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.
Приветствую своих читателей, и мы продолжаем обсуждать различные типы коннекторов, используемых для передачи видеосигнала. Предметом нашей беседы сегодня будет VGA разъем, который хорошо известен многим по запоминающейся синей расцветке.
Некоторые считают изобретателем данного разъема компанию IBM, которая в 1987 году предложила использовать его для подключения мониторов к своим компьютерам PS/2 .
Тогда, с помощью такого коннектора, получившего название Video Graphics Array (видео-графический массив) передавалось изображение размером 640х480 пикселей (ставшее так же именоваться VGA форматом).
Но фактически прародителем разъемов такого типа является подразделение корпорации ITT, предложившая в 1952 году концепцию компактных коннекторов с многочисленным количеством штырьковых контактов, расположенных внутри экрана.
Его форма напоминала перевернутую буку D, что обеспечивало соединение только правильным способом. Благодаря литере эти разъемы стали маркировать D-sub (субминиатюрные).
Пятнадцать важных контактов
Но вернемся на 30 лет назад, когда VGA разъем получил повсеместное распространение в компьютерной индустрии (видеокартах, мониторах). Его особенностью было построчная передача аналогового видео. Каждый из 15-и его контактов отвечал за определенные параметры:
- отдельные RGB сигналы;
- способы синхронизации;
- прочие контрольные каналы
Более детально стандартная распиновка контактов выглядит вот так:
Показатели яркости определялись изменением напряжения сигнала в пределах 0,7-1 В.
Такая компоновочная схема вместе со стабильно работающим компонентным видеоинтерфейсом обеспечивали довольно приличное качество изображения с быстрой частотой обновления. Потенциал, заложенный в данную систему, позволял переназначать задачи для отдельных контактов и обеспечивать передачу сигналов для боле совершенного оборудования. Дополнительным преимуществом разъема являлась система его фиксации с помощью двух винтов, обеспечивающая высокую надежность соединения.
Разъем с большим потенциалом
Если сначала D-sub VGA разъемом подсоединялись мониторы с ЭЛТ, то со временем он стал использоваться и в современных жидкокристаллических экранах с разрешением 1280×1024 и частотой кадров до 75 Гц. Фактически с помощью такого кабеля передавался цифровой сигнал, который проходил двойную конвертацию (в аналог и обратно). При соответствующем качестве соединительного провода, наличия экранирующей оплетки и небольшой длины соединения передаваемая картинка была довольно неплохая.
Со временем появилась и уменьшенная версия – mini VGA, которая применялась в компактном оборудовании и ноутбуках.
А основной типоразмер коннектора, в силу своей высокой надежности, стал востребованным в системах промышленной автоматизации. Так же появились многочисленные переходники для подключения VGA штекера к разъемам других типов (RCA DVI-I, HDMI).
Кроме того аналоговый сигнал позволяет одновременно транслировать изображение на два монитора. Как выглядит кабель VGA сплиттер, для такой коммутации вы можете увидеть на картинке
Конечно, сегодня для видео с максимальным разрешением возможностей аналогового VGA уже недостаточно и нужно переходить на цифровую трансляцию потока с помощью , а еще лучше HDMI или , обладающий наибольшей скоростью передачи данных. Такую идею активно продвигают Intel и AMD, официально заявившие, что с 2015 года их продукция не будет поддерживать работу с VGA.
Вот и вся информация о VGA разъемах. Напоследок я хочу порекомендовать вам провести ревизию используемого монитора и ТВ на предмет отказа от аналоговых кабелей в пользу цифровых, и я уверен, что такая возможность найдется.
На этом все, до скорых встреч на страницах моих новых статей.
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.
VGA: что это такое в общем смысле?
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.
История появления стандарта
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.
Основные характеристики
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:
- графический контроллер для обмена данными между видеопамятью и центральным процессором на основе битовых операций с данными;
- видеопамять DRAM 256 Кб, разделенная на четыре цветовых слоя;
- последовательный преобразователь данных видеопамяти в биты для передачи атрибутов контроллеру;
- контроллер атрибутов для преобразования входных данных в цветовые значения на основе палитры;
- синхронизатор для управления переключением слоев и временными параметрами графического адаптера;
- контроллер электронно-лучевой трубки для генерирования сигналов синхронизации с монитором.
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.
VGA-мониторы и телевизоры
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.
Графические адаптеры
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.
Драйверы
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).
Типы кабелей и переходников
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:
- VGA-DVI (используется на некоторых видеокартах, которые не имеют разъема VGA, хотя и поддерживают соответствующие режимы работы);
- VGA-HDMI (может применяться для подключения устаревших компьютеров или ноутбуков к современным телевизорам и проекторам);
- VGA-RCA или VGA-«тюльпан» (используется для подключения современных компьютерных систем, не оснащенных разъемами VGA, к старым телевизорам или мониторам с электронно-лучевыми трубками ЭЛП);
- VGA-HDMI-RCA-mini-Jack (вариация объединения двух предыдущих переходников для подключения с передачей звука - через VGA звук не передается);
- VGA-S-Video (менее востребованный вариант подключения к телевизорам).
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).
Краткие итоги и выводы
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.
Аналоговое и цифровое разрешение — это похожие понятия, но существует важное различие в определении. В аналоговых видеосистемах изображение содержит телевизионные линии, так как аналоговая видеотехнология развивалась из телевизионной индустрии. В цифровых же системах изображение состоит из пикселей.
Разрешения PAL и NTSC
Разрешения NTSC (National Television System Committee ) и PAL (Phase Alternating Line ) — стандарты в аналоговых видеосистемах. Они также важны для сетевых, цифровых, видеосистем, потому что видеокодеры при оцифровке сигнала от аналоговых камер предоставляют именно такие разрешения. Современные сетевые PTZ-камеры и купольные сетевые PTZ-камеры работают с разрешениями PAL и NTSC, так как камеры такого типа используют вместе со встроенной видеокодирующей платой блок камеры (который объединяет в себя камеру, зум, автофокус и автодиафрагму), предназначенный для аналоговых видеокамер.
В Северной Америке и Японии стандарт NTSC является преобладающим аналоговым видеостандартом. В Европе, большинстве азиатских и африканских стран используется стандарт PAL. Стандартное для NTSC разрешение — 480 линий, в нём используется частота обновления 60 черезстрочных линий в секунду (то есть 30 полных кадров). По новому соглашению относительно наименований, этот стандарт называется 480i60 (i обозначает черезстроную развёртку). В стандарте PAL — 576 линий и используется частота обновления 50 черезстрочных линий в секунду (или 25 полных кадров). В новых обозначениях — 576i50 . Общее количество информации, которое передаётся за одну секунду, в этих стандартах одинаковое.
При оцифровке аналогового видеосигнала максимальное количество пикселей, которое может быть создано, ограничено количеством используемых телевизионных линий. Таким образом максимальный размер оцифрованного изображения — D1 и наиболее распространённое разрешение — 4CIF .
При показе на компьютерных экранах оцифрованной аналоговой видеоинформация могут появляться черезстрочные эффекты, такие как «зазубренность» и размытие краёв изображений, которые появляются из-за несоответсвия создаваемых пикселей и квадратных пикселей компьютерного экрана. Эти черезстрочные эффекты можно уменьшить с помощью технологий деинтерлейсинга.
Слева показаны различные разрешения NTSC, справа — PAL.
Разрешения VGA
Во всех цифровых системах, основанных на использовании сетевых камер, используются стандартные во всем мире разрешения, обеспечивающие большую гибкость. Ограничения стандартов NTSC и PAL здесь неважны.
VGA (Video Graphics Array ) — это графический дисплей для компьютера, изначально разрабонный компанией IBM . Разрешение VGA — это 640×480 пикселей — используется в качестве основного формата для большинства немегапиксельных сетевых камер. Разрешение VGA обычно лучше подходит для сетевых камер, так как видеопродукты, использующие это разрешение, производят квадратные пиксели, которые сочетаются к экранными пикселями.
Мегапиксельные разрешения
В сетевых камерах, обеспечивающих мегапиксельное разрешение, используются соответсвующие фотоматрицы, которые содержат миллион или больше пикселей, для получения изображения. Большее количество пикселей на матрице означает бо льшие возможности для извлечения деталей и для получения более качественного видеоизображения. Мегапиксельные сетевые камеры могут использоваться для доступа пользователей к большему количеству деталей видеоизображения (отличн подходит для идентификации людей и объектов) или для просмотра бо льшей области. Это преимущество — особобенно важно пр использовании в видеонаблюдении.
Мегапиксельное разрешение — одна из областей, в которой сетевые камеры превосходят аналоговые. Максимальное разрешение аналоговых камер после оцифровки видеорегистратором или видеокодером — D1 (720×480 — для NTSC или 720×576 — для PAL). Разрешение D1 соответствует 414 720 пикселям, то есть 0,4 мегапикселям. Для сравнения стандартный мегапиксельный формат 1280×1024 соответствует 1,3-мегапиксельному разрешению. Это более чем в 3 раза превосходит разрешение, предоставляемое аналоговыми CCTV-камерами. 2- и 3-мегапиксельные сетевые камеры тоже существуют. В ближайшее время на рынке появятся камеры с ещё более высоким разрешением.
Сетевые видеосистемы позволяют изменять форматные соотношения предоставляемого изображения, что является значительным преимуществом в сочетании с высоким разрешением, обеспечиваемым мегапиксельными сетевыми камерами. Соотношение сторон — это отношение ширины изображения у его высоте. Телевизионные мониторы имеют соотношение сторон — 4:3. Мегапиксельные камеры компании Axis могут обеспечивать различные соотношения сторон, например, 16:9. Преимуществом форматного соотношения 16:9 является тот факт, что менее важные детали, как правило находящиеся вверху или внизу стандартного экрана, не отображаются, и, таким образом, не занимают полосу пропускания и память при хранении данных.
Соотношения сторон 4:3 и 16:9.
Разрешение телевидения высокой чёткости HDTV
HDTV обеспечивает разрешение до пяти раз выше разрешения стандартных аналоговых систем. Кроме того, HDTV обладает большей четкостью передачи цвета и форматом 16:9. SMPTE (общество кино- и телеинженеров) определило два основных стандарта HDTV: SMPTE 296M и SMPTE 274M.
- SMPTE 296M (HDTV 720P) определяет разрешение 1280×720 пикселов с высокой четкостью передачи цвета в формате 16:9 с использованием прогрессивной развертки 25/30 Гц, что соответствует 25 или 30 кадрам в секунду в зависимости от страны, и 50/60 Гц (50/60 к/с).
- SMPTE 274M (HDTV 1080) определяет разрешение в 1920×1080 пикселов с высокой четкостью передачи цвета в формате 16:9 с использованием чересстрочной прогрессивной развертки 25/30 Гц и 50/60 Гц.
Камера, соответствующая стандартам SMPTE, обеспечивает качество HDTV, а также все преимущества HDTV, такие как разрешение, четкость передачи цвета и частоту кадров.
HDTV основывается на квадратных пикселах, подобно экрану компьютера, поэтому видео в формате HDTV с сетевого видеооборудования можно просматривать как с экранов HDTV, так и с обычных компьютерных мониторов. При использовании видео HDTV с прогрессивной разверткой не требуется преобразования или расперемежения изображения для обработки или просмотра видео на компьютере.
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.
Компонентные видеосигналы
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 |
Видеосигналы VGA
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:
- VGA (640х480);
- SVGA (800х600);
- XGA (1024х780);
- SXGA (1280х1024);
- UXGA (1600x1200).
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!
Как удлинить компонентный сигнал
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.
