Технический прогресс в области хайтека набирает скорость подобно истребителю-перехватчику. Еще недавно цифровая электроника ассоциировалась исключительно с громоздкими ЭВМ в вычислительных центрах, а сегодня сотовые телефоны, ноутбуки и плазменные дисплеи уже ни у кого не вызывают удивления. Правда, пути совершенствования радиоэлектронной аппаратуры иногда бывают довольно странными, и в начале XXI века в продаже появляются аудиоусилители класса Hi End, на кожухах которых, как на довоенных радиоприемниках, гордо выстраиваются радиолампы-самовары. Но это так – игрушки для богатых, а на самом деле, после того, как цены на мощные микропроцессоры упали до уровня 20 долларов за штуку, переход к цифровым методам создания, обработки, хранения и передачи видео- и аудиоинформации стал неизбежен. С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала.
Переход на цифровые форматы аудио и видео обусловлены их техническими и пользовательскими преимуществами по сравнению с аналоговыми.
К техническим преимуществам относят:
С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала
- принципиальное исключение потери качества сигнала при передаче, перезаписи и хранении сигнала;
- возможность точной временной синхронизации видеоматериала;
- более совершенные системы управления и контроля качества сигнала;
- упрощение технологии получения, обработки, хранения и передачи качественного сигнала;
- расширение творческих возможностей персонала телестудий;
- возможность шифрования видеоданных (использование криптографии).
К пользовательским свойствам цифрового формата относят:
- возможность получения высококачественной, лишенной помех и шумов картинки с многоканальным стереозвуком;
- широкие сервисные возможности цифровой аппаратуры.
Понятно, что аналоговые интерфейсы для работы с цифровым сигналом не годятся или подходят плохо, поэтому для него были созданы специальные, цифровые интерфейсы.
К ним относятся последовательный цифровой интерфейс SDI/SDTI, используемый в профессиональной и студийной аппаратуре, а также цифровые видеоинтерфейсы DVI и HDMI .
Последние два интерфейса рассматриваются ниже. Интерфейс HDMI является развитием интерфейса DVI, в нем используются те же базовые технологии, поэтому они и рассматриваются в переделах одной брошюры.
ЦИФРОВОЙ ВИДЕОИНТЕРФЕЙС DVI
Проблема ухудшения характеристик качества сигнала при многократном аналого-цифровом и цифро-аналоговом преобразовании была решена с появлением нового стандарта DVI, который сейчас можно уверенно рассматривать в качестве общепринятого. Группа, разработавшая стандарт - Digital Display Working Group (DDWG) - была создана по инициативе Intel, в нее вошли Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, NEC и Silicon Image. Спецификация DVI была представлена в апреле 1999 г, тогда же были продемонстрированы и рабочие решения, использующие стандарт – плазменные мониторы Fujitsu и Phillips, ЖК-мониторы IBM и Compaq и прочие продукты.
Переход от композитного и S-Video к компонентному и RGB-трактам позволил резко увеличить качество изображения, однако лишние преобразования «аналог-цифра-аналог» ощутимо ухудшали качество картинки
Создатели стандарта DVI рассчитывали, что область его применения окажется гораздо шире, чем цифровое соединение компьютера с монитором. В конце 90-х годов ХХ века продолжалось бурное развитие видеотехнологий. В обиход прочно вошли полностью цифровые DLP-проекторы, а LCD и CRT мониторы, если и оставались аналоговыми по принципу формирования изображения, имели цифровые схемы обработки сигнала. В цифровой форме осуществлялось масштабирование изображения и преобразование развертки, необходимое для корректного преобразования количества строк, пикселей и полей. Функции регулировки цветности, яркости, контрастности и других параметров видео также были реализованы цифровыми методами. После того, как фирма Fujitsu начала продавать другим производителям лицензии на плазменные технологии, стало ясно, что выход на рынок еще одного вида высококачественного цифрового дисплея - вопрос недалекого будущего.
В практическую плоскость перешло внедрение телевидения высокой четкости. Размеры экранов росли, увеличивалось их разрешение. Не было только одного - отвечающего текущим и перспективным запросам рынка цифрового видеоинтерфейса. Переход от композитного и S-Video к компонентному и RGB-трактам позволил резко увеличить качество изображения, однако лишние преобразования «аналог-цифра-аналог» ощутимо ухудшали качество картинки, что было особенно обидно из-за абсолютной ненужности АЦП и ЦАП в тракте, состоящем из цифрового источника (DVD, компьютер), цифрового дисплея и цифрового же процессора между ними. Получалось, что АЦП и ЦАП работали только на «провода» между источником и монитором.
Необходимость создания цифрового интерфейса, отвечающего запросам HDTV и имеющего солидный запас на перспективу, стала совершенно очевидной.
Интерфейс DVI - Digital Visual Interface - можно с определенными допусками назвать цифровым RGB-интерфейсом. В одноканальной модификации формата Single Link DVI имеется четыре канала передачи данных: три из них предназначены для передачи информации об основных цветах: синем, зеленом и красном, а четвертый передает сигнал тактовой частоты «Clock». При этом достигается максимальная скорость потока данных, равная 1,65 Гбит/с, или 165 мегапикселей в секунду при 10-битном кодировании (это дает эффективные 8 бит данных), что соответствует разрешению 1600 х 1200 пикселей (UXGA) при частоте обновления полей 60 Гц (или 1920 х 1080 и даже 1920 х 1200). На сегодняшний день это с запасом покрывает потребности современных форматов HDTV.
Еще большую пропускную способность имеет модификация интерфейса Dual Link DVI. Здесь все то же самое, но в двойном размере (кроме сигнала тактовой частоты, которую дважды передавать не нужно). Dual Link DVI способен передавать сигналы QXGA (2048 х 1536 пикселей) при частоте смены кадров 60 Гц.
DVI передает разрешения до 1600 х 1200 (UXGA) при 60 Гц (или 1920 х 1080 и даже 1920 х 1200). Это с запасом покрывает потребности HDTV
Несмотря на явную избыточность Dual Link DVI в отношении современных дисплеев, поддерживающие этот интерфейс устройства производятся (например, большие дисплеи для рабочих станций).
Благодаря технологии DVI появилась возможность удаления аналоговой части с плат видеоадаптеров и перенос её в монитор, что должно сказаться на повышении качества изображения гораздо сильнее, чем устранение влияния помех в соединительном кабеле видеокарта-монитор. Поскольку информация об изображении передается от видеокарты к монитору в цифровом виде, влияние внешних наводок значительно снижается.
РАЗНОВИДНОСТИ DVI
Существуют ещё две разновидности интерфейса DVI: DVI-D и DVI-I, различие между которыми заключается в том, что для обеспечения более широкой совместимости аппаратуры разных поколений в разъеме DVI, помимо трех рядов «цифровых» контактов, могут быть предусмотрены еще и аналоговые, на которые подается обычный аналоговый RGBHV-сигнал (то же, что VGA, на рис. 1 - контакты С1 – С5). Таким образом, вариант интерфейса DVI, включающий аналоговую и цифровую части, называют DVI-I (Integrated), т.е. совмещенный. Таким образом, всего можно встретить 4 разновидности интерфейса:
- DVI-I Dual Link (цифровой + аналоговый, до 2048 х 1536)
- DVI-I Single Link (цифровой + аналоговый, до 1920 х 1200)
- DVI-D Dual Link (цифровой, до 2048 х 1536)
- DVI-D Single Link (цифровой, до 1920 х 1200)
КАБЕЛЬ DVI
Версии Single Link могут не иметь контактов 4, 5, 12, 13, 20, 21 на разъеме. Версии DVI-D могут не иметь контактов C1, C2, C3, C4, С5 на разъеме.
Разводка разъема DVI (для «полного» интерфейса Dual Link DVI-I) показана на рис. 1, а назначение контактов сведено в таблицу 1.
Таблица 1. Распайка разъема DVI-I Dual Link
| Конт. | Описание | Конт. | Описание |
| 1 | Данные T.M.D.S 2– | 16 | |
| 2 | Данные T.M.D.S 2+ | 17 | Данные T.M.D.S 0– |
| 3 | Экран для данных T.M.D.S 2 и 4 | 18 | Данные T.M.D.S 0+ |
| 4 | Данные T.M.D.S 4–* | 19 | Экран для данных T.M.D.S 0 и 5 |
| 5 | Данные T.M.D.S 4+* | 20 | Данные T.M.D.S 5–* |
| 6 | Такты DDC | 21 | Данные T.M.D.S 5+* |
| 7 | Данные DDC | 22 | Экран для тактов T.M.D.S |
| 8 | Аналоговая кадровая синхр.** | 23 | Такты T.M.D.S+ |
| 9 | Данные T.M.D.S 1– | 24 | Такты T.M.D.S– |
| 10 | Данные T.M.D.S 1+ | 25 | Аналоговый канал R** |
| 11 | Экран для данных T.M.D.S 1 и 3 | 26 | Аналоговый канал G** |
| 12 | Данные T.M.D.S 3–* | 27 | Аналоговый канал В** |
| 13 | Данные T.M.D.S 3+* | 28 | Аналоговая строчная синхр.** |
| 14 | Питание +5 В | 29 | Аналоговая земля** |
| 15 | Земля | 30 |
* только для Dual Link; ** только для DVI-I
Рис. 1. Разъемы DVI-D и DVI-I
ВНУТРЕННОСТИ: ПЕРЕДАЧА ВИДЕОДАННЫХ (TMDS)
Высокие скоростные характеристики интерфейса DVI достигнуты за счет использования специально разработанного для него алгоритма кодирования сигналов, который называется Transition Minimized Differential Signaling (T.M.D.S) – дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней.
Рис. 2. Линия связи TMDS
Дифференциальный (или балансный, симметричный) способ передачи, когда по каждому проводнику витой пары проходит один и тот же прямой и инвертированный сигнал, обеспечивает эффективную защиту данных от синфазных помех.
Рис. 3. Балансная линия связи с дифференциальным приёмником
Рис. 4. Балансная линия связи подавляет помехи
На передающей стороне интерфейса DVI находится передатчик T.M.D.S. в котором производится преобразование оцифрованного RGB-сигнала и формирование последовательного потока данных в каждом из каналов. На приемной стороне, наоборот, происходит полное восстановление цифровых потоков по каналам R, G, B, а также сигнала Clock.
Формат передачи всегда один: цветовое пространство RGB, глубина цвета 24 бита (по 8 бит на компоненту). Для высоких разрешений поддерживаются частоты кадров до 60 Гц (прогрессивной развертки).
При восстановлении используется автоматическая компенсация потерь в кабеле и перетактирование (реклокинг, устранение джиттера, т.е. дрожания фазы цифрового сигнала).
 |
 |
Рис. 5. Сигнал до и после восстановления
Восстановление эффективно только если деградация сигнала не превышает некоторого порогового значения. В этом случае цифровой сигнал восстанавливается практически полностью, без потерь и ошибок. Однако ситуации стоит лишь немного ухудшиться (например, берем кабель немного большей длины) - и сигнал восстановить не удается, а картинка испещряется помехами, «разваливается», а то и вовсе пропадает. Это явление называется «эффектом обрыва» и характерно именно для цифровых сигналов.
Рис. 6. «Эффект обрыва»
В результате, при использовании кабелей разумной длины и репитеров (приёмников-передатчиков сигнала с его промежуточным восстановлением) можно транслировать цифровой сигнал на практически неограниченные расстояния - без потерь!
Рис. 7. Использование репитеров
Чем выше разрешение сигнала (а, значит, и скорость передачи данных в каналах TMDS), тем больше потери в кабеле и (при прочих равных) короче может быть используемый кабель. Стандарт DVI не оговаривает возможную длину кабеля и разрешение сигнала, при котором такая длина будет работать. Реальные качественные кабели DVI обычно хорошо работают при длинах и разрешениях, не превышающих показанные ниже на графике (приведен для интерфейса версии Single Link):
Рис. 8. Разрешения против длин кабелей
В некоторых случаях будут работать и более длинные кабели, однако это в каждом конкретном сочетании аппаратуры требует экспериментального подтверждения.
Чтобы преодолеть ограничения на длину кабеля, можно:
- приобрести электрические кабели DVI сверхвысокого качества (и цены). В некоторых случаях производители таких кабелей гарантируют их работу с максимальными разрешениями при длине до 15 метров
- использовать схему с репитерами (см. рис. 7)
- использовать волоконно-оптические удлинители или иные специальные решения. Обычно это дешевле репитеров (при числе последних более 2), удлинители работают на расстояниях от десятков до сотен метров.
Рис. 9. Интегрированный оптоволоконный кабель (слева, длина до 100 м), передатчик и приемник для использования с отдельным оптическим кабелем (справа, длина кабеля до 500 м)
ВНУТРЕННОСТИ: СЛУЖЕБНЫЙ КАНАЛ (DDC)
Если служебный канал DDC не работает, видеоданные в каналах TMDS могут блокироваться
Интерфейсы DVI-D и DVI-I, помимо описанных выше цифровых каналов, содержат еще один, предназначенный для обмена информацией между оснащенным видеопроцессором источником (например, PC с видеокартой) и дисплеем. Канал DDC (Display Data Channel) предназначен для передачи подробного «досье» дисплея процессору, который, ознакомившись с ним, выдает оптимальный для данного дисплея сигнал с нужным разрешением и экранными пропорциями. Такое досье, называемое EDID (Extended Display Identification Data, или подробные идентификационные данные дисплея), представляет собой блок данных со следующими разделами: марка изготовителя, идентификационный номер модели, серийный номер, дата выпуска, размер экрана, поддерживаемые разрешения и собственное разрешение экрана.
При запуске DVI-совместимого источника активизируется процесс HPD (Hot Plug Detect, или опознание активного соединения). После этого источник производит считывание блока данных EDID. В случае если монитор отказывается выдать информацию о себе, канал T.M.D.S блокируется.
При использовании аппаратуры, соответствующей стандарту и стандартных кабелей, для простой схемы включения (источник–кабель–монитор) такая схема нормально работает. Однако в более сложных случаях канал DDC может и не работать - например, если между выходом и дисплеем установлены коммутаторы, усилители-распределители и др. элементы сложных AV-систем. В этом случае возникает проблема: как заставить работать выход, например, видеокарты ноутбука, при отсутствии служебного канала.
Рис. 10. Устройство - эмулятор EDID и его применение
(Нажмите на фото для увеличения)
«Обмануть» видеовыход можно с помощью специального устройства. Такой прибор хранит блок данных EDID в своей внутренней памяти и выдаёт его оттуда по запросу видеокарты. При этом видеоданные проходят через прибор «прозрачно». Если эмулятор предварительно «обучить» (прочитав реальный EDID из реального дисплея), источник сигнала будет «думать», что постоянно подключён к дисплею, и выдавать данные на выход.
Во многие коммутаторы и усилители-распределители для сигналов DVI и HDMI подобные эмуляторы уже встроены, что облегчает труд установщика. Заметим, что наличие эмулятора ни в коем случае не обеспечивает работу системы шифрования видеоданных HDCP, для которой наличие «живого» канала DDC обязательно.
ВНУТРЕННОСТИ: ШИФРОВАНИЕ ДАННЫХ HDCP
Разработанная фирмой Intel криптографическая система HDCP (Highbandwidth Digital Content Protection) - это метод защиты цифровых данных высокого разрешения. Она обеспечивает возможность в зависимости от конкретного случая установить разные уровни защиты, благодаря чему она не ограничивает свободу обращения с видео данными в пределах одобренных действующим законодательством рамок. Так, например, HDCP не обеспечивает защиту от копирования и искусственно не ухудшает качества копий. Под жесткий запрет подпадают следующие действия: копирование программ со снятой защитой, получение незащищенного цифрового потока высокого разрешения. Разрешены повторители и разветвители сигнала, но при этом они должны «обменяться паролями» друг с другом и получить взаимное одобрение, что возможно только в том случае, если все устройства обладают HDCP-совместимостью.
На диске Blu-Ray или в DVB-потоке записана специальная метка, при наличии которой плейер или ресивер обязан включить шифрование данных на своём цифровом выходе
Заметим, что HDCP не привязана, например, к шифрованию данных на Blu-Ray диске или потока в DVB-приёмнике. Это иные технологии. На самом диске или в DVB-потоке просто записана специальная метка, при наличии которой аппарат (плейер или ресивер) обязан включить шифрование данных на своём цифровом выходе.
Система HDCP может работать как с интерфесом DVI, так и с HDMI. Правда, для (в основном) компьютерного интерфейса DVI система HDCP применяется крайне редко, тогда как для потребительского интерфейса HDMI кодирование HDCP используется повсеместно (и для большинства видеопрограмм - в обязательном порядке).
HDCP защищает права потребителя, ограждая его от потока низкосортной
видеопродукции
Необходимо особо отметить, что HDCP работает не только на правообладателей киноматериалов, но и защищает права потребителя, ограждая его от потока низкосортной видеопродукции (например, по- лученной через Интернет), качество которой несовместимо с современными форматами телевидения высокого разрешения.
Работает HDCP по сложной схеме, предусматривающей прежде всего наличие своих «секретных» кодовых комбинаций в каждом передатчике и приемнике DVI/HDMI. В единой системе допускается наличие до 127 пар передатчиков и приемников и до 7 уровней разветвления (или ретрансляции). Для того чтобы канал DVI/HDMI активизировался, должен успешно пройти процесс взаимной аутентификации каждой пары передатчиков и приемников. Для этой задачи используется всё тот же служебный канал DDC.
При работе HDCP аналоговые выходы могут выдавать картинку высокого разрешения, либо низкого разрешения, либо вовсе не выдавать картинку - на усмотрение производителя
Первый этап процесса аутентификации – обмен кодовыми комбинациями, которые «зашиты» в микросхемы оборудования и недоступны пользователю. Кодовые комбинации должны обладать правдоподобностью, для проверки которой производится вычисление математической суммы R0. В передатчике вырабатывается псевдослучайная последовательность AN, которая вместе с т. н. «вектором выбора кода» (KSV) отсылается на приемник. Аналогично с приемника поступает подобное сообщение на передатчик. В случае положительного результата проверки KSV (в их структуре, помимо всего прочего, обязательно должны присутствовать 20 нулей и 20 единиц) на обеих сторонах запускаются генераторы кодов, вырабатывающие 24-разрядные шифровальные коды, соответствующие определенным значениям «секретного» параметра Ks. Синтезированные в передатчике и приемнике значения R0 и Ks сравниваются.
Значения KSV являются индивидуальными для каждого отдельного устройства. Существует также «черный список» взломанных кодов, который хранится в памяти устройства и пополняется при проигрывании новых BluRay-релизов (один из способов). При совпадении индивидуальных данных конкретного аппарата с данными из этого списка процесс инициализации немедленно блокируется. Таким образом, единожды замеченный в попытке обойти запреты DVD/BluRay-плейер станет персоной нон-грата в любой системе, при условии, что кто-то данную попытку заметит и сообщит куда следует.
Весь процесс «запуска» работы интерфейса DVI/HDMI (считывание EDID, настройка выхода) и cистемы HDCP (аутентификация) может занимать до нескольких секунд. В это время изображения на дисплее нет.
Когда на цифровом выходе плейера или спутникового ресивера идет видеопоток с кодированием HDCP, его аналоговые выходы могут выдавать картинку высокого разрешения, либо низкого разрешения, либо вовсе не выдавать картинку - на усмотрение производителя аппарата. К сожалению, в документации описание такого поведения можно найти крайне редко.
Концептуальная сложность всей системы (DVI/HDMI, DDC/EDID, HDCP) оказывается на порядки выше, чем всех ранее использовавшихся аналоговых интерфейсов. Хотя при массовом производстве это практически не приводит к удорожанию аппаратуры (и теоретически даже должно её удешевить), проблемы совместимости и даже простой работоспособности аппаратуры, особенно от разных производителей, теперь оказываются крайне актуальными. Особенности «прошивок» аппаратуры и ошибки в реализации интерфейсов способны свести на нет все преимущества самой дорогой и совершенной современной техники.
Перед приобретением комплекта аппаратуры с интерфейсом DVI/HDMI и поддержкой HDCP обязательно включите её и проверьте во всех режимах, в том числе и при воспроизведении контента с включенной защитой HDCP
Рекомендуем перед приобретением аппаратуры с интерфейсом DVI/HDMI и поддержкой HDCP обязательно включить её (весь комплекс - источники сигнала, промежуточные коммутаторы, распеределители, AV-ресиверы, дисплеи и все соединительные кабели) и проверить во всех режимах, в том числе и при воспроизведении контента с включенной защитой HDCP.
БУДУЩЕЕ DVI И HDMI
По оптимистичным прогнозам Intel, стандарт DVI и HDMI будет актуален как минимум следующие десять лет.
Вытеснение старых интерфейсов набирает обороты. В не столь уж отдаленном будущем дело, скорее всего, дойдет до отмирания аналоговой части видеоаппаратуры. Для интерфейса HDMI, идущего на смену DVI, это уже свершилось (аналоговой части там нет).
ИНТЕРФЕЙС HDMI
Развитием интерфейса DVI является мультимедийный интерфейс высокой четкости HDMI (High Definition Multimedia Interface). Видеочасть HDMI, а также служебный канал DDC полностью совместимы с DVI, но вид у него совершенно другой, т.к. использован другой разъём. HDMI – это более совершенный интерфейс, чем DVI, в первую очередь, благодаря возможности передачи многоканального звука. Дополнительно HDMI снабжён управляющим интерфейсом CEC (его нет в DVI).
HDMI – это более совершенный интерфейс, чем DVI, в первую очередь, благодаря возможности передачи многоканального звука
Так же, как и DVI, интерфейс HDMI может быть одноканальным (Single Link) и двухканальным (Dual Link) (для этих версий используются разные разъёмы). Линии связи TMDS и служебный канал DDC работают в точности так же, как и в DVI.
Пропускная способность HDMI (как и DVI) достигает 5 Гбит/с. Этого достаточно для видеосигнала 1080p и двух каналов несжатого цифрового звука в PCM до 48 кГц либо 5.1 каналов в Dolby Digital или DTS. Передача аудио осуществляется в смеси с видео, используются те же линии TMDS (никаких дополнительных проводников для аудио в кабеле нет).
Рис. 11. Сравнение кабельных вилок HDMI и DVI (справа)
Разъем HDMI более компактный, однако лишен фиксаторов, и (при использовании сколько-нибудь длинных и тяжёлых кабелей) склонен выпадать из своей розетки.
КАБЕЛЬ HDMI
Последняя на момент выпуска брошюры версия стандарта HDMI 1.3a описывает 3 разновидности разъёма:
- Стандартный Single Link (Type A)
- Стандартный Dual Link (Type B)
- Миниатюрный Single Link (для компактных устройств) (Type C)
Самый распространённый тип - стандартный Single Link (Type A). Другие типы разъёмов встречаются пока редко. Разводка такого разъема показана на рис. 12, а назначение контактов сведено в таблицу 2.
Таблица 2. Распайка разъема HDMI (Type A, Single Link)
| Конт. | Описание | Конт. | Описание |
| 1 | Данные T.M.D.S 2+ | 2 | Экран для данных T.M.D.S 2 |
| 3 | Данные T.M.D.S 2– | 4 | Данные T.M.D.S 1+ |
| 5 | Экран для данных T.M.D.S 1 | 6 | Данные T.M.D.S 1– |
| 7 | Данные T.M.D.S 0+ | 8 | Экран для данных T.M.D.S 0 |
| 9 | Данные T.M.D.S 0– | 10 | Такты T.M.D.S+ |
| 11 | Экран для тактов T.M.D.S | 12 | Такты T.M.D.S– |
| 13 | CEC | 14 | (не используется) |
| 15 | Такты DDC (SCL) | 16 | Данные DDC (SDA) |
| 17 | Земля (для DDC/CEC) | 18 | Питание +5 В |
| 19 | Датчик «горячего» подключения | ||
Рис. 12. Кабельная часть разъёма HDMI Type A
ВНУТРЕННОСТИ: TMDS, DDC, HDCP
Технологии передачи видеоданных (TMDS), служебнный канал (DDC), cистема шифрования (HDCP) аналогичны описанным для интерфейса DVI.
Длины кабелей и максимальное разрешения оказываются аналогичными таковым для DVI - см. рис. 8. Для преодоления ограничений по длине можно использовать те же методы что и для DVI (рис. 13).
Рис. 13. Оптический кабель для удлинения HDMI (Type A) до 100 метров
В дополнение ко всем видеорежимам DVI интерфейс HDMI поддерживает:
- с версии 1.2 - цветовое пространство YUV (т.е. Y/Pb/Pr)
- с версии 1.3 - цветовое пространство xvYCC (IEC 61966-2-4, имеет в 1,8 раз более широкий цветовой охват)
- с версии 1.3 - удвоенную скорость передачи данных (х2) по TMDS. Режим требует применения специальных кабелей («категории 2») с улучшенными параметрами. Кабели для всех предыдущих версий при этом попадают в «категорию 1». Кроме режима х2 поддерживаются режимы х1,25 и х1,5.
При использовании режима удвоения скорости передачи, начиная с версии 1.3 возможно следующее:
- увеличить глубину цвета вплоть до 48 бит
- увеличить кадровую частоту для стандартных максимальных разрешений до 120 Гц
- увеличить максимальное разрешение
ВНУТРЕННОСТИ: ПЕРЕДАЧА АУДИО
Аудиоданные передаются вместе с видео по тем же линиям связи TMDS. Аудиопоток «нарезается» на пакеты и передается в неиспользуемых участках видео (во время интервалов гашения по горизонтали и вертикали).
Рис. 14. Аудиопоток передается пакетами в интервалах гашения видео
- с версии 1.0 поддерживается PCM stereo до 48k, Dolby Digital, DTS
- c версии 1.1 также поддерживается DVD-audio
- c версии 1.2 также поддерживается SACD
- c версии 1.3 также поддерживается Dolby®TrueHD и DTS-HD Master Audio™ (с битрейтами до 8 Мбит/с)
ВНУТРЕННОСТИ: КАНАЛ УПРАВЛЕНИЯ (СЕС)
Многие производители электроники объявили о поддержке канала управления СЕС
Дополнительная линия связи СЕС (Consumer Electronics Control) может использоваться для управления потребительской электроникой. Благодаря ей все соединенные по интерфейсу HDMI приборы (до 10 штук) объединяются в управляющую сеть. 
Предусмотрены типовые команды управления (Пуск, Стоп, Перемотка, команды для меню, тюнеров, ТВ и т.д.), которые приборы могут передавать друг другу. Это позволяет управлять одним аппаратом (скажем, проигрывателем Blu-Ray) с пульта другого (скажем, телевизора), автоматизировать некоторые процессы и т.д. С выходом версии HDMI 1.3 многие производители электроники объявили о поддержке данного канала управления.
СОВМЕСТИМОСТЬ ИНТЕРФЕЙСОВ
Стандарт HDMI оговаривает полную совместимость всех версий интерфейсов (сверху-вниз и снизу-вверх):
- DVI (версии 1.0) должен быть совместим с HDMI (любой версии). Разумеется, поддержка аудио при этом отсутствует. Режимы видео будут ограничены режимами, оговорёнными для DVI. Подключение можно производить переходным кабелем (или через адаптер-переходник)
- HDMI (любой версии) должен быть совместим с HDMI (любой версии). При этом возможности такой системы определяются возможностями «младшего» её компонента.
- Допустимы любые сочетания версий источника сигнала, дисплея и промежуточных приборов (репитеров, коммутаторов и т.д.), с той же оговоркой по возможностям.
Рис. 15. Кабель-переходник и адаптер DVI-HDMI
К сожалению, такую великолепную совместимость демонстрируют далеко не все имеющиеся на рынке устройства. Например, некоторые широкоэкранные дисплеи для домашних кинотеатров не поддерживают цветовое пространство RGB (необходимое для DVI и HDMI 1.0) и понимают лишь ограниченное количество видеорежимов (против минимально требуемого стандартом). При этом на таких дисплеях красуется логотип «HDMI» и провозглашается поддержка версии 1.3.
Заметим также, что расширенные возможности версии HDMI 1.3а, в основном, являются необязательными, и поэтому «соответствовать» требованиям этой новейшей версии стандарта оказывается легко - достаточно выполнить лишь минимальные требования (фактически - требования к версии 1.0). Поэтому при покупке аппаратуры обязательно убедитесь, что она действительно имеет те расширения, которые Вам нужны - цифра 1.3а в спецификации ещё ни о чём, к сожалению, не говорит...
Ссылки в Интернете:
Стандарт DVI http://www.ddwg.orgСтандарт HDMI
Стандарт обеспечивает одновременную передачу визуальной и звуковой информации по одному кабелю, он разработан для телевидения и кино, но и пользователи ПК могут использовать его для вывода видеоданных при помощи HDMI разъема.
HDMI - это очередная попытка стандартизации универсального подключения для цифровых аудио- и видеоприложений. Оно сразу же получило мощную поддержку со стороны гигантов электронной индустрии (в группу компаний, занимающихся разработкой стандарта, входят такие компании, как Sony » , Toshiba » , Hitachi » , Panasonic » , Thomson, Philips » и Silicon Image), и большинство современных устройств вывода высокого разрешения имеет хотя бы один такой разъем. HDMI позволяет передавать защищенные от копирования звук и изображение в цифровом формате по одному кабелю, стандарт первой версии основывается на пропускной способности 5 Гб/с, а HDMI 1.3 расширил этот предел до 10.2 Гб/с.
HDMI 1.3 - это последняя спецификация стандарта с увеличенной пропускной способностью интерфейса, увеличенной частотой синхронизации до 340 МГц, что позволяет подключать дисплеи высокого разрешения, поддерживающие большее количество цветов (форматы с глубиной цвета вплоть до 48-бит). Новой версией спецификации определяется и поддержка новых стандартов Dolby для передачи сжатого звука без потерь в качестве. Кроме этого, появились и другие нововведения, в спецификации 1.3 был описан новый разъем , меньший по размеру по сравнению с оригинальным.
В принципе, наличие разъема HDMI на видеокарте совершенно необязательно, его с успехом заменяет переходник с DVI на HDMI . Он несложен и поэтому прилагается в комплекте большинства современных видеокарт. Мало того - на видеокартах серии HDMI разъему востребована прежде всего на картах среднего и низшего уровней, которые устанавливают в маленькие и тихие баребоны, используемые в качестве медиацентров. Из-за встроенного аудио, видеокарты Radeon » HD 2400 и HD 2600 имеют определенное преимущество для сборщиков подобных мультимедийных центров.
По материалам с сайта компании iXBT.com
В данной статье мы подробно расскажем о разъеме DVI, который можно встретить во многих мониторах, телевизорах и другой технике. Немного углубимся в историю этого популярного интерфейса, а также разберемся в его видах и особенностях. А еще обязательно сравним DVI-разъем с некоторыми прогрессивными интерфейсами. Эта информация станет полезна многим пользователям, а также упростит процесс работы с техникой и позволит избежать различных сложностей при работе.
Что такое DVI-выход?
Популярный разъем, известный как DVI-выход (Digital Visual Interface) предназначается для качественной передачи изображения (видео) на различные приборы цифрового типа. Как правило это проекторы, мониторы и телевизоры.
Разработала данный видеоинтерфейс компания DDWG. Часто в интернете можно найти расшифровку этих английских букв DVI в следующем виде — цифровой видео интерфейс. Эти слова более понятны для многих пользователей, которые только начинают узнавать мир компьютерной и остальной техники. Данный разъем имеет определенный цвет и форму, благодаря чему его довольно просто отличить от других выходов. Подключение прибора к самой разной технике происходит довольно просто, не требуя обязательных профессиональных умений и навыков.
История DVI разъема
В 1999 году компания Digital Display Working Group официально представила абсолютно новый на тот момент стандарт на интерфейс под названием Digital Visual Interface (DVI). Его разработкой занимались ведущие специалисты из IBM, Intel, Fujitsu и других известнейших корпораций, которые пришли в DDWG с одной целью — создать по-настоящему инновационный интерфейс для передачи цифрового видеосигнала на мониторы и прочие средства вывода изображения.
Появление DVI ознаменовало закат эпохи VGA, который за 10 лет морально и физически устарел. Это позволило не только улучшить качество контента, но и значительно повысить разрешение дисплеев. Примечательно, что DVI-разъемы актуальны и по сей день, хотя уже сейчас существуют серьезные соперники, которые постепенно вытесняют «ветерана».
Особенности DVI
Что касается DVI, то он использует формат данных, который базируется на технологии PanelLink. Речь идет о передаче информации, которая происходит последовательно, а также изначально реализованной компанией Silicon Image. Тут применяется технология TMDS, когда передача сигналов происходит дифференциально, чтобы максимально снизить перепады касательно уровней. Задействованные каналы в числе трех, передают видеосигнал со скоростью до 3,5 Гбит в секунду. Если используется кабель до 10 метров в длину, то можно передавать картинку в формате FHD (1920 на 1200 точек). Когда применяется более длинный соединительный кабель, тогда разрешение «урезается» до HD-формата.
В некоторых ситуациях может быть задействован канал Display Data Channel (DDC). С его помощью получится передать важную информацию о дисплее непосредственно самому процессору, который установлен в источнике сигнала. Сюда входят все подробные данные, касающиеся характеристик прибора. Речь идет о марке, дате производства, модели, размере и разрешении дисплея. Источник будет учитывать эту информацию, отправив сигнал с оптимальными настройками для конкретного экрана. Если источник не получает нужные данные, то возможна блокировка TMDS-канала.
Есть поддержка HDCP, которая является продвинутой системой защиты. Она реализована и в более продвинутом интерфейсе HDMI. Можно устанавливать разнообразные уровни защищенности контента, отталкиваясь от собственных потребностей. Основной принцип работы HDCP — подключенные при помощи DVI приборы обмениваются паролями между собой. Так и происходит внутреннее шифрование.
Нужно отметить, что DVI-разъем способен передавать исключительно изображение. Что касается звука, то не передается в данном случае. Поэтому необходимо позаботиться о соответствующих каналах. Примечательно, что сегодня для определенных видеокарт существуют специальные переходники, которые дают возможность одновременно передавать звук и картинку.
Виды DVI выходов
Пользователь может столкнуться с несколькими видами выходов. Среди них:
- DVI-А
- DVI-I (SingleLink)
- DVI-I (DualLink)
- DVI-D (SingleLin)
- DVI-D (DualLink)
Поэтому несложно догадаться, что выходы имеют определенные отличия. Кроме отличий в конструкции, они также имеют несоответствия и в особенностях. Часто поднимается вопрос в разнице между Single link и Dual link. В них есть немало отличий. Оба варианта отличаются друг от друга количеством контактов. Двойной линк использует при работе все двадцать четыре контакта. А сингл линк, который переводится как одиночный, имеет всего восемнадцать контактов. Если пользователю нужно большее разрешение, то ему больше подходит первый вариант. Сингл линк подойдет для устройств, которые имеют разрешение 1920 на 1080. С ним возможности пользователи становятся намного меньше.
DVI-A выход
Данный выход предполагает только возможность аналоговой передачи. Дополнительная буква дает возможность пользователю догадаться, что «А» — означает аналоговый. Разъем представляет собой вилку в кабеле или переходнике, которая позволяет произвести подключение видеоустройств (аналоговых) к выходу типа DVI-I.
DVI-I выход
Этот разъем бывает двух типов: Single link и Dual link. Первый вариант очень востребован и распространен. Дополнительная буква I сообщает пользователю о том, что он является интегрированным. Выход довольно часто используют для цифровых дисплеев и видеокарт. Особенности данного выхода заключаются в том, что в нем объединены сразу два канала передачи. В устройстве совмещен цифровой и аналоговый каналы. Они не зависят друг от друга, поэтому одновременно не работают. В задачу прибора входит решить самостоятельно, благодаря чему он будет функционировать. Разъем Dual link с буквой I передает аналоговый сигнал. У него есть целых два цифровых канала. Это позволяет пользователю добиться намного лучшего качества изображения и расширить свои возможности.
DVI-D выход
Здесь буква «D» сообщает об английском слове Digital, которое можно перевести – цифровой. В этом варианте нет аналогового канала. При этом разъеме происходит только цифровая передача. Как и в предыдущих выходах здесь идет разделение на одиночный и двойной. Single link немного ограничит пользователя. Разрешение не сможет превышать более 1920 на 1200 (при частоте 60 Гц). В этом варианте только один цифровой канал. Пользователь не сможет подключить аналоговый монитор, а также радоваться технологии под названием nVidia 3D Vision. Зато Dual link поможет смотреть на мониторе 3Д, увеличивая возможности пользователя. Здесь два цифровых канала.
DVI-I и DVI-D в чем же принципиальная разница?
DVI-I поддерживает и цифровую и аналоговую передачу данных, а DVI-D только цифровую.
Совместимость DVI разъемов
DVI-A будет иметь совместимость только с DVI-A. Для передачи аналогового сигнала. Что касается DVI-D, то обеспечивает передачу только цифрового видео контента. Его совместимость возможна только с DVI-D. Далее следует упомянуть универсальное решение, которое пойдет для самых разных устройств. Это идет речь о DVI-I. В некоторых случаях можно использовать переходники. Но это возможно только тогда, когда это предусмотрено производителем того или иного прибора.
Переходник помогает решить проблему, но может повлиять на качество изображения. Видов этих устройств довольно много. Встречаются следующие: DVI – HDMI, VGA – DVI и другие востребованные устройства. Кабели DVI-D и DVI-I могут работать в двойном режиме (дуал линк). В этом случае пропускная способность удваивается. Для этого применяется дополнительные контакты. Такое решение дает возможность передать гораздо больше информации, что благоприятно отражается на частоте и изображении монитора, которые становятся выше. Если необходимость воспользоваться технологией nVidia 3D Vision, то дуал линк просто необходим в обязательном порядке. Также, стоит знать, что крупные ЖК-мониторы, имеющие большое разрешение, совместимы с разъемом DVI-D Dual-Link.
Распиновка DVI выходов
Сравнение DVI разъема с HDMI и Display Port
Первенство среди разъемов сейчас находится у DP — у display port. Он сменил довольно быстро предыдущие разработки. Он отличается прекрасной пропускной способностью, а также пользователь получает намного больше новых возможностей. Прибор позволяет не терять в качестве, а также выделяется небольшими размерами. Он уже начал понемногу вытеснять dvi и hdmi. Однако еще далеко не все мониторы имеют именно те разъемы, которые бы подошли к этой новинке.
Пока произойдут изменения в системе их производства, придется ждать довольно долго. Большинство производителей не спешат использовать для своей техники это устройство. Поэтому даже во многих современных и популярных моделях еще не встретить DP. Поэтому у dvi и hdmi еще не все потеряно. Последний вариант отлично справляется с передачей цифрового видео вместе со звуком. Прибор можно встретить в популярных и новых моделях техники. Этот интерфейс поможет получить высокое разрешение. Каждый год появляются улучшенные версии, которые имеют не только отличную пропускную способность, но и дают пользователю намного больше возможностей. Звук и видео не ухудшаются в качестве даже при длине кабеля в 10 метров. Разъем dvi также остается известным и востребованным. Его можно встретить на многих устройствах, так как производители предпочитают отдавать ему свое предпочтение благодаря его универсальности.
Компьютеры и ноутбуки уже лет 10 оснащаются не одним, а двумя-тремя видами разъёмов одновременно. Порты отличаются и по размеру, и по внешнему виду. Какой тип подключения монитора предпочесть? В статье также рассматривается практическая полезность одновременного подключения двух, а то и трёх мониторов.
Распространенные, но старые виды разъёмов
VGA (Video Graphics Array): устаревшая классика
Синий трапециевидный интерфейс доминировал в компьютерной сфере лет 25-30. Он великолепно справлялся со старыми ЭЛТ-дисплеями благодаря своей аналоговой природе. Но появились плоские ЖК-экраны – цифровые устройства, затем стали возрастать разрешения и старый-добрый VGA стал сдавать позиции.
Сегодня он всё реже встраивается в видеокарты, но до сих пор многие устройства (бытовые проигрыватели, проекторы, телевизоры) оснащаются поддержкой безнадёжно устаревшего VGA. Вероятно, ещё несколько лет «старичок» останется не слишком желательным, но повсеместно распространённым стандартом де-факто – если есть сомнения, каким кабелем можно будет подключить монитор в соседнем офисе, то берите VGA.
DVI-I (Digital Visual Interface): другой видеоинтерфейс-долгожитель
Вообще-то их несколько: DVI-A, -D и -I, плюс их разновидности. Но когда речь идёт о самом распространённом стандарте «Ди-Ви-Ай», то подразумевается аналогово-цифровой DVI-I Dual Channel – именно эта спецификация встроена в большинство ПК.
В своё время DVI пришёл на замену стремительно устаревающему в середине 2000-х VGA. Возможность передавать как аналоговый, так и цифровой сигнал, поддержка больших (в ту эпоху) разрешений и высоких частот, отсутствие недорогих конкурентов: DVI исправно служит стандартом и в наши дни. Но вряд ли его активная «жизнь» будет продолжаться больше, чем ещё 3-4 года.
Разрешения выше минимально комфортного на сегодня FullHD всё чаще встречаются даже в недорогих компьютерных системах. С ростом мегапикселей заканчиваются и некогда серьёзные возможности DVI. Не вдаваясь в технические подробности, отметим, что пиковые способности DVI не позволят выводить на экран изображение с разрешением свыше 2560 х 1600 с приемлемой частотой (выше 60 Гц).
Современные видеоинтерфейсы
HDMI (High Definition Multimedia Interface) – король мультимедиа
Когда-то несуразная для русского слуха аббревиатура «эйч-ди-эм-ай» всё плотнее входит в нашу жизнь. Почему именно HDMI стал таким популярным? Всё просто:
- сколь угодно длинные провода (ладно, если честно – до 25-30 метров);
- передача звука (даже многоканального!) вместе с видео – прощай, необходимость покупать отдельные колонки для ТВ;
- удобнейшие небольшие коннекторы;
- поддержка всюду – проигрыватели, «зомбоящики», проекторы, видеорегистраторы, игровые приставки – сложно сходу вспомнить о технике, где не было бы разъёма HDMI;
- сверхвысокие разрешения;
- 3D-картинка. И да, можно вместе со сверхвысокими разрешениями (версии HDMI 4b и 2.0).
Перспективы у HDMI самые радужные – развитие продолжается, в 2013 году были приняты спецификации версии 2.0: этот стандарт совместим со старыми проводами-разъёмами, но поддерживает всё более внушительные разрешения и другие «вкусные» возможности.
DisplayPort (DP): разъём, который только становится повсеместным
А ещё DisplayPort потрясающе красив внешне…
Многие годы компьютеры редко оснащались этим прямым конкурентом HDMI. И — несмотря на то, что всем хорош был DisplayPort: и поддержкой очень высоких разрешений вместе со стереосигналом; и передачей аудио; и внушительной длиной провода. Он даже выгоднее производителям, чем лицензируемый HDMI: не нужно выплачивать разработчикам стандарта те 15-25 центов, которые полагаются владельцам HDMI.
Разъёму DP просто не повезло в первые годы существования. Впрочем, компьютеры всё чаще оснащаются сразу парой Display Port современного стандарта версии 1.4. И на его основе «родился» другой популярнейший стандарт с огромными перспективами: «младший брат» Дисплей-порта…
Mini DP (Mini DisplayPort)
Вместе с HDMI и категорически устаревшим VGA, разъём Mini DisplayPort встраивается едва ли не в каждый компьютер и ноутбук. На его стороне все достоинства «старшего брата», плюс миниатюрные размеры – идеальное решение для постоянно утончающихся ноутбуков, ультрабуков, и даже смартфонов с планшетами.
Передача аудиосигнала, чтобы не докупать к монитору отдельные колонки? Пожалуйста – сколько вам каналов? Стереоскопия даже в 4K? Да, пусть интерфейсу и придётся поднапрячь все свои электронные мускулы. Совместимость? Переходники на рынке есть самые разнообразные, едва ли не на любой другой разъём. Будущее? Стандарт Mini DP живёт и развивается.
Thunderbolt: экзотические варианты подключения монитора
Есть и такие. Который уже год фирма Apple вместе с разработчиками Intel продвигают быстрый, универсальный, но безумно дорогой интерфейс Thunderbolt.
Зачем мониторам ещё и Thunderbolt? Вопрос остаётся который год без вразумительного ответа.
На практике мониторы с его поддержкой встречаются не так часто, да и есть большие сомнения в оправданности Thunderbolt для передачи видеосигнала. Разве что мода на всё «яблочное»…
К сожалению, за рамками статьи остаётся интереснейшая возможность подключать экраны к компьютеру (и даже подавать на них электропитание!) при помощи интерфейса USB 3.0 (или, ещё интереснее, 3.1). Перспектив у этой технологии множество, преимущества тоже имеются. Впрочем, это тема отдельного обзора – и ближайшего будущего!
Как подключить новый монитор к старому компьютеру?
Под «старым компьютером» чаще всего подразумевается ПК с единственным портом – VGA или DVI. Если новый монитор (или телевизор) категорически не хотят дружить с таким портом, то следует приобрести сравнительно недорогой переходник – от VGA к HDMI, от Mini DP к DVI и т.д. – вариантов множество.
При использовании переходников возможны некоторые неудобства (например, через VGA никак не передать звук или изображение с особо высоким разрешением), но такая схема будет работать исправно и надёжно.
Видеосигнал без проводов (WiDi)!
Существуют и такие интерфейсы, даже несколько. Intel Wireless Display (он же – WiDi, или «вай-дай», как бы странно ни звучало это для русскоязычного читателя): адаптер ценой около 30 долларов подключается в USB-разъём телевизора или монитора (если технология поддерживается производителем).
Сигнал отправляется через Wi-Fi, на экране – видеоизображение. Но это лишь в теории, а на практике существенными препятствиями являются расстояние и наличие стен между приёмником и передатчиком. Технология интересная, есть у неё и перспективы – но пока не более того.
Другой беспроводной видеоинтерфейс – AirPlay от Apple. Суть и практическое применение такое же, как и у WiDI от Intel. Дороговато, не слишком надёжно, далеко не практично.
Решение более интересное, но пока малораспространённое — Wireless Home Digital Interface (WHDi). Это не совсем Wi-Fi, хотя весьма похожая беспроводная технология. Ключевая особенность – проприетарный способ защиты от помех, задержек и искажений.
Подключение нескольких мониторов одновременно
С задачей присоединения основного или дополнительного экрана справится даже начинающий пользователь: монитор подключается к ПК или ноутбуку не сложнее, чем флешка. Подключить монитор к компьютеру возможно только правильным способом: коннектор попросту не войдёт в разъём, который для него не предназначен.
Отличная функция современных видеокарт и операционных систем – возможность подключения сразу нескольких мониторов к одному источнику сигнала (ПК, ноутбуку). Практическая польза огромная, притом в двух разных вариантах.
1. Режим клонирования изображения
Экран основного компьютера работает в обычном режиме. Но одновременно изображение полностью дублируется на крупнодиагональный телевизор и/или проектор. Достаточно лишь подключить видеокабель и к большому экрану, и к проектору. Звук передаётся вместе с изображением, если использовать современные разъёмы (HDMI, Mini DP).
2. Режим нескольких экранов
Разрешение мониторов постоянно растёт – но всегда найдутся задачи, для которых хотелось бы иметь экран пошире. Расчёты в крупной таблице Excel, или работа сразу с парой браузеров; дизайнерские задачи и редактирование видео. Даже набор текста удобнее, когда рядом с основным есть ещё и дополнительный дисплей. «Промежуток» – рамки экранов на практике мешают не больше, чем оправа очков – через несколько минут их просто не замечаешь. Любят использовать сразу несколько мониторов и геймеры – погружение в игровой процесс при такой схеме захватывает заметно более. Кстати, некоторые видеокарты AMD поддерживают аж до 6 мониторов одновременно (технология Eyefinity наделала в IT-сообществе много шуму ещё лет 5 назад).
Картинка: так можно вызвать настройки подключения второго или третьего монитора: щелчок по «Настройкам графики» от Intel или Nvidia.
Как подключить 2 й монитор к компьютеру? Вставить разъём кабеля – скорее всего, изображение моментально «подхватится» вторым экраном. Если этого не произошло, или требуются дополнительные настройки / другой режим – минутная работа в графическом драйвере видеокарты. Чтобы попасть в эту программу, достаточно щёлкнуть правой кнопкой по значку видеодрайвера Intel, Nvidia или AMD – в зависимости от того, какой видеоадаптер установлен в ПК, и выбрать пункт «Настройка». Иконка видеоадаптера всегда присутствует в Панели управления, и почти во всех случаях – в трее Windows, около часов.
Наверное, каждый пользователь персонального компьютера или ноутбука сталкивался с вопросами подключения к нему монитора или телевизора, а также состоянием качества получаемого изображения. И если раньше получить качественную картинку на экране было делом довольно проблематичным, то сегодня этой проблемы не существует вовсе. Конечно, если в вашем устройстве имеется DVI-разъем. Именно о нем мы и поговорим, а также рассмотрим другие существующие интерфейсы для вывода изображения на экран.
Виды разъемов для вывода изображения на монитор компьютера или экран
До недавнего времени все персональные компьютеры имели исключительно аналоговое подключение к монитору. Для передачи изображения на него применялся интерфейс VGA (Video Graphics Adapter) с разъемом D-Sub 15. Пользователи с опытом еще помнят синий штекер и гнездо на 15 контактов. Но, кроме него, видеокарты имели и другие разъемы, предназначенные для вывода картинки на экран телевизора или иное видеоустройство:
- RCA (Radio Corporation of America) - по-нашему «тюльпан». Аналоговый разъем, предназначенный для соединения видеокарты с телевизором, видеоплеером или видеомагнитофоном при помощи коаксиального кабеля. Имеет наихудшие характеристики передачи и низкое разрешение.
- S-Video (S-VHS) - вид аналогового разъема для передачи видеосигнала на телевизор, видеомагнитофон или проектор с разделением данных на три канала, отвечающих за отдельный базовый цвет. Качество передачи сигнала немногим лучше «тюльпана».
- Компонентный разъем - выход на три раздельных «тюльпана», применяемый для вывода изображения на проектор.
Все эти разъемы широко применялись до конца 1990-х годов. Конечно, ни о каком качестве речи идти не могло, так как и телевизоры, и мониторы на то время обладали очень низким разрешением. Сейчас мы и представить себе не можем, как можно было играть в компьютерные игры, глядя в экран телевизора с электронно-лучевой трубкой.
С наступлением нового столетия, благодаря внедрению цифровых технологий при разработке видеоустройств, RCA, S-VHS и компонентный выход стали использоваться все реже. Интерфейс VGA продержался немного дольше.
Немного истории
Принцип работы обычной видеокарты заключался в том, что изображение в цифровом виде на выходе с нее должно было преобразовываться в аналоговый сигнал посредством устройства RAMDAC - цифро-аналогового конвертера. Естественно, что такое конвертирование уже на начальном этапе ухудшало качество изображения.
С появлением цифровых экранов возникла необходимость преобразовывать аналоговый сигнал на выходе. Теперь уже и мониторы стали оснащаться специальным конвертером, что опять-таки не могло не отразиться на качестве изображения.
И вот тут, в 1999 году, казалось бы, из ниоткуда появился DVI - новейший цифровой видеоинтерфейс, благодаря которому мы сегодня можем наслаждаться идеальной картинкой на экране.
Разработкой этого устройства сопряжения занималась целая группа компаний, куда входили Silicon Image, Digital Display Working Group и даже Intel. Разработчики пришли к выводу, что незачем преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый, а потом наоборот. Достаточно создать единый интерфейс, и изображение в исходном виде будет выводиться на экран. Причем без малейших потерь качества.
Что же такое DVI
DVI так и расшифровывается - цифровой видеоинтерфейс (Digital Visual Interface). Суть его работы заключается в том, что для передачи данных применяется специальный протокол кодирования TMDS, также являющийся разработкой Silicon Image. Способ передачи сигнала через цифровой видеоинтерфейс основан на последовательной отправке информации, предварительно реализованной протоколом, при постоянной обратной совместимости с аналоговым каналом VGA.
Спецификация DVI предусматривает работу одного соединения TMDS с частотой до 165 МГц и скоростью передачи 1,65 Гбит/с. Это дает возможность получить на выходе изображение с разрешением 1920х1080 с максимальной частотой 60 Гц. Но здесь существует возможность одновременного использования второго соединения TMDS с той же частотой, что позволяет добиться пропускной способности в 2Гбит/с.
Имея такие показатели, DVI оставил далеко позади себя другие разработки в этом направлении и стал использоваться на всех без исключения цифровых устройствах.
DVI для обычного пользователя
Если не углубляться в дебри электроники, то цифровой видеоинтерфейс - это всего лишь специальное устройство кодирования, имеющее соответствующий разъем на видеокарте. Но как понять, что компьютер или ноутбук имеет цифровой выход?
Все очень просто. Разъемы видеокарт с цифровым интерфейсом спутать с другими невозможно. Они имеют специфический вид и форму, отличающиеся от других гнезд. Кроме этого, DVI-разъем всегда белого цвета, что выделяет его среди остальных.
Для того чтобы подключить монитор, телевизор или проектор к видеокарте, достаточно просто воткнуть штекер нужного провода и зафиксировать его с помощью специальных завинчивающихся вручную болтов.
Разрешение и масштабирование
Однако ни цифровое кодирование, ни специальные разъемы видеокарт не решили проблему совместимости компьютера с монитором полностью. Возник вопрос о масштабировании изображения.
Дело в том, что все мониторы, экраны и телевизоры, которые уже имеют DVI-разъем, не способны выдать на выходе большее разрешение, нежели предусмотрено их конструкцией. Поэтому часто получалось так, что видеокарта выдавала сверхкачественную картинку, а монитор показывал ее нам лишь в качестве, ограниченном своими возможностями.
Разработчики вовремя спохватились и стали оснащать все современные цифровые панели специальными устройствами масштабирования.
Теперь, когда мы подключаем разъем DVI на мониторе к соответствующему выходу на видеокарте, устройство моментально самонастраивается, выбирая оптимальный режим работы. Мы же обычно этому процессу не уделяем никакого внимания и не пытаемся его контролировать.
Видеокарты и поддержка DVI
Первые видеокарты серии NVIDIA GeForce2 GTS уже имели встроенные передатчики TMDS. Они широко используются и сейчас в картах Titanium, будучи интегрированными в устройства рендеринга. Недостатком встроенных передатчиков является их низкая тактовая частота, не позволяющая достичь большого разрешения. Иными словами, TMDS не используют по максимуму заявленную пропускную способность с частотой 165 МГц. Поэтому можно с уверенностью заявить, что NVIDIA на начальном этапе не сумела достойно реализовать стандарт DVI в своих видеокартах.
Когда же видеоадаптеры стали оснащать внешним TMDS, работающим параллельно со встроенным, интерфейс DVI смог выдать разрешение 1920х1440, что превзошло все ожидания разработчиков компании.
В серии Titanium GeForce GTX никаких проблем вообще не возникало. Они без особых усилий обеспечивают изображение разрешением 1600х1024.
Компания ATI пошла абсолютно иным путем. Все ее видеокарты, имеющие DVI-выходы, также работают от интегрированных передатчиков, но поставляются они в комплекте со специальными переходниками типа DVI - VGA, соединяющими 5 аналоговых пинов DVI с VGA.
Специалисты Maxtor вообще решили не заморачиваться и придумали свой выход из ситуации. Видеокарты серии G550 единственные, имеющие сдвоенный DVI-кабель вместо двух передатчиков сигнала. Такое решение позволило компании добиться разрешения 1280х1024 пикселей.
DVI-разъем: виды
Важно знать, что не все цифровые разъемы одинаковы. Они имеют разную спецификацию и конструкцию. В нашей с вами повседневной жизни чаще всего встречаются такие типы DVI-разъемов:
- DVI-I SingleLink;
- DVI-I DualLink;
- DVI-D SingleLink;
- DVI-D DualLink;
- DVI-А.
Разъем DVI-I SingleLink
Данный разъем является самым популярным и востребованным. Он используется во всех современных видеокартах и цифровых мониторах. Литера I в наименовании обозначает «интегрированный». Этот DVI-разъем по-своему особенный. Дело в том, что он имеет два объединенных канала передачи: цифровой и аналоговый. Иными словами, это разъем DVI+VGA. Он имеет 24 цифровых выводов и 5 аналоговых.
Учитывая, что каналы эти не зависимы друг от друга и не могут быть задействованы одновременно, устройство самостоятельно выбирает, с каким из них работать.
Кстати, первые подобные интегрированные интерфейсы имели раздельные разъемы DVI И VGA.
Разъем DVI-I DualLink
DVI-I DualLink также способен передавать аналоговый сигнал, но, в отличие от SingleLink, имеет два цифровых канала. Зачем это нужно? Во-первых, чтобы улучшить пропускную способность, а во-вторых, все опять сводится к разрешению, которое прямо пропорционально качеству изображения. Такой вариант позволяет расширить его до 1920х1080.
Разъем DVI-D SingleLink
Разъемы DVI-D SingleLink не имеют никаких аналоговых каналов. Литера D информирует пользователя о том, что это исключительно цифровой интерфейс. Он имеет один канал передачи и также ограничивается разрешением 1920х1080 пикселей.
Разъем DVI-D DualLink
Этот разъем имеет два канала передачи данных. Одновременное их использование дает возможность получить 2560х1600 пикселей при частоте всего 60 Гц. Кроме этого, такое решение позволяет некоторым современным видеокартам, как, например, nVidia 3D Vision, воспроизводить объемное изображение на экране монитора с разрешением 1920х1080 с частотой обновления 120 Гц.
Разъем DVI-А
В некоторых источниках иногда встречается понятие DVI-А - цифрового разъема для передачи исключительно аналогового сигнала. Чтобы не вводить вас в заблуждение, сразу обозначим, что на самом деле такого интерфейса не существует. DVI-А - это всего лишь специальная вилка в кабелях и специальных переходниках для подключения аналоговых видеоустройств к разъему DVI-I.
Цифровой разъем: распиновка
Все перечисленные разъемы отличаются друг от друга расположением и количеством контактов:
- DVI-I SingleLink - имеет 18 пинов для цифрового канала и 5 для аналогового;
- DVI-I DualLink - 24 цифровых пина, 4 аналоговых, 1 - земля;
- DVI-D SingleLink - 18 цифровых, 1 - земля;
- DVI-D DualLink - 24 цифровых, 1 - земля
Свое уникальное расположение контактов имеет и DVI-А-разъем. Распиновка у него состоит всего из 17 пинов, включая землю.
Разъем HDMI
Современный цифровой видеоинтерфейс имеет и другие виды соединительных коммуникаций. Так, например, разъем HDMI DVI по популярности нисколько не уступает перечисленным моделям. Наоборот, благодаря компактности и возможности вместе с цифровым видео передавать аудиосигнал, он стал обязательным аксессуаром ко всем новым телевизорам и мониторам.
Аббревиатура HDMI расшифровывается как High Definition Multimedia Interface, что значит «мультимедийный интерфейс с высоким разрешением». Появился он впервые в 2003 году и с тех пор нисколько не утратил своей актуальности. С каждым годом появляются его новые модификации с улучшенным разрешением и пропускной способностью.
Сегодня, к примеру, HDMI дает возможность передавать видео и аудиосигнал без потери качества по кабелю длиной до 10 метров. Пропускная способность при этом составляет до 10,2 Гб/с. Всего лишь несколько лет назад этот показатель не превышал 5 Гб/с.
Поддержкой и разработкой данного стандарта занимаются ведущие мировые компании, производящие радиоэлектронику: «Тошиба», «Панасоник», «Сони», «Филипс» и др. Практически все видеоустройства сегодня, изготовленные этими производителями, обязательно имеют хотя бы один разъем HDMI.
Разъем DP
DP (DisplayPort) - новейший разъем, пришедший на смену мультимедийному интерфейсу HDMI. Обладая высокой пропускной способностью, минимальной потерей качества при передаче данных и компактностью, он был призван полностью вытеснить стандарт DVI. Но оказалось, что не все так просто. Большинство современных мониторов не имеют соответствующих разъемов, а сменить систему их производства в короткие сроки - дело невыполнимое. К тому же не все производители к этому особо стремятся, из-за чего большая часть видеотехники не оснащена стандартом DisplayPort.
Мини-разъемы
Сегодня, когда вместо компьютеров чаще используются более мобильные устройства: ноутбуки, планшеты и смартфоны - применять обычные разъемы становится не очень удобно. Поэтому такие производители, как Apple, например, стали заменять их уменьшенными аналогами. Сначала VGA стал мини-VGA, потом DVI превратился в микро-DVI, а DisplayPort уменьшился до мини-DisplayPort.
DVI-переходники
Но как быть, если, например, нужно подключить ноутбук к аналоговому монитору или другое устройство, имеющее разъем DVI к цифровой панели со стандартом HDMI, DisplayPort? В этом помогут специальные адаптеры, которые сегодня можно приобрести в любом магазине радиоэлектроники.
Рассмотрим основные их виды:
- VGA - DVI;
- DVI - VGA;
- DVI - HDMI;
- HDMI - DVI;
- HDMI - DisplayPort;
- DisplayPort - HDMI.
Кроме этих основных переходников, существуют и их разновидности, предусматривающие подключение к другим интерфейсам, как, например, USB.
Конечно, при таком соединении имеет место потеря качества изображения, даже между однотипными устройствами, поддерживающими стандарт DVI. Разъем-переходник, какой бы качественный он ни был, эту проблему решить не в силах.
Как подключить телевизор к компьютеру
Подключить телевизор к компьютеру или ноутбуку несложно, однако следует определить, каким интерфейсом оборудовано и то и другое устройство. Большинство современных телевизионных приемников имеют встроенные разъемы, поддерживающие DVI. Это может быть и HDMI, и DisplayPort. Если компьютер или ноутбук имеют такой же разъем, как и телевизор, достаточно воспользоваться кабелем, которым обычно комплектуются последние. Если провод в комплекте не шел, его можно свободно купить в магазине.
Операционная система компьютера самостоятельно определит подключение второго экрана и предложит один из вариантов его использования:
- в качестве основного монитора;
- в режиме клона (изображение будет выведено на оба экрана);
- в качестве дополнительного монитора к основному.
Но не стоит забывать, что при таком подключении разрешение изображения останется таким, какое предусмотрено конструкцией экрана.
Влияет ли длина кабеля на качество сигнала
От длины кабеля, соединяющего устройство и экран, зависит не только качество сигнала, но и скорость передачи данных. Учитывая современные характеристики соединительных проводов для различных цифровых интерфейсов, их длина не должна превышать установленные показатели:
- для VGA - не более 3 м;
- для HDMI - не более 5 м;
- для DVI - не более 10 м;
- для DisplayPort - не более 10 м.
В случае если требуется соединить компьютер или ноутбук с экраном, расположенном на расстоянии, превышающим рекомендуемое, необходимо воспользоваться специальным усилителем - репитером (повторителем сигнала), который к тому же может распределить канал на несколько мониторов.
