Описание работы графической системы VGA (47858)

Посмотреть архив целиком

Введение


VGA cокращение от video graphics array, графическая система для дисплеев персональных компьютеров, разработанная фирмой IBM. Система VGA стала стандартом de facto для персональных компьютеров. В текстовом режиме VGA обеспечивает разрешение 720 на 400 пикселей. В графическом режиме разрешение либо 640 на 480 (16 цветов), либо 320 на 200 (256 цветов). Полная палитра состоит из 262,144 цветов. В отличие от более ранних графических стандартов для персональных компьютеров - MDA, CGA и EGA - в стандарте VGA используются аналоговые, а не цифровые сигналы. Все сегодняшние персональные компьютеры поддерживают VGA и, возможно, некоторые более продвинутые стандарты. Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.


Особенности преобразования сигналов VGA в TV


постараемся рассказать об общих чертах и отличиях различных устройств преобразования компьютерного видеосигнала в телевизионный. Они предназначены для “переноса” изображения с компьютерного монитора на подсоединенный к устройству телевизор и могут быть рекомендованы для решения следующих задач:

  • проведение демонстраций и видеопрезентаций с использованием проекторов и телевизионных мониторов большого размера;

  • оперативный вывод сообщений, объявлений, рекламы по местной информационной и телевизионной сети;

  • создание учебно-демонстрационных видеокассет по работе с компьютерными программами;

  • вывод компьютерной графики и анимации для записи на видеомагнитофон.

В то же время необходимо сразу оговорить, что использование подобных преобразователей с целью замены компьютерного монитора бытовым телевизором нецелесообразно не только по соображениям стоимости, но и с точки зрения защиты Вашего здоровья - телевизор не предназначен для рассматривания мелких символов с близкого расстояния.

Первоначально данные устройства в основном выполнялись как внутренние интерфейсные карты, устанавливаемые в свободный слот компьютера. При этом они, как правило, совмещались с VGA адаптером и одновременно формировали как VGA, так и телевизионный сигналы (например Aver 1000, VGA-Aver Pro, miroMedia View, Stream VGA Alpha, Prolink PV-CL5446PII). Подобные преобразователи до сих пор активно используются, но в основном в титровальных комплексах для наложения компьютерной графики на внешний видеосигнал. В то же время наибольшее распространение получили внешние блоки, устанавливаемые между адаптером и VGA-монитором и формирующие ТВ-сигналы по пропускаемому без искажений компьютерному. Среди очевидных преимуществ внешних блоков можно отметить простоту установки и независимость от типа установленного VGA-адаптера или используемой операционной системы и программы (а порой и от типа компьютера - многие из них успешно работают с PC и MAC), а также возможность специальных преобразований кадра (его “замораживание” - фиксация, масштабирование, смещение). Их эффективно используют почти для всех вышеописанных задач - кроме вывода движущихся титров. Именно обзору подобных внешних преобразователей телевизионного PAL-стандарта и посвящен данный материал.

На первый взгляд задача преобразования VGA сигнала в телевизионный кажется простой. Но между ними существует несколько столь существенных различий, что идеального преобразования принципиально достичь не удается. Из-за заложенных почти пятьдесят лет назад ограничений телевизионного стандарта VGA-изображение оказывается более качественным, чем телевизионное. Поэтому неискушенный пользователь нередко испытывает глубокое разочарование, сравнивая яркую, насыщенную цветами и информативными деталями компьютерную картинку с полученным искаженным по цветам, размытым и мерцающим ее телевизионным образом. Давайте попробуем понять суть проблем, порой действительно приводящих к столь “плачевному” результату.

Прежде всего, отметим, что VGA-сигнал является совокупностью трех равнозначных сигналов, несущих полную информацию о структуре и цвете изображения: R (Red), G (Green) и B (Blue) (а также сигнал синхронизации). При этом реальное разрешение, как правило, совпадает с текущим VGA-режимом, т.е. в моде 800х600 мы действительно можем различить 800 элементов в каждой из 600 строк. В то же время в стандартных телевизионных приемниках и других устройствах чаще всего используется один так называемый композитный сигнал, который представляет собой сумму сигнала яркости Y c цветоразностными сигналами U и V.


Поскольку последние передаются с разрешением в 2 раза меньшим, чем Y, то в телевидении резкие цветовые переходы не могут быть переданы без искажений. Часто при использовании композитного сигнала на вертикальных резких цветовых изменениях возникают так называемые “веревки” (цветовые муары шириной в несколько пикселей). Более того, в быту мы обычно используем аппаратуру VHS-класса (Video Home System), ограниченную разрешением даже по Y всего в 240 линий. Более профессиональная видеоаппаратура основана на S-Video сигналах с разрешением до 400 телевизионных линий (совокупность яркостного сигнала Y и цветового С - суммы U и V). И только наиболее дорогостоящие видеоустройства действительно оперируют с RGB-представлением видеосигналов. Однако даже в этом случае идеального преобразования VGA/TV добиться не удается.

Первая проблема связана с различием режимов развертки. Дело в том, что в телевидении реализована чересстрочная развертка, при которой кадр выводится двумя полями: сначала все четные строки (нумерация начинается с нулевой строки), а затем все нечетные. В результате вертикальную частоту определяют как 50 полей (полукадров) в секунду. В то же время компьютерный видеосигнал основан на более прогрессивной построчной развертке. В результате тонкая горизонтальная линия компьютерного изображения шириной в один пиксель будет попадать только в одно из телевизионных полей и, как следствие, начнет мерцать (дрожать) с частотой 25 Гц (так называемый фликкер-эффект). Визуально это наиболее заметно проявляется при выводе изображений, насыщенных линиями и мелкими деталями, например, в случаях отображения таблиц и меню программ. Очевидно, что путем дублирования полукадров возможно полное устранение этого эффекта (устройства Deltascan и Multigen). Однако при этом вертикальное разрешение будет уменьшено ровно вдвое! Компромиссное решение основано на частичном сглаживании по вертикали компьютерного изображения при его преобразовании путем взвешенного усреднения нескольких его строк (семейство AverKey) - от двух до 6 шести. Многие устройства имеют многоступенчатый фликкер-фильтр, чтобы добиться наилучшей степени его использования. Рекомендуется для вывода использовать изображение, не содержащие в себе мелких деталей (обратите внимание на то, что на телевидении никогда не используют мелкие (толщиной в одну линию) титры, логотипы и т.п.). Подчеркнем, что тем не менее фликкер-эффект не может быть полностью устранен и так или иначе всегда будет проявляться. Но поскольку он обусловлен ограничением телевизионного стандарта, то не может рассматриваться как недостаток конкретного устройства преобразования.

Вторая проблема связана с согласованием частоты кадров. У VGA-сигнала она может меняться в широких пределах, в телевизионном стандарте она строго фиксирована. Простейшим решением, используемым в наиболее дешевых устройствах с буфером памяти всего на несколько строк (например, AverKey Plus), оказывается принудительный перевод c помощью специальной резидентной программы частоты кадровой развертки VGA-адаптера в 50 Гц. К сожалению, это удается не для всех типов адаптеров, кроме того многие VGA-мониторы просто не поддерживают данный режим и перестают отображать информацию. Поэтому наиболее эффективным является чисто аппаратное преобразование частот, реализуемое в преобразователях с размером буфера памяти на полный кадр (AverKey 300, AverKey 7 и CorioScan Pro). При этом каждый аналоговый VGA-сигнал оцифровывается с частотой VGA-развертки, полностью запоминается в данном буфере и уже из него преобразуется в телевизионный сигнал. Очевидно, что наличие внутреннего буфера принципиально позволяет обеспечить дополнительные сервисные функции, например, выбор различных режимов фликкер-фильтра, функции “заморозки” кадра (достаточно прекратить обновление буфера), увеличение и перемещение изображения.

Третья проблема связана с согласованием количества строк. Практически все современные VGA адаптеры работают в разных режимах, соответственно режиму изменяется количество строк (текстовый режим - 200 строк, графический режим VGA при 16 возможных цветах - 480 строк, графические режимы под Windows - 480, 600, 768, 1024 и более строк, режим VGA при игре DOOM - 200 строк), а телевизионный видеосигнал всегда должен содержать 576 строк. Вследствие этого возникает необходимость масштабирования, требующая специального решающего блока. Очевидно, что простым дублированием легко достигнуть кратного увеличения количества строк, например, преобразовать 320х240 в 640х480. Дальнейшее преобразование 480 строк в 576, необходимое для систем PAL/SECAM (но не для NTSC!), требует сложной функции интерполяции. В противном случае преобразованное VGA-изображение займет не весь ТВ-экран: будут наблюдаться черные участки сверху/снизу экрана. Именно поэтому для PAL/SECAM оптимальным VGA-режимом с точки зрения результирующего качества ТВ-преобразования является 800x600 (“лишние” 24 строки обычно не информативны и без ущерба игнорируются). В режимах более высокого разрешения возникает весьма сложная задача корректного сжатия кадра и интерполяции промежуточных строк, реализованная в продвинутых изделиях фирм AVerMedia Technologies и Vine Micros.


Случайные файлы

Файл
147030.rtf
3397-1.rtf
35018.rtf
74726-1.rtf
113515.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.