для полного понимания зачем же он нужен. Во-первых, это мониторы. В мониторах vga пока что является наиважнейшим разъёмом. Во-вторых, в телевизорах. В телевизорах vga является тем самым разъёмом, который помогает к нему подключить различного рода проигрыватели, ресиверы, ТВ-приставки и так далее. Помимо различного рода мониторов, vga присутствует практически на всей технике, которой необходимо передавать видеосигнал.
После долгого вступления перейдём к описанию схемы распиновки
vga разъёма. Как уже было упомянуто раньше, он состоит из 15 контактов. Подробно изучим каждый контакт и то за что он отвечает. Подсчёт каналов ведётся справа налево, сверху вниз.
Иногда при разговоре о распиновке всяких разъёмов, можно услышать мельком также о распайке монитора. Но не стоит беспокоиться, распиновка и распайка разъёма - это одно и то же .
Давайте теперь перейдём к спецификациям d-sub разъёма :
Как уже было упомянуто выше, в d-sub кабеле используется некая технология под названием EDDC, что означает Enhanced display data channel. Эта технология призвана для двустороннего общения компьютера, точнее, видеоадаптера с монитором. В описании распиновки d-sub упоминалось бинарное число. Это самое число является ключом к внутренней памяти монитора и оно передаётся к компьютеру, для возможности чтения необходимой информации с внутренней памяти монитора. А само общение необходимо для более точной настройки монитора для лучшей производительности и качества картинки.
Также важной информацией является то, что d-sub - это аналоговая технология, так что она переносит аналоговый сигнал. Отсюда вытекает, что качество такого сигнала напрямую зависит от качества самого кабеля и распайки . От толщины кабеля, от качества изоляции, от длины кабеля и качества используемого проводника и зависит качество кабеля. Из этого следует сделать вывод, что по-настоящему качественные d-sub кабели не могут быть дешёвыми, ведь они дороги в изготовлении.
В заключение, пятнадцатиконтактный d-sub - это распространённый разъем, передающий аналоговый сигнал, который встречается почти во всей нынешней компьютерной технике. Её спецификации являются приемлемыми для большей части аудитории. Самым большим нюансом является то, что эта технология уже довольно старая и практически изжила своё. На смену ей приходят новые разъёмы, которые проводят цифровой сигнал, вместо аналогового сигнала.
