Проблеми зі з'єднанням по HDMI: причини і рішення

  1. Близнюки DVI і HDMI
  2. Цей шкідливий інтерфейс
  3. Важка спадщина ЕПТ

Близнюки DVI і HDMI

Спочатку інтерфейс HDMI був розроблений на основі DVI, причому сам передається сигнал нітрохи не змінився. По суті, HDMI був задуманий як аналог DVI для побутової техніки. Модифікації піддався роз'єм (він став компактніше), додалася можливість передачі багатоканального цифрового звуку, з'явилася можливість відтворення захищеного контенту (HDCP, від англ. High-bandwidth Digital Content Protection - захист цифрового вмісту з високою пропускною здатністю), а також була прибрана функція передачі аналогового сигналу. Зокрема, тому, існують прості і недорогі перехідники HDMI-DVI-D.

Вже пізніше, коли базових можливостей DVI / HDMI стало не вистачати, інтерфейси були модернізовані - DVI отримав шість додаткових контактів для передачі сигналу в більш високому режимі, ніж 1920х1200 пікселів з частотою оновлення 60 Гц (DVI-D Dual Link).

Вже пізніше, коли базових можливостей DVI / HDMI стало не вистачати, інтерфейси були модернізовані - DVI отримав шість додаткових контактів для передачі сигналу в більш високому режимі, ніж 1920х1200 пікселів з частотою оновлення 60 Гц (DVI-D Dual Link)

HDMI пішов іншим шляхом - у версії 1.3 була піднята частота синхронізації, за рахунок чого збільшена пропускна здатність інтерфейсу і з'явилася підтримка високих режимів. Крім того, у версії 1.4 з'явилася підтримка стерео (3D-відео). Так чи інакше, більшість моніторів діагоналлю менше 30 "працюють в режимі 1920х1080 при 60 Гц, а значить, можливостей звичайного DVI і HDMI 1.2 досить.

Цей шкідливий інтерфейс


Якщо сигнал один і той же, то чому ж підключення монітора по HDMI нерідко викликає стільки проблем, а по DVI все нормально? Причина, як це не парадоксально, криється не в технічних відмінностях, а в маркетинговому позиціонуванні!
Справа в тому, спочатку HDMI не планувалася використовувати для зв'язку комп'ютера з моніторів. І справді, навіщо? Є ж рівнозначний за можливостями DVI! Зате телевізори, медіаплеєри, ігрові консолі та відеокамери швидко обзавелися цим зручним і компактним інтерфейсом. Також отримали HDMI відеокарти та монітори - перші для підключення до телевізора, другі для роботи з ігровими консолями та іншої побутової технікою. І, як закономірний підсумок, останнім часом HDMI повністю витіснив DVI на багатьох моделях моніторів і навіть деякі відеокарти оснащуються двома портами HDMI.
І ось тут почали виникати проблеми. Справа в тому, що розробники відеокарт досі припускають, що підключати до HDMI-інтерфейсу відеокарти користувач буде насамперед телевізор. Аналогічно і розробники моніторів, вважають, що до HDMI-порту монітора, швидше за все, підключено побутове мультимедійний пристрій, а не комп'ютер. Але ж, не дивлячись на те, що HDMI - всюди HDMI, побутову та комп'ютерну техніку працюють з відеоконтентом дещо по-різному. Розберемося в цих відмінностях.

Важка спадщина ЕПТ


Електронно-променева трубка (кінескоп), що використовувалась в телевізорах протягом усього XX століття, має кілька вроджених вад. Один з них - помітні геометричні спотворення картинки по краях екрану. Історично виробники телевізорів борються з цим гранично простим способом - закриваючи ці області маскою екрану. За рахунок цього, будь-який ЕПТ-телевізор «з'їдає» своєю маскою приблизно 5% зображення - даний ефект називається overscan або, по-російськи, забігання розгортки.

За рахунок цього, будь-який ЕПТ-телевізор «з'їдає» своєю маскою приблизно 5% зображення - даний ефект називається overscan або, по-російськи, забігання розгортки


Зрозуміло, виробники ТВ-орієнтованого контенту - телевізійні студії - цей фактор не можуть не враховувати. Тому крайові області картинки телевізійних фільмів, шоу, новинних випусків і т.д. свідомо не містять ніякої корисної інформації. Більш того, можуть містити і «шкідливу» інформацію - наприклад, мікрофон, який потрапив в кадр під час запису сюжету, і т.д. Звичайно, режисер не буде вибраковувати ці кадри - їх же все одно не видно на телевізорі! Крім того, верхня частина не використовується області кадру може містити службову інформацію, наприклад, телетекст.


Плазмові та РК-панелі в маскуванні країв кадру не потребують, і такої маски не мають - видима область займає всю площу кадру. Як наслідок, телевізійні передачі виглядають на них інакше, з «зайвими» областями по краях, що небажано. Тому всі сучасні телевізори підтримують режим імітації забігання розгортки, який так і називається - Overscan (незважаючи на те, що ніякої розгортки там немає). Діє він дуже просто: картинка збільшується приблизно 3-5%, краю, відповідно, обрізаються.
Що ж відбувається, коли ви підключаєте відеокарту до монітора по HDMI? Припускаючи, що порт HDMI задіяний для підключення телевізора, драйвер відеокарти може включити режим компенсації забігання розгортки, зменшивши картинку на 3-5%. В результаті зображення стає помітно менше екрану, частина його площі не використовується.


І NVIDIA і AMD підтримують такий режим роботи, і якщо в драйверах NVIDIA він за замовчуванням відключений, то у AMD - включений і активується при HDMI-підключенні.
Зауважимо, що навіть при використанні Телевізор як комп'ютерний монітор, цей режим швидше шкідливий - при включеному в телевізорі режимі overscan кадр коректно розтягується і займає весь екран, але чіткість втрачається, тому що фактично картинка програмно масштабується з дозволу, наприклад, 1824x1026 пікселів до FullHD (1920х1080 пікселів). В цьому випадку слід просто відключити як функцію overscan в телевізорі, так і компенсацію цієї функції в драйвері відеокарти.

кольорові діалекти

Проблема з некоректним відображенням кольорів через HDMI помітно складніше. Причина всіх складнощів криється в тому, що існує кілька моделей уявлення кольорового зображення, причому спочатку всі вони розроблені для аналогових інтерфейсів. Найпоширеніша модель - RGB, до сих пір використовується в аналоговому інтерфейсі VGA, а також в цифрових DVI і HDMI. Відповідно до неї, картинка розділяється на три колірних компонента - червоний, зелений і синій. Інтенсивність компонента задається одним 8-розрядним числом на кожен піксель, і, відповідно, може змінюватися в діапазоні від 0 до 255. Максимально чорний колір в цій моделі буде кодуватися як 0, 0, 0, найяскравіший білий - 255, 255, 255, яскраво-блакитний 0, 0, 255 і т.д. В сумі це дає 255х255х255 = 16777216 поєднань (колірних градацій).


Спочатку, через обмеження аналогового сигналу використовувався не весь діапазон значень, а тільки від 16 до 235, тобто чорний це 16, 16, 16, білий - 235, 235, 235. Тому історично склалося так, що побутова техніка використовує саме такий діапазон, так званий limited RGB. Зауважимо, що до сих пір використовується ще одна, цветоразностних модель YUV (YCbCr), але в даний момент і монітори і телевізори використовують саме RGB, а при отриманні YUV змушені конвертувати сигнал.


Комп'ютерна техніка спочатку орієнтувалася на повний діапазон RGB. Але, як ми пам'ятаємо, HDMI спочатку розроблявся для побутової техніки. Відповідно, відеокарти, які очікують, що до їх порту HDMI буде підключений телевізор, за замовчуванням включають обмежений RGB, монітор ж, в залежності від моделі, може очікувати як обмежений, так і повний RGB по HDMI-порту.


Тут можливі чотири різні варіанти:
- Відеокарта видає обмежений RGB, монітор очікує повний. Динамічний діапазон зображення звужується, чорні точки виглядають сірими (тому що монітор вважає, що 16, 16, 16 - це сірий), білий також позбавлений інтенсивності, з іншими квітами те ж саме;

Динамічний діапазон зображення звужується, чорні точки виглядають сірими (тому що монітор вважає, що 16, 16, 16 - це сірий), білий також позбавлений інтенсивності, з іншими квітами те ж саме;


- Відеокарта видає повний RGB, монітор очікує повний. Картинка в повному порядку, точно так же, як по DVI;


- Відеокарта видає обмежений RGB, монітор очікує обмежений. Динамічний діапазон в порядку, але колірних градацій помітно менше, ніж при повному RGB (220х220х220 = 10648000 градацій);

Динамічний діапазон в порядку, але колірних градацій помітно менше, ніж при повному RGB (220х220х220 = 10648000 градацій);


- Відеокарта видає повний RGB, монітор очікує обмежений. Кольори різкі, інтенсивність темних кольорів занадто мала, яскравих - зайве велика. Деталістічность малоконтрастних ділянок недостатня.

Зауважимо, що найчастіше з проблемами стикаються користувачі відеокарт на чіпах від NVIDIA. Справа в тому, що драйвер NVIDIA спочатку прописано використання обмеженого RGB для виходу HDMI, тоді як більшість моніторів очікують повний діапазон. Причому налаштувань діапазону RGB в драйвері немає, і вам доведеться або лізти глибше, до реєстру Windows, або перемикати діапазон в моніторі якщо, звичайно, у вашій моделі є ця опція. Втім, до реєстру можна лізти і не руками а за допомогою спеціалізованих утиліт, наприклад, Nvidia RGB Full / limited range toggler ( http://blog.metaclassofnil.com/?p=83 ) Дозволить переключити діапазон на карті NVIDIA в одне натискання. Якщо ж у вас відеокарта від AMD, а в якості монітора ви використовуєте телевізор, що очікує обмежений діапазон, то ви зможете без проблем переключити діапазон в драйвері.

І справді, навіщо?
Що ж відбувається, коли ви підключаєте відеокарту до монітора по HDMI?
Com/?