Разрешение у цифровых и аналоговых устройств абсолютно одинаково, однако существуют некоторые различия в его определении. В аналоговых устройствах изображение строится за счет так называемых ТВ-линий, определилось это еще со времен зарождения телевидения. В цифровом оборудовании изображение строится иным способом – за счет квадратных пикселей.
Разрешение NTSC и PAL.
В аналоговом телевидении существуют два стандарта – NTSC и PAL. Стандарт NTSC (National Television System Committee – Национальный комитет по телевизионным стандартам) распространен в основном в Северной Америке и Японии, PAL (Phase Alternating Line – построчное изменение фазы) напротив используется в Европе и многих азиатских и африканских странах. NTSC имеет разрешение в 480 строк, а частота обновления картинки равна 60 чересстрочным полям или 30 кадрам в секунду. Новое обозначение для стандарта 480i60 определяющее количество строк и частоту обновления, а буква «i» обозначает чересстрочную развертку. Стандарт PAL выдает разрешение в 576 строк и частоту обновления в 50 полей или 25 полных кадров в секунду, а новое обозначение стандарта 576i50. Оба стандарта передают абсолютно одинаковое количество информации в секунду. При оцифровке аналоговой видеоинформации расчет максимального количества пикселей строится на основе количества телевизионных строк, поэтому есть строго определенный максимальный размер оцифрованного видеоматериала который определяется как D1 или 4CIF.
Если говорить о чисто цифровом, а не оцифрованном разрешении то тут все более гибко, и данные типы разрешения берут свои основы в компьютерной среде, а теперь стали мировыми стандартами. В данном разрешении нет никаких ограничений NTSC и PAL. VGA (Video Graphics Array – Логическая матрица видеографики) – это разработка компании IBM созданная специально для отображения графики на ПК. Разрешении VGA равно 640x480 пикселей. Все компьютерные мониторы поддерживают данное разрешение и его аналоги.
При использовании полностью цифровых систем на основе сетевых камер можно получить обеспечивающее дополнительную гибкость разрешение, которое возникло в компьютерной среде и является принятым стандартом во всем мире. Ограничения стандартов NTSC и PAL перестают иметь значение. VGA (Video Graphics Array – Логическая матрица видеографики) – это система отображения графики для ПК, разработанная корпорацией IBM. Ее разрешение равно 640х480 пикселей, такой формат обычно используется в не мегапиксельных сетевых камерах. Разрешение VGA, как правило, больше подходит для сетевых камер, так как видео на базе VGA использует квадратные пиксели, которые соответствуют пикселям компьютерных мониторов. Компьютерные мониторы поддерживают разрешение VGA или его аналоги. Данный тип разрешения более близок для сетевых систем видеонаблюдения.
Мегапиксельные разрешения.
Современные системы видеонаблюдения ушли далеко вперед и уже в значительной степени превосходят аналоговые по качеству изображения. Современные сетевые камеры способны работать в мегапиксельном разрешении, это означает, что их датчик передачи изображения содержит миллион, а порой даже больше пикселей. Мегапиксельные камеры показывают более детальную картинку, на них без труда можно рассмотреть лица людей или мелкие объекты. Способность работать в мегапиксельном разрешении это одна из возможностей в которой сетевые камеры превосходят аналоговые. Максимально возможное разрешение аналоговой камеры после оцифровки видеорегистратором – это D1 или 720х576. Это соответствует примерно 0.4 мегапикселям. Если сравнивать с мегапиксельным форматом, стандартное разрешение тут 1280х1024, что соответствует 1.3 мегапикселям. Такое разрешение превосходит аналоговые камеры более чем в три раза, но это еще не предел ведь существуют камеры работающие в двух и даже трех мегапиксельном разрешении. Помимо всего у мегапиксельного разрешения есть еще один значительный плюс. В таком разрешении формируется изображение с разным соотношением сторон (соотношение ширины и высоты изображения). Обычный телевизор работает в формате 4:3, а некоторые из мегапиксельных сетевых камер способны работать в формате 16:9. Преимущество этого формата – обрезание ненужной видеоинформации в верхних и нижних частях, что позволяет значительно сократить полосу пропускания и требования к пространству накопителя.
HDTV разрешение.
Данное разрешение почти в пять раз превосходит стандартные аналоговые системы, а также помимо этого HDTV имеет повышенную четкость цветопередачи и, конечно же, имеет возможность использования формата 16:9.
Существует два основных стандарта HDTV определенных обществом SMPE (общество кино- и телеинженеров):
SMPTE 296M (HDTV 720P) – данное разрешение стандартизовано как 1280х720 пикселей в высокой четкости цветопередачи и формате 16:9 с прогрессивной разверткой 25/30 Гц. Это соответствует примерно 25-30 кадрам в секунду, в зависимости от разных стран и 50/60 Гц соответствующим 50-60 кадрам в секунду соответственно.
SMPTE 274M (HDTV 1080) определяется как более высокое разрешение 1920х1080 пикселей с цветопередачей высокой четкости, форматом 16:9, чересстрочной прогрессивной разверткой 25/30 Гц и 50/60 Гц.
Видеокамеры, работающие в таких стандартах, обеспечивают высокое HDTV качество изображения, высокое разрешение, четкую цветопередачу и высокую частоту кадров. Данное разрешение основывается на квадратных пикселях, так же как и мониторы компьютеров. Если использовать HDTV с прогрессивной разверткой, отпадает необходимость в деинтерлейсинге видеоизображения.
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.
Термин VGA также часто используется для обозначения разрешения 640×480 независимо от аппаратного обеспечения для вывода изображения, хотя это не совсем верно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не поддерживаются адаптерами VGA, но могут быть сформированы на мониторе, предназначенном для работы с адаптером VGA, при помощи SVGA-адаптеров). Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.
Архитектура видеоадаптера VGA
VGA (так же, как и EGA) состоит из следующих основных подсистем (в народе словом "секвенсер" называли набор регистров управления доступом к плоскостям видеопамяти):
В отличие от CGA и EGA, основные подсистемы располагаются в одной микросхеме, что позволяет уменьшить размер видеоадаптера (EGA тоже был реализован в одном чипе, по крайней мере его тайванские неоригинальные клоны). В компьютерах PS/2 видеоадаптер VGA интегрирован в материнскую плату .
Отличия от EGA
В VGA BIOS хранятся следующие виды шрифтов и функции для их загрузки и активации:
- 8×16 пикселов (стандартный шрифт VGA),
- 8×14 (для совместимости с EGA),
- 8×8 (для совместимости с CGA).
Как правило, эти шрифты соответствуют кодовой странице CP437 . Также поддерживается программная загрузка шрифтов, которую можно использовать, например, для русификации .
Доступны следующие стандартные режимы:
Используя шрифты меньших размеров, чем стандартный 8×16 , можно увеличить количество строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 8×14 , то будет доступно 28 строк. Включение шрифта 8×8 увеличивает количество строк до 50 (аналогично режиму EGA 80×43 ) .
В текстовых режимах для каждой ячейки с символом можно указать атрибут , задающий способ отображения символа. Существует два отдельных набора атрибутов - для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных текстовых режимов позволяют выбрать один из 16-ти цветов символа, один из 8-ми цветов фона и включить или отключить мерцание (возможность выбора мерцания можно заменить на возможность выбора одного из 16-ти цветов фона), что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA, и позволяют включать повышенную яркость символа, подчёркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации .
Графические режимы
В отличие от своих предшественников (CGA и EGA) видеоадаптер VGA имел видеорежим с квадратными пикселами (то есть, на экране с соотношением сторон 4:3 соотношение горизонтального и вертикального разрешений было также 4:3). У адаптеров CGA и EGA пикселы были вытянуты по вертикали.
Стандартные графические режимы
Нестандартные графические режимы (X-режимы)
Перепрограммирование VGA позволяло достичь более высоких разрешений по сравнению со стандартными режимами VGA. Наиболее распространённые режимы таковы:
- 320×200 , 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличающийся от режима 13h (320×200, 256 цветов), этот режим имел четыре видеостраницы. Это позволяло реализовать двойную и даже тройную буферизацию .
- 320×240 , 256 цветов, 2 страницы. В этом режиме страниц меньше, зато квадратные пиксели.
- 360×480 , 256 цветов, 1 страница. Наибольшее разрешение на 256 цветах, которое позволяет VGA.
Во всех этих режимах используется плоскостная организация видеопамяти, концептуально похожая на используемую в 16цветных режимах, но использующая для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по 1 - т.е. биты 0-1 байта 0 в плоскости 0 давали биты 0-1 цвета пиксела 0, те же биты в плоскости 1 - биты 2-3 цвета, и т.д. Следующие биты того же байта давали цвета следующих пикселов, т.е. 4 расположенные "один параллельно другому" по одному адресу байта в 4 плоскостях задавали цвет 4 пикселов.
Такая организация видеопамяти позволяла использовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256цветной картинки, что давало возможность использования высоких разрешений, или же многих страниц.
Для работы с такой памятью использовался тот же секвенсер, что и в 16цветных режимах.
Зато из-за особенностей контроллера видеопамяти копирование данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h (это сильно зависит от конкретного машинного кода, исполняющего копирование, и конкретного сценария рисования, а именно заливки сплошным цветом, в общем случае плоскостная видеопамять куда медленнее обычной, и именно потому в SVGA от нее отказались полностью).
См. также
Примечания
- Wilton, Richard IBM Video Hardware and Firmware // Programmer"s Guide to PC and Ps/2 Video Systems. - Microsoft Press, 1987. - С. 544. - ISBN 1-55615-103-9
- Thompson, Stephen VGA-sign choices for a new video subsystem (англ.) . IBM Systems Journal (1988). Архивировано
- Neal, J. D. VGA Sequencer Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано
- Scott, Michael comp.sys.ibm.pc.hardware.video FAQ (англ.) (1997). Проверено 23 февраля 2007.
- Архитектура видеоадаптеров EGA и VGA . (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
- Neal, J. D. VGA Text Mode Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 15 декабря 2006.
- Фролов, Александр; Фролов, Григорий Приложения . Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
- Dnes, Walter Nicer console textmodes (англ.) .(недоступная ссылка - история ) Проверено 11 января 2007.
- Rollins, Dan INT 10H 11H: EGA/VGA Character Generator Functions (англ.) . Tech Help! (1997). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 11 января 2007.
- Abrash, Michael Mode X: 256-Color VGA Magic (англ.) . Graphics Programming Black Book (2001).(недоступная ссылка - история ) Проверено 30 марта 2007.
DVI (разъем)
Ссылки
| Стандарты видеоадаптеров и мониторов | ||
|---|---|---|
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.
