VGA (Video Graphics Array ) — стандарт, разработанный для видеоадаптеров и мониторов. Стандарт был создан компанией IBM в 1987 году, предназначался для компьютеров PS/2 Model 50, а также более старшей линейки. Стандарту VGA следовало большинство производителей видеоадаптеров.

В отличие от всех предыдущих видеоадаптеров IBM (MDA, CGA, EGA), видеоадаптер VGA использует аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. Такой переход был обусловлен необходимостью создания нового кабеля с меньшим числом проводов. Кроме того, аналоговый сигнал дает возможность использовать VGA-мониторы с последующими видеоадаптерами, с возможностью вывода большего количества цветов.

Стандартом-последователем VGA официально считается стандарт IBM XGA. По факту, он был замещен различными расширениями к VGA. Эти расширения получили название SVGA.

Кроме того, понятие VGA зачастую используется и в качестве обозначения разрешения 640×480, вне зависимости от аппаратного обеспечения по выводу изображения. Впрочем, это не совсем правильно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не имеет поддержки адаптером VGA, но при этом он может быть сформирован на мониторе, поддерживающем адаптеры VGA. Это возможно реализовать благодаря SVGA-адаптерам. Кроме того, данный термин применяется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъема VGA, который предназначен для передачи аналоговых видеосигналов с разными разрешениями.

Архитектура VGA

Как и его собрат EGA, интерфейс VGA включает в себя следующие подсистемы, они выступают в роли главных:

• Графический контроллер . Он обеспечивает обмен данными, осуществляющийся между центральным процессором и видео-памятью. Также может выполнять битовые операции над передаваемыми данными.
• Видеопамять . В ней размещаются данные, которые отображаются на мониторе. 256 кБ DRAM разделились на четыре цветовых слоя: по 64 кБ.
• Последовательный преобразователь . Осуществляет функцию преобразования данных из видеопамяти в поток битов, который передается непосредственно контроллеру.
• Контроллер атрибутов . Преобразует входные данные в цветовые значения, используя палитру.
• Синхронизатор . Берет на себя контроль над временны́ми параметрами видеоадаптера, а также осуществляет переключение цветовых слоев.
• Контроллер ЭЛТ (CRT ). Производит генерацию сигналов синхронизации для ЭЛТ.

EGA, в отличие от CGA, а также его главные подсистемы, располагается в единой микросхеме, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размер видеоадаптера. В ПК с интерфейсом PS/2 VGA-адаптер вмонтирован непосредственно в материнскую плату.

В чем отличие VGA от EGA?

VGA аналогичен EGA, учитывая плоскостную видеопамять в 16-цветных режимах и секвенсор для доступа процессора к ней. Однако, имеются и исключения, отличающие два этих стандарта:

• Разные разъем с кабелем для подключения к монитору, а также, совершенно разные мониторы. Этот разъем и кабель не менялись более 15 лет, вплоть до выхода в свет цифровых пакетно-ориентированных технологий DVI , HDMI и DisplayPort , пришедших из мира бытовой видеотехники. Разъем с кабелем использовались после в более высоких разрешениях. Даже стандартный VGA-монитор мог показывать режим 800x600 при использовании с более современной видеокартой, в данном случае, все зависело от качества блоков развертки монитора и их способности не сорвать генерацию на таких повышенных частотах. Сегодня все современные видеокарты совместимы с VGA сверху вниз. Термин "VGA" в обиходе обозначает именно тип подключения монитора - устаревший, но до сих пор, тем не менее, актуальный.
• Палитра включает в себя 18-битные цвета вместо 6-битных. Это, в свою очередь, позволяло, к примеру, реализовать плохую погоду или мерцающие цвета в играх, используя одну лишь палитру.
• 256-цветные режимы, стандартный - 320x200. Неофициально можно было добиться разрешения 320x240 ("режим Х") и выше.
• Максимальный 16-цветный режим - 640x480 (квадратные пиксели)
• Все 200-строчные графические режимы включали в себя сканлинию, которая повторялась дважды, что давало 400 физических строк развертки монитора, а это, в свою очередь, существенно повышало качество картинки даже в более младших режимах, поскольку щели между строками развертки отсутствовали.
• высота ячейки знакогенератора - 16 сканлиний. У EGA - 14. Это преимущество дает те же 400 строк развертки во всех текстовых режимах (кроме режимов совместимости со знакогенератором EGA). Так, VGA всегда использует 400 строк развертки, кроме двух старших 16-цветных режимов (там их 480 и 350). Режим Х также использует 480 строк.
• В VGA все регистры доступны на чтение, EGA же имеет ряд регистров, предназначенных "только для записи".

Текстовые режимы

Символы в стандартном тестовом режиме формируются в ячейке 9×16 пикселов, впрочем, допускается использование шрифтов и других размеров: 8—9 пикселов в ширину и 1—32 пиксела в высоту. Обычно, размеры самих символов меньше, поскольку часть пространства уходит на создание зазора между символами. Функция по выбору размера шрифта в BIOS отделена от функции по выбору видеорежима, это позволяет использовать различные комбинации режимов со шрифтами. Допускается загрузка восьми и одновременный вывод на монитор двух различных шрифтов.

VGA BIOS содержит следующие виды шрифтов, а также функции для их загрузки/активации:

• 8×16 пикселов (стандартный шрифт VGA),
• 8×14 (для совместимости с EGA),
• 8×8 (для совместимости с CGA).

Обычно, данные шрифты соответствуют кодовой странице CP437. Также имеется поддержка программной загрузки шрифтов. Это позволяет использовать ее, к примеру, для русификации.

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).

Графические режимы

В отличие от своих предшественников (CGA и EGA), видеоадаптер VGA обладал видеорежимом с квадратными пикселами (экран с соотношением сторон 4:3). Адаптеры CGA и EGA имели вытянутые по вертикали пикселы.

Стандартные режимы

• 320×200 пикселов , 4 цвета.
• 320×200 пикселов , 16 цветов.
• 320×200 пикселов , 256 цветов (новый для VGA).
• 640×200 пикселов , 2 цвета.
• 640×200 пикселов , 16 цветов.
• 640×350 пикселов , монохромный.
• 640×350 пикселов , 16 цветов.
• 640×480 пикселов , 2 цвета. При разрешении 640×480 пиксел имеет пропорции 1:1.
• 640×480 пикселов , 16 цветов.

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».

Большинство современных пользователей компьютеров, мобильных устройств или телевизионных панелей сталкивалось с таким понятием, как VGA. Что это такое - разъем, видеоадаптер, монитор, драйвер, кабель или переходник? К сожалению, у многих из нас четкого понимания этого вопроса, как правило, нет. Поэтому стоит остановиться на этом стандарте несколько подробнее.

VGA: что это такое в общем смысле?

Для начала несколько слов о самом стандарте. В самом широком понимании VGA представляет собой не отдельно взятые компоненты, перечисленные выше, а целостный видеоинтерфейс компонентного типа, изначально разработанный компанией IBM для своих компьютеров.

Таким образом, в понимание всей технологии воспроизведения или передачи изображения включаются и «железные», и программные компоненты, а функционирование интерфейса состоит в их взаимодействии.

История появления стандарта

Теперь несколько слов о появлении видеостандарта VGA. Что это такое, немного разобрались. Впервые технология была внедрена корпорацией IBM в 1987 году на компьютерах PS/2.

VGA-адаптер, в отличие от своих предшественников и последователей, для качественной передачи изображения использовал (и использует) аналоговый сигнал. Но попутно возникает вопрос о том, зачем понадобилось внедрение нового стандарта. Для полного понимания такого решения нужно обратиться к основным параметрам самих устройств.

Основные характеристики

Первым и одним из главных факторов перехода на этот стандарт большинство специалистов называют тот момент, что изначально необходимо было уменьшить количество проводов в основном кабеле с возможностью подключения системных блоков через графический адаптер VGA к соответствующим мониторам, которые были способны передавать намного больше цветов и оттенков, нежели раньше. При этом достигалось и более высокое разрешение картинки.

Сам на сегодняшний день имеет структуру, в которую входят следующие элементы:

• графический контроллер для обмена данными между видеопамятью и центральным процессором на основе битовых операций с данными;
• видеопамять DRAM 256 Кб, разделенная на четыре цветовых слоя;
• последовательный преобразователь данных видеопамяти в биты для передачи атрибутов контроллеру;
• контроллер атрибутов для преобразования входных данных в цветовые значения на основе палитры;
• синхронизатор для управления переключением слоев и временными параметрами графического адаптера;
• контроллер электронно-лучевой трубки для генерирования сигналов синхронизации с монитором.

При условии того, что в системе установлен VGA-драйвер, максимальное разрешение оставляет 640х480 пикселей на дюйм с глубиной цвета до 32 бит. Конечно, на момент появления стандарта это была поистине революция. А вот сегодня можно встретить куда большие разрешения, что достигается за счет применения цифровых технологий. Но как оказывается, даже на нынешнем этапе развития компьютерной техники нельзя сбрасывать со счетов стандарт VGA. Что это значит? Да только то, что для передачи изображения, как уже говорилось, используется аналоговый сигнал, который можно преобразовать в любой другой. Кроме того, размер самого адаптера значительно уменьшается, и его можно интегрировать непосредственно в материнскую плату или дополнительно в видеокарту.

Тут стоит обратить внимание еще и на тот факт, что цифровой сигнал имеет более широкую полосу пропускания, и для передачи такого сигнала используется технология кодирования MPEG. А это, в свою очередь, приводит к потере качества.

VGA-мониторы и телевизоры

Со времени появления основного стандарта активно начали использоваться и соответствующие мониторы, а после - и телевизионные панели этого интерфейса (например, ЖК-устройства).

Сегодня же такой аббревиатурой принято обозначать все графические режимы, и мониторы в том числе, которые способны поддерживать разрешение 640х480 точек, вне зависимости от аппаратной составляющей. На нынешнем этапе развития они практически не применяются, хотя в свое время были весьма популярными.

Графические адаптеры

Практически все современные графические ускорители (видеокарты), будь они интегрированными или дискретными, поддерживают основные режимы описываемого интерфейса и оборудованы соответствующими выходами (портами), которые иногда обозначаются еще как D-Sub.

Иными словами, на видеокарте может быть несколько видеовыходов. И VGA-разъем присутствует в обязательном порядке. Кстати сказать, такие разъемы можно найти на задних панелях стационарных системных блоков и на боковых стенках ноутбуков.

Драйверы

Само собой разумеется, что ни один графический ускоритель не будет работать, если для него не установлен соответствующий драйвер (VGA-драйвер в том числе).

Но для современных видеокарт устанавливать такие управляющие программы нужно не из баз данных операционных систем, а из дистрибутивов производителей оборудования. Кроме того, сегодня достаточно широко используются утилиты управления или разгона, поставляемые для наиболее популярных карт NVIDIA и Radeon.

В том, что VGA-драйвер работает корректно, многие геймеры могут убедиться, установив в настройках игры видеорежим 640х480 или его нестандартные вариации. Собственно, та же ситуация наблюдается при подключении компьютера или ноутбука к ТВ-панели высокого разрешения, если используется VGA-кабель (и не только с однотипными разъемами с обеих сторон).

Типы кабелей и переходников

Поскольку вариантов подключений к совершенно разным видеоинтерфейсам можно найти достаточно много, отдельно стоит остановиться на кабелях с переходниками, которые можно использовать для преобразования передачи изображения по схеме, которая будет распознана и принимающим, и передающим устройством.

В качестве примера рассмотрим VGA-кабель с разными вариантами переходов. Среди основных (кроме обычного типа) можно выделить следующие:

• VGA-DVI (используется на некоторых видеокартах, которые не имеют разъема VGA, хотя и поддерживают соответствующие режимы работы);
• VGA-HDMI (может применяться для подключения устаревших компьютеров или ноутбуков к современным телевизорам и проекторам);
• VGA-RCA или VGA-«тюльпан» (используется для подключения современных компьютерных систем, не оснащенных разъемами VGA, к старым телевизорам или мониторам с электронно-лучевыми трубками ЭЛП);
• VGA-HDMI-RCA-mini-Jack (вариация объединения двух предыдущих переходников для подключения с передачей звука - через VGA звук не передается);
• VGA-S-Video (менее востребованный вариант подключения к телевизорам).

Основной же разъем стандарта, обозначаемый еще как DE15F, в любом из вариантов представляет собой 15-контактный разъем с одной стороны, позволяющий передавать сигнал на основе технологии построчной развертки, в которой изменение напряжения соответствует изменению яркости ЭЛП (интенсивности луча пушки монитора или кинескопа).

Краткие итоги и выводы

Вот и все, что касается понимания VGA. Что это такое? По сути, это именно интерфейс, а не его отдельные составляющие, необходимые для корректного функционирования. И как уже можно было заметить, он присутствует в большинстве современных компьютерных устройств. Хотя перспективы развития таких технологий выглядят весьма туманными, тем не менее пока от них отказываться никто не собирается.

Остается добавить, что этот стандарт, несмотря на появление его последователей в виде того же интерфейса Super VGA или XGA, все равно остается одним из самых популярных и востребованных во всем мире и на всех типах устройств, включая компьютеры, ноутбуки, телевизионные панели или даже мобильные гаджеты.

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

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).

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.

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.

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.

Термин VGA также часто используется для обозначения разрешения 640×480 независимо от аппаратного обеспечения для вывода изображения, хотя это не совсем верно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не поддерживаются адаптерами VGA, но могут быть сформированы на мониторе, предназначенном для работы с адаптером VGA, при помощи SVGA-адаптеров). Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.

Архитектура видеоадаптера VGA

VGA (так же, как и EGA) состоит из следующих основных подсистем (в народе словом "секвенсер" называли набор регистров управления доступом к плоскостям видеопамяти):

В отличие от CGA и EGA, основные подсистемы располагаются в одной микросхеме, что позволяет уменьшить размер видеоадаптера (EGA тоже был реализован в одном чипе, по крайней мере его тайванские неоригинальные клоны). В компьютерах PS/2 видеоадаптер VGA интегрирован в материнскую плату .

Отличия от EGA

В VGA BIOS хранятся следующие виды шрифтов и функции для их загрузки и активации:

• 8×16 пикселов (стандартный шрифт VGA),
• 8×14 (для совместимости с EGA),
• 8×8 (для совместимости с CGA).

Как правило, эти шрифты соответствуют кодовой странице CP437 . Также поддерживается программная загрузка шрифтов, которую можно использовать, например, для русификации .

Доступны следующие стандартные режимы:

Используя шрифты меньших размеров, чем стандартный 8×16 , можно увеличить количество строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 8×14 , то будет доступно 28 строк. Включение шрифта 8×8 увеличивает количество строк до 50 (аналогично режиму EGA 80×43 ) .

В текстовых режимах для каждой ячейки с символом можно указать атрибут , задающий способ отображения символа. Существует два отдельных набора атрибутов - для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных текстовых режимов позволяют выбрать один из 16-ти цветов символа, один из 8-ми цветов фона и включить или отключить мерцание (возможность выбора мерцания можно заменить на возможность выбора одного из 16-ти цветов фона), что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA, и позволяют включать повышенную яркость символа, подчёркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации .

Графические режимы

В отличие от своих предшественников (CGA и EGA) видеоадаптер VGA имел видеорежим с квадратными пикселами (то есть, на экране с соотношением сторон 4:3 соотношение горизонтального и вертикального разрешений было также 4:3). У адаптеров CGA и EGA пикселы были вытянуты по вертикали.

Стандартные графические режимы

Нестандартные графические режимы (X-режимы)

Перепрограммирование VGA позволяло достичь более высоких разрешений по сравнению со стандартными режимами VGA. Наиболее распространённые режимы таковы:

• 320×200 , 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличающийся от режима 13h (320×200, 256 цветов), этот режим имел четыре видеостраницы. Это позволяло реализовать двойную и даже тройную буферизацию .
• 320×240 , 256 цветов, 2 страницы. В этом режиме страниц меньше, зато квадратные пиксели.
• 360×480 , 256 цветов, 1 страница. Наибольшее разрешение на 256 цветах, которое позволяет VGA.

Во всех этих режимах используется плоскостная организация видеопамяти, концептуально похожая на используемую в 16цветных режимах, но использующая для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по 1 - т.е. биты 0-1 байта 0 в плоскости 0 давали биты 0-1 цвета пиксела 0, те же биты в плоскости 1 - биты 2-3 цвета, и т.д. Следующие биты того же байта давали цвета следующих пикселов, т.е. 4 расположенные "один параллельно другому" по одному адресу байта в 4 плоскостях задавали цвет 4 пикселов.

Такая организация видеопамяти позволяла использовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256цветной картинки, что давало возможность использования высоких разрешений, или же многих страниц.

Для работы с такой памятью использовался тот же секвенсер, что и в 16цветных режимах.

Зато из-за особенностей контроллера видеопамяти копирование данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h (это сильно зависит от конкретного машинного кода, исполняющего копирование, и конкретного сценария рисования, а именно заливки сплошным цветом, в общем случае плоскостная видеопамять куда медленнее обычной, и именно потому в SVGA от нее отказались полностью).

См. также

Примечания

1. Wilton, Richard IBM Video Hardware and Firmware // Programmer"s Guide to PC and Ps/2 Video Systems. - Microsoft Press, 1987. - С. 544. - ISBN 1-55615-103-9
2. Thompson, Stephen VGA-sign choices for a new video subsystem (англ.) . IBM Systems Journal (1988). Архивировано
3. Neal, J. D. VGA Sequencer Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано
4. Scott, Michael comp.sys.ibm.pc.hardware.video FAQ (англ.) (1997). Проверено 23 февраля 2007.
5. Архитектура видеоадаптеров EGA и VGA . (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
6. Neal, J. D. VGA Text Mode Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 15 декабря 2006.
7. Фролов, Александр; Фролов, Григорий Приложения . Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
8. Dnes, Walter Nicer console textmodes (англ.) .(недоступная ссылка - история ) Проверено 11 января 2007.
9. Rollins, Dan INT 10H 11H: EGA/VGA Character Generator Functions (англ.) . Tech Help! (1997). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 11 января 2007.
10. Abrash, Michael Mode X: 256-Color VGA Magic (англ.) . Graphics Programming Black Book (2001).(недоступная ссылка - история ) Проверено 30 марта 2007.

DVI (разъем)

Ссылки

Разрешение 4К / Ultra HD, ворвалось в мейнстрим как в компьютерных мониторах, так и в телевизорах. Вы можете быть удивлены, какие возможности имеются у четырех наиболее популярных типов соединений, которые вы должны использовать. Добро пожаловать в наш гид по достоинствам и подводным камням интерфейса HDMI, разъема DVI, стандарта DisplayPort и разъема VGA. Узнайте, что является новым, что старым, и что ну прям совсем устарело.

Интерфейс HDMI.

В наши дни, практически все телевизоры и компьютерные мониторы поддерживают подключение по HDMI. HDMI (High-Definition Multimedia Interface), который передает видео и аудио данные, а также обменивается контентом по одному каналу. Скорее всего, если вы пытаетесь что-то подключить к телевизору, или компьютеру и т.д. – вы собираетесь использовать HDMI.

Интерфейс HDMI используется в очень широком спектре потребительской электроники, включая ноутбуки, настольные компьютеры, мобильные устройства, в устройствах Chromecast, в медиаплеере Roku, Blue-Ray проигрывателях, HTiB, и многом, многом другом – таким образом, это довольно знакомый и привлекательный формат для большинства людей, и самый популярный среди общих потребителей.
HDMI-кабель до самого последнего времени, был стандартом , по которому работали большинство компаний бытовой электроники. Хорошо, если все оборудование в вашем доме поддерживает стандарт , но вы должны знать, что есть новая версия, вышедшая под названием , которая переводит возможности интерфейса HDMI на следующий уровень.

После введения 4К / Ultra HD разрешения, телевизоры перешли к стандарту . Интерфейс может передавать видео сигналы с пиксельным разрешение 3820 x 2160 с частотой до 60 кадров в секунду и до 32 каналов несжатого многоканального цифрового звука, все через те же высокоскоростные HDMI кабели, которые были вокруг в течении многих лет. Правильно: ничего в кабелях или разъемах не изменилось, только оборудование, подключенное к ним. Так что нет никакой необходимости покупать кучу новых кабелей, если только вы решите обновить свое оборудование. Вы можете узнать больше о последней версии интерфейса HDMI .

Так как интерфейс HDMI прогрессировал до этой новой версии, есть теперь еще меньше причин менять любой из этих типов коммутации, кроме некоторых очень определенных ситуаций, которые мы рассмотрим ниже.

Стандарт DisplayPort.

Разъем DVI.

DVI (Digital Visual Interface) стал известен как стандартный формат подключения дисплея примерно в 1999 году, но с течением времени HDMI фактически заменил его. Разъем DVI предназначен для доставки несжатого цифрового видео контента и может быть сконфигурирован для поддержки нескольких режимов, таких как DVI-D (только цифровые), разъем DVI-А (только аналоговый), или DVI-I (цифровой и аналоговый). Цифровой видеосигнал передается через DVI, по существу идентичен, как и HDMI, хотя есть и различия между двумя форматами, а именно отсутствие в DVI аудио сигнала.
Вы не найдете разъема DVI на HD-телевизорах, или Blue-Ray проигрывателях, в любом случае вы и не хотите использовать DVI для вашего телевизора с плоским экраном, так как вам потребуется дополнительные аудио кабели. Но для компьютерных мониторов, на которых часто отсутствуют динамики, подключение через разъем DVI по-прежнему остается популярным вариантом. Вы также найдете разъемы DVI на некоторых старых проекторах, как правило, он прячется в каком-то пыльном углу офиса. Если вам нужно получить разрешение 4К, вы должны использовать интерфейсы HDMI или .

Существует два различных типа разъемов DVI, одноканальные (single-link) и двухканальные (dual-link). В двухканальных DVI разъемах пины фактически удваивают мощность передачи и обеспечивают более высокую скорость передачи и качество сигнала. Например, в ЖК-телевизоре с помощью одного разъема DVI можно вывести на экран максимальное разрешение 1920×1200 – в двухканальном для этого же экрана максимальное разрешение составляет 2560×1600.

Разъем VGA.

Ранее промышленный стандарт, а ныне одной ногой уже за дверью, разъем VGA (Video Graphics Array) - это аналоговый видеоинтерфейс, только видео связь. Его редко увидите на телевизорах, хотя все равно вы можете найти его на старых ПК и проекторах.
В конце 2010 года, коллектив крупных компаний, таких как Intel и Samsung совместными усилиями, решили похоронить VGA разъем, объявив о планах отказаться от формата и ускорить принятие по умолчанию интерфейса HDMI и для мониторов ПК.

Мы не рекомендуем стараться изо всех сил использовать VGA, но если ваше оборудование использует только стандарт VGA – и вы не особенно требовательны в отношении качества видео сигнала, то на крайний случай он все же сойдет.

Иногда 15-контактный разъем называется “PC-RGB”, также “D-sub 15”, или “DE-15”. Некоторые ноутбуки и другие компактные устройства поставляются с мини-VGA разъемом, вместе с полноразмерным разъемом VGA.

Вывод:

Если вы подключаетесь к телевизору, вам нужен интерфейс HDMI. Если вы геймер, или проводите за компьютером весь день, то интерфейс может быть лучшим вариантом, особенно теперь, когда он стал более популярен и везде есть поддержка этого стандарта. DVI и VGA-прежнему служат для подключения компьютеров и мониторов, но VGA является ограниченным стандартом в своем потенциале качественного изображения. Сегодня, если нам нужно качественное воспроизведение аудио видео потока, мы все-таки больше отдаем предпочтение интерфейсам HDMI и DisplayPort.

Vention, special for you!