Компьютеры -> Видео -> По чем дают видеосигнал?

По чем дают видеосигнал?

И как это такие маленькие видеокарты стыкуются с такими большими мониторами? Давайте попробуем разобраться.

Хорошо надежное старое

На данный момент в области компьютерных технологий существует немало устоявшихся стандартов, которые практически не претерпели изменений на протяжении десятилетий. Если вы хорошенько присмотритесь к своему компьютеру, то сможете обнаружить там немало таких. Например, обратите внимание на интерфейс передачи данных от видеокарты к монитору. В 99 % случаев это будет знакомый всем нам VGA (Video Graphics Array). На сегодняшний день подобная технология стала практически стандартом де-факто на видеоинтерфейс. До недавнего времени вопрос о выборе интерфейса передачи данных от компьютера к монитору даже не стоял. Поскольку на рынке господствовал один устоявшийся стандарт — VGA. Он безраздельно властвовал над мониторами пользователей. И это было хорошо. Ведь единство стандарта — путь к совместимости, являющейся одним из ключевых условий отсутствия головной боли у владельцев ПК и производителей hardware.

Но времена меняются, вместе с ними изменяются требования к железу, и в один прекрасный миг становится ясно — нужно что-то принципиально новое. Так, появление мониторов на жидких кристаллах поставило вопрос о новом интерфейсе передаче данных, что называется, ребром. Старый интерфейс, использовавшийся в ЭЛТ-мониторах, по ряду причин уже, мягко говоря, не совсем удовлетворял новые запросы. Это обусловило появление массы новых цифровых стандартов передачи видеосигнала, в связи с чем возникла даже некоторая путаница. Нам с вами и предстоит разобраться, какой видеоинтерфейс и для чего подходит.

Основа стандарта VGA была разработана в 1987 году фирмой IBM. И с тех пор этот аналоговый интерфейс вот уже 15 лет занимает лидирующие позиции на рынке. Суть его в том, что после формирования изображения в цифровом виде оно поступает из видеопамяти на RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter — цифро-аналоговый преобразователь из ОЗУ), где преобразуется в аналоговый сигнал. После преобразования сигнал по VGA-кабелю передается в монитор. Этот кабель для передачи данных использует девять каналов: по два канала для каждого цвета (яркость и заземление), два канала для вертикальной и горизонтальной синхронизации, а также общее заземление. Уровень напряжения на соответствующих каналах определяет интенсивность красного, зеленого и синего цветов. Это дало возможность применять при формировании изображения множество оттенков, количество которых ограничивается лишь возможностями видеокарты. Для своего времени интерфейс VGA (рис. 1) стал настоящей революцией в области компьютерной графики, что и обеспечило ему популярность.

Постепенно, по мере растущих разрешений экрана, VGA приспосабливался к новым требованиям и сейчас поддерживает разрешение вплоть до 2048х1536, чего вполне достаточно для любого пользователя, включая и профессионалов, работающих с компьютерной графикой.

Зачем понадобилось новое

Однако с появлением жидкокристаллических мониторов акценты сильно сместились — старый стандарт VGA перестал удовлетворять новые запросы.

Давайте рассмотрим, почему так случилось. Дело в том, что монитор на электронно-лучевой трубке — это аналоговое устройство. При создании картинки электронный луч движется горизонтально, засвечивая по очереди каждый пиксель. При этом, хоть и существует такое дискретное понятие, как точка люминофора, однако у нее нет адресности, которая четко бы определяла ее. В итоге вся площадь экрана являет собой непрерывную величину, и электрон может лишь относительно попасть в некоторую область. Эта неточность попадания может быть обусловлена, например, помехами при прохождении сигнала через кабель и т. п.

Другое дело, когда в мониторе применяется LCD-панель. У ЖК-матриц есть строго определенное количество элементов отображения по горизонтали и вертикали, которое обычно соответствует так называемому «родному» разрешению. Каждая точка которого, между прочим, строго адресована, поэтому ЖК-дисплей — это цифровое по своей природе устройство. (Вообще-то, часто встречающееся утверждение о том, что ЖК-дисплей — это «чисто цифровое устройство», неверно. Это самое что ни на есть аналоговое устройство, но с цифровой, то бишь предельно точной адресацией каждого пикселя. — Прим. ред.). В итоге для его оптимальной работы необходим цифровой сигнал.

Возникшую проблему разработчики решили достаточно просто — в ЖК-мониторы стали добавлять аналого-цифровые преобразователи. Однако не всегда то, что просто, то и разумно. В данном случае дело дошло до абсурда: цифровой сигнал видеокарты преобразуется в аналоговый, после чего, пройдя по кабелю, преобразуется дисплеем вновь в цифровой. И проблема даже не в дороговизне подобной схемы. При таких трансформациях в первоначальный видеосигнал неизбежно вносятся искажения, что приводит к некоторой потере в качестве картинки на ЖК-мониторе. Поэтому перед разработчиками hardware остро стал вопрос о новом графическом интерфейсе, который смог бы обеспечить цифровую передачу данных к дисплею.

Разброд и шатания

Справедливости ради стоит отметить, что цифровые интерфейсы существовали еще до появления VGA. Например, в цифровом интерфейсе CGA применялась параллельная схема, в которой для каждого цвета предусматривалось две линии. Одна из них отвечала за включение цвета, а другая за его интенсивность — обычную или повышенную. Таким образом, число цветов ограничивалось 16-ю. Их количество можно было бы увеличить наращиванием числа проводников. Однако подобный путь нецелесообразен, так как кабель при этом получился бы слишком толстым (например, для реализации 24-битной графики понадобилось бы не менее 27 проводников).

Проблема решилась переходом от параллельной схемы к более высокоскоростной последовательной. Компанией Silicon Image была разработана технология PanelLink основанная на протоколе TMDS (Transition Minimized Differential Signaling). Соединение PanelLink предусматривает по два проводника для каждого из трех цветов, пару линий для передачи тактового сигнала интерфейса, а также несколько каналов для заземления, подачи питания и других функций. Физическое ограничение на количество передаваемой информации соответствует полосе пропускания приблизительно в 170 МГц (это позволяет получать разрешение 1920x1080 при частоте обновления 60 Гц, что приемлемо для ЖК-дисплеев, или ограничиться видеорежимом 1280x1024 85 Гц при использовании ЭЛТ-мониторов). Это ограничение обусловлено тем, что поток данных, передаваемых через медный проводник, конечен.

Именно технология PanelLink и легла в основу большинства созданных позже видеоинтерфейсов. Первым цифровым видеоинтерфейсом нового поколения стала разработка ассоциации Video Electronics Standards (VESA). В 1997 году ею был представлен цифровой стандарт передачи данных к монитору Plug-and-Display (P&D). В соответствии с технологией PanelLink соединение в нем содержит три канала последовательной передачи данных (по одному для каждого из цветов), линию для тактового сигнала и несколько проводников для других сигналов. В кабеле для передачи данных использована витая пара. Для каждого из каналов скорость передачи ограничена 1.65 Гбит в секунду. Трансфер данных осуществляется пакетами по 10 бит. Таким образом, общая скорость передачи данных 165 МГц, чего хватает для разрешений вплоть до 1280х1024.

Разъем интерфейса P&D имеет 30 контактов (рис. 2). Что интересно, в нем введена поддержка шин USB и IEEE 1394, а также аналогового интерфейса.

Однако на момент создания P&D оказался слишком сложным и дорогим и приступить к выпуску видеокарт и мониторов, поддерживающих данный стандарт, никто не решился. Сегодня он еще иногда используется в видеопроекторах, но довольно редко.

С учетом возникших с P&D сложностей несколько компаний (во главе с Compaq) образовали рабочую группу DFP, и 14 февраля 1999 года представили собственный стандарт — DFP (Digital Flat Panel). От P&D он отличался отсутствием поддержки аналогового интерфейса, а также USB и 1EEE1394. Однако и он применяет технологию PanelLink (протокол TMDS), что обеспечивает обратную совместимость стандартов с помощью переходника.

Разъем MDR20, использующийся в данном интерфейсе, имеет 20 контактов (рис. 3). Недостатком стандарта, как и в предыдущем случае, является максимальное разрешение, ограниченное 1280х1024. Явно не в его пользу говорит и отсутствие поддержки аналогового интерфейса, что мешало завоевать популярность видеокартам с DFP на рынке, заполненном ЭЛТ-мониторами. Однако именно этот недорогой цифровой интерфейс стал первым принят разработчиками видеокарт. Одной из первых карту, поддерживающую его, выпустила компания ATI, входящая в группу DFP. На данный момент видеокарты и мониторы с этим интерфейсом не выпускаются.

   

Ставка — на цифры…

Недостатки предыдущих решений обусловили появление еще одного стандарта. 2 апреля 1999 года на суд общественности был вынесен интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Продвигается он группой компаний, известной под именем DDWG (Digital Display Working Group). В нее входят такие гиганты, как Intel, IBM, NEC, Hewlett-Packard и Compaq (что сейчас уже одно и то же :-) — прим. ред.), Silicon Image. Позже в этот альянс влились и компании, продвигавшие ранее стандарт DFP.

Новый интерфейс поддерживает тот же протокол TMDS, что и его конкуренты, однако вместо одного применяет двухканальное соединение, что удваивает максимальный пиксельрейт. Поэтому максимальное разрешение при использовании DVI может достигать 2048x1536х60 Гц и даже выше. (Это более чем достаточно для нынешнего поколения ЖК-дисплеев, а также позволяет поддерживать на ЭЛТ-устройствах отображения разрешение 1920x1080х85 Гц, что соответствует стандарту HDTV. — Прим. ред.).

В спецификации DVI выделяют разъемы DVI-D (рис. 4) — для подключения цифровых мониторов, а также более универсальный DVI-I (рис. 5). Чаще всего используется последний, в котором есть три ряда по восемь контактов, а также отдельно вынесенная группа из четырех контактов, разделенных контактом «земля». Именно последняя, а также несколько контактов из группы цифровых передают аналоговый сигнал. С помощью специального переходника к разъему DVI-I всегда можно подключить монитор с интерфейсом VGA. Предусмотрена также и совместимость со стандартами P&D и DFP, что является немаловажным для продвижения DVI-I. Ведь именно условие несовместимости мешало производителям видеокарт выпускать последние с цифровым интерфейсом, в то время как большинство мониторов были аналоговыми. А производители ЖК-мониторов, в свою очередь, не могли выпускать дисплеи с цифровым интерфейсом при отсутствии на рынке соответствующих графических адаптеров.

   

Таким образом лишь наличие великого множества различных вилок к DVI-коннекторам определяет возможность подключения к выходу DVI-I мониторов, использующих современные видеоинтерфейсы. И именно интерфейс DVI в полной мере обеспечивает все современные потребности в передаче потока видеоданных, такие как высокий пиксельрейт, дешевизна, возможность массового внедрения, универсальность. Наиболее перспективным его признали уже и немало производителей, выпустивших видеокарты и мониторы с таким интерфейсом.

Для полноты затрагиваемой темы нужно упомянуть еще об одном цифровом интерфейсе, который практически не оставил следа в истории развития стандартов. OpenLDI, он же LVDS, — интерфейс использовался в некоторых моделях видеоадаптеров и мониторов фирмы Silicon Graphics. Его разъем MDR-36 похож на DFP (рис. 6), однако не совместим с ним.

Маленький итог

Так на чем же остановить свой выбор при покупке новой видеокарты и монитора? Если у вас стоит хороший ЭЛТ-дисплей, который вы не собираетесь менять в течение ближайших нескольких лет, можете смело остановить свой выбор на карточке с VGA-выходом. Сомневаетесь — приобретайте видяху с DVI-I коннектором на борту. Ну а если же вы уже обзавелись ЖК-дисплеем и у него имеется видеовход DVI, тогда вопрос о том, какой интерфейс предпочесть, просто отпадает. Даже если в таком мониторе присутствует выбор между вариантами VGA и DVI, ни секунды не сомневаясь, останавливайтесь на последнем — вы получите гораздо лучшее качество изображения.

При выборе же ЖК-дисплея обратите внимание на наличие и VGA-, и DVI-интерфейсов, особенно если у вас уже есть видеокарта с аналоговым выходом. Если же в вашем хозяйстве имеется карточка только с цифровым выходом, остановитесь только на мониторах с DVI-интерфейсом — это позволит вам сэкономить некоторую сумму денег, ничего не потеряв и даже выиграв в качестве передачи видеосигнала.

Автор: Виктор Бондарь
Источник: www.infocity.kiev.ua