Разъемы видеокарты компьютера. Что такое DVI-разъем? Разъемы для подключения устройств вывода

Наверное, каждый пользователь персонального компьютера или ноутбука сталкивался с вопросами подключения к нему монитора или телевизора, а также состоянием качества получаемого изображения. И если раньше получить качественную картинку на экране было делом довольно проблематичным, то сегодня этой проблемы не существует вовсе. Конечно, если в вашем устройстве имеется DVI-разъем. Именно о нем мы и поговорим, а также рассмотрим другие существующие интерфейсы для вывода изображения на экран.

Виды разъемов для вывода изображения на монитор компьютера или экран

До недавнего времени все персональные компьютеры имели исключительно аналоговое подключение к монитору. Для передачи изображения на него применялся интерфейс VGA (Video Graphics Adapter) с разъемом D-Sub 15. Пользователи с опытом еще помнят синий штекер и гнездо на 15 контактов. Но, кроме него, видеокарты имели и другие разъемы, предназначенные для вывода картинки на экран телевизора или иное видеоустройство:

RCA (Radio Corporation of America) - по-нашему «тюльпан». Аналоговый разъем, предназначенный для соединения видеокарты с телевизором, видеоплеером или видеомагнитофоном при помощи коаксиального кабеля. Имеет наихудшие характеристики передачи и низкое разрешение.
S-Video (S-VHS) - вид аналогового разъема для передачи видеосигнала на телевизор, видеомагнитофон или проектор с разделением данных на три канала, отвечающих за отдельный базовый цвет. Качество передачи сигнала немногим лучше «тюльпана».
Компонентный разъем - выход на три раздельных «тюльпана», применяемый для вывода изображения на проектор.

Все эти разъемы широко применялись до конца 1990-х годов. Конечно, ни о каком качестве речи идти не могло, так как и телевизоры, и мониторы на то время обладали очень низким разрешением. Сейчас мы и представить себе не можем, как можно было играть в компьютерные игры, глядя в экран телевизора с электронно-лучевой трубкой.

С наступлением нового столетия, благодаря внедрению цифровых технологий при разработке видеоустройств, RCA, S-VHS и компонентный выход стали использоваться все реже. Интерфейс VGA продержался немного дольше.

Немного истории

Принцип работы обычной видеокарты заключался в том, что изображение в цифровом виде на выходе с нее должно было преобразовываться в аналоговый сигнал посредством устройства RAMDAC - цифро-аналогового конвертера. Естественно, что такое конвертирование уже на начальном этапе ухудшало качество изображения.

С появлением цифровых экранов возникла необходимость преобразовывать аналоговый сигнал на выходе. Теперь уже и мониторы стали оснащаться специальным конвертером, что опять-таки не могло не отразиться на качестве изображения.

И вот тут, в 1999 году, казалось бы, из ниоткуда появился DVI - новейший цифровой видеоинтерфейс, благодаря которому мы сегодня можем наслаждаться идеальной картинкой на экране.

Разработкой этого устройства сопряжения занималась целая группа компаний, куда входили Silicon Image, Digital Display Working Group и даже Intel. Разработчики пришли к выводу, что незачем преобразовывать цифровой сигнал в аналоговый, а потом наоборот. Достаточно создать единый интерфейс, и изображение в исходном виде будет выводиться на экран. Причем без малейших потерь качества.

Что же такое DVI

DVI так и расшифровывается - цифровой видеоинтерфейс (Digital Visual Interface). Суть его работы заключается в том, что для передачи данных применяется специальный протокол кодирования TMDS, также являющийся разработкой Silicon Image. Способ передачи сигнала через цифровой видеоинтерфейс основан на последовательной отправке информации, предварительно реализованной протоколом, при постоянной обратной совместимости с аналоговым каналом VGA.

Спецификация DVI предусматривает работу одного соединения TMDS с частотой до 165 МГц и скоростью передачи 1,65 Гбит/с. Это дает возможность получить на выходе изображение с разрешением 1920х1080 с максимальной частотой 60 Гц. Но здесь существует возможность одновременного использования второго соединения TMDS с той же частотой, что позволяет добиться пропускной способности в 2Гбит/с.

Имея такие показатели, DVI оставил далеко позади себя другие разработки в этом направлении и стал использоваться на всех без исключения цифровых устройствах.

DVI для обычного пользователя

Если не углубляться в дебри электроники, то цифровой видеоинтерфейс - это всего лишь специальное устройство кодирования, имеющее соответствующий разъем на видеокарте. Но как понять, что компьютер или ноутбук имеет цифровой выход?

Все очень просто. Разъемы видеокарт с цифровым интерфейсом спутать с другими невозможно. Они имеют специфический вид и форму, отличающиеся от других гнезд. Кроме этого, DVI-разъем всегда белого цвета, что выделяет его среди остальных.

Для того чтобы подключить монитор, телевизор или проектор к видеокарте, достаточно просто воткнуть штекер нужного провода и зафиксировать его с помощью специальных завинчивающихся вручную болтов.

Разрешение и масштабирование

Однако ни цифровое кодирование, ни специальные разъемы видеокарт не решили проблему совместимости компьютера с монитором полностью. Возник вопрос о масштабировании изображения.

Дело в том, что все мониторы, экраны и телевизоры, которые уже имеют DVI-разъем, не способны выдать на выходе большее разрешение, нежели предусмотрено их конструкцией. Поэтому часто получалось так, что видеокарта выдавала сверхкачественную картинку, а монитор показывал ее нам лишь в качестве, ограниченном своими возможностями.

Разработчики вовремя спохватились и стали оснащать все современные цифровые панели специальными устройствами масштабирования.

Теперь, когда мы подключаем разъем DVI на мониторе к соответствующему выходу на видеокарте, устройство моментально самонастраивается, выбирая оптимальный режим работы. Мы же обычно этому процессу не уделяем никакого внимания и не пытаемся его контролировать.

Видеокарты и поддержка DVI

Первые видеокарты серии NVIDIA GeForce2 GTS уже имели встроенные передатчики TMDS. Они широко используются и сейчас в картах Titanium, будучи интегрированными в устройства рендеринга. Недостатком встроенных передатчиков является их низкая тактовая частота, не позволяющая достичь большого разрешения. Иными словами, TMDS не используют по максимуму заявленную пропускную способность с частотой 165 МГц. Поэтому можно с уверенностью заявить, что NVIDIA на начальном этапе не сумела достойно реализовать стандарт DVI в своих видеокартах.

Когда же видеоадаптеры стали оснащать внешним TMDS, работающим параллельно со встроенным, интерфейс DVI смог выдать разрешение 1920х1440, что превзошло все ожидания разработчиков компании.

В серии Titanium GeForce GTX никаких проблем вообще не возникало. Они без особых усилий обеспечивают изображение разрешением 1600х1024.

Компания ATI пошла абсолютно иным путем. Все ее видеокарты, имеющие DVI-выходы, также работают от интегрированных передатчиков, но поставляются они в комплекте со специальными переходниками типа DVI - VGA, соединяющими 5 аналоговых пинов DVI с VGA.

Специалисты Maxtor вообще решили не заморачиваться и придумали свой выход из ситуации. Видеокарты серии G550 единственные, имеющие сдвоенный DVI-кабель вместо двух передатчиков сигнала. Такое решение позволило компании добиться разрешения 1280х1024 пикселей.

DVI-разъем: виды

Важно знать, что не все цифровые разъемы одинаковы. Они имеют разную спецификацию и конструкцию. В нашей с вами повседневной жизни чаще всего встречаются такие типы DVI-разъемов:

DVI-I SingleLink;
DVI-I DualLink;
DVI-D SingleLink;
DVI-D DualLink;
DVI-А.

Разъем DVI-I SingleLink

Данный разъем является самым популярным и востребованным. Он используется во всех современных видеокартах и цифровых мониторах. Литера I в наименовании обозначает «интегрированный». Этот DVI-разъем по-своему особенный. Дело в том, что он имеет два объединенных канала передачи: цифровой и аналоговый. Иными словами, это разъем DVI+VGA. Он имеет 24 цифровых выводов и 5 аналоговых.

Учитывая, что каналы эти не зависимы друг от друга и не могут быть задействованы одновременно, устройство самостоятельно выбирает, с каким из них работать.

Кстати, первые подобные интегрированные интерфейсы имели раздельные разъемы DVI И VGA.

Разъем DVI-I DualLink

DVI-I DualLink также способен передавать аналоговый сигнал, но, в отличие от SingleLink, имеет два цифровых канала. Зачем это нужно? Во-первых, чтобы улучшить пропускную способность, а во-вторых, все опять сводится к разрешению, которое прямо пропорционально качеству изображения. Такой вариант позволяет расширить его до 1920х1080.

Разъем DVI-D SingleLink

Разъемы DVI-D SingleLink не имеют никаких аналоговых каналов. Литера D информирует пользователя о том, что это исключительно цифровой интерфейс. Он имеет один канал передачи и также ограничивается разрешением 1920х1080 пикселей.

Разъем DVI-D DualLink

Этот разъем имеет два канала передачи данных. Одновременное их использование дает возможность получить 2560х1600 пикселей при частоте всего 60 Гц. Кроме этого, такое решение позволяет некоторым современным видеокартам, как, например, nVidia 3D Vision, воспроизводить объемное изображение на экране монитора с разрешением 1920х1080 с частотой обновления 120 Гц.

Разъем DVI-А

В некоторых источниках иногда встречается понятие DVI-А - цифрового разъема для передачи исключительно аналогового сигнала. Чтобы не вводить вас в заблуждение, сразу обозначим, что на самом деле такого интерфейса не существует. DVI-А - это всего лишь специальная вилка в кабелях и специальных переходниках для подключения аналоговых видеоустройств к разъему DVI-I.

Цифровой разъем: распиновка

Все перечисленные разъемы отличаются друг от друга расположением и количеством контактов:

DVI-I SingleLink - имеет 18 пинов для цифрового канала и 5 для аналогового;
DVI-I DualLink - 24 цифровых пина, 4 аналоговых, 1 - земля;
DVI-D SingleLink - 18 цифровых, 1 - земля;
DVI-D DualLink - 24 цифровых, 1 - земля

Свое уникальное расположение контактов имеет и DVI-А-разъем. Распиновка у него состоит всего из 17 пинов, включая землю.

Разъем HDMI

Современный цифровой видеоинтерфейс имеет и другие виды соединительных коммуникаций. Так, например, разъем HDMI DVI по популярности нисколько не уступает перечисленным моделям. Наоборот, благодаря компактности и возможности вместе с цифровым видео передавать аудиосигнал, он стал обязательным аксессуаром ко всем новым телевизорам и мониторам.

Аббревиатура HDMI расшифровывается как High Definition Multimedia Interface, что значит «мультимедийный интерфейс с высоким разрешением». Появился он впервые в 2003 году и с тех пор нисколько не утратил своей актуальности. С каждым годом появляются его новые модификации с улучшенным разрешением и пропускной способностью.

Сегодня, к примеру, HDMI дает возможность передавать видео и аудиосигнал без потери качества по кабелю длиной до 10 метров. Пропускная способность при этом составляет до 10,2 Гб/с. Всего лишь несколько лет назад этот показатель не превышал 5 Гб/с.

Поддержкой и разработкой данного стандарта занимаются ведущие мировые компании, производящие радиоэлектронику: «Тошиба», «Панасоник», «Сони», «Филипс» и др. Практически все видеоустройства сегодня, изготовленные этими производителями, обязательно имеют хотя бы один разъем HDMI.

Разъем DP

DP (DisplayPort) - новейший разъем, пришедший на смену мультимедийному интерфейсу HDMI. Обладая высокой пропускной способностью, минимальной потерей качества при передаче данных и компактностью, он был призван полностью вытеснить стандарт DVI. Но оказалось, что не все так просто. Большинство современных мониторов не имеют соответствующих разъемов, а сменить систему их производства в короткие сроки - дело невыполнимое. К тому же не все производители к этому особо стремятся, из-за чего большая часть видеотехники не оснащена стандартом DisplayPort.

Мини-разъемы

Сегодня, когда вместо компьютеров чаще используются более мобильные устройства: ноутбуки, планшеты и смартфоны - применять обычные разъемы становится не очень удобно. Поэтому такие производители, как Apple, например, стали заменять их уменьшенными аналогами. Сначала VGA стал мини-VGA, потом DVI превратился в микро-DVI, а DisplayPort уменьшился до мини-DisplayPort.

DVI-переходники

Но как быть, если, например, нужно подключить ноутбук к аналоговому монитору или другое устройство, имеющее разъем DVI к цифровой панели со стандартом HDMI, DisplayPort? В этом помогут специальные адаптеры, которые сегодня можно приобрести в любом магазине радиоэлектроники.

Рассмотрим основные их виды:

VGA - DVI;
DVI - VGA;
DVI - HDMI;
HDMI - DVI;
HDMI - DisplayPort;
DisplayPort - HDMI.

Кроме этих основных переходников, существуют и их разновидности, предусматривающие подключение к другим интерфейсам, как, например, USB.

Конечно, при таком соединении имеет место потеря качества изображения, даже между однотипными устройствами, поддерживающими стандарт DVI. Разъем-переходник, какой бы качественный он ни был, эту проблему решить не в силах.

Как подключить телевизор к компьютеру

Подключить телевизор к компьютеру или ноутбуку несложно, однако следует определить, каким интерфейсом оборудовано и то и другое устройство. Большинство современных телевизионных приемников имеют встроенные разъемы, поддерживающие DVI. Это может быть и HDMI, и DisplayPort. Если компьютер или ноутбук имеют такой же разъем, как и телевизор, достаточно воспользоваться кабелем, которым обычно комплектуются последние. Если провод в комплекте не шел, его можно свободно купить в магазине.

Операционная система компьютера самостоятельно определит подключение второго экрана и предложит один из вариантов его использования:

в качестве основного монитора;
в режиме клона (изображение будет выведено на оба экрана);
в качестве дополнительного монитора к основному.

Но не стоит забывать, что при таком подключении разрешение изображения останется таким, какое предусмотрено конструкцией экрана.

Влияет ли длина кабеля на качество сигнала

От длины кабеля, соединяющего устройство и экран, зависит не только качество сигнала, но и скорость передачи данных. Учитывая современные характеристики соединительных проводов для различных цифровых интерфейсов, их длина не должна превышать установленные показатели:

для VGA - не более 3 м;
для HDMI - не более 5 м;
для DVI - не более 10 м;
для DisplayPort - не более 10 м.

В случае если требуется соединить компьютер или ноутбук с экраном, расположенном на расстоянии, превышающим рекомендуемое, необходимо воспользоваться специальным усилителем - репитером (повторителем сигнала), который к тому же может распределить канал на несколько мониторов.

Здравствуйте, уважаемые читатели! Сегодня я бы хотел поговорить про способы подключения монитора к видеокарте - про разъемы видеокарт. Современные видеокарты имеют в наличии не один, а сразу несколько портов для подключения, чтобы была возможность подключить более одного монитора одновременно. Среди этих портов есть как устаревшие и ныне редко используемые, так и современные.

Сокращение VGA расшифровывается как video graphics array (массив из пикселей) или video graphics adapter (видеоадаптер). Появившейся в далеком 1987 году, 15-контактный и, как правило, синего цвета, предназначен для вывода строго аналогового сигнала, на качество которого, как известно, может повлиять множество различных факторов (длина провода, например), в том числе на самой видеокарте, поэтому качество картинки через этот порт на разных видеокартах может немного отличаться.

До повсеместного распространения LCD-мониторов этот разъем был чуть ли не единственным из возможных вариантов подключения монитора к компьютеру. Используется и по сей день, но лишь в бюджетных моделях мониторов с низким разрешением, а также в проекторах и некоторых игровых консолях, например в консолях xbox последнего поколения от Microsoft. Не рекомендуется подключать через него Full HD монитор, поскольку картинка будет смазанной и нечеткой. Максимальная длина VGA кабеля при разрешении 1600 x 1200 составляет 5 метров.

DVI (вариации: DVI-I, DVI-A и DVI-D)

Используется для передачи цифрового сигнала, пришел на смену VGA. Применяется для подключения мониторов высокого разрешения, телевизоров, а также современных цифровых проекторов и плазменных панелей. Максимальная длина кабеля - 10 метров.

Чем выше разрешение картинки, тем на меньшее расстояние ее можно передать без потери качества (без применения специального оборудования).

Существует три вида DVI-портов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (комбинированный):

Для передачи цифровых данных используют либо формат Single-Link, либо Dual-Link. Single-Link DVI использует один TMDS-передатчик, а Dual-Link удваивает пропускную способность и позволяет получать разрешения экрана выше, чем 1920 х 1200, например 2560×1600. Поэтому для крупных мониторов с большим разрешением, либо предназначенных для вывода стереокартинки, обязательно нужен как минимум DVI Dual-Link, или HDMI версии 1.3 (об этом чуть ниже).

HDMI

Также цифровой выход. Основное его отличие от DVI в том, что HDMI, кроме передачи видеосигнала, способен передавать многоканальный цифровой аудиосигнал. Звуковая и визуальная информация передается по одному кабелю одновременно. Изначально разрабатывался для телевидения и кино, а позже получил широкую популярность у пользователей ПК. Имеет обратную совместимость с DVI посредством специального переходника. Максимальная длина обычного HDMI кабеля - до 5 метров.

HDMI являет собой очередную попытку стандартизировать универсальное подключение для цифровых аудио и видео приложений, поэтому он сразу же получил мощную поддержку со стороны гигантов электроники (свой вклад в разработку внесли такие компании, как Sony, Hitachi, Panasonic, Toshiba, Thomson, Philips), и как результат - большинство современных устройств для вывода изображения высокого разрешения имеют хотя бы один HDMI выход.

Кроме всего прочего, HDMI, как впрочем и DVI, - позволяет передавать защищенные от копипастинга звук и изображение в цифровом виде по одному кабелю с помощью HDCP. Правда для реализации данной технологии понадобятся видеокарта и монитор, внимание! - поддерживающие данную технологию, о как. Опять же, на текущий момент есть несколько версий HDMI, вот коротко о них:

DisplayPort

Появился в дополнение к DVI и HDMI, так как Single-Link DVI может передать сигнал с разрешением до 1920×1080, а Dual-Link максимум до 2560×1600, то уже разрешение в 3840×2400 для DVI недоступно. Максимальные возможности по разрешению у DisplayPort особо ничем не отличаются от того же HDMI - 3840 х 2160, однако, у него все же есть неочевидные преимущества. Одним из таких является, например, то, что за использование в своих устройствах DisplayPort компаниям не придется платить налог - что, кстати, обязательно, если речь идет о HDMI.

На фото красными стрелками отмечены фиксаторы, которые не позволяют коннектору случайно выпасть из разъема. В HDMI даже версии 2.0 никаких фиксаторов не предусмотрено.

Как вы уже поняли, основным конкурентом DisplayPort является HDMI. У DisplayPort есть альтернатива технологии защиты передаваемых данных от кражи, только называется она чуть по-другому - DPCP (DisplayPort Content Protection). В DisplayPort так же, как и у HDMI присутствует поддержка 3D изображения, передачи звукового контента. Однако, передача аудиосигнала по DisplayPort доступна только в одностороннем порядке. А передача Ethernet данных по DisplayPort вообще невозможна.

В пользу DisplayPort играет и тот факт, что с него есть переходники на все популярные выходы, такие как: DVI, HDMI, VGA (что немаловажно). К примеру, с HDMI существует только один переходник - на DVI. То есть, имея на видеокарте всего один разъем DisplayPort можно подключить старый монитор с одним лишь VGA входом.

К слову, так и происходит - сейчас все больше видеокарт выпускаются вообще без VGA выхода. Максимальная длина обычного DisplayPort кабеля может составлять до 15 метров. Но свое максимальное разрешение DisplayPort может передать на расстоянии не более 3 метров - зачастую этого хватает, чтобы соединить монитор и видеокарту.

S-Video (TV/OUT)

На старых видеокартах иногда встречается разъем S-Video, или, как его еще называют - S-VHS. Обычно его используют для вывода аналогового сигнала на устаревшие телевизоры, однако, по качеству передаваемого изображения он уступает более распространенному VGA. При использовании качественного кабеля через S-Video изображение передается без помех на дальности до 20 метров. В настоящее время крайне редко встречается (на видеокартах).

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.

Цифровой интерфейс DVI пришел на смену аналоговому интерфейсу VGA, использовавшемся в большинстве старых мониторов и существовавшем без изменений более десяти лет. Необходимость в таком «апгрейде» назревала давно: у аналогового способа передачи данных было много недостатков, в первую очередь - существенные ограничения на объем передаваемой информации, а следовательно - на максимальное разрешение, которое может поддерживать монитор.

Первые версии DVI были основаны на формате последовательной передачи данных и использовали три канала передающие потоки видео и дополнительных данных, с пропускной способностью до 3,4 Гбит/с на канал.

При этом увеличение длины кабеля негативно сказывалось на максимально допустимом объеме передаваемых данных. Так, кабель длиной 10,5 м можно использовать для передачи изображения с разрешением до 1920×1200 точек, а если его длину увеличить до 15 метров, то передать изображение больше, чем 1280×1024 точек без потерь качества вряд ли получится (в крайнем случае придется воспользоваться несколькими кабелями и специальными усилителями сигнала). Для обеспечения совместимости было разработано несколько типов DVI-кабелей, отличающихся не только своими характеристиками, но также разъемами для подключения. Взглянув на разъем, можно понять, какими характеристиками обладает кабель - а именно, какие данные он может передавать и в каком объеме.

Самый простой вариант - DVI-A Single Link. Буква А в данном сокращении означает «аналоговый». Такой кабель вообще не способен передавать цифровые данные, и, по сути, является обычным VGA-кабелем, оснащенным DVI-разъемом. Встретить такой кабель в реальной жизни довольно сложно.

Кабели с разъемом DVI-I поддерживают как аналоговую, так и цифровую передачу данных. Такой кабель является одним из наиболее распространенных: буква "I" в аббревиатуре расшифровывается как «integrated» (объединенный), и означает, что в данном кабеле имеется два независимых канала передачи данных - аналоговый и цифровой. С помощью такого кабеля можно подключить как цифровой монитор, так и аналоговый (например, старый ЭЛТ-монитор). Для этого потребуется недорогой переходник-адаптер DVI-VGA.

Наконец, кабели DVI-D поддерживают только цифровую передачу данных. Подключить к ним старый аналоговый монитор не удастся. Об этом, в частности, нужно помнить и при выборе видеокарты: взглянув на имеющиеся на ней разъемы, станет понятно, какие мониторы к ней удастся подключить, а какие нет.

Разъем DVI-I имеет больше контактов чем DVI-D. Дополнительные контакты на разъёме DVI-I отвечают за передачу сигнала в аналоговом формате, который отсутствует у разъёма DVI-D.

Наконец, нужно сказать о вариации Dual link (двойной режим), которая встречается у кабелей типа DVI-I и DVI-D. Стандарт DVI подразумевает возможность удвоить пропускную способность канала, добавив в разъем несколько дополнительных контактов.

Благодаря этому кабель может передавать вдвое больше информации, а следовательно - на мониторе можно установить большее разрешение и частоту обновления. Без Dual Link также не будет работать технология отображения трехмерного изображения nVidia 3D Vision, для реализации которой необходимо иметь частоту обновления 120 Гц и разрешающую способность 1920x1080.

Если взять стандартную частоту обновления экрана в 60 Гц, то кабель Single Link обеспечит разрешение вплоть до 1920x1080 точек, а Dual link позволит передать картинку в разрешении до 2560x1600 пикселей.

Вывод, который можно сделать из этих цифр, понятен: для подключения цифровых мониторов с относительно небольшим по сегодняшним меркам разрешением подойдет любой цифровой DVI-кабель - Dual link в данном случае не потребуется. В случае, когда монитор поддерживает разрешения типа 2048x1536, 2560x1080 или 2560x1600 точек, то без двойного режима будет не обойтись.

Если же в доме имеется старый монитор с аналоговым VGA-разъемом, а на видеокарте такого разъема не предусмотрено - придется убедиться не только в наличии переходника, но также и в том, что кабель поддерживает аналоговую передачу данных (т.е. оснащен разъемом DVI-I).

Несколько лет назад VGA выход был главным интерфейсом использовавшийся для подключения ЭЛТ-мониторов (мониторы с электро-лучевой трубкой)и ЖК-мониторы (жидко-кристалические мониторы).

VGA (Video Graphics Adapter) используется для вывода аналогового сигнала, разъем для которого соответственно называют VGA или D-Sub 15 (15-контактный разъем). Также можно встретить и такую расшифровку аббревиатуры VGA — Video Graphics Array (массив пикселей) Сам разъем имеет 15 ножек и чаще всего синего цвета. Впоследствии для ЖК мониторов стал использовать цифровой интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Но этот выход не теряет своей популярности, он все еще используется в цифровых проекторах, в некоторых HDTV-телевизорах и в игровых консолях от Microsoft.

HDMI

HDMI (High Definition Multimedia Interface) — мультимедийный интерфейс, который позволяет передавать по кабелю до 10 м вместе с видеосигналом еще и аудио без потерь качества. Передача по одному кабелю одновременно видео и аудио данных уменьшает количество соединительных проводов.
Разработкой и поддержкой этого стандарта занимаются именитые компании электронной индустрии, такие как: Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Thomson и Toshiba. Благодаря этому, стандарт довольно быстро приобрел популярность, и теперь большинство видеоустройств, для вывода изображений высокого разрешения, имеет хотя бы один разъем HDMI.

В первой версии этого стандарта пропускная способность была 5 Гб/с, а в версии 1.3 она была увеличена в два раза и HDMI кабель способен передавать до 10.2 Гб/с. Кроме этого, в версии HDMI 1.3 была увеличена частота синхронизации до 340 Мгц и благодаря этому стало возможным подключать мониторы высокого разрешения, с поддержкой глубины цвета до 48 бит.

Главным конкурентом HDMI можно назвать разъем DisplayPort.

Если на вашей видеокарте отсутствует, то эту проблема легко решается с помощью переходника и разъема DVI.

DVI-выход

DVI (Digital Visual Interface) – цифровой интерфейс, который применяется для подключения видеокарты к ЖК-мониторов, телевизоров, проекторов, а также плазменных панелей. DVI обеспечивает неискаженный вывод изображения, за счет того, что видеосигнал не проходит двойное анлагово/цифровое преобразование, то есть сигнал передается напрямую. Это заметно на высоких разрешениях.

Есть несколько разновидности интерфейса DVI:
DVI-D — интерфейс для вывода только цифрового сигнала;
DVI-I – комбинированный, который имеет аналоговые линии (VGA). К DVI-I выходу мониторы, которые имеют аналоговый разъем, подключаются через специальный переходник.

Single-Link DVI и Dual-Link DVI

Для передачи сигнала используют одноканальный Single-Link DVI или двухканальный Dual-Link DVI.
Dual-Link DVI – интерфейс позволяющий выводить изображение высокого разрешения, более 1920 х 1200 (такие как 2560×1600 и 2048×1536), поэтому для ЖК-мониторов с большим разрешением (к примеру 30») нужно подбирать видоекарту с поддержкой двухканального выхода DVI Dual-Link.

S-Video (или S-VHS)

S-Video (или S-VHS) — аналоговый разъем, который используется для вывода изображения на телевизоры и видеотехнику. Пока качеству передачи сигнала превосходит выход типа «тюльпан». Аналоговый интерфейс S-Video подает сигнал низкого разрешения, где вся информация разделена на три канала, для каждого базового цвета. Хоть качество от этого лучше, но все также имеем низкое динамическое разрешение.

Композитный выход RCA («тюльпан»)

Композитный выход или разъём RCA (Radio Corporation of America) .
Обычный выход, который можно встретить на телевизорах и видеооборудовании. Для соединения используется коаксиальный кабель. На выходе образуется сигнал с низким разрешением и качество видео соответственно низкое.

Компонентный выход

Из-за большого размера компонентных разъемов, выходы расположены на переходнике. Первые три разъема отвечают за видео, два последних за звук.
Он представляет собой три раздельных разъёма «тюльпан»: «Y», «Pb» и «Pr». Благодаря этому на выходе получается разделенный цветовой сигнал для HDTV. Используется для вывода изображения на цифровые проекторы.