Приветствую своих читателей, и мы продолжаем обсуждать различные типы коннекторов, используемых для передачи видеосигнала. Предметом нашей беседы сегодня будет VGA разъем, который хорошо известен многим по запоминающейся синей расцветке.

Некоторые считают изобретателем данного разъема компанию IBM, которая в 1987 году предложила использовать его для подключения мониторов к своим компьютерам PS/2 .

Тогда, с помощью такого коннектора, получившего название Video Graphics Array (видео-графический массив) передавалось изображение размером 640х480 пикселей (ставшее так же именоваться VGA форматом).

Но фактически прародителем разъемов такого типа является подразделение корпорации ITT, предложившая в 1952 году концепцию компактных коннекторов с многочисленным количеством штырьковых контактов, расположенных внутри экрана.

Его форма напоминала перевернутую буку D, что обеспечивало соединение только правильным способом. Благодаря литере эти разъемы стали маркировать D-sub (субминиатюрные).

Пятнадцать важных контактов

Но вернемся на 30 лет назад, когда VGA разъем получил повсеместное распространение в компьютерной индустрии (видеокартах, мониторах). Его особенностью было построчная передача аналогового видео. Каждый из 15-и его контактов отвечал за определенные параметры:

• отдельные RGB сигналы;
• способы синхронизации;
• прочие контрольные каналы

Более детально стандартная распиновка контактов выглядит вот так:

Показатели яркости определялись изменением напряжения сигнала в пределах 0,7-1 В.

Такая компоновочная схема вместе со стабильно работающим компонентным видеоинтерфейсом обеспечивали довольно приличное качество изображения с быстрой частотой обновления. Потенциал, заложенный в данную систему, позволял переназначать задачи для отдельных контактов и обеспечивать передачу сигналов для боле совершенного оборудования. Дополнительным преимуществом разъема являлась система его фиксации с помощью двух винтов, обеспечивающая высокую надежность соединения.

Разъем с большим потенциалом

Если сначала D-sub VGA разъемом подсоединялись мониторы с ЭЛТ, то со временем он стал использоваться и в современных жидкокристаллических экранах с разрешением 1280×1024 и частотой кадров до 75 Гц. Фактически с помощью такого кабеля передавался цифровой сигнал, который проходил двойную конвертацию (в аналог и обратно). При соответствующем качестве соединительного провода, наличия экранирующей оплетки и небольшой длины соединения передаваемая картинка была довольно неплохая.

Со временем появилась и уменьшенная версия – mini VGA, которая применялась в компактном оборудовании и ноутбуках.

А основной типоразмер коннектора, в силу своей высокой надежности, стал востребованным в системах промышленной автоматизации. Так же появились многочисленные переходники для подключения VGA штекера к разъемам других типов (RCA DVI-I, HDMI).

Кроме того аналоговый сигнал позволяет одновременно транслировать изображение на два монитора. Как выглядит кабель VGA сплиттер, для такой коммутации вы можете увидеть на картинке

Конечно, сегодня для видео с максимальным разрешением возможностей аналогового VGA уже недостаточно и нужно переходить на цифровую трансляцию потока с помощью , а еще лучше HDMI или , обладающий наибольшей скоростью передачи данных. Такую идею активно продвигают Intel и AMD, официально заявившие, что с 2015 года их продукция не будет поддерживать работу с VGA.

Вот и вся информация о VGA разъемах. Напоследок я хочу порекомендовать вам провести ревизию используемого монитора и ТВ на предмет отказа от аналоговых кабелей в пользу цифровых, и я уверен, что такая возможность найдется.

На этом все, до скорых встреч на страницах моих новых статей.

Наше поколение живет в эпоху научно-технической революции, но поскольку мы находимся «внутри процесса», то не замечаем стремительной смены поколений окружающих нас технических устройств. Если раньше бытовая техника могла служить десятилетиями, то сейчас за два-три года она безнадежно устаревает – появляются новые идеи, новые технологии и материалы, которые позволяют эти идеи реализовать.

С момента создания первых искровых передатчиков радиоэлектронная аппаратура была аналоговой. Однако после Второй мировой войны, когда был изобретен биполярный и полевой транзистор, были разработаны первые интегральные микросхемы, цифровые технологии начали завоевывать себе место под солнцем. С точки зрения схемотехники цифровая аппаратура сложнее аналоговой, однако ее функциональные возможности гораздо шире, а некоторые из них принципиально недостижимы при аналоговой обработке сигнала. Несмотря на это, в области современных телевизионных технологий аналоговые видеосигналы применяются весьма широко и не собираются уходить в прошлое.

Проблема цифрового представления видеосигнала состоит в том, что ширина его спектра во много раз больше ширины спектра такого же видеосигнала, но в аналоговой форме. Современные системы цифрового телевидения, на которые постепенно переходят во всем мире, не способны работать с несжатым сигналом. Его приходится кодировать с помощью алгоритма MPEG, а это, как известно, алгоритм с потерей качества. Вот и выходит, что несмотря на развитие и совершенствование цифровых технологий, проще и дешевле для передачи видеосигнала на большие расстояния пользоваться аналоговыми видеоформатами: и ширина спектра сигнала вполне приемлема, и парк оборудования обширен, да и технологии отработаны до совершенства.

Цифровые интерфейсы DVI и его развитие HDMI – это, в общем, интерфейсы хоть недалекого, но будущего, да и предназначены они для решения других задач.

Аналоговый видеосигнал, используемый в современных телевизионных системах, может быть композитным и компонентным.

Композитный CV (composite video) – это простейший вид аналогового видеосигнала, в котором информация о яркости, цвете и синхронизации передается в смешанном виде. На ранних этапах развития видеотехники именно композитный сигнал передавался по коаксиальному кабелю, соединявшему видеомагнитофоны или видеоплееры с телевизорами.

Более совершенным вариантом композитного сигнала является сигнал S‑Video . Этот вид аналогового видеосигнала обеспечивает раздельную передачу сигнала яркости (Y) и двух объединённых сигналов цветности (C) по независимым кабелям, из-за чего этот сигнал называют еще YC. Поскольку сигналы яркости и цветности передаются раздельно, сигнал S-Video занимает значительно более широкую полосу частот, чем композитный. По сравнению с композитным видеосигналом, S-Video обеспечивает заметный выигрыш в чёткости и устойчивости изображения, в меньшей степени – в цветопередаче. S-Video широко используется в полупрофессиональной аппаратуре, вещательными студиями, а также при записи на 8-мм пленку в стандарте Hi-8 фирмы Sony.

Для телевидения высокой четкости и компьютерного видео эти интерфейсы не подходят, поскольку не обеспечивают необходимого разрешения изображения.

Компонентные видеосигналы

Для достижения максимального качества изображения и создания видеоэффектов в профессиональном оборудовании видеосигнал разделяется на несколько каналов. Например, в системе RGB видеосигнал делится на красный, синий и зеленый компоненты, а также сигнал синхронизации. Такой сигнал еще называют сигналом RGBS, наибольшее распространение он получил в Европе.

В зависимости от способа передачи сигналов синхронизации сигнал RGB имеет несколько разновидностей. Если синхроимпульсы передаются в канале зеленого цвета, то сигнал называют RGsB, а если сигнал синхронизации передается во всех цветовых каналах, то RsGsBs.

Для подключения сигнала RGBS используют кабели с четырьмя разъемами BNC или разъем SCART.

Кабель для видеосигнала RGBS с разъемами BNC.

Разъем SCART

Таблица 1. Назначение контактов разъема SCART

Контакт	Описание
1.	Выход аудио, правый
2.	Вход аудио, правый
3.	Выход аудио, левый + моно
4.	Земля для аудио
5.	Земля для RGB Blue
6.	Вход аудио, левый + моно
7.	Вход RGB Blue (синий)
8.	Вход, переключение режима телевизора, в зависимости от типа телевизора – Audio/RGB/16:9, иногда включение AUX (старые телевизоры)
9.	Земля для RGB Green
10.	Data 2: Clockpulse Out, только в старых видеомагнитофонах
11.	Вход RGB Green (зеленый)
12.	Data 1 Выход данных
13.	Земля для RGB Red
14.	Земля для Data, дистанционное управление, только в старых видеомагнитофонах
15.	Вход RGB Red (красный) или вход канала С
16.	Вход Blanking Signal, переключение режима телевизора (композит/RGB), «быстрый» сигнал (новые телевизоры)
17.	Земля композитного видео
18	Земля Blanking Signal (для контактов 8 или 16)
19.	Выход композитного видео
20.	Вход композитного видео или канал Y (яркости)
21.	Защитный экран (корпус)

В системе YUV, получившей распространение в США, используют другой набор компонентов: смешанный сигналы яркости и синхронизации, а также красный и синий цветоразностные сигналы. Для каждой компонентной системы требуется свой тип оборудования, каждая обладает своими достоинствами и недостатками. Для объединения устройств различных видеоформатов необходимы специальные интерфейсные блоки. Разъёмы на концах кабелей обычно бывают RCA или BNC.

Компонентый сигнал YUV

Компонентый сигнал формата RGBHV

Путь формирования видеосигнала таков: изображение раскладывается на сигналы трех первичных цветов: красного (Red – R), зеленого (Green – G) и синего (Blue – В) – отсюда и название «RGB», к которым добавляются сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации (HV), а затем превращается в RGB-сигнал с синхроимпульсами в канале зеленого (RGsB), который далее преобразуется в: компонентный (цветоразностный) сигнал YUV, где Y=0,299R+0,5876G+0,114В; U=R–Y; V= В–Y, преобразуемый затем в сигнал S-Video и композитный видеосигнал. Композитный видеосигнал преобразуется в радиочастотный сигнал, сочетающий аудио- и видеосигналы. Затем он модулируется несущей частотой и превращается в эфирный телесигнал.

На приемной стороне радиочастотный сигнал в результате демодуляции преобразуется в композитный видеосигнал, из которого в свою очередь в результате ряда преобразований получают компоненты RGB и HV.

Компонентный сигнал YPbPr преобразуется в RGB + HV в обход многих цепей видеотракта. Разделение цветоразностных сигналов Pb и Pr по отдельным каналам существенно повышает точность передачи фазы цветовой поднесущей, а настройка цветового тона не требуется.

Сигналы телевидения высокой четкости (ТВЧ, HDTV) 720p и 1080i всегда передаются в компонентном формате, ТВЧ в композитном или s-video форматах не существует.

Когда зарождался формат DVD, было решено, что при оцифровке материала для записи на DVD именно компонентный сигнал будет переводиться в цифровой вид, а затем обрабатываться по алгоритму MPEG-2 сжатия видеоданнных. Сигнал RGB на выходе DVD-плеера получается из компонентного сигнала YUV.

Важно отметить различие между соотношением цветовых компонент в RGB и компонентном сигнале формата YUV (YPbPr). В цветовом пространстве RGB относительное содержание (вес) каждой цветовой компоненты одинаково, тогда как в YPbPr оно учитывает спектральную чувствительность человеческого глаза.

Соотношение компонент в цветовом пространстве RGB

Соотношение компонент в цветовом пространстве YPbPr

Ограничения по расстоянию передачи компонентных разновидностей видеосигнала от источников сигнала к приемникам сведены в таблицу 2 (для сравнения приведены и некоторые цифровые интерфейсы).

Тип сигнала	Полоса пропускания, МГц	Тип кабеля	Расстояние, м
UXGA (компонентный) HDTV/1080i (компонентный)	170 70	Коаксиальный 75 Ом	5 5-30
Компонентный UXGA (с усилением)	170	Коаксиальный 75 Ом	50-70
Стандарт (цифровой SDI) HDTV (цифровой SDI)	270 1300	Коаксиальный 75 Ом	50-300 50-80
DVI-D	1500	Витая пара	5
DVI-D (с усилением)	1500	Витая пара	10
IEEE 1394 (Firewire)	400(800)	Витая пара	10

Видеосигналы VGA

Одна из широко распространенных разновидностей компонентного сигнала – формат VGA.

Формат VGA (Video Graphics Array) – это формат видеосигналов, разработанный для вывода на компьютерные мониторы.

По разрешающей способности форматы VGA принято классифицировать в соответствии с разрешением видеокарт персональных компьютеров, формирующих соответствующие видеосигналы:

• VGA (640х480);
• SVGA (800х600);
• XGA (1024х780);
• SXGA (1280х1024);
• UXGA (1600x1200).

В каждой паре чисел первое показывает число пикселей по горизонтали, а второе – по вертикали изображения.

Чем выше разрешение, тем меньше размеры светящихся элементов и более качественно изображение на экране. К этому всегда следует стремиться, однако с увеличением разрешения стоимость видеокарт и устройств отображения возрастает.

Видеотехника развивается стремительно, и некоторые компьютерные форматы, такие как MDA, CGA и EGA ушли в прошлое. Например, формат CGA, считавшийся в течение нескольких лет самым распространенным, обеспечивал изображение с разрешением всего лишь 320х200 при четырех цветах!

Самый «слабый» из используемых в настоящее время видео форматов, VGA, появился в 1987 году. Количество градаций каждого цвета в нем увеличено до 64, в результате чего число возможных цветов составило 643=262144, что для компьютерной графики имеет даже более важное значение, чем разрешающая способность.

Назначение контактов разъема VGA приведено в таблице.

Контакт	Сигнал	Описание
1.	RED	Канал R (красный) (75 Ом, 0,7 В)
2.	GREEN	Канал G (зеленый) (75 Ом, 0,7 В)
3.	BLUE	Канал B (синий) (75 Ом, 0,7 В)
4.	ID2	Идентификационный бит 2
5.	GND	Земля
6.	RGND	Земля канала R
7.	GGND	Земля канала G
8.	BGND	Земля канала B
9.	KEY	Нет контакта (ключ)
10.	SGND	Земля синхронизации
11.	ID0	Идентификационный бит 0
12.	ID1 or SDA	Идентификационный бит 1 или данные DDC
13.	HSYNC or CSYNC	Строчная H или композитная синхронизация
14.	VSYNC	Кадровая синхронизация V
15.	ID3 or SCL	Идентификационный бит 3 или такты DDC

Кроме собственно видеосигналов (R, G, B, H и V) в разъеме (по спецификации VESA) предусмотрены также некоторые дополнительные сигналы.

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: бренд-нейм, идентификационный номер модели, серийный номер, дата выпуска, размер экрана, поддерживаемые разрешения и собственное разрешение экрана.

Таким образом, из таблицы видно, что если не использовать канал DDC, то сигнал формата VGA представляет собой, по сути дела, компонентный сигнал RGBHV.

В профессиональной аппаратуре вместо кабеля D-Sub с разъемом DB-15 обычно используют кабель с пятью разъемами BNC, что обеспечивает лучшие характеристики линии передачи. Такой кабель лучше согласован с приемником и передатчиком сигнала по импедансу, имеет меньшие перекрестные помехи между каналами, а следовательно лучше подходит для передачи видеосигнала с высоким разрешением (широким спектром сигнала) на большие расстояния.

Кабель VGA с разъемом DB-15

Кабель VGA с пятью разъемами BNC

В настоящее время наиболее широко используются устройства отображения с соотношением сторон 4:3: 800x600, 1024x768 и 1400x1050, однако существуют форматы с необычным соотношением сторон: 1152x970 (около 6:5) и 1280x1024 (5:4).

Распространение плоских панелей подталкивает рынок к более широкому использованию широкоэкранных дисплеев с соотношением сторон 16:9 с разрешением 852x480 (плазменные дисплеи), 1280x768 (жидкокристаллические дисплеи), 1366x768 и 920x1080 (плазменные и жидкокристаллические дисплеи).

Требуемая ширина полосы линии связи для передачи сигнала VGA или видеоусилителя определяется как результат произведения количества пикселей по горизонтали на количество строк по вертикали на частоту кадров. Полученный результат следует умножить на коэффициент запаса, равный 1,5.

Ш [Гц] = Гор * Верт * Кадр * 1,5

Частота строчной развертки есть произведение числа строк (или рядов пикселей) на частоту кадров.

Вид сигнала	Занимаемый спектр частот, МГц	Рекомендуемое макс. расстояние передачи, м
Аналоговый видеосигнал NTSC	4,25	100 (кабель RG-6)
VGA (640x480, 60 Гц)	27,6	50
SVGA (800x600, 60 Гц)	43	30
XGA (1027x768, 60 Гц)	70	15
WXGA (1366x768, 60 Гц)	94	12
UXGA (1600x1200, 60 Гц)	173	5

Таким образом, сигнал UXGA требует полосу пропускания 173 МГц. Это огромная полоса: она простирается от звуковых частот до седьмого телевизионного канала!

Как удлинить компонентный сигнал

На практике часто возникает необходимость передать видеосигналы на расстояния большие, чем указано в вышеприведенных таблицах. Частичным решением проблемы является использование коаксиальных кабелей высокого качества, с малым омическим сопротивлением, хорошо согласованных с линией, имеющих малый уровень помех. Такие кабели довольно дороги и не дают полного решения проблемы.

Если устройство-приемник сигнала находится на значительном расстоянии, следует использовать специализированное оборудование – так называемые удлинители интерфейса. Устройства этого класса помогают устранить изначальное ограничение на длину линии связи между компьютером и элементами информационной сети. Удлинители сигналов VGA действуют на аппаратном уровне, поэтому они свободны от каких-либо проблем с совместимостью программного обеспечения, согласованием кодеков или преобразованием форматов.

Если рассматривать пассивную линию (т.е. линию без активного оконечного оборудования), то кабель типа RG-59 способен передать без видимых на экране искажений композитное видео, телевизионный сигнал стандартов PAL или NTSC только на 20-40 м (либо до 50-70 м по кабелю RG-11). Специализированные кабели, например Belden 8281 или Belden 1694A, позволят увеличить дальность передачи примерно на 50%.

Для сигналов VGA, Super-VGA или XGA, полученных с графических плат компьютеров, обычный кабель VGA обеспечивает передачу изображения с разрешением 640x480 на расстояние 5-7 м (а при разрешении 1024x768 и выше такой кабель не должен быть длиннее 3 м.). Высококачественные промышленные кабели VGA/XGA обеспечивают дальность до 10-15, редко до 30 м. Кроме того, линия связи будет подвержена потерям на высоких частотах (High frequency loss), которые проявляются в снижении яркости до полного исчезновения цвета, ухудшении разрешения и четкости.

Для устранения этой проблемы можно использовать линейный усилитель-корректор, включенный ПЕРЕД длинным кабелем. В нем используется схема компенсации потерь на высоких частотах, именуемая EQ (Cable Equalization, коррекция кабеля) или управление высокочастотной составляющей – HF (High Frequency) control. Схема EQ обеспечивает частотно-зависимое усиление сигнала для «спрямления» амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Регулятор общего усиления позволяет парировать обычные (омические) потери в кабеле.

Такие линейные усилители позволяют (при использовании кабелей максимального качества) передать сигнал с разрешением до 1600х1200 (60 Гц) на расстояния до 50-70 м (и больше, при меньших разрешениях).

Однако не всегда этого достаточно: иногда нужны большие расстояния, иногда на длинный кабель могут наводиться помехи, с которыми линейный усилитель бороться не может. В этом случае обычный коаксиальный кабель VGA можно заменить на иной, более подходящий носитель. Сегодня для этого чаще всего используют недорогой и удобный кабель витой пары, устанавливая на концах кабеля специальные преобразователи (передатчик и приемник).

Передающее устройство такого удлинителя преобразует видеосигналы в дифференциальный симметричный формат, наиболее подходящий для витых пар. На принимающей стороне восстанавливается стандартный видеоформат.

Используется обычный кабель для локальных сетей Ethernet, категории 5 и выше. Для видеосигналов лучше подходит неэкранированный кабель (UTP). За счет дешевизны такого кабеля весь тракт передачи сигнала обычно не удорожается, несмотря на необходимость установки дополнительных приборов.

Данный метод удлинения сигнала VGA хорошо работает на расстояниях до 300 м.

Аналогичные методы можно использовать и для удлинения компонентных сигналов других типов (YUV, RGBS, s-Video), промышленность выпускает соответствующие разновидности приборов.

Заметим, что для передачи компонентного видео YUV обычно хорошо подходят и приборы для сигнала VGA (и это оговаривается в их описаниях), если использовать их каналы R, G, B для передачи каналов Y, U и V (каналы синхронизации H и V можно не использовать). Обычно для этого достаточно использовать кабели-переходники для согласования типа разъемов.

Средой передачи в удлинителях могут также быть оптическое волокно и беспроводный радиоканал. По сравнению с витыми парами, оптоволокно значительно увеличит стоимость, а беспроводная связь не обеспечит достаточной помехозащищенности и надежности, да и получить разрешение на ее использование непросто.

Разрешение у цифровых и аналоговых устройств абсолютно одинаково, однако существуют некоторые различия в его определении. В аналоговых устройствах изображение строится за счет так называемых ТВ-линий, определилось это еще со времен зарождения телевидения. В цифровом оборудовании изображение строится иным способом – за счет квадратных пикселей.

Разрешение NTSC и PAL.
В аналоговом телевидении существуют два стандарта – NTSC и PAL. Стандарт NTSC (National Television System Committee – Национальный комитет по телевизионным стандартам) распространен в основном в Северной Америке и Японии, PAL (Phase Alternating Line – построчное изменение фазы) напротив используется в Европе и многих азиатских и африканских странах. NTSC имеет разрешение в 480 строк, а частота обновления картинки равна 60 чересстрочным полям или 30 кадрам в секунду. Новое обозначение для стандарта 480i60 определяющее количество строк и частоту обновления, а буква «i» обозначает чересстрочную развертку. Стандарт PAL выдает разрешение в 576 строк и частоту обновления в 50 полей или 25 полных кадров в секунду, а новое обозначение стандарта 576i50. Оба стандарта передают абсолютно одинаковое количество информации в секунду. При оцифровке аналоговой видеоинформации расчет максимального количества пикселей строится на основе количества телевизионных строк, поэтому есть строго определенный максимальный размер оцифрованного видеоматериала который определяется как D1 или 4CIF.

Если говорить о чисто цифровом, а не оцифрованном разрешении то тут все более гибко, и данные типы разрешения берут свои основы в компьютерной среде, а теперь стали мировыми стандартами. В данном разрешении нет никаких ограничений NTSC и PAL. VGA (Video Graphics Array – Логическая матрица видеографики) – это разработка компании IBM созданная специально для отображения графики на ПК. Разрешении VGA равно 640x480 пикселей. Все компьютерные мониторы поддерживают данное разрешение и его аналоги.

При использовании полностью цифровых систем на основе сетевых камер можно получить обеспечивающее дополнительную гибкость разрешение, которое возникло в компьютерной среде и является принятым стандартом во всем мире. Ограничения стандартов NTSC и PAL перестают иметь значение. VGA (Video Graphics Array – Логическая матрица видеографики) – это система отображения графики для ПК, разработанная корпорацией IBM. Ее разрешение равно 640х480 пикселей, такой формат обычно используется в не мегапиксельных сетевых камерах. Разрешение VGA, как правило, больше подходит для сетевых камер, так как видео на базе VGA использует квадратные пиксели, которые соответствуют пикселям компьютерных мониторов. Компьютерные мониторы поддерживают разрешение VGA или его аналоги. Данный тип разрешения более близок для сетевых систем видеонаблюдения.

Мегапиксельные разрешения.
Современные системы видеонаблюдения ушли далеко вперед и уже в значительной степени превосходят аналоговые по качеству изображения. Современные сетевые камеры способны работать в мегапиксельном разрешении, это означает, что их датчик передачи изображения содержит миллион, а порой даже больше пикселей. Мегапиксельные камеры показывают более детальную картинку, на них без труда можно рассмотреть лица людей или мелкие объекты. Способность работать в мегапиксельном разрешении это одна из возможностей в которой сетевые камеры превосходят аналоговые. Максимально возможное разрешение аналоговой камеры после оцифровки видеорегистратором – это D1 или 720х576. Это соответствует примерно 0.4 мегапикселям. Если сравнивать с мегапиксельным форматом, стандартное разрешение тут 1280х1024, что соответствует 1.3 мегапикселям. Такое разрешение превосходит аналоговые камеры более чем в три раза, но это еще не предел ведь существуют камеры работающие в двух и даже трех мегапиксельном разрешении. Помимо всего у мегапиксельного разрешения есть еще один значительный плюс. В таком разрешении формируется изображение с разным соотношением сторон (соотношение ширины и высоты изображения). Обычный телевизор работает в формате 4:3, а некоторые из мегапиксельных сетевых камер способны работать в формате 16:9. Преимущество этого формата – обрезание ненужной видеоинформации в верхних и нижних частях, что позволяет значительно сократить полосу пропускания и требования к пространству накопителя.

HDTV разрешение.
Данное разрешение почти в пять раз превосходит стандартные аналоговые системы, а также помимо этого HDTV имеет повышенную четкость цветопередачи и, конечно же, имеет возможность использования формата 16:9.
Существует два основных стандарта HDTV определенных обществом SMPE (общество кино- и телеинженеров):
SMPTE 296M (HDTV 720P) – данное разрешение стандартизовано как 1280х720 пикселей в высокой четкости цветопередачи и формате 16:9 с прогрессивной разверткой 25/30 Гц. Это соответствует примерно 25-30 кадрам в секунду, в зависимости от разных стран и 50/60 Гц соответствующим 50-60 кадрам в секунду соответственно.
SMPTE 274M (HDTV 1080) определяется как более высокое разрешение 1920х1080 пикселей с цветопередачей высокой четкости, форматом 16:9, чересстрочной прогрессивной разверткой 25/30 Гц и 50/60 Гц.
Видеокамеры, работающие в таких стандартах, обеспечивают высокое HDTV качество изображения, высокое разрешение, четкую цветопередачу и высокую частоту кадров. Данное разрешение основывается на квадратных пикселях, так же как и мониторы компьютеров. Если использовать HDTV с прогрессивной разверткой, отпадает необходимость в деинтерлейсинге видеоизображения.

VGA (Video Graphics Array ) — стандарт, разработанный для видеоадаптеров и мониторов. Стандарт был создан компанией IBM в 1987 году, предназначался для компьютеров PS/2 Model 50, а также более старшей линейки. Стандарту VGA следовало большинство производителей видеоадаптеров.

В отличие от всех предыдущих видеоадаптеров IBM (MDA, CGA, EGA), видеоадаптер VGA использует аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. Такой переход был обусловлен необходимостью создания нового кабеля с меньшим числом проводов. Кроме того, аналоговый сигнал дает возможность использовать VGA-мониторы с последующими видеоадаптерами, с возможностью вывода большего количества цветов.

Стандартом-последователем VGA официально считается стандарт IBM XGA. По факту, он был замещен различными расширениями к VGA. Эти расширения получили название SVGA.

Кроме того, понятие VGA зачастую используется и в качестве обозначения разрешения 640×480, вне зависимости от аппаратного обеспечения по выводу изображения. Впрочем, это не совсем правильно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не имеет поддержки адаптером VGA, но при этом он может быть сформирован на мониторе, поддерживающем адаптеры VGA. Это возможно реализовать благодаря SVGA-адаптерам. Кроме того, данный термин применяется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъема VGA, который предназначен для передачи аналоговых видеосигналов с разными разрешениями.

Архитектура VGA

Как и его собрат EGA, интерфейс VGA включает в себя следующие подсистемы, они выступают в роли главных:

• Графический контроллер . Он обеспечивает обмен данными, осуществляющийся между центральным процессором и видео-памятью. Также может выполнять битовые операции над передаваемыми данными.
• Видеопамять . В ней размещаются данные, которые отображаются на мониторе. 256 кБ DRAM разделились на четыре цветовых слоя: по 64 кБ.
• Последовательный преобразователь . Осуществляет функцию преобразования данных из видеопамяти в поток битов, который передается непосредственно контроллеру.
• Контроллер атрибутов . Преобразует входные данные в цветовые значения, используя палитру.
• Синхронизатор . Берет на себя контроль над временны́ми параметрами видеоадаптера, а также осуществляет переключение цветовых слоев.
• Контроллер ЭЛТ (CRT ). Производит генерацию сигналов синхронизации для ЭЛТ.

EGA, в отличие от CGA, а также его главные подсистемы, располагается в единой микросхеме, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размер видеоадаптера. В ПК с интерфейсом PS/2 VGA-адаптер вмонтирован непосредственно в материнскую плату.

В чем отличие VGA от EGA?

VGA аналогичен EGA, учитывая плоскостную видеопамять в 16-цветных режимах и секвенсор для доступа процессора к ней. Однако, имеются и исключения, отличающие два этих стандарта:

• Разные разъем с кабелем для подключения к монитору, а также, совершенно разные мониторы. Этот разъем и кабель не менялись более 15 лет, вплоть до выхода в свет цифровых пакетно-ориентированных технологий DVI , HDMI и DisplayPort , пришедших из мира бытовой видеотехники. Разъем с кабелем использовались после в более высоких разрешениях. Даже стандартный VGA-монитор мог показывать режим 800x600 при использовании с более современной видеокартой, в данном случае, все зависело от качества блоков развертки монитора и их способности не сорвать генерацию на таких повышенных частотах. Сегодня все современные видеокарты совместимы с VGA сверху вниз. Термин "VGA" в обиходе обозначает именно тип подключения монитора - устаревший, но до сих пор, тем не менее, актуальный.
• Палитра включает в себя 18-битные цвета вместо 6-битных. Это, в свою очередь, позволяло, к примеру, реализовать плохую погоду или мерцающие цвета в играх, используя одну лишь палитру.
• 256-цветные режимы, стандартный - 320x200. Неофициально можно было добиться разрешения 320x240 ("режим Х") и выше.
• Максимальный 16-цветный режим - 640x480 (квадратные пиксели)
• Все 200-строчные графические режимы включали в себя сканлинию, которая повторялась дважды, что давало 400 физических строк развертки монитора, а это, в свою очередь, существенно повышало качество картинки даже в более младших режимах, поскольку щели между строками развертки отсутствовали.
• высота ячейки знакогенератора - 16 сканлиний. У EGA - 14. Это преимущество дает те же 400 строк развертки во всех текстовых режимах (кроме режимов совместимости со знакогенератором EGA). Так, VGA всегда использует 400 строк развертки, кроме двух старших 16-цветных режимов (там их 480 и 350). Режим Х также использует 480 строк.
• В VGA все регистры доступны на чтение, EGA же имеет ряд регистров, предназначенных "только для записи".

Текстовые режимы

Символы в стандартном тестовом режиме формируются в ячейке 9×16 пикселов, впрочем, допускается использование шрифтов и других размеров: 8—9 пикселов в ширину и 1—32 пиксела в высоту. Обычно, размеры самих символов меньше, поскольку часть пространства уходит на создание зазора между символами. Функция по выбору размера шрифта в BIOS отделена от функции по выбору видеорежима, это позволяет использовать различные комбинации режимов со шрифтами. Допускается загрузка восьми и одновременный вывод на монитор двух различных шрифтов.

VGA BIOS содержит следующие виды шрифтов, а также функции для их загрузки/активации:

• 8×16 пикселов (стандартный шрифт VGA),
• 8×14 (для совместимости с EGA),
• 8×8 (для совместимости с CGA).

Обычно, данные шрифты соответствуют кодовой странице CP437. Также имеется поддержка программной загрузки шрифтов. Это позволяет использовать ее, к примеру, для русификации.

Стандартные режимы:

• 40×25 символов , 16 цветов, разрешение 360×400 пикселов.
• 80×25 символов , 16 цветов, разрешение 720×400 пикселов.
• 80×25 символов , монохромный, разрешение 720×400 пикселов.

При применении шрифтов меньшего размера, чем стандартный 8×16 , можно добиться увеличения количества строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 8×14 , то будет доступно 28 строк. А если 8×8, то количество строк увеличится до 50 (как в режиме EGA 80×43 ).

Для каждой ячейки с символом в текстовом режиме можно указать атрибут , задающий вариант отображения этого символа. Существует два отдельных набора атрибутов: для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных режимов позволяют выбрать один из 16-ти цветов символа, один из 8-ми цветов фона и включить или отключить мерцание, что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA (в частности, позволяют активировать повышенную яркость символа, подчеркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации).

Графические режимы

В отличие от своих предшественников (CGA и EGA), видеоадаптер VGA обладал видеорежимом с квадратными пикселами (экран с соотношением сторон 4:3). Адаптеры CGA и EGA имели вытянутые по вертикали пикселы.

Стандартные режимы

• 320×200 пикселов , 4 цвета.
• 320×200 пикселов , 16 цветов.
• 320×200 пикселов , 256 цветов (новый для VGA).
• 640×200 пикселов , 2 цвета.
• 640×200 пикселов , 16 цветов.
• 640×350 пикселов , монохромный.
• 640×350 пикселов , 16 цветов.
• 640×480 пикселов , 2 цвета. При разрешении 640×480 пиксел имеет пропорции 1:1.
• 640×480 пикселов , 16 цветов.

Нестандартные режимы (X-режимы)

Путем перепрограммирования VGA можно было достичь более высоких разрешений, по сравнению со стандартными режимами интерфейса. Наиболее распространенными «нештатными» режимами являлись:

• 320×200 , 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличается от режима 13h (320×200, 256 цветов), режим имеет четыре видеостраницы, что позволяет реализовать двойную и даже тройную буферизацию.
• 320×240 , 256 цветов, 2 страницы. В данном режиме страниц меньше, но квадратные пиксели.
• 360×480 , 256 цветов, 1 страница. Максимальное разрешение на 256 цветах, возможное для реализации в рамках VGA.

Все вышеперечисленные режимы используют плоскостную организацию видеопамяти, похожую на используемую в 16-цветных режимах. Однако она использует для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по одному. Такая организация видеопамяти позволяет задействовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256-цветной картинки. А это, в свою очередь, дает возможность использования высоких разрешений/многих страниц. Для работы с этой памятью используется тот же секвенсер, что и в 16-цветных режимах.

Однако, ввиду особенностей контроллера видеопамяти, процесс копирования данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h.

Термин «X-режим» (Mode X ) был введен Майклом Абрашем в 1991 году. Он применялся для обозначения нестандартного режима 320×240 с 256 цветами. Данный режим был открыт, путем изучения закрытой документации компании IBM, различными программистами независимо друг от друга. Термин получил известность благодаря статьям Майкла Абраша в журнале «Dr. Dobb’s Journal».

Термин VGA также часто используется для обозначения разрешения 640×480 независимо от аппаратного обеспечения для вывода изображения, хотя это не совсем верно (так, режим 640х480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не поддерживаются адаптерами VGA, но могут быть сформированы на мониторе, предназначенном для работы с адаптером VGA, при помощи SVGA-адаптеров). Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.

Архитектура видеоадаптера VGA

VGA (так же, как и EGA) состоит из следующих основных подсистем (в народе словом "секвенсер" называли набор регистров управления доступом к плоскостям видеопамяти):

В отличие от CGA и EGA, основные подсистемы располагаются в одной микросхеме, что позволяет уменьшить размер видеоадаптера (EGA тоже был реализован в одном чипе, по крайней мере его тайванские неоригинальные клоны). В компьютерах PS/2 видеоадаптер VGA интегрирован в материнскую плату .

Отличия от EGA

В VGA BIOS хранятся следующие виды шрифтов и функции для их загрузки и активации:

• 8×16 пикселов (стандартный шрифт VGA),
• 8×14 (для совместимости с EGA),
• 8×8 (для совместимости с CGA).

Как правило, эти шрифты соответствуют кодовой странице CP437 . Также поддерживается программная загрузка шрифтов, которую можно использовать, например, для русификации .

Доступны следующие стандартные режимы:

Используя шрифты меньших размеров, чем стандартный 8×16 , можно увеличить количество строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 8×14 , то будет доступно 28 строк. Включение шрифта 8×8 увеличивает количество строк до 50 (аналогично режиму EGA 80×43 ) .

В текстовых режимах для каждой ячейки с символом можно указать атрибут , задающий способ отображения символа. Существует два отдельных набора атрибутов - для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных текстовых режимов позволяют выбрать один из 16-ти цветов символа, один из 8-ми цветов фона и включить или отключить мерцание (возможность выбора мерцания можно заменить на возможность выбора одного из 16-ти цветов фона), что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA, и позволяют включать повышенную яркость символа, подчёркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации .

Графические режимы

В отличие от своих предшественников (CGA и EGA) видеоадаптер VGA имел видеорежим с квадратными пикселами (то есть, на экране с соотношением сторон 4:3 соотношение горизонтального и вертикального разрешений было также 4:3). У адаптеров CGA и EGA пикселы были вытянуты по вертикали.

Стандартные графические режимы

Нестандартные графические режимы (X-режимы)

Перепрограммирование VGA позволяло достичь более высоких разрешений по сравнению со стандартными режимами VGA. Наиболее распространённые режимы таковы:

• 320×200 , 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличающийся от режима 13h (320×200, 256 цветов), этот режим имел четыре видеостраницы. Это позволяло реализовать двойную и даже тройную буферизацию .
• 320×240 , 256 цветов, 2 страницы. В этом режиме страниц меньше, зато квадратные пиксели.
• 360×480 , 256 цветов, 1 страница. Наибольшее разрешение на 256 цветах, которое позволяет VGA.

Во всех этих режимах используется плоскостная организация видеопамяти, концептуально похожая на используемую в 16цветных режимах, но использующая для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по 1 - т.е. биты 0-1 байта 0 в плоскости 0 давали биты 0-1 цвета пиксела 0, те же биты в плоскости 1 - биты 2-3 цвета, и т.д. Следующие биты того же байта давали цвета следующих пикселов, т.е. 4 расположенные "один параллельно другому" по одному адресу байта в 4 плоскостях задавали цвет 4 пикселов.

Такая организация видеопамяти позволяла использовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256цветной картинки, что давало возможность использования высоких разрешений, или же многих страниц.

Для работы с такой памятью использовался тот же секвенсер, что и в 16цветных режимах.

Зато из-за особенностей контроллера видеопамяти копирование данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h (это сильно зависит от конкретного машинного кода, исполняющего копирование, и конкретного сценария рисования, а именно заливки сплошным цветом, в общем случае плоскостная видеопамять куда медленнее обычной, и именно потому в SVGA от нее отказались полностью).

См. также

Примечания

1. Wilton, Richard IBM Video Hardware and Firmware // Programmer"s Guide to PC and Ps/2 Video Systems. - Microsoft Press, 1987. - С. 544. - ISBN 1-55615-103-9
2. Thompson, Stephen VGA-sign choices for a new video subsystem (англ.) . IBM Systems Journal (1988). Архивировано
3. Neal, J. D. VGA Sequencer Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано
4. Scott, Michael comp.sys.ibm.pc.hardware.video FAQ (англ.) (1997). Проверено 23 февраля 2007.
5. Архитектура видеоадаптеров EGA и VGA . (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
6. Neal, J. D. VGA Text Mode Operation (англ.) . FreeVGA Project (1998). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 15 декабря 2006.
7. Фролов, Александр; Фролов, Григорий Приложения . Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA (1992). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 23 февраля 2007.
8. Dnes, Walter Nicer console textmodes (англ.) .(недоступная ссылка - история ) Проверено 11 января 2007.
9. Rollins, Dan INT 10H 11H: EGA/VGA Character Generator Functions (англ.) . Tech Help! (1997). Архивировано из первоисточника 25 августа 2011. Проверено 11 января 2007.
10. Abrash, Michael Mode X: 256-Color VGA Magic (англ.) . Graphics Programming Black Book (2001).(недоступная ссылка - история ) Проверено 30 марта 2007.

DVI (разъем)

Ссылки

Стандарты видеоадаптеров и мониторов