Данная статья будет полезна тем, кто задумался о приобретении нового монитора или о замене старого видеоадаптера. Разъем монитора может не подойти к имеющимся интерфейсам графического адаптера. Кроме того, от типа разъема зависит качество изображения, а каждый тип кабеля имеет свою критическую длину.
Прежде было достаточно для подключения к компьютеру монитора разъема VGA. Сегодня в повседневную жизнь приходят такие интерфейсы, как DVI, HDMI, DisplayPort. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками, которые следует учитывать при апгрейде ПК. Следует знать всё про разъем монитора: типы, переходники, подключение.
1. Разъем VGA (Video Graphics Array) – аналоговый стандарт, предназначенный для мониторов с расширением 640*480. При увеличении разрешения, качество цифровой картинки ухудшается. Для получения изображения высокого качества требуются разъемы цифрового стандарта.
2. Цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface)
передает видеосигнал в цифровом формате и обеспечивает высокое качество цифрового изображения. Интерфейс имеет совместимость с аналоговым разъемом VGA (передает одновременно сигнал и в цифровом формате, и в аналоговом). Недорогие видеоплаты снабжены DVI-выходом с одноканальной модификацией (Single Link). В данном случае обеспечивается разрешение монитора 1920*1080. Более дорогие модели снабжены двухканальным интерфейсом (Dual Link) и могут поддерживать разрешение до 2560*1600. Для ноутбука разработан интерфейс mini-DVI.
3. Мультимедийный цифровой интерфейс с высоким разрешением HDMI (High Definition Multimedia Interface) чаще всего используется в устройствах домашнего развлечения (плоские телевизоры, blu-ray-плейеры). Разъем монитора также сохраняет высокое качество исходного сигнала. Вместе с этим интерфейсом была разработана и новая технология HDCP, защищающая контент от точного копирования, например, те же видеоматериалы.
С 2003 года (год создания) интерфейс несколько раз модифицировали, добавляя поддержку видео и аудиоформатов. Для небольших моделей техники создан миниатюризированный интерфейс. Им комплектуются многие устройства.
4. DisplayPort (DP)
– новый цифровой интерфейс, предназначенный для соединения графических адаптеров с устройствами отображения. Текущая версия разрешает подключение нескольких мониторов при условии их последовательного подключения в цепочку.
На данный момент, устройств с таким портом немного, но у DP большое будущее. Его усовершенствованная модель DP++ (такое обозначение можно увидеть на разъемах ноутбуков или компьютеров) позволяет подключать мониторы с HDMI или DVI-интерфейсами.
5. USB (3.0) : подключение с помощью разъема USB стало возможным, когда появилась высокоскоростная версия интерфейса 3.0. Используя переходник DisplayLink можно подключить монитор с разъемом DVI/HDMI к USB порту ноутбука или компьютера.
Как «подогнать» разъем монитора и видеокарты?
Самый распространённый доступный по цене переходник на сегодня — DVI-I/VGA. Есть конвертеры, преобразующие выходной цифровой сигнал в аналоговый (например, DisplayPort/VGA), но такой вариант обойдется намного дороже.
Однако нужно еще кое-что учитывать при выборе переходника. Некоторые из них лишают имеющийся интерфейс некоторых преимуществ. Например, при подключении HDMI-разъема монитора или телевизора к разъему DVI будет отсутствовать звук.
Особенность версий разъема hdmi
При стыковке устройств с разными версиями интерфейсов HDMI, устройства будут выполнять функции только ранней версии. Например, при подключении 3D телевизора с поддержкой HDMI версии 1.4 к видеокарте с HDMI 1.2 все 3D-игры будут отображаться только в формате 2D.
Если сложилась такая ситуация, можно заменить драйвер на видеокарте на более новый. Используя программу 3DTV Play, можно получить возможность отображения 3D-графики на собственном телевизоре.
Какой разъем для монитора выбрать?
По данным тестирования, VGA-интерфейсы показывают самое низкое качество отображения. Для монитора с диагональю более 17 дюймов и разрешением более 1024*786 рекомендуется использовать разъемы DVI, HDMI, DisplayPort.
Как подключить монитор и ноутбук?
Чтобы подключить ноутбук к внешнему монитору, необходимо воспользоваться имеющимися разъемами. После чего можно будет, используя комбинацию кнопок «Fn + F8», переключаться между следующими режимами.
Можно использовать внешний монитор, как основной . При этом изображение будет выводиться только на внешний монитор, а на дисплее ноутбука картинка будет полностью отсутствовать (удобно для просмотра кинофильмов).
Можно использовать внешний монитор в режиме клона , т.е. одно и то же изображение будет отображаться и на экране ноутбука и на внешнем мониторе/телевизоре (удобно для проведения семинаров и презентаций).
Многоэкранный режим позволяет увеличить размер рабочего стола (растянуть), используя несколько мониторов (удобно при наборе текста и просмотре сообщений).
Максимальная длина кабеля
Длина кабеля зависит от типа подключения. При DVI-DVI соединении, максимально допустимая длина кабеля 10 м. При DVI-HDMI соединениях – не более 5 м. При соединениях с помощью разъема DisplayPort — не более 3 м. Соблюдение этих требований поможет получить максимальную скорость передачи данных. Если требуется передавать информацию на большее расстояние, придется прибегнуть к помощи усилителя сигнала.
При покупке видеокабеля следует выбирать хорошо экранированные модели. Это поможет избежать отрицательного влияния расположенных рядом электронных устройств на качество передаваемого видеосигнала. При использовании кабеля низкого качества может замедляться скорость передачи видеоданных. Что, в свою очередь, может привести к появлению на экране прерывистого изображения (наложению спектров).
Следует обратить внимание на наличие позолоченных контактов в разъеме монитора. Они противодействует появлению коррозии в местах с повышенной влажности воздуха. К тому же, такие контакты снижают сопротивление между штекером и разъемом, благодаря чему улучшается качество передачи данных.
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.
- Передатчик: глазковая диаграмма с заданными границами.
- 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.
- 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.
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.
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.