Przegląd nowoczesnych złączy wideo

Rozważając zakup monitora zawsze warto sprawdzić wbudowane w niego wejściowe złącza wideo. W poniższym artykule przyjrzymy się zarówno powszechnie spotykanym rodzajom złączy, jak i tym, które zyskały na popularności dopiero niedawno i powoli przechodzą do mainstreamu.

Poniższy tekst został przygotowany na podstawie angielskiego tłumaczenia japońskiego artykułu opublikowanego 26 października 2016 roku na portalu ITmedia PC USER. Copyright 2016 ITmedia Inc. Wszystkie prawa zastrzeżone.

Od czasu wprowadzenia standardu Full HD spotykane w komputerach analogowe złącza wideo (D-Sub i DVI-A/I) zostały w większości zastąpione złączami cyfrowymi. Z kolei w przypadku sprzętu audiowizualnego odejście od złączy analogowych wynikało z rosnących wymagań dotyczących ochrony treści. W efekcie złącza cyfrowe ostatecznie wyparły złącza analogowe w zastosowaniach komputerowych, telewizyjnych i audiowizualnych.

Z drugiej strony wysokie rozdzielczości takie jak Full HD i 4K, do niedawna dostępne tylko na komputerach, zaczęły pojawiać się na smartfonach i tabletach o przekątnej mniejszej niż 6 cali. W związku z tym większy nacisk kładzie się obecnie na możliwość wyświetlania zewnętrznych sygnałów wideo na małych urządzeniach mobilnych niż na dużych ekranach monitorów.

Ograniczeniom narzucanym przez sygnały cyfrowe podlegają już nie tylko tradycyjne komputery, ale też wiele urządzeń audio i wideo, w tym smartfony. W zależności od źródła i zastosowania sygnałów, użytkownicy mogą wybierać spośród wielu powszechnie dostępnych standardów cyfrowych. Niektóre standardy wymagają ponadto modyfikacji systemu transmisyjnego, np. przetaktowania.

Przed zakupem monitora warto więc rozważyć, jakie interfejsy będą nam potrzebne. W razie wątpliwości zachęcamy do zapoznania się z naszym poradnikiem.

Obecnie najpowszechniej stosowanym interfejsem wideo jest HDMI (High-Definition Multimedia Interface). Dostępnych jest kilka rodzajów tego złącza różniących się kształtem, ale standardem jest 14-milimetrowe, prostokątne złącze typu A z dwoma lekko „ściętymi” rogami, wyposażone w 19 pinów.

Początkowo olbrzymią zaletą złącza HDMI było to, że pomimo swych kompaktowych rozmiarów pozwala przesyłać nie tylko sygnały wideo, ale i audio. Dziś nie jest to jednak nic nadzwyczajnego, ponieważ większość cyfrowych interfejsów oferuje takie same funkcje.

W cyfrowej transmisji naziemnej obowiązują standardy dotyczące technologii nadawania i ochrony treści, dlatego spełniający je interfejs HDMI szybko zdobył dominującą pozycję w branży – do tego stopnia, że stał się najczęściej spotykanym złączem używanym w telewizorach do odbierania sygnału. W efekcie większość odbiorników można bez problemu podłączyć do komputera PC. Być może to właśnie możliwość wyświetlania systemu operacyjnego komputera na wyświetlaczach kompatybilnych ze standardem HDMI przyczyniła się do popularności przenośnych komputerów w formie pendrive’a.

Interfejs HDMI wykorzystuje technologię TMDS (Transition-minimized differential signaling), w której stosowane są cztery protokoły komunikacyjne (po jednym dla każdej z trzech barw podstawowych RGB i jeden do synchronizacji zegara). Pierwsza wersja złącza HDMI (1.0) obsługuje prędkość transmisji do 4,95 Gb/s i do 1080 pikseli. Następna wersja (1.2) została stworzona pod kątem komputerów PC, a jeszcze kolejna (1.3) zapewnia kompatybilność ze standardem Full HD. W wersji 1.4 wprowadzono obsługę rozdzielczości 4K (30 Hz / 24 Hz), a w wersji 2.0 zwiększono prędkość transmisji, umożliwiono wyświetlanie obrazu w rozdzielczości 4K z częstotliwością odświeżania 60 Hz i wprowadzono obsługę obrazu o proporcjach 21:9 spotykanych w smartfonach. Z kolei kable HDMI można pogrupować ze względu na wymagania sprzętowe: standardowe (dla 1080i), szybkie (dla 1080p) i premium (dla 4K, 60 Hz).

Od rynkowego debiutu standardu HDMI do wprowadzenia najnowszej wersji 2.0a typowa prędkość transmisji zwiększyła się o 360%. Choć HDMI 2.0 i 2.0a potrafi obsługiwać rozdzielczość do 4096 x 2160 (60 Hz), rozdzielczości 8K nadal stanowi wyzwanie.

Złącze USB-C oferuje tryb alternatywny (Alt Mode), który umożliwia obsługę innych standardów sygnału. Określone zostały poniższe standardy:

1. DisplayPort Alt Mode
   Wprowadzony w 2014 roku. Na początku obsługiwał DisplayPort do wersji 1.3 włącznie, ale obecnie obsługuje także wersję 1.4.
2. MHL Alt Mode
   Również wprowadzony w 2014 roku. Na początku obsługiwał MHL 3.0, ale obecnie obsługuje także Super MHL.
3. Thunderbolt
   Tradycyjny interfejs Thunderbolt korzysta ze złącza Mini DisplayPort (omówionego dalej), ale nowszy interfejs Thunderbolt 3 korzysta już ze złącza USB-C. Samo złącze USB-C nie wystarczy jednak do wyświetlania obrazu wideo – potrzebny jest także komputer z obsługą standardu Thunderbolt 3.
4. HDMI Alt Mode
   Wprowadzony we wrześniu 2016 roku. Odpowiada standardowi HDMI 1.4b. Nie wiadomo jednak, czy produkowane w przyszłości wyświetlacze będą go obsługiwać.

Złącze USB-C jest tak uniwersalne, że jego szybko rosnąca popularność nie powinna nikogo dziwić. Niewykluczone, że w przyszłości będą z niego korzystały wszystkie nowe urządzenia wprowadzane na rynek. Wybierając monitor warto więc zwrócić szczególną uwagę na to, czy obsługuje standard USB-C.

Pierwsza wersja standardu DisplayPort (1.0), stworzona jako następca standardu DVI, została wprowadzona w 2006 roku przez towarzystwo VESA. Jest to prostokątne, 16-milimetrowe złącze ze ściętym rogiem, wyposażone w 20 pinów.

Wersja DisplayPort z 2006 roku oferowała prędkość transmisji 2,7 Gb/s (8,64 Gb/s przy czterech liniach transmisyjnych). W 2009 roku wprowadzono wersję 1.2, dla której prędkość transmisji zwiększyła się do 5,4 Gb/s (17,28 Gb/s przy czterech liniach transmisyjnych). Wreszcie w 2014 roku pojawiła się wersja 1.3 z prędkością transmisji 8,1 Gb/s (25,92 Gb/s przy czterech liniach transmisyjnych). Oznacza to, że interfejs DisplayPort może obsługiwać nieskompresowane sygnały w rozdzielczość do 8K/30 Hz, choć w zależności od kompresji monitora może to odpowiadać rozdzielczości 8K UHD (7680 x 4320)/60 Hz.

Począwszy od wersji 1.2, interfejs DisplayPort oferuje tryb pojedynczy lub podwójny. Tryb podwójny umożliwia przesłanie sygnału wideo do wejściowego urządzenia DVI/HDMI przy pomocy niedrogiego adaptera lub kabla konwertującego, który nie przetwarza sygnału. Z kolei tryb pojedynczy nie jest kompatybilny z sygnałem wyjściowym DVI/HDMI, dlatego do konwersji sygnału potrzeba aktywnego konwertera.

DisplayPort w wersji 1.2 lub nowszej umożliwia szeregowe połączenie monitorów. W takiej konfiguracji do komputera podłącza się pierwszy monitor, do pierwszego monitora drugi monitor, do drugiego monitora trzeci monitor i tak dalej. Dzięki temu do stworzenia środowiska wieloekranowego wystarczy komputer z jednym złączem DisplayPort.

Mini DisplayPort to kompaktowa wersja złącza DisplayPort, mająca zaledwie 7,55 mm szerokości. Niewielkie rozmiary terminala Mini DisplayPort sprawiają, że na zwykłej karcie graficznej zmieści się ich nawet 6, a na małej – 4.

Złącze Mini DisplayPort zostało zaprojektowane przez Apple, ale w 2015 roku producent urządzeń ze słynnym logo jabłka postanowił zastąpić je interfejsem Thunderbolt, rozwijanym we współpracy z Intelem. Thunderbolt (i Thunderbolt 2) można używać razem ze złączami Mini DisplayPort, z kablem przesyłającym nie tylko sygnały DisplayPort, ale też PCI Express. W standardzie Thunderbolt 3 złącze zmieniono jednak na USB-C, co może być mylące.

DVI to analogowe złącze wyjściowe używane w komputerach PC, wprowadzone po złączu D-Sub. Ma 24 piny cyfrowe (w trzech rzędach po 8) i jeden pin analogowy z boku.

Standard DVI używa jednego z trzech typów złączy: DVI-D dla połączeń cyfrowych, DVI-A dla połączeń analogowych oraz DVI-I dla obu rodzajów połączeń. Złącza te różnią się między sobą liczbą i rozmieszczeniem pinów: złącze DVI-D ma pojedynczy pin analogowy znajdujący się nieco z boku, natomiast w złączach DVI-A i DVI-I wszystkie piny analogowe są połączone.

Tak samo jak HDMI, interfejs DVI wykorzystuje system transmisji TMDS. Sygnały DVI-D i DVI-I można więc przekonwertować do HDMI za pomocą pasywnego adaptera lub kabla konwersyjnego. Linia transmisyjna TMDS obsługuje jeden sygnał (złącza Single Link) lub dwa sygnały (złącza Dual Link).

Zegar transmisji DVI obsługuje częstotliwości do 165 MHz. Złącza Single Link obsługują rozdzielczości do WUXGA (1920 x 1200) z częstotliwością 60 Hz, natomiast złącza Dual Link potrafią obsługiwać rozdzielczości do 2560 x 1600 z częstotliwością 60 Hz, a nawet do 3840 x 2400 z częstotliwością 33 Hz. W złączach Single Link dwa środkowe rzędy cyfrowych pinów nie są połączone, co daje dwa układy pinów 3 na 3. Z kolei w złączach Dual Link wszystkie piny są ze sobą połączone w układzie 8 na 3.

W wielu monitorach złącza wejściowe DVI zastąpiono już złączami HDMI, ale nawet jeśli karta graficzna komputera ma wyjście DVI-D lub DVI-I, wystarczy użyć adaptera, aby podłączyć je do wejścia HDMI.

Kiedyś filmy wideo w wysokich rozdzielczościach można było odtwarzać wyłącznie na komputerze, ale obecnie coraz więcej powszechnie dostępnych urządzeń obsługuje rozdzielczości full HD i 4K. Ze względu na mniejsze rozmiary smartfonów i tabletów (a co za tym idzie – mniej miejsca na złącza) używane w nich interfejsy wideo również muszą być kompaktowe. Do niedawna różni producenci stosowali różne zasady, dobierając specyfikacje w zależności od przeznaczenia projektowanych urządzeń.

Wprowadzenie standardu USB-C spowodowało prawdziwą rewolucję w tej dziedzinie. Nowy interfejs oferuje wysoką prędkość przysyłania danych 10 Gb/s*, możliwości zasilania do 100 W, wygodne w obsłudze symetryczne złącze, a także kompaktowe rozmiary, dzięki którym nie trzeba tworzyć dodatkowych wersji „mini” lub „micro”. Dzięki temu USB-C ma potencjał, by zostawić daleko w tyle wszystkie pozostałe interfejsy wideo.

*Tylko dla drugiej generacji USB 3.1. Pierwsza generacja oferuje prędkość 5 Gb/s.

Co więcej, dzięki wspomnianemu wcześniej trybowi Alt Mode do standardu USB-C można przekonwertować sygnały z wszystkich nowoczesnych interfejsów – wystarczy adapter lub kabel konwersyjny. Mimo to przy wyborze monitora z pewnością warto zwrócić uwagę na to, czy jest wyposażony w złącze USB-C.

18 listopada 2016 roku EIZO wprowadziło na rynek FlexScan EV2780, najnowszy model z rodziny ergonomicznych monitorów FlexScan. Ma on 27-calową przekątną, złącze USB-C (kompatybilne z trybem DisplayPort Alt Mode) i kompaktową obudowę z wbudowanym zasilaczem, który może dostarczać do 30 W mocy przez złącze USB-C.

FlexScan EV2780 ma zgrabną obudowę bez ramek, znaną już z poprzedniego modelu, czyli EV2750. Oferuje nowoczesny interfejs USB-C, a także popularne złącza HDMI i DisplayPort. Użytkownicy mobilnych komputerów wyposażonych w złącze USB-C (np. MacBooka) mogą wyświetlać pulpit na monitorze EV2780 i jednocześnie ładować swojego laptopa przez jeden wspólny kabel.