Устройство записи и трансляции сигнала vga dvi broadcaster

Обновлено: 07.07.2024

То, что область применения интерфейса VGA (Video Graphics Array), разработанного компанией IBM ещё в 1987 году, не ограничивается только персональными компьютерами, вряд ли является секретом для наших читателей. Многие устройства, используемые в самых разных сферах, — от медицинских и научных до оборонных, имеют хорошо знакомый практически любому человеку, хоть раз подключавшему монитор, разъем. Напомним, что после формирования изображения в цифровом виде оно поступает из видеопамяти на RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter — цифро-аналоговый преобразователь из ОЗУ), где преобразуется в аналоговый сигнал, передаваемый на монитор. Изначально стандарт VGA использовал новый для того времени трехрядный 15-контактный разъем D-Sub для подключения монитора, в котором были зарезервированы контакты для будущих расширений. Форма разъёма стала стандартом де-факто более чем на два десятилетия. В настоящее время максимальными параметрами при использовании этого типа подключения являются разрешение 2048×1536 и глубина цвета 32 бита.

Как известно, прогресс не стоит на месте, и 2 апреля 1999 года группа компаний Digital Display Working Group Promoters, включающая в себя Intel, IBM, NEC, Hewlett-Packard, Compaq и Silicon Image, опубликовала спецификацию Digital Visual Interface Revision 1.0. Основной задачей группы было создание полностью цифрового стандарта передачи данных между компьютером и устройством вывода изображения. Спецификации Digital Video Interface, сокращённого до привычного нам DVI, описывают стандарт высокоскоростной передачи графической информации, не зависящей от способа её вывода. В основу была положена технология Передачи дифференциальным сигналом в коде с минимизированным количеством переходов (Transition Minimized Differential Signaling, TMDS). Подробное описание стандарта выходит за рамки этого материала, к тому же, информация широко доступна, отметим лишь несколько моментов. Основным преимуществом DVI является передача информации без потерь, но большой парк дисплеев, рассчитанных только на аналоговое подключение, требовал обратной совместимости. Для этой цели был разработан разъём DVI-I (Integrated), в отличие от цифрового DVI-D (Digital) и практически не встречающегося сейчас аналогового DVI-A (Analog), предусматривающий возможность как цифрового, так и аналогового подключения. Кроме того, поддерживаются спецификации EDID (Extended Display Identification Data)/DDC2B (Display Data Channel), предоставляющие получение информации о типе дисплея и DMPM (Digital Monitor Power Management)/ DPMS (Display Power Management Signaling), позволяющие управлять питанием.

Канадская компания Epiphan Systems Inc. специализируется на решениях, предназначенных для работы с входящим VGA/DVI сигналом. Составить представление об основной целевой аудитории этого производителя можно по таким клиентам как Boieng, Walt Disney, Bayer HealthCare и другие, не говоря о вездесущих Microsoft, Intel и Google. Желающие могут ознакомиться с представленным на сайте производителя Top 25 Customers.

Наше первое знакомство с продукцией этого производителя началось с тестирования устройства VGA2USB, предназначенного для захвата VGA сигнала. Теперь нас ожидает встреча с более универсальной моделью.

Комплект поставки

Устройство поставляется в строгой белой коробке с фотографией виновника торжества на одной стороне и перечислением основных спецификаций — на другой.

В комплект поставки входят:

Само устройство
Блок питания 5 В, 2 А
Кабель DVI — DVI
Кабель VGA — VGA
Кабель USB 2.0 A — Mini-B
Переходник D-Sub Male — DVI Female
VGA-разветвитель на два монитора
CD с драйверами и программным обеспечением

Конструкция и спецификации

По сравнению с неброским VGA2USB старший брат выглядит роскошно. Чёрно-красная цветовая гамма придаёт определённый шарм обычному параллелепипеду с DVI разъёмом, с одной стороны, и гнездом для подключения USB-кабеля — с другой. Упрекнуть можно разве что за слабую устойчивость металлического корпуса к отпечаткам пальцев. Рядом с интерфейсным разъёмом находятся три светодиодных индикатора разных (жёлтый — работа с устройством, красный — питание, зелёный — готовность). Компактным DVI2USB назвать трудно, его размеры составляют 126×81×30 мм против 80×54×23 мм у VGA2USB. Не способствует компактности и необходимость внешнего питания. Впрочем, такая жертва увеличившейся функциональности вполне простительна.

Причиной увеличения габаритов стало большее количество элементов на плате.

Сердцем устройства является программируемая логическая интегральная схема (Field Programmable Gate Array, FPGA) Spartan-3 от Xilinx, Inc. Отличие ПЛИС от обычных цифровых микросхем в том, что логика их работы не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования. FPGA этой серии характеризуются высокой гибкостью структуры и изобилием триггеров на кристалле. При этом логика реализуется при помощи так называемых LUT — таблиц (Look Up Table) Xilinx, а внутренние соединения — посредством разветвлённой иерархии металлических линий, коммутируемых специальными быстродействующими транзисторами.

Основными особенностями семейства являются:

Технологический процесс 90 нм SRAM КМОП
Ёмкость до 74 880 логических ячеек;
Системная тактовая частота до 326 МГц

3 раздельных напряжения питания:

ядра — 1,2 В
блоков ввода-вывода — от 1,2 до 3,3 В
специальных функций — 2,5 В

поддержка 17 сигнальных стандартов ввода-вывода
6 дифференциальных стандартов передачи сигналов, включая LVDS
передача данных со скоростью 622 Мбит/с по одному выводу входа/выхода
до 784 выводов входа/выхода
размах сигнала от 1,14 до 3,45 В
программируемый импеданс
поддержка передачи данных с удвоенной скоростью (DDR)

гибкие логические ячейки с регистрами
мультиплексоры для реализации многовходовой функции
логика ускоренного переноса
встроенные блоки умножения, каждый блок 18x18 бит
совместимость с JTAG IEEE 1149/1532 стандартами

до 1 872 кбит блочной памяти
до 520 кбит общей распределённой памяти

точная подстройка фронтов тактирующих сигналов
умножение, деление частоты
сдвиг фазы с высоким разрешением
защита от электромагнитных помех

Модификация XC3S4000, используемая в DVI2USB, имеет 62 208 логических ячеек, 4 млн. системных вентилей и 1728 кбит блочной памяти.

Кроме того, на плате находится перепрограммируемая микросхема с архитектурой Complex Programmable Logic Devices (CPLD) Xilinx FastFlash XC9572XL, рассчитанная на 10 000 циклов перепрограммирования и 20 лет хранения конфигурации. Для программирования таких микросхем не требуется программатор, оно осуществляется сигналами через специальные выводы МС (JTAG) непосредственно в устройстве.

Поддержка USB-интерфейса возложена на контроллер CY7C68013 производства Cypress Semiconductor Corporation.

Распаянные, но не выведенные на переднюю панель, разъёмы для подключения клавиатуры и мыши, оставлены для будущей модификации, аналогичной KVM2USB, выполненной на базе VGA2USB.

Для DVI2USB производителем заявлены следующие спецификации:

Интерфейс USB 2.0 (контроллер поддерживает USB 1.x, но работа в таких условиях не рекомендуется производителем из-за низкой пропускной способности)
Поддерживаемые операционные системы — Windows 2000/XP/Vista (x86), Linux, PowerPC/Intel MacOS X

Поддерживаемые форматы:

24 бит, формат 8:8:8
16 бит, формат 5:6:5
8 бит, форматы 3:3:2, 3:2:3, 2:3:3 и 256 оттенков серого
4 бита, 16 оттенков серого

720×400 при 70, 85 Гц
640×480 при 60, 70, 72, 75, 85 Гц
800×600 при 56, 60, 70, 72, 75, 85 Гц
1024×768 при 60, 70, 72, 75, 85 Гц
1152×864 при 60, 70, 75, 85 Гц
1152×900 при 66, 76 Гц
1280×960 при 60, 85 Гц
1280×1024 при 60, 70, 75, 85 Гц
1600×1200 при 60, 65, 70, 75, 85 Гц

Можно заметить, что максимальное разрешение уступает VGA2USB с 2048×1536 и 2560×2048. Но это с лихвой компенсируется отсутствием артефактов интерлейсинга, характерных для младшей модели. DVI2USB захватывает прогрессивное видео (!), чему способствуют 3 модуля памяти ёмкостью по 2,25 МБ от GSI Technology

Производитель приводит примеры частоты обновления в зависимости от используемого разрешения, полученные под Windows XP на Intel P4 3.0 ГГц FSB 800:

640×480 — 29.9 кадров в секунду
800×600 — 21 кадр в секунду
1024×768 — 15 кадров в секунду
1280×1024 — 10 кадров в секунду
1600x1200 — 6.7 кадра в секунду

Конфигурация тестового компьютера

Процессор Athlon 64 4600+ (Socket 939)
Системная плата ASUS A8R32-MVP Deluxe (ATI CrossFire Xpress 3200)
Оперативная память 2 ГБ (2×1024 МБ PC3200 Samsung)
Видеокарты HIS ATI RADEON X1900XT/NVIDIA GeForce 7900GTX
Звуковая карта Creative Sound Blaster Audigy 2ZS
Жесткий диск 250 ГБ Hitachi (HDT722525DLA380)
Жесткий диск 120 ГБ Maxtor Plus9-6Y120M0 7200rpm SATA150 8 МБ
Жесткий диск 120 ГБ Maxtor Plus9-6Y120M0 7200rpm SATA150 8 МБ
DVD ReWriter BENQ DW1640
DVD ReWriter NEC ND-3500A
Блок питания Thermaltake Purepower 680APD (W0049 rev. 2, 680 W)
Операционная система Windows XP Professional (SP2) ENG

Настройка

Html-меню установочного диска напоминает о возможности появления более свежих драйверов на сайте производителя. Сам драйвер устанавливается средствами операционной системы либо при установке штатной программы (для этого необходимо отключение/подключение устройства во время установки). Кроме драйвера, на диске находится SDK и руководство пользователя. При тестировании использовался драйвер версии 3.0.16.0020.

После установки в разделе Imaging Devices появляется VGA2USB by Epiphan Systems Inc.

Для работы с устройством предназначена программа v2ugui.exe, ярлык которой выводится на рабочий стол после установки.

Программа позволяет осуществлять автоматический захват отдельных кадров и запись видеопотока. В разделе Autosave опций программы можно настроить интервалы захвата, как покадрово, так и по времени, выбрать формат (BMP, PNG, JPEG (компрессия составляет 85%), AVI) и установить префиксы названий получаемых файлов. При этом допускается как десятичная система (переменная d в наименовании), так и шестнадцатеричная (переменная X). Возможно преобразование полученных в формате BMP изображений в AVI, выполняемое программой после окончания захвата. Кроме того, имеется функция паузы.

Видеопоток может сжиматься любым установленным в системе кодеком, выбираемым на соответствующей вкладке Codec.

В разделе Adjusments находятся опции изображения:

Sampling phase — ручная подстройка горизонтального разрешения,
PLL adjusment — ручная подстройка вертикальной синхронизации,
Shift horizontally/Shift vertically — настройки позиции видеоизображения,
Set Offset/Gain — настройки яркости и контраста.
Чекбокс Prefer wide aspect ration VGA modes обеспечивает совместимость с широкоформатными разрешениями. Предупреждаем, что использовать эту опцию надо с осторожностью, в частности, её активация во время тестирования приводила к установке разрешения 1920×1200 вместо 1600×1200.

В разделе Miscellaneous доступны центрирование изображения под размер окна программы, инвертирование цветов при печати и настройки компрессии при вещании в сеть. В программе доступен демонстрационный режим передачи изображения на сайт производителя с ограничением по времени в 5 минут (требует установленного Java-компонента).

Работа с DVI сигналом

На примерах тестового изображения в разных разрешениях можно заметить явное положительное влияние цифрового интерфейса.

Исходное изображения	Полученное изображение
Разрешение 640×480
Разрешение 800×600
Разрешение 1024×768
Разрешение 1600×1200

Снижения чёткости не наблюдается вплоть до максимального поддерживаемого разрешения. Поддержка 24-битного цвета обеспечивает приемлемую цветопередачу, а захват прогрессивного видео — возможность записи видеофайлов. С поправкой на то, что динамичные фрагменты, всё-таки, лучше записывать в низких разрешениях.

Записать видео с VGA-выхода – что может быть проще… Казалось бы. Но увы, на деле всё немного сложнее. В этом посте я расскажу, как для себя решил проблему записи видео с VGA-выхода видеокарты очень старого компьютера, какие были промежуточные решения и на чем остановился. Фанатам старых игр железа, а так же новых технологий и захвата видео посвящается.

Зачем

У вас конечно могут быть иные цели, у меня же появилась следующая потребность: записывать со старых компьютеров видео, которое выводится на монитор. При этом:

Компьютеры старые и слабые, водрузить на них некий “аналог fraps’а” не представляется возможным. Да и какой софт для записи вы поставите на машинку, где и Win 3.1 пойдёт со скрипом? Да для первого пентиума или для DOS-режима вы тоже вряд ли что найдёте.
Вариант “воткни видеокарту с ТВ-выходом” тоже не вариант. А если я хочу записать картинку с первой Voodoo или какой-то ещё бОльшей экзотики? И опять же, упираемся в софт. Нужна же универсальность.
Вариант “запуска на эмуляторе” – не подходит. Игры “позднего DOS’а” умудряются тормозить или идти не плавно даже на современном i7, если эмулировать их DosBox’ом. Если же нам понадобится запустить игру, которая даже на WinXP глючит, и нормально работает на ОС не старше Win98 или Win95, но при этом требует трёхмерного ускорения – тут эмуляторы не шибко помогут, ускорение игровой графики там печальное.
Снимать экран камерой? Нет, существуют любители “экранок”, но этот способ попахивает извращением и “последним шансом”.

Железо для захвата

В качестве машинки для захвата видео был использован такой вот компьютер:

Процессор: Intel Core 2 Duo E4500, 2.2 ГГц
Видеокарта: NVidia 8800 GS
Оперативная память: 2 ГБ DDR2
Жесткий диск: WDC WD1600, подключен по SATA

Специально я его не подбирал – он просто оказался под рукой.

Попытка номер раз — китайская

Первой попыткой была следующая идея: а что если подобрать VGA-to-TV адаптер? Дёшево и сердито. А писать полученную картинку будем ТВ-тюнером, у меня как раз был такой от фирмы Beholder (моделька с номером 503, вариант под шину PCI). Сказано – сделано. Был за 20$ куплен вот такой вот китайский адаптер под названием VGA to TV RCA Composite S-video Converter Box for PC Laptop TTH-123462:

Питается по USB-кабелю (в устройство идёт круглый штекер, наружу – обычный USB)
Имеется переключатель NTSC/PAL
Кроме VGA-входа есть и VGA-выход! Можно одновременно подключить монитор и тв-тюнер или телевизор. Падения качества картинки на параллельно воткнутом мониторе не заметил.
Судя по описанию (не проверял!) можно отправлять сигнал и в обратном направлении, т.е. TV -> VGA.

Дело в том, что какое-бы не было разрешение на входе – на выходе будет телевизионное. И тут нет артефактов сжатия, нет, это именно выходная картинка. Результат получается тёплым, ламповым и мутноватым. С другой стороны, для 20$ + цена тюнера (на который мне не пришлось тратиться) – результат приемлемый. Но хотелось то большего…

Попытка номер два — полноценная

После попытки с тюнером стало ясно, что дешевыми решениями не отделаться. Порывшись по магазинам, я обнаружил, что единственным доступным вариантом является плата AVerMedia Game Broadcaster HD, уже под PCI-E. Это НЕ последняя модель в линейке, но есть нюанс: она похоже последняя, имеющая VGA-вход для захвата. Более поздние имеют только HDMI и стоят в 2 раза дороже. А нам нужен VGA!

Цена вопроса: 4-5 тыс. рублей.
Для начала – позитив, скриншоты из видео:

Как, надеюсь, видно, результат заметно лучше. Опять же, HDMI-вход, а значит – возможность писать видео с современных консолей или, например, android-устройств. Позитивно. Удобно.

Отдельный приятный момент – в режиме “превью” на компьютере картинка показывается без отставаний, в реальном времени, если конечно мощностей компьютера хватает (об этом – ниже).

А теперь – недостатки, проблемы и клизма дёгтя

Т.е., картинка реально пишется в 640x480, но с мусором на полях. Впрочем, никто не мешает нам лишнее отрезать, причем на лету (ещё раз спасибо авторам VirtualDub)

VirtualDub пишет без проблем и возражений. Вот так-то вот. Опять опенсорс на коне. ;)

В принципе, можно писать и на родном софте картинку с Voodoo. Для этого нужно подключать voodoo к базовой карточке не классическим образом, через отдельный кабель:

А перетыкать кабель от монитора между обычной картой и Voodoo’вской при запуске/выключении игры под voodoo. Жить так можно, но разве что жизнь?!

По HDMI картинку с мобильной android-консоли (разрешение экрана 800x480) записало в 720x480 (хана пропорциям).

P.S. Видео-примеры не выкладываю по следующей причине: если бы я выложил его на ютуб на свой канал, то топик пришлось бы перенести в раздел “я пиарюсь”. Если есть интерес – пишите в личку, дам ссылки на видео того и другого варианта.

Спасибо за внимание! Для самых терпеливых читателей – бонусная кошка, как и обещал. :)

ДОБАВИТЬ В ИЗБРАННОЕ

Автономное устройство для захвата, потоковой трансляции и записи изображения с видеокамер, мониторов и других источников видео с разрешением до 1920×1200 и частотой обновления до 30 fps, а также аудиосигнала

Интерфейс RJ45 10/100 Ethernet
Захват изображения DVI, VGA, HDMI
Захват S-Video/Composite (PAL, NTSC)
Захват аудио (3,5 мм стерео)
Поддержка разрешений до 1920×1200
Сжатие H.264, MPEG-4, MJPEG
Встроенная память 8 ГБ
Функция «картинка-в-картинке» с возможностью наложения сигнала

ЗАХВАТ И ЗАПИСЬ НЕСКОЛЬКИХ ИСТОЧНИКОВ

VGADVI Broadcaster позволяет осуществлять одновременный захват источника DVI, HDMI и VGA сигнала, источника S-Video или Composite video, а также аудиосигнала. Все необходимые адаптеры и кабели включены в комплект поставки – просто подключите ваш VGADVI Broadcaster к источникам сигнала и локальной сети/Интернету.

FULL HD СКОРОСТЬЮ ДО 30 FPS

VGADVI Broadcaster способен захватывать, записывать и/или транслировать видео с разрешением до 1920×1200 с частотой обновления до 30 fps, аппаратно сжатое с помощью видеокодеков H.264, MPEG-4 или MJPEG. Устройство специально оптимизировано для трансляции больших объёмов видеоинформации с дисплеев и видеокамер.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВИДЕО

VGADVI Broadcaster позволяет вести запись и трансляцию двух источников видеосигнала как двумя отдельными потоками, так и совмещать их в одном. В последнем случае можно настроить размер и взаимное расположение изображений, включая вариант «картинка-в-картинке». Кроме того, имеется возможность накладывать на изображение различные надписи и логотипы.

ВОЗМОЖНОСТИ ЗАПИСИ

VGADVI Broadcaster производит запись потоков на свое внутреннее запоминающее устройство объёмом 8 Гб, а также может автоматически в реальном времени передавать сделанные записи в сетевое хранилище, на внутренние FTP серверы, внешние FTP сайты и/или USB-флеш-накопители.

ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ПРОСТОТА И НАДЁЖНОСТЬ

Как и все продукты Epiphan, VGADVI Broadcaster предназначен для ежедневного использования, а поэтому отличается особой прочностью и долговечностью (наши устройства настолько надежны, что используются даже в космосе). Все разъемы сконструированы специально для бесперебойного и длительного применения.

КОМПАКТНОСТЬ И МОБИЛЬНОСТЬ

VGADVI Broadcaster имеет небольшие размеры и весит всего 635 г, что значительно уменьшает объём и вес оборудования, необходимого для записи и трансляции лекций, видеоконференций и других подобных мероприятий.

ПОДДЕРЖКА СТОРОННИХ ПРИЛОЖЕНИЙ

VGADVI Broadcaster оптимизирован для работы с различными CDN (Content Delivery Network), CMS (Content Management System) и LMS (Learning Management System), таких как:

В этой теме буду делиться опытом и неудачами как можно записать видео со старенького компа, прямо с выхода (VGA) видеокарты, чтобы продемонстрировать какие-нибудь игры или программы.

Комп для старых игр Win9x, DOS:
- Pentium III 1.4ГГц
- 512Мб PC133
- GeForce 2 GTS
- 2x 3DFX Voodoo 2 в режиме SLI
- SB 16 Vibra S ISA
- Chaintech 6AJA4T

Видео будет захватываться на другой комп, более менее современный Intel Core i5-2500K (тут я описывал конфигурацию)

Под рукой была старая плата захвата Pinnacle Studio 500-PCI

Захват видео с VGA выхода - Pinnacle Studio 500-PCI.jpg (15.1 КБ) 3142 просмотра

Задача сводилась к простому - передать изображение с выхода VGA видеокарты на вход RCA (или S-Video) платы захвата.

Для этого на Али заказал кабель-переходник VGA-RCA:

Захват видео с VGA выхода - VGA-RCA.PNG (136.33 КБ) 3142 просмотра и кабель-разветвитель VGA, чтобы выводить картинку одновременно на монитор и на вход платы захвата:

Захват видео с VGA выхода - VGA-VGA.PNG (122.13 КБ) 3142 просмотра

Остальные кабели имелись.

Надо сказать, что нифига не вышло
Захватывалась какая-то чёрно-белая картинка с сильными искажениями и помехами.

А всё потому, что для преобразования сигнала с VGA на RCA необходим активный конвертер. В инете есть такая схема преобразования с VGA в S-Video:

Покупать китайский конвертер, увы, не выход. Да и моя плата захвата выжимает максимум DVD-качество, поэтому всё сводилось к поиску адекватной замены. Идеальным решением была бы AVerMedia Game Broadcaster HD, но её сейчас днём с огнём не сыскать.

После некоторых поисков случайно наткнулся на объявление о продаже какой-то платы захвата XtremeRGB-Ex2+ с двумя DVI входами и широкими возможностями для видеозахвата:

И что самое главное, DVI входы позволяют захватывать как VGA картинку, так и HDMI! Единственным минусом этой платы является отсутствие аппаратного сжатия, поэтому вся нагрузка будет приходиться на CPU.

В тот счастливый вечер, когда я наконец собрался подключать эту плату меня ждал FAIL на мамке (ASRock P67 Pro B3) отсутствовал соответствующий слот PCI-E для неё Единственный PCI-E 16x занят видеокартой. Нужна мамка с двумя PCI-E 16x.
И снова Google
Сегодня махну свою материнку с небольшой доплатой на ASRock Extreme6 P67 B3, где целых 3 PCI-E 16x

Тем временем, на работе проверил саму плату захвата XtremeRGB-Ex2+. По DVI кабелю вроде всё зашибись!
С компа на комп:

Читайте также: