Технический прогресс в области хайтека набирает скорость подобно истребителю-перехватчику. Еще недавно цифровая электроника ассоциировалась исключительно с громоздкими ЭВМ в вычислительных центрах, а сегодня сотовые телефоны, ноутбуки и плазменные дисплеи уже ни у кого не вызывают удивления. Правда, пути совершенствования радиоэлектронной аппаратуры иногда бывают довольно странными, и в начале XXI века в продаже появляются аудиоусилители класса Hi End, на кожухах которых, как на довоенных радиоприемниках, гордо выстраиваются радиолампы-самовары. Но это так – игрушки для богатых, а на самом деле, после того, как цены на мощные микропроцессоры упали до уровня 20 долларов за штуку, переход к цифровым методам создания, обработки, хранения и передачи видео- и аудиоинформации стал неизбежен. С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала.

Переход на цифровые форматы аудио и видео обусловлены их техническими и пользовательскими преимуществами по сравнению с аналоговыми.

К техническим преимуществам относят:

С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала

• принципиальное исключение потери качества сигнала при передаче, перезаписи и хранении сигнала;
• возможность точной временной синхронизации видеоматериала;
• более совершенные системы управления и контроля качества сигнала;
• упрощение технологии получения, обработки, хранения и передачи качественного сигнала;
• расширение творческих возможностей персонала телестудий;
• возможность шифрования видеоданных (использование криптографии).

К пользовательским свойствам цифрового формата относят:

• возможность получения высококачественной, лишенной помех и шумов картинки с многоканальным стереозвуком;
• широкие сервисные возможности цифровой аппаратуры.

Понятно, что аналоговые интерфейсы для работы с цифровым сигналом не годятся или подходят плохо, поэтому для него были созданы специальные, цифровые интерфейсы.

К ним относятся последовательный цифровой интерфейс SDI/SDTI, используемый в профессиональной и студийной аппаратуре, а также цифровые видеоинтерфейсы DVI и HDMI .

Последние два интерфейса рассматриваются ниже. Интерфейс HDMI является развитием интерфейса DVI, в нем используются те же базовые технологии, поэтому они и рассматриваются в переделах одной брошюры.

ЦИФРОВОЙ ВИДЕОИНТЕРФЕЙС DVI

Проблема ухудшения характеристик качества сигнала при многократном аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании была решена с появлением нового стандарта DVI, который сейчас можно уверенно рассматривать в качестве общепринятого. Группа, разработавшая стандарт - Digital Display Working Group (DDWG) - была создана по инициативе Intel, в нее вошли Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, NEC и Silicon Image. Спецификация DVI была представлена в апреле 1999 г, тогда же были продемонстрированы и рабочие решения, использующие стандарт – плазменные мониторы Fujitsu и Phillips, ЖК-мониторы IBM и Compaq и прочие продукты.

Переход от композитного и S-Video к компонентному и RGB-трактам позволил резко увеличить качество изображения, однако лишние преобразования «аналог-цифра-аналог» ощутимо ухудшали качество картинки

Создатели стандарта DVI рассчитывали, что область его применения окажется гораздо шире, чем цифровое соединение компьютера с монитором. В конце 90-х годов ХХ века продолжалось бурное развитие видеотехнологий. В обиход прочно вошли полностью цифровые DLP-проекторы, а LCD и CRT мониторы, если и оставались аналоговыми по принципу формирования изображения, имели цифровые схемы обработки сигнала. В цифровой форме осуществлялось масштабирование изображения и преобразование развертки, необходимое для корректного преобразования количества строк, пикселей и полей. Функции регулировки цветности, яркости, контрастности и других параметров видео также были реализованы цифровыми методами. После того, как фирма Fujitsu начала продавать другим производителям лицензии на плазменные технологии, стало ясно, что выход на рынок еще одного вида высококачественного цифрового дисплея - вопрос недалекого будущего.

В практическую плоскость перешло внедрение телевидения высокой четкости. Размеры экранов росли, увеличивалось их разрешение. Не было только одного - отвечающего текущим и перспективным запросам рынка цифрового видеоинтерфейса. Переход от композитного и S-Video к компонентному и RGB-трактам позволил резко увеличить качество изображения, однако лишние преобразования «аналог-цифра-аналог» ощутимо ухудшали качество картинки, что было особенно обидно из-за абсолютной ненужности АЦП и ЦАП в тракте, состоящем из цифрового источника (DVD, компьютер), цифрового дисплея и цифрового же процессора между ними. Получалось, что АЦП и ЦАП работали только на «провода» между источником и монитором.

Необходимость создания цифрового интерфейса, отвечающего запросам HDTV и имеющего солидный запас на перспективу, стала совершенно очевидной.

Интерфейс DVI - Digital Visual Interface - можно с определенными допусками назвать цифровым RGB-интерфейсом. В одноканальной модификации формата Single Link DVI имеется четыре канала передачи данных: три из них предназначены для передачи информации об основных цветах: синем, зеленом и красном, а четвертый передает сигнал тактовой частоты «Clock». При этом достигается максимальная скорость потока данных, равная 1,65 Гбит/с, или 165 мегапикселей в секунду при 10-битном кодировании (это дает эффективные 8 бит данных), что соответствует разрешению 1600 х 1200 пикселей (UXGA) при частоте обновления полей 60 Гц (или 1920 х 1080 и даже 1920 х 1200). На сегодняшний день это с запасом покрывает потребности современных форматов HDTV.

Еще большую пропускную способность имеет модификация интерфейса Dual Link DVI. Здесь все то же самое, но в двойном размере (кроме сигнала тактовой частоты, которую дважды передавать не нужно). Dual Link DVI способен передавать сигналы QXGA (2048 х 1536 пикселей) при частоте смены кадров 60 Гц.

DVI передает разрешения до 1600 х 1200 (UXGA) при 60 Гц (или 1920 х 1080 и даже 1920 х 1200). Это с запасом покрывает потребности HDTV

Несмотря на явную избыточность Dual Link DVI в отношении современных дисплеев, поддерживающие этот интерфейс устройства производятся (например, большие дисплеи для рабочих станций).

Благодаря технологии DVI появилась возможность удаления аналоговой части с плат видеоадаптеров и перенос её в монитор, что должно сказаться на повышении качества изображения гораздо сильнее, чем устранение влияния помех в соединительном кабеле видеокарта-монитор. Поскольку информация об изображении передается от видеокарты к монитору в цифровом виде, влияние внешних наводок значительно снижается.

РАЗНОВИДНОСТИ DVI

Существуют ещё две разновидности интерфейса DVI: DVI-D и DVI-I, различие между которыми заключается в том, что для обеспечения более широкой совместимости аппаратуры разных поколений в разъеме DVI, помимо трех рядов «цифровых» контактов, могут быть предусмотрены еще и аналоговые, на которые подается обычный аналоговый RGBHV-сигнал (то же, что VGA, на рис. 1 - контакты С1 – С5). Таким образом, вариант интерфейса DVI, включающий аналоговую и цифровую части, называют DVI-I (Integrated), т.е. совмещенный. Таким образом, всего можно встретить 4 разновидности интерфейса:

• DVI-I Dual Link (цифровой + аналоговый, до 2048 х 1536)
• DVI-I Single Link (цифровой + аналоговый, до 1920 х 1200)
• DVI-D Dual Link (цифровой, до 2048 х 1536)
• DVI-D Single Link (цифровой, до 1920 х 1200)

КАБЕЛЬ DVI

Версии Single Link могут не иметь контактов 4, 5, 12, 13, 20, 21 на разъеме. Версии DVI-D могут не иметь контактов C1, C2, C3, C4, С5 на разъеме.

Разводка разъема DVI (для «полного» интерфейса Dual Link DVI-I) показана на рис. 1, а назначение контактов сведено в таблицу 1.

Таблица 1. Распайка разъема DVI-I Dual Link

Рис. 1. Разъемы DVI-D и DVI-I

ВНУТРЕННОСТИ: ПЕРЕДАЧА ВИДЕОДАННЫХ (TMDS)

Высокие скоростные характеристики интерфейса DVI достигнуты за счет использования специально разработанного для него алгоритма кодирования сигналов, который называется Transition Minimized Differential Signaling (T.M.D.S) – дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней.

Рис. 2. Линия связи TMDS

Дифференциальный (или балансный, симметричный) способ передачи, когда по каждому проводнику витой пары проходит один и тот же прямой и инвертированный сигнал, обеспечивает эффективную защиту данных от синфазных помех.

Рис. 3. Балансная линия связи с дифференциальным приёмником

Рис. 4. Балансная линия связи подавляет помехи

На передающей стороне интерфейса DVI находится передатчик T.M.D.S. в котором производится преобразование оцифрованного RGB-сигнала и формирование последовательного потока данных в каждом из каналов. На приемной стороне, наоборот, происходит полное восстановление цифровых потоков по каналам R, G, B, а также сигнала Clock.

Формат передачи всегда один: цветовое пространство RGB, глубина цвета 24 бита (по 8 бит на компоненту). Для высоких разрешений поддерживаются частоты кадров до 60 Гц (прогрессивной развертки).

При восстановлении используется автоматическая компенсация потерь в кабеле и перетактирование (реклокинг, устранение джиттера, т.е. дрожания фазы цифрового сигнала).

Рис. 5. Сигнал до и после восстановления

Восстановление эффективно только если деградация сигнала не превышает некоторого порогового значения. В этом случае цифровой сигнал восстанавливается практически полностью, без потерь и ошибок. Однако ситуации стоит лишь немного ухудшиться (например, берем кабель немного большей длины) - и сигнал восстановить не удается, а картинка испещряется помехами, «разваливается», а то и вовсе пропадает. Это явление называется «эффектом обрыва» и характерно именно для цифровых сигналов.

Рис. 6. «Эффект обрыва»

В результате, при использовании кабелей разумной длины и репитеров (приёмников-передатчиков сигнала с его промежуточным восстановлением) можно транслировать цифровой сигнал на практически неограниченные расстояния - без потерь!

Рис. 7. Использование репитеров

Чем выше разрешение сигнала (а, значит, и скорость передачи данных в каналах TMDS), тем больше потери в кабеле и (при прочих равных) короче может быть используемый кабель. Стандарт DVI не оговаривает возможную длину кабеля и разрешение сигнала, при котором такая длина будет работать. Реальные качественные кабели DVI обычно хорошо работают при длинах и разрешениях, не превышающих показанные ниже на графике (приведен для интерфейса версии Single Link):

Рис. 8. Разрешения против длин кабелей

В некоторых случаях будут работать и более длинные кабели, однако это в каждом конкретном сочетании аппаратуры требует экспериментального подтверждения.

Чтобы преодолеть ограничения на длину кабеля, можно:

• приобрести электрические кабели DVI сверхвысокого качества (и цены). В некоторых случаях производители таких кабелей гарантируют их работу с максимальными разрешениями при длине до 15 метров
• использовать схему с репитерами (см. рис. 7)
• использовать волоконно-оптические удлинители или иные специальные решения. Обычно это дешевле репитеров (при числе последних более 2), удлинители работают на расстояниях от десятков до сотен метров.

Рис. 9. Интегрированный оптоволоконный кабель (слева, длина до 100 м), передатчик и приемник для использования с отдельным оптическим кабелем (справа, длина кабеля до 500 м)

ВНУТРЕННОСТИ: СЛУЖЕБНЫЙ КАНАЛ (DDC)

Если служебный канал DDC не работает, видеоданные в каналах TMDS могут блокироваться

Интерфейсы DVI-D и DVI-I, помимо описанных выше цифровых каналов, содержат еще один, предназначенный для обмена информацией между оснащенным видеопроцессором источником (например, PC с видеокартой) и дисплеем. 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: марка изготовителя, идентификационный номер модели, серийный номер, дата выпуска, размер экрана, поддерживаемые разрешения и собственное разрешение экрана.

При запуске DVI-совместимого источника активизируется процесс HPD (Hot Plug Detect, или опознание активного соединения). После этого источник производит считывание блока данных EDID. В случае если монитор отказывается выдать информацию о себе, канал T.M.D.S блокируется.

При использовании аппаратуры, соответствующей стандарту и стандартных кабелей, для простой схемы включения (источник–кабель–монитор) такая схема нормально работает. Однако в более сложных случаях канал DDC может и не работать - например, если между выходом и дисплеем установлены коммутаторы, усилители-распределители и др. элементы сложных AV-систем. В этом случае возникает проблема: как заставить работать выход, например, видеокарты ноутбука, при отсутствии служебного канала.

Рис. 10. Устройство - эмулятор EDID и его применение
(Нажмите на фото для увеличения)

«Обмануть» видеовыход можно с помощью специального устройства. Такой прибор хранит блок данных EDID в своей внутренней памяти и выдаёт его оттуда по запросу видеокарты. При этом видеоданные проходят через прибор «прозрачно». Если эмулятор предварительно «обучить» (прочитав реальный EDID из реального дисплея), источник сигнала будет «думать», что постоянно подключён к дисплею, и выдавать данные на выход.

Во многие коммутаторы и усилители-распределители для сигналов DVI и HDMI подобные эмуляторы уже встроены, что облегчает труд установщика. Заметим, что наличие эмулятора ни в коем случае не обеспечивает работу системы шифрования видеоданных HDCP, для которой наличие «живого» канала DDC обязательно.

ВНУТРЕННОСТИ: ШИФРОВАНИЕ ДАННЫХ HDCP

Разработанная фирмой Intel криптографическая система HDCP (Highbandwidth Digital Content Protection) - это метод защиты цифровых данных высокого разрешения. Она обеспечивает возможность в зависимости от конкретного случая установить разные уровни защиты, благодаря чему она не ограничивает свободу обращения с видео данными в пределах одобренных действующим законодательством рамок. Так, например, HDCP не обеспечивает защиту от копирования и искусственно не ухудшает качества копий. Под жесткий запрет подпадают следующие действия: копирование программ со снятой защитой, получение незащищенного цифрового потока высокого разрешения. Разрешены повторители и разветвители сигнала, но при этом они должны «обменяться паролями» друг с другом и получить взаимное одобрение, что возможно только в том случае, если все устройства обладают HDCP-совместимостью.

На диске Blu-Ray или в DVB-потоке записана специальная метка, при наличии которой плейер или ресивер обязан включить шифрование данных на своём цифровом выходе

Заметим, что HDCP не привязана, например, к шифрованию данных на Blu-Ray диске или потока в DVB-приёмнике. Это иные технологии. На самом диске или в DVB-потоке просто записана специальная метка, при наличии которой аппарат (плейер или ресивер) обязан включить шифрование данных на своём цифровом выходе.

Система HDCP может работать как с интерфесом DVI, так и с HDMI. Правда, для (в основном) компьютерного интерфейса DVI система HDCP применяется крайне редко, тогда как для потребительского интерфейса HDMI кодирование HDCP используется повсеместно (и для большинства видеопрограмм - в обязательном порядке).

HDCP защищает права потребителя, ограждая его от потока низкосортной
видеопродукции

Необходимо особо отметить, что HDCP работает не только на правообладателей киноматериалов, но и защищает права потребителя, ограждая его от потока низкосортной видеопродукции (например, по- лученной через Интернет), качество которой несовместимо с современными форматами телевидения высокого разрешения.

Работает HDCP по сложной схеме, предусматривающей прежде всего наличие своих «секретных» кодовых комбинаций в каждом передатчике и приемнике DVI/HDMI. В единой системе допускается наличие до 127 пар передатчиков и приемников и до 7 уровней разветвления (или ретрансляции). Для того чтобы канал DVI/HDMI активизировался, должен успешно пройти процесс взаимной аутентификации каждой пары передатчиков и приемников. Для этой задачи используется всё тот же служебный канал DDC.

При работе HDCP аналоговые выходы могут выдавать картинку высокого разрешения, либо низкого разрешения, либо вовсе не выдавать картинку - на усмотрение производителя

Первый этап процесса аутентификации – обмен кодовыми комбинациями, которые «зашиты» в микросхемы оборудования и недоступны пользователю. Кодовые комбинации должны обладать правдоподобностью, для проверки которой производится вычисление математической суммы R0. В передатчике вырабатывается псевдослучайная последовательность AN, которая вместе с т. н. «вектором выбора кода» (KSV) отсылается на приемник. Аналогично с приемника поступает подобное сообщение на передатчик. В случае положительного результата проверки KSV (в их структуре, помимо всего прочего, обязательно должны присутствовать 20 нулей и 20 единиц) на обеих сторонах запускаются генераторы кодов, вырабатывающие 24-разрядные шифровальные коды, соответствующие определенным значениям «секретного» параметра Ks. Синтезированные в передатчике и приемнике значения R0 и Ks сравниваются.

Значения KSV являются индивидуальными для каждого отдельного устройства. Существует также «черный список» взломанных кодов, который хранится в памяти устройства и пополняется при проигрывании новых BluRay-релизов (один из способов). При совпадении индивидуальных данных конкретного аппарата с данными из этого списка процесс инициализации немедленно блокируется. Таким образом, единожды замеченный в попытке обойти запреты DVD/BluRay-плейер станет персоной нон-грата в любой системе, при условии, что кто-то данную попытку заметит и сообщит куда следует.

Весь процесс «запуска» работы интерфейса DVI/HDMI (считывание EDID, настройка выхода) и cистемы HDCP (аутентификация) может занимать до нескольких секунд. В это время изображения на дисплее нет.

Когда на цифровом выходе плейера или спутникового ресивера идет видеопоток с кодированием HDCP, его аналоговые выходы могут выдавать картинку высокого разрешения, либо низкого разрешения, либо вовсе не выдавать картинку - на усмотрение производителя аппарата. К сожалению, в документации описание такого поведения можно найти крайне редко.

Концептуальная сложность всей системы (DVI/HDMI, DDC/EDID, HDCP) оказывается на порядки выше, чем всех ранее использовавшихся аналоговых интерфейсов. Хотя при массовом производстве это практически не приводит к удорожанию аппаратуры (и теоретически даже должно её удешевить), проблемы совместимости и даже простой работоспособности аппаратуры, особенно от разных производителей, теперь оказываются крайне актуальными. Особенности «прошивок» аппаратуры и ошибки в реализации интерфейсов способны свести на нет все преимущества самой дорогой и совершенной современной техники.

Перед приобретением комплекта аппаратуры с интерфейсом DVI/HDMI и поддержкой HDCP обязательно включите её и проверьте во всех режимах, в том числе и при воспроизведении контента с включенной защитой HDCP

Рекомендуем перед приобретением аппаратуры с интерфейсом DVI/HDMI и поддержкой HDCP обязательно включить её (весь комплекс - источники сигнала, промежуточные коммутаторы, распеределители, AV-ресиверы, дисплеи и все соединительные кабели) и проверить во всех режимах, в том числе и при воспроизведении контента с включенной защитой HDCP.

БУДУЩЕЕ DVI И HDMI

По оптимистичным прогнозам Intel, стандарт DVI и HDMI будет актуален как минимум следующие десять лет.

Вытеснение старых интерфейсов набирает обороты. В не столь уж отдаленном будущем дело, скорее всего, дойдет до отмирания аналоговой части видеоаппаратуры. Для интерфейса HDMI, идущего на смену DVI, это уже свершилось (аналоговой части там нет).

ИНТЕРФЕЙС HDMI

Развитием интерфейса DVI является мультимедийный интерфейс высокой четкости HDMI (High Definition Multimedia Interface). Видеочасть HDMI, а также служебный канал DDC полностью совместимы с DVI, но вид у него совершенно другой, т.к. использован другой разъём. HDMI – это более совершенный интерфейс, чем DVI, в первую очередь, благодаря возможности передачи многоканального звука. Дополнительно HDMI снабжён управляющим интерфейсом CEC (его нет в DVI).

HDMI – это более совершенный интерфейс, чем DVI, в первую очередь, благодаря возможности передачи многоканального звука

Так же, как и DVI, интерфейс HDMI может быть одноканальным (Single Link) и двухканальным (Dual Link) (для этих версий используются разные разъёмы). Линии связи TMDS и служебный канал DDC работают в точности так же, как и в DVI.

Пропускная способность HDMI (как и DVI) достигает 5 Гбит/с. Этого достаточно для видеосигнала 1080p и двух каналов несжатого цифрового звука в PCM до 48 кГц либо 5.1 каналов в Dolby Digital или DTS. Передача аудио осуществляется в смеси с видео, используются те же линии TMDS (никаких дополнительных проводников для аудио в кабеле нет).

Рис. 11. Сравнение кабельных вилок HDMI и DVI (справа)

Разъем HDMI более компактный, однако лишен фиксаторов, и (при использовании сколько-нибудь длинных и тяжёлых кабелей) склонен выпадать из своей розетки.

КАБЕЛЬ HDMI

Последняя на момент выпуска брошюры версия стандарта HDMI 1.3a описывает 3 разновидности разъёма:

• Стандартный Single Link (Type A)
• Стандартный Dual Link (Type B)
• Миниатюрный Single Link (для компактных устройств) (Type C)

Самый распространённый тип - стандартный Single Link (Type A). Другие типы разъёмов встречаются пока редко. Разводка такого разъема показана на рис. 12, а назначение контактов сведено в таблицу 2.

Таблица 2. Распайка разъема HDMI (Type A, Single Link)

Рис. 12. Кабельная часть разъёма HDMI Type A

ВНУТРЕННОСТИ: TMDS, DDC, HDCP

Технологии передачи видеоданных (TMDS), служебнный канал (DDC), cистема шифрования (HDCP) аналогичны описанным для интерфейса DVI.

Длины кабелей и максимальное разрешения оказываются аналогичными таковым для DVI - см. рис. 8. Для преодоления ограничений по длине можно использовать те же методы что и для DVI (рис. 13).

Рис. 13. Оптический кабель для удлинения HDMI (Type A) до 100 метров

В дополнение ко всем видеорежимам DVI интерфейс HDMI поддерживает:

• с версии 1.2 - цветовое пространство YUV (т.е. Y/Pb/Pr)
• с версии 1.3 - цветовое пространство xvYCC (IEC 61966-2-4, имеет в 1,8 раз более широкий цветовой охват)
• с версии 1.3 - удвоенную скорость передачи данных (х2) по TMDS. Режим требует применения специальных кабелей («категории 2») с улучшенными параметрами. Кабели для всех предыдущих версий при этом попадают в «категорию 1». Кроме режима х2 поддерживаются режимы х1,25 и х1,5.

При использовании режима удвоения скорости передачи, начиная с версии 1.3 возможно следующее:

• увеличить глубину цвета вплоть до 48 бит
• увеличить кадровую частоту для стандартных максимальных разрешений до 120 Гц
• увеличить максимальное разрешение

ВНУТРЕННОСТИ: ПЕРЕДАЧА АУДИО

Аудиоданные передаются вместе с видео по тем же линиям связи TMDS. Аудиопоток «нарезается» на пакеты и передается в неиспользуемых участках видео (во время интервалов гашения по горизонтали и вертикали).

Рис. 14. Аудиопоток передается пакетами в интервалах гашения видео

• с версии 1.0 поддерживается PCM stereo до 48k, Dolby Digital, DTS
• c версии 1.1 также поддерживается DVD-audio
• c версии 1.2 также поддерживается SACD
• c версии 1.3 также поддерживается Dolby®TrueHD и DTS-HD Master Audio™ (с битрейтами до 8 Мбит/с)

ВНУТРЕННОСТИ: КАНАЛ УПРАВЛЕНИЯ (СЕС)

Многие производители электроники объявили о поддержке канала управления СЕС

Дополнительная линия связи СЕС (Consumer Electronics Control) может использоваться для управления потребительской электроникой. Благодаря ей все соединенные по интерфейсу HDMI приборы (до 10 штук) объединяются в управляющую сеть. Предусмотрены типовые команды управления (Пуск, Стоп, Перемотка, команды для меню, тюнеров, ТВ и т.д.), которые приборы могут передавать друг другу. Это позволяет управлять одним аппаратом (скажем, проигрывателем Blu-Ray) с пульта другого (скажем, телевизора), автоматизировать некоторые процессы и т.д. С выходом версии HDMI 1.3 многие производители электроники объявили о поддержке данного канала управления.

СОВМЕСТИМОСТЬ ИНТЕРФЕЙСОВ

Стандарт HDMI оговаривает полную совместимость всех версий интерфейсов (сверху-вниз и снизу-вверх):

• DVI (версии 1.0) должен быть совместим с HDMI (любой версии). Разумеется, поддержка аудио при этом отсутствует. Режимы видео будут ограничены режимами, оговорёнными для DVI. Подключение можно производить переходным кабелем (или через адаптер-переходник)
• HDMI (любой версии) должен быть совместим с HDMI (любой версии). При этом возможности такой системы определяются возможностями «младшего» её компонента.
• Допустимы любые сочетания версий источника сигнала, дисплея и промежуточных приборов (репитеров, коммутаторов и т.д.), с той же оговоркой по возможностям.

Рис. 15. Кабель-переходник и адаптер DVI-HDMI

К сожалению, такую великолепную совместимость демонстрируют далеко не все имеющиеся на рынке устройства. Например, некоторые широкоэкранные дисплеи для домашних кинотеатров не поддерживают цветовое пространство RGB (необходимое для DVI и HDMI 1.0) и понимают лишь ограниченное количество видеорежимов (против минимально требуемого стандартом). При этом на таких дисплеях красуется логотип «HDMI» и провозглашается поддержка версии 1.3.

Заметим также, что расширенные возможности версии HDMI 1.3а, в основном, являются необязательными, и поэтому «соответствовать» требованиям этой новейшей версии стандарта оказывается легко - достаточно выполнить лишь минимальные требования (фактически - требования к версии 1.0). Поэтому при покупке аппаратуры обязательно убедитесь, что она действительно имеет те расширения, которые Вам нужны - цифра 1.3а в спецификации ещё ни о чём, к сожалению, не говорит...

Ссылки в Интернете:

В настоящее время существует огромное количество разнообразных видеостандартов и интерфейсов. Одни используются уже больше десятка лет, другие только входят в нашу подседневную жизнь и в этом разнообразии довольно легко запутаться. Это так же сложно, как неспециалисту разобраться в шаблоне для форума . В этой статье мы сделали небольшую подборку различных интерфейсов для передачи видеосигнала, а также распространенных видеоразъемов.

Надеемся, эта информация окажется для вас полезной.

Композитный видеовыход

Композитный видеовыход предназначен для передачи по одному проводу всех составляющих видеосигнала в смешанном виде.

Обычно композитный разъем представляет из себя желтое гнездо RCA, или универсальный универсальный разъем SCART. Для передачи композитного видеосигнала используется коаксиальный кабель с разъемами RCA ("тюльпан") на концах.

Композитный видеосигнал (composite video ) используется еще со времен господства видеокассет, но не способен передавать сигнал высокого качества. По этой причине в настоящее время он используется только в недорогой видеоаппаратуре, например, в телевизорах с небольшой диагональю экрана (14"-21").

Компонентный видеовыход

Компонентный видеосигнал еще называется цветоразностным. Он содержит сигнал яркости (Y) и два цветоразностных сигнала (U и V), которые определяются по формуле:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Для вывода изображения используется чересстрочная (interlaced ) или прогрессивная (progressive ) развертка. Чересстрочная развертка применяется во всех существующих системах телевизионного вещания. Прогрессивная развертка применяется в современном телевизионном стандарте HDTV и в современных DVD-проигрывателях , так как позволяет получить более высокое качество изображения.

Для передачи такого видеосигнала используются три отдельных коаксиальных кабеля, на концах которых находятся разъемы RCA ("тюльпан") или разъемы BNC.

Видеовыход S-Video

Разъем S-Video обычно используется для вывода видеосигнала с видеокамер, ПК и игровых приставок на бытовые телевизоры и другую бытовую видеотехнику. Интерфейс S-Video использует две сигнальные линии - сигнал цветности (C) и сигнал яроксти (Y). При использовании в качестве источника сигнала DVD плеера или или спутникового ресивера и телевизора с диагональю от 25" этот интерфейс позволяет нолучить более качественное изображение, чем композитный видеосигнал.

Кабель для передачи этого видеосигнала содержит разъемы различных типов: 2 разъема BNC, 2 разъема RCA ("тюльпан"), 4-контактный разъем Mini DIN или универсальный разъем SCART.

Видеовыход RGB

Для передачи цветного изображения на ЭЛТ-монитор используются сигналы интенсивности каждого из цветов RGB, а также сигналы горизонтальной (H) и вертикальной (V) разверток. В сумме получается пять сигналов - RGBHV.

Для передачи сигнала RGB используют 5 коаксиальных кабелей, оснащенных разъемами BNC.

VGA видеовыход

В разъем VGA, кроме сигналов RGB и синхронизации, добавлены еще так называемые сигналы DDC для передачи информации между видеокартой и монитором. Кабель VGA подключается с помощью разъема D-Sub с 15 штырьками (его также называют D-Sub 15 pin).

DVI видеовыход

Цифровой видеовыход DVI применяется в основном в видеоадаптерах персональных компьютеров. Он обеспечивает передачу сигнала в цифровой форме непосредственно с видеоадаптера компьютера или ноутбука на проектор. При этом не используется промежуточное цифро-аналоговое изображение (как в стандарте S-Video или в композитном видеосигнале), что позволяет получать картинку более высокого качества.

На сегодняшнее время имеются две разновидности разъема DVI:

• универсальный комбинированный разъем DVI-I . Он позволяет подключать как цифровые, так и аналоговые мониторы (при наличии переходника с DVI-I на 15-контактный VGA D-Sub);
• полностью цифровой разъем DVI-D , к которому можно подключать только цифровые мониторы. Такой разъем отличается от разъема DVD-I отсутствием четырех отверстий (контактов) вокруг горизонтальной прорези. Как правило, такой интерфейс используется только в дешевых видеокартах.

Кроме того, разъемы DVI (DVI-I и DVI-D) имеют две разновидности разъема: Single Link и Dual Link , отличающиеся количеством контактов. При этом в Dual Link используются все 24 цифровых контакта, в то время как в Single Link - только 18. Single Link применяется в устройствах с разрешением до 1920x1080 (так называемое HDTV). Для больших разрешений используется уже Dual Link, позволяющий вдвое увеличивать количество выводимых пикселов.

Видеовыход HDMI

Интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface ) предназначен для подключения к DVD плеерам, спутниковым ресиверам и видеоадаптерам персональных компьютеров современных телевизоров и домашних конотеатров. На сегодняшний день он является стандартом для передачи цифрового аудио и видео в несжатой форме.

HDMI – это полностью цифровой цифровой формат, позволяющий передавать не только видео высокого разрешения, но и множество цифровых аудиоканалов, используя только один кабель. Кабель HDMI при ширине спектра сигнала до 10 Гбит/с позволяет не только выводить видеосигнал высокого разрешения, но и одновременно с ним передавать до восьми каналов высококачественного аудиосигнала.

Интерфейс HDMI является дальнейшим развитием интерфейса DVI-D и полностью с ним совместим, но имеет более совершенные параметры.

В настоящее время имеются следующие виды HDMI разъемов:

• Type A, имеющий 19 контактов и получивший наибольшее распространение.
• Type B, имеющий 29 контактов. У него расширенный видео-канал, что позволяет передавать видеоинформацию с разрешением выше 1080p. В настоящее время этот разъем еще не слишком востребован.
• mini HDMI разработан для использования видеокамерах и портативных устройствах. Он являюется вариацией разъема HDMI Type A, но обладает с уменьшенными размерами.

Необходимо обратить внимание, что кабель HDMI не может иметь длину более 15 м.

Если расположить все описанные выше видеостандарты в порядке возрастания качества видеосигнала, то мы получим:

• композитный (composite video)
• S-Video
• компонентный (component video)

Статья подготовлена специально для сайта

Для визуализации информации, которая обрабатывается компьютером, непременно нужен экран. С технической стороны подключение монитора к системному блоку обеспечивается с помощью кабеля. Разъемы для кабелей могут быть четырех типов: HDMI, DisplayPort, DVI или VGA. Каждый из них имеет как свои преимущества, так и недостатки. Итак, как лучше подключить монитор? DVI или HDMI, или VGA - какой вариант предпочтительнее?

High-Definition Multimedia Interface

Даже в подключении экрана к компьютеру существуют свои стандарты. Так, DVI или HDMI - что лучше для монитора? Выбор однозначно падает на последний разъем. Такое неоспоримое лидерство связано с тем, что многие современные компании-разработчики по умолчанию используют именно его.

HDMI - это наиболее популярный на данный момент тип интерфейса. Он используется для подключения большинства мониторов и телевизоров. Но применение HDMI ограничивается не только этими устройствами. С помощью него обеспечивается подключение ноутбуков, планшетов, смартфонов, игровых приставок, мультимедийных плееров. HDMI - это уже стандарт по подключению техники для вывода изображения особо высокого качества.

Преимущества HDMI перед другими типами подключения

Для того чтобы определиться с тем, DVI или HDMI - что лучше для монитора, необходимо вспомнить о преимуществах каждого из типов подключения. Плюсами второго являются:

1. Простота. Изображение передается через один кабель, что очень удобно, потому как позволяет избежать накопления большого количества различных проводов. Благодаря данному типу интерфейса можно легко и быстро преобразовать всю развлекательную мультимедийную систему в цифровую форму. HDMI, благодаря своей широкоформатности, обеспечивает подсоединение множества устройств (например для домашнего кинотеатра) с помощью всё того же одного кабеля.
2. Совместимость. Каждая новая версия прекрасно поддерживается и взаимозаменяется предыдущими.
3. Эффективность. соединения (10,2 Гбит/с) обеспечивает передачу видеофрагментов с разрешающей способностью 1080. Таким образом, используя HDMI, можно смотреть фильмы действительно высокого качества. Для геймеров этот момент важен тем, что, благодаря высокому разрешению, увеличивается игровая скорость.

Интеллектуальность и инновационность HDMI

HDMI - это полностью цифровой формат, который не требует преобразования или сжатия изображения. Кроме того, в будущем разработчики планируют усовершенствовать и эту технологию: во-первых, они работают над более высокими разрешениями и повышенной частотой, во-вторых, очередным ноу-хау является технология расширенной цветовой палитры, которая будет включать до триллиона цветов, но на данный момент она находится на этапе разработки. Последнее позволит получать более реалистичную и качественную картинку.

Производители и разработчики данного типа разъема максимально ориентированы на потребителя, поэтому двустороннее соединение обеспечивает полное взаимодействие устройств друг с другом. Данный интерфейс позволяет в автоматическом режиме определять возможности каждого вида техники, чтобы корректировать необходимые опции. HDMI научилось управлять разрешением и соотношением сторон изображения. Новейшей разработкой компании является Consumer Electronics Control - технология позволяет с помощью одной кнопки управлять воспроизведением, записью и даже запуском серии команд.

DisplayPort

Если определяться с тем, как лучше подключить монитор - DVI или HDMI или DisplayPort, - нужно знать, что последний вариант точно не подойдет для любителей уровня HD. Разработали данный интерфейс специалисты компании VESA, довольно авторитетной в своей сфере. Но, несмотря на это, многие пользователи считают разъем наиболее подходящим для соединения экрана и блока питания.

Однако программисты и дизайнеры, думая над тем, как лучше подключить монитор (DVI или HDMI или D-Sub DisplayPort), наверняка отдадут предпочтение именно последнему. А все потому, что главной особенностью такого типа подключения является возможность работы одновременно с несколькими мониторами.

Еще одним преимуществом интерфейса является отсутствие лицензионных отчислений. Другая особенность разъема DisplayPort заключается в том, что каждый цвет передается своим персональным каналом. В отличие от HDMI, он имеет механизм в виде фиксатора и избавлен от винтовых креплений, что поддерживает надежность работы. DisplayPort, кроме того, имеет довольно маленькие габариты.

Обобщая вышеизложенное, можно утверждать, что основным предназначением данного типа подключения является обеспечение связи между монитором и компьютером. Для телевизоров это не самый лучший вариант.

Digital Visual Interface

DVI в девяностых годах имел статус стандартного интерфейса для подключения мониторов, но вскоре потерял актуальность в связи с появлением HDMI. Но всё же, как лучше подключить монитор? DVI или HDMI - какой вариант лучше? DVI можно использовать там, где не требуется разрешение 4К. Данный интерфейс поддерживает несколько режимов:

• только цифровой (отличие цифрового формата состоит в том, что он не передает звуковой сигнал, подойдет для компьютеров, у которых нет колонок);
• только аналоговый;
• цифровой и аналоговый.

Video Graphics Array

Для того чтобы полноценно рассуждать о том (DVI или HDMI), что лучше для монитора, необходимо вспомнить и о давно забытом VGA. Когда-то он широко использовался в электронике, но сейчас же практически вымер. Несколько лет назад ведущие IT-компании окончательно отказались от данного интерфейса, аргументировав такое действие тем, что планируют переход на новые высокие скорости.

Но всё же VGA еще встречается в старых компьютерах, проекторах. И если им удобно пользоваться, то почему от него стоит отказываться? Ведь некоторым он служил верой и правдой более десятка лет.

Подведение итогов

Как определится с выбором - DisplayPort, VGA, DVI или HDMI? Что лучше для монитора? В первую очередь нужно обозначить назначение интерфейса для каждого конкретного подключения. Наилучшим вариантом будет, конечно, HDMI, который универсален. Такое подключение подходит как для телевизора, так и для компьютера.

Если же многофункциональность не стоит на первом месте, то для ПК хорошим выбором станет DisplayPort. Сейчас разъем поддерживается и используется многими производителями. VGA и DVI, как устаревшие, но проверенные версии, также найдут свое, хоть и не широкое, но распространение. И все же наиболее технологичными, инновационными и перспективными решениями будут DisplayPort и HDMI.

Помимо того факта, что ЖК-мониторы для отображения картинки требуют цифровые данные, они отличаются от классических ЭЛТ-дисплеев ещё несколькими особенностями. К примеру, в зависимости от возможностей монитора, на ЭЛТ можно вывести практически любое разрешение, поскольку трубка не имеет чётко заданного числа пикселей.

А ЖК-мониторы из-за принципа своей работы всегда имеют фиксированное ("родное") разрешение, при котором монитор обеспечит оптимальное качество картинки. С DVI это ограничение не имеет ничего общего, так как его основная причина заключается в архитектуре ЖК-монитора.

ЖК-монитор использует массив крохотных пикселей, каждый из которых состоит из трёх диодов, по одному на основной цвет (RGB: красный, зелёный, синий). ЖК-экран, имеющий "родное" разрешение 1600x1200 (UXGA), состоит из 1,92 миллиона пикселей!

Конечно же, ЖК-мониторы способны выводить другие разрешения. Но в таких случаях картинку придётся масштабировать или интерполировать. Если, к примеру, ЖК-монитор имеет "родное" разрешение 1280x1024, то меньшее разрешение 800x600 будет растянуто до 1280x1024. Качество интерполяции зависит от модели монитора. Альтернативой является вывод уменьшенного изображения в "родном" разрешении 800x600, но при этом придётся довольствоваться чёрной рамкой.

На обоих кадрах показана картинка с экрана ЖК-монитора. Слева выведено изображение в "родном разрешении" 1280x1024 (Eizo L885). Справа находится интерполированное изображение в разрешении 800x600. В результате увеличения пикселей картинка выглядит блочной. Таких проблем на ЭЛТ-мониторах не существует.

Для отображения разрешения 1600x1200 (UXGA) с 1,92 миллиона пикселей и частотой вертикальной развёртки 60 Гц монитору требуется высокая пропускная способность. Если посчитать, то необходима частота 115 МГц. Но на частоту влияют и другие факторы, например прохождение области гашения, поэтому требуемая пропускная способность возрастает ещё больше.

Около 25% всей передаваемой информации относится ко времени гашения. Оно нужно для смены позиции электронной пушки на следующую строчку в ЭЛТ-мониторе. В то же время, ЖК-мониторам время гашения практически не требуется.

Для каждого кадра передаётся не только информация об изображении, но и учитываются границы, а также область гашения. ЭЛТ-мониторам необходимо время гашения, чтобы выключить электронную пушку по завершению вывода строчки на экране и перевести её на следующую строчку для продолжения вывода. То же самое происходит в конце картинки, то есть в нижнем правом углу - электронный луч выключается и меняет позицию на верхний левый угол экрана.

Около 25% всех пиксельных данных относятся ко времени гашения. Поскольку ЖК-мониторы электронную пушку не используют, здесь время гашения совершенно ни к чему. Но его пришлось учитывать в стандарте DVI 1.0, поскольку он позволяет подключать не только цифровые ЖК, но и цифровые ЭЛТ-мониторы (где ЦАП встроен в монитор).

Время гашения оказывается очень важным фактором при подключении ЖК-дисплея по DVI-интерфейсу, поскольку каждое разрешение требует определённой пропускной способности от передатчика (видеокарта). Чем выше требуемое разрешение, тем больше должна быть пиксельная частота TMDS-передатчика. Стандарт DVI оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц (один канал). Благодаря десятикратному умножению частоты, описанному выше, мы получаем пиковую пропускную способность данных в 1,65 Гбайт/с, которой будет достаточно для разрешения 1600x1200 на 60 Гц. Если требуется большее разрешение, то дисплей следует подключать по двухканальному DVI (Dual Link DVI), тогда два DVI-передатчика будут работать совместно, что даст удвоение пропускной способности. Подробнее этот вариант описан в следующем разделе.

Впрочем, более простым и дешёвым решением будет уменьшение данных гашения. В результате, видеокартам будет предоставлено больше пропускной способности, и даже DVI-передатчик на 165 МГц сможет справиться с более высокими разрешениями. Ещё одним вариантом можно считать уменьшение частоты горизонтального обновления экрана.

В верхней части таблицы показаны разрешения, которые поддерживает один DVI-передатчик на 165 МГц. Уменьшение данных гашения (в середине) или частоты обновления (Гц) позволяет достичь больших разрешений.

На этой иллюстрации показано, какая пиксельная частота требуется для определённого разрешения. Верхняя строчка показывает работу ЖК-монитора с уменьшенными данными гашения. Второй ряд (60Hz CRT GTF Blanking) показывает требуемую пропускную способность ЖК-монитора, если данные гашения нельзя уменьшить.

Ограничение TMDS-передатчика пиксельной частотой 165 МГц сказывается также и на максимально возможном разрешении ЖК-дисплея. Даже при уменьшении данных гашения мы всё равно упираемся в определённый предел. Да и снижение частоты горизонтального обновления может дать не очень хороший результат в некоторых приложениях.

Чтобы решить эту проблему, спецификация DVI оговаривает дополнительный режим работы, названный Dual Link. В данном случае используется сочетание двух TMDS-передатчиков, которые передают данные на один монитор через один разъём. Доступная пропускная способность удваивается до 330 МГц, чего вполне достаточно для вывода практически любого существующего разрешения. Важное замечание: видеокарта с двумя выходами DVI не является картой Dual Link, у которой два TMDS-передатчика работают через один порт DVI!

На иллюстрации показан двухканальный режим работы DVI, когда используется два TMDS-передатчика.

Впрочем, видеокарты с хорошей поддержкой DVI и уменьшенной информацией гашения будет вполне достаточно для вывода информации на один из новых 20" и 23" дисплеев Apple Cinema в "родном" разрешении 1680x1050 или 1920x1200, соответственно. В то же время, для поддержки 30" дисплея с разрешением 2560x1600 от интерфейса Dual Link уже никуда не деться.

Из-за высокого "родного" разрешения 30" дисплей Apple Cinema требует подключения по Dual Link DVI!

Хотя два разъёма DVI уже стали стандартом на high-end 3D-картах для рабочих станций, не все видеокарты потребительского уровня могут этим похвастаться. Благодаря двум разъёмам DVI мы всё же можем использовать интересную альтернативу.

На этом примере два одноканальных порта используются для подключения дисплея на девять мегапикселей (3840x2400). Картинка просто разделена на две части. Но этот режим должны поддерживать и монитор, и видеокарта.

На данный момент можно найти шесть различных разъёмов DVI. Среди них: DVI-D для полностью цифрового подключения в одноканальной и двухканальной версиях; DVI-I для аналогового и цифрового подключения в двух версиях; DVI-A для аналогового подключения и новый разъём VESA DMS-59. Чаще всего производители графических карт оснащают свои продукты двухканальным разъёмом DVI-I, даже если карта имеет один порт. С помощью адаптера порт DVI-I можно превратить в аналоговый выход VGA.

Обзор различных разъёмов DVI.

Раскладка разъёма DVI.

Спецификация DVI 1.0 не оговаривает новый двухканальный разъём DMS-59. Он был представлен рабочей группой VESA в 2003 году и позволяет вывести два выхода DVI на картах малого форм-фактора. Он также призван упростить расположение разъёмов на картах с поддержкой четырёх дисплеев.

Наконец, мы переходим к сути нашей статьи: качество TMDS-передатчиков разных графических карт. Хотя спецификация DVI 1.0 и оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц, не все видеокарты дают на ней приемлемый сигнал. Многие позволяют достичь 1600x1200 только на уменьшенных пиксельных частотах и со сниженным временем гашения. Если вы попытаетесь подключить к такой карте устройство HDTV с разрешением 1920x1080 (даже с уменьшенным временем гашения), ваш ждёт неприятный сюрприз.

Все графические процессоры, поставляемые сегодня ATi и nVidia, уже имеют встроенный на чип TMDS-передатчик для DVI. Производители карт на графических процессорах ATi чаще всего используют встроенный передатчик для стандартной комбинации 1xVGA и 1xDVI. Для сравнения, многие карты на графических процессорах nVidia используют внешний TMDS-модуль (к примеру, от Silicon Image), даже несмотря на наличие TMDS-передатчика на самом чипе. Чтобы обеспечить два DVI-выхода, производитель карты всегда устанавливает второй TMDS-чип независимо от того, на каком графическом процессоре базируется карта.

На следующих иллюстрациях показаны обычные дизайны.

Типичная конфигурация: один выход VGA и один DVI. TMDS-передатчик может быть как интегрирован в графический чип, так и вынесен на отдельный чип.

Возможные конфигурации DVI: 1x VGA и 1x Single Link DVI (A), 2x Single Link DVI (B), 1x Single Link и 1x Dual Link DVI, 2x Dual Link DVI (D). Примечание: если на карте установлены два выхода DVI, то это не означает, что они двухканальные! На иллюстрациях E и F показана конфигурация новых портов VESA DMS-59 с высокой плотностью, где обеспечивается четыре или два одноканальных выхода DVI.

Как покажет дальнейшее тестирование в нашей статье, качество выхода DVI на картах ATi или nVidia бывает весьма разным. Даже если отдельный TMDS-чип на карте известен своим качеством, это вовсе не означает, что каждая карта с этим чипом обеспечит высокое качество сигнала DVI. Даже его расположение на графической карте немало влияет на конечный результат.

Совместимость со стандартом DVI

Чтобы протестировать качество DVI современных графических карт на процессорах ATi и nVidia, мы выслали шесть образцов карт в тестовые лаборатории Silicon Image для проверки совместимости со стандартом DVI.

Что интересно, для получения лицензии DVI совсем не обязательно проводить тесты совместимости со стандартом. В результате, на рынок выходят продукты с заявленной поддержкой DVI, которые не соответствуют спецификациям. Одной из причин такого положения дел является сложная и, следовательно, дорогая процедура тестирования.

Отреагировав на эту проблему, компания Silicon Image в декабре 2003 года основала тестовый центр DVI Compliance Test Center (CTC) . Производители устройств с поддержкой DVI могут выслать свои продукты для тестирования на совместимость со стандартом DVI. Собственно, это мы и сделали с нашими шестью графическими картами.

Тесты разделены на три категории: передатчик (обычно видеокарта), кабель и приёмник (монитор). Для оценки совместимости DVI создаются так называемые глазковые диаграммы, представляющие сигнал DVI. Если сигнал не выходит за определённые границы, то тест считается пройденным. В противном случае устройство не совместимо со стандартом DVI.

На иллюстрации показана глазковая диаграмма TMDS-передатчика на частоте 162 МГц (UXGA) с передачей миллиардов битов данных.

Проверка глазковой диаграммы является самым важным тестом для оценки качества сигнала. На диаграмме заметны флуктуации сигнала (дрожь фазы, jitter), искажения амплитуды и эффект "звона". Эти тесты также позволяют наглядно увидеть качество DVI.

Тесты совместимости со стандартом DVI включают в себя следующие проверки.

1. Передатчик: глазковая диаграмма с заданными границами.
2. Кабели: создаются глазковые диаграммы до и после передачи сигнала, затем они сравниваются. И вновь, границы отклонения сигнала жёстко заданы. Но здесь уже допускаются большие расхождения с идеальным сигналом.
3. Приёмник: вновь создаётся глазковая диаграмма, но опять же, допускаются ещё большие расхождения.

Самые большие проблемы при последовательной высокоскоростной передаче связаны с дрожью фазы сигнала. Если такого эффекта нет, то вы всегда можете чётко выделить сигнал на графике. Большинство флуктуаций сигнала создаются тактовым сигналом графического чипа, что приводит к появлению низкочастотной флуктуации частоты в диапазонах от 100 кГц до 10 МГц. На глазковой диаграмме флуктуация сигнала заметна по изменению частоты, данных, данных по отношению к частоте, амплитуды, слишком избыточному или слишком малому подъёму. Кроме того, измерения DVI различаются для разных частот, что необходимо учитывать при проверке глазковой диаграммы. Но благодаря глазковой диаграмме, можно наглядно оценить качество сигнала DVI.

Для измерений анализируется один миллион перекрывающихся участков с помощью осциллографа. Этого достаточно для оценки общей производительности соединения DVI, поскольку сигнал на протяжении длительного периода времени не будет существенно изменяться. Графическое представление данных производится с помощью специального программного обеспечения, которое Silicon Image создала в сотрудничестве с Tektronix. Сигнал, соответствующий спецификации DVI, не должен заступать на границы (синие области), которые автоматически прорисовываются программным обеспечением. Если сигнал попадёт на синюю область, то тест считается не пройденным, а устройство - не соответствующим спецификации DVI. Программа сразу же показывает результат.

Видеокарта не прошла тест совместимости с DVI.

Программное обеспечение сразу же показывает, прошла карта тест, или нет.

Для кабеля, передатчика и приёмника используются разные границы (глазки). Сигнал не должен заступать на эти области.

Чтобы понять, как определяется совместимость с DVI и что необходимо при этом учитывать, нам следует погрузиться в дополнительные детали.

Так как передача DVI полностью цифровая, то возникает вопрос, откуда появляется дрожание фазы сигнала. Здесь можно выдвинуть две причины. Первая - дрожание вызывается самим данными, то есть 24 параллельными битами данных, которые выдаёт графический чип. Однако данные автоматически корректируются в чипе TMDS при необходимости, что гарантирует отсутствие дрожания фазы в данных. Поэтому оставшейся причиной появления дрожания является тактовый сигнал.

На первый взгляд, сигнал данных свободен от помех. Это гарантируется благодаря регистру-защёлке (latch), встроенному в TMDS. Но главной проблемой всё же остаётся тактовый сигнал, который портит поток данных через 10-кратное умножение ФАПЧ.

Так как частота умножается в 10 раз с помощью ФАПЧ, влияние даже небольшого искажения увеличивается. В итоге данные попадают на приёмник уже не в своём первоначальном состоянии.

Сверху показан идеальный тактовый сигнал, ниже - сигнал, где один из фронтов начал передаваться слишком рано. Благодаря ФАПЧ, это напрямую влияет на сигнал данных. В общем, каждое возмущение тактового сигнала приводит к ошибкам при передаче данных.

Когда приёмник семплирует повреждённый сигнал данных с помощью "идеального" тактового сигнала гипотетического ФАПЧ, он получает ошибочные данные (жёлтая полоса).

Как это работает на самом деле: если приёмник будет использовать повреждённый тактовый сигнал передатчика, он всё ещё сможет считать повреждённые данные (красная полоса). Именно поэтому тактовый сигнал тоже передаётся по кабелю DVI! Приёмнику требуется тот же самый (повреждённый) тактовый сигнал.

Стандарт DVI включает в себя устранение дрожания фазы (jitter management). Если оба компонента будут использовать один и тот же повреждённый тактовый сигнал, то информация может считываться из повреждённого сигнала данных без ошибок. Таким образом, совместимые с DVI устройства могут работать даже в условиях наличия низкочастотного дрожания фазы. Ошибку в тактовом сигнале тогда можно обойти.

Как мы уже объясняли выше, DVI работает оптимально, если передатчик и приёмник используют один и тот же тактовый сигнал и их архитектура одинакова. Но так бывает не всегда. Именно поэтому использование DVI может привести к появлению проблем, несмотря на сложные меры предотвращения дрожания фазы.

На иллюстрации показан оптимальный сценарий для передачи DVI. Умножение тактового сигнала в ФАПЧ (PLL) приводит к задержке. И поток данных уже не будет целостным. Но всё выправляется с помощью учёта той же самой задержки в ФАПЧ приёмника, поэтому данные принимаются корректно.

Стандарт DVI 1.0 чётко определяет задержку ФАПЧ. Такая архитектура называется несвязанной (non-coherent). Если ФАПЧ не соответствует данным спецификациям по времени задержки, то могут появиться проблемы. В индустрии сегодня ведутся горячие дискуссии по поводу того, следует ли использовать подобную несвязанную архитектуру. Причём, ряд компаний выступает за полный пересмотр стандарта.

В этом примере используется тактовый сигнал ФАПЧ вместо сигнала графического чипа. Следовательно, сигналы данных и тактовые сигналы согласованы. Однако из-за задержки в ФАПЧ приёмника данные обрабатываются некорректно, и устранение дрожания фазы уже не работает!

Теперь вам должно быть понятно, почему использование длинных кабелей может стать проблемным, даже если не учитывать внешние помехи. Длинный кабель может вносить задержку в тактовый сигнал (напомним, что сигналы данных и тактовые сигналы имеют разные частотные диапазоны), дополнительная задержка может влиять на качество приёма сигнала.

Современные компьютеры или мобильные гаджеты оснащаются широким набором портов, от традиционных USB 2.0 до новомодных Thunderbolt 3. Даже если Вам они все знакомы, проходит время и технический прогресс порождает новый стандарт питания или приёма-передачи, которые требуют новых адаптеров. Выясним, какие провода и адаптеры нужны для того, чтобы подключить компьютер к монитору, телевизору, сети, гаджету и другому периферийному устройству.

Когда Вы приобретаете новый ноутбук или настольный компьютер, всегда интересно узнать: а какие разъёмы и порты присутствуют на его борту. Кроме того, всегда пригодятся знания, которые помогут узнать выиграет ли в скорости передачи ваше устройство, если прикрепить его к современному порту usb type-c, а не устаревающему уже usb 2.0. Именно поэтому я постарался собрать полный список портов, а также тип и стоимость адаптеров, с которыми Вы можете встречаться при сопряжении компьютера или ноутбука и ваших гаджетов.

Описание : Самый распространенный аудиоразъём в мире. На большинстве компьютеров, планшетов и телефонов выполнен как 3,5 мм разъём и соединяет большинство проводных наушников, колонок с компьютером или гаджетом. Причём компьютеры, как правило, имеют два и более аудио гнезда для микрофона и наушников, колонок для формата звука 3.1, 5.1 или даже 7.1. А мобильные гаджеты имеют только один порт для гарнитуры.

Необходимость адаптера : Если Ваше устройство не имеет 3,5 мм разъем, можете рассмотреть вариант приобретения проводной USB-гарнитуры или беспроводного аудиоустройства Bluetooth или адаптер USB-to-3,5 мм . Благо стоимость каждого варианта превышает 10 $.

Варианты адаптеров 3.5 mini jack

Сетевой порт Ethernet (RJ-45)

Также известен как : Gigabit Ethernet, 10/1000 Ethernet, LAN порт.

Описание : Ориентирован в первую очередь на бизнес сегмент устройств - серверы и коммутаторы, ноутбуки и компьютеры. Этот порт позволяет напрямую подключаться к проводным сетям. Пока Wi-Fi продолжает увеличивать скорость беспроводного соединения, Ethernet уже давным-давно умеет работать на скорости 1Гбит/с по проводу. Иметь такую скорость действительно очень удобно, ведь скорость передачи данных в наше время играет решающую роль, если имеется возможность выбора интерфейса подключения к сети Интернет. Ethernet в сфере бизнеса объединяет миллионы офисных компьютеров в локальную сеть, передаёт десятки гигабит трафика в крупнейших дата-центрах.

В домашних условиях, если у Вас более чем один компьютер, телевизор с LAN портом, стоит задуматься об организации локальной сети. Такую скорость передачи данных и при этом стабильность сети и отсутствие помех Вам не предложит никакой сетевой стандарт из доступных сегодня.

Необходимость адаптера : Если у вас нет встроенного Ethernet порта, можете рассмотреть вариант приобретения адаптера USB-to-Ethernet . Стоимость в среднем от 15 $ до 30 $, в зависимости от типа USB: Type-C или Type-A. Для некоторых мобильных устройств получить Ethernet возможно путем подключения к Док-станции.

Кабель Ethernet RJ-45

Разъём HDMI

Также известен как : интерфейс для мультимедиа высокой чёткости.

Описание : Этот популярный разъём является наиболее распространенным для подключения устройств к телевизору, а также появляется на многих мониторах и проекторах. В зависимости от вашего ноутбука или настольного ПК с графической картой порт HDMI (High-Definition Multimedia интерфейс) может быть в состоянии вывести разрешение вплоть до 4K. Тем не менее, Вы можете не выводить изображение для двух дисплеев от одного порта. Также, HDMI передает аудио сигнал вместе с видео. Так что если Ваш монитор или телевизор имеет динамики, Вы получите еще и звук.

Если ваш компьютер имеет HDMI-выход, а Ваш монитор имеет DVI, вы можете конвертировать сигнал из одного в другой адаптером, который стоит меньше чем 5 $.

Большинство ноутбуков, которые имеют HDMI, используют полнорамерный порт (Type A), но есть и ультратонкие устройства, которые используют мини-разъемы HDMI: mini-HDMI (Type C) и micro-HDMI (Type D), которые физически исполнены в меньшем форм-факторе.

Необходимость адаптера : Если Вам необходимо подключить к DVI порту, то используем HDMI-DVI переходник, который стоит 5 $. Примерно за 25 $ можно найти адаптер USB (Type-C)-HDMI .

Если вы хотите конвертировать сигнал от порта HDMI на компьютере к устройству с DisplayPort, монитор к примеру, придётся приобрести довольно дорогой активный конвертер, который требует своего собственного подключение к источнику питания и стоит более 30 $. Кабели DisplayPort-to-HDMI без питания не будет работать.

Адаптер DVI-HDMI, порт mini-HDMI

DisplayPort / Mini DisplayPort

Также известен как : порт двойного назначения.

Описание : DisplayPort сегодня является наиболее передовым стандартом соединения мониторов с компьютером, с возможностью вывода на один монитор изображения с разрешением 4K и 60 Гц, или до трех мониторов в формате Full HD (с помощью концентратора или док-станции). Большинство ноутбуков, которые имеют DisplayPort, используют мини-разъем DisplayPort или DisplayPort Type-C через порт USB.

И всё же большинство мониторов и телевизоров не имеют разъема DisplayPort, но Вы можете выводить изображение на HDMI-совместимый дисплей через адаптер, который стоит менее 10 $. Как HDMI, DisplayPort может выводить звук в том же кабеле, что и видео.

Необходимость адаптера : Если Вы хотите вывести изображение на более чем один монитор из одного мини порта DisplayPort на ноутбуке, значит Вам нужен в многопоточный хаб DisplayPort , который стоит от 70 $ до 100 $ и нуждается в электроэнергии. Один кабель USB (Type-C)-to-DisplayPort или мини-DisplayPort-to-DisplayPort кабель стоят чуть более 10 $.

mini-DisplayPort, DisplayPort

Порт DVI

Также известен как : DVI-D, DVI-I, Dual-Link DVI.

Описание : В силу физических размеров DVI далеко не каждый ноутбук оснащается этим интерфейсом. Но практически каждый монитор с Full HD разрешением имеет DVI порт. Часто DVI будет лучшим вариантом соединения компьютера и монитора, так как многие бюджетные дисплеи имеют только DVI и VGA разъемы. К счастью, если возникнет необходимость можно приобрести адаптер для перехода от HDMI или DisplayPort на DVI.

DVI может выводить изображение впроть до разрешения 1920 х 1200 при 60 Гц. Для 2K или 4K мониторов при 30 Гц требуется второе соединение - так называемый, Dual-Link DVI. Он в силу его названия может обеспечить вывод изображения разрешением 1920 х 1200 при 120 Гц.

Большинство основных USB док-станциё имеют по крайней мере один DVI-выход.

Необходимость адаптера : Вы можете найти кабель HDMI-DVI за менее чем 10 $ и DisplayPort-DVI кабель по цене ниже 15 $. Самое дешевый кабель - DVI-VGA около 5 $. USB док-станции c выходом для двух мониторов DVI начинаются от 90 $.

Адаптер HDMI-DVI, кабель DVI

Адаптер MicroSD

Также известен как : слот для карт памяти MicroSD, MicroSDHC считыватель, microSDXC.

Описание : Этот слот читает карты памяти формата MicroSD, которые использует подавляющее большинство современных смартфонов, планшетов, плееров и других мобильных гаджетов. Если Ваш ноутбук или планшет имеет очень ограниченный объём памяти внутреннего диска, то адаптер MicroSD Вас спасёт. Он позволит расширить внутреннею память за счёт объёмной карты памяти MicroSD на 64 Гбайта или 128Гб.

Необходимость адаптера : Если на вашем устройстве нет встроенного слота под MicroSD карты, то советую приобрести внешний адаптер MicroSD , которые обойдутся Вам примерно до 10 $.

Адаптер MicroSD

Адаптер SD

Также известен как : 3-в-1 картридер, 4-в-1 картридер, 5-в-1 картридер, устройство чтения карт памяти SDHC.

Описание : Это слот можно использовать для чтения карт памяти с цифровой камеры формата SD.

Необходимость адаптера : Если Вы часто передаёте фотографии с цифровой зеркальной фотокамеры на ноутбук или настольный компьютер, очень советую приобрести считыватель карт SD. Он подключается через USB и стоит чуть менее 10 $.

Картридер 5-в-1, адаптер SDHC

USB / USB Type-A

Также известен как : USB Type-A, обычный USB,

Описание : На сегодняшний день USB (универсальная последовательная шина) является наиболее распространенным разъемом ноутбуков и компьютеров. Обычный порт USB известен как USB Type-A и имеет простую, прямоугольную форму. В зависимости от аппаратного исполнения он может быть либо USB-2.0, либо USB-3.0, которые существенно отличаются по скорости.

Скоростные показатели
USB 1.1

• режим с низкой пропускной способностью (Low-Speed) - 1,5 Мбит/с максимум;
• режим с высокой пропускной способностью (Full-Speed) - 12 Мбит/с максимум.

• Сохраняет физическую и функциональную совместимость с USB 1.1;
• режим Low-speed, 10-1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики, геймпады);
• режим Full-speed, 0,5-12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства);
• режим High-speed, 25-480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации).

• Сохраняет физическую и функциональную совместимость с USB 2.0;
• максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с.

Вы можете подключить практически бесконечное разнообразие периферийных устройств к порту USB: от клавиатур и мышей до принтеров и адаптеров Ethernet. Обычный USB не имеет свой собственный стандарт передачи видео, но Вы можете подключиться к монитору, используя универсальную док-станцию ​​или адаптер с технологией DisplayLink.

Обычный USB 2.0 Type A кабель

USB Type-B

Описание : Вы не найдете этот квадратный разъем на материнской плате компьютера, он не вынесен на боковую часть ноутбука. Он используется в периферийных устройствах в качестве входного порта: док-станциях, принтерах, сканерах и прочих. Для всех этих устройств понадобится кабель USB Type-A - Type-B , который без труда можно найти в любом компьютерном магазине.

USB Type-B

USB Type-C

Также известен как : USB-C.

Описание : Этот тонкий порт USB является самым новым стандартом USB. Порт уже доступен на ряде устройств, и, вероятно, заменит USB Type-A, USB Type-B и MicroUSB на всех новых системах в ближайшем будущем. Он гораздо тоньше, чем его предшественники. Type-C может поместиться на очень тонкие ноутбуки, например такие как MacBook 12". Разъём USB Type-C является симметричным, так что Вам никогда не придется беспокоиться о положении вилки при включении в порт, который позволяет вставлять кабель любой стороной. Apple со своим разъёмом Lightning наглядно это продемонстрировала, внедряя USB Type-C во все свои устройства.

USB Type-C порты могут поддерживать несколько различных стандартов, но не все из них предлагают одинаковую функциональность. Type-C может передавать файлы на любое USB 3.1 Gen 1 (со скоростью 5 Гбит/с) или USB 3.1 Gen 2 (со скоростью 10 Гбит/с) . Он может быть использован как порт зарядки (USB-PD), так что Вы можете зарядить свой ноутбук с ним. Он также может передавать сигналы DisplayPort, и даже работать как Thunderbolt порт.

Необходимость адаптера : Если у вас есть порт USB Type-A прямоугольной формы, но есть необходимость подключения устройства с USB Type-C используйте кабель USB-С 3.0 (Type C) - USB-A 3.0 .

Кабель USB Type-C - USB Type-A

Интерфейс USB 2.0

Также известен как : высокоскоростной USB, USB 2.

Описание : Возможность передавать данные со скоростью до 480 Mbps, USB 2.0 является наиболее распространенным USB и эффективно работает с большинством периферийных устройств. Порт USB 2.0 может быть выполнен в различных форм-факторах: Тип А - Type A (прямоугольный), Тип Б - Type-B (квадрат), мини - mini USB или микро - micro USB. На ноутбуках и настольных ПК порт USB 2.0 всегда будет тип А, в то время как на таблетках и телефонах, скорее всего он будет микро USB.

Порты USB 2.0

Интерфейс USB 3.0

Также известен как : SuperSpeed ​​USB, USB 3.

Описание : Отлично подходит для внешних жестких дисков, SSD-накопителей, мониторов высокого разрешения, док-станций, USB 3.0 имеет максимальную скорость передачи 5 Гбит/с. Это более чем в 10 раз быстрее его предшественника USB 2.0. Порты USB 3 автоматически обратно совместимы с кабелями и устройствами USB 2.0. USB 3 порты на компьютере используют прямоугольный тип разъема и, как правило, ничем не отличаются от своих младших собратьев. Иногда порты SuperSpeed USB 3.0 окрашивают в светло-голубой цвет или ставят крошечный логотип "SS" рядом с ними, чтобы указать на их более высокую скорость передачи данных.

Кабель USB 3.0

USB 3.1 Gen 1

Также известен как : USB 3.1, SuperSpeed ​​USB.

Описание : USB 3.1 Gen 1 представляет собой протокол связи, который работает с той же скоростью 5 Гбит/с как и USB 3.0, но он работает только с USB Type-C. Это даёт обратную совместимость с USB 3.0 и USB 2.0 устройствами при условии, что кабель имеет коннектор Type-C хотя бы с одной из сторон. USB 3.1 устройства могут поддерживать зарядку устройств USB, которая позволяет им принимать или передавать энергию со скоростью до 100 Вт, что достаточно для зарядки большинства ноутбуков.

USB 3.1 Gen 1

USB 3.1 Gen 2

Также известен как : USB 3.1, SuperSpeed ​​+ USB, SuperSpeed ​​USB 10Гбит.

Описание: Форм-фактор USB 3.1 Gen 2 такой же, как USB 3.1 поколения 1, но с удвоенной пропускной способностью, что позволяет ему передавать данные со скоростью до 10 Гбит/с. Чтобы обеспечить обратную совместимость с USB-адаптерами USB 3.1 Gen 2, потребуется разъём типа C, но чтобы использовать его на полную скорость, нужно убедиться, что кабель рассчитан на 10 Гбит. Это обычно помечается логотипом "ss" или синим цветом.

USB 3.1 Gen 2

Micro USB

Также известен как : Micro-B, MicroUSB.

Описание : Этот небольшого размера порт приобрел репутацию порта для зарядки смартфонов и маломощных планшетов, На ноутбуках и ПК этот разъём не используется. Обычные микро USB поддерживают скорость USB 2.0 (480 Mbps) и позволяет подключить несколько устройств, в основном внешних жестких дисков. Порты микро USB 3.0 имеют некоторые дополнительные контакты и предлагают более высокую скорость передачи, но форм-фактор у них точно такой же как и у микро USB 3.0.

Необходимость адаптера : Для того, чтобы подключить к ноутбуку телефон или планшет, потребуется USB Type-A - микро USB кабель, который стоит около 5 $. Кроме того, можно использовать адаптер Type-C - микро USB за 10 $.

Micro USB 2.0, Micro USB 3.0

Mini USB

Также известен как : Mini-B, мини USB.

Описание : Интерфейс уже менее популярный чем микро USB, так как более старый. Используется на некоторых внешних жестких дисках, игровых консолях и других аксессуарах. Они также как и микро USB не используются на ноутбуках и компьютерах. Их можно встретить на мобильных телефонах, или некоторых плеерах. Но и то с появлением микро USB, использование этого порта - большая редкость в наши дни.

Необходимость адаптера : кабель Type-A - мини USB стоит в районе 5 $, A кабель Type-C - мини USB доступен по цене ниже 10 $, и адаптер микро USB - USB обойдется примерно в 5 $.

кабель Type-A - мини USB, адаптер микро USB - USB

Thunderbolt 3

Также известен как : Thunderbolt.

Описание : Самое быстрое соединение на рынке сегодня. Thunderbolt 3 ​​может передавать данные со скоростью до 40 Гбит/с, что в четыре раза быстрее, чем самый быстрый из USB (USB 3.1 Gen 2). Этот высокоскоростной стандарт также может выводить изображение на два 4K монитора сразу, потому как один порт Thunderbolt 3 передаёт двойные сигналы DisplayPort. Thunderbolt 3 можно использовать для подключения внешней видеокарты, которая позволяет играть в игры на максимальном разрешении используя даже ультратонкий ноутбук.

Все порты Thunderbolt 3 используют стандарт USB Type-C, что позволяет им подключаться к множеству периферийных устройств, использующих USB.

Перед Thunderbolt 3, который появился на ноутбуках в конце 2015 года, был стандарт Thunderbolt 2, но очень немногие вендоры стремились использовать его в своих системах. Обратная совместимость подключения сохранена в Thunderbolt 3 и если у Вас имеется устройство с Thunderbolt первой редакции, ничего докупать не придётся.

Thunderbolt 3

Разъём VGA

Описание : Сейчас уже можно сказать: VGA - прадедушка видеовыходов. VGA (video graphics array) появился в далеком 1987 году, но до сих пор этот разъём - обычное явление на многих мониторах и проекторах даже сегодня. Однако, так как 15-контактный разъем довольно крупный, Вы не найдете большего количества ноутбуков текущего поколения или настольных компьютеров, которые имеют VGA-выход. Это аналоговое соединение приводит к искажению сигнала на более длинных кабелях, и выводит изображение с разрешением максимум до 1920 х 1200 точек.

Необходимость адаптера : Конвертировать VGA в любой другой видеосигнал нельзя в силу того, что VGA аналоговый сигнал, а остальные уже являются цифровыми (DVI, DisplayPort, HDMI). Но можно подключить иной разъем в монитор VGA с помощью недорогого провода или адаптера, например кабелей или адаптеров: DVI-VGA , HDMI-VGA или DisplayPort-VGA . Стоимость их редко превышает более 10 $.