1.6
Typy rozhraní pro přenos AV signálů
Definice
Rozhraním rozumíme nejen koncový konektor, ale i metodu, kterou je audio nebo video signál ve zdrojovém přístroji zpracován a odeslán směrem k zobrazovacímu zařízení. Rozhraní může být chápáno i jako standard signálu. Mezi jednotlivými standardy existují převodníky, které umožňují převod jednoho rozhraní na druhé.
Základní typy rozhraní:
- Digitální – lze použít optické nebo metalické kabely.
- Analogové – používají se pouze metalické kabely.
1.6.1
Rozhraní pro digitální přenos
SDI (Serial Digital Interface)
Je zde již více než 25 let. Digitální forma videa s možností přenosu na dlouhé vzdálenosti až 90 metrů po standardním 75ohmovém koaxiálním kabelu. Používá se hlavně v televizní a studiové technice. Existuje v několika variantách (HD, 3G, 6G, 12G), které se liší přenosovou rychlostí a tím i schopností přenést určité maximální rozlišení obrazu. Varianta 3G SDI poskytuje datovou propustnost 3 Gb/s, což stačí pro obraz s rozlišením 1920 × 1080 pixelů o frekvenci 60 snímků za sekundu (1080p60). Ve variantě 12G SDI už dokáže rozhraní přenést až 12 Gb/s a poskytuje dostatečný datový tok pro obraz v rozlišení 3840 × 2160 pixelů o frekvenci 60 snímků za sekundu (2160p60).
Charakteristika:
- Přenos obrazu a zvuku.
- Využívá koaxiální kabel.
- Má několik dílčích variant podle datové propustnosti – HD, 3G, 6G, 12G.
- Využití výhradně v profi AV nebo zabezpečovacích kamerových systémech.
Slouží k přenosu počítačového obrazu do rozlišení 2056 × 1600 (2K). Standardně navržen pro krátké vzdálenosti mezi PC a monitorem do pěti metrů. V integračních projektech je často nutné jeho zesilování nebo úpravy pro přenos na delší vzdálenosti.
Charakteristika:
- Přenos obrazu a zvuku.
- Single nebo Dual link.
- DVI-I – analog + digital.
- DVI-D – pouze digital.
- Kompatibilní s HDMI.
Je nejrozšířenější digitální rozhraní ve spotřební a profesionální AV technice. Ve verzi HDMI 2.0 nebo DisplayPort 1.2 přenáší obraz v rozlišení do 4096 × 2160 (4K), audio a řídicí signály po jediném kabelu. Umožňuje signál zakódovat speciální ochranou obsahu proti kopírování. Vzhledem k vysokému datovému toku, který dle verze rozhraní může být 10–40 Gb/s, nemohou být kabelové trasy příliš dlouhé. Přenos obrazu o rozlišení 1920 × 1080 (1080p60) je možné vést maximálně 10 metrů dlouhým kabelem. Avšak v integračních projektech bývají zapotřebí přenosy na delší vzdálenosti, takže se využívají různé typy zesilovačů a extenderů.
Charakteristika:
- Přenos obrazu a zvuku.
- Několik zavedených typů konektorů.
- Doplňkové funkce CEC, ARC, HEC, HDCP, MHL.
1.6.2
Rozhraní pro analogový přenos
Analogové formáty signálů jsou v současné době většinou nahrazovány těmi digitálními. Nicméně z pohledu zpětné kompatibility a požadavků na upgrade starších instalací je třeba analogovým rozhraním rozumět i dnes.
Analogové formáty signálů rozdělujeme podle schopnosti přenášet určitá rozlišení obrazu. Nejkvalitnější analogový signál s velkou šířkou pásma a se schopností přenášet vysoká rozlišení je RGBHV vedený po pěti koaxiálních kabelech. Ten je například používán pro přenos počítačového videosignálu VGA. Pro přenos televizního signálu nebo signálu z videa postačuje RF nebo kompozitní videosignál vedený po jednom koaxiálním kabelu.
Jaké nejčastější pojmy doprovázejí metody zpracování analogového obrazu?
- Chrominance (C) – signál obsahující informaci o barvách.
- Luminance (Y) – signál obsahující informaci o úrovni jasu.
- Red, Green, Blue (RGB) – tři základní barvy (červená, zelená, modrá), ze kterých jsou následně odvozovány (smíchávány) další barvy v paletě, tzv. aditivní barvy.
- Horizontal a Vertical Sync (HV) – synchronizační signály. Horizontální určuje, s jakou rychlostí se vykreslují jednotlivé obrazové řádky zprava doleva, zatímco vertikální určuje totéž, ale zespoda nahoru. Frekvence signálu se vyjadřuje jednotkou hertz (Hz).
Kompozitní
Kompozitní signál vznikne ze signálu S-Video tak, že se do luminančního signálu (Y) přidá chrominance (C).
Charakteristika:
- Kombinace informací C a Y do jednoho signálu.
- Pro přenos stačí jeden kabel.
- Jde o nejpoužívanější formát videosignálu (ale s nejnižší kvalitou).
S-Video
S-Video je také označováno Y/C. Zde Y představuje stejné signály jako jsou v komponentním signálu. Jde o zakódovanou informaci o jasu a synchronizaci. C reprezentuje chrominanci, tím je myšleno barvu. C signál je kombinací rozdílových signálů R-Y a B-Y. Pokud chceme zachovat výhody Y/C systému, musí všechna zařízení udržet integritu oddělených Y a C signálů. Jinými slovy: jestliže nahrajete záznam v S-Video rekordéru, všechna další zařízení systému (přepínače, procesory apod.), která signál zpracovávají, ho musí stále vést jako Y/C, jinak jsou veškeré výhody tohoto typu signálu ztraceny.
Charakteristika:
- Je složen ze dvou oddělených signálů: z luminance se synchronizací a chrominance.
- Pro přenos potřebuje dva kabely: jeden pro Y a jeden pro C.
- Může být také přenášen jedním kabelem se čtyřpinovým konektorem.
Komponentní
Komponentní video obsahuje tři signály: luminance (Y), červená minus luminance (R-Y) a modrá minus luminance (B-Y). Odečtením červené a modré složky od luminance vznikne to, co nazýváme rozdílové signály: R-Y a B-Y. Tyto tři signály lze matematicky reprodukovat na displeji. Tento postup snižuje celkovou šířku pásma potřebnou pro odeslání nebo uložení obrazu. Y signál může mít šířku pásma 6 MHz nebo vyšší. Rozdílové signály budou mít šířku pásma pouze okolo 1,5 MHz. Redukováním velikosti rozdílových signálů ušetříme potřebnou šířku pásma, a tak umožníme mnohem jednodušší manipulaci se signály.
Charakteristika:
- Obsahuje luminanci a rozdílové barevné signály.
- Pro přenos potřebuje tři kabely.
- Synchronizační signály jsou nakombinovány s Y informacemi.
- Byl intenzivně používán v prostředí produkce videa díky své kvalitě a malému množství artefaktů nebo uměle vytvářených rušivých signálů.
1.6.3
Přenos digitálního signálu po optickém vláknu
V optických sítích se informace šíří z jednoho místa do druhého pomocí světla ve skleněném vlákně. Přenášeným signálem můžou být jak data, tak digitální obraz nebo zvuk. Optická vlákna zásadně rozšiřují možnosti přenosu dat. Na rozdíl od metalické kabeláže mají větší šířku pásma, a dovolují tak přenos dat na větší vzdálenosti za kratší dobu. Historie optických vláken sahá do 70. let, kdy bylo vytvořeno první optické vlákno a první komerční systém. Následovalo propojení hlavních měst, států a kontinentů. V dnešní době se optická vlákna používají také v komerční sféře, průmyslu, letectví, lodích, automobilech, CCTV atd.
Optické sítě se skládají z těchto dvou základních částí:
Optické kabely
- Dle prostředí:
- Dle typu:
Konstrukčně jsou optické kabely vybaveny optickými vlákny, tažným prvkem, výplňovým prvkem a pláštěm kabelu. Optické vlákno má různé průměry udávané obvykle v mikrometrech (µm). Multimode kabely mají vlákna o průměru 62,5 µm nebo častěji 50 µm. U singlemode je to 8–10 µm.
Zakončení optické trasy
Stejně jako metalické datové kabely se i ty optické zakončují nejčastěji v datovém rozvaděči. Zde se namísto patch panelů používají optické vany. Zakončení optického kabelu může být taktéž provedeno v samostatném boxu na stěně, popřípadě v datové zásuvce (na straně klientů). Ve výše popsaných komponentech je každé vlákno zakončeno konektorem. Mezi nejpoužívanější konektory dnes patří SC, LC a ST.