Мониторинг типов портов: история и эволюция

Компьютеры значительно трансформировались из громоздких систем на ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) в гладкие и мощные устройства на светодиодах (LED). Эта трансформация распространилась и на передачу видео, перейдя от громоздких аналоговых интерфейсов к универсальным стандартизированным цифровым портам. Такие организации, как HDMI Licensing Administrator (HDMI LA), Digital Display Working Group (DDWG) и Video Electronics Standards Association (VESA) сыграли ключевую роль в обеспечении совместимости и взаимодействия между этими интерфейсами передачи видео.

Продолжающееся стремление к протоколу с высокой пропускной способностью и низкой задержкой привело к разработке все более совершенных стандартов передачи видео, каждый из которых обратно совместим со своими предшественниками и оснащен новыми функциями. В этой статье мы углубимся в увлекательную эволюцию портов передачи видео, прослеживая их путь от ранних аналоговых стандартов до сложных цифровых интерфейсов, которые питают современные дисплеи. Попутно мы рассмотрим вклад таких организаций, как HDMI LA, DDWG и VESA, в формирование ландшафта видеосвязи.

Краткая история видеокабелей

История видео кабели восходит к 1950-м годам, когда NTSC и PAL были стандартом для передачи видео. Наземная микроволновая передача была общим режимом для телевизионных сигналов, а сплошной медный коаксиальный кабель был вершиной технологического прогресса. Давайте пройдемся по полосе памяти развития видеокабелей, охватывающей годы и десятилетия:

1954 — Коаксиальные кабели: Это был большой год для телевизионной индустрии. Цветной телевизор CT-100 от RCA стал коммерчески доступным для потребителей. Они использовали коаксиальные кабели как удобный доступный режим для передачи видео.

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

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

1981 - D-Субминиатюра: В IBM PC и графических картах используется порт DE-9 (D-Subminiature). Он похож на порты VGA, но имеет меньшую пропускную способность и 5-9-контактную компоновку.

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

Позднее, создание VESA (Ассоциации по стандартам видеоэлектроники) в июле 1989 года привело к разработке и стандартизации интерфейсов видеодисплеев. VESA продвигала и расширяла возможности разъема VGA.

1990 - Компонентное видео: Вместо объединения аудио- и видеосигналов, передаваемых через один разъем RCA, компонентное видео разделяет их. Аудио- и видеосигналы передаются через отдельные разъемы RCA для снижения помех и улучшения качества изображения.

1999 - ДВИ: Digital Visual Interface, как следует из названия, был первой технологией передачи цифрового видео. Digital Display Working Group (DDWG), подгруппа VESA, была сформирована в 1998 году, и ее единственной целью было поддержание стандарта для всех потенциальных заинтересованных сторон. Компании, которые сформировали группу: Intel, Silicon Image, Compaq, Fujitsu, HP, IBM и NEC. Это была первая в истории 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: Огромное количество разъемов сбивало с толку потребителей, и возникла необходимость в новом стандартном порте, который работал бы на всех 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 он стал самым популярным интерфейсом для телевизоров, компьютеров и игровых консолей. Вот хронология различных версий HDMI и дата их внедрения:

• HDMI 1.0 — декабрь 2002 г.
• HDMI 1.1 — май 2004 г.
• HDMI 1.2 — август 2005 г.
• HDMI 1.3 — июнь 2006 г.
• HDMI 1.4 — март 2009 г.
• HDMI 1.4b — март 2011 г.
• HDMI 2.0 — сентябрь 2013 г.
• HDMI 2.0b — июнь 2015 г.
• HDMI 2.1 — сентябрь 2017 г.

Самое лучшее в разъемах HDMI то, что их форма осталась неизменной. Они по-прежнему обратно совместимы, позволяя старому кабелю HDMI работать с современным устройством. Это может ограничить функции вашего устройства, но оно по-прежнему работает для передачи видео и звука. Последние версии HDMI 2.1 поддерживают eARC, ARRC, VRR, Dolby Vision и многие другие функции благодаря своей пропускной способности 48 Гбит/с.

2008 - USB-накопитель: Универсальная последовательная шина была наиболее широко распространенным интерфейсом для передачи данных. В 2008 году Форум разработчиков USB (USB-IF) представил USB 3.0 с возможностью передачи видео. Постоянные усилия USB-IF привели к появлению USB4 V2, туннелирующего протоколы DisplayPort и USB Video Class.

• USB 3.0 — ноябрь 2008 г.
• USB 3.1 — июль 2013 г.
• USB Type-C — август 2013 г.
• USB 3.1 Gen 2 — июль 2013 г.
• USB Power Delivery (PD) — июль 2013 г.
• USB 3.2 Gen 2x2 — сентябрь 2017 г.
• USB4 — август 2019 г.
• USB4 Версия 2.0 — сентябрь 2022 г.

2009 - DisplayPort: VESA взяла на себя инициативу по разработке одного из самых успешных интерфейсов для геймеров и профессиональных видеоредакторов — DisplayPort. Первая и последующие версии использовали тот же полноразмерный или мини-разъем. Кроме того, после выпуска DisplayPort 2.0 протокол стал доступен в портах USB Type-C. В настоящее время Type-C DisplayPort является самым быстрым по разнообразию и совместимости.

• DisplayPort 1.1 — март 2009 г.
• DisplayPort 1.2 — август 2010 г.
• DisplayPort 1.2a — январь 2012 г.
• DisplayPort 1.3 — февраль 2014 г.
• DisplayPort 1.4 — июль 2015 г.
• DisplayPort 1.4a — март 2018 г.
• DisplayPort 2.0 — июнь 2020 г.
• DisplayPort2.1 - Январь 2023

2010 - Удар молнии: Если есть один аппаратный интерфейс, который правит 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, DC Power, Audio, USB, Ethernet и Video. Это самое полное подключение данных на сегодняшний день. Вот даты выпуска разных версий:

• Удар молнии 1 - февраль 2010 г.
• Удар молнии 2 - февраль 2011 г.
• Удар молнии 3 — июнь 2015 г.
• Thunderbolt 4 — июль 2020 г.
• Thunderbolt 5 — январь 2023 г.

Сравнение параметров видеокабелей

Вкратце, все значимые видеокабели, которые были частью телевизора, компьютера или любой другой системы отображения, видны в таблице ниже. Она начинается с эпохи электронных лучей, формирующих изображения, и до современных времен светодиодных дисплеев.

Чтобы понять фундаментальную разницу между видеокабелем, портом, разъемом, интерфейсом и протоколом, ознакомьтесь с этими пояснениями:

• Видеокабель: Он переносит сигналы из одного порта в другой как проводник электричества или света. Производители обычно называют его по порту или протоколу, который он поддерживает.
• Порт: Физическое гнездо на соединительном устройстве называется портом. Это гнездовая часть любого физического соединения для кабеля.
• Разъем: 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, что позволяет пользователям использовать кабели с различными формами разъемов на каждом конце. Например, если у пользователя есть порт Thunderbolt на его ноутбуке и он хочет подключить HDMI-дисплей. Он может использовать кабель с разъемом Thunderbolt на одном конце и HDMI на другом. Дисплей будет работать нормально, поскольку интерфейс Thunderbolt автоматически распознает протокол HDMI дисплея.

Характеристики видеокабелей в каждый период времени

До 1956-1990 гг.

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

• Аналоговые сигналы: До 1990 года видеосигналы в основном передавались между устройствами с помощью аналоговых сигналов. Самым существенным недостатком использования аналоговых сигналов была их восприимчивость к помехам. На дисплее наблюдались шумы, размытость и иногда искажения по разным причинам, таким как сопротивление проводов, небезопасные порты и т. д.
• Ограниченная стандартизация: С наступлением 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 просуществовал более 50 лет. Она 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. Он проложил путь технологическим достижениям в области видеокабелей.
• Новые разъемы: Используя тот же стандарт NTSC и цветовые биты, несколько разъемов быстро захватили рынок. Композитное видео, S-видео и компонентное видео были популярным выбором для пользователей, которые предлагали лучшую производительность, чем предшественник коаксиальный кабель.

1990-2002

Компьютеры становились неотъемлемой частью домашнего хозяйства каждого. Это был простой и доступный способ быть в курсе событий и развлекаться. Компьютеры подстегнули развитие видеокабелей в период с 1990 по 2002 год. Эти изменения были колоссальными из-за десятилетий доминирования аналогового сигнала:

• Цифровые сигналы: В этот период цифровые сигналы стали пользоваться все большей популярностью, поскольку они были менее восприимчивы к шумам и помехам, чем аналоговые сигналы.
• Формирование VESA: Основная роль Ассоциации по стандартам видеоэлектроники в продвижении технологий и стандартизации цифровых видеокабелей по-прежнему значительна. В 1988 году компания NEC выступила с инициативой создания организации для управления оцифровкой видеоразъемов. Это привело к созданию VESA в 1989 году. Затем VESA стала пионером в разработке протоколов VGA и HDMI.
• D-Sub (VGA): D-sub (Video Graphics Array) был стандартным видеоподключением для соединения компьютеров с дисплеями. Благодаря своему долгому правлению он по-прежнему остается популярным режимом видеоподключения.
• HDMI-выход: Интерфейс High-Definition Multimedia появился в 2002 году. Разъем был прост в использовании и не требовал крепления, как порт VGA. Конструкция была менее подвержена повреждениям или изгибу контактов.

2002-2009

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

• Широкое внедрение HDMI: Благодаря своей конструкции и исключительным возможностям HDMI стал основным портом для всех производителей дисплеев. Видеокарты, мониторы, телевизоры, системы домашнего кинотеатра и проекторы немедленно приняли HDMI. VESA продолжила технологическую разработку 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 интерфейсами 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 повседневного устройства и имели ограниченные возможности подключения. Вот как история снова изменилась с 2010 года:

• Удар молнии: Intel и Apple выпустили интерфейс, который поддерживал все стандартные протоколы VESA. Кроме того, он обеспечивает подачу питания и поддержку передачи данных. Порт Thunderbolt изменил свою форму на стандартный порт Type-C с версии 3 и далее. 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.
• Расширение возможностей: Начиная с 2010 года, технологические достижения были сосредоточены на разработке лучших технологий улучшения цвета, синхронизации, звука и задержек. Это стало возможным только благодаря огромной пропускной способности современных портов передачи видео. Вот некоторые из них в хронологическом порядке:Variable Refresh Rate (VRR): 2010G-Sync: 2013FreeSync: 2014Dolby Vision: 2015HLG (Hybrid Log-Gamma): 2016ALLM (Auto Low Latency Mode): 2017eARC (Enhanced Audio Return Channel): 2017Dynamic HDR: 2020QFT (Quick Frame Transport): 2020

Расскажите нам о тенденциях будущего развития

Учитывая тенденции прошлого и надежные новости о последних разработках, мы можем быть на 100% уверены, что мир увидит некоторые из этих будущих разработок в области мониторных портов:

1. Комплексное внедрение Thunderbolt и Type-C

В настоящее время Thunderbolt занимает более прочные позиции в ноутбуках и смартфонах. Интерфейс Thunderbolt Type-C получил широкое признание за свой элегантный дизайн и комплексные функции. Он также недавно подтолкнул Apple к переходу 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 мониторов высокого класса теперь оснащены интерфейсом Type-C Thunderbolt. Intel и Apple сейчас работают над Barlow Ridge, кодовым названием Intel для своего контроллера Thunderbolt 5, который должен появиться на полках в 2024 году.Интерфейс будет включать:

В конечном итоге мы ожидаем улучшения характеристик Thunderbolt и снижения его цены в связи с его массовым внедрением в периферийные устройства.

1. Улучшения на основе ИИ

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

Мы ожидаем внедрения ИИ в мониторы и видеоинтерфейсы для улучшения глубины цвета, качества отображения и общего пользовательского опыта. Мы предвидим улучшение масштабирования на базе ИИ, цветокоррекции, уменьшения размытости изображения, адаптивной частоты обновления и шумоподавления. ИИ может стать неотъемлемой частью мониторов и дисплеев.

1. Беспроводная передача видео

Беспроводная связь — это удобство, которое желает каждый пользователь. Новейшая технология беспроводной передачи видео — WiGig. Она использует стандарт IEEE 802.11ay, работает в диапазоне 60 ГГц и предлагает многогигабитные скорости передачи данных для соединений на короткие расстояния. Высокая пропускная способность и низкая задержка делают ее отличной для беспроводной передачи видео, и ожидается, что рынок будет расти. Технология также включает DP по WiGig и HDMI по WiGig.

Совместимость и пригодность

После изучения истории видеокабелей и портов мониторов крайне важно принимать обоснованные решения при выборе соответствующих подключений 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 система включает в себя телевизор, проектор, звуковую систему, HTPC и игровые консоли. Цель — наслаждаться фильмами, смотреть телепередачи или играть в игры. Обычно это большие экраны 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 цветов с высоким разрешением. Цель состоит в том, чтобы видео или графика были максимально приближены 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 собственным и USB-C портом.
• Игры - Thunderbolt: Что касается игр, то малое время отклика и высокая частота обновления имеют решающее значение. Благодаря всеобъемлющим возможностям интерфейса Type-C Thunderbolt, это лучший вариант для геймеров. Он может обеспечить частоту обновления экрана до 540 Гц, что превышает возможности любого текущего монитора. Он обеспечивает будущее вашей игровой установки. Вам нужна только видеокарта и монитор с поддержкой Thunderbolt 5 или выше.

Шаги по поиску идеального видеокабеля для вашего устройства

1. Определить видеопорт устройства

Проверьте интерфейс подключения всех устройств в вашей установке. Видеоприемный дисплейный блок должен иметь порт, аналогичный порту видеопередающего устройства. Это может быть HDMI, DP, Thunderbolt, USB, VGA или DVI-D. Просмотрите спецификации устройства, чтобы узнать, какую версию интерфейса оно поддерживает. Это поможет решить, какие типы кабелей могут использовать пользователи.

2. Вам нужен кабель-конвертер или адаптер?

Преобразователь или кабель-адаптер может соединять устройства с разными портами. Если у вас нет соответствующих портов на устройствах приема и передачи видео, то вы можете использовать преобразователь или кабель-адаптер для выполнения этой работы. Однако вам нужно будет убедиться, что версии интерфейсов совместимы друг с другом. Вот список интерфейсов, которые поддерживают преобразователи или кабели-адаптеры:

• DVI-2.0: DVI -> DVI или HDMI
• HDMI 2.1b: HDMI -> HDMI, DisplayPort, DVI
• DisplayPort 2.1: DP -> DisplayPort, HDMI, DVI
• Тандерболт 4 или 5: Type-C Thunderbolt -> Собственный Thunderbolt, DisplayPort, HDMI, USB, PCI Express, Ethernet, питание

3. Проверьте разрешение дисплея и частоту обновления

Вам нужен совместимый кабель, чтобы обеспечить работу всех функций на вашем дисплее (мониторе или телевизоре). Он должен обеспечивать требуемое разрешение и частоту обновления. Например, если у вас есть Дисплей 4K с частотой 120 Гц частоты обновления, вам понадобится кабель HDMI 2.1 или DisplayPort 1.4 для поддержки этих спецификаций.

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

4. Факторы длины и долговечности кабеля

Рассмотрите длину кабелей, которые потребуются. Рассчитайте максимально возможное расстояние между двумя устройствами. Рассмотрите возможность использования кабеля AOC с активно интегрированной схемой, преобразующей электричество в оптику для более протяженной маршрутизации и сильных сигналов.

5. Материал кабеля

Если вам необходимо проложить кабель через стены или он подвержен воздействию влажной среды, перед покупкой примите во внимание рейтинг CL3, экранирование, материал разъема, оболочку кабеля и материал разъема.

Люди также спрашивают

1.

Какие существуют типы мониторов?

В настоящее время на рынке доступны светодиодные, ЖК-, OLED- и плазменные мониторы. Они также различаются в зависимости от используемой панели. Это может быть монитор на основе панели TN, VA или IPS. Независимо от типа, они могут иметь различное количество портов, интерфейсов, размеров, функций и конструкций. Производители упоминают интерфейс в рекламе, 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 входного сигнала. Типичный пользователь может подключить свой компьютер, ноутбук и игровую консоль к одному и тому же монитору. Переключение между ними становится простым, и нет необходимости подключать или отключать кабели, что увеличивает долговечность устройства. Кроме того, разнообразная многопортовая система обеспечивает подключение к более широкому кругу типов устройств.

3.

Каковы три распространенных порта монитора?

HDMI, DP и VGA — стандартные порты монитора. Однако Type-C Thunderbolt быстро набирает обороты. Новейший игровой монитор может иметь порты DP и HDMI, обеспечивая подключение к любому компьютеру или устройству.

4. Какова история mini DisplayPort?

Apple представила его в 2008 году и широко использовала в устройствах Apple. Порт был на 100% совместим со стандартным протоколом DisplayPort VESA. Mini DisplayPort до сих пор используется в некоторых устройствах и совместим с DisplayPort 1.2 и более ранними версиями. Он может поддерживать разрешения до 4096x2160 (4K) при 60 Гц и передавать звук.