d sub vga dvi hdmi konektor. Typy počítačových portů: typy konektorů a adaptérů

Kromě toho, že LCD monitory vyžadují k zobrazení obrazu digitální data, liší se od klasických CRT displejů ještě několika dalšími způsoby. Například v závislosti na možnostech monitoru lze na CRT zobrazit téměř jakékoli rozlišení, protože tubus nemá jasně definovaný počet pixelů.

A LCD monitory mají z principu své práce vždy pevné ("nativní") rozlišení, při kterém bude monitor poskytovat optimální kvalitu obrazu. Toto omezení nemá nic společného s DVI, protože jeho hlavní důvod spočívá v architektuře LCD monitoru.

LCD monitor používá pole malých pixelů, z nichž každý se skládá ze tří diod, jedna pro primární barvu (RGB: červená, zelená, modrá). LCD obrazovka, která má nativní rozlišení 1600x1200 (UXGA), se skládá z 1,92 milionu pixelů!

LCD monitory jsou samozřejmě schopny zobrazovat i jiná rozlišení. Ale v takových případech bude muset být obrázek zmenšen nebo interpolován. Pokud má například LCD monitor nativní rozlišení 1280x1024, pak se nižší rozlišení 800x600 roztáhne na 1280x1024. Kvalita interpolace závisí na modelu monitoru. Alternativou je výstup náhledu obrázku v jeho "nativním" rozlišení 800x600, ale v tomto případě se budete muset spokojit s černým okrajem.

Oba rámečky zobrazují obraz z obrazovky LCD monitoru. Vlevo je obrázek v „nativním rozlišení“ 1280x1024 (Eizo L885). Vpravo je interpolovaný obrázek v rozlišení 800x600. V důsledku nárůstu pixelů vypadá obrázek hranatý. Na CRT monitorech takové problémy nejsou.

Pro zobrazení rozlišení 1600 x 1200 (UXGA) s 1,92 miliony pixelů a vertikální obnovovací frekvencí 60 Hz vyžaduje monitor velkou šířku pásma. Pokud počítáte, pak potřebujete frekvenci 115 MHz. Frekvenci ale ovlivňují i ​​další faktory, například průchod zatemňovací oblastí, takže požadovaná šířka pásma se ještě zvýší.

Přibližně 25 % všech přenášených informací se vztahuje k době vymazání. Je potřeba změnit polohu elektronového děla na další řádek v CRT monitoru. LCD monitory přitom nevyžadují téměř žádnou dobu vypínání.

Pro každý snímek se přenáší nejen informace o snímku, ale také se berou v úvahu hranice a oblast zatemnění. CRT monitory potřebují čas zatemnění, aby vypnuly ​​elektronovou pistoli na konci řádkového výstupu na obrazovce a posunuly ji na další řádek, aby výstup pokračoval. Totéž se děje na konci obrázku, tedy v pravém dolním rohu – elektronový paprsek se vypne a změní svou polohu do levého horního rohu obrazovky.

Přibližně 25 % všech pixelových dat souvisí s dobou zatemnění. Vzhledem k tomu, že LCD monitory nepoužívají elektronovou pistoli, je zde doba zatemnění zcela zbytečná. Muselo se to však vzít v úvahu ve standardu DVI 1.0, protože umožňuje připojit nejen digitální LCD, ale také digitální CRT monitory (kde je DAC zabudován do monitoru).

Doba zatemnění je velmi důležitým faktorem při připojení LCD k rozhraní DVI, protože každé rozlišení vyžaduje určitou šířku pásma z vysílače (grafické karty). Čím vyšší je požadované rozlišení, tím vyšší musí být frekvence pixelů vysílače TMDS. Standard DVI specifikuje maximální frekvenci pixelů 165 MHz (jeden kanál). Výše popsaným vynásobením frekvence 10 dostaneme špičkovou datovou propustnost 1,65 GB/s, což by mělo stačit na rozlišení 1600x1200 při 60 Hz. Pokud je požadováno vyšší rozlišení, pak by měl být displej připojen přes Dual Link DVI (Dual Link DVI), pak budou oba DVI vysílače spolupracovat, což zdvojnásobí propustnost. Tato možnost je podrobněji popsána v další části.

Jednodušším a levnějším řešením by však bylo snížení zatemňovacích dat. Grafické karty díky tomu dostanou větší šířku pásma a dokonce i 165MHz DVI vysílač zvládne vyšší rozlišení. Další možností je snížit horizontální obnovovací frekvenci obrazovky.

V horní části tabulky jsou uvedena rozlišení podporovaná jedním 165 MHz DVI vysílačem. Snížení dat zatemnění (uprostřed) nebo obnovovací frekvence (Hz) umožňuje dosáhnout vyšších rozlišení.

Tento obrázek ukazuje, jaká frekvence pixelů je vyžadována pro konkrétní rozlišení. Horní řádek zobrazuje provoz LCD monitoru s redukovanými daty zatemnění. Druhý řádek (60Hz CRT GTF Blanking) zobrazuje požadovanou šířku pásma LCD, pokud data zatemnění nelze snížit.

Omezení vysílače TMDS na frekvenci pixelů 165 MHz také ovlivňuje maximální možné rozlišení LCD. I při poklesu zatemňovacích dat stále narážíme na určitou hranici. Ano, a snížení horizontální obnovovací frekvence nemusí v některých aplikacích přinést příliš dobrý výsledek.

Pro vyřešení tohoto problému specifikuje specifikace DVI další provozní režim nazývaný Dual Link. V tomto případě je použita kombinace dvou vysílačů TMDS, které přes jeden konektor přenášejí data na jeden monitor. Dostupná šířka pásma se zdvojnásobí na 330 MHz, což je dostatečné pro výstup téměř jakéhokoli stávajícího rozlišení. Důležitá poznámka: Grafická karta se dvěma výstupy DVI není karta Dual Link, která má dva vysílače TMDS pracující přes jeden port DVI!

Obrázek ukazuje provoz dual-link DVI při použití dvou vysílačů TMDS.

Pro zobrazení informací na jednom z nových 20" a 23" displejů Apple Cinema v "nativním" rozlišení 1680x1050 nebo 1920x1200 však bude stačit grafická karta s dobrou podporou DVI a sníženými informacemi o zatemnění. Přitom pro podporu 30“ displeje s rozlišením 2560x1600 rozhraní Dual Link nikde.

Vzhledem k vysokému nativnímu rozlišení 30" displej Apple Cinema vyžaduje připojení Dual Link DVI!

Zatímco dva konektory DVI jsou již standardem u špičkových 3D karet pro pracovní stanice, ne všechny grafické karty pro spotřebitele se tím mohou pochlubit. Díky dvěma DVI konektorům můžeme stále využít zajímavou alternativu.

V tomto příkladu jsou dva jednolinkové porty použity pro připojení devítimegapixelového (3840x2400) displeje. Obrázek je jednoduše rozdělen na dvě části. Tento režim však musí podporovat monitor i grafická karta.

V současné době je k dispozici šest různých konektorů DVI. Mezi ně patří: DVI-D pro plně digitální konektivitu ve verzi s jedním a dvěma odkazy; DVI-I pro analogové a digitální připojení ve dvou verzích; DVI-A pro analogové připojení a nový konektor VESA DMS-59. Nejčastěji výrobci grafických karet vybavují své produkty dual-link DVI-I konektorem, i když má karta jediný port. Pomocí adaptéru lze port DVI-I převést na analogový výstup VGA.

Přehled různých DVI konektorů.

Rozložení konektoru DVI.

Specifikace DVI 1.0 nespecifikuje nový dual-link konektor DMS-59. Byl představen pracovní skupinou VESA v roce 2003 a umožňuje dva výstupy DVI na kartách malých rozměrů. Má také zjednodušit rozložení konektorů na kartách s podporou čtyř displejů.

Konečně se dostáváme k jádru našeho článku: kvalitě vysílačů TMDS na různých grafických kartách. Ačkoli specifikace DVI 1.0 specifikuje maximální frekvenci pixelů 165 MHz, ne všechny grafické karty na ní dávají přijatelný signál. Mnohé umožňují dosáhnout 1600x1200 pouze při snížených frekvencích pixelů a se zkrácenou dobou zatemnění. Pokud se k takové kartě pokusíte připojit HDTV zařízení s rozlišením 1920x1080 (i se zkrácenou dobou vypínání), čeká vás nemilé překvapení.

Všechny GPU dnes dodávané společnostmi ATi a nVidia již mají na čipu vysílač TMDS pro DVI. Výrobci karet založených na GPU ATi nejčastěji využívají vestavěný vysílač pro standardní kombinaci 1xVGA a 1xDVI. Pro srovnání, mnoho karet založených na GPU nVidia používá externí modul TMDS (například od Silicon Image), i když na samotném čipu je vysílač TMDS. Pro zajištění dvou výstupů DVI výrobce karty vždy instaluje druhý čip TMDS, bez ohledu na to, na kterém GPU je karta založena.

Následující obrázky ukazují běžné návrhy.

Typická konfigurace: jeden VGA a jeden DVI výstup. Vysílač TMDS může být buď integrován do grafického čipu, nebo umístěn na samostatném čipu.

Možné konfigurace DVI: 1x VGA a 1x Single Link DVI (A), 2x Single Link DVI (B), 1x Single Link a 1x Dual Link DVI, 2x Dual Link DVI (D). Poznámka: pokud má karta dva DVI výstupy, neznamená to, že jsou dvoukanálové! Obrázky E a F ukazují konfiguraci nových portů VESA DMS-59 s vysoká hustota, který poskytuje čtyři nebo dva jednolinkové DVI výstupy.

Jak ukáže další testování v tomto článku, kvalita výstupu DVI na kartách ATi nebo nVidia se velmi liší. I když je jediný čip TMDS na kartě známý svou kvalitou, neznamená to, že každá karta s tímto čipem bude poskytovat vysoce kvalitní signál DVI. I jeho umístění na grafické kartě má hodně společného s konečným výsledkem.

DVI kompatibilní

Abychom otestovali kvalitu DVI dnešních grafických karet založených na ATi a nVidia, poslali jsme šest vzorových karet do testovacích laboratoří Silicon Image, abychom otestovali kompatibilitu DVI.

Zajímavé je, že pro získání licence DVI není vůbec nutné provádět testy kompatibility se standardem. V důsledku toho se na trh dostávají produkty s podporou DVI, které nesplňují specifikace. Jedním z důvodů tohoto stavu je složitá a tudíž nákladná testovací procedura.

V reakci na tento problém založila společnost Silicon Image v prosinci 2003 testovací centrum DVI Compliance Test Center (CTC). Výrobci zařízení s podporou DVI mohou předložit své produkty k testování kompatibility DVI. Ve skutečnosti jsme to udělali s našimi šesti grafickými kartami.

Testy jsou rozděleny do tří kategorií: vysílač (obvykle grafická karta), kabel a přijímač (monitor). Pro vyhodnocení kompatibility DVI se vytvářejí tzv. diagramy oka, které reprezentují signál DVI. Pokud signál nepřekročí určité meze, je test považován za úspěšný. Jinak zařízení není kompatibilní se standardem DVI.

Obrázek ukazuje diagram oka vysílače TMDS (UXGA) na frekvenci 162 MHz, který přenáší miliardy bitů dat.

Test očního diagramu je nejdůležitější test pro hodnocení kvality signálu. Diagram ukazuje kolísání signálu (fázový jitter, jitter), amplitudové zkreslení a efekt "zvonění". Tyto testy také umožňují vizuálně vidět kvalitu DVI.

Testy kompatibility DVI zahrnují následující kontroly.

1. Vysílač: diagram oka s definovanými hranicemi.
2. Kabely: diagramy oka jsou vytvořeny před a po přenosu signálu, poté jsou porovnány. Meze odchylky signálu jsou opět pevně zakódovány. Ale zde jsou již povoleny velké nesrovnalosti s ideálním signálem.
3. Přijímač: Diagram oka je vytvořen znovu, ale opět jsou povoleny i větší nesrovnalosti.

Největší problémy se sériovým vysokorychlostním přenosem jsou jitter. Pokud takový efekt neexistuje, můžete signál na grafu vždy jasně zvýraznit. Většina jitteru signálu je generována hodinovým signálem grafický čip, což vede k výskytu kolísání nízkofrekvenční frekvence v rozsahu od 100 kHz do 10 MHz. V očním diagramu je kolísání signálu vnímáno jako změna frekvence, dat, dat versus frekvence, amplitudy, příliš vysoký nárůst nebo příliš nízký nárůst. Kromě toho se měření DVI liší pro různé frekvence, což je třeba vzít v úvahu při kontrole diagramu oka. Ale díky diagramu oka můžete vizuálně posoudit kvalitu signálu DVI.

Pro měření se pomocí osciloskopu analyzuje jeden milion překrývajících se oblastí. To je dostatečné pro vyhodnocení celkového výkonu připojení DVI, protože signál se po dlouhou dobu výrazně nezmění. Grafická reprezentace dat je vytvořena pomocí speciálního softwaru, který Silicon Image vytvořil ve spolupráci s Tektronix. Signál, který je v souladu se specifikací DVI, nesmí překročit hranice (modré oblasti), které jsou automaticky vykresleny softwarem. Pokud signál zasáhne modrou oblast, bude test považován za neprovedený a zařízení nesplňuje specifikaci DVI. Program okamžitě zobrazí výsledek.

Grafická karta neprošla testem kompatibility DVI.

Software okamžitě ukáže, zda karta prošla testem nebo ne.

Pro kabel, vysílač a přijímač se používají různé okraje (oči). Signál by neměl tyto oblasti překračovat.

Abychom pochopili, jak se určuje kompatibilita DVI a co je třeba vzít v úvahu, musíme se ponořit do více podrobností.

Vzhledem k tomu, že přenos DVI je zcela digitální, vyvstává otázka, odkud pramení jitter. Zde lze uvést dva důvody. První je, že jitter je způsoben samotnými daty, tedy 24 paralelními bity dat, které grafický čip vydává. V případě potřeby jsou však data v čipu TMDS automaticky opravena, čímž je zajištěno, že data nebudou chvěna. Zbývající příčinou jitteru je tedy hodinový signál.

Datový signál je na první pohled bez rušení. To je zaručeno západkou zabudovanou do TMDS. Hlavním problémem je ale stále hodinový signál, který kazí datový tok díky násobení 10x PLL.

Vzhledem k tomu, že frekvence je u PLL násobena faktorem 10, účinek i malého zkreslení se zvětší. V důsledku toho se data do přijímače již nedostanou v původním stavu.

Nahoře je ideální hodinový signál, dole signál, kde se jedna z hran začala vysílat příliš brzy. Díky PLL to přímo ovlivňuje datový signál. Obecně platí, že každá porucha hodinového signálu má za následek chyby v přenosu dat.

Když přijímač vzorkuje poškozený datový signál pomocí "ideálních" hypotetických hodin PLL, přijímá chybná data (žlutý pruh).

Jak to vlastně funguje: pokud přijímač používá poškozené hodiny vysílače, bude stále schopen číst poškozená data (červený pruh). Proto je také přenášen hodinový signál DVI kabel! Přijímač potřebuje stejný (poškozený) hodinový signál.

Standard DVI zahrnuje řízení jitteru. Pokud obě komponenty používají stejný poškozený hodinový signál, lze z poškozeného datového signálu číst informace bez chyb. Zařízení kompatibilní s DVI tak mohou fungovat i v přítomnosti nízkofrekvenčního jitteru. Chybu v hodinovém signálu pak lze obejít.

Jak jsme vysvětlili výše, DVI funguje optimálně, pokud vysílač a přijímač používají stejný hodinový signál a jejich architektura je stejná. Ale není tomu tak vždy. To je důvod, proč použití DVI může vést k problémům navzdory sofistikovaným opatřením pro prevenci jitteru.

Obrázek ukazuje optimální scénář pro přenos DVI. Násobení hodin v PLL má za následek zpoždění. A datový tok již nebude kompletní. Vše je ale opraveno zohledněním stejného zpoždění v PLL přijímače, takže data jsou přijímána správně.

Standard DVI 1.0 jasně definuje zpoždění PLL. Tato architektura se nazývá nekoherentní. Pokud PLL nesplňuje tyto specifikace doby zpoždění, mohou nastat problémy. V průmyslu se dnes vedou vášnivé diskuse o tom, zda by měla být použita taková decoupled architektura. Řada společností je navíc pro kompletní revizi normy.

Tento příklad používá hodiny PLL místo grafického čipu. Proto jsou datové signály a hodinové signály přizpůsobeny. Kvůli zpoždění v PLL přijímače se však data nezpracovávají správně a odstranění jitteru již nefunguje!

Nyní byste měli být schopni pochopit, proč může být použití dlouhých kabelů problematické, i když neberete v úvahu vnější šum. Dlouhý kabel může způsobit zpoždění hodinového signálu (připomeňme, že datové signály a hodinové signály mají různé frekvenční rozsahy), další zpoždění může ovlivnit kvalitu příjmu signálu.

Konektor DVI se používá v moderních televizorech (plazma, tekuté krystaly), LCD monitorech a grafických kartách osobních počítačů. Název „DVI“ pochází z anglické zkratky Digital VisualInterface, což v překladu znamená „digitální video rozhraní“. Konektor DVI byl vyvinut a poprvé představen v roce 1999 skupinou Digital Display Working Group. Zahrnuje světové giganty ve výrobě počítačového vybavení a monitorů, jako jsou Intel, Compaq, Fujitsu, Silicon Image, Hewlett Packard a NEC. Konektor DVI nahradil VGA rozhraní a dnes jej téměř zcela nahradil.

Popis technologie DVI

Metoda použitá v tomto rozhraní byla vyvinuta společností Silicon Image. Patří k typu zařízení se sériovým přenosem dat. DVI kabel je založen na principu kroucené dvoulinky. Tři páry vodičů přenášejí barvy (červený, zelený a modrý) a čtvrtý pár nese signály hodin. Konektor DVI umožňuje přenášet analogový i analogový přenos. Existují tři podtypy příslušného rozhraní:

• DVI-A - používá se výhradně pro přenos;
• DVI-I - univerzální konektor, používaný pro přenos analogových i digitálních signálů;
• DVI-D - pouze pro přenos digitálních signálů.

Technologie DVI je navíc vybavena speciálním systémem ochrany digitálních informací HDCP vyvinutým společností Intel.

Nevýhody DVI

Hlavní nevýhodou přenosu informací přes tento konektor je omezení délky kabelu a také závislost zmíněného parametru na typu přenášeného signálu. Například obraz s rozlišením 1920x1200 pixelů při frekvenci 60 Hz lze přenášet po kabelu o délce 5 metrů a signál o maximální kvalitě pouze 1280x1024 pixelů na stejné frekvenci lze přenášet přes patnáctistovku -metrový kabel. Pokud tedy potřebujete použít dlouhé kabely, musíte použít další zařízení - speciální zesilovače signálu (opakovače), které jsou instalovány v určitých vzdálenostech. Tato nevýhoda je spojena s výskytem teček na monitoru při použití nekvalitního kabelu. Chcete-li tento efekt odstranit, musíte buď vyměnit kabel, nebo snížit kvalitu vstupního signálu.

DVI-HDMI konektor

Tento digitální konektor se používá pro přenos HDTV signálů. Navrženo pro připojení televizorů k různým zdrojům signálu. Zvláštností zmíněného konektoru je, že přes něj lze přenášet nejen video signál, ale i digitální audio. Umožňuje vysílat 8 audio kanálů s bitovou hloubkou 24 bitů. Pro uvedené rozhraní existují různé specifikace a také adaptéry, díky kterým je možné se připojit odlišné typy konektory. Konektor HDMI lze také použít pro připojení osobního počítače a televizoru. Je třeba si uvědomit, že rozhraní HDMI-DVI podporuje speciální protokol určený k ochraně licencovaného obsahu před neoprávněným přepisem.

Závěr

Navzdory tomu, že technologie DVI téměř zcela nahradila VGA rozhraní, dnes je tento typ poměrně hojně využíván na starších PC. Pokud vaše grafická karta nemá konektor DVI, ale potřebujete připojit monitor, který tuto technologii podporuje, můžete použít speciální adaptér - konektor DVI-VGA.

Výběr grafické karty může být ovlivněn také monitorem, který máte nebo si hodláte koupit. Nebo dokonce monitory (množné číslo). Pro moderní LCD monitory s digitálními vstupy je tedy velmi žádoucí, aby grafická karta měla konektor DVI, HDMI nebo DisplayPort. Naštěstí pro všechny moderní řešení nyní jsou takové porty a často všechny pohromadě. Další jemností je, že pokud potřebujete vyšší rozlišení než 1920 × 1200 přes digitální výstup DVI, pak musíte grafickou kartu jednoznačně připojit k monitoru pomocí konektoru a kabelu s podporou Dual-Link DVI. Nyní to však již není problém. Zvažte hlavní konektory používané k připojení zařízení pro zobrazování informací.

analogový D-Sub zástrčka (také známá jako VGA- výstup popř DB-15F)

Jedná se o dlouho známý a známý 15pinový konektor pro připojení analogových monitorů. Zkratka VGA znamená video graphics array (pixel array) nebo video graphics adapter (video adapter). Konektor je navržen pro výstup analogového signálu, jehož kvalita může být ovlivněna mnoha různými faktory, jako je kvalita RAMDAC a analogových obvodů, takže kvalita výsledného obrazu se může na různých grafických kartách lišit. Kromě toho je méně pozornosti věnováno kvalitě analogového výstupu v moderních grafických kartách a za účelem získání jasný obraz při vysokém rozlišení je lepší použít digitální připojení.

Konektory D-Sub byly prakticky jediným standardem až do rozšířeného přijetí LCD monitorů. Takové výstupy se stále často používají k připojení LCD monitorů, ale pouze levných modelů, které nejsou příliš vhodné pro hry. Pro připojení moderních monitorů a projektorů se doporučuje použít digitální rozhraní, z nichž jedním z nejběžnějších je DVI.

Konektor DVI(variace: DVI-I A DVI-D)

DVI je standardní rozhraní, nejčastěji používaný pro výstup digitálního videa na LCD monitory, kromě těch nejlevnějších. Na fotografii je poměrně stará grafická karta se třemi konektory: D-Sub, S-Video a DVI. Existují tři typy konektorů DVI: DVI-D (digitální), DVI-A (analogový) a DVI-I (integrovaný - kombinovaný nebo univerzální):

DVI-D- výhradně digitální připojení, které zabraňuje ztrátě kvality v důsledku dvojité konverze digitálního signálu na analogový az analogového na digitální. Tento typ připojení poskytuje obraz nejvyšší kvality, signál vystupuje pouze v digitální podobě, lze jej připojit k digitálním LCD monitorům s DVI vstupy nebo profesionálním CRT monitorům s vestavěným RAMDAC a DVI vstupem (velmi vzácné exempláře, zvláště nyní) . Tento konektor se od DVI-I liší fyzickou nepřítomností některých kontaktů a nelze do něj zapojit adaptér DVI-to-D-Sub, o kterém bude řeč později. Nejčastěji toto typ DVI Používá se v základních deskách s integrovaným video jádrem, na grafických kartách je méně obvyklý.

DVI-A- Jedná se o poměrně vzácný typ analogového DVI připojení navrženého pro výstup analogového obrazu do CRT přijímačů. V tomto případě je signál degradován dvojitým D/A a A/D převodem a má stejnou kvalitu jako standardní VGA připojení. V přírodě se téměř nevyskytuje.

DVI-I- Jedná se o kombinaci dvou výše popsaných možností, schopných přenášet jak analogový, tak digitální signál. Tento typ se nejčastěji používá u grafických karet, je univerzální a pomocí speciálních adaptérů, které jsou součástí většiny grafických karet, k němu můžete připojit i běžný analogový CRT monitor se vstupem DB-15F. Jak tyto adaptéry vypadají:

Všechny moderní grafické karty mají alespoň jeden výstup DVI nebo dokonce dva univerzální konektory DVI-I. Nejčastěji chybí D-Sub (lze je však připojit pomocí adaptérů, viz výše), opět s výjimkou levných modelů. Pro digitální přenos dat se používá buď jednokanálové řešení DVI Single-Link, nebo dvoukanálové řešení Dual-Link. Přenosový formát Single-Link využívá jeden vysílač TMDS (165 MHz) a Dual-Link používá dva, zdvojnásobuje šířku pásma a umožňuje rozlišení obrazovky vyšší než 1920x1080 a 1920x1200 při 60Hz, což podporuje velmi vysoké rozlišení, například 2560 x 1600. Proto pro největší LCD monitory s vysokým rozlišením, jako jsou 30palcové modely, stejně jako pro monitory určené pro výstup stereo obrazu, budete určitě potřebovat grafickou kartu s dvoukanálovým DVI výstup Dual-Link nebo HDMI verze 1.3.

Konektor HDMI

V Nedávno rozšířilo se nové rozhraní pro domácnost - vysoké rozlišení multimediální rozhraní. Tento standard poskytuje současný přenos obrazových a zvukových informací po jediném kabelu, je určen pro televizi a kino, ale uživatelé PC jej mohou využít i pro výstup obrazových dat pomocí konektoru HDMI.

Na fotografii vlevo - HDMI, vpravo - DVI-I. Výstupy HDMI na grafických kartách jsou nyní zcela běžné a takových modelů je stále více, zejména v případě grafických karet určených k vytváření mediálních center. Prohlížení obsahu videa ve vysokém rozlišení na počítači vyžaduje grafickou kartu a monitor, které podporují ochranu obsahu HDCP a jsou připojeny kabelem HDMI nebo DVI. Grafické karty nemusí mít na desce konektor HDMI, v ostatních případech se kabel HDMI připojuje přes adaptér do DVI:

HDMI je dalším pokusem o standardizaci univerzální konektivity pro digitální audio a video aplikace. Okamžitě získal silnou podporu gigantů elektronického průmyslu (skupina společností zapojených do vývoje standardu zahrnuje společnosti jako Sony, Toshiba, Hitachi, Panasonic, Thomson, Philips a Silicon Image) a nejmodernější výstupní zařízení s vysokým rozlišením mít i když by byl jeden takový konektor. HDMI umožňuje přenášet digitální zvuk a video chráněné proti kopírování přes jediný kabel, první verze standardu je založena na šířce pásma 5 Gb/s a HDMI 1.3 rozšířilo tento limit na 10,2 Gb/s.

HDMI 1.3 je aktualizovaná standardní specifikace se zvýšenou šířkou pásma rozhraní, zvýšenou taktovací frekvencí až 340 MHz, což umožňuje připojit displeje s vysokým rozlišením, které podporují více barev (formáty s barevnou hloubkou až 48 bitů). Nová verze specifikace také definuje podporu pro nové standardy Dolby pro bezztrátový přenos komprimovaného zvuku. Kromě toho se objevily další novinky, ve specifikaci 1.3 byl popsán nový mini-HDMI konektor, který je oproti původnímu rozměrově menší. Takové konektory se také používají na grafických kartách.

HDMI 1.4b je nejnovější nová verze tohoto standardu, která byla vydána nedávno. HDMI 1.4 zavádí následující klíčové inovace: podpora formátu stereo zobrazení (také nazývaného „3D“) se sekvenčním řazením snímků a aktivními brýlemi, podpora připojení Fast Ethernet, HDMI Ethernet Channel pro přenos dat, audio zpětný kanál, který umožňuje přenos digitálního zvuku v opačném směru podpora formátů rozlišení 3840x2160 až 30Hz a 4096x2160 až 24Hz, podpora nových barevných prostorů a nejmenší konektor micro-HDMI.

V HDMI 1.4a byla podpora stereo zobrazení výrazně vylepšena, kromě režimů specifikace 1.4 jsou k dispozici nové režimy Side-by-Side a Top-and-Bottom. A nakonec velmi čerstvá aktualizace standardu HDMI 1.4b proběhla jen před pár týdny a novinky této verze jsou zatím široké veřejnosti neznámé a na trhu zatím nejsou žádná zařízení s její podporou.

Přítomnost konektoru HDMI na grafické kartě ve skutečnosti není nutná, v mnoha případech jej lze nahradit adaptérem z DVI na HDMI. Je jednoduchý, a proto je součástí sady většiny moderních grafických karet. Moderní GPU mají navíc vestavěný audio čip, který je nezbytný pro podporu přenosu zvuku přes HDMI. Na všech moderních grafických kartách AMD a NVIDIA není potřeba externí audio řešení a odpovídající propojovací kabely a přenášejte zvuk z externího zvuková karta není třeba.

Přenos obrazových a zvukových signálů prostřednictvím jediného konektoru HDMI je žádaný především na středních a nižší úrovně, které jsou instalovány v malých a tichých barebonech používaných jako mediální centra, i když HDMI se často používá v herních řešeních, a to především kvůli rozšíření domácích spotřebičů s takovými konektory.

Konektor

Postupně se kromě běžných video rozhraní DVI a HDMI rozšiřují řešení s Rozhraní DisplayPort. Single-Link DVI přenáší video signál s rozlišením až 1920 × 1080 pixelů, frekvencí 60 Hz a 8 bitů na barevnou složku, Dual-Link umožňuje přenášet 2560 × 1600 na frekvenci 60 Hz, ale již 3840 × 2400 pixelů za stejných podmínek pro Dual-Link DVI není k dispozici. Téměř stejná omezení má HDMI, verze 1.3 podporuje přenos signálu s rozlišením až 2560 × 1600 pixelů při 60 Hz a 8 bitech na barevnou složku (při nižších rozlišeních - a 16 bitech). Přestože maximální možnosti DisplayPortu jsou o něco vyšší než u Dual-Link DVI, pouze 2560 × 2048 pixelů při 60 Hz a 8 bitech při barevný kanál, ale má podporu pro 10bitové barvy na kanál v rozlišení 2560 x 1600 a 12bitové pro 1080p.

První verze digitálního video rozhraní DisplayPort byla přijata organizací VESA (Video Electronics Standards Association) na jaře roku 2006. Definuje nové, bezlicenční, bezplatné univerzální digitální rozhraní pro připojení počítačů a monitorů a dalšího multimediálního vybavení. Skupina VESA DisplayPort, která standard propaguje, zahrnuje hlavní výrobce elektroniky: AMD, NVIDIA, Dell, HP, Intel, Lenovo, Molex, Philips, Samsung.

Hlavním konkurentem DisplayPortu je HDMI konektor chráněný proti zápisu HDCP, i když je určen spíše pro připojení spotřebitele digitální zařízení, jako jsou přehrávače a HDTV panely. Další konkurent se dříve mohl jmenovat Unified Display Interface – méně drahá alternativa HDMI a DVI konektory, ale jeho hlavní vývojář Intel odmítl prosazovat standard ve prospěch DisplayPortu.

Absence licenčních poplatků je pro výrobce důležitá, protože za použití rozhraní HDMI ve svých produktech jsou povinni platit licenční poplatky společnosti HDMI Licensing, která následně rozděluje prostředky mezi držitele práv na standard: Panasonic, Philips, Hitachi, Silicon Image, Sony, Thomson a Toshiba. Zavrhnutí HDMI ve prospěch podobně „bezplatného“ univerzálního rozhraní ušetří výrobcům grafických karet a monitorů nemalé peníze – je pochopitelné, proč si oblíbili DisplayPort.

Technicky konektor DisplayPort podporuje až čtyři datové linky, z nichž každá může přenášet 1,3, 2,2 nebo 4,3 gigabitů/s, celkem až 17,28 gigabitů/s. Podporovány jsou režimy barevné hloubky od 6 do 16 bitů na barevný kanál. Další obousměrný kanál určený k přenosu příkazů a řídicích informací pracuje rychlostí 1 Mbps nebo 720 Mbps a používá se k obsluze provozu hlavního kanálu a také k přenosu signálů VESA EDID a VESA MCCS. Na rozdíl od DVI je také hodinový signál přenášen po signálových linkách, nikoli odděleně, a dekódován přijímačem.

DisplayPort má volitelnou funkci ochrany proti kopírování obsahu DPCP (DisplayPort Content Protection) vyvinutou společností AMD a využívající 128bitové kódování AES. Přenášený video signál není kompatibilní s DVI a HDMI, ale jejich přenos je dle specifikace povolen. DisplayPort aktuálně podporuje maximální přenosovou rychlost 17,28 gigabitů/s a rozlišení 3840 x 2160 při 60 Hz.

Hlavní charakteristické rysy DisplayPort: otevřený a rozšiřitelný standard; podpora formátů RGB a YCbCr; podpora barevné hloubky: 6, 8, 10, 12 a 16 bitů na barevnou složku; plný přenos signálu na 3 metry a 1080p na 15 metrů; podpora 128bitového kódování AES DisplayPort Content Protection a také 40bitové ochrany digitálního obsahu s vysokou šířkou pásma (HDCP 1.3); vyšší šířka pásma ve srovnání s Dual-Link DVI a HDMI; přenos více toků přes jediné připojení; kompatibilní s DVI, HDMI a VGA pomocí adaptérů; jednoduché rozšíření standardu tak, aby vyhovoval měnícím se potřebám trhu; externí a interní připojení (připojení LCD panelu v notebooku, nahrazení interních připojení LVDS).

Aktualizovaná verze standardu, 1.1, se objevila rok po 1.0. Mezi jeho inovace patří podpora ochrany proti kopírování HDCP, která je důležitá při prohlížení chráněného obsahu z disků Blu-ray a HD DVD, a podpora optických kabelů kromě klasické mědi. Ten umožňuje přenášet signál na ještě větší vzdálenosti bez ztráty kvality.

DisplayPort 1.2, schválený v roce 2009, zdvojnásobil šířku pásma rozhraní na 17,28 gigabitů/s, což mu umožnilo podporovat vyšší rozlišení, obnovovací frekvence obrazovky a barevnou hloubku. Ve verzi 1.2 byla také podpora pro přenos více streamů přes jedno připojení pro připojení více monitorů, podpora formátů stereo zobrazení a barevných prostorů xvYCC, scRGB a Adobe RGB. Nechyběl ani zmenšený konektor Mini-DisplayPort pro přenosná zařízení.

Externí DisplayPort konektor plné velikosti má 20 pinů, jeho fyzická velikost je srovnatelná se všemi známými USB konektory. Nový typ konektoru lze již vidět na mnoha moderních grafických kartách a monitorech, vypadá jako HDMI i USB, ale může být také vybaven západkami na konektorech, podobnými těm, které jsou k dispozici v Serial ATA.

Než AMD koupila ATI, ta oznámila dodávku grafických karet s konektory DisplayPort - již na začátku roku 2007, ale spojení společností tento vzhled na nějakou dobu posunulo zpět. AMD následně oznámilo DisplayPort jako standardní konektor v rámci platformy Fusion, což znamená jednotnou architekturu CPU a GPU v jednom čipu, stejně jako budoucí mobilní platformy. NVIDIA drží krok s konkurencí tím, že vydává širokou škálu grafických karet s podporou DisplayPort.

Z výrobců monitorů, kteří oznámili podporu a oznámili produkty DisplayPort, byly první společnosti Samsung a Dell. Takovou podporu přirozeně nejprve získaly nové monitory s velkou obrazovkou a vysokým rozlišením. Existují adaptéry DisplayPort-to-HDMI a DisplayPort-to-DVI, stejně jako DisplayPort-to-VGA, který převádí digitální signál na analog. To znamená, že i když jsou na grafické kartě pouze konektory DisplayPort, lze je připojit k jakémukoli typu monitoru.

Kromě výše uvedených konektorů mají starší grafické karty také někdy kompozitní konektor a S-Video (S-VHS) se čtyřmi nebo sedmi kolíky. Nejčastěji se používají k výstupu signálu do zastaralých analogových televizních přijímačů a dokonce i na S-Video se často získává kompozitní signál smícháním, což negativně ovlivňuje kvalitu obrazu. S-Video je v kvalitě lepší než kompozitní "tulipán", ale oba jsou horší než komponentní výstup YPbPr. Na některých monitorech a televizorech s vysokým rozlišením je takový konektor, signál se přes něj přenáší analogová forma a je kvalitou srovnatelný s rozhraním D-Sub. V případě moderních grafických karet a monitorů však věnovat pozornost všem analogovým konektorům jednoduše nedává žádný smysl.

Technologický pokrok v oblasti high-tech nabírá na rychlosti jako stíhačka-interceptor. Donedávna byla digitální elektronika spojována výhradně s objemnými počítači v výpočetní střediska, a dnes mobilní telefony, notebooky a plazmové displeje už se nikdo nediví. Pravda, způsoby vylepšování elektronických zařízení jsou někdy dost podivné a na začátku 21. století se v prodeji objevují audio zesilovače třídy Hi End, na jejichž pláštích se podobně jako na předválečných rádiích hrdě řadí elektronky samovarů. . Ale to je pravda – hračky pro bohaté, ale ve skutečnosti poté, co ceny výkonných mikroprocesorů klesly na úroveň 20 dolarů za kus, se přechod na digitální metody tvorby, zpracování, ukládání a přenosu obrazových a zvukových informací stal nevyhnutelným. Z hlediska obvodů je digitální zařízení složitější než analogové, ale jeho funkčnost je mnohem širší a některé z nich jsou v podstatě nedosažitelné analogovým zpracováním signálu.

Přechod na digitální audio a video formáty je dán jejich technickými a uživatelskými výhodami oproti analogovým.

NA technické výhody zahrnout:

Z hlediska obvodů je digitální zařízení složitější než analogové, ale jeho funkčnost je mnohem širší a některé z nich jsou v podstatě nedosažitelné analogovým zpracováním signálu.

• zásadní vyloučení ztráty kvality signálu při přenosu, přepisování a ukládání signálu;
• možnost přesné časové synchronizace video materiálu;
• pokročilejší systémy řízení a kontroly kvality signálu;
• zjednodušení technologie pro získávání, zpracování, ukládání a přenos vysoce kvalitního signálu;
• rozšíření tvůrčích možností pracovníků televizních studií;
• schopnost šifrovat video data (pomocí kryptografie).

Vlastní vlastnosti digitálního formátu zahrnují:

• možnost získání vysoce kvalitního obrazu bez rušení a šumu s vícekanálovým stereo zvukem;
• široké servisní možnosti digitálních zařízení.

Je jasné, že analogová rozhraní nejsou vhodná pro práci s digitálním signálem nebo špatně pasují, proto byla pro ně vytvořena speciální digitální rozhraní.

Patří mezi ně sériové digitální rozhraní SDI/SDTI používané v profesionálních a studiových zařízeních a také digitální video rozhraní. DVI A HDMI.

Poslední dvě rozhraní jsou diskutována níže. Rozhraní HDMI je evolucí rozhraní DVI a používá totéž základní technologie, proto se s nimi počítá při redistribuci jedné brožury.

DVI DIGITÁLNÍ VIDEO ROZHRANÍ

Problém zhoršování charakteristiky kvality signálu během vícenásobné analogově-digitální a digitálně-analogové konverze byl vyřešen s příchodem nového standardu DVI, který lze nyní s jistotou považovat za obecně přijímaný. Skupina, která standard vyvinula – Digital Display Working Group (DDWG) – vznikla z iniciativy Intelu, zahrnovala Compaq, Fujitsu, Hewlett-Packard, IBM, NEC a Silicon Image. Specifikace DVI byla představena v dubnu 1999 a současně byla předvedena fungující řešení využívající tento standard – plazmové monitory Fujitsu a Phillips, LCD monitory IBM a Compaq a další produkty.

Přechod z kompozitního a S-Video na komponentní a RGB cesty umožnil prudký nárůst kvality obrazu, avšak zbytečné analogově-digitální-analogové konverze výrazně zhoršily kvalitu obrazu.

Tvůrci standardu DVI očekávali, že jeho rozsah bude mnohem širší než digitální připojení počítač s monitorem. Koncem 90. let pokračoval prudký rozvoj video technologií. Plně digitální DLP projektory se pevně usadily v každodenním životě a LCD a CRT monitory, pokud zůstaly analogové, pokud jde o zobrazování, měly digitální obvody zpracování signálu. V digitální podobě byl obraz zmenšen a naskenován, což bylo nutné pro správný převod počtu řádků, pixelů a polí. Digitálně byly implementovány i funkce pro úpravu barev, jasu, kontrastu a dalších parametrů videa. Poté, co Fujitsu začalo licencovat plazmovou technologii dalším výrobcům, bylo jasné, že uvedení dalšího typu vysoce kvalitního digitálního displeje na trh je otázkou blízké budoucnosti.

Představení televize s vysokým rozlišením se posunulo do praktické roviny. Velikosti obrazovek rostly, jejich rozlišení se zvětšovalo. Nebylo jen jedno – uspokojování současných i budoucích potřeb trhu digitálních video rozhraní. Přechod z kompozitního a S-Video na komponentní a RGB cesty umožnil razantně zvýšit kvalitu obrazu, nicméně zbytečné analogově-digitální-analogové konverze kvalitu obrazu výrazně zhoršily, což bylo zklamáním zejména kvůli naprosté zbytečnosti ADC. a DAC v cestě sestávající z digitální zdroj(DVD, počítač), digitální displej a digitální procesor mezi nimi. Ukázalo se, že ADC a DAC fungovaly pouze na "drátech" mezi zdrojem a monitorem.

Potřeba vytvořit digitální rozhraní, které odpovídá potřebám HDTV a má solidní rezervu do budoucna, se stala zcela zřejmou.

Rozhraní DVI- Digitální vizuální rozhraní - lze s určitými tolerancemi nazvat digitální rozhraní RGB. Jednokanálová modifikace formátu Single Link DVI má čtyři datové kanály: tři z nich jsou určeny k přenosu informací o primárních barvách: modré, zelené a červené a čtvrtý přenáší signál hodin. Tím je dosaženo maximální přenosové rychlosti 1,65 Gbps nebo 165 megapixelů za sekundu při 10bitovém kódování (to dává efektivních 8 bitů dat), což odpovídá rozlišení 1600 x 1200 pixelů (UXGA) při obnovovací frekvenci pole 60 Hz (nebo 1920 x 1080 a dokonce 1920 x 1200). Dnes to více než pokrývá potřeby moderních HDTV formátů.

Úprava rozhraní Dual Link DVI má ještě větší šířku pásma. Zde je vše stejné, ale ve dvojnásobné velikosti (kromě hodinového signálu, který není potřeba přenášet dvakrát). Dual Link DVI je schopen přenášet signály QXGA (2048 x 1536 pixelů) se snímkovou frekvencí 60 Hz.

DVI přenáší rozlišení až 1600 x 1200 (UXGA) při 60 Hz (nebo 1920 x 1080 a dokonce 1920 x 1200). To více než pokrývá potřeby HDTV

Navzdory zjevné redundanci Dual Link DVI ve vztahu k moderní displeje jsou vyráběna zařízení, která toto rozhraní podporují (např. velké displeje pro pracovní stanice).

Díky technologii DVI bylo možné vyjmout analogovou část z karet grafického adaptéru a přenést ji na monitor, což by mělo zlepšit kvalitu obrazu mnohem více než eliminovat vliv rušení v propojovacím kabelu grafická karta-monitor. Vzhledem k tomu, že obrazové informace jsou přenášeny digitálně z grafické karty do monitoru, vliv vnějšího rušení je značně snížen.

RŮZNÉ DVI

Existují další dva typy rozhraní DVI: DVI-D a DVI-I, přičemž rozdíl mezi nimi je ten, aby byla zajištěna širší kompatibilita zařízení různých generací v DVI konektor, kromě tří řad "digitálních" kontaktů lze dodat i analogové, na které je přiváděn běžný analogový signál RGBHV (stejný jako VGA, na obr. 1 - kontakty C1 - C5). Varianta rozhraní DVI, včetně analogové a digitální části, se tedy nazývá DVI-I (Integrated), tzn. kombinovaný. Celkem tedy můžete najít 4 typy rozhraní:

• DVI-I Dual Link (digitální + analogový, až 2048 x 1536)
• DVI-I Single Link (digitální + analogový, až 1920 x 1200)
• DVI-D Dual Link (digitální, až 2048 x 1536)
• DVI-D Single Link (digitální, až 1920 x 1200)

DVI KABEL

Verze Single Link nemusí mít piny 4, 5, 12, 13, 20, 21 na konektoru. Verze DVI-D nemusí mít na konektoru piny C1, C2, C3, C4, C5.

Pinout konektoru DVI (pro "plné" rozhraní Dual Link DVI-I) je znázorněn na obr. 1 a účel kontaktů je shrnut v tabulce 1.

Tabulka 1. Vývody konektoru DVI-I Dual Link

Rýže. 1. Konektory DVI-D a DVI-I

UVNITŘ: PŘENOS VIDEODAT (TMDS)

Vysokorychlostních charakteristik rozhraní DVI je dosaženo použitím speciálně pro něj vyvinutého algoritmu kódování signálu, který se nazývá Transition Minimized Differential Signaling (T.M.D.S) - diferenciální přenos signálu s minimalizací rozdílů úrovní.

Rýže. 2. Odkaz TMDS

Diferenciální (nebo vyvážený, symetrický) způsob přenosu, kdy stejný přímý a invertovaný signál prochází každým vodičem kroucené dvoulinky, poskytuje účinná ochrana data ze šumu v běžném režimu.

Rýže. 3. Vyvážená komunikační linka s diferenciálním přijímačem

Rýže. 4. Vyvážená komunikační linka potlačuje rušení

Na vysílací straně DVI rozhraní je T.M.D.S. ve kterém je digitalizovaný RGB signál konvertován a sériový datový tok je tvořen v každém z kanálů. Na přijímací straně naopak plné zotavení digitální toky na kanálech R, G, B a také signál hodin.

Formát přenosu je vždy stejný: barevný prostor RGB, barevná hloubka 24 bitů (8 bitů na komponentu). Pro vysoká rozlišení jsou podporovány obnovovací frekvence až 60 Hz (progresivní).

Recovery využívá automatickou kompenzaci ztráty kabelu a přetaktování (reclocking, eliminace jitteru, tedy fázového jitteru digitálního signálu).

Rýže. 5. Signál před a po zotavení

Obnova je účinná pouze tehdy, pokud degradace signálu nepřekročí určitou prahovou hodnotu. V tomto případě je digitální signál obnoven téměř úplně, bez ztrát a chyb. Situace se však musí jen trochu zhoršit (například vezmeme trochu delší kabel) - a signál nelze obnovit a obraz je skvrnitý rušením, „rozpadá se“ nebo dokonce úplně zmizí. Tento jev se nazývá „efekt oříznutí“ a je typický pro digitální signály.

Rýže. 6. "Účinek útesu"

Výsledkem je, že při použití kabelů přiměřené délky a opakovačů (přijímač-vysílač signálu s jeho meziobnovením) je možné šířit digitální signál na prakticky neomezené vzdálenosti - beze ztrát!

Rýže. 7. Použití opakovačů

Čím vyšší je rozlišení signálu (a tedy i rychlost přenosu dat v kanálech TMDS), tím větší je ztráta v kabelu a (ceteris paribus), tím kratší kabel lze použít. Standard DVI nespecifikuje možnou délku kabelu a rozlišení signálu, při kterém bude taková délka fungovat. Kabely skutečné kvality DVI obvykle fungují dobře v délkách a rozlišeních, které nejsou větší než ty, které jsou uvedeny v grafu níže (uvedeno pro verzi rozhraní Single Link):

Rýže. 8. Schválení délky kabelů

V některých případech budou fungovat delší kabely, ale to v každé konkrétní kombinaci zařízení vyžaduje experimentální potvrzení.

Chcete-li překonat omezení délky kabelu, můžete:

• kupte si velmi kvalitní elektrické kabely DVI (a ceny). V některých případech výrobci takových kabelů zaručují jejich provoz s maximálním rozlišením až do délky 15 metrů.
• použijte schéma s opakovači (viz obr. 7)
• použijte prodlužovače optických vláken nebo jiná speciální řešení. Obvykle je levnější než opakovače (s více než 2 opakovači), prodlužovací šňůry fungují na vzdálenosti od desítek až po stovky metrů.

Rýže. 9. Integrovaný optický kabel (levý, délka do 100m), vysílač a přijímač pro použití se samostatným optickým kabelem (pravý, délka kabelu do 500m)

UVNITŘ: SERVISNÍ KANÁL (DDC)

Pokud je kanál služby DDC nefunkční, video data na kanálech TMDS mohou být zablokována

Rozhraní DVI-D a DVI-I kromě výše popsaných digitálních kanálů obsahují další rozhraní určené k výměně informací mezi zdrojem vybaveným video procesorem (například PC s grafickou kartou) a displejem. Kanál DDC(Display Data Channel) je určen k přenosu podrobné „dokumentace“ displeje do procesoru, který poté, co se s ním seznámí, vytvoří signál, který je pro tento displej optimální. požadované rozlišení a poměr stran obrazovky. Tento spis, tzv EDID(Extended Display Identification Data, neboli podrobná identifikační data displeje), je datový blok s následujícími sekcemi: značka výrobce, identifikační číslo modely, sériové číslo, datum vydání, velikost obrazovky, podporovaná rozlišení a nativní rozlišení obrazovky.

Při spuštění zdroje kompatibilního s DVI se aktivuje proces HPD (Hot Plug Detect). Zdroj pak načte datový blok EDID. Pokud monitor odmítne poskytnout informace o sobě, kanál T.M.D.S je zablokován.

Při použití zařízení, které odpovídá standardním a standardním kabelům, pro jednoduchý spojovací obvod (zdroj-kabel-monitor) takový obvod funguje dobře. Nicméně ve více těžké případy kanál DDC nemusí fungovat - například pokud jsou mezi výstupem a displejem instalovány přepínače, distribuční zesilovače a další prvky složitých AV systémů. V tomto případě vyvstává problém: jak zajistit, aby výstup fungoval, například z grafické karty notebooku, při absenci servisního kanálu.

Rýže. 10. Zařízení - EDID emulátor a jeho aplikace
(Pro zvětšení klikněte na fotku)

Video výstup můžete „oklamat“ pomocí speciálního zařízení. Takové zařízení ukládá datový blok EDID do své vnitřní paměti a vydává jej odtud na žádost grafické karty. V tomto případě videodata procházejí zařízením „transparentně“. Pokud je emulátor dříve „naučený“ (čtením skutečného EDID z reálného displeje), bude si zdroj signálu „myslet“, že je trvale připojen k displeji a výstupním datům.

Mnoho přepínačů a distribučních zesilovačů pro signály DVI a HDMI již takové emulátory má, což usnadňuje práci instalačního technika. Všimněte si, že přítomnost emulátoru v žádném případě nezajistí provoz systému šifrování video dat HDCP, pro který je přítomnost „živého“ kanálu DDC povinná.

UVNITŘ: HDCP ŠIFROVÁNÍ DAT

Kryptografický systém HDCP (Highbandwidth Digital Content Protection) společnosti Intel je metoda ochrany digitálního obsahu s vysokým rozlišením. Poskytuje příležitost v závislosti na konkrétní případ stanovit různé úrovně ochrany tak, aby neomezovala svobodu nakládání s video daty v rámci schváleném současnou legislativou. HDCP například neposkytuje ochranu proti kopírování a uměle nesnižuje kvalitu kopií. Následující akce spadají pod přísný zákaz: kopírování programů s odstraněnou ochranou, příjem nechráněného digitálního streamu ve vysokém rozlišení. Opakovače a rozdělovače signálu jsou povoleny, ale musí si mezi sebou „vyměnit hesla“ a získat vzájemné schválení, což je možné pouze v případě, že všechna zařízení vyhovují HDCP.

Na Blu-Ray disku nebo v DVB streamu je zaznamenána speciální značka, v jejímž přítomnosti musí přehrávač nebo přijímač umožnit šifrování dat na svém digitálním výstupu.

Upozorňujeme, že HDCP nesouvisí například se šifrováním dat na disku Blu-Ray nebo streamu v přijímači DVB. To jsou různé technologie. Na samotný disk nebo v DVB streamu se jednoduše nahraje speciální štítek, v jehož přítomnosti musí zařízení (přehrávač nebo přijímač) umožnit šifrování dat na svém digitálním výstupu.

Systém HDCP může pracovat s rozhraním DVI i HDMI. Pravda, pro (většinou) počítačové DVI se HDCP používá zřídka, zatímco pro spotřebitelské HDMI se kódování HDCP používá všude (a je povinné pro většinu video programů).

HDCP chrání práva spotřebitele tím, že ho chrání před tokem nízké kvality
video produkce

Je třeba zdůraznit, že HDCP funguje nejen pro držitele práv k filmovým materiálům, ale také chrání práva spotřebitele, chrání jej před proudem nekvalitních videoproduktů (například přijímaných přes internet), kvalitu který je nekompatibilní s moderními televizními formáty s vysokým rozlišením.

HDCP funguje podle komplexního schématu, které primárně zajišťuje přítomnost vlastních "tajných" kombinací kódů v každém vysílači a přijímači DVI / HDMI. V jednom systému je povoleno až 127 párů vysílačů a přijímačů a až 7 úrovní větvení (nebo relé). Aby bylo propojení DVI/HDMI aktivní, musí každá dvojice vysílačů a přijímačů úspěšně projít procesem vzájemné autentizace. Pro tento úkol se používá stejný kanál služby DDC.

Když je povoleno HDCP, analogové výstupy mohou produkovat obraz s vysokým rozlišením, obraz s nízkým rozlišením nebo vůbec žádný obraz - podle uvážení výrobce

První fází autentizačního procesu je výměna kombinací kódů, které jsou „pevně připojeny“ k hardwarovým čipům a nejsou uživateli dostupné. Kombinace kódů musí mít věrohodnost, pro jejichž ověření se vypočítá matematický součet R0. Vysílač generuje pseudonáhodnou sekvenci AN, která spolu s tzv. do přijímače je odeslán „vektor výběru kódu“ (KSV). Podobně je podobná zpráva odeslána z přijímače do vysílače. V případě pozitivního výsledku kontroly KSV (v jejich struktuře musí být mimo jiné přítomno 20 nul a 20 jedniček) se na obou stranách spustí generátory kódů, které generují 24bitové šifrovací kódy odpovídající určitým hodnotám. ​​„tajného“ parametru Ks. Porovnávají se hodnoty R0 a Ks syntetizované ve vysílači a přijímači.

Hodnoty KSV jsou pro každého individuální samostatné zařízení. Nechybí ani „černá listina“ hacknutých kódů, která se ukládá do paměti zařízení a aktualizuje se při přehrávání nových BluRay vydání (jeden ze způsobů). Pokud se jednotlivá data konkrétního zařízení shodují s daty z tohoto seznamu, proces inicializace je okamžitě zablokován. Přehrávač DVD/BluRay, který byl jednou zpozorován ve snaze obejít zákazy, se tedy stane personou non-grata v jakémkoli systému, za předpokladu, že si někdo tohoto pokusu všimne a informuje, kde by měl být.

Celý proces "spuštění" provozu DVI / HDMI rozhraní (načtení EDID, nastavení výstupu) a systému HDCP (autentizace) může trvat i několik sekund. V tuto chvíli není na displeji žádný obraz.

Když je video stream kódovaný HDCP na digitálním výstupu přehrávače nebo satelitního přijímače, jeho analogové výstupy mohou produkovat obraz s vysokým rozlišením, obraz s nízkým rozlišením nebo žádný obraz - podle uvážení výrobce zařízení. . Bohužel je extrémně vzácné najít popis takového chování v dokumentaci.

Koncepční složitost celého systému (DVI/HDMI, DDC/EDID, HDCP) se ukazuje být řádově vyšší než u všech dříve používaných analogových rozhraní. Ačkoli to v hromadné výrobě prakticky nevede ke zvýšení nákladů na zařízení (a teoreticky by je dokonce mělo zlevnit), problémy s kompatibilitou a dokonce i jednoduchým výkonem zařízení, zejména od různých výrobců, jsou nyní mimořádně aktuální. Vlastnosti hardwarového firmwaru a chyby v implementaci rozhraní mohou negovat všechny výhody nejdražší a nejpokročilejší moderní technologie.

Před zakoupením sady zařízení s rozhraním DVI / HDMI a podporou HDCP ji nezapomeňte zapnout a zkontrolovat ve všech režimech, včetně přehrávání obsahu se zapnutou ochranou HDCP

Před zakoupením zařízení s rozhraním DVI/HDMI a podporou HDCP jej nezapomeňte zapnout (celý komplex - zdroje signálu, mezispínače, rozdělovače, AV přijímače, displeje a všechny propojovací kabely) a zkontrolovat ve všech režimech, včetně přehrávání obsahu s povolenou ochranou HDCP.

BUDOUCNOST DVI A HDMI

Podle optimistických předpovědí Intelu bude standard DVI a HDMI relevantní minimálně dalších deset let.

Vytěsňování starých rozhraní nabírá na síle. V nepříliš vzdálené budoucnosti dojde s největší pravděpodobností k zániku analogové části video zařízení. U rozhraní HDMI, které nahrazuje DVI, se to již stalo (není zde žádná analogová část).

ROZHRANÍ HDMI

Evolucí rozhraní DVI je High Definition Multimedia Interface (HDMI). Video část HDMI, stejně jako servisní kanál DDC, jsou plně kompatibilní s DVI, ale vypadá to úplně jinak, protože je použit jiný konektor. HDMI je pokročilejší rozhraní než DVI především díky své schopnosti přenosu vícekanálový zvuk. HDMI je navíc vybaveno ovládacím rozhraním CEC (není v DVI).

HDMI je pokročilejší rozhraní než DVI, především díky schopnosti přenášet vícekanálový zvuk

Stejně jako DVI může být rozhraní HDMI jednolinkové (Single Link) a dvoulinkové (Dual Link) (u těchto verzí, různé konektory). Linky TMDS a servisní kanál DDC fungují úplně stejně jako v DVI.

Šířka pásma HDMI (jako DVI) dosahuje 5 Gb/s. To je dostatečné pro video 1080p a dva kanály nekomprimovaného digitálního zvuku v PCM až do 48 kHz nebo 5.1 kanálů v Dolby Digital nebo DTS. Zvuk je přenášen smíchaný s videem, jsou použity stejné linky TMDS (v kabelu nejsou žádné další vodiče pro zvuk).

Rýže. 11. Porovnání konektorů kabelu HDMI a DVI (vpravo)

Konektor HDMI je kompaktnější, ale postrádá západky a (při použití dlouhých a těžkých kabelů) má tendenci vypadávat ze zásuvky.

KABEL HDMI

Nejnovější verze standardu HDMI 1.3a v době vydání brožury popisuje 3 typy konektorů:

• Standardní jednoduchý odkaz (typ A)
• Standardní duální propojení (typ B)
• Miniaturní Single Link (pro kompaktní zařízení) (Typ C)

Nejběžnějším typem je standardní Single Link (Typ A). Jiné typy konektorů jsou stále vzácné. Zapojení tohoto konektoru je znázorněno na obr. 12 a účel kontaktů je shrnut v tabulce 2.

Tabulka 2. Pinout konektoru HDMI (Typ A, Single Link)

Rýže. 12. Kabelová část konektoru HDMI typu A

UVNITŘ: TMDS, DDC, HDCP

Technologie přenosu video dat (TMDS), servisní kanál (DDC), šifrovací systém (HDCP) jsou podobné těm, které jsou popsány pro rozhraní DVI.

Délky kabelů a maximální rozlišení se zdají být podobné jako u DVI - viz obr. 8. K překonání omezení délky lze použít stejné metody jako pro DVI (obrázek 13).

Rýže. 13. Optický kabel pro prodloužení HDMI (Typ A) až na 100 metrů

Kromě všech režimů videa DVI rozhraní HDMI podporuje:

• od verze 1.2 - YUV barevný prostor (tj. Y/Pb/Pr)
• od verze 1.3 - barevný prostor xvYCC (IEC 61966-2-4, má 1,8krát širší barevný gamut)
• od verze 1.3 - dvojnásobná datová rychlost (x2) přes TMDS. Režim vyžaduje aplikaci speciální kabely("kategorie 2") s vylepšenými parametry. Kabely pro každého předchozí verze a přitom spadá do kategorie 1. Kromě režimu x2 jsou podporovány režimy x1,25 a x1,5.

Při použití režimu zdvojnásobení přenosové rychlosti od verze 1.3 je možné následující:

• zvýšit barevnou hloubku až na 48 bitů
• zvyšte snímkovou frekvenci pro standardní maximální rozlišení až do 120 Hz
• zvýšit maximální rozlišení

UVNITŘ: PŘENOS ZVUKU

Zvuková data jsou přenášena spolu s videem přes stejné linky TMDS. Zvukový tok je „rozřezán“ na pakety a přenášen v nepoužitých částech videa (během horizontálních a vertikálních intervalů zatemnění).

Rýže. 14. Zvukový tok je přenášen v paketech v intervalech zatemnění videa

• od verze 1.0 je podporováno PCM stereo až 48k, Dolby Digital, DTS
• od verze 1.1 je podporováno i DVD-audio
• Od verze 1.2 je také podporován SACD
• Dolby®TrueHD a DTS-HD Master Audio™ jsou také podporovány od verze 1.3 (při přenosové rychlosti až 8 Mbps)

UVNITŘ: CONTROL CHANNEL (CEC)

Mnoho výrobců elektroniky oznámilo podporu pro řídicí kanál CEC

K ovládání spotřební elektroniky lze použít volitelné propojení CEC (Consumer Electronics Control). Díky němu jsou všechna zařízení připojená přes HDMI (až 10 kusů) sloučena do řídicí sítě. Existují standardní ovládací příkazy (Start, Stop, Rewind, příkazy pro menu, tunery, TV atd.), které si zařízení mohou posílat navzájem. To vám umožní ovládat jedno zařízení (řekněme Blu-Ray přehrávač) z dálkového ovládání jiného (řekněme TV), automatizovat některé procesy atd. S vydáním Verze HDMI 1.3, mnoho výrobců elektroniky oznámilo podporu pro tento řídicí kanál.

KOMPATIBILITA ROZHRANÍ

Standard HDMI stanoví plnou kompatibilitu všech verzí rozhraní (shora dolů a zdola nahoru):

• DVI (verze 1.0) musí být kompatibilní s HDMI (jakákoli verze). Samozřejmostí je podpora zvuku. Režimy videa budou omezeny na režimy určené pro DVI. Připojení lze provést pomocí adaptérového kabelu (nebo přes adaptér adaptéru)
• HDMI (jakákoli verze) musí být kompatibilní s HDMI (jakákoli verze). Schopnosti takového systému jsou přitom určeny schopnostmi jeho „juniorské“ složky.
• Jakákoli kombinace verzí zdroje signálu, displeje a mezilehlých zařízení (opakovače, přepínače atd.) je povolena se stejnou výhradou k možnostem.

Rýže. 15. Kabel adaptéru a adaptér DVI-HDMI

Bohužel ne všechna zařízení na trhu vykazují tak vynikající kompatibilitu. Některé širokoúhlé displeje domácího kina například nepodporují barevný prostor RGB (požadovaný pro DVI a HDMI 1.0) a rozumí pouze omezenému počtu video režimů (oproti minimu požadovanému standardem). Zároveň se takové displeje chlubí logem HDMI a hlásají podporu verze 1.3.

Všimněte si také, že pokročilé funkce HDMI 1.3a jsou většinou volitelné, a proto je snadné "dodržet" požadavky této nejnovější verze standardu - stačí splnit pouze minimální požadavky (ve skutečnosti požadavky na verze 1.0). Při nákupu vybavení se proto ujistěte, že má opravdu nástavce, které potřebujete - číslo 1.3a ve specifikaci bohužel nic neznamená ...

Odkazy na internetu:

V současné době existuje obrovské množství různých video standardů a rozhraní. Některé se používají více než deset let, jiné teprve vstupují do našeho každodenního života a je docela snadné se v této odrůdě splést. Vymyslet šablonu pro fórum je stejně těžké jako laik. V tomto článku jsme udělali malý výběr různých rozhraní pro přenos video signálu a také běžných video konektorů.

Doufáme, že pro vás budou tyto informace užitečné.

Kompozitní video výstup

Kompozitní video výstup je navržen tak, aby přenášel všechny složky video signálu ve smíšené formě přes jeden vodič.

Kompozitním konektorem je obvykle žlutý konektor RCA nebo univerzální univerzální konektor SCART. Pro přenos kompozitního video signálu je použit koaxiální kabel s RCA ("tulipánovými") konektory na koncích.

Kompozitní video signál ( kompozitní video) se používá od dob videokazet, ale není schopen přenášet vysoce kvalitní signál. Z tohoto důvodu se v současnosti používá pouze v levných videozařízeních, jako jsou televizory s malou obrazovkou (14"-21").

Komponentní video výstup

Komponentní video se také nazývá barevný rozdíl. Obsahuje jasový signál (Y) a dva barevné rozdílové signály (U a V), které jsou určeny vzorcem:

Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B

Prokládání se používá k zobrazení obrázku ( prokládaný) nebo progresivní ( progresivní) zametat. Prokládání se používá ve všech existujících systémech televizního vysílání. Progresivní skenování se používá v moderní televizní standard HDTV a v moderních DVD přehrávačích, protože vám umožňuje získat vyšší kvalitu obrazu.

K přenosu takového videosignálu slouží tři samostatné koaxiální kabely, na jejichž koncích jsou konektory RCA („tulipán“) nebo BNC.

S-Video výstup

Konektor S-Video se obvykle používá pro výstup videa z videokamer, počítačů a herních konzolí do spotřebitelských televizorů a dalšího spotřebního video zařízení. Rozhraní S-Video využívá dvě signálové linky - barvonosný signál (C) a jasový signál (Y). Při použití DVD přehrávače nebo satelitního přijímače a TV s úhlopříčkou 25“ jako zdroje signálu umožňuje toto rozhraní získat lepší obraz než kompozitní video signál.

Kabel pro přenos tohoto videosignálu obsahuje různé typy konektorů: 2 BNC konektory, 2 RCA konektory (tulipán), 4pinový Mini DIN konektor nebo univerzální SCART konektor.

RGB video výstup

K přenosu barevného obrazu na CRT monitor se používají signály intenzity každé z barev RGB a také signály horizontálního (H) a vertikálního (V) skenování. Celkem je získáno pět signálů – RGBHV.

RGB signál je přenášen pomocí 5 koaxiálních kabelů vybavených BNC konektory.

VGA video výstup

Ve VGA konektoru přibyly kromě RGB signálů a synchronizace také tzv. DDC signály pro přenos informací mezi grafickou kartou a monitorem. Kabel VGA se připojuje pomocí 15pinového konektoru D-Sub (také nazývaného D-Sub 15pin).

DVI video výstup

Digitální video výstup DVI se používá hlavně ve video adaptérech osobních počítačů. Přenáší signál v digitální podobě přímo z video adaptéru počítače nebo notebooku do projektoru. Nevyužívá přechodný digitálně-analogový obraz (jako u standardu S-Video nebo u kompozitního videa), který umožňuje získat obraz vyšší kvality.

V současné době existují dva typy konektorů DVI:

• univerzální kombinovaný konektor DVI-I. Umožňuje připojení digitálních i analogových monitorů (s adaptérem z DVI-I na 15pinový VGA D-Sub);
• plně digitální konektor DVI-D ke kterému lze připojit pouze digitální monitory. Tento konektor se liší od konektoru DVD-I tím, že kolem horizontálního slotu nejsou žádné čtyři otvory (kolíky). Takové rozhraní se zpravidla používá pouze v levných grafických kartách.

Kromě toho mají konektory DVI (DVI-I a DVI-D) dva typy konektorů: jediný odkaz A Duální odkaz, které se liší počtem kontaktů. Dual Link přitom využívá všech 24 digitálních pinů, zatímco Single Link pouze 18. Single Link se používá v zařízeních s rozlišením až 1920x1080 (tzv. HDTV). Pro vyšší rozlišení se již používá Dual Link, který umožňuje zdvojnásobení počtu zobrazovaných pixelů.

HDMI video výstup

HDMI rozhraní ( Multimediální rozhraní s vysokým rozlišením) je určen pro připojení k DVD přehrávače, satelitní přijímače a video adaptéry osobních počítačů moderní televizory a domácí kina. Dnes je to standard pro přenos digitální zvuk a video v nekomprimované podobě.

HDMI je celé digitální digitální formát, který vám umožňuje přenášet nejen video s vysokým rozlišením, ale také mnoho digitálních zvukových kanálů pomocí jediného kabelu. Kabel HDMI se šířkou pásma signálu až 10 Gb/s umožňuje nejen výstup videa ve vysokém rozlišení, ale také současný přenos až osmi kanálů vysoce kvalitního zvuku.

Rozhraní HDMI je dalším vývojem rozhraní DVI-D a je s ním plně kompatibilní, má však pokročilejší parametry.

V současné době jsou k dispozici následující typy konektorů HDMI:

• Typ A, který má 19 kontaktů a je nejpoužívanější.
• Typ B s 29 kolíky. Má rozšířený video kanál, který umožňuje přenášet video informace s rozlišením vyšším než 1080p. V současné době není tento konektor ještě příliš žádaný.
• mini HDMI je určeno pro použití s ​​videokamerami a přenosnými zařízeními. Jedná se o variantu konektoru HDMI typu A, ale se zmenšenou velikostí.

Vezměte prosím na vědomí, že kabel HDMI nemůže být delší než 15 m.

Pokud uspořádáme všechny výše popsané video standardy ve vzestupném pořadí kvality video signálu, dostaneme:

• kompozitní (kompozitní video)
• S-video
• komponenta (komponentní video)

Článek byl připraven speciálně pro tento web