Segnali VGA e video componente: vediamoli nel dettaglio. Connettore VGA: piedinatura, scopo

Ogni utente di PC prima o poi si trova a dover collegare il proprio laptop o personal computer a un monitor utilizzando vari cavi e connettori. Tutti loro differiscono l'uno dall'altro nella struttura, nella qualità dell'immagine e nella lunghezza massima consentita del cavo. Negli anni '90 per collegare i monitor CRT veniva utilizzato un connettore VGA a 15 pin, che produceva una buona immagine per l'epoca. Nel corso del tempo, la risoluzione fornita da VGA è diventata insufficiente ed è stata sostituita da una nuova interfaccia DVI a 17 (17-29) pin con la capacità di visualizzare una risoluzione molto più elevata grazie alla sua rendimento più elevato.

connettore DVI

Per sviluppare la Digital Visual Interface (DVI), le grandi aziende hanno unito le forze. È stato deciso congiuntamente che non era opportuno convertire il segnale due volte. Di conseguenza, gli sviluppatori hanno deciso di creare un'unica interfaccia digitale in grado di visualizzare l'immagine originale senza modifiche inutili o perdita di qualità.

Principio di funzionamento fondamentale l'interfaccia risiede nella nuova tecnologia del protocollo di codifica dei dati TMDS. Le informazioni precedentemente implementate dal protocollo vengono trasmesse in sequenza al dispositivo.

L'interfaccia consente di raggiungere una risoluzione di 1920x1080 ad una frequenza di 60 Hz. Questi parametri ti permettono di raggiungere portata 1,65 Gb/s e utilizza una singola connessione TMDS. Se vengono utilizzate due connessioni, la velocità aumenterà a 2 Gb/s. Con prestazioni così elevate, DVI è una spanna sopra i suoi predecessori.

Per spiegare all'utente medio perché la Digital Visual Interface è così buona, possiamo solo dire che si tratta di un'interfaccia video digitale. Non è difficile distinguerlo dal suo predecessore analogico: i connettori sono sempre bianchi, il che rende impossibile confonderlo con gli altri. Anche la forma e il maggior numero di pin sono differenze caratteristiche dell'interfaccia.

Il cavo di interfaccia ha una lunghezza limitata, come altri connettori, la sua lunghezza massima non è superiore a 10 m, ovvero 7 metri in più rispetto a VGA.

Principali tipologie e differenze

Oltre alle differenze caratteristiche rispetto alle altre interfacce, anche la Digital Visual Interface differisce l'una dall'altra. Le principali differenze tra loro sono il numero di canali e la capacità di trasmettere un segnale analogico. Diamo uno sguardo più da vicino alle varianti popolari:

La differenza tra i connettori può essere riassunta semplicemente: la lettera D indica la presenza di solo segnale digitale, la lettera A indica solo segnale analogico, la lettera I indica la presenza di entrambi i tipi di segnali.

Nel caso in cui la scheda video abbia un'uscita Digital Visual Interface, ma il monitor abbia solo VGA, gli adattatori sono adatti. Quando acquisti gli adattatori, devi comprendere la differenza tra DVI-I e DVI-D perché il primo sarà in grado di trasmettere il segnale a VGA; c'è un canale analogico, ma il secondo non ha un canale di comunicazione analogico e non sarà possibile trasmettere un'immagine attraverso di esso tramite appositi convertitori costosi;

Oltre agli adattatori DVI-VGA e VGA-DVI, ci sono altri adattatori DVI-HDMI, HDMI-DVI, DVI-DisplayPort, DisplayPort-DVI, tutti trasmettono un segnale digitale tra loro e non dovrebbero esserci problemi di connessione.

Svantaggi della tecnologia

L'unico inconveniente significativo della tecnologia è limitazione della lunghezza del cavo. Ad esempio, quando si utilizza un cavo da 15 metri, la risoluzione massima raggiungibile è 1280x1024, ma se si utilizza solo un cavo da 5 metri, la risoluzione aumenterà a 1920x1200. Se devi connettere un dispositivo a lunga distanza senza perdere il segnale, dovrai utilizzare ripetitori aggiuntivi, che rafforzerà il segnale.

connettore VGA

Nel 1987, Canon ha presentato al mondo un nuovo connettore VGA (Video Graphics Array), installato sulla scheda video con lo stesso nome. Le capacità della tecnologia erano più che sufficienti, perché la risoluzione originale era 640x480. La massima risoluzione possibile senza perdita di qualità dell'immagine che Video Graphics Array è in grado di produrre è 1280x1024. Nonostante siano apparse da tempo interfacce più efficienti che stanno spingendo il VGA fuori dal mercato, molti televisori e dispositivi video sono ancora dotati di questo connettore. La ragione dello spostamento è stata l’emergere di nuovi monitor che richiedono una risoluzione più elevata.

Il connettore ha un cablaggio a 15 pin ed è contrassegnato in blu (salvo rare eccezioni), il che lo rende facilmente distinguibile dal DVI (bianco). Lunghezza massima del cavo la connessione è limitata a 3 m.

Grazie allo sviluppo della tecnologia è emerso un nuovo standard, Super Video Graphics Array o SVGA, che utilizza la stessa connessione a 15 pin del Video Graphics Array ma è notevolmente superiore dal punto di vista tecnico. La differenza principale tra SVGA e VGA è numero di colori visualizzati, ce ne sono 16 milioni nella nuova versione dell'interfaccia, con 256 colori in quella vecchia.

Tipi principali

Esistono tre tipi principali di connettori VGA: DDC1, DDC2, E-DDC:

1. DDC1– consente al monitor di trasferire unilateralmente i dati con le informazioni sulle sue caratteristiche al computer. Dopodiché la scheda video determina queste informazioni sul cavo e rileva il monitor DDC ad esso collegato
2. DDC2– una specificazione di questo tipo consente lo scambio di informazioni a livello bilaterale. Innanzitutto, il monitor trasmette i propri dati al computer, dopodiché il computer adatta i parametri necessari al monitor collegato.
3. E-DDC– rappresenta la specifica più efficace. Le informazioni sui dati del monitor collegato sono state salvate nella memoria del dispositivo.

Tutti i 15 contatti sono disposti in 3 file da 5 contatti. Primi tre contatti sono responsabili della trasmissione di segnali video analogici in tre diversi colori (1,2,3). Ognuno di loro ha il suo terra- 6,7,8 rispettivamente. I pin 13 e 14 sono responsabili orizzontale e verticale sincronizzazione. Oltre a trasmettere un segnale video, l'interfaccia ha una comunicazione bidirezionale con il monitor.

Piedinatura dell'interfaccia:

Se stiamo parlando di un connettore mini VGA (un analogo più piccolo con gli stessi parametri), la piedinatura sarà la seguente:

Prolunghe

Ci sono situazioni in cui il computer e il monitor o la TV collegati si trovano in stanze diverse e per collegarli sarà necessario un cavo di lunghezza non standard. Puoi acquistarlo in qualsiasi negozio di computer, ma sorgono due problemi:

• troppo alto prezzo cavo - da $ 20 per 15 metri;
• rigidità cavo standard, che diventa un grosso problema per una bella e corretta installazione nei battiscopa. Se durante l'installazione del cavo è necessario passare attraverso il muro, ovviamente il cavo di fabbrica non aiuterà perché... dovrai praticare un foro del diametro di 40 mm.

In questi casi, la soluzione ideale sarebbe quella di realizzare da soli una prolunga. Con questo verrà in soccorso un normale cavo a doppino intrecciato di categoria 5 o 6.

In termini di prezzo, supera significativamente la prolunga dell'array video grafico di fabbrica, il suo prezzo è di circa 15 rubli al metro e il suo diametro è di soli 8 mm;

Utilizzando solo 8 pin a doppino intrecciato, puoi facilmente saldare una prolunga, ma puoi farlo ancora più facilmente acquistando un adattatore da VGA a RJ-45 in negozio.

Adattatore DVI-D a VGA fai-da-te

È impossibile trovare un adattatore del genere. La ragione di ciò è che le tecnologie utilizzano porte e tipi di dati diversi. Se osservi attentamente la piedinatura DVI-D, noterai che è così nessun contatto per trasmettere il segnale analogico richiesto da VGA.

In questo caso può aiutare convertitore DVI-D – VGA, che converte il segnale digitale proveniente dalla Digital Visual Interface in analogico. Questa è l'unica opzione di connessione.

Vale la pena notare, che se si rompono 4 “contatti extra” a causa dei quali non è possibile inserire un normale adattatore nel connettore, comunque non funzionerà nulla, poiché sono loro responsabili della trasmissione del segnale analogico.

Lunghezza massima del cavo

Tutte le interfacce hanno una limitazione sulla lunghezza massima consentita del cavo senza perdita di qualità del segnale. Più lungo è il cavo, peggiore è il segnale e, di conseguenza, la risoluzione massima. La lunghezza massima è diversa per ogni tipologia, poiché le interfacce utilizzano tecnologie e tipi di segnali diversi.

Per DVI – 10, VGA – 3 m, HDMI – 10 m.

Differenza tra DVI e VGA

La differenza principale tra questi connettori è massima risoluzione E qualità dell'immagine. Inoltre, la Digital Visual Interface ha da 17 a 29 pin, mentre la VGA ne ha solo 15. Un'altra differenza è il tipo di segnali con cui funzionano le interfacce: per VGA è analogico, mentre per Digital Visual Interface è digitale. È per questo motivo che VGA deve eseguire la conversione due volte, il che peggiora notevolmente la qualità dell'immagine risultante.

Quale è meglio DVI o HDMI

Confrontando queste due interfacce, possiamo dire che sono in qualche modo equivalenti. Il grande vantaggio dell'HDMI è che con un solo cavo è possibile trasmettere sia dati video che audio, riducendo così il numero di cavi abbondanti nei moderni sistemi multimediali. La differenza significativa è massima risoluzione, che per HDMI attualmente può essere 10240 × 5760.

Differenza tra VGA e HDMI

Non è corretto confrontare queste due interfacce a causa della differenza nel tempo di creazione. HDMI è un connettore abbastanza nuovo che fornisce all'utente un'immagine eccellente e un suono eccellente in un solo cavo. Il Video Graphics Array è ora utilizzato principalmente nella vecchia tecnologia che non è compatibile con le nuove tecnologie.

Saluti ai miei lettori mentre continuiamo a discutere dei vari tipi di connettori utilizzati per trasmettere segnali video. L'argomento della nostra conversazione oggi sarà il connettore VGA, ben noto a molti per il suo memorabile colore blu.

Alcuni ritengono che l'inventore di questo connettore sia IBM, che nel 1987 propose di utilizzarlo per collegare i monitor ai suoi computer PS/2.

Quindi, con l'aiuto di un connettore di questo tipo, chiamato Video Graphics Array, è stata trasmessa un'immagine di 640x480 pixel (che divenne anche nota come formato VGA).

Ma in realtà, il capostipite di connettori di questo tipo è una divisione della società ITT, che nel 1952 propose il concetto di connettori compatti con un gran numero di contatti pin situati all'interno dello schermo.

La sua forma ricordava una D di faggio rovesciata, garantendo la connessione nel modo giusto. Grazie alla lettera, questi connettori iniziarono ad essere etichettati come D-sub (subminiatura).

Quindici contatti importanti

Ma torniamo indietro di 30 anni fa, quando il connettore VGA si diffuse ampiamente nell'industria informatica (schede video, monitor). La sua caratteristica era la trasmissione linea per linea di video analogico. Ciascuno dei suoi 15 contatti era responsabile di determinati parametri:

• segnali RGB separati;
• metodi di sincronizzazione;
• altri canali di controllo

Più in dettaglio, la piedinatura standard dei contatti si presenta così:

Gli indicatori di luminosità sono stati determinati modificando la tensione del segnale entro 0,7-1 V.

Questo layout, insieme a un'interfaccia video componente stabile, ha fornito una qualità dell'immagine abbastanza decente con una frequenza di aggiornamento rapida. Il potenziale insito in questo sistema ha permesso di riassegnare i compiti ai singoli contatti e fornire la trasmissione del segnale per apparecchiature più avanzate. Un ulteriore vantaggio del connettore era il suo sistema di fissaggio mediante due viti, che garantisce un'elevata affidabilità della connessione.

Connettore ad alto potenziale

Se inizialmente il connettore D-sub VGA veniva utilizzato per collegare monitor CRT, col tempo iniziò ad essere utilizzato nei moderni schermi a cristalli liquidi con una risoluzione di 1280 × 1024 e frame rate fino a 75 Hz. Infatti, utilizzando tale cavo, veniva trasmesso un segnale digitale che subiva una doppia conversione (in analogico e viceversa). Considerando la qualità adeguata del cavo di collegamento, la presenza di una treccia schermante e la breve lunghezza del collegamento, l'immagine trasmessa era abbastanza buona.

Nel corso del tempo, è apparsa una versione più piccola: mini VGA, utilizzata in apparecchiature compatte e laptop.

E la dimensione standard principale del connettore, grazie alla sua elevata affidabilità, è diventata richiesta nei sistemi di automazione industriale. Sono comparsi anche numerosi adattatori per collegare la spina VGA a connettori di altro tipo (RCA DVI-I, HDMI).

Inoltre, il segnale analogico consente di trasmettere contemporaneamente le immagini su due monitor. Come appare un cavo splitter VGA, per tale commutazione puoi vedere nell'immagine

Naturalmente, oggi, per i video con la massima risoluzione, le capacità del VGA analogico non sono più sufficienti ed è necessario passare alla trasmissione digitale del flusso utilizzando, o meglio ancora HDMI o, che ha la velocità di trasferimento dati più elevata. Questa idea è attivamente promossa da Intel e AMD, che hanno annunciato ufficialmente che a partire dal 2015 i loro prodotti non supporteranno più la VGA.

Queste sono tutte le informazioni sui connettori VGA. Infine, vorrei consigliarvi di effettuare una verifica del monitor e della TV che utilizzate nell'ottica di abbandonare i cavi analogici a favore di quelli digitali e sono sicuro che un'occasione del genere esisterà.

Questo è tutto, a presto sulle pagine dei miei nuovi articoli.

I monitor dei PC e molti altri dispositivi video elettronici possono funzionare in modalità VGA e SVGA. Quali sono le loro caratteristiche? Qual è la differenza tra VGA e SVGA?

Fatti sulla VGA

VGA- uno standard di riproduzione di immagini digitali supportato da monitor di computer e adattatori grafici. In questo caso, il display e la scheda video interagiscono all'interno della modalità VGA in una connessione inestricabile: se l'adattatore grafico trasmette un segnale nello standard VGA al monitor, deve riprodurre un'immagine che rispetti pienamente i parametri specificati.

Il trasferimento dei dati dall'adattatore grafico al display in questo caso viene effettuato tramite un canale analogico. Il più comunemente usato è uno speciale connettore VGA con 15 contatti metallici - DE-15.

Lo standard VGA è una tecnologia complessa rappresentata da una combinazione di diversi componenti hardware. Il principale è il controller grafico della scheda video. Tale dispositivo è responsabile di garantire lo scambio di dati digitali tra il processore del PC e la memoria video. A loro volta, i moduli RAM corrispondenti memorizzano temporaneamente i dati, che vengono inviati al monitor di un computer tramite conversione analogica. Un altro importante componente hardware coinvolto nello standard VGA è il sincronizzatore. Aiuta a migliorare la stabilità della riproduzione dello strato di colore.

Una scheda video che supporta VGA può produrre un'immagine composta da 256 colori diversi. Questa cifra può essere considerata relativamente decente per un PC degli anni '80 - quando fu sviluppato lo standard VGA. Tuttavia, per il mercato dell’industria informatica in rapida crescita negli anni ’90, era ovviamente più che modesto. Pertanto, gli ingegneri dei marchi leader a livello mondiale hanno sviluppato uno standard migliorato per la riproduzione delle immagini digitali: SVGA.

Fatti sull'SGAA

Standard SVGA, o Super VGA, è stato il risultato di ulteriori miglioramenti nei componenti hardware che compongono la tecnologia VGA. In linea di principio, rappresenta anche un insieme di soluzioni hardware simili per funzionalità a quelle implementate in VGA, ma molto più produttive.

Grazie alla tecnologia più avanzata, gli adattatori video e i monitor in grado di funzionare in modalità SVGA possono visualizzare un numero enorme di colori, fino a 16 milioni. Ciò consente di riprodurre quasi tutte le immagini a colori sul display del computer, realizzare giochi realistici e modificare foto e video.

Va notato che il segnale SVGA dall'adattatore video al monitor può essere trasmesso utilizzando lo stesso connettore a 15 pin come nel caso della tecnologia VGA.

Qual è la differenza fondamentale tra VGA e SVGA?

La differenza principale tra VGA e SVGA è il numero di colori supportati dagli standard. Il formato VGA consente di visualizzare fino a 256 colori sullo schermo, SVGA - fino a 16 milioni. Tale differenza, ovviamente, è determinata dal livello di tecnologia implementato in questi standard. Ovviamente SVGA è anche incomparabilmente più avanzato dal punto di vista tecnologico. Allo stesso tempo, però, il segnale nello standard SVGA, come abbiamo notato sopra, può essere trasmesso attraverso le stesse interfacce hardware di VGA. Pertanto, inizialmente contenevano una certa risorsa per garantire un aumento delle prestazioni del PC in termini di formazione dell'immagine digitale.

tavola di comparazione

Dopo aver scoperto qual è la differenza tra VGA e SVGA, mostreremo i criteri corrispondenti in una piccola tabella.

Chiama o direttamente sul sito! I nostri specialisti saranno felici di aiutarti!

Incontriamo le abbreviazioni d'oltreoceano VGA e DVI quando guardiamo monitor, televisori e schede video (o computer assemblati o schede madri). Queste denominazioni appartengono in questo contesto alle interfacce e agli standard per il collegamento di apparecchiature video. È vero, c'è una sfumatura: VGA è anche una designazione per la risoluzione delle matrici dello schermo, corrispondente a 640x480. Tuttavia, quando confrontiamo DVI e VGA, considereremo solo le interfacce di connessione e trasmissione del segnale. Vale la pena dire subito che il dibattito attivo su questo argomento si è spento diversi anni fa: la tecnologia non si ferma e l'era dell'HDMI totale si sta già avvicinando.

Definizione

VGA— interfaccia analogica a quindici pin per il collegamento dei monitor alle apparecchiature video, principalmente a un PC.

connettore VGA

DVI— interfaccia digitale per il collegamento dei monitor alle apparecchiature video. Il numero di contatti varia da 17 a 29 a seconda delle specifiche.

Confronto

La differenza tra VGA e DVI è già visibile dalle definizioni: un'interfaccia è analogica, l'altra è digitale. Gli utenti più inesperti sanno che viviamo nell'era digitale, quindi preferiscono automaticamente DVI come interfaccia più moderna. E c'è una ragione per questo: le tecnologie digitali offrono ampie opportunità, sostituendo completamente quelle analogiche. Tuttavia, questa è tutta teoria, ma in pratica a volte è impossibile distinguere dove si trova l'immagine ottenuta tramite VGA e dove tramite DVI, soprattutto quando i monitor provengono da nicchie di budget. Vale la pena preoccuparsi delle abbreviazioni in questo caso?

La qualità dell'immagine è, ovviamente, migliore su DVI. Ciò è dovuto al fatto che le schede video sono dispositivi digitali. Lo schema operativo VGA risulta più o meno questo: un segnale digitale per la trasmissione tramite VGA viene convertito in analogico e quindi per l'output dell'immagine - di nuovo in digitale. Per DVI la catena è più breve: digitale - digitale, quindi la qualità non viene persa durante la conversione. Inoltre, l'immagine VGA potrebbe essere distorta a causa di interferenze esterne, mentre DVI non dispone di tale funzionalità. Vale la pena ricordare le impostazioni: DVI prevede la correzione automatica dell'immagine (anche il controllo è digitale), lasciando nelle mani dell'utente solo la modifica delle impostazioni di colore e luminosità in base alle caratteristiche di visione, illuminazione e attività. VGA richiede che l'utente definisca chiaramente ciò che desidera e adatti da solo l'immagine ai suoi desideri.

Fisicamente, i connettori DVI e VGA sono completamente diversi, ma la compatibilità è garantita tramite adattatori. Inizialmente, VGA era destinato ai monitor CRT e DVI in una delle sue versioni (ce ne sono tre in totale: I, A e D) supporta il funzionamento solo con i CRT. Un'altra opzione è solo per i numeri e una è universale.

Le moderne schede video o uscite video saldate sulle schede madri hanno già dimenticato o praticamente dimenticato il VGA, lasciando questa interfaccia solo ai modelli più economici. Inoltre, se presente, è quasi sempre accoppiato con DVI, quindi l'utente può scegliere. Ma le tecnologie di output delle immagini con interfacce VGA vengono fornite un po' più spesso, per risparmiare denaro. Spesso con tali monitor è incluso un adattatore. Parliamo anche di modelli budget e di piccolo formato. L'elettronica mobile, precedentemente dotata di connettori miniVGA, ora è quasi completamente passata all'HDMI.

Sito delle conclusioni

1. DVI è un'interfaccia digitale, VGA è un'interfaccia analogica.
2. VGA prevede la doppia conversione del segnale.
3. La qualità dell'immagine DVI è teoricamente più elevata.
4. La connessione VGA potrebbe subire interferenze esterne.
5. DVI presuppone la correzione automatica dell'immagine.
6. L'interfaccia VGA ha 15 pin, la DVI da 17 a 29.
7. Oggi VGA è il lotto di modelli economici di monitor e schede video.

La nostra generazione vive nell'era della rivoluzione scientifica e tecnologica, ma poiché siamo “dentro il processo”, non notiamo il rapido cambiamento delle generazioni di dispositivi tecnici che ci circondano. Se in precedenza gli elettrodomestici potevano servire per decenni, ora in due o tre anni diventano irrimediabilmente obsoleti: compaiono nuove idee, nuove tecnologie e materiali che consentono di implementare queste idee.

Dalla creazione dei primi trasmettitori a scintilla, le apparecchiature radioelettroniche sono state analogiche. Tuttavia, dopo la seconda guerra mondiale, quando furono inventati il ​​transistor bipolare e ad effetto di campo e furono sviluppati i primi circuiti integrati, la tecnologia digitale cominciò a prendere il sopravvento. Dal punto di vista della progettazione dei circuiti, le apparecchiature digitali sono più complesse delle apparecchiature analogiche, ma le loro funzionalità sono molto più ampie e alcune di esse sono fondamentalmente irraggiungibili con l'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 con la rappresentazione digitale di un segnale video è che l'ampiezza del suo spettro è molte volte maggiore dell'ampiezza dello spettro dello stesso segnale video, ma in forma analogica. I moderni sistemi televisivi digitali, adottati gradualmente 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. Risulta quindi che, nonostante lo sviluppo e il miglioramento delle tecnologie digitali, è più semplice ed economico utilizzare formati video analogici per trasmettere segnali video su lunghe distanze: l'ampiezza dello spettro del segnale è abbastanza accettabile, il parco apparecchiature è ampio e le tecnologie hanno stato sviluppato alla perfezione.

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

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

CV composito(video composito) è il tipo più semplice di segnale video analogico in cui le informazioni su luminosità, colore e temporizzazione 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 i videoregistratori o i lettori video ai televisori.

Una versione più avanzata 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 combinati (C) tramite cavi indipendenti, motivo per cui questo segnale è anche chiamato YC. Poiché i segnali luma e crominanza vengono trasmessi separatamente, S-Video occupa una larghezza di banda notevolmente maggiore rispetto al composito. Rispetto a un segnale video composito, S-Video offre un notevole guadagno in termini di chiarezza e stabilità dell'immagine e, in misura minore, nella resa dei colori. S-Video è ampiamente utilizzato in apparecchiature semiprofessionali, studi di trasmissione e durante la registrazione su pellicola da 8 mm nello standard Hi-8 di Sony.

Queste interfacce non sono adatte per televisori e video di computer ad alta definizione poiché non forniscono la risoluzione dell'immagine richiesta.

Segnali 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, in un sistema RGB, il segnale video viene suddiviso nelle componenti rossa, blu e verde, oltre al segnale di sincronizzazione. Questo segnale è chiamato anche segnale RGBS ed è più diffuso in Europa;

A seconda del metodo di trasmissione dei segnali di sincronizzazione, il segnale RGB presenta diverse varietà. 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 RsGsBs.

Per collegare il segnale RGBS utilizzare cavi con quattro connettori BNC o un connettore SCART.

Cavo video RGBS con connettori BNC.

connettore SCART

Tabella 1. Assegnazioni dei pin del connettore SCART

Il sistema YUV, diffuso negli Stati Uniti, utilizza un diverso insieme di componenti: segnali misti di luminanza e sincronizzazione, nonché segnali di differenza cromatica rosso e blu. Ogni sistema componente richiede un diverso tipo di attrezzatura e ognuno presenta vantaggi e svantaggi. Per collegare dispositivi di diversi formati video sono necessari blocchi di interfaccia speciali. I connettori alle estremità dei cavi sono solitamente RCA o BNC.

Segnale YUV componente

Segnale componente in formato RGBHV

Il modo in cui si forma 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 vengono aggiunti i segnali di sincronizzazione orizzontale e verticale (HV), per poi trasformarsi in un segnale RGB con impulsi di sincronizzazione nel canale verde (RGsB), che viene ulteriormente convertito in: un segnale componente (differenza di colore) YUV, dove Y=0,299 R+0,5876G+0,114V; U=R–Y; V= B-Y, che viene poi convertito in S-Video e video composito. Il segnale video composito viene convertito in un segnale RF che combina segnali audio e video. Viene quindi modulato da una frequenza portante e trasformato in un segnale televisivo trasmesso.

Dal lato ricevente, il segnale a radiofrequenza viene convertito, a seguito della demodulazione, in un segnale video composito, dal quale, a sua volta, a seguito di una serie di trasformazioni, si ottengono componenti RGB e HV.

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

I segnali televisivi ad alta definizione (HDTV) 720p e 1080i vengono sempre trasmessi in formato componente; non esiste l'HDTV in formato composito o s-video.

Quando nacque il formato DVD, si decise che durante la digitalizzazione del materiale per la registrazione su DVD, il segnale componente sarebbe stato convertito in forma digitale e quindi elaborato utilizzando l'algoritmo di compressione dei dati video MPEG-2. Il segnale RGB in uscita da un lettore DVD deriva dal segnale componente YUV.

È importante notare la differenza tra il rapporto delle componenti del colore in RGB e il segnale della componente del 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 dei componenti nello spazio colore YPbPr

Le limitazioni sulla distanza di trasmissione dei tipi di componenti dei segnali video dalle sorgenti del segnale ai ricevitori sono riepilogate nella Tabella 2 (per confronto, vengono mostrate 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'uscita sui monitor dei computer.

Per risoluzione, i formati VGA vengono solitamente 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 ciascuna coppia di numeri, il primo mostra il numero di pixel in orizzontale e il secondo mostra il numero di pixel in verticale nell'immagine.

Maggiore è la risoluzione, minore è la dimensione degli elementi luminosi e migliore è l'immagine sullo schermo. Questo dovrebbe essere sempre l'obiettivo, ma all'aumentare della risoluzione aumenta anche il costo delle schede video e dei dispositivi di visualizzazione.

La tecnologia video si sta sviluppando rapidamente e alcuni formati informatici come MDA, CGA ed EGA appartengono al passato. Ad esempio, il formato CGA, considerato per diversi anni il formato più comune, forniva un'immagine con una risoluzione di soli 320x200 a 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 aumentato a 64, con il risultato che il numero di colori possibili è 643 = 262144, che è ancora più importante per la grafica del computer che per la risoluzione.

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

Oltre ai segnali video stessi (R, G, B, H e V), il connettore (secondo la specifica VESA) fornisce anche alcuni segnali aggiuntivi.

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

Pertanto, la tabella mostra che se non si utilizza il canale DDC, il segnale in formato VGA è, in effetti, un segnale componente RGBHV.

Nelle apparecchiature professionali, invece di un cavo D-Sub con connettore DB-15, viene solitamente utilizzato un cavo con cinque connettori BNC, che fornisce migliori prestazioni della linea di trasmissione. Un cavo di questo tipo presenta una migliore impedenza per il ricevitore e il trasmettitore del segnale, presenta una minore diafonia tra i canali ed è quindi più adatto per la trasmissione di segnali video ad alta risoluzione (ampio spettro del segnale) su lunghe distanze.

Cavo VGA con connettore DB-15

Cavo VGA con cinque connettori BNC

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

L'ascesa degli schermi piatti sta spingendo il mercato verso un maggiore utilizzo di display widescreen 16:9 con risoluzioni di 852x480 (plasma), 1280x768 (LCD), 1366x768 e 920x1080 (plasma e LCD).

La larghezza di banda del collegamento richiesta per la trasmissione di un segnale VGA o di un amplificatore video viene determinata moltiplicando il numero di pixel orizzontali per il numero di linee verticali per la frequenza dei fotogrammi. Il risultato ottenuto deve essere moltiplicato per un fattore di sicurezza pari a 1,5.

L [Hz] = H * V * Telaio * 1,5

La frequenza di scansione orizzontale è il prodotto del numero di linee (o righe di pixel) e del frame rate.

Pertanto, un segnale UXGA richiede una larghezza di banda di 173 MHz. Si tratta di una fascia enorme: si estende dalle frequenze audio fino al settimo canale televisivo!

Come allungare un segnale componente

Nella pratica spesso si presenta la necessità di trasmettere segnali video su distanze superiori a quelle indicate nelle tabelle sopra riportate. Una soluzione parziale al problema è quella di utilizzare cavi coassiali di alta qualità, con bassa resistenza ohmica, ben adattati alla linea, e con un basso livello di interferenza. Tali 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 della lunghezza della linea di comunicazione tra il computer e gli elementi della rete informatica. Gli estensori di segnale VGA funzionano a livello hardware, quindi sono esenti da qualsiasi problema di compatibilità software, negoziazione di codec o conversione di formato.

Se consideriamo una linea passiva (cioè una linea senza apparecchiature terminali attive), allora un cavo RG-59 è in grado di trasmettere video composito, un segnale televisivo PAL o NTSC senza distorsioni visibili sullo schermo solo a 20-40 m (o fino a 50-70 m tramite cavo RG-11). Cavi specializzati come Belden 8281 o Belden 1694A aumenteranno la portata di trasmissione di circa il 50%.

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

Per eliminare questo problema si può utilizzare un amplificatore-correttore lineare collegato PRIMA del cavo lungo. Utilizza un circuito di compensazione della perdita ad alta frequenza chiamato controllo EQ (equalizzazione cavo) o HF (alta frequenza). Il circuito EQ fornisce un'amplificazione del segnale dipendente dalla frequenza per “raddrizzare” la risposta in ampiezza-frequenza (AFC). Il controllo generale del guadagno consente di contrastare le normali perdite (ohmiche) nel cavo.

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

Questo però non sempre basta: a volte sono necessarie lunghe distanze, a volte un cavo lungo può indurre interferenze che un amplificatore lineare non riesce a contrastare. In questo caso, il normale cavo coassiale VGA può essere sostituito con un altro mezzo 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 dispositivo di trasmissione di tale extender converte i segnali video in un formato simmetrico differenziale, più adatto per cavi a doppino intrecciato. Sul lato ricevente viene ripristinato il formato video standard.

Viene utilizzato un normale cavo LAN Ethernet, categoria 5 e superiore. Per i segnali video, la soluzione migliore è il cavo non schermato (UTP). A causa del basso costo di tale cavo, il costo dell'intero percorso di trasmissione del segnale di solito non aumenta, nonostante la necessità di installare dispositivi aggiuntivi.

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

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

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

Il mezzo di trasmissione negli extender può essere anche fibra ottica e radio wireless. Rispetto ai cavi a doppino intrecciato, la fibra ottica aumenterà significativamente i costi e la comunicazione wireless non fornirà sufficiente immunità al rumore e affidabilità e non è facile ottenere il permesso per utilizzarla.