Типы портов монитора: история и эволюция

Компьютеры заметно превратились из громоздких систем CRT (Cathode Ray Tube) в элегантные и мощные светодиодные (светоизлучающие диоды) устройства. Это преобразование распространилось на передачу видео, перейдя от громоздких аналоговых интерфейсов к универсальным стандартизированным цифровым портам. Такие организации, как Администратор лицензирования HDMI (HDMI LA), Рабочая группа по цифровым дисплею (DDWG) и Ассоциация стандартов видеоэлектроники (VESA), сыграли ключевую роль в обеспечении совместимости и совместимости между этими интерфейсами передачи видео.

Постоянное стремление к протоколу с высокой пропускной способностью и низкой задержкой привело к разработке последовательно более продвинутых стандартов передачи видео, каждый из которых обратно совместим со своими предшественниками и обладает новыми функциями. В этой статье рассматривается увлекательная эволюция портов передачи видео, прослеживая их путь от ранних аналоговых стандартов до сложных цифровых интерфейсов, которые питают современные дисплеи. Попутно мы изучим вклад таких организаций, как HDMI LA, DDWG и VESA, в формирование ландшафта видеосвязи.

Краткая история видео кабелей

История Видео кабели Восходит к 1950-м годам, когда NTSC и PAL были стандартом для передачи видео. СВЧ-передача по суше была обычным режимом для телевизионных сигналов, а сплошной медный коаксиальный кабель был пиком технологического прогресса. Давайте пройдем по полосе памяти о разработках видеокабеля на протяжении многих лет и десятилетий:

1954-Коаксиальные кабели: Это был большой год для телеиндустрии. CT-100 цветной телевизор RCA стал коммерчески доступным для потребителей. Они использовали коаксиальные кабели в качестве удобного доступного режима для передачи видео.

1956-Композитный RCA: Потребителям стала доступна передовая форма коаксиальных кабелей со стандартизированными разъемами RCA. Разъем RCA стал гигантским скачком в технологиях, поскольку он просуществовал десятилетия и остается неотъемлемой частью современных телевизоров.

1979 - S-Видео: Это была еще одна аналоговая система передачи, в которой использовался 5-контактный 180-градусный DIN-разъем. Atari 800 был первым, кто использовал этот тип кабеля. Позже он превратился в четырехконтактный разъем mini-DIN.

1981 - D-Subminiature: Компьютеры и графические карты IBM использовали DE-9 (порт D-Subminiature). Он напоминает порты VGA, но имеет более низкую пропускную способность и 5-9 контактов.

1987 - VGA: Это самый популярный интерфейс, который просуществовал десятилетия и до сих пор широко используется видеокартами и встроенными в материнскую плату графическими чипами. Это улучшенная итерация разъема D-Sub для машин IBM x86. Затем соединитель превратился в SVGA (Super Video Graphics Array).

Позже создание VESA (Ассоциация стандартов видеоэлектроники) в июле 1989 года привело к разработке и стандартизации интерфейсов видеоотображения. VESA продвигала и расширила возможности разъема VGA.

1990-Компонентное видео: Вместо объединения аудио-и видеосигналов, передающих через одиночный разъем RCA, компонентное видео разделяет их. Аудио и видеосигналы проходят через отдельные разъемы RCA для снижения помех и лучшего качества изображения.

1999 - DVI: Цифровой визуальный интерфейс, как следует из названия, был первой технологией цифровой передачи видео. Рабочая группа по цифровым дисплеем (DDWG), подгруппа VESA, была сформирована в 1998 году, и ее единственной целью было поддержание стандарта для всех потенциальных заинтересованных сторон. Компаниям, которые сформировали группу, были Intel, Silicon Image, Compaq, Fujitsu, HP, IBM и NEC. Это была первая успешная реализация стандартизированного порта передачи видео. Порт DVI 2,0, выпущенный в июле 2012 года, обеспечивает себе место в современных интерфейсах графических карт в 2020-х годах.

2002 - HDMI: Подавляющее количество разъемов сбило с толку потребителей, и появилась потребность в новом стандартном порту, который работал на разных устройствах и платформах. Hitachi, Matsushita Electric (Panasonic), Royal Philips Electronics, Silicon Image, Sony Corporation, Thomson и Toshiba Corporation объединились, чтобы сформировать новую группу «HDMI LA». Группа выпустила свой первый порт HDMI 1,0 в 2003 году. С тех пор это самый популярный интерфейс для телевизоров, компьютеров и игровых консолей. Вот график различных версий HDMI и их дата введения:

• HDMI 1,0-Декабрь 2002
• HDMI 1,1-Май 2004
• HDMI 1,2-Август 2005
• HDMI 1,3-июнь 2006
• HDMI 1,4-Март 2009
• HDMI 1.4b-Март 2011
• HDMI 2,0-Сентябрь 2013
• HDMI 2.0b-Июнь 2015
• HDMI 2,1-Сентябрь 2017

Самое лучшее в разъемах HDMI-это то, что их форма остается неизменной. Они по-прежнему обратно совместимы, что позволяет старому кабелю HDMI работать с современным устройством. Он может ограничить функции вашего устройства, но он все еще работает для доставки видео и аудио. Последние версии HDMI 2,1 позволяют использовать функции eARC, ARRC, VRR, Dolby Vision и многие другие функции из-за пропускной способности 48 Гбит/с.

2008 - USB: Универсальная последовательная шина была наиболее широко доступным интерфейсом для подключения данных. В 2008 году Форум разработчиков USB (USB-IF) представил USB 3,0 с возможностью передачи видео. Непрерывные усилия USB-IF привели к туннелю протоколов DisplayPort и USB Video Class USB4 V2.

• USB 3,0-ноябрь 2008
• USB 3,1-июль 2013
• USB Type-C-август 2013
• USB 3,1 Gen 2-июль 2013
• Источник питания USB (PD) -июль 2013 г.
• USB 3,2 Gen 2x2-сентябрь 2017 г.
• USB4-август 2019
• USB4 версия 2,0-сентябрь 2022

2009 - DisplayPort: VESA взяла на себя инициативу в разработке одного из самых успешных интерфейсов для геймеров и профессиональных видеоредакторов DisplayPort. Первая и последующие версии использовали один и тот же полноразмерный или мини-разъем. Кроме того, после выхода DisplayPort 2,0 протокол стал доступен в портах USB Type-C. В настоящее время Type-C DisplayPort является самым быстрым с разнообразием и совместимостью.

• DisplayPort 1,1-март 2009
• DisplayPort 1,2-август 2010
• DisplayPort 1.2a-январь 2012
• DisplayPort 1,3-февраль 2014
• DisplayPort 1,4-июль 2015
• DisplayPort 1.4a-март 2018
• DisplayPort 2,0-июнь 2020 года
• DisplayPort 2,1-январь 2023

2010-Молния: Если есть один аппаратный интерфейс, который управляет ими всеми, то это Thunderbolt. Apple и Intel разработали интерфейс для подключения внешних периферийных устройств к компьютеру. Thunderbolt 1 может передавать сигналы данных от PCIe, DisplayPort, источника питания постоянного тока, аудио, USB, Ethernet и видео. Это самое полное соединение данных на сегодняшний день. Вот даты выхода разных версий:

• Молния 1-февраль 2010
• Молния 2-февраль 2011
• Молния 3-июнь 2015
• Молния 4-Июль 2020
• Молния 5-январь 2023

Сравнение параметров видео кабелей

На первый взгляд, все важные видеокабели, которые были частью телевизора, компьютера или любой другой системы отображения, видны в таблице ниже. Он начинается с эпохи электронных лучей, образующих изображения, до современных светодиодных дисплеев.

Видео кабель	Резолюция	Скорость передачи	Аудио поддержка	Тип разъема	Поддерживаемые протоколы	Последняя версия
Коаксиальный	До 480i	75 МГц	Нет	РКА	NTSC, PAL
Композитный RCA	До 480i	75 МГц	Нет	РКА	NTSC, PAL
S-Видео	До 480i	5 МГц	Нет	Мини-DIN 9-контактный	NTSC, PAL
D-sub (VGA)	До 2048x1536	640 МГц	Нет	ДЕ-15	VGA	ВГА 2,0
Компонентное видео	До 1080i	177,6 МГц	Нет	РКА (3)	Ypbpr	Компонентное видео 2,1
ДВИ	До 4096x2160	10,6 Гбит/с	Нет	DVI-D, DVI-I, DVI-D	ДВИ, ХДМИ	ДВИ 2,0
HDMI	До 8K при 60 Гц	48 Гбит/с	да	HDMI	HDMI, DisplayPort, DVI	HDMI 2.1b
DisplayPort	До 8K при 60 Гц	80 Гбит/с	да	DisplayPort	DisplayPort, HDMI, DVI	DisplayPort 2,1
USB	До 8K при 60 Гц	40 Гбит/с	да	USB-C	Alt Mode DisplayPort, USB-класс видео (UVC)	USB4 V2.0
Молния	До 8K при 60 Гц	80-120 Гбит/с	да	Мини-DisplayPort (MDP), USB-C	Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, USB, PCI Express, Ethernet, питание	Молния 5

Чтобы понять фундаментальную разницу между видеокабелем, портом, разъемом, интерфейсом и протоколом, взгляните на эти объяснения:

• Видео кабель: Он передает сигналы от одного порта к другому в качестве проводника электричества или света. Производители обычно называют его в честь порта или протокола, который он поддерживает.
• Порт: Физическая розетка на соединяющем устройстве называется портом. Это женская часть любого физического соединения для кабеля.
• Соединитель: Это конец видеокабеля, который вставляется в порт для обеспечения соединения.
• Протокол: Протокол определяет, как два устройства обмениваются данными, следуя определенным правилам-например, HDMI, DP, USB, Ethernet и т. Д.
• Интерфейс: Электрические характеристики сигнала, передаваемого по кабелю, и доступные протоколы называются интерфейсом. Интерфейс может поддерживать несколько протоколов, позволяя пользователям использовать кабели с различными формами разъема на каждом конце. Например, если пользователь имеет порт Thunderbolt на своем ноутбуке и хочет подключить дисплей HDMI. Они могут использовать кабель с разъемом Thunderbolt на одном конце и HDMI на другом. Дисплей будет работать нормально, так как интерфейс Thunderbolt автоматически распознает протокол HDMI дисплея.

Характеристики видео кабелей в каждый период времени

До 1956-1990

Это были годы, когда телевизоры стали доступными, и массы быстро приняли технологию из-за ее огромного удобства. Больше не было необходимости физически посещать театр для какой-то драмы или ездить на стадион, чтобы посмотреть спортивные состязания. Вот характеристики видеокабеля того времени:

• Аналоговые сигналы: До 1990 года видеосигналы в основном передавались между устройствами с использованием аналоговых сигналов. Наиболее значительным недостатком использования аналоговых сигналов была их подверженность помехам. Дисплей имел шум, размытие, а иногда и искажения по разным причинам, таким как сопротивление проводов, небезопасные порты и т. Д.
• Ограниченная стандартизация: По мере роста эпохи изобретений и технического прогресса производители уделяли мало внимания стандартизации. Только одна организация, RCA (Radio Corporation of America), разработала стандарт NTSC в 1941 году, который оставался на протяжении более 50 лет. Он также отвечает за разработку и стандартизацию разъемов RCA.
• Коаксиальные кабели: В 1880 году Оливер Хевисайд изобрел коаксиальный кабель, но он получил широкое распространение после того, как люди начали использовать его для передачи видеосигналов для коммерчески доступных телевизоров в 1950-х годах. Они были громоздкими и дорогими, но имели низкое сопротивление.
• Введение цветного телевидения: RCA CT-100 был первым коммерчески доступным цветным телевизором для масс. Это проложило путь для технологических достижений в видеокабелях.
• Новые разъемы: Используя те же стандартные и цветные биты NTSC, несколько разъемов быстро захватили рынок. Композитное видео, S-video и компонентное видео были популярным выбором для пользователей, которые предлагали лучшую производительность, чем предшественник коаксиального кабеля.

1990-2002

Компьютеры стали основным предметом домашнего обихода каждого человека. Это был простой и доступный способ оставаться в курсе всего мира и развлекаться. Компьютеры способствовали развитию видеокабелей между 1990 и 2002 годами. Эти изменения были массовыми из-за десятилетий доминирования аналогового сигнала:

• Цифровые сигналы: Цифровые сигналы становились все более популярными в этот период, поскольку они были менее восприимчивы к шуму и помехам, чем аналоговые сигналы.
• Формирование VESA: Ключевая роль Ассоциации стандартов видеоэлектроники в продвижении цифровых видеокабельных технологий и стандартизации по-прежнему значительна. В 1988 году NEC взяла на себя инициативу по созданию организации для управления цифровизацией видеоразъемов. Это привело к образованию VESA в 1989 году. Затем VESA стала пионером в разработке протоколов VGA и HDMI.
• D-sub (VGA): D-sub (Video Graphics Array) был стандартным видео соединением для подключения компьютеров к дисплеям. Из-за своего долгого правления он по-прежнему является популярным способом видеосвязи.
• HDMI: Мультимедийный интерфейс высокой четкости появился в 2002 году. Разъем был прост в использовании и не требовал крепления, как порт VGA. Конструкция была менее подвержена повреждению или изгибу штифтов.

2002-2009

После изобретения HDMI производители сосредоточились на использовании порта HDMI из-за его исключительной обратной совместимости и постоянного повышения производительности. Тем не менее, доминирование HDMI закончилось прямо перед концом десятилетия. VESA пришел с новым интерфейсом. Вот что было значительным в период с 2002 по 2009 год:

• Широкое распространение HDMI: Благодаря своему дизайну и исключительным возможностям, HDMI стал портом для всех производителей, связанных с дисплеем. Графические карты, мониторы, телевизоры, системы домашнего кинотеатра и проекторы сразу же приняли HDMI. VESA продолжила технологическое развитие видеокабелей и выпустила улучшенную версию HDMI, V1.4.
• Введение в DisplayPort: VESA разработала DisplayPort в 2009 году в рамках своих постоянных усилий по внедрению новых технологий. Он обеспечил значительное улучшение пропускной способности, почти удвоив возможности HDMI 1,4.

2010-настоящее время

DisplayPort и HDMI стали интерфейсом и портами для всего новейшего оборудования. Однако затем появилось еще одно ограничение. DisplayPort и HDMI были большими разъемами. Массы начали использовать смартфоны в качестве своего ежедневного водителя и имели ограниченные возможности подключения. Вот как история снова изменилась с 2010 года:

• Thunderbolt: Intel и Apple пришли с интерфейсом, который поддерживал все стандартные протоколы VESA. Кроме того, он обеспечивает поддержку подачи питания и передачи данных. Порт Thunderbolt изменил свою форму на стандартный порт Type-C начиная с версии 3. Теперь это лучший режим передачи видео с пропускной способностью 80-120 Гбит/с, 540 Гц для геймеров, USB4 V2, DP 2,1, PCIe Gen4, HDMI 2,1 и любой другой доступной технологией цвета или синхронизации.
• Увеличивая особенности: Начиная с 2010 года технологические достижения были сосредоточены на разработке улучшенных технологий улучшения цвета, синхронизации, звука и задержек. Это стало возможным только благодаря огромной полосе пропускания современных портов передачи видео. Вот некоторые из них в хронологическом порядке:
  • Переменная частота обновления (VRR): 2010
  • G-Sync: 2013
  • Свободная синхронизация: 2014
  • Долби видение: 2015
  • HLG (гибридный лог-гамма): 2016
  • ALLM (автоматический режим низкой задержки): 2017
  • EARC (улучшенный канал возврата звука): 2017
  • Динамический HDR: 2020
  • QFT (быстрая транспортировка рамы): 2020

Расскажите нам о тенденциях будущего развития

Учитывая тенденции прошлого и солидные новости о последних событиях, мы можем быть на 100% уверены, что мир увидит некоторые из этих будущих событий в портах мониторинга:

1. Комплексное внедрение Thunderbolt и Type-C

В настоящее время Thunderbolt занимает более сильные позиции в ноутбуках и смартфонах. Интерфейс Thunderbolt Type-C получил огромную аккредитацию за его гладкий дизайн и комплексные функции. Он также недавно подтолкнул Apple к переключению iPhone с портов Lightning на стандартный порт Type-C. Поскольку Mac, iPad и AirPods Pro поддерживают Thunderbolt, iPhone может принять его в будущем.

Мониторы переходят от Порты монитора DP и HDMI Которые в настоящее время доминируют на рынке передачи видео. Крупные производители графических карт и мониторы высокого класса теперь оснащены интерфейсом Type-C Thunderbolt. Intel и Apple в настоящее время работают над Barlow Ridge, кодовым названием Intel для своего контроллера Thunderbolt 5, который должен попасть на полки в 2024 году. Интерфейс будет включать:

Функция Thunderbolt 5	Описание
Скорость передачи данных	120 Гбит/с Boost пропускной способности (80 Гбит/с, двухнаправленный)
Максимальная частота обновления	540 Гц
Поддержка видео	До трех дисплеев 4K @ 144Hz или несколько дисплеев 8K
Доставка энергии	Требуется до 140 Вт, доступно до 240 Вт
Обратная совместимость	Молния 4 и Молния 3
Тип разъема	USB-C
Дополнительные функции	Поддержка USB4 V2, DisplayPort 2,1 и PCIe 4,0

В конечном счете, мы ожидаем улучшения функций Thunderbolt и снижения его цены из-за его массового внедрения периферийными устройствами.

2. Улучшения на основе ИИ

Искусственный интеллект уже играет жизненно важную роль в технологиях отображения. Графические карты используют ИИ для улучшения низкопиксельного игрового процесса до максимально доступных разрешений без ущерба для качества, а именно технологии DLSS и FSR. ИИ может предсказывать кадры между последующими кадрами, чтобы улучшить кадры в секунду.

Мы ожидаем, что ИИ будет встроен в мониторы и видеоинтерфейсы для улучшения глубины цвета, качества отображения и общего пользовательского опыта. Мы предвидим улучшение масштабирования с помощью ИИ, цветокоррекции, уменьшения размытия при движении, адаптивной частоты обновления и снижения шума. ИИ может стать неотъемлемой частью мониторов и дисплеев.

3. Беспроводная передача видео

Беспроводная связь-это удобство, которое желает каждый пользователь. Новейшей технологией в беспроводной передаче видео является WiGig. Он использует стандарт IEEE 802.11ay, работает в диапазоне 60 ГГц и предлагает скорости передачи данных в несколько гигабит для соединений на короткие расстояния. Его высокая пропускная способность и низкая задержка делают его отличным для беспроводной передачи видео, и ожидается, что рынок будет расти. Технология также поддерживает DP через WiGig и HDMI через WiGig.

Совместимость и пригодность

Ознакомившись с историей видеокабелей и портов мониторов, очень важно принимать обоснованные решения при выборе подходящих соединений для ваших устройств и сценариев использования. Существует два подхода к поиску подходящего видеокабеля: выбор на основе сценария и пошаговый метод.

Выбор кабеля на основе сценария

• Домашние развлечения-HDMI: Типичная домашняя развлекательная установка включает в себя телевизор, проектор, звуковую систему, HTPC и игровые консоли. Цель состоит в том, чтобы наслаждаться фильмами, смотреть телешоу или играть в игры. Как правило, есть большие размеры экрана с огромными возможностями разрешения. В таких случаях лучше всего использовать комплексный кабель HDMI 2.1b, который работает со всем новейшим оборудованием. Он также обратно совместим и является стандартным портом в различных домашних развлекательных устройствах.
• Профессиональные видео и графические редакторы-DP: Дизайнерам и видеоредакторам нужна точность в цветах с высоким разрешением. Цель состоит в том, чтобы видео или графика были как можно ближе к реальности, чтобы видео и графика стали вневременными. DP 2,1 может поддерживать 16K и 30 bpp 4:4:4 HDR (с DSC). Он работает с родным и USB-C портом.
• Игровой-Thunderbolt: Что касается игр, низкое время отклика и высокая частота обновления имеют жизненно важное значение. Благодаря обширным возможностям интерфейса Type-C Thunderbolt, это лучший вариант для геймеров. Он может обеспечивать частоту обновления экрана до 540 Гц, что превышает текущие возможности любого монитора. Это обеспечивает будущее вашей игровой оснастки. Вам нужна только видеокарта и монитор с поддержкой Thunderbolt 5 или выше.

Шаги, чтобы найти идеальный видеокабель для вашего устройства

1. Определение видео порта устройства

Проверьте интерфейс подключения всех устройств в вашей установке. Устройство отображения, принимающее видео, должно иметь порт, аналогичный порту устройства передачи видео. Это может быть HDMI, DP, Thunderbolt, USB, VGA или DVI-D. Пройдите спецификации устройства, чтобы узнать, какую версию интерфейса оно поддерживает. Это поможет в определении типов кабелей, которые пользователи могут использовать.

2. Нужен ли вам конвертер или переходной кабель?

Кабель конвертера или адаптера может подключать устройства с разными портами. Если у вас нет соответствующих портов на устройствах приема и передачи видео, то вы можете использовать конвертер или переходной кабель для выполнения этой работы. Тем не менее, вам нужно будет убедиться, что версии интерфейсов совместимы друг с другом. Вот список интерфейсов, поддерживающих кабели конвертера или адаптера:

• ДВИ 2,0: DVI -> DVI или HDMI
• HDMI 2.1b: HDMI -> HDMI, DisplayPort, DVI
• Порт дисплея 2,1: DP -> DisplayPort, HDMI, DVI
• Молния 4 или 5: Type-C Thunderbolt -> Собственный Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, USB, PCI Express, Ethernet, Power

3. Проверьте разрешение дисплея и скорость обновления

Вам понадобится совместимый кабель, чтобы все функции работали на вашем дисплее (мониторе или телевизоре). Он должен быть в состоянии обеспечить необходимое разрешение и частоту обновления. Например, если у вас есть 4K дисплей с частотой 120 Гц Частота обновления, вам понадобится кабель HDMI 2,1 или DisplayPort 1,4 для поддержки этих спецификаций.

Современные технологии отображения требуют пропускной способности, чтобы стать работоспособными. Дисплей с высокой частотой обновления с адаптивной синхронизацией, HDR, eARC, ARRC, VRR и другими функциями премиум-класса потребует более высокой пропускной способности. Итак, убедитесь, что интерфейс дисплея и версии кабеля соответствуют спецификациям.

4. Факторы длины и долговечности кабеля

Подумайте о длине кабелей, которые потребуются. Рассчитайте максимальное потенциальное расстояние между двумя устройствами. Рассмотрите возможность использования кабеля AOC с активно интегрированной схемой, которая преобразует электричество в оптику для более расширенной маршрутизации и сильных сигналов.

5. Материал кабеля

Если вам требуется прокладка через стены или воздействие влажной среды, перед покупкой рассмотрите рейтинги CL3, экранирование, материал разъема, оболочку кабеля и материал разъема.

Люди также спрашивают

1. Какие существуют различные типы мониторов?

LED, LCD, OLED и плазменные мониторы в настоящее время доступны на рынке. Они также различаются в зависимости от панели, которую они используют. Это может быть монитор на базе панели TN, VA или IPS. Независимо от их типа, они могут иметь различное количество портов, интерфейсов, размеров, функций и конструкций. Производители упоминают интерфейс в рекламных объявлениях, который может быть HDMI 2.1b, DP 2,1 или Thunderbolt 4/5.

2. Почему у мониторов так много портов?

Современные мониторы могут иметь несколько источников в качестве своего входа. Обычный пользователь может подключить свой компьютер, ноутбук и игровую консоль к одному монитору. Переключение между ними становится легким, и нет подключения или отключения кабелей, что увеличивает долговечность устройства. Кроме того, разнообразная многопортовая система обеспечивает связь с более широкими типами устройств.

3. Какие есть три распространенных порта монитора?

HDMI, DP и VGA являются стандартными портами монитора. Тем не менее, Type-C Thunderbolt быстро набирает обороты. Новейший игровой монитор может иметь DP и порт HDMI, обеспечивая соединение с любым компьютером или устройством.

4. Что такое история мини DisplayPort?

Apple представила его в 2008 году и широко использовала его в устройствах Apple. Порт был на 100% совместим со стандартным протоколом VESA DisplayPort. Mini DisplayPort все еще используется в некоторых устройствах и совместим с DisplayPort 1,2 и более ранними версиями. Он может поддерживать разрешение до 4096x2160 (4K) при 60 Гц и передавать звук.