Введення
VGA cокращеніе від video graphics array, графічна система для дисплеїв персональних комп'ютерів, розроблена фірмою IBM. Система VGA стала стандартом de facto для персональних комп'ютерів. У текстовому режимі VGA забезпечує роздільну здатність 720 на 400 пікселів. У графічному режимі дозвіл або 640 на 480 (16 кольорів), або 320 на 200 (256 кольорів). Повна палітра складається з 262,144 кольорів. На відміну від більш ранніх графічних стандартів для персональних комп'ютерів - MDA, CGA і EGA - у стандарті VGA використовуються аналогові, а не цифрові сигнали. Всі сьогоднішні персональні комп'ютери підтримують VGA і, можливо, деякі більш просунуті стандарти. Також цей термін використовується для позначення 15-контактного D-subminiature роз'єму VGA для передачі аналогових відеосигналів при різних дозволах.
Особливості перетворення сигналів VGA в TV
постараємося розповісти про спільне і відмінне різних пристроїв перетворення комп'ютерного відеосигналу в телевізійний. Вони призначені для "перенесення" зображення з комп'ютерного монітора на приєднаний до пристрою телевізор і можуть бути рекомендовані для вирішення наступних завдань:
проведення демонстрацій і відеопрезентацій з використанням проекторів і телевізійних моніторів великого розміру;
оперативне виведення повідомлень, оголошень, реклами по місцевої інформаційної та телевізійної мережі;
створення навчально-демонстраційних відеокасет по роботі з комп'ютерними програмами;
висновок комп'ютерної графіки та анімації для запису на відеомагнітофон.
У той же час необхідно відразу обумовити, що використання подібних перетворювачів з метою заміни комп'ютерного монітора побутовим телевізором недоцільно не тільки з міркувань вартості, але і з точки зору захисту Вашого здоров'я - телевізор не призначений для розглядання дрібних символів з близької відстані.
Спочатку дані пристрою в основному виконувалися як внутрішні інтерфейсні карти, що встановлюються у вільний слот комп'ютера. При цьому вони, як правило, поєднувалися з VGA адаптером і одночасно формували як VGA, так і телевізійний сигнали (наприклад Aver 1000, VGA-Aver Pro, miroMedia View, Stream VGA Alpha, Prolink PV-CL5446PII). Подібні перетворювачі до цих пір активно використовуються, але в основному в тітровальних комплексах для накладення комп'ютерної графіки на зовнішній відеосигнал. У той же час найбільше поширення отримали зовнішні блоки, що встановлюються між адаптером і VGA-монітором і формують ТБ-сигнали за пропускається без спотворень комп'ютерному. Серед очевидних переваг зовнішніх блоків можна відзначити простоту установки і незалежність від типу встановленого VGA-адаптера або використовуваної операційної системи і програми (а часом і від типу комп'ютера - багато хто з них успішно працюють з PC і MAC), а також можливість спеціальних перетворень кадру (його "заморожування" - фіксація, масштабування, усунення). Їх ефективно використовують майже для всіх вищеописаних завдань - крім виведення рухомих титрів. Саме огляду подібних зовнішніх перетворювачів телевізійного PAL-стандарту і присвячений даний матеріал.
На перший погляд завдання перетворення VGA сигналу в телевізійний здається простою. Але між ними існує кілька таких істотних відмінностей, що ідеального перетворення принципово досягти не вдається. Через закладених майже п'ятдесят років тому обмежень телевізійного стандарту VGA-зображення виявляється більш якісним, ніж телевізійне. Тому недосвідчений користувач нерідко відчуває глибоке розчарування, порівнюючи яскраву, насичену кольорами і інформативними деталями комп'ютерну картинку з отриманим спотвореним за кольорами, розмитим і мерехтливим її телевізійним образом. Давайте спробуємо зрозуміти суть проблем, часом дійсно приводять до такої "плачевного" результату.
Перш за все, відзначимо, що VGA-сигнал є сукупністю трьох рівнозначних сигналів, що несуть повну інформацію про структуру і колір зображення: R (Red), G (Green) і B (Blue) (а також сигнал синхронізації). При цьому реальний дозвіл, як правило, збігається з поточним VGA-режимом, тобто в моді 800х600 ми дійсно можемо розрізнити 800 елементів у кожній з 600 рядків. У той же час в стандартних телевізійних приймачах і інших пристроях найчастіше використовується один так званий композитний сигнал, який представляє собою суму сигналу яскравості Y c цветоразностнимі сигналами U і V.
Оскільки останні передаються з роздільною здатністю в 2 рази меншим, ніж Y, то в телебаченні різкі колірні переходи не можуть бути передані без спотворень. Часто при використанні композитного сигналу на вертикальних різких колірних зміни виникають так звані "мотузки" (колірні муару шириною в кілька пікселів). Більш того, в побуті ми зазвичай використовуємо апаратуру VHS-класу (Video Home System), обмежену здатністю навіть по Y всього в 240 ліній. Більш професійна відеоапаратура заснована на S-Video сигналах з роздільною здатністю до 400 телевізійних ліній (сукупність сигналу яскравості Y і колірного С - суми U і V). І тільки найбільш дорогі відеотехніка дійсно оперують з RGB-виставою відеосигналів. Однак навіть у цьому випадку ідеального перетворення VGA / TV домогтися не вдається.
Перша проблема пов'язана з відмінністю режимів розгортки. Справа в тому, що в телебаченні реалізована чересстрочная розгортка, при якій кадр виводиться двома полями: спочатку всі парні рядки (нумерація починається з нульової рядки), а потім всі непарні. У результаті вертикальну частоту визначають як 50 полів (напівкадрів) за секунду. У той же час комп'ютерний відеосигнал заснований на більш прогресивної порядкової розгортці. У результаті тонка горизонтальна лінія комп'ютерного зображення шириною в один піксель буде попадати тільки в одне з телевізійних полів і, як наслідок, почне мерехтіти (тремтіти) з частотою 25 Гц (так званий фліккер-ефект). Візуально це найбільш помітно проявляється при виведенні зображень, насичених лініями і дрібними деталями, наприклад, у випадках відображення таблиць і меню програм. Очевидно, що шляхом дублювання напівкадрів можливе повне усунення цього ефекту (пристрої Deltascan і Multigen). Однак при цьому вертикальний дозвіл буде зменшено рівно вдвічі! Компромісне рішення засноване на частковому згладжуванні по вертикалі комп'ютерного зображення при його перетворенні шляхом зваженого усереднення декількох його рядків (сімейство AverKey) - від двох до 6 шести. Багато пристроїв мають багатоступінчастий фліккер-фільтр, щоб домогтися найкращої ступеня його використання. Рекомендується для виведення використовувати зображення, що не містять в собі дрібних деталей (зверніть увагу на те, що на телебаченні ніколи не використовують дрібні (товщиною в одну лінію) титри, логотипи і т.п.). Підкреслимо, що тим не менш фліккер-ефект не може бути повністю усунений і так чи інакше завжди буде проявлятися. Але оскільки він обумовлений обмеженням телевізійного стандарту, то не може розглядатися як недолік конкретного пристрою перетворення.
Друга проблема пов'язана з узгодженням частоти кадрів. У VGA-сигналу вона може змінюватися в широких межах, в телевізійному стандарті вона суворо фіксована. Найпростішим рішенням, використовуваним в найбільш дешевих пристроях з буфером пам'яті всього на кілька рядків (наприклад, AverKey Plus), виявляється примусове переведення c допомогою спеціальної резидентної програми частоти кадрової розгортки VGA-адаптера в 50 Гц. На жаль, це вдається не для всіх типів адаптерів, крім того багато VGA-монітори просто не підтримують даний режим і перестають відображати інформацію. Тому найбільш ефективним є чисто апаратне перетворення частот, що реалізовується в перетворювачах з розміром буфера пам'яті на повний кадр (AverKey 300, AverKey 7 і CorioScan Pro). При цьому кожен аналоговий VGA-сигнал оцифровується з частотою VGA-розгортки, повністю запам'ятовується в даному буфері і вже з нього перетворюється на телевізійний сигнал. Очевидно, що наявність внутрішнього буфера принципово дозволяє забезпечити додаткові сервісні функції, наприклад, вибір різних режимів фліккер-фільтра, функції "заморозки" кадру (достатньо припинити оновлення буфера), збільшення та переміщення зображення.
Третя проблема пов'язана з узгодженням кількості рядків. Практично всі сучасні VGA адаптери працюють в різних режимах, відповідно режиму змінюється кількість рядків (текстовий режим - 200 рядків, графічний режим VGA при 16 можливих кольорах - 480 рядків, графічні режими під Windows - 480, 600, 768, 1024 і більше рядків, режим VGA при грі DOOM - 200 рядків), а телевізійний відеосигнал завжди повинен містити 576 рядків. Внаслідок цього виникає необхідність масштабування, що вимагає спеціального вирішального блоку. Очевидно, що простим дублюванням легко досягти кратного збільшення кількості рядків, наприклад, перетворити 320х240 в 640х480. Подальше перетворення 480 рядків у 576, необхідне для систем PAL / SECAM (але не для NTSC!), Вимагає складної функції інтерполяції. В іншому випадку перетворене VGA-зображення займе не весь ТВ-екран: будуть спостерігатися чорні ділянки зверху / знизу екрану. Саме тому для PAL / SECAM оптимальним VGA-режимом з точки зору результуючого якості ТБ-перетворення є 800x600 ("зайві" 24 рядка зазвичай не інформативні й без шкоди ігноруються). У режимах більш високої роздільної здатності виникає досить складне завдання коректного стиснення кадру та інтерполяції проміжних рядків, реалізована в просунутих виробах фірм AVerMedia Technologies і Vine Micros.
Ще одним важливим моментом при перетворенні сигналів є збереження геометричних пропорцій. У телебаченні прийнятий стандарт відносини ширини до висоти як 4:3 (у майбутньому телебачення високої чіткості - 16:9). Зокрема, це має на увазі "виділення" 768 елементів у кожній з 576 активних телевізійних рядків. K жаль, не всі режими VGA використовують це співвідношення (наприклад, Norton Commander працює при дозволі 640х400 - 8:5). У результаті VGA-зображення після перетворення або буде займати тільки частину екрана ТВ (чорні поля як по вертикалі, так і по горизонталі) - так званий режим underscan, або буде розтягнуто на весь екран - режим overscan - але з порушенням геометрії: коло стане еліпсом, квадрат - прямокутником. Підкреслимо, що більшість перетворювачів реалізують перемикання underscan / overscan тільки по горизонталі - вздовж рядків.
Тепер зрозуміло, що VGA / TV перетворювач виявляється досить складним пристроєм і часто перевищує за ціною не тільки VGA адаптер, а й телевізор.
При покупці пристрою обов'язково перевірити сумісність перетворювача з Вашим обладнанням (в крайньому випадку на підставі обмежень, перерахованих в керівництві користувача) і відповідність якості перетворення Вашим завданням. Радимо при покупці звернути також увагу на наступні питання:
чи підтримує пристрій Ваш VGA адаптер - якщо воно вимагає завантаження драйвера, то переконатися, Ваш адаптер або аналогічний йому наведений у списку підтримуваних;
чи відповідає VGA-розгортка діапазону робочих розгорток перетворювача (у керівництві користувача повинні бути вказані горизонтальна і вертикальна розгортки);
наскільки повно реалізований режим Overscan \ Underscan;
чи є потрібного вихід для відеопристроїв (RCA - композитний, S-Video, RGB - для апаратури зі SCART-роз'ємом або YUV - компонентний), майже всі перетворювачі мають кілька виходів;
чи підтримує пристрій потрібний вам телевізійний стандарт (NTSC, PAL, SECAM);
якщо перетворювач вимагає перебудови розгортки VGA адаптера, то чи буде ваш монітор виводити зображення при такій розгортці (багато дешеві монітори не виводять зображення при перекладі VGA в 50 Гц).
Короткий опис
Перетворювач відеосигналу TV-VGA призначений для відображення на TFT або CRT моніторі з VGA входом відеоінформації, що надходить в стандарті CCIR або PAL. Перетворювач містить два входи: перший - для підключення джерела відеосигналу, другий - для підключення комп'ютера або іншого пристрою з VGA виходом. Вбудований у перетворювач комутатор дозволяє простим кліком відобразити на моніторі інформацію з будь-якого із входів. Крім цього для входу телевізора реалізована функція стоп-кадр.
Призначення і область застосування
Перетворювач може використовуватися для підключення високоякісних VGA моніторів до будь-яких пристроїв з телевізійним виходом: телекамерам, цифровим реєстраторам DVR, DVD-плеєрів, ігрових приставок.
Вбудований комутатор дозволяє використовувати пристрій на робочому місці секретаря і організувати моніторинг всіх вхідних в офіс, в т. ч. і з функцією стоп-кадр, на час визначення особистості прийшов.
Варіанти виконання
Перетворювач випускається в двох варіантах, що відрізняються використовуваним джерелом живлення. Так для роботи разом з персональним комп'ютером (варіант виконання TV-VGA-U) для живлення пристрою використовується USB-роз'єм комп'ютера, а пристрої комплектується кабелем для живлення від USB-порту. У випадку роботи з іншими пристроями відеосигналу перетворювач (TV-VGA-A) комплектується адаптером живлення напруги 5 В.
Варіанти виконання:
TV-VGA-U - живлення здійснюється від USB-порту комп'ютера
TV-VGA-A - живлення здійснюється від зовнішнього адаптера напругою 5 В
Основні технічні характеристики
Кількість входів телевізійного сигналу: 1
Кількість входів VGA-сигналу: 1
Вхідний телевізійний сигнал: - стандарт PAL (для кольорового зображення) чи CCIR (для чорно-білого) - амплітуда вхідного сигнал 1 В - вхідний опір 75 Ом - роз'єм підключення - RCA і MiniDIN-4
Вхідний VGA сигнал - амплітуда 0,7 - 1 В - роз'єм підключення - D-Sub
Вихідний сигнал - стандарт VGA - роздільна здатність 1024х768 - роз'єм підключення D-Sub
Напруга живлення модуля - 5 В постійного струму
Струм споживання - не більше 350 мА
Режим роботи - безперервний
Габаритні розміри (довжина x ширина x висота), мм, не більше: - 95 x 60 x 27
Маса пристрою (без урахування кабелів), не більше 75 г
Розгалужувач VGA-сигналу
Уявіть собі ситуацію, коли вам необхідно одне і те ж зображення з одного відеоадаптера на кілька моніторів одночасно. Звичайно, пересічному користувачеві таке навряд чи знадобиться, але існує безліч ситуацій, коли це буває просто необхідно. Наприклад, презентація чого-небудь великій аудиторії, при цьому може виявитися так, що приміщення, в якому відбувається презентація, не обладнане відповідним обладнанням, і єдиний вихід - установка декількох звичайних настільних моніторів по всій площі. Або ж дротова трансляція зображення в кілька приміщень, розташованих у межах одного приміщення.
Сплиттери
Подібні завдання найбільш просто вирішуються розділенням сигналу джерела між кількома кінцевими пристроями. Пристрої, що виконують функцію розділення сигналу, називаються сплітерами (splitter). Незначно відійшовши від теми статті, можу сказати, що сплітери бувають різні в залежності від завдань і типу розділяється сигналу. У xDSL-технологіях під сплітером розуміють пристрій, який за допомогою спеціальних фільтрів розділяє потік даних, переданих по телефонній лінії на голосовий сигнал, і власне передані дані. В інформаційних мережах сплітером називають пристрої, що встановлюються у вузлах розгалуження кабельної інфраструктури. У даній статті розглядається VGA-спліттер - пристрій, що дозволяє дублювати візуальну інформацію, що надходить з графічної плати комп'ютера на кілька моніторів. Діапазон VGA-спліттеров теж досить широкий. Це можуть бути прості повторювачі вхідного сигналу на декілька портів, або ж консольні подільники, що дозволяють до одного системного блоку підключити кілька консолей (монітор, клавіатура, пристрій вказівки), або подільники сенсорних моніторів. Сплиттери, в яких реалізовано взаємодія з користувачем, можуть надавати рівноправний і привілейований доступ користувачам. Таким чином, підбиваючи певний підсумок, можна сказати, що VGA-сплітери можуть володіти багатими функціональними можливостями, а не тільки виконувати функцію розділення сигналу. Найважливішим значенням сплітера є забезпечення гальванічної розв'язки підключених пристроїв з метою виключення взаємного впливу їх один на одного. Всі сплітери можна розділити на дві групи: активні і пасивні. Активні забезпечують посилення сигналу, що пропускається для компенсації виникаючих втрат, пасивні ж вносять власне загасання.
Сплиттери Gembird
В асортименті компанії Gembird, що складається з безлічі підрозділів і що є досить великим світовим постачальником комп'ютерних аксесуарів, периферійних пристроїв і електронних компонентів, є три моделі VGA-розгалуджувачів. Модельний ряд має маркування GVS-12x. (GVS-122, GVS-124, GVS-128). Моделі практично ідентичні і розрізняються кількістю вихідних портів. У моєму розпорядженні виявилася модифікація разветвителя, що дозволяє підключати 4 монітори.
Gembird GVS-124
Друкована плата пристрої змонтована в металевому корпусі, на передню панель якого виведений вимикач харчування і світлодіодний індикатор. На задній панелі розташувався роз'єм живлення та 5 VGA-роз'ємів. Пристрій живиться від зовнішнього джерела напругою 7 V - таку напругу зустрічається не часто, тому джерело живлення входить в комплект постачання. VGA-роз'єми промарковані як PC, MONITOR1 DDC2, MONITOR2, 3, 4 і призначені відповідно для підключення розгалуджувача до джерела сигналу і моніторів до електрошини. Абревіатура DDC2 означає, що обмін службовими даними у відповідності зі специфікацією DDC реалізований тільки для виходу MONITOR1. Це підтверджується і тим, що відомості про моніторі, наданих різними тестовими утилітами, відповідають саме монітора, який підключений до цього виходу. Всі інші монітори не можуть передавати інформацію про своїх параметрах, а, отже, повинні підтримувати відеорежим, який буде встановлений для 1-го монітора. Для підключення до джерела сигналу (відеоадаптера) використовується кабель завдовжки близько півтора метрів, що входить в комплект постачання. Розглянутий спліттер є активним пристроєм, тобто забезпечує посилення розподілюваного сигналу. Наявність підсилювальної схеми дозволяє передавати сигнал крайовим пристроям на відстань до 65 м. Заявлена величина ослаблення при цьому становить 3 дБ. Заявлена смуга пропускання відеосигналу - 200 MHz, максимальний робочий дозвіл - 2048x1536 крапок. Неважко підрахувати, що максимальна частота кадрів буде трохи більше 60 Гц, проте, враховуючи умови застосування, я думаю, цього цілком достатньо.
Тепер саме головне - наскільки великі спотворення, що вносяться сплітером в передаваний сигнал. Для того щоб це дізнатися, я порівнював зображення тестових патернів, згенеровані Nokia Monitor Test 2.0, спостерігаючи їх на екрані монітора SAMSUNG SyncMaster 957 DF, підключеного до відеоадаптера безпосередньо, а потім - через спліттер. У результаті своїх експериментів я виявив, що спліттер починає впливати на якість зображення. Починаючи з дозволу 1280x1024 ці спотворення добре помітні на контрастних зображеннях, при цьому на світлому тлі з'являється шлейф від темних деталей, розгорнутий по горизонтальній осі, а самі деталі при цьому змінюють відтінок (чорний стає темно-сизим). Зі збільшенням дозволу (більш 1600x1200 не пробував) цей ефект стає все більш помітним.
Висновки
З огляду на вартість пристрою (близько 20 у. Е.), не слід очікувати від нього високих показників. Сплиттери більш високого класу забезпечують ширину смуги пропускання близько 800 MHz, однак і вартість їх на порядок вище. Таким чином, розглянуте пристрій навряд чи буде використовуватися в складі систем для проведення відеоконференцій або в системах спостереження за складними технологічним процесами, науковими експериментами, але його можна застосовувати в різних пультах централізованого спостереження за протипожежним станом об'єктів або в складі охоронних систем.