Con l'evoluzione delle risoluzioni evolvono anche i cavi necessari per supportarli. Può tornare utile, quindi, fare il punto della situazione anche per meglio comprendere, per esempio, quale differenza vi è tra un cavo VGA ed uno DVI. Conoscere tali differenze può tornare utile quando, sopratutto in questo momento di transizione, ci si presenta la possibilità di scegliere dalla stessa scheda grafica l'uscita VGA o DVI. Infatti i monitor attuali, ma anche le tv, offrono più possibilità di connessione.

CONNETTORE VGA - Video Graphics Array

Nel connettore VGA della scheda video è disponibile un segnale analogico così ripartito:

Questo protocollo (qui la storia e le caratteristiche) e questi cavi sono utilizzati da molti anni, dal 1987 e implementati su scheda madre nel 1995. Tra qualche anno, comunque, saluteremo il vecchio connettore VGA, che, in un mondo dove un lustro è considerato un lasso di tempo geologico, ha prestato servizio per più di un ventennio, sopravvivendo all’evoluzione delle GPU e passando indenne dall’AGP al PCI-express. Intel ed AMD, infatti, lo elimineranno dalle proprie mainboard nel 2015.

Questo cavo è indispensabile nei vecchi monitor CRT oppure nei primi LCD dove l'unica possibilità di connessione era con questo protocollo analogico. Oggi, in effetti già da qualche anno, i monitor sono completamente digitali e, seppur prevedano ancora l'ingresso VGA, sono costretti a convertire il segnale analogico presente nel cavo VGA per poterlo successivamente elaborare e visualizzare. Tale conversione non è necessaria, però, se si utilizza il cavo DVI, nel quale è presente già un segnale digitale, infatti:

CONNETTORE DVI - Digital Visual Interface

La Digital Visual Interface è una porta, ovvero un apparato hardware in grado di trasmettere del segnale video. Si trova spesso su computer, televisori e videoproiettori che richiedono video ad alta definizione. Attraverso di essa il segnale video viene inviato al monitor in forma digitale, quindi meno soggetta ai disturbi.

La DVI viene implementata ormai in molte schede video di ultima generazione, e porta a un notevole miglioramento rispetto alle precedenti interfacce analogiche. Le immagini prodotte dalle interfacce DVI sono molto nitide, ad alta risoluzione e predisposte per l'HDTV.

L'interfaccia DVI-D trasporta esclusivamente segnali digitali. L'interfaccia digitale può essere Single Link o Dual Link.

Single Link

L'interfaccia digitale DVI-D Single Link trasporta un massimo di 165 milioni di pixel al secondo utilizzando tre segnali digitali (RGB) a 1,65 Gb/s (10 bit per pixel) permettendo così una risoluzione max a 60 Hz di 2098 × 1311 con un aspect ratio di 16:10 o di 1915 × 1436 con un aspect ratio di 4:3. La risoluzione standard più alta che può essere visualizzata con questa interfaccia è 1920 × 1200 16:10.

Dual Link

Un'interfaccia digitale DVI-D Dual Link affianca al canale utilizzato dall'interfaccia Single Link un secondo canale dati. Questo nuovo canale è implementato sempre con tre segnali digitali (RGB) a 1,65 Gb/s (10 bit per pixel) che operano su 6 pin separati del connettore. In questo modo è possibile trasportare il doppio dei dati dell'interfaccia Single Link.

Questo canale aggiuntivo può essere utilizzato in una di queste due modalità:

• portare un secondo pixel in modo da raddoppiare la risoluzione 2895 × 1882 con un aspect ratio di 16:10 a 60 Hz o 2707 × 2030 con un aspect ratio di 4:3. La risoluzione standard più alta che può essere visualizzata con questa interfaccia è 2560 × 1600 16:10.
• aumentare la profondità di colore, che nell'interfaccia Single Link è di 8 bpp, portandola fino a 16 bpp (in questo caso il secondo canale porta i bit meno significativi).

DVI-I

L'interfaccia DVI-I implementa sullo stesso connettore sia i segnali analogici dell'interfaccia DVI-A che quelli digitali dell'interfaccia DVI-D. La parte digitale può essere a un canale o a due canali esattamente come per l'interfaccia DVI-D quindi possiamo avere una DVI-I Single Link o una DVI-I Dual Link a seconda che la parte digitale sia Single Link o Dual Link.

Collegamenti

Esistono limiti relativi all'utilizzo del cavo, ed in particolare:

• il cavo DVI digitale ha un limite di 5 metri, superato il quale la qualità video risulta non più affidabile né garantita;
• qualora si intenda aumentare la lunghezza del cavo DVI fino a 30m ed oltre, è necessario utilizzare opportune apparecchiature atte a compensare la perdita di segnale;
• non è possibile collegare un DVI-A ad un DVI-D poiché DVI-A è solo analogico e DVI-D è digitale;
• è possibile collegare un'uscita DVI ad un ingresso VGA usando un cavo apposito, poiché DVI-I e DVI-A inviano segnali analogici;
• non è invece possibile collegare direttamente una porta DVI-D ad una VGA poiché DVI-D usa solo segnali digitali; in questo caso occorre utilizzare un convertitore DVI per trasformare il segnale da digitale ad analogico e viceversa.

CONNETTORE HDMI - Video Graphics Array

Lo standard gode anche dell'appoggio dei principali produttori cinematografici quali Fox, Universal, Warner Bros e Disney e degli operatori televisivi DirecTV ed EchoStar (DISH Network), di CableLabs e Samsung.

HDMI è la prima interfaccia non compressa completamente digitale a trasportare contemporaneamente segnali audio e video, ed è retro-compatibile con l'interfaccia digitale DVI che però è in grado di trasportare solamente il segnale video. Dal punto di vista della semplicità di utilizzo da parte di un utente, HDMI ricorda molto la connessione SCART introdotta negli anni ottanta per collegare le prime videocamere e videoregistratori, utilizzando un'unica presa per collegare qualsiasi periferica audio/video. Anche HDMI può essere utilizzata tra differenti dispositivi audio/video ed è una soluzione adatta (per quanto non unica) al trasporto del segnale di apparecchi digitali come i set-top box, lettori DVD e ricevitori satellitari verso schermi anch'essi digitali come LCD, Plasma o videoproiettori. Esistono tuttavia anche alcuni modelli di televisore a tubo catodico (quindi analogici) dotati di connessione HDMI per permettere la connessione di sorgenti alta definizione mediante questa interfaccia.

A differenza di quanto è avvenuto in passato con altri tipi di interfacce di collegamento, lo sviluppo dell'interfaccia HDMI è tutt'altro che completato: uno dei principi base della nuova interfaccia, fortemente voluto dai produttori, è proprio la sua caratteristica di essere in costante evoluzione, con ogni nuova versione identificata con un numero univoco. La prima versione, uscita come detto nel 2002, era la HDMI 1.0. Successivamente, sono arrivati 2 aggiornamenti, 1.1 e 1.2, che hanno progressivamente aumentato la velocità di trasferimento dei dati, introducendo contemporaneamente altre funzionalità. Dal punto di vista dei componenti hardware non è cambiato nulla, infatti il cavo e il connettore sono rimasti invariati, ma è cambiata la gestione software del protocollo di trasmissione. La serie di aggiornamenti è arrivata alla versione 1.4, del maggio 2009. Per avere un'idea di quali siano stati i progressi compiuti in 4 anni, basti pensare che mentre HDMI 1.0 era in grado di offrire un bitrate massimo di 4,9 Gb/s, la versione 1.3 arriva fino a 10,2 Gb/s.

Vecchio sistema di classificazione

Di seguito vengono illustrate brevemente alcune delle peculiarità di ciascuna versione:

Versione 1.0

Rilasciata il 9 dicembre 2002

• Bitrate massimo di 4,9 Gb/s. Supporta fino a 165 Mpixel/s di flusso video (1080p a 60 Hz o UXGA) e audio a 8 canali codificato a 192 kHz e 24 bit.

Versione 1.1

Rilasciata il 20 maggio 2004

• Supporto addizionale per la protezione dei contenuti dei DVD Audio.

Versione 1.2

Rilasciata l'8 agosto 2005

• Supporto addizionale per i Super Audio CD.
• Connessione HDMI Tipo A disponibile per i PC.
• Disponibilità per i PC di utilizzare colori RGB nativi con l'opzione dei colori YCbCr.
• Supporto per le fonti a basso voltaggio.

Versione 1.3

Rilasciata il 22 giugno 2006

• Bitrate aumentato a 10,2 Gb/s (340 MHz).
• Supporto (opzionale) colori 30 bit, 36 bit e 48 bit (RGB o YCbCr).
• Supporto standard colori xvYCC.
• Supporto funzionalità di sincronizzazione audio automatica.
• Supporto (opzionale) uscita Dolby TrueHD e DTS-HD Master Audio stream (formati audio utilizzati con i dischi HD DVD e Blu-ray).
• Possibilità di sync automatico dell'audio.

Il cavo viene distribuito in Categoria 1, testato fino a 74,25 MHz e in Categoria 2, testato fino a 340 MHz. È stato creato anche il nuovo Mini connettore di Tipo C, per dispositivi portatili.

Il 10 novembre 2006 è stato rilasciato lo standard HDMI 1.3a.

Connettori

Lo standard HDMI supporta attualmente tre tipi di connettori: A, B e C.

Il connettore HDMI di tipo A, introdotto inizialmente con HDMI 1.0, è il più diffuso: è composto da 19 pin, ed è retro-compatibile (elettricamente) con quello DVI-D (single link).

Il connettore HDMI di tipo B, sempre introdotto con HDMI 1.0, ha 29 pin, e può trasportare il doppio dei dati trasmessi da un connettore di tipo A. Il suo uso principale è per display ad altissime risoluzioni, ed è l'equivalente (a livello elettrico) del DVI-D dual-link.

Infine, il connettore HDMI di tipo C è quello introdotto più recentemente, con HDMI 1.3: si tratta essenzialmente di un connettore di tipo A di ridotte dimensioni, sviluppato per quegli apparecchi portatili (ad esempio, videocamere) che necessitano di componenti di ridotte dimensioni. La superficie del tipo C è all'incirca 2 volte e mezzo più piccola di quella del tipo A (10.42 mm x 2.42 mm del tipo C, contro i 13.9 mm x 4.45 mm del tipo A). Visto che le uniche differenze tra un tipo C ed un tipo A sono solo le dimensioni, due apparecchi aventi questi due tipi di connessioni possono essere facilmente collegate tramite un cavo opportuno (HDMI tipo A - tipo C), senza alcun problema di compatibilità elettrica.

Di seguito viene illustrato uno schema che esemplifica la disposizione dei pin di contatto, e la loro funzione, di un connettore HDMI Tipo A Molex 500254-1907:

Il significato delle sigle utilizzate nello schema è illustrato brevemente qui di seguito:

Canale TMDS (Transition Minimized Differential Signaling)

Si tratta di una tecnologia di trasmissione dati ad alta velocità utilizzata nelle interfacce HDMI e DVI. Consiste in 3 canali che trasportano i dati audio/video e alcuni dati ausiliari, in grado di raggiungere un volume di dati di 3,4 GB/s per canale.

• Tecnica di segnalazione: Conforme alla specifica DVI 1.0 Single-link (HDMI Tipo A) o dual-link (HDMI Tipo B).
• Pixel rate video: da 25 a 165 MHz (Tipo A) o 330 MHz (Tipo B).
  • I formati video con pixel rate inferiore a 25 MHz (ad es. 13,5 MHz nel caso del formato 480i/NTSC) sono trasmessi con un meccanismo di ripetizione dei pixel.
• Codifica dei pixel: RGB 4:4:4, YCbCr 4:2:2, YCbCr 4:4:4.
• Velocità di campionamento audio: 32 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 88,2 kHz, 96 kHz, 176,4 kHz, 192 kHz.
• Canali audio: fino a 8.

Canale CEC (Consumer Electronics Control) - opzionale

Permette la comunicazione dei segnali di controllo e di comando a ogni componente interconnesso. Le caratteristiche del CEC sono opzionali ed è quindi il produttore stesso della periferica a deciderne l'implementazione. Nel caso in cui tutti i componenti dell'HDMI siano connessi tramite CEC, diventa possibile trasferire i comandi a tutti i componenti tramite un unico dispositivo di controllo. I comandi includono l'accensione e spegnimento, l'avvio della riproduzione, l'abilitazione della modalità Standby, la registrazione, e altri.

• Basato sul protocollo standard AV Link.
• Utilizzato per le funzioni di controllo a distanza.
• Bus seriale unidirezionale a un conduttore.
• Definito nella specifica HDMI 1.0.

Canale SCL (Serial Data Clock)

Viene utilizzato per la sincronizzazione del trasferimento dati.

Canale SDA (Serial Data Access)

Un canale dedicato al trasferimento seriale dei dati.

Canale DDC (Display Data Channel)

Consente la comunicazione delle specifiche del display, come il nome del produttore, il tipo di prodotto, i formati audio e video supportati con le relative risoluzioni, etc, ai vari dispositivi connessi.

• Tecnica di segnalazione I²C con frequenza di clock a 100 kHz
• Struttura dati E-EDID conforme alle specifiche EIA/CEA-861B e VESA Enhanced EDID.

DisplayPort

DisplayPort è uno standard di interfaccia video digitale promosso dalla Video Electronics Standards Association VESA. Tale standard definisce una tipologia di connessione audio/video digitale destinata ad essere utilizzata principalmente nella connessione fra computer e monitor, o fra computer e sistemi Home Theater.

Lo standard, che è disponibile gratuitamente, è stato pubblicato per la prima volta nel Maggio 2006; la versione 1.1a è stata approvata il 2 aprile 2007, mentre la versione attuale 1.2 è stata approvata il 22 dicembre 2009.

Generalità

Il collegamento principale (Main Link) del DisplayPort è organizzato in 1, 2 o 4 coppie di linee differenziali per i dati, che trasportano anche i segnali audio e clock, ciascuna delle quali raggiunge una velocità di trasmissione di 1.62, 2.7 o 5.4 Gbit/s. Il segnale video è codificato su 6 fino a 16 bit per canale cromatico. Un canale ausiliario bidirezionale alla velocità di 720 Mbit/s viene utilizzato per la gestione del canale principale usando gli standard VESA EDID (Extended Display Identification Data), VESA MCCS (Monitor Control Command Set) e VESA DPMS (Display Power Management Signaling). DisplayPort supporta una velocità complessiva di 21.6 Gbit/s ed una risoluzione WQUXGA (3840×2400) su cavi di lunghezza fino a 2 metri. Il segnale video non è compatibile con gli standard DVI o HDMI, ma le specifiche consentono comunque il passaggio trasparente dei segnali DVI/HDMI. Il protocollo di trasmissione dati di DisplayPort è basato su Micro-Packet, ed è quindi estendibile per aggiungere nuove funzionalità.

DisplayPort include opzionalmente il meccanismo di protezione DPCP (DisplayPort Content Protection) della AMD, e che usa la cifratura AES con chiave di 128-bit. È disponibile anche una completa autenticazione e generazione di chiavi di sessione (ogni sessione cifrata è indipendente). C'è anche una procedura di revoca delle autorizzazioni indipendente, come pure un meccanismo per verificare la prossimità di ricevitore e trasmettitore, in modo da impedire che gli utenti tentino di scavalcare le protezioni ritrasmettendo i dati ad altri dispositivi distanti e non autorizzati. Tutta questa sezione dello standard è però soggetta a licenza.

Le nuove funzionalità della versione 1.1 comprendono il supporto per l'HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection, ossia il meccasmi di protezione dei contenuti dell'HDMI) e per i cavi in fibra ottica in alternativa a quelli in rame, con possibilità di maggiori distanze fra sorgente e schermo senza degrado dell'immagine.

Una preview dello standard DisplayPort 1.2 è stata mostrata alla Windows Hardware Engineering Conference (WinHEC) 2008 e al CES 2009 e la versione definitiva è stata approvata il 22 dicembre 2009. Il miglioramento più significativo è il raddoppiamento della banda dati che permette risoluzioni, frequenze d'aggiornamento e profondità di colore maggiori. Altre migliorie includono più flussi video indipendenti (connessione a cascata di più monitor), supporto al 3D stereoscopico, banda dati notevolmente aumentata per il canale AUX (da 1 Mbit/s a 720 Mbit/s) e l'inclusione nello standard del connettore Mini DisplayPort di Apple, più compatto e adatto a portatili e altri dispositivi di dimensioni contenute.

DisplayPort si presenta come concorrente dell'HDMI, attualmente lo standard de facto di connessione digitale per i dispositivi Home Theater ad alta definizione di fascia superiore, e dell'UDI (Unified Display Interface), una alternativa a basso costo dell'HDMI e del DVI, ma elettricamente compatibile con questi ultimi.

Disponibilità commerciale

Apple ha integrato il proprio connettore Mini DisplayPort nella nuova famiglia di portatili unibody presentata il 14 ottobre 2008, prima che tale versione fosse inclusa nello standard VESA. Le specifiche di questa interfaccia sono state rilasciate gratuitamente proprio per velocizzarne l'adozione da parte di altri produttori e l'eventuale inclusione nella versione 1.2 dello standard.^[7][8]

Vantaggi

1. Trasporto dati basato su protocollo micro-packet
   • Semplice estendibilità dello standard
   • Supporto per flussi video multipli sulla stessa connessione fisica (dalla versione 1.2)
2. Progettata per fornire connettività interna chip-to-chip
   • Può pilotare direttamente i pannelli video, eliminando la circuiteria di controllo e consentendo schermi più sottili ed economici.
   • Può rappresentare un sostituto per i collegamenti LVDS negli schermi dei notebook, con una interfaccia di collegamento unificata
3. Consente la retrocompatibilità con una interfaccia DVI/HDMI singola linea (DVI/HDMI a doppia linea o VGA analogico richiedono convertitori attivi)
4. Supporta sia la rappresentazione RGB che YCbCr (formati ITU-R BT.601 e BT.709)
5. Il canale ausiliario può essere usato per i dati di touch-panel, collegamenti USB, telecamere, microfoni, etc.
6. Poche linee senza clock separato riducono le interferenze elettromagnetiche

Specifiche tecniche

• Il collegamento principale a 21.6 Gbit/s supporta varie configurazioni di monitor ad alta risoluzione.^† Dalla versione 1.2 possono esserere collegati con un singolo cavo un monitor WQUXGA (3840×2400), 2 WQXGA (2560x1600) oppure 4 WUXGA (1920x1200).
• Trasmissione dati con codifica 8b/10b.
• Supporta Profondità di colore di 6, 8, 10, 12 e 16 bits per componente.
• Massima capacità di banda su cavo di lunghezza fino a 2 metri.
• Capacità di banda ridotta (risoluzione minima garantita 1080p a 24 bpp) su cavi fino a 15 metri.
• Il tipo di connettore agevola l'inserzione alla cieca, mediante sola sensazione tattile.
• Cifratura AES 128-bit DisplayPort Content Protection (DPCP), e supporto per la cifratura High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP) a 40-bit (a partire dalla versione 1.1 )
• Supporto per connettori interni (pannelli LCD) ed esterni, per riduzione dei costi.

† Esempi di data rate richiesto a varie risoluzioni standard in Gbit/s:

Nota: bpp è il numero di bit per ogni pixel; per RGB e YCbCr 4:4:4, il valore di bpp è pari a tre volte il componente di bit per colore (bpc); per il sottocampionamento 4:2:2 YCbCr, il valore di bpp è pari al doppio di quello bpc.

Allegati:

Il connettore VGA in pensione dal 2015	222 kB
VGA - storia e caratteristiche	134 kB