VGA: cos'è questo cavo, driver, adattatore grafico? QVGA. Descrizione e informazioni QVGA

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Termine VGA viene spesso utilizzato anche per fare riferimento alla risoluzione 640x480 indipendentemente dall'hardware del display, sebbene ciò non sia del tutto vero (ad esempio, la modalità 640x480 con profondità di colore a 16, 24 e 32 bit non è supportata dagli adattatori VGA, ma può essere generata sul monitor progettato per funzionare con un adattatore VGA utilizzando adattatori SVGA). Questo termine viene anche utilizzato per fare riferimento a un connettore VGA subminiaturizzato D a 15 pin per la trasmissione di segnali video analogici a varie risoluzioni.

Architettura dell'adattatore video VGA

VGA (così come EGA) è costituito dai seguenti sottosistemi principali (popolarmente, la parola "sequencer" era chiamata un insieme di registri per il controllo dell'accesso ai piani di memoria video):

A differenza di CGA ed EGA, i sottosistemi principali si trovano in un microcircuito, il che consente di ridurre le dimensioni dell'adattatore video (anche EGA è stato implementato in un chip, almeno i suoi cloni taiwanesi non originali). Nei computer PS/2, l'adattatore video VGA è integrato nella scheda madre.

Differenze da EGA

Il BIOS VGA memorizza i seguenti tipi di caratteri e funzioni per scaricarli e attivarli:

• 8 × 16 pixel (carattere VGA standard),
• 8 × 14(per compatibilità EGA),
• 8 × 8(per compatibilità CGA).

In genere, questi caratteri corrispondono alla tabella codici CP437. Supporta anche il caricamento programmatico dei caratteri, che possono essere utilizzati, ad esempio, per la russificazione.

Sono disponibili le seguenti modalità standard:

Utilizzo di caratteri più piccoli dello standard 8 × 16, puoi aumentare il numero di righe in modalità testo. Ad esempio, se includi il carattere 8 × 14 allora saranno disponibili 28 linee. Abilitazione del carattere 8 × 8 aumenta il numero di righe a 50 (simile a EGA 80 × 43) .

Nelle modalità testo, per ogni cella con un carattere, puoi specificare attributo che specifica come viene visualizzato il simbolo. Ci sono due set separati di attributi, uno per le modalità colore e uno per il bianco e nero. Gli attributi delle modalità di testo a colori consentono di selezionare uno dei 16 colori dei simboli, uno degli 8 colori di sfondo e abilitare o disabilitare lo sfarfallio (l'opzione sfarfallio può essere sostituita con l'opzione per selezionare uno dei 16 colori di sfondo), che coincide con le capacità di CGA. Gli attributi della modalità monocromatica sono gli stessi di quelli disponibili in MDA e consentono di includere una maggiore luminosità dei caratteri, sottolineatura, sfarfallio, inverso e alcune combinazioni di essi.

Modalità grafiche

A differenza dei suoi predecessori (CGA ed EGA), l'adattatore video VGA aveva una modalità video con pixel quadrati (ovvero, su uno schermo con un rapporto di aspetto di 4: 3, anche il rapporto tra le risoluzioni orizzontale e verticale era 4: 3). Gli adattatori CGA ed EGA hanno pixel allungati verticalmente.

Modalità grafiche standard

Modalità grafiche non standard (X-modes)

Riprogrammazione VGA consentita per risoluzioni più elevate rispetto alle modalità VGA standard. Le modalità più comuni sono:

• 320 × 200, 256 colori, 4 pagine. Esternamente non diverso dalla modalità 13h (320 × 200, 256 colori), questa modalità aveva quattro pagine video. Ciò ha consentito il doppio e persino il triplo buffering.
• 320 × 240, 256 colori, 2 pagine. In questa modalità, ci sono meno pagine, ma pixel quadrati.
• 360 × 480, 256 colori, 1 pagina. Massima risoluzione di 256 colori consentita da VGA.

In tutte queste modalità viene utilizzata un'organizzazione planare della memoria video, concettualmente simile a quella utilizzata nelle modalità a 16 colori, ma utilizzando 2 bit da ciascun piano per formare il colore, e non 1, ad es. i bit 0-1 del byte 0 nel piano 0 hanno fornito i bit 0-1 del colore del pixel 0, gli stessi bit nel piano 1 - i bit 2-3 dei colori, ecc. I bit successivi dello stesso byte davano i colori dei pixel successivi, ad es. 4 situati "uno parallelo all'altro" ad un indirizzo di byte su 4 piani impostano il colore di 4 pixel.

Una tale organizzazione della memoria video ha permesso di utilizzare l'intera memoria video della scheda, e non solo il piano 0 in 64K, per formare un'immagine a 256 colori, che ha permesso di utilizzare risoluzioni elevate o molte pagine.

Per lavorare con una tale memoria, è stato utilizzato lo stesso sequencer delle modalità a 16 colori.

Ma a causa delle peculiarità del controller di memoria video, la copia dei dati nella memoria video avviene quattro volte più velocemente rispetto alla modalità 13h (questo dipende molto dal codice macchina specifico che esegue la copia e dallo scenario di disegno specifico, vale a dire, riempimento con un colore solido, in il caso generale, la memoria video in-plane è molto più lenta del solito, ed è per questo che SVGA l'ha abbandonata del tutto).

Guarda anche

Note (modifica)

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DVI (connettore)

Link

La nostra generazione vive nell'era della rivoluzione scientifica e tecnologica, ma poiché siamo “dentro il processo”, non ci accorgiamo del rapido cambio di generazioni dei dispositivi tecnici che ci circondano. Se i precedenti elettrodomestici potevano funzionare per decenni, ora in due o tre anni sono irrimediabilmente obsoleti: appaiono nuove idee, nuove tecnologie e materiali che consentono di realizzare queste idee.

Fin dalla creazione dei primi trasmettitori di scintilla, le apparecchiature elettroniche sono state analoghe. Tuttavia, dopo la seconda guerra mondiale, quando furono inventati il ​​transistor bipolare e il transistor ad effetto di campo, furono sviluppati i primi circuiti integrati, le tecnologie digitali iniziarono a conquistare un posto al sole. Dal punto di vista dei circuiti, le apparecchiature digitali sono più complesse di quelle analogiche, ma la sua funzionalità è molto più ampia e alcune di esse sono fondamentalmente irraggiungibili nell'elaborazione del segnale analogico. Nonostante ciò, nel campo delle moderne tecnologie televisive, i segnali video analogici sono ampiamente utilizzati e non diventeranno un ricordo del passato.

Il problema della rappresentazione digitale di un segnale video è che la sua larghezza dello spettro è molte volte maggiore della larghezza dello spettro dello stesso segnale video, ma in forma analogica. I moderni sistemi di televisione digitale, che vengono gradualmente adottati in tutto il mondo, non sono in grado di funzionare con un segnale non compresso. Deve essere codificato utilizzando l'algoritmo MPEG, noto per essere un algoritmo con perdita di dati. Quindi si scopre che, nonostante lo sviluppo e il miglioramento delle tecnologie digitali, è più facile ed economico utilizzare formati video analogici per trasmettere un segnale video su lunghe distanze: sia la larghezza dello spettro del segnale è abbastanza accettabile, sia il parco attrezzature è ampio, e le tecnologie sono state elaborate alla perfezione.

Interfacce digitali DVI e il suo sviluppo HDMI sono, in generale, interfacce del prossimo, ma del futuro, e sono destinate a risolvere altri problemi.

Il segnale video analogico utilizzato nei moderni sistemi televisivi può essere composito e componente.

CV composito(video composito) è il tipo più semplice di segnale video analogico, in cui le informazioni su luminosità, colore e tempo vengono trasmesse in forma mista. Nelle prime fasi dello sviluppo della tecnologia video, era il segnale composito che veniva trasmesso su un cavo coassiale che collegava videoregistratori o lettori video ai televisori.

Una versione migliore del segnale composito è il segnale S ‑ Video... Questo tipo di segnale video analogico prevede la trasmissione separata del segnale di luminanza (Y) e di due segnali di crominanza (C) combinati attraverso cavi indipendenti, motivo per cui questo segnale è anche chiamato YC. Poiché i segnali di luminanza e crominanza vengono trasmessi separatamente, il segnale S-Video occupa una larghezza di banda notevolmente più ampia rispetto al segnale composito. Rispetto al video composito, l'S-Video offre un notevole guadagno in termini di nitidezza e stabilità dell'immagine e, in misura minore, di resa cromatica. S-Video è ampiamente utilizzato in apparecchiature semi-professionali, studi di trasmissione e durante la registrazione su pellicola da 8 mm nello standard Hi-8 di Sony.

Per la televisione ad alta definizione e il video del computer, queste interfacce non sono adatte perché non forniscono la risoluzione dell'immagine richiesta.

Video a componenti

Per ottenere la massima qualità dell'immagine e creare effetti video in apparecchiature professionali, il segnale video è suddiviso in più canali. Ad esempio, nel sistema RGB, il segnale video è suddiviso in componenti rossa, blu e verde, nonché un segnale di sincronizzazione. Questo segnale è anche chiamato segnale RGBS, è il più diffuso in Europa.

Esistono diverse varianti del segnale RGB a seconda di come vengono trasmessi i segnali di sincronizzazione. Se gli impulsi di sincronizzazione vengono trasmessi nel canale verde, il segnale viene chiamato RGsB e se il segnale di sincronizzazione viene trasmesso in tutti i canali di colore, allora RsGsB.

Utilizzare quattro cavi BNC o un connettore SCART per collegare il segnale RGBS.

Cavo video RGBS con connettori BNC.

Connettore SCART

Tabella 1. Scopo dei contatti del connettore SCART

Il sistema YUV, che si è diffuso negli Stati Uniti, utilizza un diverso insieme di componenti: luminanza mista e segnali di sincronizzazione, nonché segnali di differenza di colore rosso e blu. Ogni sistema di componenti richiede il proprio tipo di attrezzatura, ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Per combinare dispositivi di formati video diversi, sono necessari blocchi di interfaccia speciali. I connettori alle estremità dei cavi sono solitamente RCA o BNC.

Segnale YUV componente

Componente RGBHV

Il modo di formare un segnale video è il seguente: l'immagine viene scomposta in segnali di tre colori primari: rosso (Rosso - R), verde (Verde - G) e blu (Blu - B) - da qui il nome "RGB", a cui si aggiungono segnali di sincronizzazione orizzontale e verticale ( HV), e poi convertiti in un segnale RGB con impulsi di sincronismo nel canale verde (RGsB), che viene ulteriormente convertito in: segnale componente (differenza di colore) YUV, dove Y = 0,299 R + 0,5876 G + 0,114 V; U = R – Y; V = B – Y, quindi convertito in S-Video e video composito. Il video composito viene convertito in un segnale RF che combina segnali audio e video. Viene quindi modulato dalla frequenza portante e convertito in un segnale TV in onda.

Sul lato ricevente, il segnale a radiofrequenza viene convertito in un segnale video composito per effetto della demodulazione, dalla quale, a sua volta, per effetto di una serie di trasformazioni, si ottengono le componenti RGB e HV.

Il segnale del componente YPbPr viene convertito in RGB + HV, bypassando molti dei percorsi video. La separazione dei segnali di differenza di colore Pb e Pr in canali separati migliora notevolmente la precisione della fase della sottoportante del colore e non è necessaria alcuna regolazione del tono di colore.

I segnali HDTV (HDTV) 720p e 1080i vengono sempre trasmessi in formato componente, l'HDTV non esiste nei formati composito o s-video.

Quando è nato il formato DVD, è stato deciso che durante la digitalizzazione del materiale per la registrazione su DVD, fosse il segnale componente che sarebbe stato convertito in forma digitale e quindi elaborato utilizzando l'algoritmo di compressione video MPEG-2. L'uscita del segnale RGB dal lettore DVD è derivata dal segnale del componente YUV.

È importante notare la differenza tra il rapporto delle componenti di colore in RGB e un segnale di componenti in formato YUV (YPbPr). Nello spazio colore RGB, il contenuto relativo (peso) di ogni componente di colore è lo stesso, mentre in YPbPr tiene conto della sensibilità spettrale dell'occhio umano.

Rapporto dei componenti nello spazio colore RGB

Rapporto componenti nello spazio colore YPbPr

Le limitazioni alla distanza di trasmissione dei tipi di componenti del segnale video dalle sorgenti di segnale ai ricevitori sono riassunte nella Tabella 2 (per confronto, sono fornite anche alcune interfacce digitali).

Segnali video VGA

Uno dei tipi più comuni di segnale componente è il formato VGA.

Il formato VGA (Video Graphics Array) è un formato di segnale video progettato per l'output sui monitor dei computer.

In termini di risoluzione, i formati VGA sono generalmente classificati in base alla risoluzione delle schede video dei personal computer che generano i segnali video corrispondenti:

• VGA (640x480);
• SVGA (800x600);
• XGA (1024x780);
• SXGA (1280x1024);
• UXGA (1600x1200).

In ogni coppia di numeri, il primo mostra il numero di pixel in direzione orizzontale e il secondo in direzione verticale dell'immagine.

Maggiore è la risoluzione, minore è la dimensione degli elementi luminosi e migliore è l'immagine sullo schermo. Dovresti sempre lottare per questo, tuttavia, all'aumentare della risoluzione, aumenta il costo delle schede video e dei dispositivi di visualizzazione.

La tecnologia video si sta evolvendo rapidamente e alcuni formati di computer come MDA, CGA ed EGA sono un ricordo del passato. Ad esempio, il formato CGA, considerato il più diffuso da diversi anni, forniva un'immagine con una risoluzione di soli 320x200 in quattro colori!

Il formato video "più debole" attualmente in uso, VGA, è apparso nel 1987. Il numero di gradazioni di ciascun colore in esso contenuto è stato aumentato a 64, per cui il numero di colori possibili era 643 = 262144, che è ancora più importante per la computer grafica rispetto alla risoluzione.

Le assegnazioni dei pin del connettore VGA sono mostrate nella tabella.

Oltre ai segnali video effettivi (R, G, B, H e V), il connettore (secondo le specifiche VESA) fornisce anche alcuni segnali aggiuntivi.

Il canale DDC (Display Data Channel) è progettato per trasmettere un "dossier" dettagliato del display al processore, che, dopo averlo familiarizzato, produce un segnale ottimale per un determinato display con la risoluzione e le proporzioni richieste. Questo dossier, chiamato EDID (Extended Display Identification Data), è un blocco di dati con le seguenti sezioni: nome del marchio, numero di identificazione del modello, numero di serie, data di rilascio, dimensioni dello schermo, risoluzioni supportate e risoluzioni dello schermo native.

Pertanto, dalla tabella si può vedere che se non si utilizza il canale DDC, il segnale VGA è, in effetti, un segnale RGBHV component.

Nelle apparecchiature professionali, di solito viene utilizzato un cavo 5-BNC invece di un cavo DB-15 D-Sub per migliori prestazioni della linea di trasmissione. Tale cavo si adatta meglio al ricevitore e al trasmettitore in termini di impedenza, ha meno diafonia tra i canali e quindi è più adatto per la trasmissione di segnali video ad alta risoluzione (ampio spettro del segnale) su lunghe distanze.

Cavo VGA a connettore DB-15

Cavo VGA con cinque connettori BNC

Attualmente, i dispositivi di visualizzazione più utilizzati sono 4: 3: 800x600, 1024x768 e 1400x1050, ma esistono formati con proporzioni insolite: 1152x970 (circa 6: 5) e 1280x1024 (5: 4).

La proliferazione dei flat panel sta spingendo il mercato verso un più ampio utilizzo di display widescreen 16:9 con risoluzioni di 852x480 (display al plasma), 1280x768 (display a cristalli liquidi), 1366x768 e 920x1080 (display al plasma e a cristalli liquidi).

La larghezza di banda del collegamento richiesta per un segnale VGA o un amplificatore video è determinata moltiplicando il numero di pixel orizzontali per il numero di linee verticali per il frame rate. Il risultato ottenuto deve essere moltiplicato per un fattore di sicurezza di 1,5.

W [Hz] = Gore * Vert * Frame * 1.5

La velocità di scansione orizzontale è il prodotto del numero di linee (o righe di pixel) e della frequenza dei fotogrammi.

Pertanto, un segnale UXGA richiede una larghezza di banda di 173 MHz. Questa è una banda enorme: si estende dalle frequenze audio al settimo canale TV!

Come allungare un segnale componente

In pratica, spesso è necessario trasmettere segnali video su distanze maggiori di quelle indicate nelle tabelle precedenti. Una soluzione parziale al problema è l'utilizzo di cavi coassiali di alta qualità con bassa resistenza ohmica, ben abbinati alla linea, e con un basso livello di rumore. Questi cavi sono piuttosto costosi e non forniscono una soluzione completa al problema.

Se il dispositivo di ricezione del segnale si trova a una distanza considerevole, è necessario utilizzare apparecchiature specializzate, i cosiddetti estensori di interfaccia. I dispositivi di questa classe aiutano ad eliminare la limitazione iniziale sulla lunghezza della linea di comunicazione tra il computer e gli elementi della rete di informazioni. Gli extender di segnale VGA funzionano nell'hardware, quindi sono privi di problemi con la compatibilità del software, la negoziazione del codec o la conversione del formato.

Se consideriamo una linea passiva (cioè una linea senza apparecchiatura terminale attiva), il cavo RG-59 è in grado di trasmettere video composito, segnale televisivo di standard PAL o NTSC solo per 20-40 m (o fino a 50-70 m tramite cavo RG-11). Cavi dedicati come Belden 8281 o Belden 1694A estenderanno il raggio di trasmissione di circa il 50%.

Per i segnali VGA, Super-VGA o XGA ricevuti dalle schede grafiche del computer, un normale cavo VGA può trasferire immagini a una risoluzione di 640x480 su una distanza di 5-7 m (e con una risoluzione di 1024x768 e oltre, tale cavo non dovrebbe essere più lungo di 3 metri). I cavi industriali VGA / XGA di alta qualità forniscono una portata fino a 10-15, raramente fino a 30 m. Inoltre, la linea di comunicazione sarà soggetta a perdite ad alta frequenza, che si manifestano in una diminuzione della luminosità fino alla completa scomparsa di colore, deterioramento della risoluzione e della nitidezza.

Per eliminare questo problema, è possibile utilizzare un amplificatore equalizzatore lineare collegato PRIMA del cavo lungo. Utilizza un circuito di compensazione delle perdite ad alta frequenza chiamato controllo EQ (Cable Equalization) o HF (High Frequency). Il circuito EQ fornisce un'amplificazione del segnale dipendente dalla frequenza per "appiattire" la risposta in frequenza. Il controllo generale del guadagno consente di evitare le normali perdite (ohmiche) nel cavo.

Tali amplificatori lineari consentono (utilizzando cavi di massima qualità) di trasmettere un segnale con una risoluzione fino a 1600x1200 (60 Hz) a distanze fino a 50-70 m (e oltre, a risoluzioni inferiori).

Tuttavia, questo non è sempre sufficiente: a volte sono necessarie lunghe distanze, a volte si può indurre un rumore su un cavo lungo, che l'amplificatore lineare non può affrontare. In questo caso, il solito cavo coassiale VGA può essere sostituito con un supporto diverso e più adatto. Oggi per questo viene spesso utilizzato un cavo a doppino intrecciato economico e conveniente, installando convertitori speciali (trasmettitore e ricevitore) alle estremità del cavo.

Il trasmettitore di questo extender converte i segnali video in un formato bilanciato differenziale che è più adatto per doppini intrecciati. Sul lato ricevente, viene ripristinato il formato video standard.

Viene utilizzato un normale cavo Ethernet, categoria 5 o superiore. Per i segnali video, è più adatto un cavo non schermato (UTP). A causa del basso costo di tale cavo, l'intero percorso di trasmissione del segnale di solito non aumenta di prezzo, nonostante la necessità di installare dispositivi aggiuntivi.

Questo metodo di estensione del segnale VGA funziona bene fino a 300 m.

Metodi simili possono essere utilizzati per allungare altri tipi di segnali componenti (YUV, RGBS, s-Video), l'industria produce i corrispondenti tipi di dispositivi.

Si noti che per la trasmissione di video component YUV, i dispositivi per il segnale VGA sono generalmente adatti (e questo è stabilito nelle loro descrizioni), se si utilizzano i loro canali R, G, B per trasmettere i canali Y, U e V (il i canali di sincronizzazione H e V possono essere omessi). Di solito è sufficiente utilizzare cavi adattatori per abbinare il tipo di connettori.

Il mezzo di trasmissione nei cavi di prolunga può anche essere fibra ottica e canale radio wireless. Rispetto ai cavi a doppino intrecciato, la fibra aumenterà significativamente il costo e la comunicazione wireless non fornirà un'immunità e un'affidabilità sufficienti al rumore e non è facile ottenere l'autorizzazione per utilizzarla.

La risoluzione per i dispositivi digitali e analogici è esattamente la stessa, ma ci sono alcune differenze nella sua definizione. Nei dispositivi analogici, l'immagine viene costruita utilizzando le cosiddette linee TV, questo è stato determinato sin dall'inizio della televisione. Nelle apparecchiature digitali, l'immagine è costruita in un modo diverso, a causa dei pixel quadrati.

Risoluzione NTSC e PAL.
Esistono due standard nella televisione analogica: NTSC e PAL. Lo standard NTSC (National Television System Committee) è utilizzato principalmente in Nord America e Giappone, mentre PAL (Phase Alternating Line), invece, è utilizzato in Europa e in molti paesi asiatici e africani. NTSC ha una risoluzione di 480 linee e una frequenza di aggiornamento di 60 campi interlacciati o 30 fotogrammi al secondo. La nuova designazione per lo standard 480i60 definisce il numero di linee e la frequenza di aggiornamento e la lettera "i" sta per interlacciato. Lo standard PAL produce una risoluzione di 576 linee e una frequenza di aggiornamento di 50 campi o 25 fotogrammi completi al secondo e la nuova designazione dello standard è 576i50. Entrambi gli standard trasmettono esattamente la stessa quantità di informazioni al secondo. Quando si digitalizzano informazioni video analogiche, il calcolo del numero massimo di pixel si basa sul numero di linee televisive, quindi esiste una dimensione massima rigorosamente definita del materiale video digitalizzato, che è definita come D1 o 4CIF.

Se parliamo di risoluzione puramente digitale, non digitalizzata, allora qui è sempre più flessibile e questi tipi di risoluzione prendono le loro basi nell'ambiente informatico e ora sono diventati standard mondiali. Non ci sono restrizioni NTSC e PAL in questa risoluzione. VGA (Video Graphics Array - Video Graphics Array) è uno sviluppo IBM progettato specificamente per la visualizzazione di grafica su un PC. La risoluzione VGA è di 640x480 pixel. Tutti i monitor dei computer supportano questa risoluzione e i suoi analoghi.

Con i sistemi basati su telecamere di rete completamente digitali, è possibile ottenere ulteriore flessibilità con una risoluzione che ha origine nell'ambiente informatico ed è uno standard accettato in tutto il mondo. Le limitazioni degli standard NTSC e PAL non sono più rilevanti. VGA (Video Graphics Array) è un sistema di visualizzazione grafica per PC sviluppato da IBM Corporation. La sua risoluzione è di 640x480 pixel, questo formato viene solitamente utilizzato nelle telecamere di rete non megapixel. La risoluzione VGA è generalmente più adatta per le telecamere di rete perché il video basato su VGA utilizza pixel quadrati che corrispondono a quelli sui monitor dei computer. I monitor dei computer supportano la risoluzione VGA o equivalente. Questo tipo di risoluzione è più vicino ai sistemi di videosorveglianza di rete.

Risoluzioni megapixel.
I moderni sistemi di videosorveglianza sono andati molto avanti e sono già significativamente superiori a quelli analogici nella qualità dell'immagine. Le moderne telecamere di rete sono in grado di funzionare con una risoluzione megapixel, il che significa che il loro sensore di immagine contiene un milione o anche più pixel. Le fotocamere Megapixel mostrano un'immagine più dettagliata, possono facilmente vedere i volti delle persone o piccoli oggetti. La capacità di lavorare con una risoluzione megapixel è uno dei modi in cui le telecamere di rete sono superiori alle telecamere analogiche. La massima risoluzione possibile di una telecamera analogica dopo la digitalizzazione da un DVR è D1 o 720x576. Ciò corrisponde a circa 0,4 megapixel. Rispetto al formato megapixel, la risoluzione standard è 1280x1024, che corrisponde a 1,3 megapixel. Questa risoluzione supera le telecamere analogiche di oltre tre volte, ma questo non è il limite perché ci sono telecamere che funzionano con una risoluzione di due o anche tre megapixel. Oltre a tutto, la risoluzione megapixel ha un altro vantaggio significativo. In questa risoluzione, viene formata un'immagine con un rapporto di aspetto diverso (il rapporto tra larghezza e altezza dell'immagine). I televisori convenzionali funzionano in formato 4:3 e alcune delle telecamere di rete megapixel sono in grado di avere un formato 16:9. Il vantaggio di questo formato è che le informazioni video non necessarie vengono ritagliate nella parte superiore e inferiore, il che può ridurre significativamente la larghezza di banda e i requisiti di archiviazione.

Risoluzione HDTV.
Questa risoluzione è quasi cinque volte superiore rispetto ai sistemi analogici standard e, oltre a ciò, l'HDTV ha una maggiore chiarezza dei colori e, naturalmente, ha la capacità di utilizzare il formato 16:9.
Ci sono due principali standard HDTV definiti dalla SMPE (Society of Motion Picture and Television Engineers):
SMPTE 296M (HDTV 720P) - Questa risoluzione è standardizzata come 1280 x 720 pixel in alta definizione e 16:9 a 25/30 Hz progressivi. Ciò corrisponde a circa 25-30 fotogrammi al secondo, a seconda dei diversi paesi, e 50/60 Hz corrispondono rispettivamente a 50-60 fotogrammi al secondo.
SMPTE 274M (HDTV 1080) è definito come una risoluzione più elevata di 1920 x 1080 pixel con colore ad alta definizione 16:9, scansione progressiva interlacciata a 25/30 Hz e 50/60 Hz.
Le videocamere che operano in questi standard forniscono un'elevata qualità delle immagini HDTV, alta risoluzione, riproduzione nitida dei colori e frame rate elevati. Questa risoluzione si basa su pixel quadrati, proprio come i monitor dei computer. Utilizzando HDTV a scansione progressiva, non è necessario il deinterlacciamento video.

1. Introduzione.

In connessione con l'aumento della fornitura di apparecchiature IP e l'aumento dei formati di lavoro dei sistemi di videosorveglianza classici (analogici), sorgono sempre più domande relative alla corretta definizione del formato dell'immagine. Vengono utilizzate varie designazioni della qualità dell'immagine, come i formati CIF, i formati VGA, la designazione del numero di megapixel, il numero di linee TV, la designazione del formato come numero di punti verticali moltiplicato per il numero di punti orizzontali. Tutta questa varietà di designazioni è indicata da vari produttori per determinare la qualità dell'immagine della fotocamera e ogni produttore le utilizza senza regole uniformi. Ad esempio, per alcune telecamere viene indicato solo il numero di linee TV, per altre solo il formato HDTV, per altre solo il numero di Megapixel.

In questo articolo, è stato fatto un tentativo di combinare dati da varie fonti su formati, risoluzioni, pixel dell'immagine e portare questi dati in un'unica tabella di corrispondenza, integrandola con i nostri commenti.

2. Descrizione delle designazioni.

Autorizzazione.

La risoluzione riflette quanto è dettagliata una determinata immagine. Il termine "risoluzione" viene utilizzato per le immagini digitali. Una risoluzione più alta significa più dettagli nell'immagine.

La risoluzione mostra anche il numero di pixel (punti) nell'immagine orizzontalmente e verticalmente. Ad esempio, una risoluzione di 800x600 indica 800 punti orizzontali e 600 punti verticali e un totale di 480.000 punti in questa immagine.

Formato.

Il formato di videosorveglianza è una designazione standardizzata della risoluzione verticale e orizzontale in pixel nelle sequenze YCbCr in un segnale video.

Nelle specifiche delle fotocamere vengono utilizzate varie designazioni di formato, come CIF, VGA, HD.

TVL - risoluzione verticale, importo massimo di linee televisive che una telecamera è in grado di trasmettere. Questo numero è limitato dallo standard CIR/PAL a 625 righe orizzontali e 470 righe in EIA/NTSC. Tenendo conto degli impulsi di sincronizzazione verticale, delle linee di equalizzazione, ecc., la risoluzione verticale massima è di 575 linee in CCIR / PAL e 470 linee in EIA / NTSC.

In questo caso, il valore TVL non dipende linearmente dalla risoluzione e dall'aspect ratio. Questa designazione è stata utilizzata per definire la qualità dell'immagine delle telecamere analogiche, ma continua ad essere utilizzata da alcuni produttori di moderne telecamere IP.

3. Differenza nei formati.

3.1 Formati CIF

CIF è stato originariamente progettato per una facile conversione tra gli standard PAL e NTSC con una risoluzione dichiarata di 352 x 288.

NTSC = 352 x 240, 30 Hz

corrisponde a

CIF = 352 x 288, 30 Hz

corrisponde a

PAL = 352 x 288, 25 Hz

Nel tempo, il formato CIF ha cessato di soddisfare i crescenti requisiti di qualità dell'immagine e, con la creazione di nuove matrici di telecamere CMOS/CCD e nuovi chip di acquisizione video, sono comparsi nuovi formati basati su CIF.

Questa tabella descrive le visualizzazioni standard del formato CIF.

Nei moderni sistemi di videosorveglianza, il formato 4CIF ha guadagnato la massima popolarità, che per lungo tempo è stato considerato lo standard per determinare la qualità dell'immagine. durante la digitalizzazione di un segnale video analogico, il numero massimo di linee televisive è limitato dalla risoluzione della matrice della telecamera (chip di acquisizione video).

Il formato 4CIF assume risoluzioni di 704x576, 720x576, 768x576. Questa gamma di risoluzioni dipende dal tipo di apparecchiatura utilizzata.

Questa figura mostra le differenze di dimensione tra le visualizzazioni del formato CIF.

3.2 formati VGA

Il formato VGA è stato sviluppato per un display grafico computerizzato con risoluzione 640x480 con una frequenza di aggiornamento di 60Hz e 256 colori diversi. Successivamente, il formato VGA ha ricevuto un ampio sviluppo in termini di risoluzione (fino a 1600x1200 e oltre) e profondità di colore in bit (fino a 16, 24 e 32 bit).

La tabella mostra le visualizzazioni standard del formato VGA.

Formati 3.3 Megapixel

Con la creazione di nuove telecamere di rete che forniscono una risoluzione megapixel per l'acquisizione delle immagini, sono emersi requisiti aggiuntivi per i sistemi di videosorveglianza, che sono fondamentalmente diversi dal formato CIF.

Al momento, la principale differenza tra i formati di immagine delle telecamere IP è determinata dalla massima risoluzione di lavoro. Aumentando il numero di pixel sulla matrice CMOS \ CCD, ad es. maggiore risoluzione e sensibilità del sensore, offre nuove opportunità per estrarre dettagli in un'area specifica dell'immagine e per ottenere una migliore immagine video. Questo è un grande vantaggio, soprattutto se utilizzato nella videosorveglianza per identificare persone e oggetti o per visualizzare b oh ampia area dell'immagine.

In termini di contenuto informativo, la nuova IP-camera da 5Mpixel è in grado di sostituire 12 telecamere analogiche puntate sullo stesso territorio.

La foto sotto mostra le differenze nell'immagine reale del formato 4CIF, che è entrato attivamente nei moderni progetti di videosorveglianza, e il nuovo formato della telecamera IP Megapixel.

3.4 formati HD

Nel 2010, nuove linee di telecamere IP di vari produttori hanno iniziato a supportare i formati HDTV 720p e HDTV 1080p.

SMPE ha sviluppato i seguenti standard per i flussi video HD:

• SMPTE 296M (HDTV 720P) - Risoluzione 1280 × 720 con proporzioni 16: 9, scansione progressiva, 25/30 Hz i.e. 25/30 fotogrammi/sec e 50/60 Hz, ad es. 50/60 fps
• SMPTE 274M (HDTV 1080p) - Risoluzione 1920 × 1080 con proporzioni 16: 9, scansione progressiva interlacciata, 25/30 Hz i.e. 25/30 fotogrammi/sec e 50/60 Hz, ad es. 50/60 fps

Nelle moderne linee di fotocamere, spesso trovi anche:

• (HDTV 720P) - risoluzione 1280x800 con proporzioni 16:10, scansione progressiva, 25/30 Hz i.e. 25/30 fps

Le telecamere conformi a SMPTE offrono qualità HDTV e tutti i vantaggi dell'HDTV: alta definizione, fedeltà dei colori e frame rate elevati.

4. Tabella riepilogativa.

Questa tabella confronta il formato Immagine con la corrispondente Risoluzione per questo formato con la corrispondente matrice CMOS \ CCD della videocamera. Si è anche tentato di integrare la tabella con la designazione del numero di TVL.

• SQCIF 128 × 96 0,012 Mpixel, fino a 100 TVL
• QCIF 176x144 0,025 Mpixel, fino a 150 TVL
• QVGA 320 × 240 0,076 Mpixel, fino a 200 TVL
• CIF 352x288 0,101 Mpixel fino a 250 TVL
• WQVGA 400 × 240 0,096 Mpixel, fino a 250 TVL
• HVGA 640 × 240 0,153 Mpixel, fino a 300 TVL
• 2CIF 704x288 0,207 Mpixel, fino a 330 TVL
• nHD 640 × 360 0,230 Mpixel, fino a 380 TVL
• VGA 640 × 480 0,307 Mpixel, fino a 450 TVL
• WVGA 800 × 480 0,384 Mpixel, fino a 480 TVL
• 4CIF (D1) 704x576 0,405 Mpixel, fino a 576 TVL
• SVGA 800 × 600 0,480 Mpixel,
• WSVGA 1024 × 600 0,614 Mpixel,
• XGA 1024 × 768 0,786 Mpixel,
• XGA + 1152 × 864 0,995 Mpixel,
• WXGA 1280 × 768 0,983 Mpixel,
• HDTV 720p 1280x720 1 Mpixel,
• HDTV 720p 1280x800 1 Mpixel,
• SXGA 1280 × 1024 1,31 Mpixel,
• WXGA + 1440 × 900 1,29 Mpixel,
• WXGA ++ 1600 × 900 1,44 Mpixel,
• SXGA + 1400x1050 1,47 Mpixel,
• 16CIF 1408x1152 1,62 Mpixel,
• XJXGA 1540 × 940 1,54 Mpixel,
• WSXGA 1600 × 1024 1,64 Mpixel,
• WSXGA + 1680 × 1050 1,68 Mpixel,
• UXGA 1600 × 1200 1,92 Mpixel,
• HDTV 1080p 1920 × 1080 2 Mpixel,
• WUXGA 1920 × 1200 2,3 Mpixel,
• QXGA 2048 × 1536 3,1 Mpixel,
• QWXGA 2048 × 1152 2,4 Mpixel,
• WQXGA 2560 × 1440 3,7 Mpixel,
• WQXGA 2560 × 1600 4,1 Mpixel,
• QSXGA 2560 × 2048 5,2 Mpixel,
• WQSXGA 3200 × 2048 6,6 Mpixel,
• QUXGA 3200 × 2400 7,7 Mpixel,
• WQUXGA 3840 × 2400 9,2 Mpixel,
• HSXGA 5120 × 4096 21 Mpixel,
• WHSXGA 6400 × 4096 26 Mpixel,
• HUXGA 6400 × 4800 31 Mpixel,
• WHUXGA 7680 × 4800 37 Mpixel.