Uno sguardo da vicino le interfacce di ingresso video utilizzato in monitor LCD. Con l’emergere di una nuova generazione di interfacce, un numero crescente di monitor LCD presenta interfacce multiple e diverse. È probabile che la qualità dell’immagine e la facilità d’uso dipendano dal modo in cui l’utente conosce e utilizza le caratteristiche uniche di ciascuna interfaccia quando collega i dispositivi appropriati.
Nota: Di seguito è riportata la traduzione dal giapponese del “IT Media LCD Display Course II, Part 2,” pubblicato il 16 dicembre 2008. Diritto d’autore 2011 ITMedia Inc. Le informazioni su Mini DisplayPort sono state aggiunte alla traduzione in inglese.
I monitor LCD dispongono di un’ampia gamma di interfacce di ingresso video
Spinto dalla domanda di ambienti monitor ad alta risoluzione e dalla proliferazione di dispositivi ad alta definizione, i tipi di interfacce di ingresso video (“interfacce” di seguito) presenti nei monitor LCD continuano a proliferare. Più che probabile, un numero significativo di utenti che incontrano monitor LCD che incorporano più sistemi di input si sono chiesti cosa collegare a quale terminale. In questo articolo, discuteremo, uno per uno, le principali interfacce utilizzate oggi. Ma prima, diamo una panoramica dei tipi di interfacce disponibili.
Terminali di ingresso del monitor FlexScan EV3237
Le interfacce per monitor LCD progettate per l’utilizzo con PC possono essere raggruppate in due categorie: interfacce analogiche, riporti dai tempi dei monitor CRT e le interfacce digitali sviluppate più recentemente. Un’interfaccia analogica comporta ulteriori passaggi di conversione dei segnali digitali all’interno del PC in segnali analogici per l’uscita e la conversione di questi segnali analogici in forma digitale dal monitor LCD che riceve il segnale. Questa serie di azioni può degradare la qualità dell’immagine. (La qualità dell’immagine dipende anche dalla qualità del percorso utilizzato nella conversione da analogico a digitale.) Un’interfaccia digitale offre una qualità dell’immagine superiore, poiché trasmette segnali digitali senza conversione o modifica.
Le interfacce LCD-monitor possono anche essere raggruppate in base alle differenze nei dispositivi collegati. Le principali categorie qui sono ingressi da PC e ingressi da dispositivi audio-video (AV). L’ingresso PC comporta generalmente uno dei seguenti cinque tipi di interfaccia: D-Sub per connessioni analogiche; DVI-D per connessioni digitali; DVI-I, che è compatibile sia con connessioni analogiche che digitali; e HDMI e DisplayPort, che rappresentano la nuova generazione di interfacce per connessioni digitali. Altri adattatori più recenti ingresso e uscita PC segnali RGB e monitor LCD utilizzando USB come interfaccia di input video.
Le principali interfacce di ingresso AV sono video composito, S-Video, component video, D1-5 e HDMI. Tutti questi diversi dal nuovo standard HDMI utilizzano connessioni analogiche. Come per l’ingresso PC, una connessione HDMI digitale fornisce generalmente una migliore qualità dell’immagine per l’ingresso AV rispetto alle varie interfacce di connessione analogiche.
Vale la pena notare che mentre HDMI è stato progettato per l’uso con ingresso e uscita AV, lo standard supporta anche l’ingresso e l’uscita del PC. I monitor LCD che incorporano porte HDMI includono alcuni che supportano ufficialmente l’ingresso del PC e altri che, indipendentemente dal fatto che possano visualizzare o meno l’ingresso del PC, non supportano ufficialmente l’ingresso del PC.
D-Sub e DVI: interfacce standard per uso PC
D-Sub e DVI sono le attuali interfacce standard in ambienti PC.
Conosciuto ufficialmente come D-Sub miniatura, D-Sub non è esclusivo per l’uso di visualizzazione. Viene utilizzato anche per porta seriale, porta parallela, SCSI e altri connettori, con il numero di pin del connettore a seconda dello scopo di utilizzo. Tuttavia, questi standard di connettori sono raramente se mai trovati nei PC ora per uso personale generico, la maggior parte di tali applicazioni è stata migrata a USB.
Quando viene utilizzato come interfaccia monitor, una porta D-Sub è anche conosciuta come una porta VGA, uno standard di connessione analogica che è stato intorno per qualche tempo. Il connettore è un connettore DE-15 con 15 pin in tre file, spesso indicato come un connettore” mini-D-Sub 15-pin “o” D-Sub 15-pin”. (Alcuni connettori omettono pin inutilizzati.) D-Sub è attualmente l’interfaccia monitor più utilizzata, compatibile con un numero molto elevato di PC e monitor LCD.
Un connettore femmina D-Sub (foto a sinistra) installato sul lato monitor e un connettore maschio D-Sub (foto al centro) sul lato cavo. Un cavo D-Sub è dotato di una vite su ciascuna estremità del connettore che può essere ruotata a mano per evitare la disconnessione involontaria (foto a destra).
Lo standard Digital Visual Interface (DVI) utilizza uno dei tre tipi di connettori: DVI-D per la connessione digitale; DVI-A per la connessione analogica; e DVI-I, compatibile con connessioni digitali e analogiche. Il connettore DVI-A per uso analogico non è in uso generale e può essere ignorato quando si scelgono i prodotti monitor.
Tieni presente che esistono due tipi di connessioni digitali DVI-D mainstream: single link e dual link. Per una connessione DVI-D single-link, la risoluzione massima che può essere visualizzata è 1920 × 1200 pixel (WUXGA). Risoluzioni più elevate (ad esempio 2560 × 1600 pixel) richiedono una connessione DVI-D dual-link che fornisce il doppio della larghezza di banda di un DVI-D single-link (7,4 Gb/secondo o superiore). Per utilizzare una connessione DVI-D dual-link, l’ingresso DVI-D sul lato monitor LCD, l’uscita DVI-D sul lato PC e il cavo DVI-D devono essere compatibili con lo standard DVI-D dual-link.
DVI-I, l’altro standard DVI, può essere utilizzato sia con connessioni digitali che analogiche, a seconda del cavo del monitor utilizzato. Poiché un segnale analogico DVI-I è compatibile con lo standard D-Sub, è possibile creare una connessione analogica utilizzando un cavo monitor con un connettore D-Sub su un’estremità e un connettore DVI-I sull’altra. A seconda del cavo e dei connettori sul lato PC e sul lato monitor LCD, potrebbe anche essere possibile utilizzare un adattatore per collegare un connettore DVI-I con un connettore D-Sub.
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| UN adattatore DVI-D femmina connettore installato sul lato monitor (foto a sinistra) e un DVI-D single-link (18-pin) connettore maschio installato sul cavo (al centro della foto). Come con i cavi D-Sub, un cavo DVI-D può essere fissato in posizione ruotando le viti su entrambe le estremità del connettore (foto a destra). | |
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| I layout dei pin identificano il tipo di connettore DVI. A sinistra c’è un connettore DVI-D dual-link (24 pin); a destra c’è un connettore DVI-A (17 pin). | |
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| A sinistra è un DVI-I single link (23-pin) connettore; a destra c’è un connettore DVI-I dual-link (29 pin). | |
I cavi monitor con connettori DVI-I su entrambe le estremità erano disponibili contemporaneamente. Questi sono rari oggi, poiché questa configurazione ha reso difficile determinare se la connessione fosse digitale o analogica e ha generato frequenti problemi di connessione. Avere connettori DVI-I sia sul lato PC che sul lato monitor LCD può portare a confusione. In questi casi, la configurazione ideale è una connessione digitale realizzata con un cavo DVI-D.
Tre esempi di una nuova generazione di interfacce digitali
Come le più recenti interfacce digitali, l’interfaccia multimediale ad alta definizione (HDMI), DisplayPort e Mini DisplayPort hanno attirato notevole attenzione. Tutti gli standard offrono la capacità di trasferire sia segnali audio che video digitalmente utilizzando un singolo cavo; tutti offrono un facile collegamento e rimozione del cavo.
Le forme dei connettori HDMI, DisplayPort e Mini DisplayPort assomigliano a quelle di un connettore USB series-A (sul lato dell’host USB, come un PC). I connettori mancano di viti, consentendo ai cavi di essere prontamente inseriti e rimossi. (Lo svantaggio: questo rende più facile rimuovere una connessione via cavo se una mano o un piede prende il cavo.)
A sinistra c’è un connettore femmina HDMI (tipo A); al centro c’è un connettore femmina DisplayPort; a destra c’è un connettore femmina Mini DisplayPort. Il connettore HDMI ha 19 pin. I connettori DisplayPort e Mini DisplayPort hanno 20 pin e un connettore asimmetrico (da sinistra a destra). (Lo standard HDMI definisce anche un connettore di tipo B a 29 pin compatibile con risoluzioni superiori a 1080p.)
Gli standard HDMI, DisplayPort e Mini DisplayPort sono compatibili anche con il sistema HDCP (High-Bandwidth Digital Content Protection System). Una tecnologia destinata a proteggere il copyright sui contenuti digitali, HDCP consente l’autorizzazione di entrambi i dispositivi di output e di input prima che il video venga visualizzato.
Un’altra caratteristica è che i segnali video HDMI, DisplayPort e Mini DisplayPort possono essere convertiti avanti e indietro con lo standard DVI-D, un’interfaccia digitale per PC. Utilizzando l’adattatore o il cavo di conversione appropriato, possiamo produrre video da un connettore DVI-D, HDMI, DisplayPort e Mini DisplayPort e inserire una di queste opzioni. Attualmente, tuttavia, questa implementazione sembra essere imperfetta: in alcuni casi, i dispositivi di input e output non sono completamente compatibili (ad esempio, il video non viene visualizzato).
Mentre HDMI, DisplayPort e Mini DisplayPort possono trasmettere sia audio che video utilizzando un singolo cavo, DVI-D può trasmettere solo video e richiede porte e cavi di ingresso / uscita separati per l’audio. Per questo motivo, durante la conversione tra gli standard DVI-D e HDMI, DisplayPort o Mini DisplayPort, solo il video può essere trasmesso su un singolo cavo. (Alcuni prodotti possono trasmettere l’audio dal lato DVI tramite un adattatore di conversione.)
Diamo un’occhiata più dettagliata alle tecnologie HDMI e DisplayPort.
HDMI, un nuovo standard nelle interfacce digitali compatibile con video ad alta definizione
Ora un’interfaccia standard per dispositivi (principalmente televisori e registratori), HDMI è stata fondata nel dicembre 2002 da Sony, Toshiba, Thomson Multimedia, Panasonic (precedentemente Matsushita), Hitachi e Philips, guidati da Silicon Image. I segnali video HDMI sono basati sullo standard DVI-D, un’interfaccia RGB digitale utilizzata nei PC, a cui sono state aggiunte le funzioni di trasmissione audio e gestione dei diritti digitali (DRM). HDMI era destinato principalmente all’uso come interfaccia video e audio digitale per l’elettronica domestica e le apparecchiature AV.
Un connettore HDMI (tipo A) femmina (foto a sinistra) e connettore maschio (foto al centro). Il cavo HDMI compatto è facilmente collegato e scollegato, proprio come un cavo USB (foto a destra). I cavi HDMI sono disponibili in due tipi: Standard (categoria 1), che denota quelli che hanno superato 74,25 MHz nei test di velocità di trasmissione e ad alta velocità (categoria 2), che denota quelli certificati per 340 MHz. Un cavo ad alta velocità è consigliato quando si utilizzano segnali ad alta definizione come 1440p.
Nelle discussioni su HDMI, il tema delle differenze funzionali tra le versioni dello standard HDMI è inevitabile. La tabella seguente riassume le principali differenze. Ci sono differenze significative nelle funzioni implementate tra le versioni HDMI attraverso la versione 1.2 a e le versioni HDMI 1.3 e superiori.
Dal momento che le versioni HDMI sono retrocompatibili, possiamo ancora ingresso e uscita video e audio se il lato di uscita è compatibile con la versione 1.3 o superiore e il lato di ingresso con la versione 1.2a o al di sotto. Tuttavia, se il dispositivo di output utilizza funzioni implementate nella versione 1.3 o successiva, queste funzioni verranno annullate sui dispositivi di input conformi alla versione 1.2 a o precedente.
Per inciso, mentre HDMI 1.3 incorpora standard come l’ampia gamma di colori standard xvYCC e Deep Color, in grado di gestire dati di colore a più di 24 bit, queste specifiche sono elettive. Un numero di versione come 1.3 è semplicemente il numero delle specifiche tecniche applicabili; i produttori possono scegliere quali funzioni includere, a seconda del prodotto specifico. Per questo motivo, anche un prodotto pubblicizzato come HDMI 1.3 compliant non dispongono di tutte le funzioni supportate da HDMI 1.3 a.
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- 1 Consumer Electronics Control (CEC): UN segnale utilizzato per funzioni di controllo tra i dispositivi collegati tramite HDMI; utilizzato nelle tecnologie come Sharp Aquos Familink , Toshiba Regzalink, e Panasonic Viera Link.
- 2 Labbro di sincronizzazione: Una funzione che sincronizza automaticamente i segnali audio e video.
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DisplayPort, la nuova interfaccia e un concorrente per HDMI come successore DVI
Formalmente approvato nel Maggio 2006, il DisplayPort standard è un nuovo standard pubblicato nel Maggio 2005 dalla Video Electronics Standards Association (VESA) degli Stati Uniti, un’organizzazione di settore che stabilisce gli standard per PC-relative interfacce. Come interfaccia video promossa da VESA, una circoscrizione composta principalmente da produttori di PC e monitor, è progettata per avere successo negli standard DVI e D-Sub come interfaccia PC. Tuttavia, non c’è motivo per cui non possa essere utilizzato anche nelle apparecchiature AV.
DisplayPort femmina (foto a sinistra) e maschio (foto al centro) connettori. Anche se un cavo DisplayPort assomiglia a un cavo HDMI, ha due ganci nella parte superiore del connettore per rendere più difficile scollegare accidentalmente (foto a destra).
Con una velocità di trasmissione massima di 10.8 Gbps, compatibilità con risoluzioni fino a 2560 × 2048 pixel o superiore, profondità di colore di 48 bit (16 bit per colore RGB) e una frequenza di aggiornamento massima di 120 Hz (120 fps), le sue specifiche di interfaccia video di base sono vicine a quelle di HDMI. Tuttavia, a differenza di HDMI, che trasmette dati per segnali video RGB e segnali di clock separatamente, invia tutti i video e l’audio al dispositivo di destinazione attraverso una connessione seriale, suddivisa in micro-pacchetti chiamati unità di trasferimento.
Poiché DisplayPort è un’interfaccia seriale come PCI Express che genera un orologio dai dati invece di utilizzare segnali di clock esterni, velocità di trasmissione dati e funzionalità sono facilmente migliorate. Inoltre, poiché DisplayPort utilizza una configurazione in cui il monitor LCD viene azionato direttamente, consente di ridurre il numero di componenti. Un altro vantaggio è la sua capacità di trasmettere segnali su distanze fino a 15 metri.
Nello standard DisplayPort, il lato di uscita è definito come dispositivo sorgente e il lato di ingresso come dispositivo di sincronizzazione. In questa configurazione, i dispositivi di origine e sincronizzazione comunicano tra loro, consentendo di regolare automaticamente la trasmissione alla risoluzione ottimale, alla profondità del colore e alla frequenza di aggiornamento. I dati audio e video possono essere trasmessi attraverso una combinazione di canali singoli, doppi o quadrupli chiamati corsie e due velocità di trasmissione dati (1,62 Gbps e 2,7 Gbps). La configurazione minima è una singola corsia a 1,62 Gbps; la massima è di quattro corsie a 2,7 Gbps ciascuna per un totale di 10,8 Gbps.
I formati audio supportati e altri attributi sono elementi importanti dei dispositivi di sincronizzazione. Per l’audio è richiesta la compatibilità con PCM lineare a 16 bit (32/44.1/48 kHz). Altri formati sono opzionali. Tuttavia, lo standard è compatibile con formati fino a audio ad alta definizione come Dolby TrueHD e DTS HD. Per informazioni sul colore, la compatibilità con RGB, YCbCr (4:2:2) e YCbCr (4:4:4) è un requisito.
Monitor LCD wide-screen da 31,1 pollici di Eizo ColorEdge CG3184-K, con DisplayPorts incorporati
Colonna: costi di licenza: Un’altra differenza tra HDMI e DisplayPort
Una grande differenza evidente quando confrontiamo HDMI e DisplayPort è la presenza o l’assenza di costi di licenza. L’implementazione di HDMI in un prodotto richiede ai produttori di pagare una tassa di licenza di $10.000 / anno, mentre l’implementazione HDCP richiede una tassa di licenza separata di $15.000/anno. Questi diritti di licenza comportano costi significativi per i produttori. Quando i prezzi dei prodotti riflettono questi costi, possono avere un impatto maggiore o minore sugli utenti ordinari. Un esempio più familiare è il cavo HDMI, che è anche soggetto a una tassa di licenza, rendendolo più costoso di altri cavi AV. (Si noti che il canone di licenza non è l’unica causa di prezzi più elevati; requisiti di qualità e di altri fattori anche far salire i prezzi.)
DisplayPort non richiede costi di licenza diversi da quelli per HDCP, rendendolo più attraente e più facile da adottare per i produttori. I progressi nella produzione di massa porteranno probabilmente a vantaggi di prezzo anche per gli utenti ordinari. Tuttavia, HDMI è chiaramente l’attuale interfaccia digitale mainstream per prodotti come apparecchiature AV e console per videogiochi. DisplayPort, anche se standardizzato sotto la guida dei produttori di PC, è improbabile che prenda il suo posto. Con il crescente supporto per DisplayPort tra i fornitori di chip grafici per l’utilizzo in ambienti PC e un numero crescente di prodotti compatibili, tra cui il MacBook, l’uso di DisplayPort è destinato ad espandersi.
D-Terminal e component video, interfacce video analogiche compatibili con video ad alta definizione
Parliamo di interfacce di input video, a partire dagli standard D-Terminal e component video. I segnali video stessi sono identici per entrambi questi. Il segnale video è composto dai seguenti tre tipi di segnale: il segnale di luminosità/sincronizzazione Y; il segnale Pb (Cb) per la differenza tra blu e Y; e il segnale Pr (Cr) che trasporta la differenza tra rosso e Y. Complessivamente, questi sono indicati come un segnale video componente. Una caratteristica di questa tecnologia è la sua capacità di input e output di segnali video analogici di alta qualità omettendo il processo di separazione e combinazione del segnale video.
ingressi video a Componenti di segnali video, che utilizza tre cavi
Un video component porta connettori separati per ciascuno dei tre video-tipi di segnale: verde connettore per il segnale Y, un connettore blu per il Pb (Cb) del segnale, e un connettore rosso per la Pr (Cr) del segnale. Nella maggior parte dei casi, i formati video compatibili sono 480i, 480p, 720p e 1080i, con connettori etichettati Y, Cb e Cr compatibili con video 480i e connettori etichettati Y, Pb e Pr con formati video di qualità superiore.
Mentre le porte video component offrono una qualità superiore e maggiori vantaggi rispetto alla maggior parte degli altri tipi di ingresso video analogico, comportano anche inconvenienti, tra cui connessioni più fastidiose (poiché utilizzano tre connettori) e maggiori requisiti di spazio sui dispositivi dotati di tali porte. Inoltre, non sono in grado di trasmettere segnali di controllo. In Giappone, lo standard D-Terminal, formulato dalla Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA, nota all’epoca come Electronic Industry Association of Japan, o EIAJ), che presenta i propri miglioramenti su questi punti, è entrato in uso diffuso.
Un connettore D-Terminal combina i tre tipi di segnali video component in un unico cavo ed è più facile da collegare. Incorpora anche un segnale di controllo per identificare le linee di scansione, il metodo di scansione e le proporzioni. (Di passaggio, si chiama D-Terminal solo perché il suo connettore ha la forma della lettera “D”; la “D” non significa “digitale.”I segnali che fluiscono attraverso il terminale D e il cavo di collegamento sono analogici.) La tabella seguente fornisce i tipi di terminali D (D1-5) e i corrispondenti formati video. Mentre molti prodotti dispongono di terminali D5, che sono compatibili con il video 1080p, questo non è specificato nello standard ufficiale JEITA.
D-Terminal femmina (foto a sinistra) e maschio (foto al centro) connettori. Ogni estremità del connettore di un cavo D-Terminal dispone di un gancio per evitare la disconnessione accidentale (foto a destra). Il connettore ha 14 pin.
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I confronti della qualità dell’immagine tra gli standard component video e D-Terminal mostrano che component video, con i suoi tre connettori separati, offre una qualità dell’immagine superiore, grazie alle caratteristiche strutturali del cavo e del connettore. Molti credono che questa differenza diventa ancora più marcata con cavi più lunghi.
S-Video e video composito, interfacce video analogiche a definizione standard
Consideriamo le porte S-Video e video composito. Il video è costituito da un segnale di luminosità e un segnale di colore, combinati per creare un segnale video composito. Una porta video composito trasmette il segnale video composito così com’è; una porta S-Video trasmette il segnale composito separato in un segnale di luminosità e un segnale di colore. Poiché è necessaria meno elaborazione per combinare e separare i segnali di luminosità e colore, una porta S-Video offre una qualità dell’immagine superiore rispetto a una porta video composito.
Su un connettore RCA con tre pin singoli di fila, il pin giallo è il connettore femmina composito (foto a sinistra). La maggior parte dei cavi compositi assume la forma di un singolo cavo che si divide in tre connettori, con il connettore giallo utilizzato per il video e il rosso e il bianco per l’audio stereo (foto al centro). Un connettore femmina S-Video (foto a destra), che ha quattro pin.
Inoltre, ci sono due tipi di porte S-Video: S1, che può identificare il video con proporzioni di 4:3 e 16: 9; e S2, in grado di identificare il video “letterbox” con bande nere sopra e sotto, per visualizzare video in formato 16:9 su monitor in formato 4:3. Un dispositivo di visualizzazione che riceve video con proporzioni 16: 9 o video letterbox esegue il ridimensionamento appropriato per visualizzare le proporzioni corrette.
Le porte S-Video e composite sono in grado di gestire video fino a definizione standard NTSC (480i). È probabile che in futuro saranno gradualmente eliminati, ad eccezione delle applicazioni che richiedono la connessione di apparecchiature video più vecchie come i ponti video VHS o le telecamere DV.
Le interfacce video analogiche, tra cui D-Terminal e component video, possono essere riassunte come segue, in ordine decrescente di percezione generale della qualità dell’immagine: video component, D-Terminal, S-Video e video composito.
Alcuni prodotti utilizzano anche l’USB come interfaccia di ingresso/uscita video
Concludiamo tornando al tema degli ambienti PC. Alcuni prodotti recenti utilizzano porte USB per l’uscita del display del PC. Mentre USB non è stato originariamente inteso come interfaccia di visualizzazione, la domanda è emersa per un modo più semplice (più facile che utilizzare un cavo D-Sub) per impostare ambienti multi-monitor, in particolare per i computer portatili e netbook a basso prezzo.
La maggior parte di questi prodotti sono adattatori, che si collegano al PC tramite USB e dispongono di connettori DVI-D o DVI-I sul lato di uscita. Questi sono poi collegati ai monitor LCD. Dopo che l’utente installa un driver di periferica, il PC riconosce l’adattatore come adattatore per monitor. Gli utenti possono creare un ambiente multi-monitor in Windows attivando il monitor secondario collegato all’adattatore in Proprietà di visualizzazione. In termini di prestazioni del display, questi adattatori non sono adatti per usi che richiedono una risposta ad alta velocità; sono associati a lievi ritardi nel riflettere le operazioni del mouse o della tastiera.
Un piccolo numero di monitor LCD sul mercato utilizza USB come interfaccia di input video, rendendo possibile l’uscita e la visualizzazione di uno schermo del PC tramite una connessione USB tra il PC e il display LCD. Anche questi sono ideali per laptop e netbook, poiché consentono agli utenti di utilizzare laptop collegati a monitor LCD a grande schermo alle loro scrivanie in ufficio oa casa, quindi utilizzare i laptop per l’uso mobile quando si è in giro semplicemente scollegando un singolo cavo USB.