Типы разъемов DVI и их технические характеристики. DVI — разбор и характеристики видео разъёма Устаревшие и экзотические интерфейсы

DVI-разъем используют в современных телевизорах (плазменных, жидкокристаллических), LCD-мониторах и видеокартах персональных компьютеров. Название "DVI" произошло от английской аббревиатуры Digital VisualInterface, что переводится как "цифровой видеоинтерфейс". DVI-разъем был разработан и впервые внедрен еще в 1999 году компанией Digital Display Working Group. В нее входят мировые гиганты по производству компьютерной техники и мониторов, такие как Intel, Compaq, Fujitsu, Silicon Image, Hewlett Packard и NEC. DVI-разъем пришел на смену VGA-интерфейсу и на сегодняшний день практически полностью заменил его.

Описание DVI-технологии

Метод используемый в этом интерфейсе, разработан фирмой Silicon Image. Он относится к типу устройств с последовательной передачей данных. DVI-кабель построен на принципе витой пары. Три пары проводов передают цвета (красный, зеленый и синий), а четвертая - сигналы тактовой частоты. DVI-разъем позволяет передавать как аналоговые, так Различают три подтипа рассматриваемого интерфейса:

  • DVI-A - используется для передачи исключительно ;
  • DVI-I - универсальный разъем, применяется для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов;
  • DVI-D - для передачи только цифровых сигналов.

Кроме того, технология DVI оснащается специальной системой защиты цифровой информации HDCP, которая разработана фирмой Intel.

Недостатки DVI-интерфейса

Основным минусом передачи информации через данный разъем является ограничение длины кабеля, а также зависимости упомянутого параметра от типа передаваемого сигнала. Например, изображение с расширением 1920х1200 пикселей с частотой 60 Гц можно передать по кабелю, длина которого составляет 5 метров, а по пятнадцатиметровому кабелю возможно передать сигнал, максимальное качество которого составит всего лишь 1280х1024 пикселя при той же частоте. Поэтому при необходимости применения длинных кабелей приходится использовать дополнительное оборудование - специальные усилители сигнала (репитеры), которые ставятся через определенные расстояния. С указанным недостатком связывают появление точек на мониторе при использовании кабеля низкого качества. Чтобы устранить этот эффект, необходимо или сменить шнур, или понизить качество входного сигнала.

Разъем DVI-HDMI

Данный цифровой разъем используют для передачи сигналов HDTV. Предназначен для подсоединения телевизоров к различным источникам сигналов. Особенностью упомянутого разъема является то, что через него можно передавать не только видеосигнал, но и цифровой звук. Он позволяет транслировать 8 аудиоканалов с разрядностью в 24 бита. Существуют различные спецификации означенного интерфейса, а также переходники, благодаря которым можно соединять между собой разные типы разъемов. Также HDMI-коннектор можно использовать для соединения персонального компьютера и телевизора. Следует помнить, что интерфейс HDMI-DVI поддерживает специальный протокол, предназначенный для защиты лицензионных контентов от несанкционированной перезаписи.

Заключение

Несмотря на то что DVI-технология практически полностью вытеснила VGA-интерфейсы, на сегодняшний день этот тип достаточно широко используется на старых ПК. Если на вашей видеокарте нет DVI-коннектора, но при этом требуется подключить монитор, поддерживающий эту технологию, тогда можно использовать специальный переходник - DVI-VGA-разъем.

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.org
Стандарт HDMI

На выбор видеокарты также может повлиять и имеющийся или предполагаемый к приобретению монитор. Или даже мониторы (во множественном числе). Так, для современных LCD-мониторов с цифровыми входами очень желательно, чтобы на видеокарте был разъём DVI, HDMI или DisplayPort. К счастью, на всех современных решениях сейчас есть такие порты, а зачастую и все вместе. Ещё одна тонкость заключается в том, что если требуется разрешение выше 1920×1200 по цифровому выходу DVI, то обязательно нужно подключать видеокарту к монитору при помощи разъёма и кабеля с поддержкой Dual-Link DVI. Впрочем, сейчас с этим проблем уже нет. Рассмотрим основные разъёмы, использующиеся для подключения устройств отображения информации.

Аналоговый D-Sub разъём (также известен как VGA -выход или DB-15F )

Это давно известный всем и привычный 15-контактный разъём для подключения аналоговых мониторов. Сокращение VGA расшифровывается как video graphics array (массив пикселей) или video graphics adapter (видеоадаптер). Разъём предназначен для вывода аналогового сигнала, на качество которого может влиять множество разных факторов, таких, как качество RAMDAC и аналоговых цепей, поэтому качество получаемой картинки может отличаться на разных видеокартах. Кроме того, в современных видеокартах качеству аналогового выхода уделяется меньше внимания, и для получения чёткой картинки на высоких разрешениях лучше использовать цифровое подключение.

Разъёмы D-Sub были фактически единственным стандартом до времени широкого распространения LCD-мониторов. Такие выходы и сейчас часто используются для подключения LCD-мониторов, но лишь бюджетных моделей, которые плохо подходят для игр. Для подключения современных мониторов и проекторов рекомендуется использовать цифровые интерфейсы, одним из наиболее распространенных из которых является DVI.

Разъём DVI (вариации: DVI-I и DVI-D )

DVI — это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, за исключением самых дешевых. На фотографии показана довольно старая видеокарта с тремя разъёмами: D-Sub, S-Video и DVI. Существует три типа DVI-разъёмов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (integrated — комбинированный или универсальный):

DVI-D — исключительно цифровое подключение, позволяющее избежать потерь в качестве из-за двойной конвертации цифрового сигнала в аналоговый и из аналогового в цифровой. Этот тип подключения предоставляет максимально качественную картинку, он выводит сигнал только в цифровом виде, к нему могут быть подключены цифровые LCD-мониторы с DVI-входами или профессиональные ЭЛТ-мониторы со встроенным RAMDAC и входом DVI (весьма редкие экземпляры, особенно сейчас). От DVI-I этот разъём отличается физическим отсутствием части контактов, и переходник DVI-to-D-Sub, о котором речь пойдет далее, в него не воткнуть. Чаще всего этот тип DVI применяется в системных платах с интегрированным видеоядром, на видеокартах он встречается реже.

DVI-A — это довольно редкий тип аналогового подключения по DVI, предназначенного для вывода аналогового изображения на ЭЛТ-приемники. В этом случае сигнал ухудшается из-за двойного цифрово-аналогового и аналогово-цифрового преобразования, его качество соответствует качеству стандартного VGA-подключения. В природе почти не встречается.

DVI-I — это комбинация двух вышеописанных вариантов, способная на передачу как аналогового сигнала, так и цифрового. Этот тип применяется в видеоплатах наиболее часто, он универсален и при помощи специальных переходников, идущих в комплекте поставки большинства видеокарт, к нему можно подключить также и обычный аналоговый ЭЛТ-монитор со входом DB-15F. Вот как выглядят эти переходники:

Во всех современных видеокартах есть хотя бы один DVI-выход, а то и два универсальных разъёма DVI-I. D-Sub чаще всего отсутствуют (но их можно подключать при помощи переходников, см. выше), кроме, опять же, бюджетных моделей. Для передачи цифровых данных используется или одноканальное решение DVI Single-Link, или двухканальное — Dual-Link. Формат передачи Single-Link использует один TMDS-передатчик (165 МГц), а Dual-Link — два, он удваивает пропускную способность и позволяет получать разрешения экрана выше, чем 1920×1080 и 1920×1200 на 60 Гц, поддерживая режимы очень высокого разрешения, вроде 2560×1600. Поэтому для самых крупных LCD-мониторов с большим разрешением, таких как 30-дюймовые модели, а также мониторов, предназначенных для вывода стереокартинки, обязательно будет нужна видеокарта с двухканальным выходом DVI Dual-Link или HDMI версии 1.3.

Разъём HDMI

В последнее время широкое распространение получил новый бытовой интерфейс — High Definition Multimedia Interface. Этот 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-разъёма.

На фото слева — HDMI, справа — DVI-I. HDMI-выходы на видеокартах сейчас встречаются уже довольно часто, и таких моделей всё больше, особенно в случае видеокарт, предназначенных для создания медиацентров. Просмотр видеоданных высокого разрешения на компьютере требует видеокарты и монитора, поддерживающих систему защиты содержимого HDCP, и соединенных кабелем HDMI или DVI. Видеокарты не обязательно должны нести разъём HDMI на борту, в остальных случаях подключение HDMI-кабеля осуществляется и через переходник на DVI:

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 разъём. HDMI позволяет передавать защищенные от копирования звук и изображение в цифровом формате по одному кабелю, стандарт первой версии основывается на пропускной способности 5 Гбит/с, а HDMI 1.3 расширил этот предел до 10,2 Гбит/с.

HDMI 1.3 — это обновленная 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 разъём mini-HDMI, меньший по размеру по сравнению с оригинальным. Такие разъёмы также используются на видеокартах.

HDMI 1.4b — это последняя новая версия данного стандарта, вышедшая не так давно. В HDMI 1.4 появились следующие основные нововведения: поддержка формата стереоотображения (также называемого «3D») с поочередной передачей кадров и активными очками для просмотра, поддержка Fast Ethernet-соединения HDMI Ethernet Channel для передачи данных, реверсивный аудиоканал, позволяющий передавать цифровой звук в обратном направлении, поддержка форматов разрешения 3840×2160 до 30 Гц и 4096×2160 до 24 Гц, поддержка новых цветовых пространств и самый маленький разъём micro-HDMI.

В HDMI 1.4a поддержка стереоотображения была значительно улучшена, появились новые режимы Side-by-Side и Top-and-Bottom в дополнение к режимам спецификации 1.4. И наконец, совсем свежее обновление стандарта HDMI 1.4b произошло буквально несколько недель назад, и нововведения этой версии пока неизвестны широкой публике, да и устройств с его поддержкой пока что на рынке нет.

Собственно, наличие именно разъёма HDMI на видеокарте необязательно, во многих случаях его может заменить переходник с DVI на HDMI. Он несложен и поэтому прилагается в комплекте большинства современных видеокарт. Мало того, современные GPU имеют встроенный аудиочип, необходимый для поддержки передачи звука по HDMI. На всех современных видеокартах AMD и NVIDIA нет необходимости во внешнем аудиорешении и соответствующих соединительных кабелях, и передавать аудиосигнал с внешней звуковой карты не нужно.

Передача видео- и аудиосигнала по одному HDMI-разъёму востребована прежде всего на картах среднего и низшего уровней, которые устанавливают в маленькие и тихие баребоны, используемые в качестве медиацентров, хотя и в игровых решениях HDMI применяется часто, во многом из-за распространения бытовой техники с такими разъёмами.

Разъём

Постепенно, в дополнение к распространенным видеоинтерфейсам DVI и HDMI, на рынке появляются решения с интерфейсом DisplayPort. Single-Link DVI передаёт видеосигнал с разрешением до 1920×1080 пикселей, частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета, Dual-Link позволяет передавать 2560×1600 на частоте 60 Гц, но уже 3840×2400 пикселей при тех же условиях для Dual-Link DVI недоступны. У HDMI почти те же ограничения, версия 1.3 поддерживает передачу сигнала с разрешением до 2560×1600 точек с частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета (на более низких разрешениях — и 16 бит). Хотя максимальные возможности у DisplayPort немногим выше, чем у Dual-Link DVI, лишь 2560×2048 пикселей при 60 Гц и 8 бит на цветовой канал, но у него есть поддержка 10-битного цвета на канал при разрешении 2560×1600, а также 12 бит для формата 1080p.

Первая версия цифрового видеоинтерфейса DisplayPort была принята VESA (Video Electronics Standards Association) весной 2006 года. Она определяет новый универсальный цифровой интерфейс, не подлежащий лицензированию и не облагаемый выплатами, предназначенный для соединения компьютеров и мониторов, а также другой мультимедийной техники. В группу VESA DisplayPort, продвигающую стандарт, входят крупные производители электроники: AMD, NVIDIA, Dell, HP, Intel, Lenovo, Molex, Philips, Samsung.

Основным соперником DisplayPort является разъём HDMI с поддержкой защиты от записи HDCP, хотя он предназначен скорее для соединения бытовых цифровых устройств, вроде плееров и HDTV-панелей. Ещё одним конкурентом раньше можно было назвать Unified Display Interface — менее дорогую альтернативу разъёмам HDMI и DVI, но основной её разработчик, компания Intel, отказалась от продвижения стандарта в пользу DisplayPort.

Отсутствие лицензионных выплат важно для производителей, ведь за использование в своей продукции интерфейса HDMI они обязаны выплачивать лицензионные сборы организации HDMI Licensing, которая затем делит средства между держателями прав на стандарт: Panasonic, Philips, Hitachi, Silicon Image, Sony, Thomson и Toshiba. Отказ от HDMI в пользу аналогичного «бесплатного» универсального интерфейса сэкономит производителям видеокарт и мониторов приличные средства — понятно, почему им DisplayPort понравился.

Технически, разъём DisplayPort поддерживает до четырёх линий передачи данных, по каждой из которых можно передавать 1,3, 2,2 или 4,3 гигабит/с, всего до 17,28 гигабит/с. Поддерживаются режимы с глубиной цвета от 6 до 16 бит на цветовой канал. Дополнительный двунаправленный канал, предназначенный для передачи команд и управляющей информации, работает на скорости 1 мегабит/с или 720 мегабит/с и используется для обслуживания работы основного канала, а также передачи сигналов VESA EDID и VESA MCCS. Также, в отличие от DVI, тактовый сигнал передаётся по сигнальным линиям, а не отдельно, и декодируется приёмником.

DisplayPort имеет опциональную возможность защиты контента от копирования DPCP (DisplayPort Content Protection), разработанную компанией AMD и использующую 128-битное AES-кодирование. Передаваемый видеосигнал несовместим с DVI и HDMI, но по спецификации допускается их передача. На данный момент DisplayPort поддерживает максимальную скорость передачи данных 17,28 гигабит/с и разрешение 3840×2160 при 60 Гц.

Основные отличительные особенности DisplayPort: открытый и расширяемый стандарт; поддержка форматов RGB и YCbCr; поддержка глубины цвета: 6, 8, 10, 12 и 16 бит на цветовую компоненту; передача полного сигнала на 3 метра, а 1080p — на 15 метров; поддержка 128-битного AES-кодирования DisplayPort Content Protection, а также 40-битного High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP 1.3); бо́льшая пропускная способность по сравнению с Dual-Link DVI и HDMI; передача нескольких потоков по одному соединению; совместимость с DVI, HDMI и VGA при помощи переходников; простое расширение стандарта под изменяющиеся потребности рынка; внешнее и внутреннее присоединение (подсоединение LCD-панели в ноутбуке, замена внутренним LVDS-соединениям).

Обновленная версия стандарта — 1.1, появилась через год после 1.0. Её нововведениями стала поддержка защиты от копирования HDCP, важная при просмотре защищенного контента с дисков Blu-ray и HD DVD, и поддержка волоконно-оптических кабелей в дополнение к обычным медным. Последнее позволяет передавать сигнал на ещё бо́льшие расстояния без потерь в качестве.

В DisplayPort 1.2, утверждённом в 2009 году, была вдвое увеличена пропускная способность интерфейса, до 17,28 гигабит/с, что позволило поддержать более высокие разрешения, частоту обновления экрана и глубину цвета. Также именно в 1.2 появилась поддержка передачи нескольких потоков по одному соединению для подключения нескольких мониторов, поддержка форматов стереоотображения и цветовых пространств xvYCC, scRGB и Adobe RGB. Появился и уменьшенный разъём Mini-DisplayPort для портативных устройств.

Полноразмерный внешний разъём DisplayPort имеет 20 контактов, его физический размер можно сравнить со всем известными разъёмами USB. Новый тип разъёма уже можно увидеть на многих современных видеокартах и мониторах, внешне он похож и на HDMI, и на USB, но также может быть оснащён защёлками на разъёмах, аналогичным тем, что предусмотрены в Serial ATA.

Перед тем как AMD купила компанию ATI, последняя сообщила о поставках видеокарт с разъёмами DisplayPort — уже в начале 2007 года, но слияние компаний отодвинуло это появление на какое-то время. В дальнейшем AMD объявила DisplayPort стандартным разъёмом в рамках платформы Fusion, подразумевающей унифицированную архитектуру центрального и графического процессоров в одном чипе, а также будущих мобильных платформ. NVIDIA не отстаёт от соперника, выпуская широкий ассортимент видеокарт с поддержкой DisplayPort.

Из производителей мониторов, объявивших о поддержке и анонсировавших DisplayPort-продукты, первыми стали Samsung и Dell. Естественно, такую поддержку получили сначала новые мониторы с большим размером диагонали экрана и высоким разрешением. Существуют переходники DisplayPort-to-HDMI и DisplayPort-to-DVI, а также DisplayPort-to-VGA, преобразующий цифровой сигнал в аналоговый. То есть даже в случае присутствия на видеокарте исключительно разъёмов DisplayPort, их можно будет подключить к любому типу монитора.

Кроме вышеперечисленных разъёмов, на старых видеокартах также иногда встречаются композитный разъём и S-Video (S-VHS) с четырьмя или семью штырьками. Чаще всего они используются для вывода сигнала на устаревшие аналоговые телевизионные приемники, и даже на S-Video композитный сигнал зачастую получают смешиванием, что негативно влияет на качество картинки. S-Video лучше по качеству, чем композитный «тюльпан», но оба они уступают компонентному выходу YPbPr. Такой разъём есть на некоторых мониторах и телевизорах высокого разрешения, сигнал по нему передается в аналоговой форме и по качеству сравним с интерфейсом D-Sub. Впрочем, в случае современных видеокарт и мониторов обращать внимание на все аналоговые разъёмы просто не имеет никакого смысла.

Мы привыкли сетовать на относительно несущественные отличия в производительности чипсетов, материнских плат и даже процессоров. При этом мы упускаем из вида один из наиболее важных аспектов современных компьютеров - качество видеоизображения.

За последние несколько лет, с распространением 19" и 21" мониторов, все больше пользователей стало выказывать недовольство качеством изображения, формируемым видеокартой. Изображение получается не таким ясным, в нем присутствует чрезмерная размытость, бывает невозможно читать текст, набранный мелким шрифтом. А так как все эти симптомы проявлялись при работе стандартных Windows приложений, об этом стали говорить как о плохом качестве "2D изображения". Мы тоже не без греха - в прошлом мы проводили серию тестов, где субъективно оценивали качество 2D изображения различных видеокарт. Однако термин "2D" ошибочен, поскольку плохое качество наблюдается на любых приложениях, а не только в 2D.

Для того, чтобы разобраться в причинах этого явления, важно понимать, что монитор подключается к видеокарте все ещё по аналоговому соединению. Что имеется в виду, когда мы говорим "аналоговый"? Хотя в основе цифровых схем лежит набор аналоговых компонентов, цифровой системе понятны лишь только два дискретных значения. Цифровое оборудование работает всегда правильно: каждый раз, когда вы передаете единицу цифровым способом, вы получаете именно единицу. В независимости от колебаний напряжения или от любых помех, происходящих при передаче. В аналоговой же системе, в результате передачи единицы, можно получить уже не единицу, а 0,935 или 1,062. Поэтому необязательно, что вы увидите на экране именно то, что формирует видеокарта.

Представьте, к примеру, аналоговое соединение между клавиатурой и компьютером. Если бы аналого-цифровой преобразователь компьютера неправильно интерпретировал сигнал, поступающий с клавиатуры, то вместо буквы "а", которую вы только что напечатали на клавиатуре, на экране вы могли бы увидеть букву "б". Точно таким же образом размытость, которую вы видите при высоком разрешении, отнюдь не формируется графическим чипом. Данные, которые отображаются на экране, поступают из буфера кадров (памяти) видеокарты в цифровом виде, но перед тем, как выйти из видеокарты, сигнал пройти через RAMDAC. RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter - цифро-аналоговый преобразователь с ОЗУ) преобразует цифровые данные в аналоговый сигнал, и до недавнего времени, именно в нем заключалась причина плохого качества изображения. В настоящее время полоса пропускания современных RAMDAC значительно выше, да и качество лучше. Поэтому потери в качестве изображения по вине RAMDAC сейчас случаются реже.

После преобразования RAMDAC, аналоговый сигнал покидает видеокарту, и через VGA кабель (очередной источник потери качества сигнала) поступает в монитор. И если у вас вместо традиционного аналогового ЭЛТ монитора используется цифровая панель, то измывательства над сигналом не прекращаются - и без того плохого качества аналоговый сигнал здесь преобразуется обратно в цифровой. Согласитесь, в этой последней фазе очень мало смысла. Ведь мы только что говорили, что из буфера кадров сигнал поступает в полностью цифровом виде. И здесь на сцене появляется DVI.

В этой статье мы познакомимся с цифровым видео-интерфейсом (DVI) и рассмотрим, как решаются проблемы передачи сигнала между компьютером и монитором. Кроме того, мы поговорим о различных реализациях DVI в современных видеокартах, и о том, как с минимальными затратами улучшить качество выходящего аналогового сигнала.


Что такое DVI?

Многие воспринимают DVI как "тот белый разъем, который я никогда не использовал". Но на самом деле DVI является очень важным стандартом. За ним стоит целая группа компаний во главе с Digital Display Working Group (DDWG) - группой разработки цифровых дисплеев. Кроме нее, ключевую роль здесь играют Intel и Silicon Image. Почему так произошло, мы расскажем позднее.

Группа DDWG пришла к тому же выводу, который мы озвучили ранее: нет смысла преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый, чтобы на мониторе преобразовывать его обратно в цифровую форму. Спецификация DVI была разработана именно с расчетом на то, что в будущем большинство мониторов станут цифровыми. И мы редко используем DVI именно потому, что до сих пор применяем традиционные ЭЛТ-мониторы.

Спецификация достаточно проста для понимания. Для передачи данных по DVI соединению используется протокол последовательного кодирования TMDS, разработанный компанией Silicon Image. И неудивительно, что когда дело дошло до TMDS передатчиков, чаще использовались интегральные схемы именно этой компании. Спецификация DVI предполагает, по крайней мере, одно TMDS "соединение", которое состоит из трех каналов данных (RGB) и одного канала синхронизации.

Два соединения TMDS - из спецификации DVI 1.0

В соответствии со спецификацией DVI, соединение TMDS может работать на частоте до 165 МГц. Одно 10-битное TMDS соединение позволяет передавать данные со скоростью 1,65 Гбит/с - этого более чем достаточно для цифровой панели 1920х1080 с частотой регенерации 60 Гц. Максимальное разрешение зависит от пропускной способности канала, требуемого для воспроизведения данного разрешения, а также от эффективности устройства, на которое передается сигнал. Цель нашей статьи несколько иная, однако все же следует отметить, что в цифровых панелях разных технологий максимально допустимое разрешение разное.

Чтобы спецификация была максимально гибкой, возможно использование второго TMDS соединения. Оно должно работать на той же частоте, что и первое, то есть для того, чтобы достичь пропускной способности 2 Гбит/с, каждый канал должен работать на частоте 100МГц (100МГц х 2 х 10 бит).

Эта спецификация оставила позади себя всех своих конкурентов именно в силу высокой пропускной способности.


DVI-I vs DVI-D

Ещё одним преимуществом спецификации DVI, хотя и незаслуженно оставленным без внимания, является поддержка на одном интерфейсе как аналогового, так и цифрового соединений. Ниже как раз представлена иллюстрация разъема DVI.

Слева вы видите три ряда по восемь выводов. Для работы трех каналов данных и одного канала синхронизации достаточно этих 24 выводов. Крестообразный район справа заключает в себе пять выводов, необходимых для передачи аналогового видеосигнала.

И здесь спецификация делится на две части: разъем DVI-D содержит только 24 вывода, необходимых для работы в цифровом виде, а DVI-I, кроме 24 цифровых выводов, имеет ещё и пять аналоговых (на фотографии как раз представлена фотография разъема DVI-I). Далее отметим, что официально разъема DVI-A - полностью аналогового разъема - не существует. Тем не менее, в различной литературе можно встретить подобные обозначения. В настоящее время, большинство графических карт поддерживают разъемы DVI-I.

За универсальностью этого разъема стоит идея замены стандартных 15-выводных VGA разъемов, к которым мы так привыкли. Предполагается, что такое решение намного лучше - ведь будут поддерживаться как аналоговые, так и цифровые мониторы.


Как насчет масштабирования?

Главной проблемой, с которой сталкиваются когда речь идет о цифровых панелях (главном применении спецификации DVI), является фиксированное "родное" разрешение. Именно в этом разрешении гарантируется правильное изображение. Так как экран состоит из фиксированного количества пикселей, работа в разрешении больше "родного" невозможна.

Тем не менее, намного чаще случается, когда экран работает в меньшем разрешении. Взять, к примеру, монитор Apple 22" Cinema Display. Его "родное" разрешение составляет 1600 х 1024. Играть при таком разрешении в игры - чистое безумие. Не говоря уже о том, что игр, поддерживающих такое странное разрешение, не существует. Поэтому вам придется играть либо в разрешении 1024 x 768, либо 1280 х 1024. Проблема теперь заключается в том, что изображение должно быть масштабировано для правильного отображения на экране.

До поры до времени о масштабировании изображения никто не задумывался. Но лишь до тех пор, пока цифровые панели не начали приобретать популярность. И здесь производителям пришлось призадуматься. Спецификация DVI подразумевает перекладывание работы по масштабированию, фильтрации и отображению картинки в правильных координатах на плечи производителей мониторов. Поэтому любой монитор, полностью совместимый со спецификацией DVI должен уметь сам масштабировать и фильтровать изображение. На самом деле, применить относительно хороший алгоритм масштабирования не так и сложно, поэтому не стоит ожидать большой разницы между мониторами в этом отношении (Тем не менее, мы уверены, разница будет).


Поддержка DVI в современных видеокартах

С появлением GeForce2 GTS, NVIDIA встраивает TMDS передатчики в GPU. Точно таким же образом они встраиваются и в современной линейке карт Titanium. Недостатком встроенных TMDS передатчиков является то, что они работают на слишком медленной тактовой частоте, не позволяющей поддерживать высокие разрешения. Создается впечатление, что интегрированные передатчики TMDS не задействовали и не задействуют по максимуму всю пропускную способность 165 МГц соединения. Поэтому вся реализация DVI в картах nVidia относительно бесполезна для экранов с высоким разрешением.


Если у вашей карты nVidia имеется разъем DVI,
то, скорее всего, на карте вы найдете и нечто подобное

Чтобы преодолеть эти недостатки, платы nVidia стали оснащаться вторым, внешним TMDS передатчиком производства Silicon Image. В зависимости от дизайна платы, этот передатчика может осуществлять второе соединение, параллельно с соединением встроенного TMDS, либо он может игнорировать встроенный TMDS передатчик. Непонятно, почему встроенный передатчик TMDS не справляется с возложенными на него обязанностями, но если проблема будет решена, то производителям не придется добавлять внешний TMDS передатчик на видеокарту, и на этом будет достигнута определенная экономия. Именно благодаря внешнему TMDS передатчику возможна работа через разъем DVI-I в разрешениях до 1920 х 1440.

Вам могут попасться карты nVidia с DVI разъемом, которые не будут работать с подключенным DVI монитором. Мы провели неформальное тестирование нескольких DVI карт, имевшихся в нашей лаборатории, и вот каковы результаты: все новые карты Titanium работали прекрасно, а вот Gainward GeForce3 и nVidia Reference GeForce2 MX не работали. Если у вас одна из последних карт Titanium - скорее всего она будет работать у вас прекрасно практически в любом высоком разрешении, хотя в документации заявлен максимум 1280х1024. Мы проверили все новые карты Titanium с DVI на нашем Apple Cinema Display в разрешении 1600х1024.

Что касается ATI, то это совершенно другая история. Все цифровые выходы DVI карт ATI работают от встроенных в GPU ATI TMDS. ATI по-своему решила проблему разъемов DVI-I. Часть её видеокарт поставляется с DVI выходами и с переходниками DVI - VGA. Этот переходник соединяет 5 аналоговых выводов DVI-I и VGA разъем.


ATI All-in-Wonder Radeon была первой картой ATI,
поставляемой с переходником DVI-VGA (показан на рисунке)

Похоже, Matrox является единственным производителем графики для ПК, представляющем на рынке двойное решение DVI. Matrox G550 поставляется с двойным DVI кабелем, тем не менее, Matrox утверждает, что максимальное разрешение DVI монитора всего лишь 1280х1024. Так как нам не удалось ни подтвердить, ни опровергнуть эти данные, тем, кто планирует работу в высоких разрешениях, советуем отнестись к такому выбору более осторожно.


Заключение: что делать, пока нет DVI, и как улучшить качество изображения на картах nVidia?

Вместо пожеланий "как все будет прекрасно, когда все перейдут на DVI", закончим статью более жизненным выводом. Быть самым лучшим производителем графических чипов на земле не так-то просто. Для nVidia основная проблема заключается в невозможности контроля и отслеживания производства всех карт, носящих имя компании. Позволив сторонним компаниям (таким как ASUS, Chaintech, Gainward, Visiontek и т.д.) создавать карты на базе чипов nVidia, компания возлагает контроль качества на самих производителей. Но поскольку компания предлагает производителям эталонный дизайн, они редко сталкиваются с крупными проблемами. Впрочем, одной из таких немногочисленных проблем является ситуация с качеством изображения.

Чтобы соответствовать стандарту FCC (по защите от помех), непосредственно перед аналоговым видеовыходом всех видеокарт устанавливается низкочастотный фильтр. Он пропускает сигналы с частотой ниже определенного значения и задерживает все остальные высокочастотные сигналы, не сказывающиеся на качестве.

Проблемы с картами nVidia начинаются тогда, когда низкочастотные фильтры сторонних производителей, кроме различных ненужных частот, не пропускают некоторые важные частоты. Вряд ли конденсаторы и катушки индуктивности, из которых состоят эти низкочастотные фильтры, преднамеренно выбирались самого плохого качества. Точно так же, вряд ли номинальные характеристики компонентов не соответствуют требованиям nVidia. Возможно, что когда производители покупали компоненты для этих фильтров, некоторые из них отличались по качеству. Скорее всего, этим и объясняется спорадический характер появления проблем с изображением. Какая бы причина ни крылась за всем этим, улучшить качество изображения можно удалением низкочастотного фильтра. Далее мы рассмотрим, как проделать эту операцию с минимальными затратами.

Оговоримся, что после удаления низкочастотного фильтра вы лишаетесь гарантии на свою видеокарту, и мы не несем ответственность за возможные неисправности. Сама же операция предельно проста. На всех видеокартах nVidia, начиная с GeForce, низкочастотный фильтр можно заметить по 3 наборам по три конденсатора, параллельно соединенных с двумя наборами из 3 катушек индуктивности рядом с разъемом VGA. Для каждого компонента сигнала RGB, посылаемого монитору, используется свой набор устройств. Кроме того, на большинстве плат имеется набор защитных диодов, хотя далеко не всегда.

На этой GeForce2 Pro, в прямоугольники обведены три набора по три конденсатора. Их нужно откусить. Слева направо на рисунке: колонка конденсаторов, набор катушек, второй набор конденсаторов, набор защитных диодов, ещё один набор катушек и последний набор конденсаторов.

На плате GeForce3 с разъемом DVI-I, низкочастотный фильтр расположен рядом с разъемом DVI-I. Если на карте нет разъема DVI-I, тогда компоненты фильтра можно найти рядом с выходом VGA, либо там, где должен был находиться разъем DVI.

На этой Visiontek GeForce3 Ti 500 уже удален ряд конденсаторов (в красном прямоугольнике). Поэтому неудивительно, что карта дает качественное изображение. Конденсаторы находятся рядом с разъемом DVI. После того, как вы откусите конденсаторы, все, что должно остаться, можно увидеть выше в красном прямоугольнике.

Вся операция по откусыванию 9 конденсаторов выполняется простыми кусачками. При правильном подходе плату вы не повредите. В итоге же все зависит от того, насколько плохим был сигнал с вашей карты до операции. В результате некоторых операций мы не достигали практически никаких улучшений, а бывало, и без того отлично работавшая карта показывала ещё более превосходный результат.

Чтобы полностью избавиться от низкочастотного фильтра, вам придется замкнуть катушки индуктивности, чтобы они тоже не оказывали никакого воздействия. После удаления конденсаторов, эффект от замыкания катушек не такой значительный. Сама же операция намного сложнее.

Опять же, удалив этот фильтр, появляется вероятность пропускания высоких частот, которые способны создавать помехи для других устройств. Но вероятность тому крайне мала.

Почему такая модернизация не требуется картам ATI или Matrox? До недавнего времени и ATI, и Maxtor сами производили все платы на своих собственных чипах, поэтому весь контроль всех компонентов осуществлялся очень тщательно. Нам ещё предстоит увидеть, повлияет ли решение ATI о производстве плат сторонними производителями на качество изображения. Столкнуться ли пользователи с теми же проблемами, что и пользователи nVidia.

Очевидно, что скоро, с развитием и популяризацией стандарта DVI, конечным пользователям уже не придется забивать голову вопросами, почему качество изображения такое плохое, и что тому виной...

Подбираем для соответствующего разъема нужный штекер. Какие типы кабелей предлагают производители" HDMI,DVI,VGA,DisplayPort" и какой интерфейс является оптимальным для подключения монитора.

Раньше что­бы подключить монитор к компьютеру, использовали только аналоговый интерфейс VGA . В сов­ременных устройствах присут­ствуют разъемы " HDMI,DVI,VGA,DisplayPоrt". Посмотрим какими пре­имуществами и недостатками об­ладает каждый из интерфейсов.

С развитием новых технологий для плоских мониторов стало не­достаточно возможностей разъ­ема VGA . Чтобы достичь наивыс­шего качества изображения, не­обходимо использовать цифро­вой стандарт, такой как DVI . Про­изводители устройств для до­машних развлечений создали стандарт HDMI , ставший цифро­вым -преемником» аналогового разъема Scan. Несколько позднее VESA (Ассоциация стандартиза­ции видеоэлектроники) разрабо­тала DisplayPort .

Основные интерфейсы подключения мониторов.

■ VGA . Первый стандарт подклю­чения, используемый и посей день, был разработан в 1987 году веду­щим в то время производителем компьютеров IBM для своих ПК се­рии PS/2. VGA - сокращенное Video Graphics Array (массив пикселов), в свое время именно так называ­лась видеоплата в компьютерах PS/2, разрешение которой состав­ляло 640x480 пике, (часто встреча­ющееся в технической литературе сочетание «VGA-разрешение» озна­чает именно эту величину).

Аналоговая система передачи данных с увеличением разрешения только ухудшает качество картинки. Поэтому в современ­ных компьютерах стандартом является цифровой интерфейс.

. ■ DVI. Данная аббревиатура оз-naHaeTDigital Visual Interface-циф­ровой видеоинтерфейс. Он пере­дает видеосигнал в цифровом формате, сохраняя при этом вы­сокое качество изображения.

DVI имеет обратную совместимость: почти все компьютеры оснащены разъ­емом DVI-I, который способен пе­редавать как цифровые видеодан­ные, так и VGA-сигнал.

Недорогие видеоплаты снабжа­ются DVI-выходом в модификации Single Link (одноканальное реше­ние). Максимальное разрешение в данном случае составляет 1920х 1080 пике. (Full HD). Более дорогие модели видеоплат имеют двух-канальиый интерфейс DVI (Dual Link). К ним можно присоеди­нять мониторы с разрешением до 2560x1600 пике.

Разъем DVI достаточно велик, поэтому Apple разработала для своих ноутбуков интерфейс Mini DVI. С помощью переходника удается подключать устройства с Mini DVI и к монито­рам, оснащенным разъемом DVI.

интерфейсы подключения

■ HDMI . Сокращение HDMI рас­шифровывается как High Defini­tion Multimedia Interface, то есть мультимедийный интерфейс вы­сокого разрешения. В современ­ных устройствах для домашнего развлечения, например плоских телевизорах и Blu-ray-плеерах, HDMI является стандартным ин­терфейсом подключения.

Как и в случае DVI, передача сиг­нала осуществляется в цифровом формате, что означает сохранение исходного качества. Вместе с HDMI была разработана технология за­щиты HDCP (High Bandwidth Digital Content Protection), препятствую­щая созданию точных копий, на­пример, видеоматериалов.

Первые устройства с поддержкой HDMI появились в конце 2003 года. С тех пор стандарт несколько раз подвергался изменениям, в част­ности - добавлялась поддержка новых аудио- и видеоформатов (см. таблицу вверху).

Для миниатюрных моделей тех­ники существует интерфейс Mini HDMI; соответствующий кабель HDMI/Mini HMDI входит в комп­лект поставки многих устройств.

■ DisplayPort (DP). Новый тип цифрового интерфейса для связи видеоплат с устройствами отобра­жения призван заменить DVI. Те­кущая версия стандарта 1.2 позво­ляет подключать несколько мо­ниторов при их последователь­ном объединении в одну цепочку. Однако в настоящее время уст­ройств, обладающих портом DP, не так много. Являясь прямым кон­курентом HDMI, данный интерфейс имеет существенное преиму­щество с точки зрения производи­телей: не требует лицензионных отчислений. В то время как за каж­дое устройство с HDMI приходит­ся платить четыре американских цента. Если на разъеме компьюте­ра или ноутбука стоит обозначе­ние «DP++», это указывает, что с по­мощью переходника можно под­ключать мониторы с интерфейса­ми DVI и HDMI.

Чтобы на тыльной стороне со­временных видеоплат оставалось достаточно места для разъемов иного назначения, был разрабо­тан уменьшенный вариант интер­фейса DP. Например, видеоплаты Radeon серии HD6800 содержат до шести портов Mini DP.

HDMI,DVI,VGA,DisplayPort

Какой из этих стандартов полу­чит самое широкое распростра­нение? У HDMI шансы на успех очень велики, ведь данный ин­терфейс есть у большинства уст­ройств. Однако в колоде произ­водителей стран Азии имеется новый козырь: согласно официальным данным, интер­фейс Digital Interactive Interface for Video and Audio (DiiVA) обеспе­чивает пропускную способность 13,5 Гбит/с (DP: 21,6; HDMI: 10,21. Кроме того, как обещают компа­нии, максимальная длина кабеля между устройствами, например Blu-ray-плеером и телевизором, будет достигать 25 м. Никакой информации о том, как выглядит интерфейс DiiVA, пока нет.

Передача видео по USB

Два года назад появилась воз­можность подключать мониторы через USB с помощью переходни­ков DisplayLink. Однако ввиду невысокой (480 Мбит/с) пропуск­ной способности соединение по USB 2.0 для передачи видео не­пригодно. Другое дело - свежая версия стандарта USB (3.0), обес­печивающая скорость передачи данных до 5 Гбит/с.
Переходник компании DisplayLink позволяет подключать мониторы непосредственно к USB-порту ком­пьютера.

Как соединить компьютер и монитор с разными интерфейсами.

Благодаря переходникам есть множество вариантов подклю­чения (см. таблицу внизу).

Рас­пространенные переходники, на­пример DVI-I/VGA, имеют впол­не приемлемую стоимость. Так называемые конвертеры, преоб­разующие цифровой сигнал вы­хода DisplayPort в аналоговый VGA-сигнал, обходятся значи­тельно дороже.

Однако, напри­мер, при подключении телевизо­ра с интерфейсом HDMI к разъ­ему DVI практически всегда от­сутствует звук.

Возможно ли сочетание устройств с различными версиями HDMI

При таком сочетании будут до­ступны лишь функции более ран­ней версии соответствующего ин­терфейса. Например, если видео­плата с HDMI 1.2 подключена к ЗО-телевизору, поддерживающему HDMI 1.4, то ЗО-игры станут ото­бражаться только в формате 2D.
Совет. Установка нового драйвера позволяет добавить поддержку HDMI 1.4 в некоторых видеопла­тах на чипах от NVIDIA, например GeForce GTX 460.
Какие разъемы обеспечивают наилучшее качество изображения?

Как показало тестирование, ана­логовый VGA-интерфейс дает наи­худшее качество изображения, в особенности при передаче сиг­налов с разрешением более 1024х 768 пике. Такое разрешение сегод­ня поддерживают даже 17-дюймо­вые мониторы. Обладателям мони­торов с большей диагональю и разрешением 1920x1080 пике, на­стоятельно рекомендуется исполь­зовать DVI, HDMI или DP.

Как подключить монитор к ноутбуку?

Большинство ноутбуков оснаща­ется разъемами для подключе­ния внешних мониторов. Вначале присоедините монитор к ноутбу­ку. После этого, используя кнопки Ш и KPI , можно переключаться между следующими режимами.

■ Использование внешнего мо­нитора в качестве основного. Дисплей ноутбука отключается, изображение выводится только на подключенный внешний мо­нитор. Оптимальный вариант для киноманов и геймеров.

Режим клона. Внешний мони­тор и дисплей ноутбука демонст­рируют одно и то же изображение

■ Практичная функция при прове­дении презентаций и семинаров.

■ Многоэкранный режим. Поз­воляет увеличить размер Рабоче­го стола Windows за счет исполь­зования нескольких мониторов. Очень удобно, например, набирая текст в Word, иметь перед глазами электронные сообщения.

Удастся ли присоединить телевизор к компьютеру?

В современных компьютерах и ноутбуках отсутствуют аналого­вые видеоинтерфейсы, такие как S-Video или композитный разъем. Поэтому подключить старый ЭЛТ-телевизор точно не получится. Однако подавляющее большин­ство плоских моделей оснащено интерфейсами DVI или HDMI, а значит, соединить их с компью­тером не составит труда.

Нетбуки же, как правило, обла­дают только VGA-выходом, и с ними можно соединять лишь те телевизоры, у которых имеется VGA-вход.

Можно ли подключить монитор через USB

Для традиционных мониторов это возможно только с помощью дополнительного переходника DisplayLink . Впрочем, в продаже встречаются и модели, подключа­емые к USB-порту компьютера напрямую - например, Samsung SyncMaster 940 UX.

Какова максимальная длина кабеля для монитора?

Возможности кабеля зависят от типа подключения. При использо­вании DVI длина соединения мо­жет достигать 10 м, однако в случае с HDMI и VGA она не должна пре­вышать 5 м. Для достижения мак­симальной скорости передачи.

На что следует обращать внимание при покупке видеокабеля?

Чтобы расположенные поблизо­сти электронные устройства не влияли на качество передава­емого сигнала, приобретайте только хорошо экранированные кабели. При использовании низ­кокачественного кабеля другие устройства, создавая помехи, мо­гут в некоторых случаях даже снижать скорость передачи дан­ных. В результате на экран будет выводиться прерывистое изо­бражение либо появится эффект наложения спектров. Позолочен­ные контакты предотвращают коррозию штекеров вследствие повышенной влажности воздуха. К тому же применяемые в совре­менных кабелях позолоченные контакты снижают сопротивле­ние между разъемом и штекером, отчего повышается качество пе­редачи. Но как видно из практики: на всё это можно забить, на позолоченные контакты и прочую лобуду, дешёвые кабели китайского производства, а именно они поставляются в комплекте с мониторами и видеокартами. И очень неплохо справляются со своими обязанностями.

Для справки: как то, где то собрали меломанов для теста кабелей. Присутствовали и с позолоченными, и с платиновыми контактам, от 1000$ за шнурок и много дороже. Ну и оценки выставлялись за качество звучания. Что бы определить победителя, соревнования проводились ебстественно в тёмную, производителя видно не было. Ну и кому то из устроителей в голову пришла мысль послать сигнал через обыкновенный железный ЛОМ (которым землю долбят). И что ВЫ думаете, он занял одно из призовых мест.

А меломаны долго объясняли какой кристально чистый звук идёт по этому крутому кабелю. Так что включайте голову, а то я видел у ребят кабель DVI по цене дороже чем видеокарта и монитор вместе взятые.