Jakość sygnału kart graficznych

Nawet najlepszy z monitorów wyświetli średniej jakości obraz, gdy otrzyma miernej jakości sygnał. To właśnie od jakości sygnału dostarczonego przez kartę graficzną zależą jasność, kontrast i ostrość na ekranie monitora.

Nawet najlepszy z monitorów wyświetli średniej jakości obraz, gdy otrzyma miernej jakości sygnał. To właśnie od jakości sygnału dostarczonego przez kartę graficzną zależą jasność, kontrast i ostrość na ekranie monitora.

Dla użytkownika jest istotne jedynie to, co widać na monitorze, monitor zaś jest tylko ostatnim ogniwem w łańcuchu. Karty graficzne są wprawdzie coraz szybsze, ale gdy chodzi o jakość sygnału, nawet całkiem współczesne karty tworzą dość smutny obraz - dosłownie i w przenośni. W naszych najnowszych testach często pojawiają się oceny typu "konieczne zmiany na lepsze" i "wadliwa" - i to nawet w odniesieniu do markowych produktów.

1. Norma VGA

Złącze VGA - ilustracja przedstawia układ połączeń analogowego złącza VGA na pięciobiegunowym wtyku BNC

Złącze VGA - ilustracja przedstawia układ połączeń analogowego złącza VGA na pięciobiegunowym wtyku BNC

Podstawowe parametry specyfikacji VGA określa VESA. Dotyczą one przede wszystkim geometrii obrazu, częstotliwości odświeżania pikseli, linii i obrazu, a także poziomów sygnału. Standard przemysłowy VGA w trybie 640 x 480 pikseli ma zatem, zgodnie z postanowieniami VESA, następujące parametry: 800 pikseli w linii i 525 pikseli w szpalcie brutto, to jest łącznie z pikselami brzegowymi i synchronizacji, zalecana częstotliwość odświeżania obrazu 59,94 Hz, częstotliwość linii 31,469 kHz, częstotliwość pikseli 25,175 MHz. Poziom sygnału na wyjściu złącza VGA powinien wynosić 700 mV. Rozdzielczość 1024 x 768 daje już brutto 1328 pikseli w linii i 804 w szpalcie. Przy częstotliwości odświeżania obrazu 75 Hz częstotliwość pikseli wynosi już 80 MHz.

Podstawowe sygnały złącza VGA to red, green i blue, znane jako RGB. Są nośnikiem informacji o kolorze każdego pojedynczego piksela. Oprócz tego są jeszcze dwie linie - VSYNC i HSYNC. VSYNC to częstotliwość synchronizacji pionowej, tak zwana częstotliwość odświeżania obrazu. HSYNC to częstotliwość synchronizacji poziomej, nazywana także częstotliwością linii. Częstotliwość pikseli to liczba brutto pikseli w poziomie, pomnożona przez częstotliwość linii brutto. Tylko zastosowanie dobrej jakości kabla ze złączem BNC gwarantuje minimalny spadek jakości podczas przesyłania sygnału z karty graficznej do monitora.

2. Przesyłanie sygnału a jego jakość

Schemat zastępczy odcinka kabla - nawet pozornie idealny kabel wnosi do toru przesyłowego efekty indukcyjności, pojemności i oporności.

Schemat zastępczy odcinka kabla - nawet pozornie idealny kabel wnosi do toru przesyłowego efekty indukcyjności, pojemności i oporności.

Szczególnie wysokie wymagania dotyczą elementu łączącego kartę graficzną i monitor. Powinien przenosić sygnał wysokiej częstotliwości z najmniejszymi zakłóceniami i stratami. Z tego powodu kabel ten składa się z przewodów współosiowych o oporności falowej 75 omów. Odpowiednie dopasowanie oporności falowej na złączach karty graficznej i monitora pozwala uniknąć negatywnych wpływów odbić i zakłóceń na sygnał użyteczny.

Każdy kabel obciążony jest indukcyjnością i pojemnością pasożytniczą, które mają wpływ na jakość sygnału zależnie od jego częstotliwości. W wypadku sygnału o wysokiej częstotliwości mogą one wprowadzać zakłócenia w postaci zniekształceń i opóźnień. Również sygnał wyjściowy karty graficznej nigdy nie jest idealnym odwzorowaniem sygnału prostokątnego. Obowiązkowa dla wszystkich urządzeń elektronicznych certyfikacja CE określa wartości graniczne promieniowania elektromagnetycznego również w wypadku sprzętu komputerowego. W trakcie odpowiednich badań okazuje się, że punkty krytyczne to kable podłączone do komputera, które mogą działać jako anteny wobec pól wysokiej częstotliwości w jego wnętrzu. Zaliczenie badania nawet tanim monitorom i kablom umożliwiają tłumiki wbudowane przed wyjściem VGA karty. Filtr dolnoprzepustowy tłumi zarówno sygnały zakłócające wysokiej częstotliwości, jak i wyższe częstotliwości harmoniczne sygnału użytecznego. Powoduje to wydłużenie czasu narastania i opadania sygnału, a także zaokrąglenie krawędzi sygnału - obraz staje się nieostry i traci kontrast.

Nic zatem dziwnego, że wśród użytkowników krążą przepisy na usunięcie tłumików z karty graficznej. Najczęściej spotyka się opisy modyfikacji kart graficznych opartych na układzie GeForce2-MX. Te szeroko rozpowszechnione karty znane są ze słabej jakości sygnału. Jak potwierdzają nasze pomiary, skrót MX również w kartach GeForce4 oznacza sygnał słabej jakości.

3. Poziom sygnału wideo

U góry przebieg sygnału o amplitudzie 659 mV naszej karty wzorcowej, poniżej 
sinusoidalny przebieg sygnału karty ASUS V8440 o amplitudzie 863 mV.

U góry przebieg sygnału o amplitudzie 659 mV naszej karty wzorcowej, poniżej

sinusoidalny przebieg sygnału karty ASUS V8440 o amplitudzie 863 mV.

Jeżeli chodzi o poziom sygnału wideo, mało która karta graficzna uzyskuje w rzeczywistości wymagany poziom 700 mV. Nasz test pokazał, że odchylenia przekraczające 100 mV nie należą do rzadkości. Trzeba też przyznać, że sytuacja się poprawiła. O ile jeszcze przed rokiem można było spotkać amplitudy poniżej 500 mV, obecne karty raczej przekraczają te wartości. Na przykład karta graficzna firmy MSI z układem GeForce4 Ti4400 wykazała amplitudę 588 mV. Stosunkowo niegroźną konsekwencją za niskiego poziomu sygnału wideo jest za ciemny obraz na monitorze.

Przy takim poziomie sygnału wideo pozostaje tylko ustawić regulator jasności w skrajnym położeniu.

Przy takim poziomie sygnału wideo pozostaje tylko ustawić regulator jasności w skrajnym położeniu.

Dokładnie odwrotny skutek ma zbyt wysoka amplituda sygnału - obraz wydaje się przerysowany, poszczególne kolory są zbyt jaskrawe. W naszym teście niektóre karty wykazywały powyżej 800 mV. W karcie ASUS V8440, również z układem GeForce4 Ti4400 zmierzyliśmy 863 mV.

Skutki zbyt wysokiej amplitudy widoczne są szczególnie w jaskrawych kolorach; tu może pomóc tylko regulacja kontrastu monitora. Aby optymalnie wyregulować monitor, należy najpierw ustalić punkt odcięcia (cut off). Stan taki uzyskujemy wtedy, gdy na czarnym ekranie nie jest widoczna poświata tła. W tym celu należy najpierw ustawić kontrast na 100 procent wartości, a następnie szukać punktu odcięcia, zmniejszając stopniowo jasność. Na zakończenie należy ustawić według upodobań jasność białych fragmentów obrazu, regulując odpowiednio kontrast.

4. Poziom sygnału wideo - praktyka

Zbocza sygnału na dolnym rysunku mają długi czas narastania i opadania. 
W praktyce powoduje to nieostre krawędzie obrazu.

Zbocza sygnału na dolnym rysunku mają długi czas narastania i opadania.

W praktyce powoduje to nieostre krawędzie obrazu.

W najprostszym przypadku niewłaściwego poziomu sygnału można założyć, że producent zaniedbał lub zapomniał ustawić go na właściwym poziomie 700 mV, wymaganym przez specyfikację. Prawdziwą katastrofą w tym zakresie okazała się karta oparta na układzie Xabre-400. W naszych ustawieniach standardowych (1280 x 1024 punkty, 32-bitowa głębia koloru, 85 Hz) karta wydała z siebie zaledwie 152 mV. Będący w sytuacji nie do pozazdroszczenia monitor wyświetlił wprawdzie jeszcze obraz, ale nie trzeba żadnych przyrządów pomiarowych, żeby stwierdzić, że obraz jest o wiele za ciemny. Problem może częściowo rozwiązać regulacja parametrów monitora.

Dodatkowo przeprowadziliśmy pomiary samej karty w rozdzielczości 1024 x 768 punktów. Wynik był dużo lepszy, uzyskaliśmy ponad 600 mV, ale wszystkie inne parametry, jak kształt zbocza i kształt sygnału, były nadal bardzo złe i dlatego ogólna ocena karty pozostała na równie kiepskim poziomie.

Przeważnie rozmiary tłumików stosowanych do uzyskania certyfikatu CE mają decydujący wpływ na jakość obrazu. Przy wysokiej częstotliwości pikseli, a także w przypadku szczegółów o odstępie jednego piksela (najgorszy możliwy przypadek - wzór składający się z czarnych i białych linii) kondensatory tłumiące nie mogą się ani całkowicie naładować, ani rozładować. Powstaje napięcie offsetowe i poziom sygnału spada. W wyniku niskiego poziomu sygnału jasne linie są ciemniejsze, linie, które powinny być czarne, wydają się jaśniejsze - cały obraz traci na ostrości.


Zobacz również