Распиновка кабеля монитора. Что такое DVI и VGA – особенности и отличия

Разъем VGA (сокращение от Video Graphics Array) является популярным стандартом мониторов, разработанный IBM и внедренный в 1987.

Не смотря на то, видео интерфейс VGA, обеспечивающий взаимодействие монитора и графической карты компьютера, разработан более двадцати лет назад, он и по сей день остается самым известным стандартом для графики на IBM совместимых компьютерах. Для этого есть две основные причины для этого:

Во-первых, основной режимы VGA — отображение 80×25 в режиме символов и 640×480 в графическом режиме поддерживается всеми современными графическими картами, независимо от разрешений поддерживаемых этими картами. Поэтому все компьютеры при включении активизируют режим VGA и только после загрузки операционной системы и драйверов видео карты, компьютер переходит в режим повышенной разрешающей способности, которая заложена в конкретной видеокарте.

Во-вторых, несмотря на более высокое разрешение и глубину цвета современных мониторов и графических карт, разъем, используемый на большинстве компьютеров для подключения монитора, все еще имеет стандарт VGA. Поэтому большинство людей будут говорить о мониторе VGA, даже если это XGA, Super VGA или любой другой современный стандарт.

Хотя современные дисплеи высокого разрешения больше ориентированы на современный стандарт, такой как DVI, но все же большинство видеокарт, имеющие более низкое разрешение, до сих пор используют 15 контактный (DB15) разъем VGA, для соединения с монитором.

Распиновка VGA разъема

Расположение выводов разъема интерфейса VGA показано ниже. Первые три вывода предназначены для передачи аналогового сигнала трех основных цветов RGB (1-красный, 2-зеленый и 3-синий). Красные, зеленые и синие сигнальные линии имеют свои собственные минусовые провода (6, 7 и 8). Для горизонтальной и вертикальной синхронизации предназначены выводы 13 и 14 соответственно.

По внешнему виду разъем VGA схож с разъемом COM порта (DB9). Но в отличие от DB9, разъем VGA имеет 15 выводов расположенных в три ряда по 5 контактов в каждом ряду. Помимо сигналов цветопередачи (RGB) и сигналов синхронизации, в разъеме VGA имеется и цифровой интерфейс I2C, предназначенный для двусторонней связи между видео контроллером и монитором. Этот интерфейс (I2C) придает VGA достаточную универсальность.

Следует отметить, что I2C не был реализован в первых версиях стандарта VGA, а был добавлен значительно позже с появлением стандарта VESA DDC2. С помощью интерфейс I2C контроллер и монитор могут обмениваться технической информацией, например, доступность частоты и разрешения, с целью предотвращения несовместимости в работе.

Несколько лет назад VGA выход был главным интерфейсом использовавшийся для подключения ЭЛТ-мониторов (мониторы с электро-лучевой трубкой)и ЖК-мониторы (жидко-кристалические мониторы).

VGA (Video Graphics Adapter) используется для вывода аналогового сигнала, разъем для которого соответственно называют VGA или D-Sub 15 (15-контактный разъем). Также можно встретить и такую расшифровку аббревиатуры VGA — Video Graphics Array (массив пикселей) Сам разъем имеет 15 ножек и чаще всего синего цвета. Впоследствии для ЖК мониторов стал использовать цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Но этот выход не теряет своей популярности, он все еще используется в цифровых проекторах, в некоторых HDTV-телевизорах и в игровых консолях от Microsoft.

HDMI

HDMI (High Definition Multimedia Interface) — мультимедийный интерфейс, который позволяет передавать по кабелю до 10 м вместе с видеосигналом еще и аудио без потерь качества. Передача по одному кабелю одновременно видео и аудио данных уменьшает количество соединительных проводов.
Разработкой и поддержкой этого стандарта занимаются именитые компании электронной индустрии, такие как: Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Thomson и Toshiba. Благодаря этому, стандарт довольно быстро приобрел популярность, и теперь большинство видеоустройств, для вывода изображений высокого разрешения, имеет хотя бы один разъем HDMI.

В первой версии этого стандарта пропускная способность была 5 Гб/с, а в версии 1.3 она была увеличена в два раза и HDMI кабель способен передавать до 10.2 Гб/с. Кроме этого, в версии HDMI 1.3 была увеличена частота синхронизации до 340 Мгц и благодаря этому стало возможным подключать мониторы высокого разрешения, с поддержкой глубины цвета до 48 бит.

Главным конкурентом HDMI можно назвать разъем DisplayPort.

Если на вашей видеокарте отсутствует, то эту проблема легко решается с помощью переходника и разъема DVI.

DVI-выход

DVI (Digital Visual Interface) – цифровой интерфейс, который применяется для подключения видеокарты к ЖК-мониторов, телевизоров, проекторов, а также плазменных панелей. DVI обеспечивает неискаженный вывод изображения, за счет того, что видеосигнал не проходит двойное анлагово/цифровое преобразование, то есть сигнал передается напрямую. Это заметно на высоких разрешениях.

Есть несколько разновидности интерфейса DVI:
DVI-D — интерфейс для вывода только цифрового сигнала;
DVI-I – комбинированный, который имеет аналоговые линии (VGA). К DVI-I выходу мониторы, которые имеют аналоговый разъем, подключаются через специальный переходник.

Single-Link DVI и Dual-Link DVI

Для передачи сигнала используют одноканальный Single-Link DVI или двухканальный Dual-Link DVI.
Dual-Link DVI – интерфейс позволяющий выводить изображение высокого разрешения, более 1920 х 1200 (такие как 2560×1600 и 2048×1536), поэтому для ЖК-мониторов с большим разрешением (к примеру 30») нужно подбирать видоекарту с поддержкой двухканального выхода DVI Dual-Link.

S-Video (или S-VHS)

S-Video (или S-VHS) — аналоговый разъем, который используется для вывода изображения на телевизоры и видеотехнику. Пока качеству передачи сигнала превосходит выход типа «тюльпан». Аналоговый интерфейс S-Video подает сигнал низкого разрешения, где вся информация разделена на три канала, для каждого базового цвета. Хоть качество от этого лучше, но все также имеем низкое динамическое разрешение.

Композитный выход RCA («тюльпан»)

Композитный выход или разъём RCA (Radio Corporation of America) .
Обычный выход, который можно встретить на телевизорах и видеооборудовании. Для соединения используется коаксиальный кабель. На выходе образуется сигнал с низким разрешением и качество видео соответственно низкое.

Компонентный выход

Из-за большого размера компонентных разъемов, выходы расположены на переходнике. Первые три разъема отвечают за видео, два последних за звук.
Он представляет собой три раздельных разъёма «тюльпан»: «Y», «Pb» и «Pr». Благодаря этому на выходе получается разделенный цветовой сигнал для HDTV. Используется для вывода изображения на цифровые проекторы.

Данная статья будет полезна тем, кто задумался о приобретении нового монитора или о замене старого видеоадаптера. Разъем монитора может не подойти к имеющимся интерфейсам графического адаптера. Кроме того, от типа разъема зависит качество изображения, а каждый тип кабеля имеет свою критическую длину.

Прежде было достаточно для подключения к компьютеру монитора разъема VGA. Сегодня в повседневную жизнь приходят такие интерфейсы, как DVI, HDMI, DisplayPort. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками, которые следует учитывать при апгрейде ПК. Следует знать всё про разъем монитора: типы, переходники, подключение.

1. Разъем VGA (Video Graphics Array) – аналоговый стандарт, предназначенный для мониторов с расширением 640*480. При увеличении разрешения, качество цифровой картинки ухудшается. Для получения изображения высокого качества требуются разъемы цифрового стандарта.

2. Цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface) передает видеосигнал в цифровом формате и обеспечивает высокое качество цифрового изображения. Интерфейс имеет совместимость с аналоговым разъемом VGA (передает одновременно сигнал и в цифровом формате, и в аналоговом). Недорогие видеоплаты снабжены DVI-выходом с одноканальной модификацией (Single Link). В данном случае обеспечивается разрешение монитора 1920*1080. Более дорогие модели снабжены двухканальным интерфейсом (Dual Link) и могут поддерживать разрешение до 2560*1600. Для ноутбука разработан интерфейс mini-DVI.

3. Мультимедийный цифровой интерфейс с высоким разрешением HDMI (High Definition Multimedia Interface) чаще всего используется в устройствах домашнего развлечения (плоские телевизоры, blu-ray-плейеры). Разъем монитора также сохраняет высокое качество исходного сигнала. Вместе с этим интерфейсом была разработана и новая технология HDCP, защищающая контент от точного копирования, например, те же видеоматериалы.

С 2003 года (год создания) интерфейс несколько раз модифицировали, добавляя поддержку видео и аудиоформатов. Для небольших моделей техники создан миниатюризированный интерфейс. Им комплектуются многие устройства.

4. DisplayPort (DP) – новый цифровой интерфейс, предназначенный для соединения графических адаптеров с устройствами отображения. Текущая версия разрешает подключение нескольких мониторов при условии их последовательного подключения в цепочку.

На данный момент, устройств с таким портом немного, но у DP большое будущее. Его усовершенствованная модель DP++ (такое обозначение можно увидеть на разъемах ноутбуков или компьютеров) позволяет подключать мониторы с HDMI или DVI-интерфейсами.

5. USB (3.0) : подключение с помощью разъема USB стало возможным, когда появилась высокоскоростная версия интерфейса 3.0. Используя переходник DisplayLink можно подключить монитор с разъемом DVI/HDMI к USB порту ноутбука или компьютера.

Как «подогнать» разъем монитора и видеокарты?

Самый распространённый доступный по цене переходник на сегодня — DVI-I/VGA. Есть конвертеры, преобразующие выходной цифровой сигнал в аналоговый (например, DisplayPort/VGA), но такой вариант обойдется намного дороже.

Однако нужно еще кое-что учитывать при выборе переходника. Некоторые из них лишают имеющийся интерфейс некоторых преимуществ. Например, при подключении HDMI-разъема монитора или телевизора к разъему DVI будет отсутствовать звук.

Особенность версий разъема hdmi

При стыковке устройств с разными версиями интерфейсов HDMI, устройства будут выполнять функции только ранней версии. Например, при подключении 3D телевизора с поддержкой HDMI версии 1.4 к видеокарте с HDMI 1.2 все 3D-игры будут отображаться только в формате 2D.

Если сложилась такая ситуация, можно заменить драйвер на видеокарте на более новый. Используя программу 3DTV Play, можно получить возможность отображения 3D-графики на собственном телевизоре.

Какой разъем для монитора выбрать?

По данным тестирования, VGA-интерфейсы показывают самое низкое качество отображения. Для монитора с диагональю более 17 дюймов и разрешением более 1024*786 рекомендуется использовать разъемы DVI, HDMI, DisplayPort.

Как подключить монитор и ноутбук?

Чтобы подключить ноутбук к внешнему монитору, необходимо воспользоваться имеющимися разъемами. После чего можно будет, используя комбинацию кнопок «Fn + F8», переключаться между следующими режимами.

Можно использовать внешний монитор, как основной . При этом изображение будет выводиться только на внешний монитор, а на дисплее ноутбука картинка будет полностью отсутствовать (удобно для просмотра кинофильмов).

Можно использовать внешний монитор в режиме клона , т.е. одно и то же изображение будет отображаться и на экране ноутбука и на внешнем мониторе/телевизоре (удобно для проведения семинаров и презентаций).

Многоэкранный режим позволяет увеличить размер рабочего стола (растянуть), используя несколько мониторов (удобно при наборе текста и просмотре сообщений).

Максимальная длина кабеля

Длина кабеля зависит от типа подключения. При DVI-DVI соединении, максимально допустимая длина кабеля 10 м. При DVI-HDMI соединениях – не более 5 м. При соединениях с помощью разъема DisplayPort — не более 3 м. Соблюдение этих требований поможет получить максимальную скорость передачи данных. Если требуется передавать информацию на большее расстояние, придется прибегнуть к помощи усилителя сигнала.

При покупке видеокабеля следует выбирать хорошо экранированные модели. Это поможет избежать отрицательного влияния расположенных рядом электронных устройств на качество передаваемого видеосигнала. При использовании кабеля низкого качества может замедляться скорость передачи видеоданных. Что, в свою очередь, может привести к появлению на экране прерывистого изображения (наложению спектров).

Следует обратить внимание на наличие позолоченных контактов в разъеме монитора. Они противодействует появлению коррозии в местах с повышенной влажности воздуха. К тому же, такие контакты снижают сопротивление между штекером и разъемом, благодаря чему улучшается качество передачи данных.

Компьютеры и ноутбуки уже лет 10 оснащаются не одним, а двумя-тремя видами разъёмов одновременно. Порты отличаются и по размеру, и по внешнему виду. Какой тип подключения монитора предпочесть? В статье также рассматривается практическая полезность одновременного подключения двух, а то и трёх мониторов.

Распространенные, но старые виды разъёмов

VGA (Video Graphics Array): устаревшая классика

Синий трапециевидный интерфейс доминировал в компьютерной сфере лет 25-30. Он великолепно справлялся со старыми ЭЛТ-дисплеями благодаря своей аналоговой природе. Но появились плоские ЖК-экраны – цифровые устройства, затем стали возрастать разрешения и старый-добрый VGA стал сдавать позиции.

Сегодня он всё реже встраивается в видеокарты, но до сих пор многие устройства (бытовые проигрыватели, проекторы, телевизоры) оснащаются поддержкой безнадёжно устаревшего VGA. Вероятно, ещё несколько лет «старичок» останется не слишком желательным, но повсеместно распространённым стандартом де-факто – если есть сомнения, каким кабелем можно будет подключить монитор в соседнем офисе, то берите VGA.

DVI-I (Digital Visual Interface): другой видеоинтерфейс-долгожитель

Вообще-то их несколько: DVI-A, -D и -I, плюс их разновидности. Но когда речь идёт о самом распространённом стандарте «Ди-Ви-Ай», то подразумевается аналогово-цифровой DVI-I Dual Channel – именно эта спецификация встроена в большинство ПК.

В своё время DVI пришёл на замену стремительно устаревающему в середине 2000-х VGA. Возможность передавать как аналоговый, так и цифровой сигнал, поддержка больших (в ту эпоху) разрешений и высоких частот, отсутствие недорогих конкурентов: DVI исправно служит стандартом и в наши дни. Но вряд ли его активная «жизнь» будет продолжаться больше, чем ещё 3-4 года.

Разрешения выше минимально комфортного на сегодня FullHD всё чаще встречаются даже в недорогих компьютерных системах. С ростом мегапикселей заканчиваются и некогда серьёзные возможности DVI. Не вдаваясь в технические подробности, отметим, что пиковые способности DVI не позволят выводить на экран изображение с разрешением свыше 2560 х 1600 с приемлемой частотой (выше 60 Гц).

Современные видеоинтерфейсы

HDMI (High Definition Multimedia Interface) – король мультимедиа

Когда-то несуразная для русского слуха аббревиатура «эйч-ди-эм-ай» всё плотнее входит в нашу жизнь. Почему именно HDMI стал таким популярным? Всё просто:

• сколь угодно длинные провода (ладно, если честно – до 25-30 метров);
• передача звука (даже многоканального!) вместе с видео – прощай, необходимость покупать отдельные колонки для ТВ;
• удобнейшие небольшие коннекторы;
• поддержка всюду – проигрыватели, «зомбоящики», проекторы, видеорегистраторы, игровые приставки – сложно сходу вспомнить о технике, где не было бы разъёма HDMI;
• сверхвысокие разрешения;
• 3D-картинка. И да, можно вместе со сверхвысокими разрешениями (версии HDMI 4b и 2.0).

Перспективы у HDMI самые радужные – развитие продолжается, в 2013 году были приняты спецификации версии 2.0: этот стандарт совместим со старыми проводами-разъёмами, но поддерживает всё более внушительные разрешения и другие «вкусные» возможности.

DisplayPort (DP): разъём, который только становится повсеместным

А ещё DisplayPort потрясающе красив внешне…

Многие годы компьютеры редко оснащались этим прямым конкурентом HDMI. И — несмотря на то, что всем хорош был DisplayPort: и поддержкой очень высоких разрешений вместе со стереосигналом; и передачей аудио; и внушительной длиной провода. Он даже выгоднее производителям, чем лицензируемый HDMI: не нужно выплачивать разработчикам стандарта те 15-25 центов, которые полагаются владельцам HDMI.

Разъёму DP просто не повезло в первые годы существования. Впрочем, компьютеры всё чаще оснащаются сразу парой Display Port современного стандарта версии 1.4. И на его основе «родился» другой популярнейший стандарт с огромными перспективами: «младший брат» Дисплей-порта…

Mini DP (Mini DisplayPort)

Вместе с HDMI и категорически устаревшим VGA, разъём Mini DisplayPort встраивается едва ли не в каждый компьютер и ноутбук. На его стороне все достоинства «старшего брата», плюс миниатюрные размеры – идеальное решение для постоянно утончающихся ноутбуков, ультрабуков, и даже смартфонов с планшетами.

Передача аудиосигнала, чтобы не докупать к монитору отдельные колонки? Пожалуйста – сколько вам каналов? Стереоскопия даже в 4K? Да, пусть интерфейсу и придётся поднапрячь все свои электронные мускулы. Совместимость? Переходники на рынке есть самые разнообразные, едва ли не на любой другой разъём. Будущее? Стандарт Mini DP живёт и развивается.

Thunderbolt: экзотические варианты подключения монитора

Есть и такие. Который уже год фирма Apple вместе с разработчиками Intel продвигают быстрый, универсальный, но безумно дорогой интерфейс Thunderbolt.

Зачем мониторам ещё и Thunderbolt? Вопрос остаётся который год без вразумительного ответа.

На практике мониторы с его поддержкой встречаются не так часто, да и есть большие сомнения в оправданности Thunderbolt для передачи видеосигнала. Разве что мода на всё «яблочное»…

К сожалению, за рамками статьи остаётся интереснейшая возможность подключать экраны к компьютеру (и даже подавать на них электропитание!) при помощи интерфейса USB 3.0 (или, ещё интереснее, 3.1). Перспектив у этой технологии множество, преимущества тоже имеются. Впрочем, это тема отдельного обзора – и ближайшего будущего!

Как подключить новый монитор к старому компьютеру?

Под «старым компьютером» чаще всего подразумевается ПК с единственным портом – VGA или DVI. Если новый монитор (или телевизор) категорически не хотят дружить с таким портом, то следует приобрести сравнительно недорогой переходник – от VGA к HDMI, от Mini DP к DVI и т.д. – вариантов множество.

При использовании переходников возможны некоторые неудобства (например, через VGA никак не передать звук или изображение с особо высоким разрешением), но такая схема будет работать исправно и надёжно.

Видеосигнал без проводов (WiDi)!

Существуют и такие интерфейсы, даже несколько. Intel Wireless Display (он же – WiDi, или «вай-дай», как бы странно ни звучало это для русскоязычного читателя): адаптер ценой около 30 долларов подключается в USB-разъём телевизора или монитора (если технология поддерживается производителем).

Сигнал отправляется через Wi-Fi, на экране – видеоизображение. Но это лишь в теории, а на практике существенными препятствиями являются расстояние и наличие стен между приёмником и передатчиком. Технология интересная, есть у неё и перспективы – но пока не более того.

Другой беспроводной видеоинтерфейс – AirPlay от Apple. Суть и практическое применение такое же, как и у WiDI от Intel. Дороговато, не слишком надёжно, далеко не практично.

Решение более интересное, но пока малораспространённое — Wireless Home Digital Interface (WHDi). Это не совсем Wi-Fi, хотя весьма похожая беспроводная технология. Ключевая особенность – проприетарный способ защиты от помех, задержек и искажений.

Подключение нескольких мониторов одновременно

С задачей присоединения основного или дополнительного экрана справится даже начинающий пользователь: монитор подключается к ПК или ноутбуку не сложнее, чем флешка. Подключить монитор к компьютеру возможно только правильным способом: коннектор попросту не войдёт в разъём, который для него не предназначен.

Отличная функция современных видеокарт и операционных систем – возможность подключения сразу нескольких мониторов к одному источнику сигнала (ПК, ноутбуку). Практическая польза огромная, притом в двух разных вариантах.

1. Режим клонирования изображения

Экран основного компьютера работает в обычном режиме. Но одновременно изображение полностью дублируется на крупнодиагональный телевизор и/или проектор. Достаточно лишь подключить видеокабель и к большому экрану, и к проектору. Звук передаётся вместе с изображением, если использовать современные разъёмы (HDMI, Mini DP).

2. Режим нескольких экранов

Разрешение мониторов постоянно растёт – но всегда найдутся задачи, для которых хотелось бы иметь экран пошире. Расчёты в крупной таблице Excel, или работа сразу с парой браузеров; дизайнерские задачи и редактирование видео. Даже набор текста удобнее, когда рядом с основным есть ещё и дополнительный дисплей. «Промежуток» – рамки экранов на практике мешают не больше, чем оправа очков – через несколько минут их просто не замечаешь. Любят использовать сразу несколько мониторов и геймеры – погружение в игровой процесс при такой схеме захватывает заметно более. Кстати, некоторые видеокарты AMD поддерживают аж до 6 мониторов одновременно (технология Eyefinity наделала в IT-сообществе много шуму ещё лет 5 назад).

Картинка: так можно вызвать настройки подключения второго или третьего монитора: щелчок по «Настройкам графики» от Intel или Nvidia.

Как подключить 2 й монитор к компьютеру? Вставить разъём кабеля – скорее всего, изображение моментально «подхватится» вторым экраном. Если этого не произошло, или требуются дополнительные настройки / другой режим – минутная работа в графическом драйвере видеокарты. Чтобы попасть в эту программу, достаточно щёлкнуть правой кнопкой по значку видеодрайвера Intel, Nvidia или AMD – в зависимости от того, какой видеоадаптер установлен в ПК, и выбрать пункт «Настройка». Иконка видеоадаптера всегда присутствует в Панели управления, и почти во всех случаях – в трее Windows, около часов.

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.