FAQ : Монитор / Видео : ЖК-монитор (LCD, TFT)
По материалам с сайта wikipedia.org.
Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света — ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение — молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени — жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки(в ЖК дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.
По материалам с сайта wikipedia.org.
По материалам с сайта wikipedia.org.
Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.
Передайте мне вон ту картинку! Изучаем актуальные интерфейсы подключения мониторов и телевизоров
Привет, Geektimes! Совсем недавно мы рассказывали вам об интерфейсе нового поколения — USB Type-C — который помимо прочего умеет передавать и видеосигналы.
Но пока мониторов, поддерживающих этот интерфейс, на рынке попросту нет. А что же есть? В этой статье будет рассказано о основных современных интерфейсах для подключения мониторов и ТВ-панелей, их особенностях и отличиях, а также даны советы, как выбрать интерфейс подключения под конкретные нужды и не прогадать.
Примечание: на картинке до ката – панель подключения монстро-монитора Dell UltraSharp U2711.
Краткий ликбез
Все существующие интерфейсы отличаются друг от друга тремя основными параметрами: типом передаваемого сигнала (аналоговый или цифровой), максимальным поддерживаемым разрешением и пропускной способностью. Конечно, всего параметров гораздо больше, но именно эти три дают базовое понимание, что умеет тот или иной интерфейс.
В соревновании аналоговых интерфейсов и цифровых вторые давно одержали убедительную победу. Цифровой сигнал доходит до выводящего устройства без особых искажений, что позволяет получать качественную картинку без помех. К тому же любая современная видеокарта выдаёт изначально только цифровой сигнал, и его преобразование в аналоговый — а на мониторе, если, конечно, речь не идёт о электронно-лучевом антиквариате, снова в цифровой — ведёт к значительной потере качества. Впрочем, аналоговое подключение на сегодняшний день всё ещё занимает своё место под солнцем.
Что касается пропускной способности и разрешения, то эти два параметра тесно взаимосвязаны. Чем больше пропускная способность, обеспечиваемая интерфейсом, тем больше и максимальное разрешение изображения. Если кто-то не понимает, что мы сейчас имеем в виду под термином «пропускная способность», то поясняем: это количество байт информации, которое интерфейс за секунду после получения сигнала способен передать на монитор. Очевидно, что интерфейсы, рассчитанные на обеспечение работы широкоформатных мониторов и ЖК/плазменных телевизоров с их большими разрешениями, обязаны иметь высокую пропускную способность.
4K2K, 3D-контент и способы его воспроизведения
Прежде чем мы начнём разговор о, собственно, способах подключения мониторов и телевизоров, хочется затронуть модную и актуальную тему: сверхвысокие разрешения и 3D в потребительской электронике.
4K2K — это современный стандарт, подразумевающий разрешение 3880×2160 точек — четыре кадра 1920×1080, стандарта, который долгое время правил бал среди видео высокой чёткости. Соответственно, каждый кадр в несжатом виде требует вчетверо более высокую пропускную способность видеоинтерфейса. А если учесть моду на 48 FPS и 3D-видео… (умножьте на два и ещё на два, если хотите по 48 кадров для каждого глаза, да ещё и в 3D).
Во-первых, 4K2K контента сейчас — кот наплакал. Поэтому наслаждаться в нативном разрешенении чем-либо кроме демороликов, идущих в комплект к вашему дорогущему телевизору, будет затруднительно. Для этого многие производители ставят специальный чип, позволяющий растягивать FullHD-контент до 4K2K по специальным алгоритмам: быть может, не так круто, как прямая трансляция 4K2K, но очень и очень хорошо для апскейла. Спросите у любого пользователя GT, кто имеет такой телевизор – соврать не дадут.
Во-вторых, 3D бывает двух разных видов — с пассивными и активными очками. В первом случае контент получает чересстрочную развёртку, а поляризационные очки, инерция, яркая картинка и интересное кино заставляет вас забыть о том, что полукадры идут с «нечестным» разрешением. Во втором же случае используется удвоенная частота кадров, и вот тут нас поджидает главная проблема: не все видеоинтерфейсы способны передать FullHD-картинку с 48 кадрами в секунду.
Современные способы подключения
Это единственный аналоговый интерфейс, всё ещё активно применяемый сегодня — его «коллеги» S-Video, YPbPr и цифро-аналоговый SCARТ уже не встречаются в новых современных устройствах. Почти все крупные производители компьютеров планируют полностью отказаться от VGA уже в этом году. В сущности, плюсов по сравнению с другими типами у него просто нет — это морально и технически устаревший стандарт, который вот-вот исчезнет с рынка. Максимальное поддерживаемое разрешение — 1280×1024 пикселей. Чаще всего встречается в офисных мониторах и разных проекторах.
DVI существует в трёх разновидностях: DVI-D (только цифровой сигнал), DVI-A (только аналоговый) и DVI-I (оба типа сигнала). Данный интерфейс обеспечивает хорошее качество изображения, встроен практически во все современные мониторы и видеокарты. Его недостаток — сильная зависимость качества сигнала от длины кабеля.
Оптимальную передачу данных по DVI обеспечивают кабели длиной до 10 метров, чего иногда недостаточно (впрочем, для использования в станционарных домашних компьютерах обычно этого хватает с головой). Максимальное поддерживаемое разрешение — 1920×1080 для одноканальных и 2560×1600 для двухканальных моделей.
HDMI — более современная и развитая альтернатива DVI. В отличие от «младшего брата», умеет передавать не только видео, но и звуковые сигналы, поэтому разъёмы этого типа есть на всех широкоформатных мониторах со встроенными колонками, проекторах, плазмах. Учтите, что при «стыковке» разных версий HDMI итоговый набор функционала будет соответствовать более старой.
Здесь, кстати, кроется серьёзный минус HDMI — многие кабели старого производства никак не промаркированы, и многие возможности (в частности, поддержка 3D) HDMI версий 1.4 и старше просто не заработают, так как кабель запросто может оказаться устаревшим. Для корректной работы интерфейса необходимо совмещение версий всех трёх элементов подключения (вход, кабель, выход), в противном случае пропускная способность самого «младшего» элемента будет аналогична бутылочному горлышку. В заключение заметим, что, как и DVI, HDMI страдает от недостаточной рекомендуемой длины кабеля (до 5 метров).
Из более современных интерфейсов в первую очередь обращает на себя внимает DisplayPort. Этот вид подключения был разработан в 2006 году и планировался как замена DVI (но не HDMI, так как эти интерфейсы ориентированы на разные сегменты рынка).
Последние версии (1.2 и только начинающая набирать популярность 1.3) поддерживают режим FullHD 3D и ультравысокое разрешение 4K2K, обеспечивают высочайшую скорость передачи данных, позволяют подключать профессиональные экраны c 48-битным цветом, к тому же обеспечивают двойной уровень защиты передаваемого контента. Что немаловажно, DisplayPort позволяет подключать целые цепочки мониторов к одному разъёму при помощи технологии MutiStream, причём без потери качества картинки.
| Разрешение подключаемого дисплея (при стандартных 60 Гц развёртки) | Максимальное число подключаемых мониторов через MultiStream (для DP версии 1.2) |
| 1680×1050 | 5 |
| 1920×1080 | 4 |
| 2560×1440 (×1600) | 2 |
| 3840×2160 (×2400), 4096×2160 | 1 |
Максимальная длина кабеля ограничена тремя метрами для полного разрешения и 10–15 метрами для FullHD.
VGA, DVI, HDMI и теперь уже и DisplayPort — база интерфейсов для подключения мониторов и телевизоров на сегодняшний день. Однако есть и менее распространённые варианты, среди которых в первую очередь следует отметить продукт Apple и Intel — универсальный порт Thunderbolt и последнюю высокоскоростную версию USB — 3.1 с разъёмами Type-C.
Thunderbolt — интерфейс подключения, объединяющий в рамках одного коннектора разъёмы DisplayPort и PCI-Express. Скорости передачи данных очень высокие — 10 гигабит/сек для первого поколения и 20 гигабит/сек для второго. Видеосигнал передаётся по TB с использованием протоколов DP — соответственно, как и DisplayPort, Thunderbolt способен обеспечить разрешение 4K2K (в MacPro при помощи TB можно подключить сразу три монитора с таким разрешением), поддержку 3D и вообще всё, что умеют последние версии DP. Кстати, анонсированные не так давно мониторы с разрешением до 5120×2880 планируется оснащать именно Thunderbolt. Оба поколения интерфейса полностью совместимы друг с другом и с другими интерфейсами с помощью переходников.
Вообще, Thunderbolt выглядит крайне перспективным универсальным периферийным интерфейсом, по своим характеристикам способным обеспечить все потребности топовых мониторов и новейших телевизоров. Пока что, правда, его распространенность в гаджетах оставляет желать лучшего.
Максимальная длина кабеля — 20 метров, правда, стоит такой провод около пятисот долларов, поддерживает только вторую версию протокола и содержит в себе как медные линии, так и оптоволокно. Кабели более стандартных размеров — двух и трёхметровые стоят вполне разумных денег.
Экран без проводов
Современные технологии позволяют обеспечить великолепную картинку на мониторе или телевизоре и без проводного подключения. Если ваш монитор или ТВ поддерживают беспроводную передачу данных, вы можете рассмотреть для себя и такой вариант. Из софта, обеспечивающего работу монитора по беспроводной сети, обычно на слуху у рядовых юзеров три стандарта — Miracast, DLNA и WiDi. Что и немудрено, они самые популярные на текущий момент. По ним сейчас и пробежимся.
Miracast — самый распространённый стандарт передачи данных по беспроводной сети, использующий Wi-Fi. В отличие от многих конкурентов, не требует буферного устройства — передача осуществляется напрямую, что крайне удобно. Другое важное преимущество заключается в том, что передача идёт не файлами, а пакетами сырых данных. Miracast сравнительно «молод», но его уже внедряют в свои девайсы более 500 компаний-производителей, что даёт право считать его практически универсальным. Максимальное поддерживаемое разрешение — 1920×1200 пикселей. Конечно, по современным меркам это немного, но для беспроводной передачи — оптимальный вариант.
DLNA (Digital Living Network Alliance) — очень широко распространённая технология передачи данных по беспроводной сети. Она интегрирована во многие смартфоны, современные телевизоры, ноутбуки и даже в игровые приставки. Позволяет свободно осуществлять передачу данных между устройствами, подключёнными в единую сеть, в том числе и, конечно же, передавать видео с устройств на экраны. Серьёзным минусом DLNA являются специфические поддерживаемые стандарты кодировки — почти всегда программа запускает перекодирование перед воспроизведением, что тратит время и ресурсы устройств.
WiDi (Intel Wireless Display) — разработка Intel, по возможностям представляет собой аналог DLNA. Очень простой в настройке продукт, что делает его идеальным вариантом для создания домашнего кинотеатра или хранения коллекции фильмов. Основной минус — многие отмечают ощутимое время задержки сигнала, что делает WiDi неудачным выбором для игр на большом экране.
Как выбирать интерфейс для подключения
Выбор интерфейса для подключения монитора или ТВ к компьютеру всегда должен исходить из ваших потребностей и целей — впрочем, как и выбор вообще любого аксессуара и комплектующих для цифровой техники. Спросите себя, что вам требуется. Вы намерены смотреть с широкоформатного монитора фильмы в высоком качестве? Работать с 3D-графикой? Или вы вообще не запускаете на компьютере ничего тяжелее Word’а, и вам от картинки на мониторе нужно только одно — чтобы она была?
Понятное дело, даже если у вас на видеокарте и мониторе/телевизоре есть разъёмы VGA по соседству с каким-нибудь цифровым интерфейсом — брать кабели под аналоговый стандарт не надо. VGA — уже почти история, оставьте его доживать там, где он пока существует: в проекторах и самых плохеньких моделях мониторов. Ориентируйтесь только на цифровые интерфейсы.
Абсолютное большинство нынешних девайсов имеют разъёмы под DVI и HDMI, а топовые модели — и DisplayPort, поэтому выбирать придётся в первую очередь из этой троицы. Базовый совет такой — для вывода сигнала на настольные мониторы не в ультравысоком разрешении достаточно DVI, а для воспроизведения на плазму, проектор, Blu-Ray-проигрыватель и т.д. стоит использовать HDMI, так как кроме видео он может передавать и другие данные (звук, специальные субтитры и так далее). DisplayPort по возможностям передачи картинки кладёт на обе лопатки что DVI, что HDMI, но пока остаётся уделом профессиональной и околопрофессиональной техники. Кроме того, с выводом звука бывают проблемы: не вся техника поддерживает технологию audio/video interconnect. Его ближайший родственник Thunderbolt может ещё больше: прокинуть не только картинку, но и, скажем, USB-хаб.
Краткая памятка
VGA: поддерживает максимальное разрешение 1280×1024 пикселей, не умеет в Full HD, не говоря уж про 3D, годится только для использования на простейшем офисном компьютере или проекторе. И да, морально устарел.
DVI: встроен буквально в каждую современную видеокарту и монитор, что является его огромным плюсом. Существует в одно- и двухканальном вариантах, отличающихся по максимальному разрешению (1920×1080 и 2560×1600 соответственно). Поддерживает цифровой и аналоговый сигналы в зависимости от разновидности (DVI-A для аналога, DVI-D для цифры и DVI-I для того и другого). Подойдёт, если вы хотите играть и смотреть фильмы на большом хорошем мониторе. Существуют технологии подключения 4K2K экранов двумя кабелями, так что выбрасывать DVI на свалку истории рано.
HDMI: Идеальный выбор для подключения ТВ к ресиверу, компьютеру или ноутбуку, так как передаёт также аудиосигналы и некоторые виды субтитров. Имеется почти в любой современной воспроизводящей технике. Поддерживает FullHD 3D, максимальное разрешение 3840×2160 (4K2K), до 32 каналов аудио. Актуальная версия – 2.0. Для создания домашнего кинотеатра смело выбирайте HDMI.
DisplayPort: Данный стандарт почти во всём превосходит «потребительский» HDMI, но пока остаётся уделом профессионалов и гиков. Недорогих моделей мониторов с DisplayPort попросту не существует. Если вы дизайнер или моделлер, то это ваш выбор, так как данный интерфейс не только обладает высокой пропускной способностью и поддерживает 4K2K и Full HD 3D, но и позволяет без потери качества подключать в единую цепочку несколько мониторов, что удобно, если у вас ноутбук, и дополнительных разъёмов на него не поставить. Последняя на текущий момент версия DP – 1.3, но наиболее часто встречаются разъёмы и провода версии 1.2.
Thunderbolt: На данный момент это скорее также профессиональный интерфейс, чем массовый. Важнейший плюс – полная совместимость с DP и передача данных его же протоколом. Thunderbolt можно порекомендовать в первую очередь пользователям яблочной продукции: на ноутбуках есть, поддерживается любой профессиональный монитор с DP или Tb-разъёмом, не требует лишних телодвижений. Можно зацепить фирменный монитор и получить три дополнительных USB-порта, используя всего один Tb-кабель.
Что касается беспроводных технологий подключения, то их выбирать следует скорее исходя из их поддержки вашими устройствами и простоты обращения с ними. Спасибо за внимание, пишите вопросы в комментариях. 
UPD: Как справедливо замечают в комментариях, в некоторых случаях VGA может передавать картинку и 1920×1080, и даже 2048×1536. Беда в том, что производительность VGA-канала напрямую зависит от производительности ЦАП видеокарты и АЦП монитора. Когда VGA был популярен и считался достаточно современным, производители не экономили на данных элементах и ставили 400 МГц преобразователи. Сейчас же можно наткнуться и на дешёвые чипы, которые не способны выводить высокое разрешение. Учитывая распространение цифровых стандартов, ориентацию на освещение актуальных технологий и постепенный вывод VGA из эксплуатации было решено не указывать более высокие разрешения, с которыми VGA может работать, а может и не работать, в зависимости от оборудования, которое почти нигде и никак не маркируется.
Особенности интерфейса VGA (D-Sub)
Конечно, такой разъем уже нельзя называть прогрессивным. Однако он все-таки еще встречается в самых разных мониторах, видеокартах и прочих приборах, начиненных электроникой.
D-Sub (D-subminiature) – это аналоговый разъем, у которого пятнадцать контактов. И обычно его применяют для того, чтобы подключить к монитору компьютер или ноутбук.
В VGA (сокращение от Video Graphics Array) применяется построчная передача видеосигнала. При всяком изменении уровня яркости напряжение сразу же снижается или повышается. Отметим при этом, что сигнальное напряжение обычно варьируется от 0,7 до 1 В.
Разъемы чаще всего размещаются в ЭЛТ-мониторах. И в них показатель интенсивности луча, который создается электронной пушкой, меняется. И в результате на дисплее яркость изменяется.
ВАЖНО! Чем отличается VGA и D-Sub? Никакой разницы нет! Ведь мы говорим об одном и том же разъеме DE15. Это пятнадцатиштыревой разъем, и в нем каждый канал отвечает за ту или иную функцию. Подчеркнем, что внешний вид VGA такой, что он очень похож на букву «D». Вот почему он получил такое название — D-Sub.
Что подключают через VGA-разъем?
В настоящее время VGA уже не является тем разъемом для техники, который используется повсеместно. Однако за долгие годы своего существования данный стандарт приобрели самые разные приборы.
Скажем, такой интерфейс встречается в некоторых моделях телевизоров. Как жидкокристаллических, так и плазменных. Также нередко он присутствует и в DVD-проигрывателях. Однако гораздо чаще VGA-разъем применяют в мониторах, у которых электронно-лучевые трубки.
ВАЖНО! За редким исключением каждый ЭЛТ-монитор оснащался именно таким интерфейсом. Он был необходим для того, чтобы можно было подключиться к источникам сигнала. Даже в первых моделях ЖК-дисплеев был данный стандарт. Однако потом его постепенно заменили на DVI и HDMI.
Как появился VGA-интерфейс
Подчеркнем, что до этого были разъемы DE-9, и они нередко применялись для того, чтобы подключать джойстики к игровым приставкам и персональным компьютерам. А VGA (DE-15) имел уже не 9 контактов, а сразу 15. Это предоставляло возможность любоваться качественным цветным изображением, отображенным на ЭЛТ-мониторах.
В 90-х годах минувшего столетия большинство производителей техники также стало использовать данный стандарт. Был налажен выпуск телевизоров и DVD-проигрывателей, у которых был VGA на борту.
D-Sub был очень долго популярен. И так продолжалось до того, как пока не стал широко распространяться цифровой стандарт DVI. Отметим, что официальную презентацию DVI провели в 1999 году.
ВАЖНО! Объективности ради скажем, что интерфейс VGA не сразу был вытеснен с рынка. Конечно, он устарел. И морально, и физически. Однако только в начале нынешнего столетия устаревший интерфейс VGA начал сдавать свои позиции. Ведь появились цифровые технологии и соответствующий контент. Они были востребованными среди пользователей. Они были доступны.
В 2015 году AMD, Intel и прочие крупнейшие корпорации приняли решение полностью отказаться от применения стандарта VGA в своей новой продукции.
Разновидности VGA-интерфейса
В настоящее время мы знаем то, что есть два вида этого разъема. Причем они практически не отличаются один от другого:
— Стандартный VGA-интерфейс. Данный разъем нашел использование в большинстве видеокарт и мониторов, а также в отдельных DVD-проигрывателях и телевизорах.
— Mini-VGA. Этот интерфейс встречается в ноутбуках, как и в определенных портативных девайсах. Чисто внешне он очень похож на USB-порт. Однако возможности у него такие, что он ничем не отличается от стандартного VGA-интерфейса.
Технические особенности и параметры VGA
Вот почему соединения, которые торчат, нужно подключать именно к внутренним VGA-отверстиям. Сами же контакты выстроились в 3 горизонтальные полоски по 5 штук. За счет этого можно осуществлять передачу аналогового сигнала, который «разбит» на три цвета: синий, красный и зеленый.
Каково максимальное разрешение VGA (D-Sub)? Официально технология VGA способна осуществлять передачу видеосигнала в разрешении 1280 на 1024 точки. И не более того.
Реально же разрешение может выйти и на формат 1920х1080 (Full HD). А иногда даже 2048х1536. Было время, когда этого вполне хватало для того, чтобы смотреть качественное изображение.
Но при повышении разрешения передаваемого сигнала растет вероятность того, что будут получены неожиданные дефекты. Например, размытые картинки. Вот почему советы специалистов сводятся к тому, чтобы все же применять для FHD-мониторов разъемы более прогрессивные.
Достоинства и недостатки VGA-интерфейса
— Очень много изготовленных за 30 лет девайсов, то есть широкое применение.
— Большой выбор разнообразных переходников.
— Идеальный вариант для ЭЛТ-мониторов и для того, чтобы передавать аналоговый сигнал.
— Единственный аналоговый разъем, способный вести передачу видео в высоком разрешении.
Недостатки разъема:
— Невозможно одновременно передавать видео и аудио сигнал (можно передавать лишь видео).
— Максимальное разрешение, заявленное официально, — 1280х1024. Когда выводишь картинку на FHD-дисплеи, то не исключаются проблемы.
— Если применяешь некачественный кабель, то возникают помехи.
— Не совсем годится для того, чтобы подключать цифровые девайсы.
Наличие преобразователей и конвертеров для VGA
Возможен и другой вариант: вам просто нужно купить специальный конвертор. В данном случае не нужно покупать комплектующие и платить за них большие деньги. Проще всего обзавестись преобразователем сигнала VGA на HDMI или DVI. И тогда новый монитор будет вас радовать изображением четким и красочным. И не нужно будет производить замену видеокарты.
В настоящее время свободно продается множество самых разных переходников, используя которые, можно преобразовать сигнал с VGA на DVI, Display Port, HDMI и так далее.
Большинство конвертеров комплектуется кабелем USB. Через него осуществляется передача как видео, так и звука. Вовсе не исключена и обратная совместимость, то есть когда на монитор с VGA-интерфейсом идет передача сигнала с цифрового стандарта.
Что лучше: VGA или HDMI?
И тогда мы увидим, что среди современных разъемов есть HDMI, Display Port или DVI. Они-то и обеспечивают отображение картинки высокого качества и повышенной четкости (Full HD и 4K).
Тем не менее, VGA с нами, как и прежде. За прошедшие годы производители успели изготовить очень много приборов, которые поддерживают этот стандарт и все еще активно используются. Вот почему не нужно спешить сбрасывать его со счетов.
В то же время не следует думать, что случится чудо. Нужно осознавать, что даже в том случае, когда мы применяем переходники, не может быть и речи о полной синхронизации между аналоговыми и цифровыми интерфейсами. Все равно где-то должны появиться дефекты. Либо же изображение не станет полностью «раскрываться».
