К/ф «Бриллиантовая рука»
Аналогово-цифровое преобразование является одной из постоянных составляющих работы компьютерных TV-тюнеров и устройств видеозахвата. Ввиду специфики аналогового телевизионного вещания и существующих до сих пор аналоговых стандартов хранения видеоинформации (например, VHS и его производных), качество работы АЦП заметно влияет на конечный результат. Цифровые форматы DVB-T, DVB-C, DVB-S в расчёт не принимаются, конвертация исходного MPEG1/2-потока, при использовании этих стандартов, практически, отсутствует. Однако мало кто вспоминает о постоянно происходящем в большинстве компьютеров цифро-аналоговом преобразовании. Речь идёт об интерфейсе VGA (Video Graphics Array), разработанном компанией IBM ещё в 1987 году. 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. При этом в разъеме были зарезервированы контакты для будущих расширений, поэтому его форма не изменилась и по сей день. При подключении современных мониторов используются некоторые из этих контактов. В настоящее время максимальными параметрами при использовании этого типа подключения являются разрешение 2048×1536 и глубина цвета 32 бита.
Решения, позволяющие выделить из VGA идеологически близкий RGB, а то и вовсе — композитный сигнал, существуют достаточно давно. Но вот устройство, способное осуществлять захват непосредственно с VGA-разъёма, встречается нам впервые. Канадская компания Epiphan Systems Inc. специализируется на технологиях захвата и хранения контента, поступающего с источников VGA-сигнала. Об основной целевой аудитории этого производителя лучше всего скажут такие клиенты как Henry Ford Health Services или аэропорт Сан-Франциско.
Комплект поставки
Скромная белая коробка с минимумом надписей подчёркивает нишевый характер продукта.
Комплект поставки составляют:
- Само устройство
- Кабель USB 2.0 A — Mini-B
- Переходник D-Sub Male — Male
- VGA-разветвитель на два монитора
- Кабель VGA — VGA
- CD с драйверами и программным обеспечением
Дополнительное ПО производства сторонних разработчиков в комплекте поставки отсутствует.
Конструкция и спецификации
Для описания дизайна VGA2USB лучше всего подходит слово «неброский». Серебристый параллелепипед без особых визуальных изысков, имеющий разъём D-Sub с одной стороны и гнездо для подключения USB-кабеля с другой. Рядом с интерфейсным разъёмом находятся три светодиодных индикатора (питание, работа в режиме просмотра, захват). Устройство отличается компактностью, размеры VGA2USB составляют 80×54×23 мм.
Перейдём к аппаратной части.
Работа с VGA-интерфейсом осуществляется при помощи чипа 8-битного АЦП AD9884A с производительностью 140 MSPS (Mega Samples Per Second) от Analog Devices, Inc. За поддержку USB-интерфейса отвечает контроллер CY7C68013 производства Cypress Semiconductor Corporation.
Для VGA2USB заявлены следующие спецификации:
- Интерфейс USB 2.0
- Поддерживаемые операционные системы — Linux, Windows 2000, Windows XP, MAC OSX
- Максимальная частота сэмплирования — 230 Мегапикселей в секунду
- Глубина цвета — 16 бит / формат 5:6:5
- Поддерживаемые видеорежимы:
- 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
- 2048×1536 при 60, 70, 72, 75, 85 Гц
- 2560×2048 при 60, 70, 72, 75, 85 Гц
- 640×480 — 28.0 кадров в секунду
- 800×600 — 20.6 кадров в секунду
- 1024×768 — 10.0 кадров в секунду
- 1280×1024 — 5.6 кадров в секунду
- 1600×1200 — 4.3 кадра в секунду
- 1920×1200 — 3.1 кадра в секунду
- 2048×1536 — 2.0 кадра в секунду
Конфигурация тестового компьютера
- Процессор Athlon 64 3800+ (Socket 939)
- Системная плата Foxconn WinFast NF4UK8AA-8EKRS (чипсет NVIDIA nForce4 Ultra)
- Оперативная память 2 ГБ Samsung
- ASUS Extreme N7800GT GeForce 7800 GT
- Звуковая карта Creative Sound Blaster Audigy 2ZS
- Жесткий диск 120 ГБ Maxtor Plus9-6Y120M0 7200rpm SATA150 8 МБ
- Жесткий диск 120 ГБ Maxtor Plus9-6Y120M0 7200rpm SATA150 8 МБ
- DVD ROM 12x/48x Hitachi GD-7500BV
- DVD ReWriter BENQ DW1640
- DVD ReWriter NEC ND-3500A
- Блок питания Thermaltake HPC-420-102 DF
- Операционная система Windows XP Professional (SP2) ENG
Настройка
Html-меню установочного диска предупреждает о возможности появления более свежих драйверов на сайте производителя. Сам драйвер устанавливается штатными средствами операционной системы. Кроме драйвера, на диске находится SDK (!) и руководство пользователя. При тестировании использовался драйвер версии 1.4.12.0000.
После установки в разделе USB Controllers появляется VGA2USB by Epiphan Systems Inc.
Для работы с устройством предназначена одноимённая программа VGA2USB.
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, реализована функция паузы.
Видеопоток может сжиматься любым установленным в системе кодеком, выбираемым на соответствующей вкладке Codec.
В разделе Adjusments, как нетрудно догадаться, 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.
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. Отметим, что работа в этом режиме требует установленного Java-компонента.
Частоты обновления на тестовой системе совпали с заявленными в спецификациях, причём, как в штатном режиме, так и при снижении частоты процессора до 960 МГц путём уменьшения множителя. При этом в разрешениях 640×480 и 800×600 частоты при работе с устройством зависят от частот обновления на входе. Максимальные значения, соответствующие заявленным, достигаются при 85 Гц. При 60 Гц этот параметр снижается на 40-50%. В разрешениях от 1024×768 и выше такой корреляции не наблюдается.
Попробуем оценить чёткость на примере тестового изображения.
| Исходное изображения | Полученное изображение | |
| Разрешение 640×480 |  |
 |
| Разрешение 800×600 |  |
 |
| Разрешение 1024×768 |  |
 |
| Разрешение 1600×1200 |  |
 |
Некоторое снижение чёткости, особенно заметное в больших разрешениях, вряд ли, будет критичным в большинстве задач, выполняемых при помощи этого устройства. Яркость может быть увеличена при помощи настроек программы VGA2USB.
Приведём пример реального изображения.
Разрешение 640×480
Разрешение 800×600
Разрешение 1024×768
Разрешение 1280×1024
Разрешение 1600×1200
Кроме снижения чёткости, в больших разрешениях можно заметить «смазывание» шрифтов. Опять же, вряд ли в данном случае это можно считать существенным недостатком. RAR-архив видеофрагмента продолжительностью 10 секунд, снятый в разрешении 640×480, можно скачать здесь (13,1 МБ). Видеопримеры также доступны на сайте производителя.
К сожалению, прогрессивная развёртка также принесена в жертву пропускной способности, VGA2USB выдаёт интерлейсное изображение. Впрочем, частично эта проблема может быть решена при помощи альтернативного способа работы.
Работа в режиме устройства видеозахвата
Кроме драйвера для работы со штатным ПО, на сайте Epiphan Systems можно найти WDM-драйвер, позволяющий VGA2USB работать в режиме стандартного устройства видеозахвата (разумеется, такой вариант исключает поддержку программы VGA2USB). После установки этого драйвера (использовалась версия 1.0.4.0000) в разделе Imaging Devices появляется VGA2USB Camera by Epiphan Systems Inc.
Непонятно, почему для этого режима не существует простейшей программы настройки параметров, особенно учитывая размещение настроек в реестре по адресу HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesV2UCAM, практически, в явном виде. Впрочем, значения переменных подробно описаны в файле readme.pdf, идущем в комплекте с драйвером. Отдельно отметим возможность установки фиксированного разрешения от 320×240 до 1600×1200.
Устройство тестировалось при помощи программ VirtualDub и GoTView PRO, использующей наработки FlyDS. В последнем случае не возникло проблем и с программным деинтерлейсингом (скачать видеофрагмент продолжительностью 10 секунд, разрешение 640×480, RAR-архив, 4,15 МБ).
Выводы
Плюсы
- Захват VGA-сигнала
- Интерфейс USB 2.0
- Компактный размер
- Отсутствие необходимости во внешнем питании
- Поддержка Linux, Windows 2000, Windows XP, MAC OSX
- Возможность работы в режиме устройства видеозахвата
Минусы
- Максимальная глубина цвета — 16 бит
- Чересстрочное изображение
Как мы уже говорили выше, Epiphan VGA2USB является сугубо нишевым устройством, предназначенным для решения специфических задач. Некоторые из них (военные, медицинские, научные, транспортные и т. д.) перечислены на сайте производителя. Как и положено эксклюзивному продукту, VGA2USB не отличается слишком демократичной ценой. С другой стороны, с учётом порядков цен на соответствующих рынках, рекомендуемые $399,95 сложно назвать слишком большой суммой.
представительству «Epiphan Systems»
за предоставленное на тестирование оборудование
