Внешние компьютерные TV-тюнеры


Этой статьей я начинаю серию обзоров внешних компьютерных приставок для приема телевизионных программ и отображения их на компьютерном мониторе. Для начала попробуем разобраться что же это такое, как они работают и для чего, собственно нужны. Поэтому проведем небольшой экскурс в историю и теорию.

Думаю что классическим компьютерным TV тюнером сейчас уже никого не удивишь. Эта мультимедийная приблуда давно и прочно завоевала свое место в компьютере. Наибольшее распространение получили два варианта встраиваемых в компьютер тюнеров: в виде отдельной платы для PCI шины и интегрированные в видеокарту. Удобства такого решения очевидны: окно для просмотра формируется программно, поэтому легко меняется его положение и размер на рабочем столе, оно может быть свернуто, развернуто на весь экран или превратиться в живые обои рабочего стола WIndows, в некоторых моделях можно даже регулировать его прозрачность. Как правило все такие устройства имеют развитое программное обеспечение, позволяющее сохранять видеоизображение и отдельные кадры в файлах; средствами центрального процессора сжимать его по алгоритмам MPEG или MJPEG; осуществлять запись по расписанию. Список достоинств можно продолжать довольно долго, но владелец такого тюнера обязательно припомнит и недостатки: расположение радиочастотного модуля тюнера непосредственно в корпусе компьютера отрицательно сказывается на его чувствительности, избирательности и в конечном счете на качестве изображения. При просмотре ТВ изображения сильно загружается PCI шина. Аппаратный видеооверлей поддерживают не все видеокарты, да и капризная это штука иногда. Занимается PCI слот на материнской плате и как минимум используется одно аппаратное прерывание, которых вечно не хватает (хотя некоторые последние утверждения для тюнеров интегрированных на AGP видеокартах не актуальны). А сжатие и оцифровка изображения в файл катастрофически загружает процессор. Даже не всякий современный P4 справится с качественым MPEG сжатием в реальном времени. А во многих организациях со строгой дисциплиной рядовые пользователи к тому же не имеют права вскрывать корпус компьютера или устанавливать дополнительное программное обеспечение.

Но выход в таких ситуациях есть — внешняя приставка, которая будет принимать с антенны высокочастотный сигнал, детектировать его, оцифровывать и передавать в компьютер в виде цифрового потока. Первые экземпляры, использующие этот принцип соединялись с компьютером через параллельный порт и подавали некомпрессированное изображение с разрешением 160х120 и 8 или 16 бит на пиксел (сейчас такие параметры вызывают улыбку, но по тем временам это был огромный прогресс). Позднее, с развитием USB шины, получили распространие внешние USB тюнеры. А сейчас из заморских стран приходят анонсы моделей с IEEE-1394 интерфейсом и на подходе USB 2.0 Разумеется и у такого решеения есть свои плюсы и минусы. Прежде всего качество упирается в пропускную способность использованного интерфейса. В случае USB 1.0 максимальный поток составляет 12 Мбит/сек и он делится для всех устройств на этой шине (а там сидят мыши, клавиатуры, сканеры, принтеры, фотоаппараты, камеры и прочая живность). На практике для одного устройства выделяется 1,5 Мбит/сек. Поверьте мне — для передачи видеоизображения это очень мало. Разумеется в ТВ-приемнике изображение сжимается. Например в Aver TV USB (см. обзор) изображение кодируется по алгоритму MJPEG и с потоком 1,5 Мбит/сек подается в компьютер через шину USB 1.0. Процессору остается только декодировать MJPEG (а для нынешних процессоров это примитивная задача) и передать поток в видеокарту. Но на практике качество не удовлетворит капризного современного пользователя. Реальное разрешение, при котором не выпадают кадры и воспроизводится полный цвет (24 бит на пиксел) не превышает 352×288. Гораздо лучшие результаты следует ожидать от тюнеров с интерфесом IEEE-1394 (он же FireWare, он же i.Link). Здесь максимальная пропускная способность составляет уже 400 Мбит/сек и распространен вид сжатия DV (на самом деле это MPEG-2 только с внутрикадровым сжатием). Но к сожалению пока ни одной такой модели мне лично пощупать не удалось, поэтому хвалить это решение не спешу.

А можно ли придумать еще какой нибудь способ просмотра телевизионных программ на экране компьютерного монитора? Оказывается можно. Напомню что что все современные компьютерные CRT мониторы (начиная с VGA) мультичастотные, т.е способны автоматически настраиваться на любую частоту кадровой и строчной развертки, с любой полярностью синхронизации и любым чередованием полей. Например им вполне по силам отобразить на кинескопе строчную развертку 15,625 кГц и 50 Гц кадровой с черезстрочным чередованием полей. А ведь это по параметрам очень похоже на принятый в нашей стране телевизионный стандарт SECAM (да и PAL здесь ни чем от него отличается). Но сложности все-таки есть. Полученный после РЧ модуля видеосигнал является композитным. Другими словами, в одном физическом проводочке собраны обе синхронизации, черно-белый сигнал, и туда же подмешаны две цветоразностные составляющие R-Y и B-Y. А монитору то надо в идеальном случае целых пять проводов (отдельно кадровая и строчная синхронизация и три цветовые составляющие R G B). Справедливости ради замечу что некоторые дорогие модели мониторов на вход кадровой синхронизации могут принимать полный цветной телевизионный сигнал (ПЦТС) и сами его декодируют. Но все-же это редкость для среднестатистического пользователя, а мы то ищем бюджетное решение. Значит композитный сигнал прежде чем подавать на монитор надо расщепить на все описанные составляющие, довести их до требуемых стандартом TTL уровней по амплитуде и можно смело подавать на монитор! Не вдаваясь пока в подробности скажу что при нынешнем уровне схемотехники реализуется это элементарно при помощи всего одной весьма популярной микросхемы. И в результате обычный компьютерный монитор у нас превращается в настоящий телевизор, который совершенно не зависит от компьютера. А если довести эту идею до промышленного воплощения, снабдить всеми полагающими современному телевизору примочками (ПДУ, экранное меню и пр.), то получается вполне конкурентноспособный товар. Назовем его тюнером первого поколения.

Но начали мы все таки с того что это не самостоятельное устройство, а приставка к компьютеру, значит как-то надо сюда «притянуть» компьютер. Пожалуйста, решение простое и изящное! Устройство «врезается» в кабель от компьютера к монитору и аналогично врезается между компьютером и звуковыми колонками. Разуеется «врезается» условно, при помощи входных и выходных разьемов VGA и mini-jack на корпусе. А источники сигнала переключаются либо с помощью герконовых реле, либо интегральными микросхемами. Таким образом в выключенном состоянии устройство передает сигнал от компьютера, а в активном генерит самостоятельную картинку и звук. Недостатки очевидны: нельзя одновременно смотреть компьютер и тюнер; нельзя вывести изображение тюнера в окошке; невозможна оцифровка видеосигнала через компьютер. Но все-же такое решение имеет право на жизнь.

Задача усложнилась с появлением жидкокристалических мониторов. Шагая в ногу со временем производители этих мониторов исключили из возможных входных сигналов черезстрочную развертку и подняли нижний порог кадровой развертки до 56 Гц. Значит рассмотренный нами выше тюнер первого поколения с таким монитором работать уже не будет. Тут нам на помошь приходит современная интегральная схемотехника. Например декодируем радиочастотный сигнал, преобразуем в цифровой поток в соответствии со стандартом ITU-R BT656, затем с помощью специализированного чипа преобразуем черезстрочную развертку в прогрессивную, на этом же этапе внедряем экранное меню и прочие пользовательские функции (масштабирование, PIP, цветовую обработку и пр) и графическим чипом (аналогичным тем, что используются в компьютерных видеоадаптерах) из цифрового потока генерим классический VGA сигнал (иногда это делается простейшим цифро-аналоговым преобразователем). По сути такое устройство представляет собой полноценный многокристальный компьютер, в котором присутствует процессор, ОЗУ, ПЗУ, графический адаптер, контроллеры ввода-вывода и несколько чипов, выполняющих специфические математические функции по обработке цифрового видеопотока. Практически на всех этапах внутри такого устройства видеосигнал имеет цифровое представление. Именно такую кнструкцию мы классифицируем как внешний тюнер второго поколения.

А что же может такой тюнер, зачем стоило городить весь этот огород? Говорить сразу о всех устройствах с таким приципом работы сложно, но все-же попробую обобщить их возможности.

Прежде всего отмечу весьма высокое качество получаемого изображения. В такой архитектуре минимум аналоговых этапов, которые больше всего ухудшают качество, радиочастотный модуль тюнера удален от «шумящего» блока питания компьютера, а если входной видеосигнал подается в компонентном представлении, то изображение еще больше заслуживает похвал. Также следует отметить что качество изображения у компьютерных мониторов (как CRT, так и LCD) заведомо лучше традиционного кинескопа бытового телевизора (например по разрешению, яркостному диапазону, глубине цвета).

Все известные мне тюнеры имеют пульт ДУ, внешние входы (а некоторые даже аналоговые телевизионные выходы). Многие модели имеют встроенные часы и таймер, могут управляться по расписанию. А самое глаавное — все они могу использоваться независимо от компьютера. Вот в этом самая главная ценность внешнего тюнера. Зачем это надо? Начинаем перечислять…

Наверняка у многих владельцев компьютеров после апгредов остались старые VGA мониторы, которые по назначению использовать уже не солидно, а выбрасывать жалко. Подключаем к этому монитору тюнер да колонки и получаем полноценный телевизор! А дополнительный телевизор дома, на даче или в гараже никогда не помешает.

Хочется на кухне иметь телевизор, да места нет? Покупаем самую дешевую LCD панель (здесь особую ценность преставляют панели, имеющие малую глубину, настенное крепление и встроенные динамики), цепляем к ней тюнер и вешаем на стену. Вот и готов модный современный телевизор, который не стыдно повесить как дома, так и в солидном офисе (например панель Samsung 152S у меня дома удачно вписалась над кухонным столом). Глубина некоторых панелей не превышает 2—3 см, при цене менее $300. А общая стоимость такого «телевизора-конструктора» не превышает $400. Для сравнения: стоимость брендовых настенных LCD телевизоров от Sony или Panasonic значительно больше $1000.

Благодаря тому что большинство LCD панелей питаются от постоянного напряжения +12В, а также все тюнеры требуют питающего напряжения не более +6..12 В, то не составляет труда соорудить компактный и мобильный телевизор в машине, в походе или просто на пикнике (опять же здесь уместно сравнение с фирменными переносными или автомобильными телевизорами).

А вот еще одно применение внешнего тюнера. В офисах, демонстрационных залах, выставочных экспозициях, учебных центрах часто применяют видеопроекторы или плазменные панели. Большинство из них имеют как низкочастотные видеовходы, так и VGA входы. Если же надо вывести на экран телевизионный сигнал, то приходится к проектору подключать телевизор или видеомагнитофон и использовать для приема программ его тюнер. А это дороже, да и качество страдает при такой коммутации. В таких ситуациях внешний тюнер будет существенно выгоднее и удобнее. Ну на последок…

Все большую популярность приобретает компьютерный видеомонтаж в домашних условиях. Обязательное его условие — постоянный контроль процесса монтажа на мониторе. Просмотр на компьютерном мониторе в оверлейном окне не отвечает даже любительским требованиям к качеству, да и не всякие устройства поддерживают этот оверлей. Хороший телевизионный монитор стоит от $1000 и выше. В таких случаях на помощь опять придет внешний тюнер (при условии наличия у него внешних низкочастотных входов).

А теперь прежде чем перейти к рассмотрению конкретных моделей попробуем разработать методику исследования и оценки таких тюнеров.

Известно что встречают по одежке. В отличие от многих других компьютерных устройств (обычно размещаемых вдали от глаз пользователей), такие тюнеры располагают на видном месте, так как они имеют элементы управления, оперативной коммутации и отображения. Поэтому внешний вид тюнера для эстетов немаловажен.

Далее вспомним первоочередное назначение тюнера — прием телевизионных программ. Поскольку эти обзоры ориентированы на жителей СНГ, то важно оценить степень адаптации тюнера к нашим эфирным условиям. Попробую пояснить почему я этому уделяю так много внимания. После развала СССР значительно снизился технический контроль государства за качеством телевизионного сигнала, распространяемого по эфиру и кабельным сетям. Фактически это привело к полному бардаку в распределении частот и стандартов. Если при эфирном распространении это еще как-то можно было отслеживать и регулировать, то в кабельных сетях никакие стандарты не соблюдаются. К настоящему времени во всем мире стандартизировано деление частотных сеток на эфирную (когда сигнал излучается телевизионным передатчиком и передается на телевизионный приемник по радиоэфиру) и кабельную (когда сигнал передается только по кабелю). Для исключения взаимного влияния частоты в этих сетках должны быть разнесены. Однако у нас все иначе. Продемонстрирую на примере одного типового московского дома, в котором мне приходится жить и исследовать эти тюнеры. Магистральный сигнал по оптоволокну приходит в окружную телекомпанию. Та добавляет свой сигнал, а также несколько дециметровых каналов и отдает это в районную телекомпанию. Районная подмешивает свой сигнал, сигналы с эфира (с эфирными частотами) и уже по коаксиальному кабелю раздает его по району. В результате ко мне в квартиру приходит «гремучая смесь», в которой в стандарте SECAM многократно присутствуют метровые каналы, дециметровые (иногда на непонятных частотах), какие-то конвертированные спутниковые (НТВ+ и не только) и так называемые технологические. При чем сигналы, добавляемые районной телекомпанией приходят в PAL, а некоторые спутниковые без цвета или звука (или звук завышен/занижен по уровню). Часть несущих вообще не вписывается ни в какие частотные сетки. А самое грустное что все каналы часто хаотично перепрыгивают на другие частоты, исчезают или появляются новые.

И это весьма типичная ситуация, которая только усугубляется при удалении от столицы, там где возрастает популярность декодированных спутниковых каналов. Со звуком тоже хватает сложностей. По российским стандартам звуковая несущая должна отстоять от частоты видео на 6,5 МГц вверх, тогда как во всем остальном мире распространены разносы частоты в 5.0, 5.5, и 6.0 МГц.

К сожалению не все зарубежные производители знают об особенностях нашего национального телевещания. Поэтому здесь имеют право на жизнь и эксплуатацию только те тюнеры, которые адаптированы под наши условия приема и позволяют настраиваться не только по фиксированным частотам, а умеют сканировать весь диапазон.

После сканирования всего диапазона тюнер сохраняет найденные каналы в определенных ячейках (как правило имеющих прямое соответствие с кнопками пульта). В моем случае получаются использованы только некоторые выборочные ячейки диапазона (2, 4, 5, 6, 7, 9, 12, 17, 36, 54, 82, 85, 91 и т. д.), а между ними ловится всякий непригодный для просмотра мусор. Разумеется возникает желание все «полезные» сгруппировать на первых кнопках пульта для удобства перебора, а остальные удалить. Поэтому приоритет я отдаю тем тюнерам, которые позволяют осуществить переназначение кнопок. К сожалению такое умеют далеко не все.

Поскольку во внешнем тюнере единственным средством отображения информации о состоянии тюнера и его настройках является экран монитора, то особое значение здесь приобретает экранное меню. Предпочтительно чтобы экранные сообщеения были многоязычные и подробные.

Дополнительные входы и выходы. Формально они совсем не обязательны, но с ними устройство становиться более функциональным. Входы желательны как composite, так и S-Video. Второй обеспечивает более качественную передачу изображения за счет раздельных сигналов яркости и цвета. Если исследуемый тюнер имеет аналоговый видеовыход (хотя бы композитный), то такой тюнер помимо компьютерного монитора можно подключать к любым другим устройствам отображения. Весьма желателен сковозной канал звука.

Пульт ДУ является основным и иногда единственным средством управления тюнером. Удобство пульта заключается в грамотном расположении клавиш и наличии кнопок быстрого доступа к вспомогательным функциям.

Телетекст не приобрел в нашей стране должной популярности по причине издержек в русификации. Однако его наличие и работоспособность будем записывать в активы исследуемой модели.





Теперь мы немного определились с теорией и областью применения внешних компьютерных тюнеров. В следующих статьях перейдем к исследованию конкретных моделей.

[ Продолжение следует ]






Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.