Ростелеком ТВ 

Различные типы DVI-разъемов и их совместимость. Разница между видео портами VGA, DVI и HDMI

Часто выбор видеокарты делается по критериям уже приобретенного монитора либо его желаемого типа и качества изображения. К примеру, для цифрового LCD-монитора обязательно требуется DVI разъёмы. Хотя современные разработки часто предлагают абсолютно универсальные решения, перепроверять всё же стоит. Т.к. для разрешений выше 1920 на 1200 с цифровой формой передачи изображения, нужен исключительно разъём DVI Dual Link.

Для чего служат DVI разъёмы?

Разъёмы DVI выполняют важные функции передачи изображения на различные виды мониторов, они подразделяются на несколько типов, передовая цифровые и аналоговые сигналы. Большая часть современных видео карт оснащены интерфейсом DVI, который представлен в основном в двух разных типах DVI-I и DVI-D.

Что такое DVI-I?

Данный тип считается самым распространенным в видеоплатах, благодаря своей многофункциональности. «I» означает «integrated»(объединенный). В этом интерфейсе используется два типа канала передачи, а именно аналоговый и цифровой. Они функционирует отдельно друг от друга, и имеют разные модификации:

Это устройство имеет 1 цифровой канал и 1 аналоговый. Они абсолютно никак от друга не зависят. Какое из них будет функционировать, зависит от вида подключения к видеокарте и от того, непосредственно к какому механизму производиться подключение. Этот тип не используется в профессиональной аппаратуре, т.к. исключает возможность передачи на тридцати дюймовые и LCDмониторы, а именно использование более широких разрешений для экранов (больше 1920 на 1080).


. Это усовершенствованный DVI интерфейс, имеет один аналоговый и два цифровых канала для передачи данных. Каналы также работают независимо друг от друга.
Отмечается, что почти во всех видеокартах имеется, как минимум два разъёма DVI-I.

Что такое DVI-D?

Данный интерфейс предоставляет исключительно цифровые технологии для передачи данных, также может иметь несколько каналов. Этот тип, а именно DVI-D Single Link позволяет осуществить подачу при частоте 60 Гц , в разрешении 1920 на 1200 точек , но этого не хватает для подключения к 3D мониторам. В свою очередь, для этого имеется второй такой тип. Рассмотрим его детальнее!

D- это «digital», переводиться, как «цифровой», как и было сказано выше, не имеет аналогового канала, но при этом позволяет более широкие возможности передачи цифровых данных. Dual – означает «2» канала. Это преимущество даёт возможность функционирования NVidia 3D, подачи изображения на 3D монитор, т.к. два канала позволяют иметь 120 гц и широкие способности разрешений.

Основные различия DVI-I и DVI-D

«I» поддерживает сразу, как цифровую, так и аналоговую форму передачи, в «D» возможно только цифровое, поэтому в случаи подключения к аналоговому монитору, DVI-D не сможет передать нужный сигнал. Внешне они также отличаются, в отличии от dvi-i, в dvi-d не имеет четыре отверстия. «D» разъём встречается на видеокартах намного реже, но он гарантирует самое лучшее качество цифрового изображения. Часто применяется для профессиональных ЭЛТ-мониторов. В основном данный тип встречается в платах интегрированного видеоряда. Когда, в свою очередь, именно dvi-i наиболее распространён на популярных пользовательских видеокартах, благодаря своей двух функциональности. Рассматривая данные подключения, также имеется исключительно аналоговая форма передачи это DVI-A, используется очень редко.

Что их объединяет?

Безусловно, это универсальность DVI-I и возможность передачи, как цифрового, так и аналогового сигнала . С помощью дополнительных переходников и комбинирования, «I» качественно осуществляет любые формы передачи, и использования этого типа для аналогового экрана почти нечем не отличается от «D». В современной продукции, первый вариант используется намного чаще, чем второй и более того почти всегда!

В случаи каких-либо сомнений о совмещении разъёмов видеокарты и экрана, рекомендуется сразу же обратиться к специалисту, т.к. чаще всего в случаи ошибки придётся либо заменять какое-то из устройств либо использовать возможные альтернативы и дополнительные кабели, которые могут исказить изображение. Лучшим вариантом считается приобретение DVI-D для цифрового монитора, либо универсальный dvi-i, который сможет функционировать даже при замене аналогового монитора на цифровой. Подробнее о том, какой из вышеперечисленных разъёмов обеспечит наиболее лучшее качество, лучше всего проконсультироваться при покупке.

В настоящее время существует огромное количество разнообразных видеостандартов и интерфейсов. Одни используются уже больше десятка лет, другие только входят в нашу подседневную жизнь и в этом разнообразии довольно легко запутаться. Это так же сложно, как неспециалисту разобраться в шаблоне для форума . В этой статье мы сделали небольшую подборку различных интерфейсов для передачи видеосигнала, а также распространенных видеоразъемов.

Надеемся, эта информация окажется для вас полезной.

Композитный видеовыход

Композитный видеовыход предназначен для передачи по одному проводу всех составляющих видеосигнала в смешанном виде.

Обычно композитный разъем представляет из себя желтое гнездо RCA, или универсальный универсальный разъем SCART. Для передачи композитного видеосигнала используется коаксиальный кабель с разъемами RCA ("тюльпан") на концах.

Композитный видеосигнал (composite video ) используется еще со времен господства видеокассет, но не способен передавать сигнал высокого качества. По этой причине в настоящее время он используется только в недорогой видеоаппаратуре, например, в телевизорах с небольшой диагональю экрана (14"-21").

Компонентный видеовыход

Компонентный видеосигнал еще называется цветоразностным. Он содержит сигнал яркости (Y) и два цветоразностных сигнала (U и V), которые определяются по формуле:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

Для вывода изображения используется чересстрочная (interlaced ) или прогрессивная (progressive ) развертка. Чересстрочная развертка применяется во всех существующих системах телевизионного вещания. Прогрессивная развертка применяется в современном телевизионном стандарте HDTV и в современных DVD-проигрывателях , так как позволяет получить более высокое качество изображения.

Для передачи такого видеосигнала используются три отдельных коаксиальных кабеля, на концах которых находятся разъемы RCA ("тюльпан") или разъемы BNC.

Видеовыход S-Video

Разъем S-Video обычно используется для вывода видеосигнала с видеокамер, ПК и игровых приставок на бытовые телевизоры и другую бытовую видеотехнику. Интерфейс S-Video использует две сигнальные линии - сигнал цветности (C) и сигнал яроксти (Y). При использовании в качестве источника сигнала DVD плеера или или спутникового ресивера и телевизора с диагональю от 25" этот интерфейс позволяет нолучить более качественное изображение, чем композитный видеосигнал.

Кабель для передачи этого видеосигнала содержит разъемы различных типов: 2 разъема BNC, 2 разъема RCA ("тюльпан"), 4-контактный разъем Mini DIN или универсальный разъем SCART.

Видеовыход RGB

Для передачи цветного изображения на ЭЛТ-монитор используются сигналы интенсивности каждого из цветов RGB, а также сигналы горизонтальной (H) и вертикальной (V) разверток. В сумме получается пять сигналов - RGBHV.

Для передачи сигнала RGB используют 5 коаксиальных кабелей, оснащенных разъемами BNC.

VGA видеовыход

В разъем VGA, кроме сигналов RGB и синхронизации, добавлены еще так называемые сигналы DDC для передачи информации между видеокартой и монитором. Кабель VGA подключается с помощью разъема D-Sub с 15 штырьками (его также называют D-Sub 15 pin).

DVI видеовыход

Цифровой видеовыход DVI применяется в основном в видеоадаптерах персональных компьютеров. Он обеспечивает передачу сигнала в цифровой форме непосредственно с видеоадаптера компьютера или ноутбука на проектор. При этом не используется промежуточное цифро-аналоговое изображение (как в стандарте S-Video или в композитном видеосигнале), что позволяет получать картинку более высокого качества.

На сегодняшнее время имеются две разновидности разъема DVI:

  • универсальный комбинированный разъем DVI-I . Он позволяет подключать как цифровые, так и аналоговые мониторы (при наличии переходника с DVI-I на 15-контактный VGA D-Sub);
  • полностью цифровой разъем DVI-D , к которому можно подключать только цифровые мониторы. Такой разъем отличается от разъема DVD-I отсутствием четырех отверстий (контактов) вокруг горизонтальной прорези. Как правило, такой интерфейс используется только в дешевых видеокартах.

Кроме того, разъемы DVI (DVI-I и DVI-D) имеют две разновидности разъема: Single Link и Dual Link , отличающиеся количеством контактов. При этом в Dual Link используются все 24 цифровых контакта, в то время как в Single Link - только 18. Single Link применяется в устройствах с разрешением до 1920x1080 (так называемое HDTV). Для больших разрешений используется уже Dual Link, позволяющий вдвое увеличивать количество выводимых пикселов.

Видеовыход HDMI

Интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface ) предназначен для подключения к DVD плеерам, спутниковым ресиверам и видеоадаптерам персональных компьютеров современных телевизоров и домашних конотеатров. На сегодняшний день он является стандартом для передачи цифрового аудио и видео в несжатой форме.

HDMI – это полностью цифровой цифровой формат, позволяющий передавать не только видео высокого разрешения, но и множество цифровых аудиоканалов, используя только один кабель. Кабель HDMI при ширине спектра сигнала до 10 Гбит/с позволяет не только выводить видеосигнал высокого разрешения, но и одновременно с ним передавать до восьми каналов высококачественного аудиосигнала.

Интерфейс HDMI является дальнейшим развитием интерфейса DVI-D и полностью с ним совместим, но имеет более совершенные параметры.

В настоящее время имеются следующие виды HDMI разъемов:

  • Type A, имеющий 19 контактов и получивший наибольшее распространение.
  • Type B, имеющий 29 контактов. У него расширенный видео-канал, что позволяет передавать видеоинформацию с разрешением выше 1080p. В настоящее время этот разъем еще не слишком востребован.
  • mini HDMI разработан для использования видеокамерах и портативных устройствах. Он являюется вариацией разъема HDMI Type A, но обладает с уменьшенными размерами.

Необходимо обратить внимание, что кабель HDMI не может иметь длину более 15 м.

Если расположить все описанные выше видеостандарты в порядке возрастания качества видеосигнала, то мы получим:

  • композитный (composite video)
  • S-Video
  • компонентный (component video)

Статья подготовлена специально для сайта

Для передачи видеосигнала в цифровом виде используется разъем DVI (digital visual interface). Создавался он, когда появились носители видео в цифровом формате – DVD диски, и когда нужно было передать видео с компьютера на монитор. Существующие тогда способы передачи аналогового сигнала не позволяли добиться высокого качества картинки, потому что физически передать аналоговый сигнал высокого разрешения на расстояние невозможно.

В канале связи всегда могут возникнуть искажения видео, особенно это заметно на высоких частотах, а качество HD как раз и подразумевает наличие высоких частот в спектре сигнала. Что бы избежать этих искажений и старались перейти на цифровой сигнал и отказаться от аналогового при обработке и передаче видео с носителя на устройство отображения. Вот тогда, в конце 90-х годов, несколько компаний объединили свои усилия для создания цифрового интерфейса передачи видео данных, исключив из тракта преобразователи ЦАП (цифро-аналоговые) и АЦП (аналогово-цифровые). Результатом их работы и стало создание формата передачи видеосигнала - DVI.

Внешний вид dvi разъема:


Вид разъема dvi внутри:


Основные параметры интерфейса dvi

В данном виде соединения передается информация об основных составляющих сигнала RGB (красный, зеленый, синий). Для каждого компонента используется отдельная витая пара в кабеле DVI, и отдельно идет витая пара для передачи сигналов синхронизации. Получается, что кабель DVI состоит их четырех витых пар. Соединение по витой паре позволяет использовать принцип дифференциальной передачи данных, когда помеха имеет разную фазу в каждом проводнике и в приемнике вычитается, но это технические особенности и их знать не обязательно. На каждую цветную составляющую отводится 8 бит, а, в общем, на каждый пиксель передается 24 бита информации. Максимальная скорость передачи данных достигает 4,95 Гбит/сек, при этой скорости можно передать сигнал с разрешением 2,6 мегапикселя при кадровой частоте 60 Гц. Сигнал HDTV , разрешение которого 1980х1080, имеет разрешение чуть больше 2 мегапикселей, поэтому выходит, что через разъем DVI может передаваться сигнал высокого разрешения 1980х1080 с частотой 60 Гц. Только есть ограничение на длину кабеля. Считается, что передавать сигнал высокого разрешения можно кабелем с длиной до 5 метров, иначе могут возникать искажения на изображении. При передаче сигнала с меньшим разрешением допускается увеличение длины кабеля DVI. Так же возможно применение промежуточных усилителей, если все же нужна большая длина для передачи видеосигнала.

Для большей совместимости, DVI разъем сделали с возможностью поддержки аналогового сигнала. Так появились три разновидности DVI разъемов:

  1. 1) DVI-D передает только цифровой сигнал;
  2. 2) DVI-A передает только аналоговый сигнал;
  3. 3) DVI-I используется для передачи и цифровых сигналов и аналоговых.

Сам разъем для всех трех видов используется один и тот же, так что они полностью совместимы, только у них различие в подключаемых контактах в разъеме.

Так же различают два режима передачи данных: single link (одиночный режим), dual link (двойной режим). Их основное отличие в поддерживаемых частотах. Если в одинарном режиме максимально сигнал может быть 165 МГц, то в двойном режиме ограничение накладываются физическими характеристиками кабеля. Это говорит о том, что кабеля DVI Dual Link могут передавать сигнал с большим разрешением и на большие расстояния. То есть если при применении кабеля single link на изображении жк телевизора будут помехи в виде цветных точек, то можно попробовать заменить его на dual link. Конструктивно кабель DVI двойного режима отличается использованием двойных витых пар для передачи цветных составляющих.

Особенности dvi разъема

Для реализации таких скоростей используется специальный метод кодирования TMDS . И в любом соединении DVI на передающей стороне для кодирования используется TMDS трансмиттер, а на принимающей стороне происходит восстановление сигнала RGB.

Дополнительно может использоваться в интерфейсе DVI канал DDC (Display Data Channel) , который передает процессору источника сигнала информацию о дисплее EDID. Эта информация содержит подробные сведения об устройстве отображения и включает в себя информацию о марке, номере модели, серийном номере, дате выпуска, разрешении экрана, размере экрана. В зависимости от этой информации источник выдаст сигнал с нужным разрешением и пропорциями экрана. В случае отказа выдать такую информацию источник может заблокировать канал TMDS.

Так же как и HDMI интерфейс DVI поддерживает систему защиты контента HDCP . Такая система защиты называется интеллектуальной защитой и называется она так из-за своей реализации и возможности устанавливать разные уровни защиты в зависимости от разных случаев, поэтому такая защита не блокирует обычный обмен данными (например, при копировании). Реализована она на принципе обмена паролями всеми устройствами, подключенными по DVI.

Через разъем dvi передается только изображение, а звук придется передавать по дополнительным каналам. В некоторых видеокартах существует возможность передачи звука по dvi кабелю, но для этого используются специальные переходники и в самой видеокарте дополнительно реализуется такая возможность. И тогда это уже не чистый dvi интерфейс. При обычном соединении звук нужно передавать дополнительно.

Термином DVI-D VGA чаще всего называют небольшие устройства (переходники), с помощью которых старые мониторы с аналоговыми разъёмами подключаются к на компьютерах, передающих цифровой сигнал.

Особенностью такого подключения является не совсем стопроцентная совместимость, из-за которой далеко не каждый такой адаптер на самом деле работает. И, хотя стоят эти устройства не слишком дорого – в среднем, около $2–5 – в большинстве случаев лучше отдать предпочтение другому приспособлению, называемому конвертером сигнала.

Особенности разъёмов DVI-D и VGA

Портом DVI обладают те компьютеры и ноутбуки, которые поддерживают специальную технологию – digital visual interface или «цифровой интерфейс». Ею пользуются для передачи видеоизображения на периферийные устройства вывода данных – от телевизоров и до .

Использование технологии позволяет получить сигнал с лучшим качеством, который не получится передать с помощью устаревшего в настоящее время интерфейса . Для сравнения, максимальное разрешение, поддерживаемое технологией Video Graphics Array, составляет всего лишь 1280х1024 пикселя. Для DVI-D аналогичный показатель составляет 2560х1600 пикселей.

Новая технология DVI уже используется практически на всех современных мониторах и устройствах вывода. Однако переход на более новый и совершенный способ передачи данных создал определённую проблему пользователям тех мониторов, которые имеют только разъём VGA.

Ведь ещё в 2000-х годах большая часть даже достаточно больших экранов с диагональю 22–24 дюйма комплектовались только старыми портами. И подключить их к современным ПК можно, только если пользоваться для этого специальным переходником.

Существует 3 вида разъёмов DVI:

    обеспечивающий только аналоговую передачу данных интерфейс DVI-A;

    для передачи данных и в цифровом, и в аналоговом формате – DVI-I;

    только для цифрового изображения – DVI-D.

Из-за того что компьютеры передают картинку в цифровом формате, большинство современных видеокарт имеют только один вид разъёма – DVI-D. Устаревшие , комплектующиеся интерфейсами DVI-I, можно подключать с помощью специального кабеля.

Обеспечить такое же подключение к экрану VGA, обладающему меньшими показателями разрешения (аналоговому и уже не поддерживающему даже формат FullHD) с помощью простых кабелей или переходников удаётся далеко не всегда.

Проблемы совместимости

Если сравнить сигналы, которые идут от порта DVI-D , можно сделать вывод об их различиях. И для того чтобы правильно передать информацию в цифровом виде на аналоговый монитор можно пользоваться переходниками с одного интерфейса на другой – или преобразователями сигнала с такими же портами. Рассматривая возможность покупки обычного DVI-D/VGA адаптера, следует знать о проблемах совместимости , с которыми придётся столкнуться большинству пользователей.

Главное преимущество этого небольшого устройства заключается в его цене . Однако из-за отсутствия контактов C1–C4 (4 прямоугольных отверстия на разъёме DVI -D возможность аналоговой передачи данных отсутствует. И, если, например, от порта DVI-I или DVI-A такие данные на отправить всё-таки можно, вероятность появления изображения на мониторе от с цифровым интерфейсом будет минимальной.

Невысокая стоимость переходников приводит к тому, что многие пользователи покупают их для своих старых мониторов, которые требуется соединить с современными картами. Иногда такой способ срабатывает. Но, из-за того что «распиновка» (или расположение разъёмов) у старого и нового интерфейсов отличаются, сигнала может и не быть.

Изображения не появляется на экране из-за невозможности преобразовать сигнал с помощью обычной распайки. Если же картинка всё-таки возникла, скорее всего, видеокарта имеет всё-таки интерфейс DVI -I или DVI-A. То есть поддерживает и аналоговую передачу данных.

Решение вопроса

Проблема с несовместимостью достаточно серьёзная – но вполне решаемая. Благодаря тому, что данные могут не просто передаваться, но и преобразовываться, специалистами уже давно изобретено другое устройство, называющее преобразователем или конвертером DVI-D в VGA.

На вид оно, действительно, может напоминать обычный переходник, однако оборудовано дополнительным, увеличивающим размер приспособления, модулем.

Рис. 6. Конвертер DVI-D VGA.

В задачи устройства входит конвертирование цифрового сигнала в аналоговый. И, за счёт более сложной конструкции, стоит такой преобразователь в несколько раз дороже. с другой стороны, возникает вопрос – зачем продаются в интернет-магазинах переходники DVI-D VGA?

Ответить на него несложно – причина заключается в некомпетентности некоторых продавцов. Или, возможно, в желании продать больше товара, не имеющего тех функций, ради которых его покупают. На самом же деле, на сайтах, где указывается достоверная информация о переходниках и кабелях, можно увидеть в описании другие параметры – переход осуществляется не с DVI-D, а с DVI -I на VGA.

Конвертеры

Существует целый ряд моделей преобразователей данных с DVI-D на VGA. В большинстве случаев для них требуется отдельное питание, так как устройство переставляет собой не простой переходник, а уже полноценный прибор с расположенной внутри платой. Эта особенность и делает конвертер дороже – но экономить в данном случае не имеет смысла.

В возможности преобразователя цифрового сигнала в аналоговый входит передача информации от современной видеокарты устаревшим мониторам. Или таким же далеко не новым (или просто недорогим) телевизорам, которые тоже можно использовать для вывода информации с ПК или ноутбука.

Может понадобиться конвертер и при подключении – хотя большинство из них уже давно имеет , тоже являющийся цифровым и совместимый с любой современной видеокартой. Для такого устройства подобные переходники не понадобятся.

Особенности преобразования сигнала

Среди имеющихся на рынке преобразователей можно найти устройства с такими характеристиками:

    поддержкой подключения DVI -D -источника к дисплеям VGA с максимальным размером картинки до 1920х1200 пикселей и минимальным 800х600 пикселей;

    вход конвертера имеет 21 пин, выход – 15 пин;

    максимальная частота – 60 Гц;

    длина кабеля преобразователя – от нескольких сантиметров до 1,5–1,8 м;

    стоимость – от $6.

Следует знать: Преобразователь является однонаправленным. То есть способен конвертировать цифровой сигнал в аналоговый – но не наоборот. При необходимости подключения VGA-видеокарты к DVI-D-монитору понадобится другой, обратный конвертер. Хотя при этом будет не слишком качественным.

Кроме того, покупая преобразователь, стоит учитывать его несовместимость с интерфейсами DVI-I и DVI-A. Причём, большинство конвертеров требуют отдельного питания и вывода аудио с помощью дополнительного кабеля. Хотя в тех случаях, когда кабель, соединяющий компьютер и устройство вывода, не превышает по длине 1–1,5 м, подключать его к сети не обязательно.

Для корректной работы желательно, чтобы поддерживал ту же частоту обновления, которую обеспечивает преобразователь. А ещё рекомендуется пользоваться дисплеями или телевизорами с диагональю не больше 40 дюймов – иначе на изображении могут появиться полосы.

Важно: Если преобразовывать сигнал приходится не только с DVI-D на VGA, но и в другие форматы, стоит приобрести мультифункциональный конвертер , поддерживающий несколько видов интерфейсов.

Рис. 10. Мультифункциональный преобразователь.

Помимо того факта, что ЖК-мониторы для отображения картинки требуют цифровые данные, они отличаются от классических ЭЛТ-дисплеев ещё несколькими особенностями. К примеру, в зависимости от возможностей монитора, на ЭЛТ можно вывести практически любое разрешение, поскольку трубка не имеет чётко заданного числа пикселей.

А ЖК-мониторы из-за принципа своей работы всегда имеют фиксированное ("родное") разрешение, при котором монитор обеспечит оптимальное качество картинки. С DVI это ограничение не имеет ничего общего, так как его основная причина заключается в архитектуре ЖК-монитора.

ЖК-монитор использует массив крохотных пикселей, каждый из которых состоит из трёх диодов, по одному на основной цвет (RGB: красный, зелёный, синий). ЖК-экран, имеющий "родное" разрешение 1600x1200 (UXGA), состоит из 1,92 миллиона пикселей!

Конечно же, ЖК-мониторы способны выводить другие разрешения. Но в таких случаях картинку придётся масштабировать или интерполировать. Если, к примеру, ЖК-монитор имеет "родное" разрешение 1280x1024, то меньшее разрешение 800x600 будет растянуто до 1280x1024. Качество интерполяции зависит от модели монитора. Альтернативой является вывод уменьшенного изображения в "родном" разрешении 800x600, но при этом придётся довольствоваться чёрной рамкой.

На обоих кадрах показана картинка с экрана ЖК-монитора. Слева выведено изображение в "родном разрешении" 1280x1024 (Eizo L885). Справа находится интерполированное изображение в разрешении 800x600. В результате увеличения пикселей картинка выглядит блочной. Таких проблем на ЭЛТ-мониторах не существует.

Для отображения разрешения 1600x1200 (UXGA) с 1,92 миллиона пикселей и частотой вертикальной развёртки 60 Гц монитору требуется высокая пропускная способность. Если посчитать, то необходима частота 115 МГц. Но на частоту влияют и другие факторы, например прохождение области гашения, поэтому требуемая пропускная способность возрастает ещё больше.

Около 25% всей передаваемой информации относится ко времени гашения. Оно нужно для смены позиции электронной пушки на следующую строчку в ЭЛТ-мониторе. В то же время, ЖК-мониторам время гашения практически не требуется.

Для каждого кадра передаётся не только информация об изображении, но и учитываются границы, а также область гашения. ЭЛТ-мониторам необходимо время гашения, чтобы выключить электронную пушку по завершению вывода строчки на экране и перевести её на следующую строчку для продолжения вывода. То же самое происходит в конце картинки, то есть в нижнем правом углу - электронный луч выключается и меняет позицию на верхний левый угол экрана.

Около 25% всех пиксельных данных относятся ко времени гашения. Поскольку ЖК-мониторы электронную пушку не используют, здесь время гашения совершенно ни к чему. Но его пришлось учитывать в стандарте DVI 1.0, поскольку он позволяет подключать не только цифровые ЖК, но и цифровые ЭЛТ-мониторы (где ЦАП встроен в монитор).

Время гашения оказывается очень важным фактором при подключении ЖК-дисплея по DVI-интерфейсу, поскольку каждое разрешение требует определённой пропускной способности от передатчика (видеокарта). Чем выше требуемое разрешение, тем больше должна быть пиксельная частота TMDS-передатчика. Стандарт DVI оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц (один канал). Благодаря десятикратному умножению частоты, описанному выше, мы получаем пиковую пропускную способность данных в 1,65 Гбайт/с, которой будет достаточно для разрешения 1600x1200 на 60 Гц. Если требуется большее разрешение, то дисплей следует подключать по двухканальному DVI (Dual Link DVI), тогда два DVI-передатчика будут работать совместно, что даст удвоение пропускной способности. Подробнее этот вариант описан в следующем разделе.

Впрочем, более простым и дешёвым решением будет уменьшение данных гашения. В результате, видеокартам будет предоставлено больше пропускной способности, и даже DVI-передатчик на 165 МГц сможет справиться с более высокими разрешениями. Ещё одним вариантом можно считать уменьшение частоты горизонтального обновления экрана.

В верхней части таблицы показаны разрешения, которые поддерживает один DVI-передатчик на 165 МГц. Уменьшение данных гашения (в середине) или частоты обновления (Гц) позволяет достичь больших разрешений.


На этой иллюстрации показано, какая пиксельная частота требуется для определённого разрешения. Верхняя строчка показывает работу ЖК-монитора с уменьшенными данными гашения. Второй ряд (60Hz CRT GTF Blanking) показывает требуемую пропускную способность ЖК-монитора, если данные гашения нельзя уменьшить.

Ограничение TMDS-передатчика пиксельной частотой 165 МГц сказывается также и на максимально возможном разрешении ЖК-дисплея. Даже при уменьшении данных гашения мы всё равно упираемся в определённый предел. Да и снижение частоты горизонтального обновления может дать не очень хороший результат в некоторых приложениях.

Чтобы решить эту проблему, спецификация DVI оговаривает дополнительный режим работы, названный Dual Link. В данном случае используется сочетание двух TMDS-передатчиков, которые передают данные на один монитор через один разъём. Доступная пропускная способность удваивается до 330 МГц, чего вполне достаточно для вывода практически любого существующего разрешения. Важное замечание: видеокарта с двумя выходами DVI не является картой Dual Link, у которой два TMDS-передатчика работают через один порт DVI!

На иллюстрации показан двухканальный режим работы DVI, когда используется два TMDS-передатчика.

Впрочем, видеокарты с хорошей поддержкой DVI и уменьшенной информацией гашения будет вполне достаточно для вывода информации на один из новых 20" и 23" дисплеев Apple Cinema в "родном" разрешении 1680x1050 или 1920x1200, соответственно. В то же время, для поддержки 30" дисплея с разрешением 2560x1600 от интерфейса Dual Link уже никуда не деться.

Из-за высокого "родного" разрешения 30" дисплей Apple Cinema требует подключения по Dual Link DVI!

Хотя два разъёма DVI уже стали стандартом на high-end 3D-картах для рабочих станций, не все видеокарты потребительского уровня могут этим похвастаться. Благодаря двум разъёмам DVI мы всё же можем использовать интересную альтернативу.

На этом примере два одноканальных порта используются для подключения дисплея на девять мегапикселей (3840x2400). Картинка просто разделена на две части. Но этот режим должны поддерживать и монитор, и видеокарта.

На данный момент можно найти шесть различных разъёмов DVI. Среди них: DVI-D для полностью цифрового подключения в одноканальной и двухканальной версиях; DVI-I для аналогового и цифрового подключения в двух версиях; DVI-A для аналогового подключения и новый разъём VESA DMS-59. Чаще всего производители графических карт оснащают свои продукты двухканальным разъёмом DVI-I, даже если карта имеет один порт. С помощью адаптера порт DVI-I можно превратить в аналоговый выход VGA.

Обзор различных разъёмов DVI.


Раскладка разъёма DVI.

Спецификация DVI 1.0 не оговаривает новый двухканальный разъём DMS-59. Он был представлен рабочей группой VESA в 2003 году и позволяет вывести два выхода DVI на картах малого форм-фактора. Он также призван упростить расположение разъёмов на картах с поддержкой четырёх дисплеев.

Наконец, мы переходим к сути нашей статьи: качество TMDS-передатчиков разных графических карт. Хотя спецификация DVI 1.0 и оговаривает максимальную пиксельную частоту 165 МГц, не все видеокарты дают на ней приемлемый сигнал. Многие позволяют достичь 1600x1200 только на уменьшенных пиксельных частотах и со сниженным временем гашения. Если вы попытаетесь подключить к такой карте устройство HDTV с разрешением 1920x1080 (даже с уменьшенным временем гашения), ваш ждёт неприятный сюрприз.

Все графические процессоры, поставляемые сегодня ATi и nVidia, уже имеют встроенный на чип TMDS-передатчик для DVI. Производители карт на графических процессорах ATi чаще всего используют встроенный передатчик для стандартной комбинации 1xVGA и 1xDVI. Для сравнения, многие карты на графических процессорах nVidia используют внешний TMDS-модуль (к примеру, от Silicon Image), даже несмотря на наличие TMDS-передатчика на самом чипе. Чтобы обеспечить два DVI-выхода, производитель карты всегда устанавливает второй TMDS-чип независимо от того, на каком графическом процессоре базируется карта.

На следующих иллюстрациях показаны обычные дизайны.

Типичная конфигурация: один выход VGA и один DVI. TMDS-передатчик может быть как интегрирован в графический чип, так и вынесен на отдельный чип.

Возможные конфигурации DVI: 1x VGA и 1x Single Link DVI (A), 2x Single Link DVI (B), 1x Single Link и 1x Dual Link DVI, 2x Dual Link DVI (D). Примечание: если на карте установлены два выхода DVI, то это не означает, что они двухканальные! На иллюстрациях E и F показана конфигурация новых портов VESA DMS-59 с высокой плотностью, где обеспечивается четыре или два одноканальных выхода DVI.

Как покажет дальнейшее тестирование в нашей статье, качество выхода DVI на картах ATi или nVidia бывает весьма разным. Даже если отдельный TMDS-чип на карте известен своим качеством, это вовсе не означает, что каждая карта с этим чипом обеспечит высокое качество сигнала DVI. Даже его расположение на графической карте немало влияет на конечный результат.

Совместимость со стандартом DVI

Чтобы протестировать качество DVI современных графических карт на процессорах ATi и nVidia, мы выслали шесть образцов карт в тестовые лаборатории Silicon Image для проверки совместимости со стандартом DVI.

Что интересно, для получения лицензии DVI совсем не обязательно проводить тесты совместимости со стандартом. В результате, на рынок выходят продукты с заявленной поддержкой DVI, которые не соответствуют спецификациям. Одной из причин такого положения дел является сложная и, следовательно, дорогая процедура тестирования.

Отреагировав на эту проблему, компания Silicon Image в декабре 2003 года основала тестовый центр DVI Compliance Test Center (CTC) . Производители устройств с поддержкой DVI могут выслать свои продукты для тестирования на совместимость со стандартом DVI. Собственно, это мы и сделали с нашими шестью графическими картами.

Тесты разделены на три категории: передатчик (обычно видеокарта), кабель и приёмник (монитор). Для оценки совместимости DVI создаются так называемые глазковые диаграммы, представляющие сигнал DVI. Если сигнал не выходит за определённые границы, то тест считается пройденным. В противном случае устройство не совместимо со стандартом DVI.

На иллюстрации показана глазковая диаграмма TMDS-передатчика на частоте 162 МГц (UXGA) с передачей миллиардов битов данных.

Проверка глазковой диаграммы является самым важным тестом для оценки качества сигнала. На диаграмме заметны флуктуации сигнала (дрожь фазы, jitter), искажения амплитуды и эффект "звона". Эти тесты также позволяют наглядно увидеть качество DVI.

Тесты совместимости со стандартом DVI включают в себя следующие проверки.

  1. Передатчик: глазковая диаграмма с заданными границами.
  2. Кабели: создаются глазковые диаграммы до и после передачи сигнала, затем они сравниваются. И вновь, границы отклонения сигнала жёстко заданы. Но здесь уже допускаются большие расхождения с идеальным сигналом.
  3. Приёмник: вновь создаётся глазковая диаграмма, но опять же, допускаются ещё большие расхождения.

Самые большие проблемы при последовательной высокоскоростной передаче связаны с дрожью фазы сигнала. Если такого эффекта нет, то вы всегда можете чётко выделить сигнал на графике. Большинство флуктуаций сигнала создаются тактовым сигналом графического чипа, что приводит к появлению низкочастотной флуктуации частоты в диапазонах от 100 кГц до 10 МГц. На глазковой диаграмме флуктуация сигнала заметна по изменению частоты, данных, данных по отношению к частоте, амплитуды, слишком избыточному или слишком малому подъёму. Кроме того, измерения DVI различаются для разных частот, что необходимо учитывать при проверке глазковой диаграммы. Но благодаря глазковой диаграмме, можно наглядно оценить качество сигнала DVI.

Для измерений анализируется один миллион перекрывающихся участков с помощью осциллографа. Этого достаточно для оценки общей производительности соединения DVI, поскольку сигнал на протяжении длительного периода времени не будет существенно изменяться. Графическое представление данных производится с помощью специального программного обеспечения, которое Silicon Image создала в сотрудничестве с Tektronix. Сигнал, соответствующий спецификации DVI, не должен заступать на границы (синие области), которые автоматически прорисовываются программным обеспечением. Если сигнал попадёт на синюю область, то тест считается не пройденным, а устройство - не соответствующим спецификации DVI. Программа сразу же показывает результат.

Видеокарта не прошла тест совместимости с DVI.

Программное обеспечение сразу же показывает, прошла карта тест, или нет.

Для кабеля, передатчика и приёмника используются разные границы (глазки). Сигнал не должен заступать на эти области.

Чтобы понять, как определяется совместимость с DVI и что необходимо при этом учитывать, нам следует погрузиться в дополнительные детали.

Так как передача DVI полностью цифровая, то возникает вопрос, откуда появляется дрожание фазы сигнала. Здесь можно выдвинуть две причины. Первая - дрожание вызывается самим данными, то есть 24 параллельными битами данных, которые выдаёт графический чип. Однако данные автоматически корректируются в чипе TMDS при необходимости, что гарантирует отсутствие дрожания фазы в данных. Поэтому оставшейся причиной появления дрожания является тактовый сигнал.

На первый взгляд, сигнал данных свободен от помех. Это гарантируется благодаря регистру-защёлке (latch), встроенному в TMDS. Но главной проблемой всё же остаётся тактовый сигнал, который портит поток данных через 10-кратное умножение ФАПЧ.

Так как частота умножается в 10 раз с помощью ФАПЧ, влияние даже небольшого искажения увеличивается. В итоге данные попадают на приёмник уже не в своём первоначальном состоянии.

Сверху показан идеальный тактовый сигнал, ниже - сигнал, где один из фронтов начал передаваться слишком рано. Благодаря ФАПЧ, это напрямую влияет на сигнал данных. В общем, каждое возмущение тактового сигнала приводит к ошибкам при передаче данных.

Когда приёмник семплирует повреждённый сигнал данных с помощью "идеального" тактового сигнала гипотетического ФАПЧ, он получает ошибочные данные (жёлтая полоса).

Как это работает на самом деле: если приёмник будет использовать повреждённый тактовый сигнал передатчика, он всё ещё сможет считать повреждённые данные (красная полоса). Именно поэтому тактовый сигнал тоже передаётся по кабелю DVI! Приёмнику требуется тот же самый (повреждённый) тактовый сигнал.

Стандарт DVI включает в себя устранение дрожания фазы (jitter management). Если оба компонента будут использовать один и тот же повреждённый тактовый сигнал, то информация может считываться из повреждённого сигнала данных без ошибок. Таким образом, совместимые с DVI устройства могут работать даже в условиях наличия низкочастотного дрожания фазы. Ошибку в тактовом сигнале тогда можно обойти.

Как мы уже объясняли выше, DVI работает оптимально, если передатчик и приёмник используют один и тот же тактовый сигнал и их архитектура одинакова. Но так бывает не всегда. Именно поэтому использование DVI может привести к появлению проблем, несмотря на сложные меры предотвращения дрожания фазы.

На иллюстрации показан оптимальный сценарий для передачи DVI. Умножение тактового сигнала в ФАПЧ (PLL) приводит к задержке. И поток данных уже не будет целостным. Но всё выправляется с помощью учёта той же самой задержки в ФАПЧ приёмника, поэтому данные принимаются корректно.

Стандарт DVI 1.0 чётко определяет задержку ФАПЧ. Такая архитектура называется несвязанной (non-coherent). Если ФАПЧ не соответствует данным спецификациям по времени задержки, то могут появиться проблемы. В индустрии сегодня ведутся горячие дискуссии по поводу того, следует ли использовать подобную несвязанную архитектуру. Причём, ряд компаний выступает за полный пересмотр стандарта.

В этом примере используется тактовый сигнал ФАПЧ вместо сигнала графического чипа. Следовательно, сигналы данных и тактовые сигналы согласованы. Однако из-за задержки в ФАПЧ приёмника данные обрабатываются некорректно, и устранение дрожания фазы уже не работает!

Теперь вам должно быть понятно, почему использование длинных кабелей может стать проблемным, даже если не учитывать внешние помехи. Длинный кабель может вносить задержку в тактовый сигнал (напомним, что сигналы данных и тактовые сигналы имеют разные частотные диапазоны), дополнительная задержка может влиять на качество приёма сигнала.