Romeu/ setembro 20, 2019/ Projeção e Vídeo

TEMPO DE LEITURA ESTIMADO: 13 MINUTOS

Nos fóruns sobre vídeo, onde participo, vejo uma dúvida sempre recorrente, sobre as conexões de vídeo e os formatos suportados bem como quais as conversões são possíveis e os tipos de adaptadores. Este artigo, tem como objetivo explicar cada tipo de interface física e também as interfaces lógicas como HDMI, DVI, DVI-D, YCbCr, VGA, RCA, DisplayPort, Coaxial, DLNA, USB, BLENDER, EDGE entre outras.

Primeiro, vamos entender a diferença da interface física, e da interface lógica, a camada física é composta pelos cabos e conectores, e é quem prove os detalhes das especificações mecânicas dos cabos e conectores, resistência elétrica e mecânica, impedância, distâncias de transmissão, voltagem, formatos dos conectores, pinagem de dados, modo de transmissão entre outros, prevê também as faixas de rádio usadas para transmissão sem fio, força e alcance do sinal, modulação, se será síncrona ou assíncrona, controle de fluxo, multiplexação, topologia, configuração de linha (divisão do sinal) modo de transmissão, taxa debits etc. Existe uma segunda relação, que é também física, chamada de ENLACE, que faz a correção de erro, é também a responsável por controlar o fluxo (recepção, delimitação e transmissão de quadros) e também estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas diretamente conectados, esta camada está presente nos modelos mais atuais como DVI, DVI-D, HDMI e outros meios digitais. E a camada Lógica, que são os dados propriamente ditos, definição da resolução, taxa de atualização, frames, modo de cor, sincronização de audio e outros detalhes.

Ou seja, quando falamos de transmissão ou de conversão de formatos, temos que entender, que não basta converter o formato do conector, mais também, precisamos que ambos os sistemas (transmissor, e receptor) falem um mesmo idioma. Imagine um brasileiro tentando conversar com um japonês, onde nenhum fale outro idioma além do seu nativo; dificilmente vai acontecer uma comunicação. 

Um Pouco da História

Os primeiros padrões de transmissão de dados de vídeo, surgem em meados de 1930, com a criação da transmissão televisiva (TV) e futuramente com a criação da televisão colorida em 1954, começaram os primeiros trabalhos de se adotar padrões de comunicação. Só para constar, a primeira televisão tinha capacidade de 24 linhas, as atuais chegam a 4320 linhas (180 vezes mais) e já temos protótipos em 2019 capazes de chegar a 8648 (8k). A primeira televisão comercial de fabricação industrial em escala foi produzida pela Telefunken e tinha uma resolução de 320×240 LxA, essa resolução durou muito tempo no mercado, e usualmente se utilizava ondas de rádio (RF) para a transmissão até os receptores na frequência VHF.  E com a invenção das cameras de video caseiras em 1975 que gravavam imagens em fitas, e podiam ser assistidas nos televisores, dos videogames também em meados de 1977, dos computadores caseiros em meados de 1980 que também usavam monitores de vídeo e cada fabricante usava um formato diferente de transmissão o que tornava muitas vezes um sistema incompatível com outro. Dessa época para cá, muito mudou e ainda mais variáveis foram sendo incluídas, além da convergência entre tecnologias além de que um relógio de pulso smart hoje tem mais de 50 vezes o poder de processamento de um computador PC-XT.

Os primórdios transmissores usavam um formato analógico de transmissão por ondas de rádio, em frequência VHF, especificamente no canal 2 ou canal 3, de baixa potência, que, usavam o circuito do sintonizador dos televisores para receber o sinal do video e/ou audio. Posteriormente, a junção entre SONY e PHILIPS criou um padrão, que já separava em 2 camadas (física e lógica) chamado S/PDIF que usava os famosos cabos RCA para interconexão, que já eram comuns na ligação de sinais de áudio stereo (Vermelho e branco) e definiu a cor amarela para vídeo; na camada lógica, todos os sinais necessários para exibir a imagem eram multiplexados e canais de audio eram transmitidos em separado, foi e ainda é o formato mais comum.

Com o avanço tecnológico tecnologias como o VHS, VCD, DVD voltadas ao entretenimento passavam a consumir mais e outros padrões para suportar a tecnologia foram sendo desenvolvidos pela industria, porém manter uma certa compatibilidade ou facilidade para o usuário final, o que criou várias soluções baseadas em conexão única, separando ainda mais as camadas físicas da logica, veja abaixo alguns exemplos.

Para aumentar a distância de transmissão do S/PDIF alguns fabricantes como a JVC e outros profissionais, usavam a sinalização lógica e usavam cabos coaxiais blindados e conectores BNC para a interface física, esse sistema possibilitava o uso de recondicionadores e amplificadores de sinais, e transmissão de longas distâncias, com cabos de até 175m, que foram amplamente adotados em captação e transmissão televisiva externa devido a essa característica.

Por outro lado, os sinais de computadores, precisavam de maior definição de imagem (brilho e controle de frames) que os sinais de vídeo e a IBM passou a usar o padrão VGA para transmissão de vídeo, em conectores D-SUB originalmente com 9 pinos, e com a popularização e introdução de outros recursos,passou a usar o que conhecemos hoje com 15 pinos. Seu beneficio era que os sinais de cor (RED, GREEN, BLUE) eram transmitidos separados o que garantia maior qualidade e também sinais de sincronismo horizontal e vertical eram enviados, para controle dos frames e posicionamento, além de possibilitar o recebimento de um sinal do circuito do monitor, que podia ser usado para identificar a resolução, atualização entre outros. Sua limitação era a curta distância permitida dos cabos devido a interferência (1,8m), atualmente no entanto a tecnologia dos cabos e determinação de controle de ruídos permite distâncias maiores (é possível encontrar cabos de até 30m ou mais, mais o padrão limita a 1,8m).

As interfaces físicas

Alguns tipos de conectores são usados ​​por várias interfaces de hardware; por exemplo, os conectores RCA são definidos pelas interfaces de vídeo composto e vídeo componente , mas o DVI é a única interface que usa o conector DVI. Isso significa que, em alguns casos, nem todos os componentes com conectores fisicamente compatíveis irão realmente trabalhar juntos.

Alguns desses conectores e outros tipos de conectores também são usados ​​em radiofrequência (RF) para conectar um receptor de rádio ou televisão a uma antena ou a um sistema a cabo. Os conectores analógicos A / V costumam usar cabos blindados para inibir a interferência de radiofrequência (RFI) e o ruído.

VIDEO COMPOSTO ou COMPOSITE: Geralmente designado pela sigla CVBS, que significa “Cor, vídeo, espaço em branco e sincronização” ou aqui no Brasil leiga mente chamada pelo nome do conector usado RCA. Transmite tudo junto através de um único cabo.

S-VIDEO: Seu nome correto é SEPARATED-VIDEO mais em terras brasileiras ficou sendo conhecido como SUPER-VIDEO possui a mesma resolução e qualidade do Video Composto, e as mesmas especificações elétricas, porém, parece melhor na imagem, pois seus sinais são transmitidos em separado, sendo 1 par de cabo para Crominância (COR) e outro par para Luminância (contraste).

VIDEO COMPONENTE ou COMPONENT: Também conhecido por YPbPr ou YCbCr que são os componentes da imagem, usualmente é usado 3 conectores RCA para sua ligação, onde 1 transmite a cor RED(vermelho) e sua luminância, outro a cor GREEN(verde) e sua luminância e por fim o BLUE(azul) e sua luminância.

VGA: Video Graphics Adapter utiliza um conectorde 15 pinos sendo 1 e 6 para Red, 2 e 8 para Green, 3 e 9 para Green, 4 e 11 não usado, 5 aterramento gabinete, pino 9 transmite 5Vdc de controle e alimentação, pino 10 0V ou terra do controle, pino 12 DDC Data ou sinal de informação para o receptor, Pino 13 HSync ou sincronismo horizontal, 14 VSync ou sincronismo vertical, 15 Clock SLC para inicio de frame.

DVI e DVI-D: É uma interface criada exclusivamente para a transmissão de video digital, com suporte a altas resoluções, Fluxo de vídeo digital – (Single) WUXGA 1920 × 1200 @ 60 Hz, (Dual) WQXGA (2560 × 1600) @ 60 Hz ou Vídeo RGB analógico (-3 db em 400 MHz), essa salada de suportes diferentes o torna compatível com sistemas mais antigo e com mais novos como o HDMI, usa um conector de 29 pinos, sendo: 

DATA LINK, 6 pinos sendo 1 par para RED, 1 para GREEN e outro BLUE, sendo 2 links que podem ser ambos entrada ou entrada e saída. 
SHIELDING ou blindagem dos 2 links (pares a pares) para alcance de longas distâncias.
PLUG & PLAY – 5V para ligar o monitor pelo pulso, 0v ou terra e sinal data para troca de informações como resolução, frame rate etc usados para auto ajuste do sinal.
DIGITAL LINK – São os CLOCKS de sincronismo do modo digital.
ANALOG DATA – RED, GREEN, BLUE, TERRA e SINCRONISMO em formato analógico.

SCART – Transmite audio e vídeo, não é muito fácil de ser encontrado, e nem vou falar dele aqui.

HDMI – ( High-Definition Multimedia Interface ) é uma interface de áudio / vídeo proprietária para transmitir dados de vídeo não compactados e dados de áudio digital compactados ou não compactados de um dispositivo de origem compatível. Várias versões do HDMI foram desenvolvidas e implantadas desde o lançamento inicial da tecnologia, mas todas usam o mesmo cabo e conector. Além da capacidade aprimorada de áudio e vídeo, desempenho, resolução e espaços de cores, as versões mais recentes têm recursos avançados opcionais, como extensões 3D , conexão de dados Ethernet e CEC (Consumer Electronics Control). 

OUTRAS INTERFACES

Vários padrões genéricos de conexão de dados digitais não específicos para audio e vídeo, são projetados para transportar dados e podem ser usados para sinais de áudio / vídeo junto com outros dados e energia, os mais comuns são:

USB: Projetado como um único conector para suportar todas as necessidades, incluindo dados genéricos, áudio / vídeo, energia e muito mais; o subconjunto DisplayLink é o protocolo de áudio + vídeo mais bem-sucedido. Até a revisão USB 3.0, taxas de dados muito baixas significavam que a maioria dos A / V precisava de conectores alternativos. Com a revisão da camada lógica do USB 3.1 o conector USB-C pode transportar diretamente os protocolos USB 3.1, DisplayPort, Thunderbolt, HDMI e MHL , com alimentação, áudio e muitos outros protocolos são possíveis.

Thunderbolt é o sucessor do FireWire, um link genérico de dados de alta velocidade com usos de áudio / vídeo bem definidos. O Thunderbolt 3 mais recente usa USB-C como conector, embora nem todos os USB-C sejam compatíveis com Thunderbolt.

FireWire é um link de dados genérico com padrões de áudio / vídeo usados ​​em filmadoras (principalmente MiniDV ) e equipamentos de áudio e vídeo de estúdio de última geração.

DisplayPort transporta áudio e vídeo digital, além de informações auxiliares, juntamente com seu primo Mini DisplayPort Conector de dock de 30 pinos da Apple , um berço de acoplamento para Apple iPod, iPhone e iPad e seu sucessor do Lightning.

Muitos conectores analógicos também foram evoluindo e são definidos atualmente como os conectores F , também conhecidos como conectores de RF, eram o conector analógico padrão da era analógica nas Américas, usado principalmente com cabo coaxial ( RG-59 e RG-6 ), e foram reorientados para conexões genéricas de dados digitais. Amplamente usado no brasil para distribuição de TV-A-CABO suporta até 4K de definição, e existem no mercado muitos equipamentos com esse formato.

As Interfaces Lógicas

Para eficiência e simplicidade, o mesmo codec ou convenção de sinal é usado pelo meio de armazenamento. Por exemplo, as fitas VHS podem armazenar uma representação magnética de um sinal NTSC, e a especificação para discos Blu-ray incorpora PCM, MPEG-2 e DTS. Alguns dispositivos de reprodução podem re-codificar o áudio ou o vídeo para que o formato usado para armazenamento não precise ser o mesmo que o formato transmitido pela interface A / V (o que é útil se um projetor ou monitor não puder lidar com um codec mais recente).

CONVERSÃO DE MÍDIA OU DE INTERFACE

Quando falamos em converter sinais, seja de vídeo, de audio ou de dados temos que ter em mente, se essa conversão envolve somente o meio físico (cabo e conectores), ou se envolve a camada lógica também, e se a conversão física precisa ou não de processamento lógico (conversão de interface) por exemplo de analógico para digital.

Conversão de meio físico ou mídia ocorre por exemplo, na indústria de broadcasting, que utilizava e utiliza até hoje, cabos com conexão BNC e cabos coaxiais, devido a suas características físicas ele possui uma trava para evitar uma desconexão acidental, aterramento na carcaça externa que é ligado antes da conexão interna que evita interferências de rádio e melhor blindagem do sinal do que a versão caseira da RCA para a transmissão dos sinais de vídeo composto e de vídeo componente e audio analógico. Nos cabos caseiros, a distância máxima permitida pelas especificações é 4,5m já na versão profissional 150m. 

Um exemplo de conversão de mídia usando HDMI é os adaptadores que permitem vencer a limitação física de distância (para certificação até 13m, mesmo sendo especificado no protocolo 25m, até agora não existe certificação pois a atenuação do sinal se mostrou impraticável a total resolução e framerate em cabos maiores de 13m) que convertem o sinal para cabos UTP-CAT6 usando 2 cabos, e foram certificados com distâncias de até 40m estes adaptadores simplesmente convertem os níveis de sinal e impedância para os níveis do cabo UTP e depois voltam para os do cabo HDMI. Como esta conversão é somente física, cada fabricante usa uma técnica e os aparelhos não são inter compatíveis. 

Um exemplo de conversão de interface, é por exemplo o HDMI OVER IP, onde o sinal HDMI é convertido em um sinal de Ethernet, e pode ser usado um HUB/SWITCH ou mesmo um ROTEADOR WIRELESS para distribuição desse sinal e o receptor ou receptores, inclusive alguns modelos permitem que ate 4 transmissores sejam colocados em uma mesma rede, e os receptores escolham qual dos transmissores vão receber o sinal. Lembrando, aqui os equipamentos converteram a interface, não necessariamente a camada lógica foi convertida, porém o sinal foi processado para atender os requisitos do outro protocolo (IEEE), e não é preciso que os transmissores e receptores tenham um IP ou endereço, pois a conversão é somente das camadas físicas.
Para finalizar, podemos utilizar um equipamento que faz a codificação de um sinal não só no meio físico, como no meio lógico, ou seja, este equipamento converte uma fonte de vídeo para outra, através do protocolo IP, o transmissor e o receptor devem possuir um IP Válido e acessarem a mesma rede, que pode ser uma rede local, uma rede de uma operadora de tv a cabo, ou mesmo a internet.

Este sistema, onde é processado o sinal, é o que converte tanto as camadas lógicas como as físicas.

CABOS E ADAPTADORES x CONVERSORES

Os fabricantes, tentam ao máximo manter a compatibilidade de um sistema novo, com os sistemas mais antigos, veja como exemplo, os televisores mais modernos, que possuem resoluções de 4K ou 8k, ainda são compatíveis com sinais analógicos, e entradas de vídeo componente e vídeo composto, alguns mesmo sem o conector VGA DB15, possibilitam que um sinal VGA seja enviado pela porta física HDMI simplesmente ajustando o meio físico.

No caso dos cabos, o inverso não é reciproco, ou seja, não existe como uma saída HDMI ser convertida para VGA a não ser que no circuito onde o HDMI está sendo gerado possuir a compatibilidade com resoluções e modos VGA, a maioria dos computadores possui drivers que permitem esse ajuste, e o cabo, pode funcionar se o usuário definir um modo compatível. Já num aparelho de Blu-ray residencial, com saída 1080p, ligado a um projetor, com resolução de 1600×1200 , provavelmente não funcione o cabo, pois o Blu-ray não vai ter um modo de vídeo (autodefinido) compatível com VGA pois não foi feito para esse suporte. 

Os conversores, por outro lado, interpretam o sinal, de maneira diferenciada para os 2 lados, e convertem os sinais, neste caso, existem cálculos matemáticos, que vão transformar um vídeo FullHD 1920×1080 em VGA 1600×1200 por exemplo, cortando as bordas, ou redimensionando, ou reduzindo e criando barras pretas, veja os televisores 4:3 quando recebem sinais 16:9 as emissoras colocavam barras superiores para compatibilizar o conteúdo. Alguns aparelhos de conversão, permitem que o usuário defina como será feita essa adaptação escolhendo o modo de video suportado de um lado e do outro.

Espero ter ajudado, e estou a disposição para tirar qualquer dúvida.

 
Share this Post