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RGB-Kabel und das Sync-Signal
Das Thema "Sync-Signal" im Zusammenhang mit RGB-SCART sorgt im Retro Gaming Bereich häufig für Verwirrung. Auch im RetroORK-Sortiment werden RGB-Kabel mit unterschiedlichen Sync-Typen angeboten. Die Auswahl richtet sich einerseits nach der individuellen Signalausgabe einzelner Systeme, andererseits nach den vielen unterschiedlichen Setups und deren Kompatibilität. Im Folgenden soll ein praxisrelevanter Überblick über die verschiedenen Sync-Typen und Hilfestellung bei der Auswahl des "richtigen" RGB-Kabels gegeben werden.
Kurz erklärt:
Prinzipiell wird zwischen 3 verschiedenen Sync-Arten unterschieden:
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Sync on Composite
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Sync on Luma
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C-Sync (Composite Sync)
Die verfügbaren Sync-Signale unterscheiden sich je nach Konsole. Nicht jede Konsole gibt alle Sync-Signalarten aus. Im Retro-Signal Guide befindet sich dazu eine Übersicht. Die Wahl des Sync-Signals kann die Bildstabilität und die Bildqualität maßgeblich beeinflussen. Auswirkungen auf die Bildqualität sind fast ausschließlich auf unzureichend geschirmte Leitungen oder schlecht designte RGB-Kabel zurückzuführen:
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Bildrauschen oder Streifen (Jailbars): Minderwertiges RGB-Kabel das in Kombination mit dem Sync-Signal zu Interferenzen mit den Farbsignalen führt
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Checkerboarding (Schachbrettmuster): Entsteht ebenfalls, wenn das Sync-Signal in die RGB-Leitungen einstreut, besonders bei schlecht geschirmten Kabeln
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Helligkeitsschwankungen (Sync-Interferenz): Wenn das Sync-Signal nicht sauber vom Helligkeitssignal (Luma) getrennt ist, kann die Gesamthelligkeit des Bildes instabil wirken.
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Pixel-Bleeding (Horizontal): schlechtes Sync-Timing, dass Farben horizontal leicht „auslaufen“.
Auch Probleme in der Bildstabilität sind anteilig auf Leitung- und besonders Kabeldesign zurückzuführen. Ein hochwertiges RGB-Scartkabel ist deshalb auch hier essentiell. Typische Stabilitätsprobleme:
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Stark flackerndes oder zitterndes Bild: Sync-Signal hat nicht das exakt korrekte Level oder ist instabil
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Durchlaufendes Bild (vertikal oder horizontal): Das Sync-Signal ist zu schwach, zu stark oder verrauscht, wodurch der Monitor den Anfang des Bildes nicht findet
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Schwarzes Bild / Kein Signal: Wenn gar kein oder ein inkompatibles Sync-Signal anliegt, bleibt der Bildschirm schwarz
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Unruhe im Bild (Jitter): Wenn das Sync-Signal mit Videoinformationen vermischt ist, können Helligkeitsschwankungen den exakten Schaltzeitpunkt des Sync-Impulses minimal verschieben. Außerdem: instabile Signalquellen (SNES, Mega Drive), die ein leicht unsauberes Sync-Signal ausgeben
Zusammenfassend: Fast alle diese Fehler lassen sich durch ein hochwertig geschirmtes/designtes Kabel und die Nutzung von C-SYNC oder Sync-on-Luma eliminieren, da hier die störenden Videoanteile vom Sync-Signal getrennt bleiben.
In der Praxis hat sich deshalb die folgende Einordung etabliert:
Nutzung des Videosignals als Sync
-> oft Störanfällig
Nutzung des Helligkeitssignals als Sync
-> oft bester Kompromiss
Sync ohne Bildanteile
-> sauberste Wahl (wenn verfügbar)
Warum werden dennoch verschiedene Varianten angeboten?
-> aus Setup- bzw. Kompatibilitätsgründen
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Für CRT´s ist Sync on Composite die univerelle Wahl, die immer funktioniert
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In Verbindung mit hochwertigen Up-Scalern ist Sync on Luma oder C-Sync zu empfehlen
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Für professionelles Studio-Equipment (Extron, BVM) sollte aufgrund der Kompatibilität immer C-Sync verwendet werden (ggfs. TTL-Level oder Sync-Strike, siehe unten)
Technischer Hintergrund:
Was ist Sync?
Die Abkürzung "Sync" wird als Synonym für das Synchronisationssignal im Bereich der Bildsignalübertragung verwendet. In einfachen Worten erklärt weiß das Ausgabegerät wie TV oder Monitor anhand dieses Signals welche Position des Bildes aktuell übertragen wird. Fehlt diese Information, so bleibt das Bild schwarz. Das Sync-Signal ist in der Praxis also für die korrekte Bildentstehung verantwortlich. Für die Übertragung von Bildsignalen werden Farb- Helligkeits- und Sync-Informationen "zusammengemischt". Je nach Grad dieser Vermischung ergeben sich die uns bekannten Signalarten wie z.B. Composite, S-Video und RGB. Nach der Übertragung müssen die einzelnen Farb- und Helligkeitsinformationen wieder voneinander getrennt werden. Bei der Decodierung dieser Informationen im Endgerät (z.B. TV) passieren Fehler, die in der Qualität der Bildausgabe sichtbar werden. Typische Fehler in Zusammenhang mit dem Sync-Signal sind:
Je feiner die einzelnen Informationen bei der Übertragung aufgeschlüsselt sind, desto weniger muss entschlüsselt werden und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass solche Fehler auftreten. Das ist auch der Grund weshalb ein S-Video Signal ein besseres Bild liefert als ein Composite Signal und ein RGB-Signal wiederum besser als S-Video usw. (siehe hierzu auch meinen Artikel über die Signalarten im Retro Gaming).
Wie funktioniert die Sync-Übertragung im Detail?
Für RGB-SCART sind drei verschiedene Szenarien für die Übertragung des Sync-Signals von Bedeutung:
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Sync on Composite (C-Video): Das Sync Signal wird zusammen mit allen anderen Bildinformationen auf einer einzigen Leitung übertragen. Die Schnittstelle SCART sieht eigentlich keine eigene Leitung für das Sync-Signal vor. Im Consumer-Bereich war es angedacht das Sync-Signal aus der Composite Video-Leitung zu verwenden (Sowohl für Composite Video als auch für RGB). Dementsprechend erwarten auch nahezu alle Consumer-Geräte das Sync-Signal in dieser Form, was die sehr hohe Kompatibilität dieses Signaltyps erklärt.
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Sync on Luma: Bei der Verwendung des S-Video-Standards werden die Bildinformationen für die Übertragung in Farb- und Helligkeitssignale aufgeteilt. Das Sync-Signal muss über eine der beiden Leitungen mitgeführt werden. Dafür wird die Helligkeitsleitung (Luma) verwendet. Bei der Übertragung von RGB-SCART kann ein vorhandenes Luma-Signal als Sync-Quelle herangezogen und anstelle von Composite Video verwendet werden. So muss das Sync-Signal im Endgerät nur von den Helligkeitsinformationen getrennt werden.
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Composite Sync (C-Sync, Raw-Sync, Clean Sync etc.): Bei dieser Übertragungsform liegt auf der Sync-Leitung nur das Sync-Signal ohne zusätzlich einmodulierte Informationen wie Farb- und Helligkeitsinformationen. Viele Konsolen stellen diese Form des Sync-Signals ab Werk an ihren AV-Ausgängen zur Verfügung. Oft ist dieses aber auf einem falschen Level (so genanntes TTL-Level) und mit Consumer-Equipment nicht kompatibel. Wird dieses Level durch die Verwendung entsprechender Widerstände abgeschwächt (passend zu einem 75 Ohm Eingangswiderstand), kann es auch von Consumer-Geräten verstanden werden.
Hinweis: Vorischt mit TTL. C-Sync auf TTL-Level sendet Sync-Impulse mit bis zu 5V statt der üblichen 1V. Ohne Abschwächung des Sync-Pegels durch einen geeigneten Widerstand (siehe auch meine RGB-Kabel Belegungspläne) kann dieser gewöhnliches Consumer Equipment beschädigen.
Der Name Composite Sync ist etwas unglücklich gewählt und hat überhaupt nichts mit dem Composite Video Signal zu tun. Vielmehr ergibt sich der Begriff aus seinem Gegenstück, dem Separate Sync, welches einen weiteren Fall der Synchronisation darstellt. Schaut man etwas mehr ins Detail, so setzt sich das Sync-Signal aus einer horizontalen Information für den Beginn einer neuen Bildzeile (HSYNC) und einer vertikalen Information (VSYNC) für den Beginn eines neuen Bildes zusammen. Diese Informationen können zusammengemischt übertragen werden (Composite Sync) oder auch getrennt (Separate Sync) wie es zum Beispiel bei VGA der Fall ist.
Sync on Composite
Sync on Luma
Composite Sync
Ist Sync on Composite prinzipiell schlecht?
Nein. Alle der aufgezählten Synchronisationsarten sind bezogen auf die erreichbare Bildqualität gleich gut.Das Sync-Signal besitzt bei der Decodierung einen entscheidenden Vorteil. Die HSYNC und VSYNC Signale liegen immer zwischen den Bildern. D.h. sie werden praktisch immer denn übertragen, wenn keine anderen Bildinformationen übertragen werden. Dadurch ist es für Endgeräte kein Problem diese Signale vom Rest der Informationen zu trennen, während Informationen wie Farbe- und Helligkeit viel enger zusammenliegen und es zu merklichen Fehlern bei der Trennung kommen kann. Außerdem liegen Sync-Impulse in einem Bereich von 0V bis -1V, also im negativen Bereich, wo hingegen die Pegel der restlichen Informationen bei 0V - 0,7V im positiven Bereich liegen. Auch der direkt auf den Sync-Impuls folgende Burst liegt immer zeitlich versetzt zwischen Synchronisation und Zeileninformation und behindert die Auswertung des Sync-Impulses nicht. Noch besser: das Sync-Signal kann als wertdiskret, also quasi als digitales Signal verstanden werden. Wichtig ist allein der Zeitpunkt des Sync-Impulses und ob ein Impuls da ist oder nicht.
In der Praxis KANN die Verwendung von C-Sync aber tatsächlich einen Vorteil bringen, nämlich dann wenn qualitativ minderwertige, schlecht geschirmte RGB-Kabel verwendet werden. Liegen hier neben den RGB-Leitungen zusätzlich noch Farb- und Helligkeitssignale auf der Composite Videoleitung und die einzelnen Kabeladern sind nicht hinreichend von einander geschirmt, dann kann es zu gegenseitigen Störungen der Signale kommen. Dies führt in der Praxis oft zu den genannten Checkerboard-Effekten. Durch die Verwendung von C-Sync werden unnötige Störsignale auf der Composite Leitung eliminiert. Ausschlaggebend hierfür sind aber unzureichende Abschirmung und ein übersprechen der RGB-Leitungen und nicht das verwendete Sync-Signal selbst.
Der Nutzen der unterschiedlichen Sync-Arten liegt vielmehr in der Kompatibilität mit den Geräten des Setups. So kann professionelles Equipment z.B. aus dem Studiobereich oft nichts mit Sync on Composite oder Sync on Luma anfangen und erwartet ein C-Sync-Signal (oft auch in anderen Pegeln wie TTL). Auf der anderen Seite können einige Consumer Geräte das C-Sync Signal nicht verarbeiten, da sie ein Composite Video Signal erwarten. Aus diesem Grund ist es notwendig sich hinreichend mit seinem Setup auseinander zu setzten und entsprechend den Gegebenheiten das richtige RGB-Scartkabel zu wählen.
Was ist ein Sync-Stripper und wann brauche ich ihn?
Des Öfteren liest man von Sync Strippern in Kabeln oder als eigenständiges kleines Zusatzmodul. Sync Stripper extrahieren das Sync-Signal von "unsauberen" Sync-Leitungen wie Sync on Composite oder Sync on Luma und geben ein C-Sync-Signal weiter. Das Sync-Signal als solches wird durch diesen Vorgang nicht verbessert oder aufgewertet. Der selbe Vorgang wird auch am Endgerät wie dem TV durchgeführt. Es gibt somit keinen Grund für derartige Schaltungen inner- oder außerhalb eines Kabels. Der einzige sinnvolle Anwendungsfall im Bereich des Retro Gaming ist bei der Verwendung von (professionellen) Endgeräten, die kein Sync on Composite oder Luma unterstützen und das Sync-Signal entsprechend nicht selbständig extrahieren können, z.B. einige Extron-Geräte.