QVGA. Описание и информация QVGA. Видеосигналы VGA и компонентный: рассмотрим в подробностях

Что такое QVGA? Изначально термин расшифровывается так: Quarter Video Graphics Array. По своей сути QVGA является термином, обозначающим определенный вид разрешения для компьютерных мониторов. А именно: 320 Ч 240 (или 240 х 320) пикселей.

Quarter VGA (как его иногда называют) используется чаще всего в портативных устройствах: в сотовых телефонах, различных карманных игровых приставках, КПК, мультимедийных плеерах.

Так как устройства в большинстве своём используются в режиме «портрет» (альбомный), то в таких случаях упоминается разрешение 240 Ч 320. Это происходит оттого, что дисплеи обычно больше в высоту, чем в ширину. Термин QVGA получил свое название, исходя из того, что количество пикселей в этом режиме представляет собой одну четвертую часть (quarter – от англ. четверть) от разрешения 640 Ч 480. Данное разрешение - максимальное для формата видеоадаптера IBM VGA, ставшего основным промышленным стандартом в конце 80-х.

Формат QVGA используется и в цифровом видео для режимов более экономной записи. Такой режим используется специально для цифровых камер и устройств мобильной связи. При этом режим QVGA не относят к формату видеофайлов. Каждый кадр на дисплее устройства - это изображение размером 320 Ч 240. Скорость QVGA видео обычно 15, реже 30 кадров в секунду.

Главным «конкурентом» QVGA стал VGA. Часто спорят, что же лучше, но ответ стандартный – лучше VGA, но и дороже.

Итак, как мы помним, QVGA - вид разрешения экрана, размером 320 на 240 пикселей. А формат VGA имеет размеры 640 на 480.

Но иногда это не принципиально важно. Так, например, при прослушивании музыки не особенно важно, какое разрешение у экрана. Разрешение QVGA подходит для электронных книг. Это также не критично при выборе мобильного телефона, тогда как для любителей игр разрешение экрана имеет большое значение для качества самой игры.

Самое большое преимущество VGA перед QVGA – это качество видео. Для просмотра фильмов лучше выбирать первый формат. А вот в остальных случаях происходит «уменьшение» картинки или шрифта, что может показаться неудобным.

Важно знать, что программы и игры, предназначенные для VGA разрешения, не будут работать на QVGA, либо будут работать некорректно. Тогда как игры, видео, текст формата QVGA будут воспроизводиться на VGA устройствах без проблем.

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.

Но пока мониторов, поддерживающих этот интерфейс, на рынке попросту нет. А что же есть? В этой статье будет рассказано о основных современных интерфейсах для подключения мониторов и ТВ-панелей, их особенностях и отличиях, а также даны советы, как выбрать интерфейс подключения под конкретные нужды и не прогадать.

Примечание: на картинке до ката – панель подключения монстро-монитора Dell UltraSharp U2711 .

Краткий ликбез

Все существующие интерфейсы отличаются друг от друга тремя основными параметрами: типом передаваемого сигнала (аналоговый или цифровой), максимальным поддерживаемым разрешением и пропускной способностью. Конечно, всего параметров гораздо больше, но именно эти три дают базовое понимание, что умеет тот или иной интерфейс.

В соревновании аналоговых интерфейсов и цифровых вторые давно одержали убедительную победу. Цифровой сигнал доходит до выводящего устройства без особых искажений, что позволяет получать качественную картинку без помех. К тому же любая современная видеокарта выдаёт изначально только цифровой сигнал, и его преобразование в аналоговый - а на мониторе, если, конечно, речь не идёт о электронно-лучевом антиквариате, снова в цифровой - ведёт к значительной потере качества. Впрочем, аналоговое подключение на сегодняшний день всё ещё занимает своё место под солнцем.

Что касается пропускной способности и разрешения, то эти два параметра тесно взаимосвязаны. Чем больше пропускная способность, обеспечиваемая интерфейсом, тем больше и максимальное разрешение изображения. Если кто-то не понимает, что мы сейчас имеем в виду под термином «пропускная способность», то поясняем: это количество байт информации, которое интерфейс за секунду после получения сигнала способен передать на монитор. Очевидно, что интерфейсы, рассчитанные на обеспечение работы широкоформатных мониторов и ЖК/плазменных телевизоров с их большими разрешениями, обязаны иметь высокую пропускную способность.

4K2K, 3D-контент и способы его воспроизведения

Прежде чем мы начнём разговор о, собственно, способах подключения мониторов и телевизоров, хочется затронуть модную и актуальную тему: сверхвысокие разрешения и 3D в потребительской электронике.

4K2K - это современный стандарт, подразумевающий разрешение 3880×2160 точек - четыре кадра 1920×1080, стандарта, который долгое время правил бал среди видео высокой чёткости. Соответственно, каждый кадр в несжатом виде требует вчетверо более высокую пропускную способность видеоинтерфейса. А если учесть моду на 48 FPS и 3D-видео… (умножьте на два и ещё на два, если хотите по 48 кадров для каждого глаза, да ещё и в 3D).

Во-первых, 4K2K контента сейчас - кот наплакал. Поэтому наслаждаться в нативном разрешенении чем-либо кроме демороликов, идущих в комплект к вашему дорогущему телевизору, будет затруднительно. Для этого многие производители ставят специальный чип, позволяющий растягивать FullHD-контент до 4K2K по специальным алгоритмам: быть может, не так круто, как прямая трансляция 4K2K, но очень и очень хорошо для апскейла. Спросите у любого пользователя GT, кто имеет такой телевизор – соврать не дадут.

Во-вторых, 3D бывает двух разных видов - с пассивными и активными очками. В первом случае контент получает чересстрочную развёртку, а поляризационные очки, инерция, яркая картинка и интересное кино заставляет вас забыть о том, что полукадры идут с «нечестным» разрешением. Во втором же случае используется удвоенная частота кадров, и вот тут нас поджидает главная проблема: не все видеоинтерфейсы способны передать FullHD-картинку с 48 кадрами в секунду.

Современные способы подключения

Начать обзор основных используемых интерфейсов следует с VGA . Это самый старший из используемых сегодня массовых типов интерфейса - он был разработан аж в 1987 году. С тех пор, правда, был несколько усовершенствован вслед за развитием мониторов.

Это единственный аналоговый интерфейс, всё ещё активно применяемый сегодня - его «коллеги» S-Video, YP b P r и цифро-аналоговый SCARТ уже не встречаются в новых современных устройствах. Почти все крупные производители компьютеров планируют полностью отказаться от VGA уже в этом году. В сущности, плюсов по сравнению с другими типами у него просто нет - это морально и технически устаревший стандарт, который вот-вот исчезнет с рынка. Максимальное поддерживаемое разрешение - 1280×1024 пикселей. Чаще всего встречается в офисных мониторах и разных проекторах .

Самые популярные цифровые интерфейсы на сегодняшний день - это DVI и HDMI .

DVI существует в трёх разновидностях: DVI-D (только цифровой сигнал), DVI-A (только аналоговый) и DVI-I (оба типа сигнала). Данный интерфейс обеспечивает хорошее качество изображения, встроен практически во все современные мониторы и видеокарты. Его недостаток - сильная зависимость качества сигнала от длины кабеля.

Оптимальную передачу данных по DVI обеспечивают кабели длиной до 10 метров, чего иногда недостаточно (впрочем, для использования в станционарных домашних компьютерах обычно этого хватает с головой). Максимальное поддерживаемое разрешение - 1920×1080 для одноканальных и 2560×1600 для двухканальных моделей.

HDMI - более современная и развитая альтернатива DVI. В отличие от «младшего брата», умеет передавать не только видео, но и звуковые сигналы, поэтому разъёмы этого типа есть на всех широкоформатных мониторах со встроенными колонками, проекторах, плазмах. Учтите, что при «стыковке» разных версий HDMI итоговый набор функционала будет соответствовать более старой.

Здесь, кстати, кроется серьёзный минус HDMI - многие кабели старого производства никак не промаркированы, и многие возможности (в частности, поддержка 3D) HDMI версий 1.4 и старше просто не заработают, так как кабель запросто может оказаться устаревшим. Для корректной работы интерфейса необходимо совмещение версий всех трёх элементов подключения (вход, кабель, выход), в противном случае пропускная способность самого «младшего» элемента будет аналогична бутылочному горлышку. В заключение заметим, что, как и DVI, HDMI страдает от недостаточной рекомендуемой длины кабеля (до 5 метров).

Из более современных интерфейсов в первую очередь обращает на себя внимает DisplayPort . Этот вид подключения был разработан в 2006 году и планировался как замена DVI (но не HDMI, так как эти интерфейсы ориентированы на разные сегменты рынка).

Последние версии (1.2 и только начинающая набирать популярность 1.3) поддерживают режим FullHD 3D и ультравысокое разрешение 4K2K, обеспечивают высочайшую скорость передачи данных, позволяют подключать профессиональные экраны c 48-битным цветом, к тому же обеспечивают двойной уровень защиты передаваемого контента. Что немаловажно, DisplayPort позволяет подключать целые цепочки мониторов к одному разъёму при помощи технологии MutiStream , причём без потери качества картинки.

Максимальная длина кабеля ограничена тремя метрами для полного разрешения и 10–15 метрами для FullHD.

VGA, DVI, HDMI и теперь уже и DisplayPort - база интерфейсов для подключения мониторов и телевизоров на сегодняшний день. Однако есть и менее распространённые варианты, среди которых в первую очередь следует отметить продукт Apple и Intel - универсальный порт Thunderbolt и последнюю высокоскоростную версию USB - 3.1 с разъёмами Type-C.

Thunderbolt - интерфейс подключения, объединяющий в рамках одного коннектора разъёмы DisplayPort и PCI-Express. Скорости передачи данных очень высокие - 10 гигабит/сек для первого поколения и 20 гигабит/сек для второго. Видеосигнал передаётся по TB с использованием протоколов DP - соответственно, как и DisplayPort, Thunderbolt способен обеспечить разрешение 4K2K (в MacPro при помощи TB можно подключить сразу три монитора с таким разрешением), поддержку 3D и вообще всё, что умеют последние версии DP. Кстати, анонсированные не так давно мониторы с разрешением до 5120×2880 планируется оснащать именно Thunderbolt. Оба поколения интерфейса полностью совместимы друг с другом и с другими интерфейсами с помощью переходников.

Вообще, Thunderbolt выглядит крайне перспективным универсальным периферийным интерфейсом, по своим характеристикам способным обеспечить все потребности топовых мониторов и новейших телевизоров. Пока что, правда, его распространенность в гаджетах оставляет желать лучшего.

Максимальная длина кабеля - 20 метров, правда, стоит такой провод около пятисот долларов, поддерживает только вторую версию протокола и содержит в себе как медные линии, так и оптоволокно. Кабели более стандартных размеров - двух и трёхметровые стоят вполне разумных денег.

Экран без проводов

Современные технологии позволяют обеспечить великолепную картинку на мониторе или телевизоре и без проводного подключения. Если ваш монитор или ТВ поддерживают беспроводную передачу данных, вы можете рассмотреть для себя и такой вариант. Из софта, обеспечивающего работу монитора по беспроводной сети, обычно на слуху у рядовых юзеров три стандарта - Miracast, DLNA и WiDi. Что и немудрено, они самые популярные на текущий момент. По ним сейчас и пробежимся.

Miracast - самый распространённый стандарт передачи данных по беспроводной сети, использующий Wi-Fi. В отличие от многих конкурентов, не требует буферного устройства - передача осуществляется напрямую, что крайне удобно. Другое важное преимущество заключается в том, что передача идёт не файлами, а пакетами сырых данных. Miracast сравнительно «молод», но его уже внедряют в свои девайсы более 500 компаний-производителей, что даёт право считать его практически универсальным. Максимальное поддерживаемое разрешение - 1920×1200 пикселей. Конечно, по современным меркам это немного, но для беспроводной передачи - оптимальный вариант.

DLNA (Digital Living Network Alliance) - очень широко распространённая технология передачи данных по беспроводной сети. Она интегрирована во многие смартфоны, современные телевизоры, ноутбуки и даже в игровые приставки. Позволяет свободно осуществлять передачу данных между устройствами, подключёнными в единую сеть, в том числе и, конечно же, передавать видео с устройств на экраны. Серьёзным минусом DLNA являются специфические поддерживаемые стандарты кодировки - почти всегда программа запускает перекодирование перед воспроизведением, что тратит время и ресурсы устройств.

WiDi (Intel Wireless Display) - разработка Intel, по возможностям представляет собой аналог DLNA. Очень простой в настройке продукт, что делает его идеальным вариантом для создания домашнего кинотеатра или хранения коллекции фильмов. Основной минус - многие отмечают ощутимое время задержки сигнала, что делает WiDi неудачным выбором для игр на большом экране.

Как выбирать интерфейс для подключения

Выбор интерфейса для подключения монитора или ТВ к компьютеру всегда должен исходить из ваших потребностей и целей - впрочем, как и выбор вообще любого аксессуара и комплектующих для цифровой техники. Спросите себя, что вам требуется. Вы намерены смотреть с широкоформатного монитора фильмы в высоком качестве? Работать с 3D-графикой? Или вы вообще не запускаете на компьютере ничего тяжелее Word"а, и вам от картинки на мониторе нужно только одно - чтобы она была?

Понятное дело, даже если у вас на видеокарте и мониторе/телевизоре есть разъёмы VGA по соседству с каким-нибудь цифровым интерфейсом - брать кабели под аналоговый стандарт не надо. VGA - уже почти история, оставьте его доживать там, где он пока существует: в проекторах и самых плохеньких моделях мониторов. Ориентируйтесь только на цифровые интерфейсы.

Абсолютное большинство нынешних девайсов имеют разъёмы под DVI и HDMI, а топовые модели - и DisplayPort, поэтому выбирать придётся в первую очередь из этой троицы. Базовый совет такой - для вывода сигнала на настольные мониторы не в ультравысоком разрешении достаточно DVI, а для воспроизведения на плазму, проектор, Blu-Ray-проигрыватель и т.д. стоит использовать HDMI, так как кроме видео он может передавать и другие данные (звук, специальные субтитры и так далее). DisplayPort по возможностям передачи картинки кладёт на обе лопатки что DVI, что HDMI, но пока остаётся уделом профессиональной и околопрофессиональной техники. Кроме того, с выводом звука бывают проблемы: не вся техника поддерживает технологию audio/video interconnect. Его ближайший родственник Thunderbolt может ещё больше: прокинуть не только картинку, но и, скажем, USB-хаб.

Краткая памятка

VGA: поддерживает максимальное разрешение 1280×1024 пикселей, не умеет в Full HD, не говоря уж про 3D, годится только для использования на простейшем офисном компьютере или проекторе. И да, морально устарел.

DVI: встроен буквально в каждую современную видеокарту и монитор , что является его огромным плюсом. Существует в одно- и двухканальном вариантах, отличающихся по максимальному разрешению (1920×1080 и 2560×1600 соответственно). Поддерживает цифровой и аналоговый сигналы в зависимости от разновидности (DVI-A для аналога, DVI-D для цифры и DVI-I для того и другого). Подойдёт, если вы хотите играть и смотреть фильмы на большом хорошем мониторе. Существуют технологии подключения 4K2K экранов двумя кабелями, так что выбрасывать DVI на свалку истории рано.

HDMI: Идеальный выбор для подключения ТВ к ресиверу, компьютеру или ноутбуку, так как передаёт также аудиосигналы и некоторые виды субтитров. Имеется почти в любой современной воспроизводящей технике. Поддерживает FullHD 3D, максимальное разрешение 3840×2160 (4K2K), до 32 каналов аудио. Актуальная версия – 2.0. Для создания домашнего кинотеатра смело выбирайте HDMI.

DisplayPort: Данный стандарт почти во всём превосходит «потребительский» HDMI, но пока остаётся уделом профессионалов и гиков. Недорогих моделей мониторов с DisplayPort попросту не существует. Если вы дизайнер или моделлер, то это ваш выбор, так как данный интерфейс не только обладает высокой пропускной способностью и поддерживает 4K2K и Full HD 3D, но и позволяет без потери качества подключать в единую цепочку несколько мониторов, что удобно, если у вас ноутбук, и дополнительных разъёмов на него не поставить. Последняя на текущий момент версия DP – 1.3, но наиболее часто встречаются разъёмы и провода версии 1.2.

Thunderbolt: На данный момент это скорее также профессиональный интерфейс, чем массовый. Важнейший плюс – полная совместимость с DP и передача данных его же протоколом. Thunderbolt можно порекомендовать в первую очередь пользователям

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.

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.