Lassi*aL - Artikkelit - Videoliittimet

Kotiteatterin audio- ja videoliitännät

Tässä artikkelissa esitellään tiivistetysti erilaiset 2000-luvun alussa käytössä olevat audio- ja videoliitäntästandardit ja -liittimet. Artikkeli keskittyy yleisimpiin liitäntöihin ja liittimiin. Artikkelin lähteenä on käytetty ensisijassa Wikipediaa ja jokaisen liitännän kohdalta löytyy myös linkki Wikiin, josta löytyy lisää harvinaisempia variaatioita. Katso myös erillinen artikkeli videoformaateista ja kuvatyypeistä .

Ensin esitellään erilaiset videoliittimet ja videosignaalityypit. Tiivistetysti sama informaatio löytyy myös alla olevasta AV-liitintaulukosta. Liitännällä tai signaalityypillä tarkoitetaan tiettyä standardia, joka määrittelee millä tavoin signaali, sähköinen tai optinen, muunnetaan ääneksi tai kuvaksi. Liitin on puolestaan se fyysinen palikka, joka on kiinni signaalia siirtävässä johtimessa. On siis syytä huomata, että samoja liittimiä voidaan käyttää hyvin erityyppisten signaalien siirtämiseen ja erilaisten johtimien (johtojen) päissä.

Audio

Analogiset (RCA , BNC, TRS)

Analogiset ääniliitännät ovat olleet käytössä 1940-luvulta. Ääni kulkee sähköisesti ja on ajallisesti ja amplitudiltaan jatkuva, so. muistuttaa mahdollisimman pitkälle akustista signaalia. Signaalin laatu riippuu lähettävästä laitteesta ja käyttävän johto käytännössä määrittelee miten korkeita taajuuksia voidaan siirtää mitenkin pitkälle. Eräs ammattilaissovelluksissa käytetty variaatio on balansoitu signaali, jonka avulla signaalin häiriötöntä siirtoetäisyyttä voidaan merkittävästi pidentää. Kanavat erotetaan omilla johtimillaan.

Analogiselle äänelle löytyy useita liitinvaihtoehtoja. Käytetyimpiä ovat RCA-liittimet, myös BNC ja DIN liittimiä käytetään paljon. Tietokone- ja musiikkisovelluksissa on laajasti käytössä myös TRS-liitin (tip, ring, sleeve), joka suomeksi tunnetaan lähinnä nimillä 3.5 tai 6.3 mm (1/8' ja 1/4') stereoliitin. Olemassa on myös 2.5 mm miniliitin (3/32'). Liittimet ovat yleensä stereomallia, jolloin kaksi kanavaa voidaan kytkeä yhdellä liittimellä.

Digitaalinen S/PDIF

Sony/Philips Digital InterFace (Digital Interconnet Format) oli ensimmäinen kuluttajaelektroniikkaan suunniteltu digitaalinen ääniliitäntä. Liitännän kautta oli tarkoitus siirtää pakkaamatonta digitaalista ääntä DSR, CD ja DAT-laitteista vahvistimille. DAT-laitteiden datavirta 3.1 Mbit/s määritteli liitännän alkuperäisen kapasiteetin. Myöhemmin samaa liitäntää on käytetty myös pakatun digitaalisen äänen (Dolby Digital ja DTS) siirtämiseen.

S/PDIF liittimiä on kahta tyyppiä. Valokuitua hyödyntävä optinen TOSLINK (Toshiba Link; EIAJ optinen) on käytetyin. Siitä on kaksi variaatiota, pyöreä 3.5 mm stereo (RLS) liittimen kanssa fyysisesti yhteensopiva ja yleisempi neliskanttinen (JIS F05). Toinen tyyppi on koaksiaalikaapeliin (75 ohm) perustuva, jossa liittimenä useimmiten on RCA, mutta myös BNC tai antenniliitin (Belling-Lee tai IEC 169-2 liitin). Valokuidun helppo käsiteltävyys on ehkä tehnyt siitä suositumman, vaikka koaksiaalikaapeli on mekaanisesti luotettavampi ja toimii myös yli 6 m kaapelipituuksilla ongelmitta. Tietokoneissa CD/DVD-asemien ja äänikortin välillä on käytetty myös omaa liitintään ja kaapelointia.

On huomautettava, että TOSLINK valokuidulla voidaan kyllä nykyisin siirtää tietoa yli 100 Mbit/s, mutta S/PDIF standardia ei ole tähän nopeusluokkaan päivitetty. Tämä on hieman outo juttu, sillä esim. DVD-audio standardiin sisältyi useita hyvin korkealaatuisia ääniformaatteja. Kopiointisuojauksien vuoksi laadukkaimpia signaaleja ei kuitenkaan ole tehdasvalmisteisissa laitteissa koskaan ohjattu S/PDIF-liitäntään, vaan ne on otettu ulos analogisina tai alasnäytteistettynä S/PDIF-signaalina. Uuden sukupolven HD-audiosignaalin siirtoon tämä formaatti ei siis riitä ja BluRay-laitteiden myötä on tullut tarpeelliseksi kehittää uusia digitaalisia liitäntöjä DTS HD ja Dolby TrueHD -signaalien siirtämiseksi (24.5 Mbit/s ja 18.0 Mbit/s). Nykyaikaisessa kotiteatterissa äänet siirtyvätkin HDMI-kaapelia tai analogisia johtimia pitkin.

Analoginen video

Komposiittivideo

CVBS eli komposiittivideo on ollut käytössä vuodesta 1956. Sen avulla voidaan siirtää kokonaisuudessaan television kuvasignaali (NTSC, SECAM tai PAL). Signaalityypin maksimiresoluutio on PAL (728 x 576, 50 Hz) ja se riittää tähän varsin hyvin, mikäli johdot pidetään lyhyinä ja ympäristössä ei ole voimakkaita häiriöitä.

S-Video

Separated video tai S-video on 80-luvulla JVC:n S-VHS -laitteiden tunnetuksi tekemä liitäntätyyppi, joka nimensä mukaisesti erottaa komposiittivideon kahtia. S-videossa väri- ja valoisuusinformaatio (krominanssi ja luminanssi) kuljetetaan omissa johtimissaan ja liittimenä käytetään yleisesti nelipinnistä MiniDIN liitintä. Johdon impedanssiksi on määritelty 75 ohmia.

Liitin jossain määrin yhteensopiva komposiittivideon kanssa, valoisuusinformaatio välitetään samalla tavalla kuin komposiittivideo kokonaisuudessaan. Tämän seurauksena voi joskus syntyä mustavalkoinen kuva värillisen sijaan, mikäli vastaanottava laite luulee S-video -signaalia komposiittivideoksi. S-Video ei kuljeta ääni-informaatiota. Useimmat modernit SCART-toteutukset tukevat myös S-Videota.

Vaikka S-video on teoriassa komposiittivideota laadukkaampi, ei todellisessa kuvanlaadussa usein ole merkittäviä eroja, jos johdon pituus säilyy kohtuullisena.

YPbPr Komponenttivideo

1990-luvulla tuli käyttöön erilaisia komponenttivideostandardeja, joihin yllämainittu S-video myös lukeutuu. Yksi erityistapaus on Y Pb Pr (tai digitaalisesti Y Cb Cr), jotka ovat olleet yleisiä lähinnä Pohjois-Amerikassa ja Japanissa, mutta kotiteatterilaitteiden mukana rantautuneet myös Eurooppaan.

YPbPr-signaalissa kuvainformaatio on jaettu kolmeen komponenttiin, yhteen valoisuus- ja kahteen värikomponenttiin (luma ja kromat). Liitännän avulla voidaan siirtää jopa 1080p signaali, mutta se ei sinänsä sitoudu mihinkään kuvaformaattiin (kuten PAL), joten esimerkiksi tietoa lähdesignaalin kuvasuhteesta ei välitetä. YPbPr-signaalia siirretään yleensä johdolla, jonka päissä on RCA-liittimet (CINCH). Audio ei kuulu signaaliin, vaan on siirrettävä erikseen.

RGB komponenttivideo

Kun SCART-liitin esiteltiin 70-luvun lopussa, ei RGB komponenttivideo vielä ollut käytössä. Myöhemmin se on kuitenkin yleistynyt ja tämä eurooppalainen liitintyyppi onkin yleisin tapa siirtää RGB komponenttivideosignaalia. Tässä signaalityypissä kuva on myös jaettu kolmeen osaan, mutta YPbPr-signaalista poiketen komponentit ovat suoraan punainen, vihreä ja sininen (red, green, blue). Toinen ero on se, että RGB on itse asiassa kokoelma standardeja. RGBS, RGBHV ja RG&SB ovat keskenään vaihtoehtoisia tapoja siirtää RGB dataa, sillä RGB-johdotukseen vaaditaan kolmen värikomponentin lisäksi synkronointitietoja, jotka välitetään joka yhdellä (RGBS) tai kahdella (RGBHV) erillisellä johdolla. Tästä syystä RGB sopii hyvin SCART-liittimeen, jossa on 21-liitintä, mukaan lukien ohjauskomentoja ja analoginen stereoääni. Siitä huolimatta, että RGB-tyyppisellä signaalilla voidaan siirtää 1080p kuvaa, ei se ole yleistynyt Euroopan ulkopuolella. Esimerkiksi uuden sukupolven teräväpiirtosignaaleja ei tällä tavoin tulla siirtämään, sillä liitäntä ei sisällä kopiosuojausta.

SCART-liitin, jonka avulla voidaan siirtää komponentti, S-video ja RGB, on joustavuutensa vuoksi käytännössä myös ongelmallinen. Kuvalähde ei nimittäin pysty kertomaan vastaanottavalle laitteelle mitenkään, mitä kolmesta (tai itse asiassa useammasta) kuvasignaalityypistä se lähettää. Tämän seurauksena voi olla heikentynyt kuvanlaatu tai jollakin tapaa väreiltään vääristynyt kuva. Käyttäjän pitääkin ymmärtää tarkistaa laitteidensa asetuksista millaista signaalia lähetään ja millaista signaalia esim. TV voi vastaanottaa.

VGA (D-SUB)

VGA-liitäntä on 2010-luvulla edelleen laajimmalle levinnyt tietokonelaitteiden näyttölaitteiden liittämiseen käytettävä liitin. Tällä 1987 käyttööntulleella liittimellä on monia kauppanimiä: mini sub D15, mini D15, DB-15, HDB-15, HD-15 or HD15. Kaikki viittaavat samaan 15-pinniseen liittimeen. Suurten (esim. FullHD) resoluutioiden käyttö VGA-kaapelin kanssa edellyttää hyvä laatuisen kaapelin käyttöä, jolloin korkeataajuineen signaaliin ei tule häiriöitä.

VGA signaali on sähköiseltä muodoltaan RGB-komponenttivideo eli tietokoneen olisi periaatteessa mahdollista käyttää esimerkiksi kuvaputkitelevisiota tietokoneen näyttölaitteena, mikäli sopiva resoluutio ja virkistystaajuus saadaan määritettyä. VGA-liitäntä on siis tarkkaan ottaen RGBHV-komponenttiliitäntä.

Digitaalinen video

Digitaalisissa videoformaateissa kuvainformaatio siirretään digitaalisesti. Tämän ansiosta erilaiset analogisen kuvan ongelmat kuten kohina, synkronointi, kohdistus ja pikselivastaavuus katoavat. Digitaalinen signaali sopii erityisesti digitaalisille näytöille, kuten LCD ja plasma.

DVI

Vuonna 1999 esitelty Digital Visual Interface oli ensimmäinen kuluttajille suunnattu digitaalinen kuvaliitin. Se yleistyi ensin tietokonelaitteissa, mutta tuli hetkeksi käyttöön myös DVD-soittimissa ja joissakin taulutelevisioissa.

DVI tunnetaan parhaiten liittimestään, joita on kolmea tyyppiä. Nämä vastaavat kolmea eri DVI-standardia: single link (DVI-D), dual link (DVI-DL) ja analogista DVI-liitäntää. Analoginen DVI (DVI-A) vastaa sähköisesti VGA-liitäntää eli RGB komponenttivideota. Liitäntä on olemassa ensisijaisesti alaspäin yhteensopivuuden vuoksi ja se on toteutettu useimmiten DVI-I (DVI-integrated) liittimellä, joka sopii sekä digitaalisen että analogisen signaalin siirtoon. DVI-D on yleisin liitin ja täysin digitaalinen. Sen avulla voidaan siirtää korkeintaan 1920 x 1200 (60 Hz) resoluutio, joten järjestelmä ei tässä suhteessa ole VGA-signaalia parempi.

Dual-Link (DVI-DL) on sen sijaan analogisia liitäntöjä kyvykkäämpi. Yhden DVI Dual-linkin yli voidaan siirtää 2560 x 1600 (60 Hz) resoluutio ongelmitta. Suurempia näyttöjä, joita tietokonesovelluksissa mahdollisesti tarvitaan, voidaan ohjata useampien rinnakkaisten DVI liitäntöjen avulla. Mihinkään DVI-liitäntään ei kuulu äänisignaalia, mutta joissakin uusissa liittimissä on toteutettu HD-kuvan edellyttämä HDCP kopiointisuojaus.

Apple käytti tietokoneissaan vuosina 2003-2009 Mini-DVI liitintä, joka näkyy oheisessa kuvassa. Liitin on teknisesti DVI-D, eli tarjoaa single link digitaalisen liitännän ja analogisen liitännän, tosin Applen oma sovitin välittää DVI-adapteriin ainoastaan digitaalisen signaalin.

HDMI

High Definition Multimedia Interface on tällä hetkellä vallitseva standardi kodin videolaitteissa. Tämä vuonna 2003 käyttöönotettu liitin on tarkoitettu erityisesti teräväpiirtoisiin kotiteattereihin. HDMI-liitynnästä on ilmestynyt tällä välin jo useita eri versioita, kun uuden sukupolven ääni- ja kuvaformaatit ovat tarkentuneet. Siinä on kiinnitetty huomiota mm. laitteiden yhteensovittamiseen ja ohjausinformaation välittämiseen, joita varten liitännässä kuvan- ja äänen ohella kulkevat DDC (display data channel) ja CEC (consumer electronics control) signaalit.

Kuvansiirron osalta liitäntä on identtinen DVI-liitännän kanssa. Siinä on kuitenkin valmiina HDCP-kopioinninestojärjestelmän tuki. Single-link HDMI liitynnän maksimitarkkuus on 1920 x 1200 (p, 60 Hz).

HDMI-liitännän tärkein ominaisuus on uusien audioformaattien tuki. Jo ensimmäisessä HDMI-versiossa oli tuki kahdeksalle pakkaamattomalle korkealaatuiselle (192 kHz, 24-bit) audiokanavalle. Version 1.3 myötä vuonna 2006 laajennettiin tukea pakatuille järjestelmille. Tuettujen järjestelmien leima annettiin tuolloin häviöttömästi pakatuille Dolby TrueHD ja DTS-HD master audio formaateille.

HDMI liitin tyypit A, C ja D

HDMI 1.3 standardin myötä esiteltiin myös kaapeleiden luokittelujärjestelmä ja uusi miniliitin (HDMI C-tyyppi). Kategoria 1:n kaapelit on testattu 1080i tarkkuudella ja kategoria 2:n 1080p60 tarkkuudella. Kaupan hyllyssä valmistajien tulisi erotella johdot toisistaan merkinnöillä 'standard' ja 'high speed' (1 ja 2 kategoria). High speed johdot pitäisi valmistaa paksummilla johtimilla, mutta 5m asti näillä eroilla ei ole merkitystä.

Uusimmat versiot HDMI:stä ovat kasvattaneet videoresoluutiota ja mahdollistavat 3D kuvan välittämisen liitännän kautta. HDMI päivittyi ensin vuonna 2009 versioon 1.4 ja edelleen 2010 1.4a. Jälkimmäinen muutos sisälsi 3D:n lisäksi 4k maksimiresoluution (4096×2160) sekä Ethernet verkkoreitityksen. Ethernet toiminnallisuus edellyttää samalla uuden liittimen (HDMI D-tyyppi) käyttöä.

DisplayPort

DisplayPort on toiseksi uusin videoliitin tyyppi. VESA organisaation vuonna 2006 esittelemä liitäntä on teknisiltä ominaisuuksiltaan samankaltainen HDMI:n kanssa. DisplayPort signaali ei ole yhteensopiva DVI tai HDMI-liitäntöjen kanssa, mutta voi välittää nämä signaalit, mikäli lähettävä laite ne tuottaa. Portissa on mahdollisuus kuljettaa 8 audiokanavaa ja kopiointisuojausinformaatiota. Se on kuitenkin tarkoitettu ensisijaisesti DVI korvaajaksi ja kilpailijaksi ennemmin kuin HDMI:n haastajaksi.

DisplayPortin käyttöönotto on toistaiseksi ollut rajallista. Merkittävin poikkeus oli Applen päätös käyttää Mini DisplayPort liitäntää ainoana videoliitäntänä vuodesta 2009 vuoden 2010 alkuun, ennen kuin Apple alkoi siirtyä jälleen uuteen formaattiin, Thunderboltiin.

Thunderbolt

Intelin ja Applen yhdessä kehittämä, erityisesti tietokoneiden näytöille tarkoitettu Thunderbolt liitäntä tuli saataville vuonna 2011. Liitäntä mahdollistaa uusien, korkeiden resoluutioiden lisäksi rinnakkaisten data-väylien kuten ethernet, USB ja FireWire 800 läpiviennin. Tämän ansiosta kannettavan tietokoneen lisälaitteet voiaan kytkeä koneen sijaan ThunderBolt-näytöön. Tämä liitäntä on tällä hetkellä tuorein eikä ole Applea lukuunottamatta vielä laajasti käytössä. Liitäntä on fyyisesti identtinen Applen aiemmin käyttämän Mini DisplayPort liitännän kanssa. Apple tarjoaa tällä hetkellä adaptereita, joilla Thunderbolt liitännästä voidaan saada DVI, VGA tai HDMI ulostulo.

AV-liitin ja videosignaali taulukko

Katso myös Wikipedian kattavampi lista

Signaali- tyyppi	Liittimen nimi	Maksimi resoluutio	Ääni sis.	Yhteensopivat liitintyypit
Analogiset
Komposiitti- video	RCA (BNC)	PAL 576i	Ei	(SCART, S-Video)
S-Video	MiniDin (S-video) (SCART)	PAL 576i	Ei	(SCART)
Komponentti Y Pb Pr	3 x RCA (3 x BNC)	1080p	Ei	-
RGB (RGBHV)	SCART VGA (D-SUB) 5 x BNC	1080p 2048 x 1536 85 Hz	Kyllä (SCART)	DVI-A, VGA
Digitaaliset
S/PDIF	Coax (RCA) TOSLINK	3.4 Mbit/s (125 Mbit/s)	Kyllä	AES/EBU
DVI-D (Single link)	DVI-D (-I) Mini-DVI	WUXGA 1920 x 1200 (60 Hz)	Ei	HDMI 1.0
DVI-D (Dual link)	DVI-D (DVI-DL)	WQXGA 2560 x 1600 (60 Hz)	Ei	HDMI 1.1
HDMI 1.0-1.2a	HDMI Type A Type B	1080i50	Kyllä 8 kan.	DVI-D, HDMI 1.3
HDMI 1.4	HDMI Type C,D (A+B)	4096p (24 Hz)	Kyllä 8 kan. HD audio	-
DisplayPort	DisplayPort DisplayPort Mini	2560 × 1600 60 Hz	Mahd. 8 kan.	-

Luo myös erillinen artikkeli videoformaateista ja kuvatyypeistä .

Viitteet

Wikipedia, lainattu 25.12.2008, linkitetyt artikkelit ja :
http://en.wikipedia.org/wiki/Analog_sound_vs._digital_sound

http://www.epanorama.net/documents/audio/spdif.html

Nimi*:	Email*:
Sähköpostiosoitettasi ei näytetä julkisesti tai välitetä eteenpäin, sitä käytetään viestin alkuperän varmemtamiseen Paikka (Kaupunki, Maa):
Your comment here
* Tämä tieto on pakollinen.