Книга: Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

8.4.2. Аналоговые интерфейсы RGB

8.4.2. Аналоговые интерфейсы RGB

Интерфейс RGB Analog с аналоговой передачей сигналов яркости базисных цветов позволяет передавать формально неограниченное число оттенков. Сигналы базисных цветов в современных адаптерах формируются 8-разрядными ЦАП, что позволяет выводить 16,7 миллионов цветов (True Color). Для уменьшения перекрестных помех эти сигналы передаются по витым парам, с собственными обратными линиями (Return). Для согласования с кабелем в мониторе каждая сигнальная пара нагружается резистором. Черному цвету соответствует нулевой потенциал на линиях всех цветов, полной яркости каждого цвета соответствует уровень +0,7 В (не все графические адаптеры обеспечивают полную амплитуду сигнала). Сигналы управления, состояния и синхронизации передаются сигналами ТТЛ. Временные диаграммы интерфейса RGB (они применимы и к интерфейсу RGB TTL) иллюстрирует рис. 8.9. Сигналы R, G, В здесь показаны условно — изображены интервалы, во время которых сигналы отображаются засветкой точек экрана (видимая часть изображения — в областях пересечения отображения по кадру и по строке, в остальное время луч принудительно гасится). На рисунке показаны основные временные параметры сигналов. Стандарт VESA DMT (Discrete Monitor Timing, 1994–1998 гг.) задает дискретный ряд вариантов параметров для различных режимов разрешения. Несколько более поздний стандарт VESA GTF (Generalized Timing Formula Standard) задает формулы для определения всех параметров синхронизации, исходными данными для расчета являются следующие:

? формат экрана в пикселах (например, 800?600);

? необходимость дополнительного видимого обрамления (overscan borders);

? тип развертки — построчная (non-interlaced) или чересстрочная (interlaced);

? одна из заданных частот: кадров, строк или пикселов.

Рис. 8.9. Временные диаграммы интерфейса RGB: a — общая картина, б — строчная развертка, в — кадровая развертка

Поскольку стандартов много, один и тот же набор этих параметров разными графическими картами и их драйверами может использовать несколько отличающиеся временные параметры сигнала. Эти вариации приходится компенсировать настройками монитора (размер и смещение по вертикали и горизонтали). Примеры параметров синхронизации для построчной развертки приведены в табл. 8.6. Обратим внимание, что для строчной развертки параметры синхронизации задаются в микросекундах, а для кадровой — в числе строк за это время.

Таблица 8.6. Параметры синхронизации

Впервые аналоговый интерфейс был применен на адаптере PGA фирмы IBM, где для него использовался 9-контактный разъем DB-9S (табл. 8.7). В дальнейшем, начиная с адаптеров VGA, стали применять малогабаритный 15-контактный разъем с таким же внешним размером (табл. 8.8). По назначению сигналов эти интерфейсы в основном совпадают, существуют даже переходные кабели с 15- на 9-контактные разъемы (табл. 8.9). В адаптере PGA используется совмещенная синхронизация (Composite Sync) сигналом (H+V)Sync.; этот режим поддерживают и многие современные мониторы.

Таблица 8.7. Аналоговый интерфейс монитора PGA (разъем DB-9S)

Таблица 8.8. Аналоговый интерфейс монитора VGA(RGB Analog)

? Сигналы DDC Return, SDA и SCL задействуются только при поддержке DDC. При этом контакт 9 может использоваться для питания логики DDC (+5 В).

? Сигнал (H+V)Sync используется при совмещенной синхронизации (Composite Sync).

Таблица 8.9. Переходник 9-15 аналогового интерфейса монитора

Несмотря (в прямом смысле) на наличие ключа — D-образного кожуха, 15-контактные разъемы ухитряются вставлять в перевернутом положении, при этом один из контактов среднего ряда подгибается, а потом и ломается (штырьки этих разъемов тоньше и слабее, чем у 9-контактных). Естественно, монитор, подключенный таким образом, работать не будет.

В компьютерах Macintosh монитор, совместимый по параметрам с VGA, имеет разъем DB-15P (такой же, как и у Game-порта PC). Назначение его выводов приведено в табл. 8.10.

Таблица 8.10. Разъем VGA Macintosh

Кроме передачи изображения, по интерфейсу передают информацию, необходимую для автоматизации согласования параметров и режимов монитора и компьютера. «Интересы» компьютера представляет дисплейный адаптер, к которому и подключается монитор. С его помощью обеспечиваются идентификация монитора, необходимая для поддержки PnP, и управление энергопотреблением монитора.

Для простейшей идентификации в интерфейс ввели четыре логических сигнала ID0-ID3, по которым адаптер мог определить тип подключенного монитора IBM. Со стороны монитора эти линии либо подключались к шине GND, либо оставлялись неподключенными. Однако из этой системы идентификации использовали лишь сигнал ID1, по которому определяют факт подключения монохромного монитора. Монохромный монитор может быть опознан адаптером и иначе — по отсутствию нагрузки на линиях Red и Blue.

Параллельную идентификацию мониторов заменила последовательная по каналу цифрового интерфейса VESA DDC (Display Data Channel). Этот канал построен на интерфейсах I?C (DDC2B) или ACCESS.Bus (DDC2AB), которые требуют всего два ТТЛ-сигнала SCL и SDA. Интерфейс DDC1 является однонаправленным — монитор посылает адаптеру блок своих параметров по линии SDA (контакт 12), которые синхронизируются сигналом V.Sync (контакт 14). На время приема блока параметров адаптер может повысить частоту V.Sync до 25 кГц (генератор кадровой развертки по такой высокой частоте синхронизироваться не будет). Интерфейс DDC2 является двунаправленным; для синхронизации используется выделенный сигнал SCL (контакт 15). Интерфейс DDC2AB отличается тем, что допускает подключение ПУ, не требующих высокой скорости обмена, к компьютеру по последовательной шине ACCESS.Bus (см. п. 11.1.2).

Блок параметров расширенной идентификации дисплея EDID (Extended Display Identification) имеет одну и ту же структуру для любой реализации DDC (табл. 8.11).

Таблица 8.11. Блок расширенной идентификации EDID

Для управления энергопотреблением монитора в соответствии со стандартом VESA DPMS (Display Power Management Signaling) используются сигналы кадровой и строчной синхронизации V.Sync и H.Sync (табл. 8.12).

Таблица 8.12. Управление энергопотреблением монитора (VESA DPMS)

Разъемы, применяемые в современных адаптерах и мониторах SVGA, не предназначены для передачи высокочастотных сигналов. Пределом для них является примерно 150 МГц, что для высокого разрешения и высокой частоты регенерации недостаточно. Поэтому на больших профессиональных мониторах с высокими разрешением и частотами синхронизации и на соответствующих адаптерах имеются BNC-разъемы для соединения с помощью коаксиальных кабелей. Мониторы с коаксиальными входами могут быть подключены и к адаптерам с разъемом DB-15, для чего выпускаются специальные переходные кабели. У этих кабелей может быть 3–5 75-омных коаксиальных разъемов BNC:

? 3 разъема — сигналы базисных цветов, смешанная синхронизация (composite sync) передается в канале зеленого цвета;

? 4 разъема — смешанная синхронизация передается по отдельному кабелю;

? 5 разъемов — вертикальная и горизонтальная синхронизация передается по раздельным кабелям.

С помощью коаксиальных кабелей возможно удаление монитора от компьютера на расстояние до 10–15 м при хорошем изображении.

Для расширения частотного диапазона (и учитывая тенденцию к использованию последовательных шин USB и Fire Wire) для подключения ПУ к системному блоку компьютера VESA в 1995 г. предложила новый тип разъема EVC (Enhanced Video Connector). В 1998 г. была принята новая редакция, и разъем переименован в P&D-A (Plug&Display-Analog) с небольшими изменениями, касающимися резервных контактов и цепей питания зарядного устройства. Кроме обычного аналогового интерфейса RGB и канала DDC2, разъем P&D-A (EVC) имеет контакты для видеовхода, входные и выходные стереоаудиосигналы, шины USB и Fire Wire, а также линии питания постоянного тока для зарядки аккумуляторов портативных ПК. Разъем имеет две секции: высокочастотную для присоединения четырех коаксиальных кабелей и низкочастотную на 30 контактов (рис. 8.10, табл. 8.13). Контакты высокочастотной секции, хотя и не являются коаксиальными, позволяют передавать сигналы с частотами до 2 ГГц. Контактом экранов является крестообразная перегородка. При использовании 75-омных коаксиальных кабелей на частоте 500 МГц гарантируется уровень отражений и перекрестных помех не выше 2%. Высокочастотная секция — контакты C1-С4 и C5 (экран) — требуется для передачи цветовых сигналов R, G, В и синхросигнала пикселов PX Clock. Синхросигнал пикселов «интересен» матричным дисплеям (с их цифровой природой), его использование позволяет уменьшить погрешности передачи видеоинформации. Частота этого сигнала равна либо частоте сканирования пикселов, либо ее половине (на высокой частоте нужна двойная синхронизация, по фронту и спаду, что уравнивает требования к полосе пропускания для линий цветовых данных и линии синхронизации пикселов).

Рис. 8.10. Разъем EVC и P&D (розетка)

Таблица 8.13. Разъем P&D-A (EVC)

Разъем поделен на компактные зоны для каждой группы сигналов, правда, шины USB и 1394 используют общий контакт для экрана. Назначение контактов видеовхода (S-Video или композитный, PAL или NTSC) может программироваться по каналу DDC2.

Стандарт определяет три уровня реализации: базовый, мультимедийный и полный. Базовый включает только видеосигналы и DDC, в мультимедийном должны быть аудиосигналы. При использовании коннектора в полном объеме монитор превращается в коммутационный центр, который соединяется с компьютером одним кабелем, а все остальные ПУ (включая клавиатуру, мышь, принтер) подключаются к монитору. Разъем может использоваться для подключения портативного ПК к док-станции. EVC собирает сигналы от разных подсистем — графической, видео, аудио, последовательных шин и питания. Этот общий разъем, устанавливаемый на корпусе системного блока, может соединяться с разными платами внутренними кабелями через промежуточные разъемы. Этот разъем не следует путать с похожим по виду и названию разъемом P&D-A/D, описанным в следующем пункте. Разъемы EVC на компьютерах встречаются нечасто, и это объясняется не только их довольно высокой ценой. Устанавливать EVC на графическую карту неудобно (она «обрастет» лишними интерфейсными шлейфами), а интегрированные системные платы редко имеют графические адаптеры с выдающимися параметрами, для которых он нужен.

Оглавление книги