Capire i segnali video – 6a parte

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INTEGRITA’ DEI SEGNALI VIDEO
Se l’immagine visualizzata da un dispositivo video è di scarsa qualità, la maggior parte delle volte dipende dal segnale video che la trasporta. I principali fattori di degradazione di un segnale video sono: 1) la natura del segnale, e 2) la qualità del cavo e la sua lunghezza. Un segnale video analogico degrada in modo diverso rispetto a un segnale video digitale; il livello di degradazione di un segnale video analogico è proporzionale alla lunghezza del cavo che lo trasmette.
Al contrario, i segnali video digitali non si degradano in modo lineare, quindi l’impatto di un’immagine di scarsa qualità sarà notato immediatamente. Infatti, con i segnali video digitali, se il cavo non è di qualità o non è adatto alle prestazioni necessarie, si può verificare una perdita completa dell’immagine. Per le applicazioni consumer più comuni che utilizzano interfacce video digitali (HDMI, DVI, DisplayPort), non è un grosso problema in quanto le distanze di trasmissione superano raramente la decina di metri; al contrario, molte applicazioni professionali o consumer di fascia alta, richiedono maggiori distanze tra i dispositivi rispetto a quelle gestibili con cavi di lunghezza e di categoria standard.
Per entrambi i segnali analogici e digitali, ci sono due caratteristiche elettriche principali, tipiche dei cavi, che devono essere prese in considerazione: la resistenza e la capacità. Entrambe aumentano con l’aumentare della lunghezza del cavo, quindi è consigliabile utilizzare sempre cavi della migliore qualità possibile in grado di estendere la lunghezza massima utilizzabile per un dato segnale video, prima che venga compromessa la sua integrità.
Mentre per i segnali video analogici, il fattore critico per l’integrità è rappresentato dalla “forma” del segnale come visualizzata da un oscilloscopio, per i segnali digitali il fattore chiave è la frequenza di errori espressa in bit (bit error rate). Questo valore esprime il numero di bit non riconosciuti, rispetto al totale numero di bit trasmessi; un errore di bit si verifica quando la parte ricevente non è in grado di distinguere tra livelli di tensione bassi e alti del segnale trasmesso e nel caso dei segnali video gli errori di bit sono chiaramente visibili a livello di singolo pixel dell’immagine, i cui segni premonitori tipici sono: immagini scintillanti, righe mancanti o striature, e in ultima analisi una perdita completa dell’immagine. Alcuni dei fattori che influenzano il tasso di errore bit sono:
Rise Time/Fall Time – la quantità di tempo che ci vuole per un segnale per la transizione dal basso verso l’alto (tempo di salita – la testa del segnale), e dall’alto al basso (tempo di caduta – la coda).
Signal Swing – la differenza di tensione tra lo stato basso e lo stato alto.
Clock Period – la quantità di tempo tra le transizioni.

Integrita_graf_01Anche se i segnali utilizzati per rappresentare informazioni digitali sono raffigurati come forme d’onda che hanno solo due stati discreti, la transizione tra livelli di tensione che rappresentano “on” e “off” non è istantanea, infatti è richiesta una specifica quantità di tempo per la transizione. Questi periodi di tempo finiti sono indicati rispettivamente come il tempo di salita e il tempo di caduta (Rise Time/Fall Time).

Integrita_graf_02Il grafico in alto mostra una visione più ampia del tempo di ascesa e la caduta di un segnale video digitale. Tempo di salita / discesa, escursione del segnale e periodo di clock sono tutti influenzati dalla lunghezza del cavo. Cavi troppo lunghi possono interferire con il corretto tempismo, che può distruggere l’integrità del segnale. L’elaborazione del segnale (equalizzazione del cavo) sull’ingresso del ricevitore, può aiutare a ripristinare il segnale video digitale e ridurre al minimo gli errori di bit. L’equalizzazione del cavo è un modo comune ed efficace per ripristinare il livello di tensione e il tempo di salita / discesa di un segnale video digitale. Alcuni suggerimenti per ridurre al minimo gli errori di bit e massimizzare l’integrità del segnale video comprendono:
1. Utilizzare solo cavi e connettori di alta qualità.
2. Ridurre al minimo la lunghezza dei cavi.
3. Evitare di prolungare i cavi con adattatori o “gender changer”.
4. Utilizzare, quando possibile, equalizzatori di cavo e / o circuiti di re-clocking.

… l’articolo continuerà a breve con la settima parte.

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