В последнее время на рынке бытовой техники можно встретить различные приборы, использующие в своей работе как аналоговые, так и цифровые сигналы. Например, при организации домашнего кинотеатра для источника сигнала применяются современные ресиверы, передающие сигнал высокой чёткости, а для его отображения используются аналоговые панели. Совместная работа такой техники возможна при использовании, например, переходников HDMI-VGA.
Интерфейсы передачи данных
Любая техника имеет в своей конструкции порты ввода-вывода. Для удобства их использования в корпусах устройств устанавливаются разъёмы. В зависимости от типа передаваемого сигнала они могут быть цифровыми или аналоговыми.
Сигнал, вне зависимости от своей природы, представляет собой электромагнитные возмущения разной формы и частоты. В зависимости от того, какого вида передаётся колебание, прибор, получающий этот сигнал, обрабатывает его и формирует сигнал, доступный к восприятию. Аналоговый код передачи имеет непрерывную форму сигнала, а цифровой код — дискретную.
К недостаткам аналоговой формы передачи относят: зашумлённость сигнала из-за сильного восприятия его к помехам и плохую защищённость. В то же время цифровой сигнал имеет качество на несколько порядков выше и практически не подвержен влиянию помех и имеет высокую безопасность из-за используемых алгоритмов шифрования.
Для преобразования одного вида сигнала в другой применяется специальное устройство. Прибор, изменяющий аналоговый тип сигнала на цифровой называют аналого-цифровым преобразователем (АЦП), и наоборот, прибор, выполняющий противоположную функцию, называется цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). Важно понимать, что простой шнур, имеющий на концах разъёмы VGA и HDMI, работать не будет, так как из-за разности природы возникновения сигналов потребуется активный преобразователь.
Аналоговый порт
С развитием компьютерной техники компания IBM в 1978 году внедрила в свои устройства видеоинтерфейс стандарта VGA. Применение аналогового сигнала позволило сократить число проводников в кабеле и улучшить передачу цветного изображения. Интерфейс первого поколения назывался XGA, но со временем был заменён на SVGA. Претерпев несущественные изменения, он смог передавать сигнал в большем разрешении. Используемый разъем и кабель этого стандарта не менялся более десяти лет, пока на смену аналоговым не пришли цифровые технологии.
Разъём VGA имеет вид 15-контактного устройства. VGA транслируя сигнал, построчно изменяет его уровень напряжения, что соответствует изменению яркости и интенсивности луча. Распиновка разъёма имеет следующий вид:
- RED — служит для передачи красного цвета в сигнале.
- GREEN — служит для передачи зелёного цвета в сигнале.
- BLUE — служит для передачи синего цвета в сигнале.
- ID 2/RES — резервный канал.
- GND — общий канал.
- RED_RTN — экран красного цвета.
- GREEN_RTN — экран зелёного цвета.
- BLUE_RTN — экран синего цвета.
- KEY/PWR — используется как ключ или для передачи постоянного напряжения +5 вольт.
- GND — общий канал.
- D0/RES — нулевой бит.
- D1/SDA — первый.
- HSync — предназначен для горизонтальной синхронизации.
- VSync — предназначен для вертикальной синхронизации.
- D3/SCL — третий бит.
К началу 2010 года VGA устарел, и на его смену пришли цифровые интерфейсы DVI и HDMI. Для совместимости часть линий в новых разъёмах являлись интерфейсом VGA.
Цифровой порт
Наиболее применяемые цифровые интерфейсы HDMI и DVI. Разница между ними заключается в стандарте передачи. В 1999 году корпорацией Digital Display Working Group была разработана концепция цифровой трансляции сигналов. А после, компания Silicon Image, разработала алгоритмы, позволяющие последовательно передавать данные, которые применялись при построении формата DVI.
Сначала 2008 года стандарт DVI стал заменяться новыми спецификациями. На смену ему пришёл стандарт HDMI. В связи с тем, что их спецификации полностью совместимы, для организации соединения между ними не требуются активные преобразователи, а достаточно лишь электрического соединения контактов.
High Definition Multimedia Interface (HDMI) это формат передачи разного рода сигналов, используемых в мультимедиа высокого разрешения. Сам разъём имеет небольшие размеры и в последнее время полностью вытесняет другие виды интерфейсов. Родоначальником появления стандарта послужило объединение крупнейших гигантов-производителей мультимедийного оборудования: Silicon Image, Matsushita Electric Industrial, Sony, Philips, Hitachi. Порт HDMI состоит из 19 контактов и выполняется в разных форм-факторах: HDMI, mini и micro.
Распиновка HDMI кабеля следующая:
- Используя контакты, с первого по девятый, происходит передача TMDS данных. Эти данные могут содержать как видео, так и аудиосигнал. В каждом канале содержится высокий и низкий уровень сигнала и ограничитель перенапряжения.
- По контактам с 10 по 12 передаются импульсы синхронизации TMDS. Аналогично первым девяти содержат сигналы разного уровня и ограничитель.
- Тринадцатый пин применяется для передачи данных управления.
- Четырнадцатый контакт не используется.
- Пины 15 и 16 являются каналами отображения данных.
- Контакт 17 служит для ограничения уровня каналов управления.
- Пин 18 используется для трансляции стабилизированных пяти вольт.
- Использование 19 пина позволяет осуществлять подключение, не отключая устройства.
Пропускная способность стандарта, достигает 48 Гбит/с, а длина кабеля, передающего сигнал без затухания, составляет 10 метров. При использовании активных усилителей расстояние передачи увеличивается до 35 метров, при этом усиливающее устройство располагается ближе к приёмному оборудованию. HDMI-кабель в своём составе имеет:
- Защитную оболочку.
- Экран, выполненный из медной оплётки с моножилой для пайки.
- Экран из алюминиевой фольги.
- Витые пары, каждая из которых с внешней изоляцией и экраном, соответствует пятой категории. Сопротивление канала проводника составляет 100 Ом.
- Неэкранированные витые пары для низкоскоростных периферийных компонентов.
- Проводники для передачи управления и питания.
Последнего поколения HDMI являясь обратно совместимым с DVI, позволяет передавать сигнал в разрешении до 1080p с восьми канальным цифровым звуком в одном кабеле.
Интерфейс HDMI служит для соединения различных устройств, например: видеоконсоли, DVD плеер, различного рода ресиверы, компьютеры с использующими цифровой сигнал телевизорами.
Устройства преобразования сигналов
Для конвертации сигналов цифрового вида в аналоговый и наоборот, применяются специальные приборы, такие как конвертер. При выборе нужного адаптера с VGA на HDMI или обратного кабеля HDMI-VGA в первую очередь обращается внимание на рабочее разрешение на входе и выходе устройства и частоту обновления экрана при этом разрешении.
Адаптер HDMI-VGA
Особенность этого преобразования состоит в том, что вместе с конвертацией видео из цифры в аналог, потребуется передать и аудиосигнал в отдельном тракте.
Переходник в первую очередь обязан обеспечить передачу сведений о применяемом дисплее источнику сигнала высокой чёткости. Эта информация содержится в середине устройства передачи. Так как в цифровом потоке содержится Audio и Video сигнал, то устройство вывода HDMI должно выдавать вспомогательную информацию, содержащую режим аудио, видео и тип цветового стандарта. Приёмник HDMI расшифровывает принимаемый поток данных и трансформирует его в любой цветовой вид YCbCr 4:4:4, YCbCr 4:2:2, RGB 4:4:4, согласно требованиям ЦАП.
После того как поток данных первично обработан, происходит его декодирование и он направляется на шину пикселей, а затем на ЦАП и аудиокодеки. Пиксельная шина RGB и импульсы без синхронизации образуют видео ЦАП. Синхронизирующие сигналы выводятся на буфер данных, а оттуда непосредственно на аналоговый дисплей.
Аудиосигнал может быть закодирован разными способами сжатия, поэтому для его извлечения может понадобиться дополнительная обработка. Поэтому важно сформировать EDID, который извлекается с помощью алгоритма из VGA прибора по каналу передачи информации DDC. Полученные данные должны обработаться и быть проверенными на возможность использования высокочастотных режимов.
Для выполнения сложных операций, таких как считывания EDID, программирование HDMI Rx и аудио ЦАП используется процессор. Из-за того, что видео ЦАП не имеет I2C или SPI, управление им не потребуется.
Таким образом, выполнить HDMI-VGA переходник своими руками не так и просто. Для этого потребуются знания не только в области электроники, но и в программировании. Самый простой переходник будет состоять из HDMI приёмника, цифроаналогового преобразователя, звукового кодека, микроконтроллера управления.
Учитывая, что цена заводского изготовления переходника невысокая, даже найдя схему и купив требуемые радиоэлементы, по цене и трудозатратам выгоды никакой не будет. Проще всего приобрести готовый переходник в крупном магазине.
Конвертор VGA-HDMI
Переходник VGA на HDMI также невозможно выполнить простым соединением контактов. Конвертация использует обязательного наличия активного видеоконвертера. С помощью такого конвертера несложно подключить источники сигнала стандарта VGA к новейшим панелям, используя их HDMI вход. Такие преобразователи выпускаются с блоком питания, рассчитанным на постоянное напряжение, равное пять вольт. В некоторых моделях питание организовывается по USB кабелю.
Конвертер VGA-HDMI, кроме видео, должен передавать и аудиосигнал. Такие устройства не нуждаются в настройках и работают сразу при включении. В своей схемотехнике содержат: VGA приёмник, аналого-цифровой преобразователь, звуковой преобразователь, и микроконтроллер управления.
Использование переходника
Довольно часто можно встретить в быту различного рода устройства, как старого поколения, так и изготовленных по новейшим технологиям. Например, мониторы или телевизоры, имеющие только разъём VGA, цифровые консоли или приставки с разъёмами HDMI. Как раз, чтобы можно было объединить их для общей работы, и применяются преобразователи сигналов.
Бывает так, что в доме находится неиспользуемый монитор с аналоговым входом, так вот, подсоединив к нему приставку с T2 можно получить телевизор. Итак, перед тем как подключить монитор к цифровой ТВ приставке потребуется определиться, что для этого потребуется. Кроме монитора с VGA входом и приставки Т2 с цифровым выходом, понадобится:
- конвертер HDMI-VGA;
- кабель HDMI-HDMI;
- кабель VGA-VGA (в случае если он не вмонтирован в сам монитор);
- провод стерео с джеком 3,5 на обоих его концах (для передачи звука);
- колонки.
Само подключение осуществить несложно. Для этого вначале соединяется монитор с 15 контактным входом VGA на конвертере. Вход может обозначаться как D-Sub. Далее, выход hdmi приставки соединяется кабелем HDMI-HDMI с цифровым входом конвертора. Все устройства подключаются в розетку, а после на экране монитора должен появиться сигнал с цифровой приставки. Если в настройках тюнера, возможно, то выставляется максимальное разрешение и частота, в первую очередь это зависит от возможностей монитора. Затем подключается аудио провод к выходу Audio конвертера и акустической системе.
Вместо приставки, можно использовать, например, планшет или смартфон имеющий выход HDMI. При этом устройство может быть даже с разбитым сенсором. Подключив гаджет через переходник к монитору, при этом добавив USB пульт дистанционного управления или блютуз клавиатуру, можно получить домашний мультимедийный центр развлечений. Для этого существуют специально разработанные программы как для систем на Android, так и Windows. Одна из самых популярных Kodi, дающая возможность просмотра IPTV, фильмов, фото, торрентов и другого.
Обратные конвертеры с VGA на HDMI не так популярны, но могут быть использованы, например, для подключения старого компьютера к LSD панели или системы наблюдения, построенной на аналоговом сигнале.
Originally posted 2018-04-07 11:59:01.