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.
Описание VGA
| штекер VGA | гнездо VGA |
VGA (DE-15) — 15-контактный субминиатюрный аналоговый разъём для подключения мониторов по стандарту видеоинтерфейса VGA.
VGA разработан в 1987 году и предназначен для мониторов на электронно-лучевых трубках. Также данным интерфейсом оснащаются некоторые проигрыватели DVD и многие плазменные и ЖК-телевизоры.
VGA передаёт сигнал построчно, при этом изменение напряжения означает изменение яркости (напряжение сигнала составляет 0,7—1 В), для ЭЛТ оно означает изменение интенсивности луча электронных пушек кинескопа (и, соответственно, яркость светового пятна на экране).
К 2010-м годам VGA устарел и активно вытесняется цифровыми интерфейсами DVI, HDMI и DisplayPort. Крупнейшие производители электроники Intel и AMD объявили о полном отказе от поддержки VGA в 2015 году. Большинство мониторов, уже не имеющих разъёма VGA, подключаются к видеоадаптеру с комбинированным DVI-I-выходом посредством переходника, поскольку часть линий разъёма DVI в целях совместимости являются интерфейсом VGA (за исключением формата DVI-D, в котором аналоговые линии отсутствуют).
Разъём VGA занял свою нишу в промышленной автоматизации и диспетчеризации. Этот разъём наиболее популярен для подключения разных типов устройств по стандарту RS-485 и создания архитектур ModBus-протоколов.
На сегодняшний день практически все производители видеокарт и мониторов отказались от этого разъема, что в случае несовместимости и наличии только цифровых видеовыходов (присутствует только HDMI, Display Port, DVI-D) и аналогового видеоинтерфейса требует покупки переходника-конвертера для подключения старого монитора к новой видеокарте.
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 |
Распиновка VGA
| штекер (со стороны провода) | гнездо (со стороны провода) |
1. Красный канал – 75 Ом, 0,7В. 2. Зеленый канал — 75 Ом, 0,7В. 3. Синий канал -75 Ом, 0,7В. 4. Второй идентификационный бит. 5. Общий провод. 6. «Земля» красного канала. 7. «Земля» зеленого канала. 8. «Земля» синего канала. 9. Ключ. 10. «Земля» синхронизации. 11. Нулевой идентификационный бит. 12. Единичный идентификационный бит, или данные DDC. 13. Композитная или строчная синхронизация. 14. Кадровая синхронизация. 15. Такты DDC, или третий идентификационный бит.
Общая информация
Этот выход аналоговых сигналов на монитор знаком практически каждому пользователю персонального компьютера. VGA-разъем предназначен для соединения любого современного телевизора или монитора. Рассматриваемый интерфейс можно встретить как на новейшем оборудовании, так и на довольно старом. В современных ноутбуках с целью минимизации занимаемого разъемом пространства на корпусе устройства производители чаще всего не используют винтовые крепления кабеля к разъему, поэтому пользователю необходимо быть предельно осторожным при перемещении ноутбука.
Нестандартные режимы (X-режимы)
Путем перепрограммирования VGA можно было достичь более высоких разрешений, по сравнению со стандартными режимами интерфейса. Наиболее распространенными «нештатными» режимами являлись:
- 320×200, 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличается от режима 13h (320×200, 256 цветов), режим имеет четыре видеостраницы, что позволяет реализовать двойную и даже тройную буферизацию.
- 320×240, 256 цветов, 2 страницы. В данном режиме страниц меньше, но квадратные пиксели.
- 360×480, 256 цветов, 1 страница. Максимальное разрешение на 256 цветах, возможное для реализации в рамках VGA.
Все вышеперечисленные режимы используют плоскостную организацию видеопамяти, похожую на используемую в 16-цветных режимах. Однако она использует для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по одному. Такая организация видеопамяти позволяет задействовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256-цветной картинки. А это, в свою очередь, дает возможность использования высоких разрешений/многих страниц. Для работы с этой памятью используется тот же секвенсер, что и в 16-цветных режимах.
Однако, ввиду особенностей контроллера видеопамяти, процесс копирования данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h.
Термин «X-режим» (Mode X) был введен Майклом Абрашем в 1991 году. Он применялся для обозначения нестандартного режима 320×240 с 256 цветами. Данный режим был открыт, путем изучения закрытой документации компании IBM, различными программистами независимо друг от друга. Термин получил известность благодаря статьям Майкла Абраша в журнале «Dr. Dobb’s Journal».
Можно ли сделать переходник VGA to HDMI своими руками + функциональная схема
Несмотря на то, что цены на переходники VGA to HDMI находятся на доступном уровне, не каждый готов отдавать за это приспособление свои «кровно заработанные». Если пользователь обладает достаточным уровнем знаний по электронике, он может попробовать самостоятельно собрать оборудование. На самом деле это не так просто, поэтому неподготовленному человеку лучше не прибегать к такому методу. Специально для самых технически подкованных читателей ресурса Tehno.guru наша редакция выкладывает здесь функциональную схему переходника VGAßàHDMI. Пользуйтесь и повышайте свои навыки!
Благодаря этой визуализации «технари» смогут проявить всё своё мастерство
Бонус! Переходник или кабель VGA to HDMI не работает на мониторе. Что делать
Бывает, что при подключении устройства к монитору не происходит никаких действий. От чего же это происходит? В 95% случаев встречаются следующие причины:
- Вы купили некачественный товар, не последовав нашему совету. Тут ничем помочь нельзя, нужно просто купить более качественное изделие, а прежнее … оставить на память о своей ошибке.
- Ваш монитор или материнская плата вышли из строя. При таком раскладе помогает либо ремонт от квалифицированных специалистов, либо полная замена техники.
В остальных 5% случаев входят различные мелкие поломки адаптеров. Вот пример такой ситуации и адекватное устранение неполадок:
Стандартные режимы:
- 40×25 символов, 16 цветов, разрешение 360×400 пикселов.
- 80×25 символов, 16 цветов, разрешение 720×400 пикселов.
- 80×25 символов, монохромный, разрешение 720×400 пикселов.
При применении шрифтов меньшего размера, чем стандартный 8×16, можно добиться увеличения количества строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 8×14, то будет доступно 28 строк. А если 8×8, то количество строк увеличится до 50 (как в режиме EGA 80×43).
Для каждой ячейки с символом в текстовом режиме можно указать атрибут, задающий вариант отображения этого символа. Существует два отдельных набора атрибутов: для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных режимов позволяют выбрать один из 16-ти цветов символа, один из 8-ми цветов фона и включить или отключить мерцание, что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA (в частности, позволяют активировать повышенную яркость символа, подчеркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации).
