Monitor Ports Typer: Historie og evolution

Computere har forvandlet sig bemærkelsesværdigt fra omfangsrige CRT-systemer (Cathode Ray Tube) til slanke og kraftfulde LED-enheder (Light Emitting Diode). Denne transformation har udvidet sig til videotransmission, der er skiftet fra besværlige analoge grænseflader til alsidige, standardiserede digitale porte. Organisationer som HDMI Licensing Administrator (HDMI LA), Digital Display Working Group (DDWG) og Video Electronics Standards Association (VESA) har spillet en central rolle i at sikre kompatibilitet og interoperabilitet mellem disse videotransmissionsgrænseflader.

Den igangværende jagt på en protokol med høj båndbredde og lav latens har ført til udviklingen af ​​successivt mere avancerede videotransmissionsstandarder, hver bagudkompatibel med sine forgængere og spækket med nye funktioner. Denne artikel dykker ned i den fascinerende udvikling af videotransmissionsporte og sporer deres rejse fra tidlige analoge standarder til de sofistikerede digitale grænseflader, der driver moderne skærme. Undervejs vil vi udforske bidragene fra organisationer som HDMI LA, DDWG og VESA til at forme landskabet af videoforbindelser.

En kort historie om videokabler

Historien om videokabler går tilbage til 1950'erne, hvor NTSC og PAL var standarden for videotransmission. Overland mikrobølgetransmission var den almindelige tilstand for tv-signaler, og koaksialkabel af massivt kobber var toppen af ​​teknologiske fremskridt. Lad os køre ned ad hukommelsesbanen for videokabeludviklinger, der spænder over år og årtier:

1954 - Koaksialkabler: Det var et stort år for tv-branchen. RCA's CT-100 farvede fjernsyn blev kommercielt tilgængeligt for forbrugerne. De brugte koaksiale kabler som en bekvem tilgængelig tilstand til videotransmission.

1956 - Sammensat RCA: En avanceret form for koaksialkabler med standardiserede RCA-stik blev tilgængelig for forbrugerne. RCA-stikket var et gigantisk spring i teknologi, da det holdt i årtier og forbliver en integreret del af moderne tv.

1979 - S-video: Det var et andet analogt transmissionssystem, der brugte et 5-benet 180-graders DIN-stik. Atari 800 var den første til at bruge denne type kabel. Det udviklede sig senere til et firebens mini-DIN-stik.

1981 - D-Subminiature: IBM pc'er og grafikkort adopterede DE-9 (D-Subminiature port). Det ligner VGA-portene, men har lavere båndbredde og et 5-9-bens layout.

1987 - VGA: Det er den mest populære grænseflade, der varede årtier og stadig bruges i vid udstrækning af grafikkort og bundkort-integrerede grafikchips. Det er en forbedret iteration af D-Sub-stikket til IBM x86-maskinerne. Konnektoren udviklede sig derefter til SVGA (Super Video Graphics Array).

Senere førte dannelsen af ​​VESA (Video Electronics Standards Association) i juli 1989 til udvikling og standardisering af videodisplaygrænseflader. VESA promoverede og forbedrede VGA-stikkets muligheder.

1990 - Komponentvideo: I stedet for at kombinere lyd- og videosignaler, der transmitteres gennem et solo RCA-stik, opdeler komponentvideoen dem. Lyd- og videosignaler går gennem individuelle RCA-stik for lavere interferens og bedre billedkvalitet.

1999 - DVI: Digital Visual Interface, som navnet antyder, var den første digitale videotransmissionsteknologi. Digital Display Working Group (DDWG), en undergruppe af VESA, blev dannet i 1998, og dens eneste formål var at opretholde en standard for alle potentielle interessenter. Virksomhederne, der dannede gruppen, var Intel, Silicon Image, Compaq, Fujitsu, HP, IBM og NEC. Det var den første succesrige implementering af en standardiseret videotransmissionsport nogensinde. DVI 2.0-port, udgivet i juli 2012, sikrer en plads i moderne grafikkortgrænseflader i 2020'erne.

2002 - HDMI: Det overvældende antal stik forvirrede forbrugerne, og der var behov for en ny standardport, der fungerede på tværs af enheder og platforme. Hitachi, Matsushita Electric (Panasonic), Royal Philips Electronics, Silicon Image, Sony Corporation, Thomson og Toshiba Corporation samarbejdede om at danne en ny gruppe, "HDMI LA". Gruppen udgav sin første HDMI 1.0-port i 2003. Siden da har det været den mest populære grænseflade til tv'er, computere og spillekonsoller. Her er tidslinjen for de forskellige versioner af HDMI og deres introduktionsdato:

• HDMI 1.0 - december 2002
• HDMI 1.1 - maj 2004
• HDMI 1.2 - august 2005
• HDMI 1.3 - juni 2006
• HDMI 1.4 - marts 2009
• HDMI 1.4b - marts 2011
• HDMI 2.0 - september 2013
• HDMI 2.0b - juni 2015
• HDMI 2.1 - september 2017

Det bedste ved HDMI-stik er, at deres form forbliver uændret. De er stadig bagudkompatible, hvilket gør det muligt for et gammelt HDMI-kabel at arbejde med en moderne enhed. Det kan begrænse funktionerne på din enhed, men det fungerer stadig til at levere video og lyd. De seneste HDMI 2.1-versioner tillader eARC, ARRC, VRR, Dolby Vision og mange andre funktioner på grund af dens 48 Gbps båndbredde.

2008 - USB: Universal Serial Bus var den mest tilgængelige grænseflade til dataforbindelse. I 2008 introducerede USB Implementers Forum (USB-IF) USB 3.0 med mulighed for videooverførsel. Den kontinuerlige indsats med USB-IF resulterede i USB4 V2-tunneling DisplayPort og USB Video Class-protokoller.

• USB 3.0 - november 2008
• USB 3.1 - juli 2013
• USB Type-C - august 2013
• USB 3.1 Gen 2 - juli 2013
• USB Power Delivery (PD) - juli 2013
• USB 3.2 Gen 2x2 - september 2017
• USB4 - august 2019
• USB4 version 2.0 - september 2022

2009 - DisplayPort: VESA tog føringen i udviklingen af ​​en af ​​de mest succesrige grænseflader til gamere og professionelle videoredigerere, DisplayPort. Den første og efterfølgende versioner brugte samme fuldstørrelse eller et ministik. Efter udgivelsen af ​​DisplayPort 2.0 blev protokollen desuden tilgængelig i USB Type-C-porte. I øjeblikket er Type-C DisplayPort den hurtigste med mangfoldighed og kompatibilitet.

• DisplayPort 1.1 - marts 2009
• DisplayPort 1.2 - august 2010
• DisplayPort 1.2a - januar 2012
• DisplayPort 1.3 - februar 2014
• DisplayPort 1.4 - juli 2015
• DisplayPort 1.4a - marts 2018
• DisplayPort 2.0 - juni 2020
• DisplayPort 2.1 - januar 2023

2010 - Thunderbolt: Hvis der er én hardwaregrænseflade, der styrer dem alle, så er det Thunderbolt. Apple og Intel udviklede grænsefladen til at forbinde eksterne enheder til computeren. Thunderbolt 1 kan overføre datasignaler fra PCIe, DisplayPort, DC Power, Audio, USB, Ethernet og Video. Det er den mest omfattende dataforbindelse til dato. Her er udgivelsesdatoer for forskellige versioner:

• Thunderbolt 1 - februar 2010
• Thunderbolt 2 - februar 2011
• Thunderbolt 3 - juni 2015
• Thunderbolt 4 - juli 2020
• Thunderbolt 5 - januar 2023

Sammenligning af parametre for videokabler

I et glimt er alle de væsentlige videokabler, der var en del af TV, computer eller ethvert andet skærmsystem, synlige i tabellen nedenfor. Det starter fra æraen med elektronstråler, der danner billeder til de moderne LED-visningstider.

For at forstå den grundlæggende forskel mellem videokabel, port, stik, interface og protokol, se disse forklaringer:

• Video kabel: Den fører signaler fra en port til en anden som en leder af elektricitet eller lys. Producenter navngiver det normalt efter den port eller protokol, det understøtter.
• Havn: Den fysiske stikkontakt på tilslutningsenheden kaldes en port. Det er hundelen af ​​enhver fysisk forbindelse til et kabel.
• Konnektor: Det er enden af ​​et videokabel, der indsættes i porten for at sikre en forbindelse.
• Protokol: En protokol styrer, hvordan to enheder udveksler data ved at følge specifikke regler - for eksempel HDMI, DP, USB, Ethernet osv.
• Interface: Elektriske karakteristika for signalet, der transmitteres over kablet, og de tilgængelige protokoller kaldes en grænseflade.En grænseflade kan understøtte flere protokoller, hvilket giver brugerne mulighed for at bruge kabler med forskellige stikformer i hver ende. For eksempel, hvis en bruger har en Thunderbolt-port på deres bærbare computer og ønsker at tilslutte en HDMI-skærm. De kan bruge et kabel med et Thunderbolt-stik i den ene ende og HDMI i den anden. Skærmen vil fungere fint, da Thunderbolt-grænsefladen automatisk genkender skærmens HDMI-protokol.

Karakteristika af videokabler i hver tidsperiode

Før 1956-1990

Det var de år, hvor fjernsyn blev overkommelige, og masserne tog hurtigt teknologien til sig på grund af dens enorme bekvemmelighed. Der var ikke længere behov for fysisk at besøge et teater for noget drama eller køre til et stadion for at se sport. Her er egenskaberne ved videokabel fra tiden:

• Analoge signaler: Indtil 1990 blev videosignaler primært transmitteret mellem enheder ved hjælp af analoge signaler. Den væsentligste ulempe ved at bruge analoge signaler var deres modtagelighed for interferens. Skærmen havde støj, sløring og nogle gange forvrængning af forskellige årsager som ledningsmodstand, usikre porte osv.
• Begrænset standardisering: Efterhånden som æraen med opfindelser og teknologiske fremskridt voksede, var producenterne meget opmærksomme på standardisering. Kun én organisation, RCA (Radio Corporation of America), udviklede NTSC-standarden i 1941, som holdt sig i over 50 år. Det er også ansvarlig for udvikling og standardisering af RCA-stik.
• Koaksiale kabler: I 1880 opfandt Oliver Heaviside koaksialkablet, men det vandt udbredt anvendelse, efter at folk begyndte at bruge det til at transmittere videosignaler til kommercielt tilgængelige tv-apparater i 1950'erne. De var omfangsrige og dyre, men havde lav modstand.
• Introduktion af farve-tv: RCA CT-100 var det første kommercielt tilgængelige farve-tv til masserne. Det banede vejen for teknologiske fremskridt inden for videokabler.
• Nye stik: Ved at bruge den samme NTSC-standard og farvebits fangede flere stik hurtigt markedet. Kompositvideo, S-video og komponentvideo var de populære valg for brugere, der tilbød bedre ydeevne end det forgængers koaksiale kabel.

1990-2002

Computere var ved at blive alles husholdningselement. Det var en nem og overkommelig måde at holde sig opdateret med verden og have lidt underholdning. Computere satte skub i udviklingen af ​​videokabler mellem årene 1990 og 2002. Disse ændringer var massive på grund af årtiers analoge signaldominans:

• Digitale signaler: Digitale signaler blev mere og mere populære i denne periode, da de var mindre modtagelige for støj og interferens end analoge signaler.
• VESA-formation: Video Electronics Standards Associations centrale rolle i at fremme digitale videokabelteknologier og standardisering er stadig betydelig. I 1988 tog NEC initiativ til at danne en organisation til at styre digitaliseringen af ​​videostik. Det førte til dannelsen af ​​VESA i 1989. VESA var derefter pionerer i udviklingen af ​​VGA- og HDMI-protokoller.
• D-sub (VGA): D-sub (Video Graphics Array) var en standard videoforbindelse til at forbinde computere med skærme. På grund af sin lange regeringstid er det stadig en populær tilstand for videoforbindelse.
• HDMI: High-Definition Multimedia Interface dukkede op i 2002. Konnektoren var nem at bruge og krævede ikke fastgørelse som VGA-porten. Designet var mindre modtageligt for beskadigelse eller bøjning af stifter.

2002-2009

Efter opfindelsen af ​​HDMI fokuserede producenterne på at bruge HDMI-porten på grund af dens exceptionelle bagudkompatibilitet og løbende forbedring af ydeevnen. HDMI-dominansen sluttede dog lige inden udgangen af ​​et årti. VESA kom ind med en ny grænseflade. Her er, hvad der var væsentligt mellem 2002-2009:

• Udbredt brug af HDMI: På grund af dets design og enestående egenskaber blev HDMI go-to-porten for alle skærm-associerede producenter. Grafikkort, skærme, tv'er, hjemmebiografsystemer og projektorer overtog straks HDMI. VESA fortsatte sin teknologiske udvikling af videokabler og udgav den forbedrede version af HDMI, V1.4.
• Introduktion af DisplayPort: VESA udviklede DisplayPort i 2009 som en del af sin fortsatte indsats for at introducere nye teknologier. Det gav en massiv forbedring af båndbredden, næsten en fordobling af HDMI 1.4-kapaciteten.

2010-Nu

DisplayPort og HDMI blev go-to-grænsefladen og portene til al den nyeste hardware. Men så kom en anden begrænsning. DisplayPort og HDMI var store stik. Masser begyndte at bruge smartphones som deres daglige chauffør og havde begrænsede tilslutningsmuligheder. Her er hvordan historien ændrede sig igen fra 2010 og frem:

• Thunderbolt: Intel og Apple kom med en grænseflade, der understøttede alle VESA-standardprotokollerne. Derudover sikrer den strømforsyning og understøttelse af dataoverførsel. Thunderbolt-porten ændrede sin form til standard Type-C-porten fra version 3 og fremefter. Nu er det den bedste videotransmissionstilstand med 80-120 Gbps båndbredde, 540Hz for gamere, USB4 V2, DP 2.1, PCIe Gen4, HDMI 2.1 og enhver anden tilgængelig farve- eller synkroniseringsteknologi.
• Stigende funktioner: fra 2010 og fremefter var teknologiske fremskridt fokuseret på at udvikle bedre farveforbedring, synkronisering, lyd og latency-associerede teknologier. Disse var kun mulige på grund af de massive båndbredder i de moderne videotransmissionsporte. Her er nogle i kronologisk rækkefølge: Variable Refresh Rate (VRR): 2010G-Sync: 2013FreeSync: 2014Dolby Vision: 2015HLG (Hybrid Log-Gamma): 2016ALLM (Auto Low Latency Mode): 2017eARC (Enhanced 20 HDR1 Return: Q07D Channel): (Quick Frame Transport): 2020

Fortæl os om tendenserne for fremtidig udvikling

I betragtning af fortidens trend og solide nyheder om den seneste udvikling, kan vi være 100 % sikre på, at verden vil se nogle af disse fremtidige udviklinger i monitorhavne:

1. Omfattende Thunderbolt og Type-C-adoption

I øjeblikket har Thunderbolt en stærkere position inden for bærbare computere og smartphones. Thunderbolt Type-C-grænsefladen har modtaget massiv akkreditering for sit slanke design og omfattende funktioner. Det har også for nylig presset Apple til at skifte iPhone fra lynporte til en standard Type-C-port. Da Mac, iPad og AirPods Pro understøtter Thunderbolt, kan iPhone bruge det i fremtiden.

Skærmene skifter fra DP- og HDMI-skærmportene som i øjeblikket dominerer videotransmissionsmarkedet. Store grafikkortproducenter og avancerede skærme har nu en Type-C Thunderbolt-grænseflade. Intel og Apple arbejder nu på Barlow Ridge, Intels kodenavn for deres Thunderbolt 5-controller, som er beregnet til at komme på hylderne i 2024.Interfacet vil indeholde:

I sidste ende forventer vi en forbedring af Thunderbolts funktioner og en reduktion i prisen på grund af dens massive anvendelse af eksterne enheder.

1. AI-baserede forbedringer

Kunstig intelligens spiller allerede en afgørende rolle i displayteknologier. Grafikkort bruger AI til at forbedre low-pixel gameplay til de højest tilgængelige opløsninger uden at gå på kompromis med kvaliteten, nemlig DLSS og FSR teknologi. AI kan forudsige billeder mellem efterfølgende billeder for at forbedre billeder pr. sekund.

Det, vi forventer, er inkorporeringen af ​​AI i skærme og videogrænseflader for at forbedre farvedybden, skærmkvaliteten og den overordnede brugeroplevelse. Vi forudser forbedring af AI-drevet opskalering, farvekorrektion, reduktion af bevægelsessløring, adaptiv opdateringshastighed og støjreduktion. AI kan blive en integreret del af skærme og skærme.

1. Trådløs videotransmission

Trådløs er en bekvemmelighed, som enhver bruger ønsker. Den nyeste teknologi inden for trådløs videotransmission er WiGig. Den bruger IEEE 802.11ay-standarden, fungerer i 60 GHz-båndet og tilbyder multi-gigabit-datahastigheder til kortdistanceforbindelser. Dens høje båndbredde og lave latenskapacitet gør den fremragende til trådløs videotransmission, og markedet forventes at vokse. Teknologien byder også på DP over WiGig og HDMI over WiGig.

Kompatibilitet og egnethed

Efter at have kendskab til historien om videokabler og monitorporte, er det afgørende at træffe informerede beslutninger, når du vælger de passende forbindelser til dine enheder og brugsscenarier. Der er to tilgange til at finde et passende videokabel: scenariebaseret valg og trin-for-trin metode.

Scenariebaseret kabelvalg

• Hjemmeunderholdning - HDMI: Et typisk hjemmeunderholdningsopsætning inkluderer et tv, projektor, lydsystem, HTPC og spillekonsoller. Formålet er at nyde film, se tv-serier eller spille spil. Der er generelt store skærmstørrelser med massive opløsningsmuligheder. I sådanne tilfælde er det bedst at gå efter et omfattende HDMI 2.1b-kabel, der fungerer med al den nyeste hardware. Den er også bagudkompatibel og en standardport i forskellige hjemmeunderholdningsenheder.
• Professionelle video- og grafiske redaktører - DP: Designere og videoredigerere har brug for nøjagtighed i farver med høj opløsning. Målet er at sikre, at videoen eller grafikken er så tæt på virkeligheden som muligt, så videoen og grafikken bliver tidløs. DP 2.1 kan understøtte 16K og 30 bpp 4:4:4 HDR (med DSC). Det fungerer med en indbygget og USB-C-port.
• Gaming - Thunderbolt: Med hensyn til spil er lav responstid og høje opdateringshastigheder afgørende. På grund af de omfattende Type-C Thunderbolt-grænsefladefunktioner er det den bedste mulighed for spillere. Den kan give skærmopdateringshastigheder på op til 540Hz, ud over enhver skærms nuværende evne. Det sikrer fremtidssikret din gaming rig. Du behøver kun et grafikkort og en skærm med Thunderbolt 5 eller højere support.

Trin til at finde det perfekte videokabel til din enhed

1. Identificer enhedens videoport

Undersøg forbindelsesgrænsefladen for alle enheder i din opsætning. Den videomodtagende displayenhed skal have en port svarende til videotransmissionsenhedens. Det kan være HDMI, DP, Thunderbolt, USB, VGA eller DVI-D. Gå gennem enhedsspecifikationerne for at se, hvilken interfaceversion den understøtter. Det vil hjælpe med at beslutte, hvilke typer kabler brugere kan bruge.

2. Har du brug for et konverter- eller adapterkabel?

Et konverter- eller adapterkabel kan forbinde enheder med forskellige porte. Hvis du ikke har matchende porte på video-modtage- og video-transmitterende enheder, kan du bruge et konverter- eller adapterkabel til at gøre arbejdet. Du skal dog sørge for, at versionerne af grænseflader er kompatible med hinanden. Her er listen over grænseflader, der understøtter konverter- eller adapterkabler:

• DVI 2.0: DVI -> DVI eller HDMI
• HDMI 2.1b: HDMI -> HDMI, DisplayPort, DVI
• DisplayPort 2.1: DP -> DisplayPort, HDMI, DVI
• Thunderbolt 4 eller 5: Type-C Thunderbolt -> Native Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, USB, PCI Express, Ethernet, Power

3. Tjek skærmopløsning og opdateringshastighed

Du skal bruge et kompatibelt kabel for at sikre, at alle funktioner fungerer på din skærm (skærm eller tv). Den skal kunne levere den nødvendige opløsning og opdateringshastighed. Hvis du f.eks. har en 4K-skærm med en 120 Hz opdateringshastighed, skal du bruge et HDMI 2.1- eller DisplayPort 1.4-kabel for at understøtte disse specifikationer.

Moderne skærmteknologier kræver båndbredde for at blive operationelle. En skærm med høj opdateringshastighed med adaptiv synkronisering, HDR, eARC, ARRC, VRR og andre premium-kvalitets funktioner vil kræve højere båndbredde. Så sørg for, at skærmgrænsefladen og kabelversionerne matcher specifikationerne.

4. Kabellængde og holdbarhedsfaktorer

Overvej længden af ​​kabler, der kræves. Beregn den maksimale potentielle afstand mellem to enheder. Overvej at bruge et AOC-kabel med et aktivt integreret kredsløb, der konverterer elektricitet til optik for mere udvidet routing og stærke signaler.

5. Kabelmateriale

Hvis du har brug for ledning gennem vægge eller udsættes for et fugtigt miljø, skal du overveje CL3-klassificeringer, afskærmning, forbindelsesmateriale, kabelkappe og forbindelsesmateriale, før du køber.

Folk spørger også

1.

Hvad er de forskellige typer skærme?

LED-, LCD-, OLED- og plasmaskærme er i øjeblikket tilgængelige på markedet. De varierer også afhængigt af det panel, de bruger. Det kan være en TN-, VA- eller IPS-panelbaseret skærm. Uanset deres type kan de have forskellige antal porte, grænseflader, størrelser, funktioner og designs. Producenter nævner grænsefladen i reklamer, som kan være HDMI 2.1b, DP 2.1 eller Thunderbolt 4/5.

2.

Hvorfor har skærme så mange porte?

Moderne skærme kan have flere kilder som input. En typisk bruger kan tilslutte deres computer, bærbare computer og spillekonsol til den samme skærm. Det bliver nemt at skifte mellem dem, og der er ingen til- eller frakobling af kablerne, hvilket øger enhedens levetid. Derudover sikrer et forskelligartet multiportsystem forbindelse med bredere enhedstyper.

3.

Hvad er tre almindelige skærmporte?

HDMI, DP og VGA er standard skærmporte. Type-C Thunderbolt tager dog hurtigt fart. Den nyeste gamingmonitor kan have en DP- og en HDMI-port, hvilket sikrer forbindelse med enhver computer eller enhed.

4. Hvad er historien om mini DisplayPort?

Apple introducerede det i 2008 og brugte det meget i Apple-enheder. Porten var 100 % kompatibel med VESA-standard DisplayPort-protokollen. Mini DisplayPort bruges stadig i nogle enheder og er kompatibel med DisplayPort 1.2 og tidligere versioner. Den kan understøtte opløsninger op til 4096x2160 (4K) ved 60 Hz og overføre lyd.