Файл: Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (По размерности отображения).pdf

6. По типу интерфейсного кабеля

6.1 композитный

6.2 компонентный

6.3 D-Sub

6.4 DVI

6.5 USB

6.6 HDMI

6.7 DisplayPort

6.8 S-Video

6.9 Thunderbolt

Композитный CV (composite video) – это простейший вид аналогового видеосигнала, в котором информация о яркости, цвете и синхронизации передается в смешанном виде.

Композитный разъём BNC Разъём RCA для композитного видео

Совместная передача сигналов яркости и цветности требует их разделения в каждом устройстве, при котором неизбежно появление взаимных помех, снижающих качество изображения. Звук передаётся отдельными проводами стандартов, соответствующих профессиональной звукозаписи. Часто для передачи композитного видео и звука используется комбинированный многожильный кабель с отдельными звуковыми и видеоразъёмами.

Компонентное видео состоит из трех сигналов. Первый носит название сигнала яркости. Он может нести и черно-белую информацию, содержащуюся в оригинальном сигнале RGB. Его называют также “Y”- компонентой. Второй и третий сигнал называются цветоразностными. Они указывают долю синего и красного цвета в общей яркости. Синюю (blue) компоненту обозначают ”B-Y” , а красную (red) – “R-Y”. Математически, цветоразностные сигналы являются “производными” сигнала RGB. Долю зеленого цвета в общей яркости передавать не надо. Ее можно вычислить по значениям “Y”, “B-Y”, “R-Y”. Ведь известна вся яркость и доли синего и красного цветов в ней. Следовательно, оставшаяся ее часть приходится на зеленый. В проекторах компонентный видеовход может быть выполнен в виде трёх RCA разъемов (тюльпан), либо использовать универсальный BNC коннектор. Этот порт, как правило, является универсальным (перестраивается с помощью меню проектора под нужный сигнал). В профессиональных моделях к такому порту можно подключать практически любой аналоговый сигнал. В качественном плане компонентный сигнал существенно лучше, чем композитный, и даже лучше S-Video.

Компонентный кабель RCA

D-sub содержит два или более параллельных рядов контактов или гнёзд, обычно окружённых металлическим экраном в форме латинской D, который обеспечивает механическое крепление соединения и экранирует от электромагнитных помех. Форма разъёма в виде буквы D предохраняет от неправильной ориентации разъёма.

---

Изначально, в 1987 году, он был разработан для мониторов и телевизоров с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), но позже использовался и для ЖК мониторов. Сигнал разделяется на Red, Green,  Blue (RGB) цвета, передаётся построчно и имеет неравномерную амплитуду напряжения. В ЭЛТ, уровень амплитуды регулировал световой пучок. При уменьшении напряжения – уменьшалась яркость (интенсивность), при увеличении – увеличивалась. Для ЖК эта особенность не нужна и даже вредна, если кабель плохо защищён от помех, либо не подходящего качества. Основным недостатком в сравнении с цифровыми интерфейсами можно отметить именно сильное влияние помех от силовых кабелей, мобильных телефонов, радио, а также зависимость от качества кабеля и источника сигнала. Ещё один недостаток – стандарт был разработан для разрешения 640x480 (VGA). Позже он применялся и для 1280x1024 без ограничений. Проблемы начались на более высоких разрешениях, если кабель был не качественный, помех было много, источник сигнала не был рассчитан на передачу сигнала в таком разрешении.

DVI разъем используется для передачи видеосигнала в цифровом виде. 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.

Внешний вид dvi разъема:

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

1) DVI-D передает только цифровой сигнал;

2) DVI-A передает только аналоговый сигнал;

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. Для реализации высоких 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. 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.

---

USB — последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств к вычислительной технике. Получил широчайшее распространение и фактически стал основным интерфейсом подключения периферии к бытовой цифровой технике.

USB поддерживает «горячее» подключение и отключение устройств. Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контакта разъёма по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USB первыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двух устройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети. Кабель USB (до 2.0 включительно) состоит из 4 медных проводников — 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре — и заземлённой оплётки (экрана). Спецификация интерфейса охватывает беспрецедентно широкий круг вопросов подключения и взаимодействия периферийных устройств с вычислительной системой:

-унификацию разъёмов и кабелей;

-нормирование энергопотребления;

-протоколы обмена данными;

-унификацию функциональности и драйверов устройств.

HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI в том, что разъём HDMI меньше по размеру, а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Всё чаще производители видеокарт и мониторов по умолчанию включают данный тип разъема на заднюю панель своих устройств. HDMI не поддерживают многопоточность. Это значит, что одновременный вывод данных возможен лишь на один дисплей. HDMI – это интерфейс высокой четкости, по которому можно передавать любое несжимаемое видео высокого качества, а также сигналы для 3D-телевидения и до 8 каналов цифрового аудиосигнала (т.е. многоканальный контент, в том числе с защитой от копирования, HDCP), он с легкостью поддерживает Ethernet-соединение со скоростью до 100 Мбит/c.

Как и другие кабели, HDMI состоит из нескольких жил в экране и оболочке, а именно из: внешняя изоляционная оболочка, экранирующая защита в виде оплетки из медных жил без изоляции для пайки, алюминиевый экран из фольги, внутренняя оболочка из качественного полипропилена, витые пары 5 категории с экранированием и сопротивлением в 100 Ом для приема данных и синхронизации, витая пара без защитного экрана для приема SDA и SCL сигналов, отдельные проводники управления питания и приема сигнала. На данный момент в продаже имеется 4 типа кабелей для HDMI-интерфейсов:

---

-HDMI Standard. Наиболее распространенный тип. Данный кабель поддерживает передачу изображений с разрешением 720 на 1080.

-HDMI Standard and Ethernet. В плане качества изображение ничем не отличается от предыдущей модели. Единственное отличие заключается в том, что данный стандарт, как можно понять по названию, поддерживает интернет-технологии.

-Высокоскоростной HDMI. Поддерживает аудио- и видеоданные с Ultra HD разрешением (4096 на 2160). Как правило, данный кабель используется профессиональными дизайнерами, которые работают с компьютерной графикой. Высокоскоростной HDMI востребован среди владельцев 4К телевизоров, которые хотят насладиться играми и фильмами в хорошем качестве. Однако, поддержка Ultra HD у кабеля хромает. Порой частота трансляции может опускаться до показателя в 24 Гц. Этого достаточно для просмотра видеозаписей. Однако играть с такой низкой частотой некомфортно.

-Высокоскоростной HDMI and Ethernet. Все что сказано о высокоскоростном HDMI справедливо и для данного типа. При этом кабель HDMI and Ethernet поддерживает Интернет-соединение и трехмерные видеозаписи.

Стоит ометить, что данные кабели поддерживают особую функцию под названием ARC. Благодаря ей можно одновременно передавать звук и изображение.

DisplayPort предполагается к использованию в качестве наиболее современного интерфейса соединения аудио- и видеоаппаратуры, в первую очередь для соединения компьютера с дисплеем или компьютера и систем домашнего кинотеатра.

Разработан как высокоэффективный интерфейс, который смог бы полностью вытеснить с рынка устаревающие VGA и DVI интерфейсы. Совместимость с данными стандартами всё же сохранена при помощи специальных адаптеров. DisplayPort имеет все те же функции, что и HDMI стандарт, но не предназначается для его замены. В DisplayPort применяется пакетная передача данных, наподобие как в интерфейсах PCI-Express,  USB или Ethernet. Это является большим плюсом, так как сигнал не направлен именно на какое-то устройство, он может быть разделён для нескольких благодаря пакетной передаче. Всё это позволяет уменьшить количество контактных площадок на разъёме и большие возможности для расширения полосы пропускания без изменения стандарта. Но есть и недостаток, который уменьшает полосу пропускания. У данного интерфейса имеется 20 контактов. При этом разъемы имеют всего две разновидности: стандартный полногабаритный интерфейс и уменьшенная версия интерфейса. Одна из главных особенностей этого разъема, отличающая данный интерфейс от того же HDMI – элемент блокировки. Он присутствует почти на всех полногабаритных разъемах. Для занятий графикой, моделирования трехмерных объектов или компьютерных игр стоит обратить внимание на устройства с DisplayPort интерфейсами.

---

S-Video  — компонентный аналоговый видеоинтерфейс, предусматривающий раздельную передачу составляющих видеосигнала: яркости Y совместно c синхросигналом, и цветности С совместно с цветовой синхронизацией, которые передаются по двум отдельным линиям связи с волновым сопротивлением 75 Ом. Раздельная передача яркости и цветности обеспечивает более высокое качество изображения, чем композитные стандарты, так как при этом исключаются перекрёстные помехи при разделении сигналов. Стандарт предусматривает передачу сигналов яркости и цветности в отдельных проводах кабеля с многоштырьковыми разъемами. Для передачи звука необходим отдельный кабель.

Двунаправленный кабель-переходник VIVO с полного (7‑контакт­ного) разъёма S‑Video на 4‑контактный разъём S‑Video и синий, красный и зелёный «тюльпаны» выхода компонентного видео и жёлтый«тюльпан» композитного видео.

Thunderbolt — это достаточно новая технология периферийного подключения, которая позволяет передавать данные, видео, аудио и электроэнергию через один порт на высокой скорости, взаимодействуя с внешними периферийными устройствами вроде жестких дисков, RAID-массивов, устройств для съемки видео, сетевыми интерфейсами и другой техникой. Порт позволяет передавать видео высокого разрешения. Каждый порт Thunderbolt обеспечивает подключаемую технику общей мощностью до 10 Вт, и каждый порт также двунаправленный, то есть может принимать и передавать данные одновременно и может включать два канала. Канал обеспечивает скорость передачи данных 10 Гб/с по медному проводу и до 20 Гбит/с при использовании оптического кабеля. Конструктивно в интерфейсе Thunderbolt версий 1 и 2 используется тот же разъём, что и Mini DisplayPort (MDP). Активные кабели Thunderbolt содержат специальные интегральные микросхемы внутри корпуса разъёма. У кабеля есть пять проводов: один для управления и две однонаправленных пары, одна для входящего и вторая для исходящего трафика.

В интерфейсе Thunderbolt 3-й версии используется разъём USB Type-C. Эта версия увеличивает максимальную пропускную способность в 2 раза, до 40 Гбит/с (5 ГБ/с), имеет меньшее энергопотребление и позволяет подключать до двух мониторов с разрешением 4K, либо один с разрешением 5K (вместо одного 4K для более ранних версий стандарта).

Основные параметры мониторов:

1. Соотношение сторон экрана 
2. Размер экрана 
3. Разрешение 
4. Глубина цвета 
5. Размер зерна или пикселя
6. Частота обновления экрана
7. Время отклика пикселей
8. Угол обзора

---