TV-OUT, часть 1. Стандарты

Вступление

Устройства для вывода изображения с компьютера на телевизор появились достаточно давно. Они широко использовалось в персональных компьютерах начала 90 годов. Многие читатели ещё помнят такие названия как ZX Spectrum, Commondore 64, и многие другие. Однако, вскоре такие устройства остались практически не востребованными. Компьютерные мониторы и видеосистемы сильно обогнали лучшие телевизоры по разрешающей способности. Поэтому, работать с компьютером, выводя изображение на телевизор, стало практически невозможно. Конечно, остались специализированные устройства, которые могли выводить изображение на телевизор для выполнения своих специфических функций, но их число и их рынок на фоне общего количества компьютерной техники, оставалось исчезающе малым. Ситуация начала меняться, когда мощность компьютеров стала достаточной для того, чтобы показывать видео в реальном времени. Для показа видео недостаток телевизора, в виде малой разрешающей способности, перестал иметь решающее значение. Напротив, этот недостаток превратился в преимущество, потому что, благодаря размыванию отдельных точек, скрываются недостатки изображения, которые часто встречаются на сжатом цифровом материала (ведь, несмотря на все усилия разработчиков, до идеального формата сжатия, который полностью сохраняет качество исходного материала и обладает приличной степенью сжатия, ещё - ой как далеко). Кроме этого, к несомненным преимуществам телевизора над мониторам при просмотре фильмов относится то, что телевизор, как правило, больше размером, да и стоит более удобно. Где есть спрос, там появляется и предложение, поэтому сейчас каждый производитель видеокарт имеет в своём ассортименте модели видеокарт с телевизионным выходом, а иногда ещё и со входом. Но, как оказывается, не всегда достаточно просто купить такую видеокарту, сопряжение её с телевизором может оказаться проблемой, из за того, что на видеокарте для выхода используются одни виды разъёмов, а на телевизоре для входа совсем другие. А бывают ситуации, когда на видеокарте, которая полностью устраевает своего хозяина, вообще нет видеовыхода, или имеющийся не устраивает своим качеством. Что же делать в этих случаях, неужели нет никакого другого выхода, кроме как приобретение нового телевизора или видеокарты? К счастью, это совсем не обязательно, всё можно решить с гораздо меньшими затратами. Но, начнём всё по порядку. Этой статьёй я открываю небольшой цикл, посвящённый проблемам совместного сосуществования, телевизора и компьютера. И начать стоит, по моему глубокому убеждению, с рассмотрению того - что за сигналы, и каких форматов используются в телевизоре. И только после этого можно переходить к конкретным кабелям, помехам, и прочим проблемам, с которыми вы можете столкнуться.

Телевизионные сигналы и стандарты

Не стоит ожидать, что в одной короткой статье я дам полное и исчерпывающее описание всего того многообразия, которое составляют телевизионные стандарты, и связанные с этим технологии. Поэтому, да простят меня суровые профессионалы, если они не увидят здесь того, без чего, по их мнению, невозможен разговор про телевизионные технологии. Я не ставил своей целью написать учебник, я хочу просто познакомить читателей с тем, что же это такое "телевизионный сигнал" в самых общих чертах. Приступим. Обычно, телевизионный сигнал является композитным, то есть составным. В него входят три составляющих, сигнал яркости – Y, и два цветоразрастных сигнала называемыми U и V. Прежде чем продолжать, необходимо сделать небольшое отступление, об особенностях человеческого зрения. Большинству читателей, безусловно известно, что любые цвета, которые видит человек, могут быть получены комбинацией трёх цветов, красного (RED), зелёного (GREEN) и синего (BLUE), которые называются опорными. Поэтому, именно эти три цвета (RGB) и используются для формирования цвета в электронной технике. Вооружённые этим знанием, рассмотрим составные телевизионного сигнала поподробнее.

Сигнал яркости, Y. Указывает яркость точки, от чёрной до белой. То есть, он полностью формирует чёрно-белое изображение, и только его воспринимают чёрно белые приёмники.

Цветоразрастные сигналы, U и V. В сочетании с Y сигналом, они позволяют восстановить исходные RGB цвета. Делается это достаточно просто

Y сигнал формируется из RGB сигнала по следующей формуле:

Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B

U и V сигналы формируются так:

U = R - Y, а V = B – Y

При приёме сигнала происходит обратный процесс:

Красный сигнал восстанавливается так:

R = Y + U,

Синий так:

B = Y + V,

И зелёный так:

G = Y - 0.509U - 0.194V

Примечание: цветоразнастные сигналы получили своё название потому, что их можно получить и простым вычитанием яркости из цвета, R-Y для U и B-Y для V

Есть две основные причины, почему были придуманы эти сложности. Во первых, такая схема сохраняет совместимость со старыми чёрно-белыми приёмниками (что было одной из задач, когда разрабатывались принципы по которым работает цветное телевидение). Они просто отображают яркостный сигнал, и выкидывают все остальные. Во вторых, так можно сэкономить пропускную полосу сигнала. Дело в том, что из за особенностей человеческого зрения, изменения цвета не так заметны, как изменения яркости, что даёт возможность передавать U и V сигналы в половинном, по сравнению с Y сигналом, разрешении без сколько-нибудь заметных потерь в качестве. Кроме YUV, в телевизионный сигнал входят так называемые синхроимпульсы, которые сообщают о том что одна строка закончилась, и началась следующая, когда закончился один кадр, и начался другой. Эти особенности видеосигнала обуславливаются тем, как формируется изображение на телевизоре.