Poradnik Jakim kablem podłączyć monitor?

[drachenfeles 5499]

Witam czytelników,

 

z uwagi na często zadawane pytania na temat przewodów/kabli/złącz/interface'ów (niepotrzebne skreślić) postaram się w sposób możliwie przystępny omówić kto zacz, czyli wyjaśnić kwestię podłączania monitora czy też innego podobnego urządzenia.

 

Na początek mam dla was dwa proste pojęcia, które stanowią podstawę w podjęciu takiej decyzji:

 

Sygnał Analogowy - czyli taki, którego wartości mogą zostać określone w każdej chwili czasu, dzięki funkcji matematycznej opisującej dany sygnał (np sinusoida), sygnał taki służy do sterowania urządzeniami analogowymi, czyli przystosowanymi do odbierania informacji w takiej właśnie formie, czyli np fal o określonej długości i amplitudzie, najczęściej spotykany sygnał analogowy to sygnał dźwiękowy (audio), a z urządzeń wyświetlających obraz można wymienić monitory kineskopowe (CRT) czy niektóre projektory.

 

Sygnał Cyfrowy - to taki, którego wartość określa odpowiedni poziom napięcia elektrycznego reprezentującego jedną z dwóch wartości logicznych: 0 lub 1, a informacja weń zapisana to tzw kod binarny, z którego urządzenie cyfrowe może odczytać sobie właściwe informacje. Urządzenia cyfrowe są współcześnie bardzo rozpowszechnione zarówno w elektronice jak i ogólnie pojętym IT, takim sygnałem posługują się monitory ciekłokrystaliczne (LCD) oraz inne podobne urządzenia jak PDP, OLED czy niektóre projektory.

 

Oba sygnały mają swoje wady i zalety, czym nie będziemy zajmować w tym poradniku, dla nas najistotniejszą informacją jest to, że monitory ciekłokrystaliczne są urządzeniami cyfrowymi, co oznacza, że naturalnie powinny być sterowane za pomocą sygnału cyfrowego, a nie analogowego.

 

Co w takim razie z monitorami wyposażonymi (tylko) w złącze analogowe? Cóż, sam sygnał analogowy wychodzący z peceta jest sam w sobie w porządku (wyjaśnienie poniżej), niestety w przypadku LCD jest on na wejściu przetwarzany ponownie na cyfrowy i w lwiej części przypadków, przez najprostszy przetwornik, co skutkuje stratami, takie błędne koło.

 

Istnieją cztery współcześnie wykorzystywane standardy służące do podłączania monitorów ciekłokrystalicznych, natomiast zanim przejdziemy do sedna chciałbym w skrócie omówić budowę i zasadę działanie pewnego ważnego z punktu widzenia "cyfrowości i analogowości" urządzenia, którego nazwa kryje się pod akronimem RAMDAC.

 

RAMDAC (ang. Random Access Memory Digital to Analog Converter) jest to urządzenie obecnie stanowiące integralną część procesora graficznego (GPU) lecz dawniej można było je znaleźć jako osobny układ scalony na laminacie karty graficznej, mówiąc w skrócie zbudowany jest z zestawu przetworników cyfrowo analogowych oraz zestawu kości statycznej pamięci RAM, do której procesor przydziela odpowiednie porcje kodu binarnego do obróbki przez przetwornik, innymi słowy odpowiada on za jedną czynność - bezstratną konwersję cyfrowej informacji o kolorze, generowanej przez kartę graficzną na sygnał analogowy, RAMDAC powstał w roku 1987 (jak łatwo się domyślić), by umożliwić pecetom sterowanie z natury analogowym monitorem CRT, a po dziś dzień pomimo pełnej cyfryzacji wykorzystywany jest przez niektóre profesjonalne programy, najczęściej z rodziny CAD jako sprzętowa nakładka do korekcji barw idąca w parze z LUT monitora. Wspominam o nim z jednej istotnej przyczyny - konwersji sygnału - ogólnie ignorowanego zagadnienia, które w powszechnym mniemaniu można załatwić "przejściówką", otóż nie, nie można, w każdym razie nie bezstratnie, sygnał cyfrowy nie jest łatwy do przetworzenia na analogowy, a w drugą stronę jest to jeszcze bardziej skomplikowane i wymaga drogich oraz precyzyjnych urządzeń, dlatego "kombinacjom alpejskim" pod tytułem "to na to przez tamto i na tamto" mówimy stanowcze nie.

 

A teraz do rzeczy:

 

VGA (ang. Video Graphics Array), od typu zastosowanego złącza znane także jako D-SUB (ang. D-Subminiature), które to określenie oznacza rodzinę wtyczek/gniazd stosowanych w IT od połowy lat '50 zeszłego stulecia, złącze VGA to konkretnie D-Subminiature DE-15F, ale z uwagi na fakt, że jest ono ostatnim nadal "żyjącym" przedstawicielem tego standardu przyjęło się, że mówiąc d-sub ma się na myśli VGA. W ramach ciekawostki do rodziny d-sub należą takie złącza jak COM (RS-232), LPT czy Gameport.

 

VGA jest złączem analogowym, IBM wprowadził je w roku 1987 jako standard do podłączania komputerów osobistych i wyświetlaczy kineskopowych (CRT) obsługuje sygnał o rozdzielczości do 2048x1536 pikseli przy odświeżaniu 85Hz, przy czym przy niższych rozdzielczościach możliwe było wybranie wyższej częstotliwości odświeżania urządzenia, o ile samo urządzenie mogło z takowym pracować, jako złącze analogowe VGA nie ma żadnych ograniczeń jeśli chodzi o informacje o przesyłanej głębi kolorów (choć ta jest ograniczona przez cyfrowy standard będący w przypadku pecetów źródłem), maksymalna długość kabla wahała się w zależności od jego jakości, standardowe kable komputerowe były z reguły marne/gówniane i dlatego sięgały półtorej do dwóch metrów, niemniej dobrej jakości przewody koaksjalne mogą z powodzeniem transportować sygnał na odległość do mniej więcej 100 metrów, transmisja na większe niż kilkadziesiąt metrów odległości jest z kolei ograniczana przez źródło, a karty graficzne nie są projektowane jako nadajniki długodystansowe, trudno natomiast ocenić ile jaka dokładnie "wyciągnie", natomiast z praktycznych testów wynika, że przy dobrym kablu minimum 25m powinno być osiągalne bez problemów na każdym sprzęcie, natomiast w przypadku peceta z dedykowaną grafą można liczyć na zasięg ok 50m.

 

Schemat i zdjęcia poglądowe

 

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/DE15_Connector_Pinout.svg/300px-DE15_Connector_Pinout.svg.png

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/92/SVGA_port.jpg/300px-SVGA_port.jpg  http://p.globalsources.com/IMAGES/PDT/B1007138924/D-sub-Cable-Assembly.jpg

 

 

 

DVI (ang. Digital Visual Interface) to standard wprowadzony przez DDWG (Digital Display Working Group) w roku 1999 jako wolny standard i następca VGA. Istnieją trzy podstawowe warianty DVI, z czego dwa mogą występować w wersji Single oraz Dual Link, są to:

 

DVI-A, gdzie A oznacza Analog (ang. Analogowy), czyli wersja kompatybilna z VGA służąca do transmisji sygnału analogowego, różni się inną wtyczką oraz z zasady solidniejszym (od zwykłych kabli VGA) przewodem, przez co DVI-A bywały zwykle trochę dłuższe od VGA.

 

DVI-D, gdzie D oznacza Digital (ang. Cyfrowy), wersja służąca do przesyłania nieskompresowanego sygnału cyfrowego wprost z karty graficznej. Standardowy kabel DVI-D to przewód koaksjalny składający się z czterech żył z czego trzy odpowiadają za kolejno RGB do 24 bitów na kolor, a czwartą żyłą przesyłana jest informacja o zegarze pikseli, sygnał przesyłany jest jednostajnie, a klatki generowane z sygnału zegara w każdym cyklu odświeżania wyświetlacza. W praktyce oznacza to, że można nim przesłać sygnał o maksymalnej rozdzielczości do 1920x1200 pikseli przy odświeżaniu 60Hz (lub 1915x1436 pikseli w przypadku proporcji 4:3), maksymalna długość kabla, jak w przypadku VGA zależy od jego jakości, natomiast według specyfikacji w przypadku sygnału cyfrowego wymagane jest "wzmocnienie" co 5m w celu uniknięcia degradacji danych, odległość ta zwiększa się wraz ze zmniejszeniem się przesyłanej rozdzielczości, np 1280x1024 może być przesyłane na odległość do 15m bez konieczności wzmacniania.

 

DVI-I, gdzie I oznacza Integrated (ang. Zintegrowany), czyli wariant łączący w sobie cechy obu powyższych wersji, mówiąc inaczej w zależności od źródła jest on zdolny do przesyłania sygnału analogowego lub cyfrowego.

 

DL-DVI, to wariant przewodu DVI w którym zastosowano osiem (zamiast czterech) żył, zresztą stąd nazwa, DL (ang. Dual Link) oznacza Podwójna Linia i w praktyce podwaja przepustowość (3,96Gb/s na "link" niemniej razem rzadko przekracza 7,4Gb/s z uwagi na ograniczenia wynikające z zastosowania miedzianego przewodu), co oznacza, że może on przesłać sygnał cyfrowy do 1920x1200 pikseli przy odświeżaniu 120Hz lub do 3840x2400 pikseli przy odświeżaniu 60hz.

 

Schemat i zdjęcia poglądowe

 

 

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fb/DVI_Connector_Types.svg/181px-DVI_Connector_Types.svg.png http://cs313516.vk.me/v313516770/7a3b/IIvRcNeajHA.jpg

 

 

 

 

HDMI (ang. High Definition Media Interface) to płatny i licencjonowany standard wprowadzony w roku 2002 przez kolektyw wielu przedsiębiorstw IT, między innymi Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Technicolor, Toshiba, Silicon Image oraz producentów, przede wszystkim Fox, Universal, Warner Bros oraz Disney, w ramach konkurencji z DVI, jako złącza cyfrowego zdolnego nie tylko do przesyłania cyfrowego sygnału wideo, ale i audio oraz obsługę HDCP (ang. High Bandwith Content Protection) wymuszonego przez organizacje masowego zarządzania prawami autorskimi standardu "ochrony danych", który jednak okazał się później możliwy do implementacji w DVI-D. Pod kątem sygnału wideo technicznie przewód HDMI niewiele różni się od DVI i sygnał taki nie wymaga konwersji (ani stosowanie przejściówki czy kabla DVI na HDMI nie powoduje żadnych strat), są to (od wersji 1.3) 24 bity na kolor plus zegar pikseli. Różnice oczywiście występują ale to nieciekawe z punktu widzenia tego poradnika szczegóły techniczne, z ważniejszych informacji to obsługa standardów  YCbCr 4:4:4 oraz YCbCr 4:2:2 w przypadku HDMI.

Zgodnie ze specyfikacją maksymalna długość kabla HDMI, jak w przypadku DVI-D wynosi standardowo 5m i wymaga "wzmocnienia" jeśli chcemy przesyłać dane na większe odległości. Inną cechą odróżniającą HDMI od DVI to możliwość pakietyzacji sygnału co jest niezbędne do jednoczesnego przesyłania nieskompresowanego cyfrowego sygnału audio.

 

Podobnie jak DVI, HDMI posiada wersje z tym, że różnią się one między sobą "maksymalnymi osiągami" standardu i tak:

 

wersja 1.0 do 1.3 - wprowadzone kolejno co ~rok w latach 2002-2005 miała służyć przede wszystkim do obsługi standardu HDTV każda kolejna wersja miała sobie właściwy przewód, który od poprzednika różnił się wymaganą przez standard jakością (a co za tym idzie przepustowością) oraz obsługą kolejnych napędzanych przez machinę marketingową "niezwykle potrzebnych dupereli i funkcji". W wersji 1.3 podwojono przepustowość standardu, od tego czasu wynosi ona 10,2Gb/s co praktycznie umożliwiło rzeczywiste wyświetlanie materiałów w rozdzielczości 1920x1080 pikseli i odświeżaniu 60hz, a nie jak wcześniej w 30Hz (60Hz uzyskiwano stosując przeplot).

 

wersja 1.4 - została wprowadzona w roku 2006 i obowiązuje po dziś dzień (w między czasie powstały warianty 1.4a oraz 1.4b), zmiany względem poprzedników to przede wszystkim wprowadzenie przewodów typu High-Speed oraz „bardzo potrzebne funkcje”, co w praktyce oznaczało przejście z wciskania chińskiego gówna na sprzedaż porządnych przewodów i tym samym zrównanie się w DVI.

 

wersja 2.0 - została niby wprowadzona w roku 2014 lecz na praktyczną implementację poczekamy do 2015, "prawie" podwojono przepustowość, która ma wynosić 18Gb/s co pozwoli HDMI (w końcu) na wyświetlanie materiałów o rozdzielczości 1920x1080 pikseli i odświeżaniu 120hz lub rozdzielczości UHD 4K czyli 3840x2160 pikseli i odświeżaniu 60Hz wprowadzono także obsługę rozdzielczości w proporcji obrazu 21:9 oraz obsługę YCbCr 4:2:0.

 

Schemat i zdjęcia poglądowe

 

 

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/48/HDMI_Connector_Pinout.svg/310px-HDMI_Connector_Pinout.svg.png

  

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/HDMI.socket.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b3/HDMI.jpg/220px-HDMI.jpg

 

 

 

 

DisplayPort (znany pod akronimem DP) to wolny standard wprowadzony w roku 2006 przez VESA (Video Electronics Standards Association) zaprojektowany w celu zastąpienia powoli starzejącego się DVI. Pomimo nazwy sugerującej tylko wyświetlanie obrazu DP jest zdolny do symultanicznego przesyłania nieskompresowanego, cyfrowego sygnału audio-wideo oraz implementację wszechobecnego HDCP. Z natury sygnał DP jest różny od standardu DVI/HDMI i nie jest kompatybilny. Domyślnie kompatybilność uzyskiwano za pomocą pasywnej, sprzętowej przejściówki. Jak łatwo się domyślić DP też ma swoje wersje:

 

1.0 i 1.1 – pierwsze implementacje standardu dawały w prawdzie przepustowość 8,64Gb/s ale w praktyce standard pozwalał dokładnie na tyle, ile potrafiło konkurencyjne HDMI 1.4.

 

1.2 – wprowadzony w roku 2009 przyniósł sporo pozytywnych zmian oraz morze „bardzo potrzebnych funkcji, by było to samo co w HDMI”, maksymalna przepustowość została podniesiona do 17,28Gb/s, wprowadzono natywną obsługę wielu formatów i standardów, z ważniejszych: xvYCC, scRGB Adobe RGB 1998, USB 2.0 oraz obsługę multidisplay do czterech wyświetlaczy. Głębię kolorów zwiększono do maksymalnie 30bitów na kanał, a obsługiwane rozdzielczości to:

 

dla pojedynczego wyświetlacza:

3840x2160 pikseli i odświeżaniu 60Hz lub

2160x1600 pikseli i odświeżaniu 120Hz lub

1920x1200 pikseli i odświeżaniu 240Hz

 

dla dwóch wyświetlaczy: 2560x1600 pikseli w 60Hz

dla czterech wyświetlaczy: 1920x1200 pikseli w 60Hz,

 

Maksymalna długość kabla DP zależy od wymaganej przepustowości, dla pełnej wynosi ona zaledwie 3m, po których wymagany jest wzmacniacz sygnału, natomiast FoolHD możemy przesyłać na odległość ok 15m. Kable DP 1.2 są przewodami częściowo światłowodowymi i nie są kompatybilne z poprzednimi wersjami, nie trzeba chyba tłumaczyć, że do złącza 1.2 potrzebny jest kabel w wersji 1.2, poprzednie nie będą działały jak trzeba.

 

Wersja 1.2 posiada kilka wariantów, większość, jak miniDP, microDP i całe stado modyfikacji to tylko (z reguły czasem dochodziła obsługa jakiegoś specyficznego standardu) miniaturyzacja/modyfikacja wtyczki/gniazda, natomiast na uwagę zasługuje ++DP inaczej zwany Dual Mode DisplayPort, który posiada sprzętową obsługę standardu DVI/HDMI i nie wymaga sprzętowej przejściówki.

 

1.3 – ma zostać wprowadzona w 2015 roku, standard ponownie zwiększa przepustowość, tym razem do 32,4Gb/s, co w praktyce umożliwi przesyłanie sygnału o maksymalnej rozdzielczości do UHD 8K w 60Hz lub niższej w odpowiednio wyższym odświeżaniu. Możliwa będzie obsługa pary wyświetlaczy 4K. Ponadto wprowadzona zostanie kompatybilność z USB 3.0 i wiele innych rzeczy, które wprowadza HDMI 2.0. Nie wiem nic na temat przejścia na pełen światłowód, może się w końcu doczekamy.

 

Schemat i zdjęcia poglądowe

 

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f1/DisplayPort_Connector.svg/300px-DisplayPort_Connector.svg.png

 

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5d/Lenovo_x220_dp_crop.jpg/220px-Lenovo_x220_dp_crop.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a6/Displayport-cable.jpg/300px-Displayport-cable.jpg

 

 

Podsumowanie

 

Jeżeli po lekturze, nie stało się jasne dlaczego należy używać DP, a jeśli nie DP to DVI-D, natomiast HDMI zostawić tym, którzy nie mają wyjścia i musza go używać podam jeden zasadniczy argument - urządzenie podłączone przez HDMI jest domyślnie rozpoznawane jako telewizor, a telewizor to wbrew pozorom nie monitor, działa inaczej i takie zachowanie się sterowników generuje rozliczne anomalie na wyświetlaczach, dlatego choćby dla świętego spokoju trzymajcie HDMI z dala od pecetów.

 

Zestaw ciekawostek:

 

Thunderbolt (aka Light Peak) to standard wprowadzony przez Intela w 2011 roku, w praktyce to połączenie możliwości PCIe 2.0 z DP 1.2, nawet wtyczka Thunderbolt używa standardu miniDP, a to za sprawą faktu, że obecnie Apple głęboko macza w nim swoje paluchy, dzięki czemu większość funkcjonalności w ten charakterystyczny dla Apple sposób nagle stała się dostępna wyłącznie na urządzeniach pracujących pod kontrolą MacOS przez co thunderbolt pozostaje bardziej kaprysem hipsterów niż faktycznym standardem, który coś wnosi. Na rynku konsumenckim można spotkać obecnie dwie wersje, pierwszą i drugą, które pozwalają na transfer do odpowiednio 10 i 20Gb/s. Przyszłe wersje mają pozwalać na transfery rzędu 40Gb/s, zgodność z PCIe 3.0 i w pełni światłowodową łączność, co w praktyce pozwoli na przesyłanie danych cyfrowych na odległość do 100m bez konieczności wzmacniania sygnału.

 

FAQ

 

Jak rozwiązać problem skalowania przy podłączeniu przez HDMI?

Problem ze skalowaniem objawia się niedopasowanym obrazem (najczęściej czarnymi pasami po bokach) pomimo ustawienia natywnej rozdzielczości monitora.

Rozwiązanie na przykładzie CCC nadesłał użytkownik Razamanaz

 

 

 

Jeżeli podczas połączenia przez standard HDMI występuje problem z skalowaniem obrazu należy:

 

Udać się do AMD Catalyst Control Center

Kategoria: Moje płaskie panele cyfrowe

 

http://thumbnails109.imagebam.com/35177/fe3e57351767737.jpg

 

Opcje skalowania

 

http://thumbnails110.imagebam.com/35177/3fa787351767743.jpg

 

Przesuwamy suwak w prawo (ustawiony tak jak na screenie)

 

 

Jak rozwiązać problem z kolorami przy podłączeniu HDMI i kartach nVidia?

Problem objawia się "wypranymi" lub wyblakłymi kolorami lub "obrazem jak za mgłą".

Rozwiązanie nadesłał użytkownik gregotsw

 

 

W przypadku niektórych monitorów przy podłączeniu poprzez złącze HDMI sterownik podaje zawężony zakres RGB (16-235) zamiast pełnego (0-255). Objawia się to powiedzmy potocznie "kiepskimi kolorami, tak jakby za "mgłą"".

 

Rozwiązaniem w wielu przypadkach jest program:

Nvidia HDMI Full Range and Limited Toggler Tool - link

http://i1-win.softpedia-static.com/screenshots/Nvidia-RGB-Full-Limited-Range-Toggler_1.png?1345952641

 

Wystarczy jednorazowo wybrać odpowiedni zakres, przy każdym ponownym uruchomieniu komputera wybrane ustawienie powinno się automatycznie uaktywnić.

 

 

 

 

Update: od czasu grudniowych (2014) sterowników GeForce powyższa opcja dostępna jest z poziomu panelu sterowania nVidia, zakładka "wyreguluj ustawienie kolorów pulpitu"

należy wybrać cyfrowy format kolorów: RGB, a następnie ustawić zakres tonalny na pełny (0-255)