Optinis kabelis, dar vadinamas šviesolaidžiu, iš esmės pakeitė tai, kaip suprantame duomenų perdavimą. Jo pagrindas - šviesolaidinis laidas, kuriame informacija keliauja ne elektros srovės, o moduliuotos šviesos bangos pavidalu. Šis esminis skirtumas lemia jo išskirtines savybes, tarp kurių svarbiausia - visiškas atsparumas išoriniams trukdžiams, tokiems kaip oro sąlygos ar gretimų elektros prietaisų skleidžiami elektromagnetiniai laukai. Toks sprendimas šiuo metu itin plačiai naudojamas skaitmeniniam signalui perduoti radijo ir televizijos instaliacijose, garso/vaizdo aparatūroje, o taip pat ir kitiems duomenims perduoti.
Šviesolaidinio kabelio sandara ir veikimo principas
Optinis kabelis yra laido tipas, kuriame perduodamų duomenų nešiklis yra šviesos banga. Todėl toks kabelis dar vadinamas šviesolaidžiu. Šviesolaidis daugiausia pagamintas iš dielektrinių skaidulų, per kurias informacija perduodama dideliu greičiu sudėtingos šviesos bangos (šviesos spindulio) pavidalu. Fizinės duomenų perdavimo savybės, naudojant moduliuotą šviesos bangą vietoj elektros srovės, reiškia, kad perdavimui netrukdo jokie išoriniai veiksniai.
Plokščiasis šviesolaidis susideda iš trijų sluoksnių. Vidurinis sluoksnis turi didžiausią lūžio rodiklį, o šviesa jame sulaikoma dėl viso vidinio atspindžio. Tai reiškia, kad šviesos spindulys atsispindi nuo sluoksnio sienelių, neprasiskverbdamas į išorę, taip užtikrinant efektyvų signalo perdavimą.
Veiksmingiausi yra stiklo šviesolaidžiai. Jie leidžia perduoti duomenis dideliu greičiu ir dideliais atstumais. Tačiau rinkoje galima rasti ir plastikinius šviesolaidžius, kurie yra pigesni, bet pasižymi didesniu signalo slopinimu ir mažesniu pralaidumu.
Skiriami vienmodžiai ir daugiamodžiai šviesolaidžiai, kurie visų pirma skiriasi šerdies storiu. Vienmodžių variantų standartinis storis paprastai yra 8-10 μm, o banga sklinda lygiagrečiai (arba beveik lygiagrečiai) kabelio ašiai. Daugiamodžių šviesolaidžių šerdis yra storesnė, todėl šviesos bangos gali sklisti įvairiomis trajektorijomis, atsispindėdamos nuo šerdies sienelių. Tai gali sukelti signalo iškraipymus, vadinamus dispersija, ypač dideliais atstumais.
Kita optinio kabelio bruožas yra laipsniškas lūžio rodiklio pokytis tarp kabelio šerdies ir jo apvalkalo. Šis pokytis gali būti laipsniškas arba sklandus. Gradientiniuose šviesolaidžiuose šis pokytis vyksta sklandžiai - laipsniškas perėjimas nuo didžiausios vertės šerdies ašyje iki mažiausios vertės ant sienos su apvalkalu. Tai padeda sumažinti signalo iškraipymus ir pagerinti perdavimo kokybę.
TOSLINK ir Mini TOSLINK: Skaitmeninio garso perdavimo standartai
Tinkamo kabelio pasirinkimas priklauso nuo daugelio veiksnių, tarp kurių svarbiausi yra įrenginio jungties tipas ir planuojamas naudojimo ilgis. Vienas populiariausių optinio garso perdavimo standartų yra TOSLINK.
Jungtis TOSLINK yra sąsajos standartas, leidžiantis perduoti skaitmeninį garso signalą šviesos bangos pavidalu, naudojant maždaug 1 mm skersmens šviesolaidį. TOSLINK standartas buvo detaliai sukurtas ir užpatentuotas 1983 metais, gerai žinomos Japonijos kompanijos „Toshiba“ specialiai garso signalų perdavimui be nuostolių skaitmenine forma (t. y. išsaugant originalią garso kokybę). Iš čia kilo ir jam būdingas pavadinimas: „TOS“ iš „Toshiba“ ir „LINK“ iš anglų kalbos žodžio „ryšys“.
Iš pradžių „Fast Ethernet“ ir „FireWire“ duomenų pralaidumas buvo maždaug 3,1 Mbps. Šiandien optiniai kabeliai gali pasiekti net 125 Mb/s greitį, o pažangiausi sprendimai - gerokai daugiau.
Taip pat populiarus ir antrojo tipo optinio kabelio standartas - Mini TOSLINK. Šio laido kištukas pagrįstas populiaria 3,5 mm „mini jack“ jungtimi. Iš pradžių šis sprendimas buvo naudojamas tik mobiliuosiuose garso įrenginiuose (dėl mažesnio jungties dydžio, kuris palengvina patogesnį naudojimą nešiojamoje įrangoje). Šiandien elektroninės įrangos gamintojai radijo ir televizijos įrenginiuose vis dažniau naudoja „Mini TOSLINK“ laidus, daugiausia garso perdavimui.
Optinių kabelių privalumai ir taikymo sritys
Dėl savo ypatingų savybių optiniai kabeliai naudojami daugelyje sričių, įskaitant garso, garso-vaizdo (vietoj HDMI), telekomunikacijos sistemas, medicinoje ar pramonės automatikoje. Jie puikiai tinka sudėtingoms sąlygoms, dėl kurių dažnai negalima naudoti tradicinių sprendimų. Optinis kabelis garso skirtumui užtikrinti ypač naudingas tais atvejais, kai svarbu pašalinti elektromagnetinius trukdžius. Šviesos perdavimas leidžia perduoti švaresnį signalą, palyginti su elektrinėmis jungtimis.
Optinių kabelių naudojimas garantuoja visišką perduodamo signalo atsparumą iškraipymams, kuriuos sukelia oro sąlygos ir gretimų elektros prietaisų įtaka, bei mažą perdavimo slopinimą. Tai ypač svarbu perduodant aukštos kokybės skaitmeninį garso ir vaizdo signalą. Pavyzdžiui, televizoriaus prijungimas optiniu kabeliu yra populiarus ir veiksmingas sprendimas, ypač su garso sistemomis, palaikančiomis „Dolby Digital“ arba DTS.
Kaip pasirinkti ir prijungti optinį kabelį
Rinkoje gausu optinių sprendimų. Akivaizdi sąlyga yra tinkamas turimo įrenginio jungties pasirinkimas. Svarbiausia pritaikyti laido ilgį prie planuojamo jo naudojimo. Kabeliuose, kurie naudoja elektros signalus kaip informacijos nešiklius, duomenų perdavimo kokybė blogėja, kai didėja kabelio ilgis. Tačiau verta atsižvelgti į tai, kad „Toshiba“ (TOSLINK standarto kūrėjas) oficialioje specifikacijoje nurodė, kad laido ilgis neturi viršyti 10 m. Optimali dažnių juosta yra nuo 9 MHz iki 11 MHz.
Optinių kabelių skirtumai yra, inter alia, šerdies tipas (stiklinė ar plastikinė), ilgis, storis, taip pat naudojamų jungčių kokybė. Skiriami vienmodžiai ir daugiamodžiai optiniai kabeliai ir skirtingų tipų jungtys, įskaitant: TOSLINK, Mini TOSLINK, SC, LC ir MPO. Kai kurie kabeliai gali būti pažymėti kaip kryptiniai, ypač modeliai su aktyviąja elektronika.
Kad optinis kabelis veiktų tinkamai, jis turi būti tinkamai prijungtas. Šviesolaidinė technologija yra atspari išoriniams veiksniams, tačiau labai jautri vartotojo naudojimui. Prijungiant garso įrangą naudojant TOSLINK kabelius, kabelis jokiu būdu neturi būti deformuotas. Deformacijos gali sulaužyti šerdį, todėl kabelis bus visiškai nenaudingas. Pažeisto šviesolaidinio kabelio remonto kaina gali būti net kelis kartus brangesnė nei naujo pirkimas.
Pats ant kabelio sumontuotų kištukų sujungimo su įrenginiuose esančiais lizdais procesas nesudėtingas (ypač kalbant apie garso/vaizdo įrangą, kur yra optinė TOSLINK jungtis). Kiekvienas kištukas turi apsauginius dangtelius, apsaugančius jungtis nuo užteršimo - prieš prijungdami juos nuimkite. Įrenginyje, kuris perduoda signalą, įkiškite vieną kištuką į lizdą, pažymėtą DIGITAL OPTICAL OUT, o kitą į įrenginį, kuris turi priimti duomenis - į DIGITAL OPTICAL IN kištuką.
Kaip: Prijungti garso juostą optiniu kabeliu
Verta prisiminti, kad net ir geriausia ryšio ir garso duomenų perdavimo kokybė nepagerins garso, jei siųstuvas (pvz., DVD grotuvas) ir priėmimo įranga (namų kino sistema su garsiakalbiais) nėra pakankamai geri. Skaitmeninis signalas yra binarinė eilutė, kurioje užkoduota simbolių eilutė. Skaitmeniniams garso signalams perduoti naudojami optiniai kabeliai su TOSLINK ir „Mini TOSLINK“ kištukais, „coaxial“ kabeliai su RCA kištukais (vad. „cinch“), taip pat HDMI laidai. Skaitmeninis garso signalas gali būti perduodamas „coaxial“ arba optiniu būdu. Optiniu kabeliu perduodamas signalas yra šviesos bangos pavidalu. Siųstuvo prijungimas prie namų kino optinės įvesties leidžia perduoti atsparią trukdžiams šviesos bangą, kurią prietaisas turės paversti elektriniu impulsu. Naudojamo konverterio kokybė lemia perduodamo signalo kokybę (taip pat kaip ir elektros signalų perdavimo kabelio medžiagos kokybė).
Optiniai HDMI kabeliai: Aukščiausios klasės vaizdo ir garso perdavimas
Nors TOSLINK ir Mini TOSLINK yra puikūs sprendimai skaitmeniniam garsui, pažangiausiems garso ir vaizdo sprendimams vis dažniau pasitelkiami optiniai HDMI kabeliai. Šie kabeliai, pavyzdžiui, „Lindy“ hibridinių šviesolaidinių HDMI kabelių asortimentas, yra profesionalus sprendimas norint išplėsti HDMI signalus didesniais atstumais.
Be statinio HDR, hibridiniai HDMI laidai taip pat palaiko dinaminius HDR formatus, tokius kaip Dolby Vision ir HDR10+. Tai suteikia kiekvienai turinio akimirkai, nesvarbu, ar scena po scenos, ar net kadras po kadro, kur kas platesnę spalvų gamą, pagrįstą BT.2020 spalvų erdve, didesnį ryškumą ir gilesnę juodą spalvą, kad būtų optimalūs kontrastai ir didesnis spalvų gylis. Tai būtina norint perduoti VOD turinį, įskaitant TV laidas ir filmus, taip pat VR ir vaizdo žaidimus, idealiai tinkančius el.
Garso valdymo ir formatų pažanga naudojant HDMI. eARC palaikymas dar labiau supaprastina ryšį su suderinamomis garso sistemomis, stiprintuvais ir garso juostomis, perduodamas garsą iš šaltinio be nuostolių į prijungtą išvestį per laidą. eARC taip pat palaiko didelio bitų dažnio garsą, kurio atrankos dažnis yra iki 192 kHz ir iki 32 kanalų. Tai leidžia naudoti objektais pagrįstus garso formatus, tokius kaip Dolby Atmos ir DTS:X, kurie iš tiesų supa žiūrovą įtraukiančia garso patirtimi, kad pagerintų ir papildytų vaizdo turinį.
Šie AOC (Active Optical Cable) laidai taip pat turi daug funkcijų, kurios pagerina žaidimų patirtį, taip pat yra naudingos greitai besikeičiančiam sporto ir pramogų turiniui. VRR (kintamasis atnaujinimo dažnis) sumažina ir pašalina vėlavimą, virpėjimą ir kadrų plyšimą, kad žaidimas būtų sklandus, nesvarbu, ar tai būtų greita reakcija veiksmo žaidime, ar paskutinės minutės nugalėtojo įvartis sporto žaidimuose. ALLM (automatinis mažos delsos režimas) tai dar labiau padeda, nes įgalina idealų delsos nustatymą sklandžiam turinio perėjimui. QFT (greitasis kadrų transportavimas) taip pat padeda užtikrinti mažą delsą, pernešant kadrus didesniu greičiu, o tai gali būti būtina žaidžiant realiuoju laiku VR.
Kaina ir gamintojai
Kaina priklauso nuo laido medžiagos, ilgio ir vidinės konstrukcijos, taip pat nuo naudojamų jungčių tipo ir kokybės. Geras optinis kabelis gali kainuoti nuo kelių dešimčių iki net kelių šimtų zlotų už metrą. Tarp žinomų optinių kabelių gamintojų ir platintojų yra „Transfer Multisort Elektronik“ (TME), kuris yra vienas didžiausių pasaulinių elektronikos komponentų, elektrotechnikos dalių, dirbtuvių įrangos ir pramoninės automatikos platintojų, ir „Lindy“.