Сигналы разъема vga. Соединение компьютера и монитора: всё о разъёмах и интерфейсах
15-контактный разъем VGA был разработан еще в 1987 году как элемент интерфейса аналоговых мониторов к графической плате системному блока компьютеру. Популярность разъема обеспечивается тем, что режим VGA поддерживается всеми графическими картами. В настоящее время VGA рассматривается как устаревший и в новых устройствах графического отображения активно заменяется на цифровые интерфейсы.
Особенности разъема
Конструктивно разъем VGA выполнен по несимметричной двухкомпонентной схеме. Контакты вилки снабжены защитной юбкой, она же обеспечивает заданное положение вилки относительно розетки при подключении к розетке. Контакты – штыревые, располагаются в три ряда со взаимным смещением соседних рядов на половину шага. На части разъемов номера первого и последнего контактов ряда указаны прямо на торцевой части корпуса.
Форма вилки удобна для подключения, надежность ее соединения с розеткой в собранном состоянии обеспечивается двумя невыпадающими винтами.
Сигналы цветности передаются по коаксиальным трубкам, для передачи сигналов синхронизации используются обычные провода.
Нумерация контактов в vga разъеме
Распиновка VGA кабеля стандартизована, соответствие номеров контактов и их назначение приводится в таблице.
| Номер контакта | Назначение | Обозначение |
| 1 | Сигнал красного цвета | RED |
| 2 | Сигнал зеленого цвета | GREEN |
| 3 | Сигнал синего цвета | BLUE |
| 4 | Не задействован | — |
| 5 | Земля | GND |
| 6 | Земля канала красного сигнала | RED RTN |
| 7 | Земля канала зеленого сигнала | GREEN RTN |
| 8 | Земля канала синего сигнала | BLUE RTN |
| 9 | + 5 B | VDC |
| 10 | Земля | GND |
| 11 | Младший (нулевой) бит идентификатора монитора | ID0 |
| 12 | Единичный бит идентификатора монитора | ID1 |
| 13 | Импульсы строчной синхронизации | HSync |
| 14 | Импульсы кадровой синхронизация | VSync |
| 15 | Старший бит идентификатора монитора | ID2 |
Самостоятельное изготовление кабеля VGA
При наличии исходных материалов изготовление кабеля VGA и замена поврежденного разъема не составляет проблем.
Некоторые производители отказываются от соблюдения стандарта в части раскладки проводов. Поэтому перед началом изготовления кабеля VGA необходимо проконтролировать этот момент по технической документации.
Распиновка VGA разъема осуществляется по схеме, изображенной на рисунке, нумерация контактов в ряду для приборной части соединителя производится справа налево и сверху вниз. Контакты довольно удобны для пайки, после ее выполнения место подключения следует заизолировать кембриком или трубкой-термоусадкой.
Что природа, что технологии, преследуют развитие от простого к сложному, от меньших возможностей – к большим. Это в полной мере касается видеотехники и, как ее неотъемлемой части, интерфейсных разъемов и кабелей – они тоже развиваются, происходит переход от устаревших стандартов к новым, в рамках одного стандарта идет «доводка» до максимально возможной пропускной способности и наиболее полного использования базовых возможностей. Вместе с тем, такая эволюция соединительных кабелей и интерфейсов приводит к определенной путанице, ведь некоторые особенности скрыты от глаз и доступны только в инженерных спецификациях, разобраться в которых обычному пользователю не всегда удается. Именно поэтому компания «Переходники ТМ» подготовила материал, объединяющий сведения о разъемах и кабелях для передачи видеоинформации – в помощь покупателям.
Для начала оговоримся: мы не будем рассматривать экзотические и редкие типы интерфейсов вроде USB Type-C и беспроводных (Miracast, WiDi, DLNA), забудем об анахронизмах типа SCART и S-Video ,а также не будем обсуждать RCA, так как обсуждать в нем, собственно, нечего – он прост, как топор. Предметом нашего разговора будут современные и актуальные типы соединений и передающих видеосигнал проводов: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort и Thunderbolt.
Немного теории, без которой не обойтись
Несмотря на внешнюю запутанность стандартов и множество параметров, все видеоинтерфейсы характеризуют три определяющих характеристики.
- Тип сигнала (аналоговый или цифровой).
- Максимально возможное разрешение.
- Максимальная пропускная способность.
Если и были когда-то сомнения в будущем цифровой передачи видео, то время их бесследно рассеяло – аналоговый формат на данный момент присутствует в аппаратуре скорее для совместимости со старыми модулями, но не как современная технология. «Цифра» проще передается на большие расстояния, более помехоустойчива, ослабленный сигнал практически без проблем поднимается до стандартных уровней, а выпадения и искажения обрабатываются и компенсируются. Есть и еще одно немаловажное соображение. В любом современном устройстве видеосигнал формируется в цифровом формате, да и мониторы оперируют им же, поэтому более логично сразу передавать этот сигнал напрямую, нежели преобразовывать его в аналоговый для передачи, а затем обратно. Этот устаревший вариант используется лишь в тех случаях, когда одно из соединяемых устройств не имеет цифрового интерфейса.
Максимальное разрешение и пропускная способность взаимозависимы. Если для вывода картинки некоего разрешения требуется какое-то количество байтов, то именно способность соединения передавать это количество байтов за единицу времени и определяет ограничения максимального разрешения.
Поскольку мы теперь знаем основные параметры интерфейсов, пора переходить к конкретике.
VGA(англ. Video Graphics Array)
Несмотря на то, что ведущие мировые производители заявили об отказе от этого интерфейса уже в 2016 году, следует отдать ему должное – VGA с небольшими усовершенствованиями начал свой путь в далеком 1987-м и в течение почти тридцати лет верой и правдой служил для передачи сигнала на мониторы. Думается, что он разменяет и свой «сороковник», правда, только в тех устройствах, которые к тому времени останутся в работе.
За исключением DVI-A, из аналоговых интерфейсов только VGA активно используется по настоящее время, однако перед более современными собратьями у него нет ни одного преимущества, кроме доступности и простоты.
Сейчас в отношении VGA возникает еще и некоторая путаница, касающаяся максимально поддерживаемого разрешения, и даже в спецификациях с какого-то момента указывается 1280×1024 пикселей, хотя у каждого, кто владел или владеет монитором с VGA-входом, найдется масса примеров поддержки разрешения 1920×1080 и даже 2048×1536 пикселей. Происходит это неслучайно. В то время, когда интерфейс VGA был на взлете своих перспектив, производители старались видеокарты и мониторы оснащать мощными производительными ЦАП и АЦП (цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи), а именно от них зависела производительность всего канала VGA и, следовательно, разрешение. Сейчас видеокарты и прочие видеоустройства если и оснащаются интерфейсом VGA, то зачастую с чипами самого нижнего ценового диапазона, попросту не вытягивающими большие параметры.
Распиновка VGA:
Максимум, доступный VGA-интерфейсу – это HD-качество. Ни о каком FullHD, а тем более, о передаче 3D, речь даже не идет.
DVI (англ.Digital Visual Interface)
Появление интерфейса DVI открыло новые горизонты, однако не упростило, а даже несколько усложнило жизнь пользователям. Дело в том, что стандарт предусматривает одновременное существование трех разновидностей: DVI-A (только аналоговыйсигнал), DVI-D (только цифровой), DVI-I (оба типа сигнала), причем два последних имеют одноканальные и двухканальные варианты. Весь этот «зоопарк» имеет отличающиеся разъемы и, безусловно, различные параметры.
Вероятнее всего, что DVI-A, поддерживающий только аналоговый видеосигнал, уйдет даже быстрее, чем VGA, потому что пользователь вряд ли будет долго терпеть интерфейс, который имеет ограниченную совместимость и кажется ущербным даже в пределах родного стандарта.
Совсем другая ситуация с цифровыми вариантами DVI, а уж с двухканальными она складывается еще интереснее. Благодаря вдвое большей скорости передачи информации, двухканальные способны поддерживать разрешение вплоть до 2560×1600 пикселей. Возможно даже появление особого стандарта на подключение двумя кабелями DVI-I для передачи 4К2К (такие технологии присутствуют на рынке), если интерфейс не будет вытеснен стандартом HDMI, а затем PisplayPort и Thunderbolt .
| Тип DVI | Типи нтерфейса | Максимальное разрешение | Полоса пропускания |
| Аналоговый | |||
| DVI-D Single Link (одноканальный) | Цифровой | 4,59 Гбит/с |
|
| DVI-DDualLink (двухканальный) | Цифровой | 2048х1536 | 9, 9 Гбит/с |
| DVI-I Single Link(одноканальный) | Аналоговый /цифровой | 4,59 Гбит/с |
|
| DVI-I Dual Link(двухканальный) | Аналоговый /цифровой | 9, 9 Гбит/с |
Распиновка DVI:
Недостатками DVI принято считать, однако, не излишнее количество модификаций, а чувствительность к качеству кабелей и, в особенности, к их длине. Впрочем, для домашнего использования предусмотренных стандартом максимальных десяти метров вполне достаточно.
Бесспорным достоинством (кроме технических характеристик) DVI является его распространенность. Сейчас трудно найти видеоустройство, не оборудованное этим интерфейсом, будь то профессиональный комплекс видеомонтажа или простой кухонный телевизор.
HDMI (англ. High Definition Multimedia Interface)
Как бы ни был хорош DVI, но группу компаний Sony, Thomson, Hitachi, Philips, MatsushitaElectricIndustrial и SiliconImage он устраивал не во всем, и они инициировали разработку нового интерфейса, совместимого с предыдущим по электрическим сигналам, но имеющего новые разъемы, более расширенные возможности и гораздо большую полосу пропускания. Во что это вылилось, мы знаем: HDMI готов обойти DVI в гонке интерфейсов, более тысячи производящих компаний считают полный переход на него необходимостью, а выпускающиеся сейчас видеоустройства оснащаются им по умолчанию.
Возникает вопрос: что же такое новое привнесли разработчики в почти тот же интерфейс, если он вдруг стал настолько жёстко конкурировать со своим предшественником? Пожалуй, без перечисления не обойтись.
- В интерфейсе появилась возможность передачи звука, да не просто звука, а многоканального (до 32-х) высококачественного цифрового аудио. Это нововведение впервые позволило заговорить о кабеле «на все случаи жизни», подходящем для любых конфигураций аппаратуры, будь то домашняя или профессиональная. Звуковые данные передаются в формате, предусматривающем защиту от копирования.
- Интерфейс позволяет передавать субтитры, а также сигналы для управления «ведомым» устройством.
- Пропускную способность удалось увеличить до 18 Гбит/с.
Распиновка HDMI:
Не обошлось и без некоторых накладок. Разница в версиях интерфейса (начальная 1.0, а актуальная на данный момент 2.0) значительна, и при соединении устройств с разными версиями HDMI вы получите производительность и возможности, ограниченные более низкой версией. Это касается не только пропускной способности, но и такой «вкусности», как 3D – вы ее можете попросту не получить из-за старого кабеля или переходника. Но беда даже не в этом, а в том, что кабели в своем большинстве никак не маркируются, и сходу определить версию не сможет даже специалист.
Ограничение по длине кабеля для HDMI – до 20 м, однако специалисты советуют не применять кабели более 10 м во избежание потерь и появления артефактов на изображении. Если же требуется работа с HDMI на большие расстояния, рекомендуется применять репитеры, эквалайзеры и видеосендеры.
Существует три разновидности разъемов HDMI:
- HDMI (Type A)
- mini-HDMI (Type C)
- micro-HDMI (Type D)
| Версия HDMI | Типи нтерфейса | Максимальное разрешение | Полоса пропускания |
| HDMI 1.3 | Цифровой | 10.2 Гбит/с |
|
| Цифровой | 10.2 Гбит/с |
||
| Цифровой |
В настоящее время интерфейс HDMI остается вне конкуренции, а он еще даже не достиг своего технологического пика. Несмотря на появление более быстрых и мощных DisplayPort и Thunderbolt, цена на них остается в диапазоне, недосягаемом для массового пользователя, поэтому альтернативы HDMI пока нет.
DisplayPort
Как может показаться, этот интерфейс был разработан на смену HDMI, однако думать так было бы ошибкой. Он создавался в качестве альтернативы DVI, так как недостатки последнего и не очень далекие перспективы были понятны уже в 2006 году. Кроме того, бороться с HDMI в сфере массового применения новый интерфейс не мог из-за более высокой расходной части, поэтому и был рассчитан на использование в профессиональном сегменте. Впрочем, он и сейчас встречается нечасто даже на профессиональной аппаратуре, однако специалисты, занимающиеся обработкой и монтажом видео, компьютерной графикой и дизайном, признают за ним более качественную передачу «картинки».
Можно говорить о способности DisplayPort последних версий (1.2 и 1.3) работать с 3D и 4Кx2К, можно обсуждать поразительную «скорострельность», однако главная его «фишка» заключается в наличии независимых каналов с большой пропускной способностью, что позволяет последовательно соединять до четырёх мониторов с разрешением 1920х1200, или двух с разрешением 2560х1600 пикселей.
Примечательно то, что компания Apple с самого появления DisplayPort ориентировала на него свои передовые продукты, а в линейках других производителей массовых компьютеров и ведеотехники решения на базе DisplayPort появились далеко не сразу. Теперь та же политика со стороны Apple проводится и в отношении интерфейса Thunderbolt.
Разновидности разъемов:
- DisplayPort
- MiniDisplayPort
Thunderbolt
Великолепные показатели, продемонстрированные интерфейсом DisplayPort, дали толчок к новым исследованиям, которые были начаты компанией Intel и привели в конечном итоге к появлению нового стандарта – Thunderbolt. Изначально задуманный, как способ передачи данных исключительно по оптоволоконным кабелям, впоследствии получил и вариант реализации с медью. С одной стороны, это позволило значительно удешевить соединительные кабели, с другой – получить возможность передачи питания к периферийным устройствам, чего не позволяло оптоволокно. В итоге, на данный момент на рынке одновременно присутствуют оба варианта.
Интерфейс Thunderbolt использует разъем MiniDisplayPort (MDP) и электрически совместим с форматом DisplayPort, однако есть и свои особенности. Дело в том, что кабели Thunderbolt реализованы, как активные устройства с собственной электронной схемой внутри, а кабели MiniDisplayPort являются пассивными устройствами, поэтому не подходят для подключения устройств Thunderbolt в любом из вариантов, кроме «Источник-Thunderbolt – Монитор-MiniDisplayPort». При комбинации «Источник-Thunderbolt – Монитор-Thunderbolt» должен быть использован исключительно кабель Thunderbolt, а источник MiniDisplayPort не может быть подключен к монитору Thunderbolt вообще.
| Версия кабеля Thunderbolt | Типи нтерфейса | Максимальное разрешение | Полоса пропускания |
| Цифровой | 4096×2160 | ||
| Оптоволокно | Цифровой |
Длина кабелей формата Thunderbolt может доходить до нескольких десятков метров, и этот интерфейс способен поддерживать до шести отображающих устройств в цепочке.
Несмотря на то, что стандарт активно продвигается компаниями Apple и Intel, Thunderbolt еще очень далёк от масс, он остается уделом профессионалов и атрибутом топовой продукции Apple. Но, как и любой перспективный интерфейс, со временем будет неуклонно дешеветь и станет доступнее.
Заключение
Какую бы видеосистему вы не строили, основной целью всегда является получение наиболее качественного изображения, поэтому рекомендации по выбору соединений не будут лишними.
Первым делом вы должны ознакомиться с доступными интерфейсами. Если устройства имеют их не по одному, а, скажем, соседствуют VGA и HDMI, то выбор в пользу HDMI однозначен, если на стыкуемом устройстве он тоже присутствует. Собственно, VGA, как морально устаревший стандарт, вообще желательно использовать только там, где других вариантов не остается. Если же выбор есть, то он, как правило, находится в перечне DVI, HDMI, DisplayPort.
Как наиболее распространенные, DVI и HDMI имеют максимальные шансы на применение. Там, где не ожидается просмотр видео в ультравысоком разрешении и не требуется вывод звука, DVI будет вполне достаточно. Если же строится современная видеосистема для просмотра на проекторе или большом плазменном телевизоре, то обеспечить максимум качества сможет HDMI.
Каждый пользователь ПК рано или поздно сталкивается с подключением своего ноутбука или персонального компьютера к монитору с помощью различных кабелей и разъемов. Все они отличаются между собой по структуре, качеству картинки и максимально допустимой длине кабеля. В 90-е годы для подключения ЭЛТ мониторов использовался 15-ти пиновый разъем VGA, который выдавал хорошее изображение для того времени. Со временем разрешения которое выдает VGA стало недостаточно и ему на смену пришел новый 17 (17-29) пиновый интерфейс DVI с возможностью отобразить намного большее разрешение из-за его большей пропускной способности .
DVI разъем
Для разработки Digital Visual Interface (DVI) крупные компании объединили свои усилия. Совместно было принято решение о нецелесообразности дважды конвертировать сигнал. Вследствие этого разработчики пришли к решению о создании единого цифрового интерфейса, который сможет выводить исходное изображения без лишних изменений и потерь качества.
Основной принцип работы интерфейса заключается в новой технологии протокола кодирования данных TMDS. Информация, предварительно реализированная протоколом, последовательно передается на устройство.
Интерфейс позволяет достичь разрешения 1920х1080 при частоте в 60 Гц. Таких параметров позволяет добиться пропускная способность 1,65 Гб/с и это при использовании одного соединения TMDS. Если же используются два соединения, то скорость возрастет до 2 Гб/с. При таких высоких показателях DVI на голову превосходит своих предшественников.
Для простого пользователя объяснить, чем так хорош Digital Visual Interface можно сказав лишь то, что это цифровой видеоинтерфейс. Отличить его от аналогового предшественника не составит труда — разъемы всегда белого цвета, что не дает возможности его спутать с другими. Форма и большее количество пинов также является характерным отличием интерфейса.
Кабель у интерфейса ограничен по длине, как и у других разъемов, максимальная его длинна составляет не более 10 м, что на 7 метров больше чем у VGA.
Основные виды и отличия
Помимо характерных отличий от других интерфейсов Digital Visual Interface также отличается и между собой. Основными отличиями между ними является количество каналов и наличие возможности передачи аналогового сигнала. Рассмотрим популярные вариации подробнее:
Подвести итог о разнице между разъемами можно просто — буква D говорит о наличии только цифрового сигнала, буква А – только аналогового, буква I говорит о наличии обоих типов сигнала.
В случае, когда на видеокарте есть Digital Visual Interface выход, а на мониторе только VGA подойдут переходники. При приобретении переходников нужно понимать разницу между DVI-I и DVI-D, первый сможет передать сигнал на VGA т.к. присутствует аналоговый канал, а вот второй не имеет аналогового канала связи и передать по нему изображение через переходник не получится, для этого используют специальные дорогостоящие конвертеры.
Помимо переходников DVI–VGA и VGA-DVI существуют и другие DVI–HDMI, HDMI–DVI, DVI-DisplayPort, DisplayPort-DVI, все они передают между собой цифровой сигнал и проблем с подключением возникнуть не должно.
Недостатки технологии
Единственным существенным недостатком технологии является ограничение по длине кабеля . К примеру, при использовании кабеля длиной в 15 м максимальное разрешение, которого можно будет добиться составляет 1280х1024, но если использовать всего 5 метровый кабель разрешение возрастет до 1920х1200. Если требуется подключить устройство на большом расстоянии без потери сигнала придется использовать дополнительные репитеры , которые усилят сигнал.
VGA разъем
В 1987 году компания Canon предоставила миру новый разъем VGA (Video Graphics Array), который был установлен на одноименную видеокарту. Возможностей технологии было более чем достаточно, ведь первоначальное разрешение было 640х480. Максимально возможное разрешение без потери качества изображения, которое способен выдать Video Graphics Array, составляет 1280х1024. Несмотря на то, что давно появились более эффективные интерфейсы, которые вытесняют VGA с рынка, множество телевизоров и видеоустройств по прежнему комплектуются данным разъемом. Причиной вытеснения стало появление новых мониторов, которые требуют большего разрешения.
Разъем имеет 15-ти пиновую распайку и маркируется синим цветом (за редкими исключениями), что позволяет легко отличить его от DVI (белый). Максимальная длинна кабеля для подключения ограничивается 3 м.
Вследствие развития технологий появился новый стандарт Super Video Graphics Array или SVGA, который использует такое же 15-ти пиновое подключение, что и Video Graphics Array но значительно превосходит его технически. Основным отличием SVGA от VGA является количество отображаемых цветов , их в новой версии интерфейса стало 16 млн, при 256 цветов у старого.
Основные виды
У VGA разъемов существует три основных разновидности DDC1, DDC2, E-DDC:
- DDC1 – позволяет монитору в одностороннем порядке передавать данные с информацией о своих характеристиках на компьютер. После чего видеокарта определяет данную информацию на кабеле и обнаруживает подключенный к ней монитор DDC
- DDC2 – спецификация этого вида позволяет уже обмениваться информацией в двухстороннем порядке. Сперва монитор передает свои данные на компьютер, после чего компьютер подстраивает нужные параметры под подключенный монитор.
- E- DDC – представляет собой самую эффективную спецификацию. Информация о данных подключенного монитора сохранялась в памяти устройства.
Все 15 контактов расположены в 3 ряда по 5 контактов. Первые три контакта отвечают за передачу аналогового видеосигнала трех разных цветов (1,2,3). Каждый из них имеет свою землю — 6,7,8 соответственно. 13 и 14 контакты отвечают за горизонтальную и вертикальную синхронизацию. Помимо передачи видеосигнала интерфейс обладает двухсторонней связью с монитором.
Распиновка интерфейса:
Если речь идет о миниразъеме mini VGA (уменьшенном аналоге с теми же параметрами), то распиновка будет следующей:
Удлинители
Существуют ситуации, когда компьютер и подключаемый монитор или телевизор находятся в разных комнатах и для их подключения потребуется кабель нестандартной длинны. Его можно купить в любом компьютерном магазине, но появляются две проблемы:
- слишком большая цена кабеля — от 20 долларов за 15 метров;
- жесткость стандартного кабеля, что становится большой проблемой для красивой и правильной укладки в плинтуса. Если же при монтаже кабеля требуется пройти через стену, то заводской кабель явно не поможет т.к. придется сверлить отверстие диаметром в 40-мм.
В подобных случаях идеальным решением будет сделать удлинитель самостоятельно. В этом придет на помощь обычная витая пара 5 или 6 категории.
В вопросе цены она значительно выигрывает у заводского удлинителя Video Graphics Array, цена ее составляет около 15 рублей за метр, а диаметр всего 8 мм.
Используя всего 8 контактов витой пары можно с легкостью спаять удлинитель, но можно поступить еще проще купив в магазине переходник VGA — RJ-45.
DVI-D — VGA переходник своими руками
Найти такой переходник невозможно. Виной всему то, что технологии используют разные порты и типы данных. Если внимательно посмотреть на распиновку DVI-D то станет заметно, что на нем отсутствуют контакты для передачи аналогового сигнала, который требуется для VGA.
В таком случае может помочь конвертер DVI-D – VGA, который преобразует цифровой сигнал исходящий от Digital Visual Interface, в аналоговый. Это единственный вариант подключения.
Стоит заметить
, что если выломать 4 «лишних контакта» из-за которых обычный переходник не вставляется в разъем, то все-равно ничего работать не будет, поскольку именно они отвечают за передачу аналогового сигнала.
Максимальная длина кабеля
Все интерфейсы имеют ограничение по максимально допустимой длине кабеля при которой не теряется качество сигнала. Чем больше длинна кабеля, тем хуже сигнал, а соответственно и максимальное разрешение. Для каждого вида максимальная длинна разная, поскольку интерфейсы используют различные технологии и типы сигналов.
Для DVI – 10, VGA – 3 м, HDMI – 10 м.
Отличие DVI и VGA
Основным отличием этих разъемов является максимальное разрешение и качество картинки . Кроме этого Digital Visual Interface имеет от 17 до 29 пинов, при том как VGA всего 15. Еще одним отличием является тип сигналов с которыми работают интерфейсы: у VGA это аналоговый, а у Digital Visual Interface — цифровой. Именно по этой причине VGA приходится проделывать конвертацию дважды, что значительно ухудшает качество получаемого изображения.
Что лучше DVI или HDMI
В сравнении этих двух интерфейсов можно сказать о некой их равнозначности. Большим преимуществом HDMI является то, что с помощью всего одного кабеля можно передавать как видео, так и аудио данные, тем самым уменьшив количество проводов, которых в современных мультимедийных системах предостаточно. Существенным отличием является максимальное разрешение , которое у HDMI на данный момент может составлять 10240 × 5760.
Разница между VGA и HDMI
Некорректно сравнивать два этих интерфейса из-за их разницы во времени создания. HDMI достаточно новый разъем, который предоставляет пользователю прекрасную картинку и отличный звук всего в одном кабеле. Video Graphics Array сейчас используется по большей части в старой технике не совместимой с новыми технологиями.
Таблица 1 Обозначение выводов VGA разьёма
| Вывод | Имя | Направление | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | RED | Красное видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 2 | GREEN | Зелёное видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 3 | BLUE | Синие видео (75 Ом, 0.7 В) | |
| 4 | RES | Зарезервировано | |
| 5 | GND | Земля | |
| 6 | RGND | Земля для красного | |
| 7 | GGND | Земля для зелёного | |
| 8 | BGND | Земля для синего | |
| 9 | KEY | - | Не используется |
| 10 | SGND | Земля для синхро сигналов | |
| 11 | ID0 | Не используется | |
| 12 | SDA | I 2 C двунаправленная передача данных | |
| 13 | HSYNC or CSYNC | Горизонтальная синхронизация | |
| 14 | VSYNC | Вертикальная синхронизация | |
| 15 | SCL | I 2 C синхро сигнал |
Отбросим I2C и остаётся всего несколько выводов. Все земли можно соединить вместе, в итоге будет 3 цвета RGB, на эти выводы подаётся аналоговое напряжение от 0 до 0.7 В, чем больше напряжение на цветовом входе тем "насыщеннее" данный цвет. 0.7 В на всех 3 выводах дадут самый яркий белый цвет на который способен монитор. Таким образом можно получить практически любой цвет смешиванием 3-ёх составляющих. Для простоты я буду подавать на каждый из выводов либо 0 либо 0.7 В. Если хочется большого разнообразия цветов, нужно использовать преобразователи из цифрового кода в аналоговое напряжение ЦАП. Его можно составить самому с помощью резисторной матрицы . Либо достать специальную микросхему, к примеру: AD664
На выводах вертикальной и горизонтальной синхронизации действуют уровни ТТЛ сигналов.
- Уровень логического нуля, не более +0,8 В
- Уровень логической единицы, не менее +2,4 В
Вообщем они стабильно работают с МК при 3.3 В и 5 В.
При питании от 3.3 В (стандартное напряжение ПЛИС) (логическая 1 ≈ 3.3 В)
на цветовые входы сигнал подаётся через резисторы 270 Ом.
Как мы помним входное сопротивление цветовых VGA входов 75 Ом.
Рассчитаем максимальное напряжение:
3.3 * 75 / (75 + 270) = 0.717 В
Немного превышает, но работает без проблем.
При питании от 5 В, потребуется резисторы номиналом:
R = 3.3 * 75 / 0.7 - 75 = 460 ≈ 470 Ом
Остаётся узнать в какие моменты подавать единички и нолики на эти выводы.
Разрешение изображения и частота обновления определяется интервалами импульсов синхронизации. Во время синхроимпульсов на RGB выводах, должно быть 0 В.
Видео данные 1 строки - горизонтальный синхро импульс - видео данные 2-ой строки - горизонтальный синхро импульс - видео данные 3-ей строки - ********************* - рисуем последнюю строку - большой вертикальный синхроимпульс (вместе с горизонтальным) - Всё по новой.
Рассмотрим параметры для разрешения 640 x 480 @ 60 Гц
Таблица 2 частотные параметры VGA интерфейса
Таблица 3 временные параметры для горизонтальной линии
Таблица 3 временные параметры для 1 кадра
Не обязательно использовать точно такие же значения как в таблице, лишь бы они были достаточно близкими. Для данного разрешения используются отрицательные вертикальный и горизонтальный синхроимпульсы, для других разрешений это может не совпадать.
Можно заметить что частота вертикальной синхронизации иногда не совпадает с частотой обоновления экрана. LCD моинторы пришли на смену ЭЛТ мониторов, которые заменили большие телевизоры с электронно-лучевой трубкой. Когда появилась возможность выводить цветное изображение на экран у американских инженеров возникла проблема, тот стандарт частоты передачи звука который они выбрали "не согласуется" (вызывает помехи) с 60 Гц. Стандарт для частоты был 44.056 кГц. Но они выяснили что изменение частоты на 0.1 % позволит это исправить и т.к. стандарт передачи звука был уже общепринятым, они уменьшили частоту оновления экрана.
60 * 0.999 = 59.94
Т.к. многие значения были приняты ещё тогда, производели к ним привыкли и продолжают использовать, если сейчас изменить стандарт то придётся проделать слишком большую работу, не считая того что многие устройства могут просто перестать работать с новыми стандартами.
Подробней про это можно прочитать и
Я не знаю причину отличий другиих значений и почему нельзя было сделать временные интервалы кратные 10, 5 или хотя бы 2.
Из таблиц видно что есть время когда на экран ничего не выводится, это сделано для синхронизации, это можно представить будто наш рисующий луч (раньше изображение отобрадалось электронным лучём) уходит за границы экрана. Также нужно подождать несколько пустых линий, которые уходят под эвидимый экран.
 |
| Рис. 8 Экран с зонами синхронизации (Blanking Time) |
Легче рассчитать и реализовать время 1 пикселя и затем всё подстраивать под него, иногда указывается просто частота пикселей и остальные значения в пикселях.
В принципе это всё что ннеобходимо знать чтобы рисовать на VGA мониторе, осталось запрограммировать (или любым другим способом) цифровое устройство и попытаться вывести изображение.
Телевизор работает почти также, но там только "1 провод", значит все сигналы соединены вместе, если цвет не так важен, то принцип тот же.
Попробуем вывести изображение и посмотреть на осцилограмму сигнала.
У меня есть готовая тестовая программа для ПЛИС отсюда которая выводит данное изображение:
Рассмотрим осцилограмму. Сверху вниз по порядку идут: Красный, Зелёный, Синий, Горизонтальная синхронизация, Вертикальная синхронизация.
Здесь отображен 1 кадр, можно догадаться как будет выглядеть изображение, т.к. каждая полоса состоит из имульсов (если приблизить там есть зоны где постоянно 1, но не длинной во всю линию), то не будет одноцветных линий. Если разбить сигналы на столбцы, видно что есть линии на которых промежутки только красного либо зелёного цветов.
Используемые мной значения:
Весь кадр (O) - 16.69284 мс
Ширина вертикального синхроимпульса (P) - 64.08 мкс
1 строка (A) - 31.9176 мкс
Ширина горизонтального синхроимпульса (B) - 3.84 мкс
Частота пикселей - 25 МГц