Подключение монитора. DVI или HDMI - что лучше для монитора

Чтобы обеспечить передачу видеосигнала в цифровом формате, задействуется DVI. Разрабатывался интерфейс в период, когда начали выпускаться DVD диски. На тот момент присутствовала необходимость передать видео с ПК на монитор.

Известные на то время методы передачи аналогового вещания не способствовали передаче высококачественной картинки на монитор. Так как физически осуществить такую передачу с высоким разрешением на расстоянии нереально.

В канале могут сформироваться в любой момент искажения, в особенности это можно наблюдать на повышенных частотах. HD как раз таки является обладателем высоких частот. Во избежание такого рода помех и искажений производители современной техники ставили за цель отказаться от аналогового варианта вещания и перейти на цифровой тип сигнала в процессе обработки и передачи видео на монитор.

В 90-х годах производителями были объединены усилия, вследствие чего и появилась технология DVI.

Разъем DVI считается одним из самых популярных методов подключения мониторов, проектов. Присутствие интерфейса DVI на технике не является гарантией того, что юзер сможет реализовать все возможности, имеющиеся в данном порте. В данной статье мы рассмотрим DVI I и DVI D, разницу и схожесть между данными портами.

Функции разъемов DVI

Порты отвечают за передачу изображения на монитор. Существует несколько модификаций рассматриваемого разъема. Передаются сигналы как цифровые, так и аналоговые. Этот тип порта чаще всего представлен двумя вариантами DVI-I и DVI-D.

Если ли разница между ними? DVI-D или DVI-I, что лучше? Об этом далее.

Интерфейс DVI-I

Этот интерфейс считается наиболее используемым в видеокартах. «I» говорит об объединении с перевода «integrated». В порте применяется 2 канала для передачи данных – аналоговый и цифровой. Функционирующие отдельно, при этом имеют различные модификации DVI-I:

• Single Link . Данное устройство включает в себя независимые цифровой и аналоговый каналы. От типа подключения на видеоадаптере и того, как происходит подключение, зависит, какой именно будет функционировать.

Интерфейс этого типа не используется в сфере профессионалов, поскольку не передает на 30″ и LCD-мониторы.

• Dual Link – это модернизированный порт, в котором представлено: 2 цифровых и 1 аналоговый канал. Каналы функционируют независимо друг от друга.

Отличие заключается в том, что в большинстве видеокарт присутствует минимум 2 разъема DVI-I.

Интерфейс DVI-D

Этот порт выглядит иначе, нежели первый DVI-I. Интерфейс может принимать пару каналов. Первый тип Single Link содержит только 1 канал, и его недостаточно для подключения к 3D мониторам.

Dual Link – это второй тип. Аналоговые каналы отсутствуют, но интерфейс обладает широкими опциями передачи информации. Dual – указывает на два канала, благодаря чему возможна подача картинки на монитор в трехмерном формате, поскольку 2 канала обладают 120 Гц и способны передавать высокое разрешение.

Главные отличия DVI-I и DVI-D

Большинство современных моделей видеокарт выпускаются с интерфейсом DVI вместо классического, но устаревшего VGA. Безусловно, о HDMI забывать не следует. Из ранее сказанного понятно, что DVI представлен в двух типах. Какая разница между DVI-I и DVI-D?

Отличия сводятся к следующему: I может передавать как аналоговый, так и цифровой сигнал, а D - только цифровой. Таким образом DVI-D не подойдёт для подключения аналогового монитора.

DVI – это цифровой видео разъем, который пришел на замену VGA. DVI-I отвечает за передачу цифрового и аналогового сигнала. Что касается аналогового сигнала, то он требуется для совместимости устарелых мониторов с лучевой трубкой. Прошло время, и эта опция уже не требовалась, в видеокартах начали задействовать исключительно цифровые сигналы. В результате чего DVI-D взяло на себя выполнение данных задач.

Нужно понимать, что вставить в DVI-D переходник DVI-I или же такой же тип кабеля не выйдет. Поскольку коннекторы разъемов отличаются. Интерфейс DVI-D без проблем может подсоединяться в «i». Этот вариант позволяет получать исключительно сигнал цифрового типа. Аналоговые сигналы в такой ситуации не считываются, поскольку у разъема DVI-D нет контакта "i", который отвечает за передачу сигнала аналогового типа.

Что у них совместного

Различия DVI-I и DVI-D рассмотрены, можно приступать к рассмотрению совместных характеристик.

DVI-I – это универсальность и наличие опции передачи двух типов сигналов: цифрового и аналогового. За счет использования специальных дополнительных элементов в виде переходников, и соединению с другими устройствами «I» способен качественно передать разные форматы. Применение данного вида для аналогового сигнала практически не имеет ярких отличительных особенностей от «D».

DVI-разъем используют в современных телевизорах (плазменных, жидкокристаллических), LCD-мониторах и видеокартах персональных компьютеров. Название "DVI" произошло от английской аббревиатуры Digital VisualInterface, что переводится как "цифровой видеоинтерфейс". DVI-разъем был разработан и впервые внедрен еще в 1999 году компанией Digital Display Working Group. В нее входят мировые гиганты по производству компьютерной техники и мониторов, такие как Intel, Compaq, Fujitsu, Silicon Image, Hewlett Packard и NEC. DVI-разъем пришел на смену VGA-интерфейсу и на сегодняшний день практически полностью заменил его.

Описание DVI-технологии

Метод используемый в этом интерфейсе, разработан фирмой Silicon Image. Он относится к типу устройств с последовательной передачей данных. DVI-кабель построен на принципе витой пары. Три пары проводов передают цвета (красный, зеленый и синий), а четвертая - сигналы тактовой частоты. DVI-разъем позволяет передавать как аналоговые, так Различают три подтипа рассматриваемого интерфейса:

• DVI-A - используется для передачи исключительно ;
• DVI-I - универсальный разъем, применяется для передачи как аналоговых, так и цифровых сигналов;
• DVI-D - для передачи только цифровых сигналов.

Кроме того, технология DVI оснащается специальной системой защиты цифровой информации HDCP, которая разработана фирмой Intel.

Недостатки DVI-интерфейса

Основным минусом передачи информации через данный разъем является ограничение длины кабеля, а также зависимости упомянутого параметра от типа передаваемого сигнала. Например, изображение с расширением 1920х1200 пикселей с частотой 60 Гц можно передать по кабелю, длина которого составляет 5 метров, а по пятнадцатиметровому кабелю возможно передать сигнал, максимальное качество которого составит всего лишь 1280х1024 пикселя при той же частоте. Поэтому при необходимости применения длинных кабелей приходится использовать дополнительное оборудование - специальные усилители сигнала (репитеры), которые ставятся через определенные расстояния. С указанным недостатком связывают появление точек на мониторе при использовании кабеля низкого качества. Чтобы устранить этот эффект, необходимо или сменить шнур, или понизить качество входного сигнала.

Разъем DVI-HDMI

Данный цифровой разъем используют для передачи сигналов HDTV. Предназначен для подсоединения телевизоров к различным источникам сигналов. Особенностью упомянутого разъема является то, что через него можно передавать не только видеосигнал, но и цифровой звук. Он позволяет транслировать 8 аудиоканалов с разрядностью в 24 бита. Существуют различные спецификации означенного интерфейса, а также переходники, благодаря которым можно соединять между собой разные типы разъемов. Также HDMI-коннектор можно использовать для соединения персонального компьютера и телевизора. Следует помнить, что интерфейс HDMI-DVI поддерживает специальный протокол, предназначенный для защиты лицензионных контентов от несанкционированной перезаписи.

Заключение

Несмотря на то что DVI-технология практически полностью вытеснила VGA-интерфейсы, на сегодняшний день этот тип достаточно широко используется на старых ПК. Если на вашей видеокарте нет DVI-коннектора, но при этом требуется подключить монитор, поддерживающий эту технологию, тогда можно использовать специальный переходник - DVI-VGA-разъем.

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 разъема.

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 разъем. HDMI позволяет передавать защищенные от копирования звук и изображение в цифровом формате по одному кабелю, стандарт первой версии основывается на пропускной способности 5 Гб/с, а HDMI 1.3 расширил этот предел до 10.2 Гб/с.

HDMI 1.3 - это последняя 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 разъем , меньший по размеру по сравнению с оригинальным.

В принципе, наличие разъема HDMI на видеокарте совершенно необязательно, его с успехом заменяет переходник с DVI на HDMI . Он несложен и поэтому прилагается в комплекте большинства современных видеокарт. Мало того - на видеокартах серии HDMI разъему востребована прежде всего на картах среднего и низшего уровней, которые устанавливают в маленькие и тихие баребоны, используемые в качестве медиацентров. Из-за встроенного аудио, видеокарты Radeon » HD 2400 и HD 2600 имеют определенное преимущество для сборщиков подобных мультимедийных центров.

По материалам с сайта компании iXBT.com

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.

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.

1. Передатчик: глазковая диаграмма с заданными границами.
2. 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.
3. 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.