Что нужно знать о видеокартах? Часть 2.
Архитектура ПК x86 существует на рынке уже более двух десятков лет, но, наверное, не все знают, что мощные графические ускорители, отвечающие в компьютере за визуализацию 2D и 3D, появились только в середине 90-х годов.
Чтобы не терять возможность модернизации, видеокарта обычно представляет собой дополнительную плату, которая вставляется в слот материнской платы вашего ПК. Самые дешёвые графические решения, от которых требуется только 2D или работа под Windows, часто интегрированы в чипсет материнской платы. Современные видеокарты могут похвастаться впечатляющим списком возможностей и спецификаций, которые год от года всё увеличиваются. Сегодня в обзорах графических ускорителей можно встретить такие термины, как HDMI, ROP, пропускная способность, пиксельные шейдеры и т.д. Но если вы ещё не стали опытным пользователем, то вся эта терминология превращается просто в кашу в голове. И чтобы её устранить, мы решили выпустить очередное руководство для начинающих пользователей, на сей раз посвящённое видеокартам. Руководство разбито на три части.
Кроме того, мы рекомендуем ознакомиться с другими статьями THG.ru, которые будут полезны для начинающих пользователей.
Главная разница между DVI и HDMI
Основная разница между DVI и HDMI заключается в том, что второй способен передавать не только видео, но и звук. Первый же передаёт только видеопоток, для воспроизведения аудио предлагается подключить внешние колонки к соответствующей плате расширения (звуковой карте или подобному устройству).
Кроме того, максимальное разрешение видеопотока в протоколе HDMI 2.0 составляет 4K (3840× 2160 точек) при частоте развёрстки в 50/60 Гц. У «конкурента» этот параметр составляет 1920×1200 точек при частоте развёрстки в 60 Гц (и 1920×1080 точек при 75 Гц). Но оно может быть увеличено двукратно при использовании технологии Dual Link.
Тем не менее, при сравнении этих параметров стоит учитывать и поколение протокола. Разница между DVI и HDMI разных семейств может быть значительной.
Разъемы для подключения устройств вывода
На выбор видеокарты может повлиять и имеющийся или предполагаемый к приобретению монитор. Так, для современных LCD мониторов с DVI входом очень желательно, чтобы на видеокарте был разъем DVI. К счастью, практически на всех современных решениях сейчас есть как минимум один порт DVI. Еще одна тонкость в том, что если требуется разрешение выше 1920х1200 по цифровому выходу DVI (такие мониторы редки и дороги, но они существуют), тогда нужно обязательно выбирать видеокарту с поддержкой Dual-Link DVI, такие модели есть в семействах ATI RADEON X1000 и NVIDIA GeForce 7 и выше. Рассмотрим основные разъемы, использующиеся для подключения устройств отображения информации.
Аналоговый D-Sub разъем (также известен как VGA выход или DB-15F)
Это давно известный нам и привычный 15-контактный разъем для подключения аналоговых мониторов. Сокращение VGA расшифровывается как video graphics array (массив пикселей) или video graphics adapter (видеоадаптер). Разъем предназначен для вывода аналогового сигнала, на качество которого может влиять множество разных факторов, таких, как качество RAMDAC и аналоговых цепей, поэтому качество получаемой картинки может отличаться на разных видеокартах. Современные видеокарты обычно используют качественные компоненты и дают четкую картинку на всех поддерживаемых разрешениях, а вот старые видеоплаты в высоких разрешениях могли давать некачественную картинку.
Разъемы D-Sub были фактически единственным стандартом до времени широкого распространения LCD мониторов. Такие выходы до сих пор чаще всего используются для подключения мониторов на электронно-лучевых трубках, да и на современных телевизорах и проекторах они встречаются и по сей день, даже игровая консоль последнего поколения от Microsoft предлагает именно такой метод подключения. Но для подключения LCD мониторов рекомендуется использовать цифровые интерфейсы, самый распространенный из которых DVI.
Разъем DVI (вариации: DVI-I и DVI-D)
DVI — это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК мониторы, начиная с 19″ моделей, за исключением самых дешевых. На фотографии показана видеокарта с тремя разными разъемами: D-Sub, S-Video и DVI. Существует три типа DVI разъемов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (integrated — комбинированный или универсальный):
DVI-D — исключительно цифровое подключение, позволяющее избежать потерь в качестве из-за двойной конвертации цифрового сигнала в аналоговый и из аналогового в цифровой. Этот тип подключения предоставляет максимально качественную картинку, он выводит сигнал только в цифровом виде, к нему могут быть подключены цифровые LCD мониторы с DVI входами или профессиональные ЭЛТ-мониторы с встроенным RAMDAC и входом DVI. От DVI-I этот разъем отличается физическим отсутствием части контактов, и переходник DVI-2-D-Sub, о котором речь пойдет далее, в него не воткнуть. Чаще всего этот тип DVI применяется в системных платах с интегрированным видеоядром, на видеокартах он встречается значительно реже.
DVI-A — это довольно редкий тип аналогового подключения по DVI, предназначенного для вывода аналогового изображения на ЭЛТ приемники. В этом случае сигнал ухудшается из-за двойного цифрово-аналогового и аналогово-цифрового преобразования, его качество соответствует качеству стандартного VGA подключения.
DVI-I — это комбинация двух вышеописанных вариантов, способная на передачу как аналогового сигнала, так и цифрового. Этот тип применяется в видеоплатах наиболее часто, он универсален и при помощи специальных переходников, идущих в комплекте поставки большинства видеокарт, к нему можно подключить и обычный аналоговый ЭЛТ-монитор с DB-15F входом. Вот как выглядят эти переходники:
Во всех современных видеокартах есть хотя бы один DVI выход, а чаще всего универсальных DVI-I разъема ставят по два, а D-Sub вообще отсутствуют (но их можно подключать при помощи переходников, см. выше). Для передачи цифровых данных используется или одноканальное решение DVI Single-Link, или двухканальное — Dual-Link. Формат передачи — Single-Link использует один 165 МГц TMDS передатчик, а Dual-Link — два, он удваивает пропускную способность и позволяет получать разрешения экрана выше, чем 1920×1080 и 1920×1200 на 60 Гц, поддерживая режимы очень высокого разрешения, вроде 2560×1600 и 2048×1536. Поэтому для самых крупных LCD мониторов с большим разрешением, таких, как 30″ модели, обязательно нужна видеокарта с двухканальным DVI Dual-Link выходом.
Разъем HDMI
В последнее время широкое распространение получает еще более новый интерфейс — High Definition Multimedia Interface. Этот 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.
На фото слева — HDMI, справа — DVI-I. Хотя HDMI выходы на видеокартах встречаются пока довольно редко, в дальнейшем они могут стать более распространенными, особенно на видеокартах среднего уровня, предназначенных для создания медиацентров. Просмотр видеоданных высокого разрешения на компьютере в будущем может потребовать видеокарты и монитора, поддерживающих систему защиты содержимого HDCP, и соединенных кабелем HDMI или DVI. Видеокарты не обязательно должны нести разъем HDMI на борту, в некоторых случаях подключение HDMI кабеля осуществляется через переходник на DVI.
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 mini-HDMI, меньший по размеру по сравнению с оригинальным.
Также на современных видеокартах часто встречаются композитный и S-Video (S-VHS) разъемы с четырьмя или семью штырьками. Чаще всего они используются для вывода сигнала на телевизионные приемники, и даже на S-Video композитный сигнал зачастую получают смешиванием, что негативно влияет на качество картинки. S-Video лучше по качеству, чем композитный «тюльпан», но оба они уступают компонентному выходу YPbPr. Этот стандартный выход предусматривает три раздельных разъема типа «тюльпан» (Y, Pb и Pr), по которым передается разделенная цветовая информация. Такой разъем есть на многих мониторах и телевизорах высокого разрешения, и хотя сигнал по нему передается в аналоговой форме, по качеству он сравним с D-Sub интерфейсом. Для вывода некоторых разъемов из перечисленных в этом абзаце, производители видеокарт используют специальные переходники-разветвители.
Видеоразъемы применяемые в персональных компьютерах
Для подключения мониторов на видеокартах персональных компьютеров устанавливаются разъемы VGA и DVI, для подключения других видеоустройств, например, видеокамеры, телетюнера могут использоваться другие разъемы, например, RCA (композитный) видеовыход, S-Video, HDMI- выход.
Интерфейсы VGA, RCA, S-Video — аналоговые, DVI и HDMI — цифровые. Тип разъема зависит от типа интерфейса, а от типа поддерживаемых интерфейсов зависит качество видеосигнала и потребительские особенности.
Самый «старый» разъем видеокарты персонального компьютера, — это VGA-выход
VGA предназначен для подключения монитора, и присутствует практически во всех настольных компьютерах и во многих ноутбуках (для подключения дополнительного монитора).
VGA-выход или D-sub, этот аналоговый интерфейс обеспечивает высококачественное изображение на ЭЛТ и ЖК-мониторах. Поддерживает все стандартные разрешения. В нем передаются три сигнала цвета, сигнал яркости и синхроимпульсы.
Распиновка разъема VGA-выход следующая:
DVI (Digital Visual Interface) — цифровой видеоинтерфейс, может применяться для подключения жидкокристаллических мониторов, проекторов, телевизоров, плазменных панелей. Хотя, на всех современных жидкокристаллических мониторах присутствуют и VGA-разъемы для подачи на них аналогового сигнала. Достоинство данного интерфейса в том, что он цифровой, то есть, нет преобразований цифрового сигнала, сформированного видеокартой компьютера в аналоговый видеосигнал , а потом уже в ЖК-мониторе обратного преобразования в цифровой. Поэтому данный интерфейс обеспечивает неискаженную передачу видеосигнала, так как картинка передается напрямую с видеокарты ПК или ноутбука, без двойного цифро-аналогового преобразования. Длина соединительного кабеля не рекомендуется более 5 метров.
Интерфейс DVI может быть двух типов, соответственно, и разъемы 24-штырьковые (DVI-D):
и 29-штырьковые (DVI-I):
Разновидности интерфейса:
DVI-D — 24-штырьковый разъем поддерживает только цифровой интерфейс. На его контакты выводится только цифровая информация.
DVI-I — 29-штырьковый разъем, он отличается от DVI-D тем, что включает в себя как цифровой интерфейс, так и аналоговый, такой как VGA, для которого используются дополнительные 5 штырьков.
Распиновка разъемов типа DVI:
У разъема DVI-D контакты С1-С5 отсутствуют.
Для подключения аналогового монитора или монитора имеющего только цифровой вход к порту DVI-I требуется специальный переходник.
Композитный видеовход/выход (RCA), это аналоговый видео вход — выход, широко применяется в видеотехнике как универсальное средство коммутации. Часто называют «Азиатским» или «Тюльпан». Практически два отдельных коаксиальных разъема, их можно увидеть на тыльной стороне практически любого видеомагнитофона, телевизора, DVD-плеера. Стандарт чисто аналоговый, передает стандартный композитный видеосигнал. Основное достоинство интерфейса — простота и дешевизна. Сигналы цветности и яркости передаются по одному проводу. Это не позволяет добиться очень четкого изображения, поэтому реальное разрешение получается в районе 250-280 строк. Максимальная длина кабеля может быть 20-30 метров.
Данные разъемы могут присутствовать в компьютерах на видеокарте или плате внутреннего телетюнера для приема и передачи аналогового сигнала, для подачи картинки на экран обычного телевизора, для записи сформированного видеосигнала на видеомагнитофон, для передачи на карту видеозахвата сигнала от аналогового источника видеосигнала.
S-Video (или S-VHS), — широко применяемый сейчас в видеотехнике аналоговый разъём. Обеспечивает заметно лучшее, чем композитный видеосигнал, качество изображения и широко применяется. Сигналы цветности и яркости в нем передаются по отдельным проводам, и не оказывают друг на друга никакого влияния. Поэтому может быть получена картинка с разрешением в 400—500 строк. Необходимо помнить, что распайка этого mini-DIN разъема на картах ATI и NVIDIA бывает разной. Максимальная длина кабеля может достигать 300 метров.
В современных видеокартах могут использоваться другие варианты разъема mini-DIN, например 7-штырьковый комбинированный видеовыход (имеются и S-Video, и композитные входы и выходы).
Недостатком интерфейса можно считать то, что разъем очень похож на PS/2, который используется в компьютерах для подключения клавиатуры и мыши. Это в некоторой степени нарушает сложившуюся традицию конструирования системных блоков ПК, когда все разъемы разные чтобы подключить в разъем неподходящее устройство было практически невозможно.
Интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface)
Данный интерфейс присутствует в современных видеокартах и домашних мультимедийных центрах. Главная особенность HDMI — возможность передавать по одному кабелю аудио и видео цифровой видеосигнал высокой четкости (HDTV с разрешением до 1920×1080 точек), а так же многоканальный цифровой звук, и сигналы управления. Максимальная длина кабеля допускается 15 метров.
Разрешение изображения стандартного телевидения равно 720×480 точек для системы NTSC и 720×576 точек для системы PAL. Стандартные разрешения для HDMI — 1920×1080 и 1280×720. Поддерживаются различные цифровые аудиоформаты.
Dvi вход на компьютере
Для общего сведения выкладываю распиновку DVI и VGA, а так же схему переходника между ними.
Разъем DVI используется для передачи видеоизображения на цифровые устройства (обычно видеокарта-монитор). Выглядит следующим образом.
Передача видеосигнала, 2 пара
T.M.D.S DATA 2/4 SHIELD
Передача видеосигнала, 4 пара
Тактовая частота передачи данных DDC
Передача данных DDC
ANALOG VERT. SYNC
Аналоговая вертикальная синхронизация
Передача видеосигнала, 1 пара
T.M.D.S DATA 1/3 SHIELD
Передача видеосигнала, 3 пара
HOT PLUG DETECT
Детектор подключения «на лету»
Передача видеосигнала, 0 пара
T.M.D.S DATA 0/5 SHIELD
Передача видеосигнала, 5 пара
T.M.D.S CLOCK SHIELD
Экран пары тактовой частоты видеосигнала
Тактовая частота видеосигнала
ANALOG HORZ SYNC
Аналоговая горизонтальная синхронизация
Разъем VGA — аналоговый интерфейс, разработанный в 1987 году и предназначен для подключения аналоговых мониторов. Выглядит следующим образом.
Red Video (75 Ohm, 0.7 V p-p)
Green Video (75 Ohm, 0.7 V p-p)
Blue Video (75 Ohm, 0.7 V p-p)
Monitor ID Bit 0 (0-ой бит идентификации)
DDC Serial Data Line (Линия передачи данных для DDC)
Horizontal Sync (or Composite Sync)
DDC Data Clock Line (тактовая частота для DDC)
Зная распиновку этих разъемов можно легко спаять переходник DVI-VGA или VGA-DVI.
Схема такого переходника
S-Video (TV/OUT)
На старых видюшках порой встречается разъем S-Video, или, как его еще называют — S-VHS. В основном его используют для вывода аналогового сигнала на древние телеки, 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).
