Гид по цифровым видео разъемам (HDMI®, DVI™, DisplayPort™)
Цифровой видео разъем предназначен для передачи видео сигнала высокого качества. Технология использует TMDS (дифференциальную передачу сигналов с минимизацией перепадов уровней) для передачи больших объемов цифровых данных от источника на экран, что позволяет получить высококачественное изображение. DVI (цифровой видеоинтерфейс) был разработан отраслевой организацией DDWG (Группа разработки цифровых дисплеев) для того чтобы отправлять цифровую информацию с компьютера на цифровой дисплей, такой, как плоский LCD монитор.
HDMI шагнул дальше, интегрировав аудио и видео в более компактный интерфейс.
DisplayPort — это интерфейсная технология, разработанная для подключения ПК с высоким разрешением графики к дисплею, а также для оборудования и дисплеев для домашнего кинотеатра. DisplayPort аналогичен HDMI в том, что сигнал DisplayPort передает как цифровую аудио, так и видео информацию.
Руководство покупателя игровой видеокарты
На выбор видеокарты также может повлиять и имеющийся или предполагаемый к приобретению монитор. Или даже мониторы (во множественном числе). Так, для современных LCD-мониторов с цифровыми входами очень желательно, чтобы на видеокарте был разъём DVI, HDMI или DisplayPort. К счастью, на всех современных решениях сейчас есть такие порты, а зачастую и все вместе. Ещё одна тонкость заключается в том, что если требуется разрешение выше 1920×1200 по цифровому выходу DVI, то обязательно нужно подключать видеокарту к монитору при помощи разъёма и кабеля с поддержкой Dual-Link DVI. Впрочем, сейчас с этим проблем уже нет. Рассмотрим основные разъёмы, использующиеся для подключения устройств отображения информации.
Аналоговый D-Sub разъём (также известен как VGA -выход или DB-15F )
Это давно известный всем и привычный 15-контактный разъём для подключения аналоговых мониторов. Сокращение VGA расшифровывается как video graphics array (массив пикселей) или video graphics adapter (видеоадаптер). Разъём предназначен для вывода аналогового сигнала, на качество которого может влиять множество разных факторов, таких, как качество RAMDAC и аналоговых цепей, поэтому качество получаемой картинки может отличаться на разных видеокартах. Кроме того, в современных видеокартах качеству аналогового выхода уделяется меньше внимания, и для получения чёткой картинки на высоких разрешениях лучше использовать цифровое подключение.
Разъёмы D-Sub были фактически единственным стандартом до времени широкого распространения LCD-мониторов. Такие выходы и сейчас часто используются для подключения LCD-мониторов, но лишь бюджетных моделей, которые плохо подходят для игр. Для подключения современных мониторов и проекторов рекомендуется использовать цифровые интерфейсы, одним из наиболее распространенных из которых является DVI.
Разъём DVI (вариации: DVI-I и DVI-D )
DVI — это стандартный интерфейс, чаще всего использующийся для вывода цифрового видеосигнала на ЖК-мониторы, за исключением самых дешевых. На фотографии показана довольно старая видеокарта с тремя разъёмами: D-Sub, S-Video и DVI. Существует три типа DVI-разъёмов: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый) и DVI-I (integrated — комбинированный или универсальный):
DVI-D — исключительно цифровое подключение, позволяющее избежать потерь в качестве из-за двойной конвертации цифрового сигнала в аналоговый и из аналогового в цифровой. Этот тип подключения предоставляет максимально качественную картинку, он выводит сигнал только в цифровом виде, к нему могут быть подключены цифровые LCD-мониторы с DVI-входами или профессиональные ЭЛТ-мониторы со встроенным RAMDAC и входом DVI (весьма редкие экземпляры, особенно сейчас). От DVI-I этот разъём отличается физическим отсутствием части контактов, и переходник DVI-to-D-Sub, о котором речь пойдет далее, в него не воткнуть. Чаще всего этот тип DVI применяется в системных платах с интегрированным видеоядром, на видеокартах он встречается реже.
DVI-A — это довольно редкий тип аналогового подключения по DVI, предназначенного для вывода аналогового изображения на ЭЛТ-приемники. В этом случае сигнал ухудшается из-за двойного цифрово-аналогового и аналогово-цифрового преобразования, его качество соответствует качеству стандартного VGA-подключения. В природе почти не встречается.
DVI-I — это комбинация двух вышеописанных вариантов, способная на передачу как аналогового сигнала, так и цифрового. Этот тип применяется в видеоплатах наиболее часто, он универсален и при помощи специальных переходников, идущих в комплекте поставки большинства видеокарт, к нему можно подключить также и обычный аналоговый ЭЛТ-монитор со входом DB-15F. Вот как выглядят эти переходники:
Во всех современных видеокартах есть хотя бы один DVI-выход, а то и два универсальных разъёма DVI-I. D-Sub чаще всего отсутствуют (но их можно подключать при помощи переходников, см. выше), кроме, опять же, бюджетных моделей. Для передачи цифровых данных используется или одноканальное решение DVI Single-Link, или двухканальное — Dual-Link. Формат передачи Single-Link использует один TMDS-передатчик (165 МГц), а Dual-Link — два, он удваивает пропускную способность и позволяет получать разрешения экрана выше, чем 1920×1080 и 1920×1200 на 60 Гц, поддерживая режимы очень высокого разрешения, вроде 2560×1600. Поэтому для самых крупных LCD-мониторов с большим разрешением, таких как 30-дюймовые модели, а также мониторов, предназначенных для вывода стереокартинки, обязательно будет нужна видеокарта с двухканальным выходом DVI Dual-Link или HDMI версии 1.3.
В последнее время широкое распространение получил новый бытовой интерфейс — High Definition Multimedia Interface. Этот стандарт обеспечивает одновременную передачу визуальной и звуковой информации по одному кабелю, он разработан для телевидения и кино, но и пользователи ПК могут использовать его для вывода видеоданных при помощи HDMI-разъёма.
На фото слева — HDMI, справа — DVI-I. HDMI-выходы на видеокартах сейчас встречаются уже довольно часто, и таких моделей всё больше, особенно в случае видеокарт, предназначенных для создания медиацентров. Просмотр видеоданных высокого разрешения на компьютере требует видеокарты и монитора, поддерживающих систему защиты содержимого HDCP, и соединенных кабелем HDMI или DVI. Видеокарты не обязательно должны нести разъём HDMI на борту, в остальных случаях подключение HDMI-кабеля осуществляется и через переходник на DVI:
HDMI — это очередная попытка стандартизации универсального подключения для цифровых аудио- и видеоприложений. Оно сразу же получило мощную поддержку со стороны гигантов электронной индустрии (в группу компаний, занимающихся разработкой стандарта, входят такие компании, как Sony, Toshiba, Hitachi, Panasonic, Thomson, Philips и Silicon Image), и большинство современных устройств вывода высокого разрешения имеет хотя бы один такой разъём. HDMI позволяет передавать защищенные от копирования звук и изображение в цифровом формате по одному кабелю, стандарт первой версии основывается на пропускной способности 5 Гбит/с, а HDMI 1.3 расширил этот предел до 10,2 Гбит/с.
HDMI 1.3 — это обновленная спецификация стандарта с увеличенной пропускной способностью интерфейса, увеличенной частотой синхронизации до 340 МГц, что позволяет подключать дисплеи высокого разрешения, поддерживающие большее количество цветов (форматы с глубиной цвета вплоть до 48 бит). Новой версией спецификации определяется и поддержка новых стандартов Dolby для передачи сжатого звука без потерь в качестве. Кроме этого, появились и другие нововведения, в спецификации 1.3 был описан новый разъём mini-HDMI, меньший по размеру по сравнению с оригинальным. Такие разъёмы также используются на видеокартах.
HDMI 1.4b — это последняя новая версия данного стандарта, вышедшая не так давно. В HDMI 1.4 появились следующие основные нововведения: поддержка формата стереоотображения (также называемого «3D») с поочередной передачей кадров и активными очками для просмотра, поддержка Fast Ethernet-соединения HDMI Ethernet Channel для передачи данных, реверсивный аудиоканал, позволяющий передавать цифровой звук в обратном направлении, поддержка форматов разрешения 3840×2160 до 30 Гц и 4096×2160 до 24 Гц, поддержка новых цветовых пространств и самый маленький разъём micro-HDMI.
В HDMI 1.4a поддержка стереоотображения была значительно улучшена, появились новые режимы Side-by-Side и Top-and-Bottom в дополнение к режимам спецификации 1.4. И наконец, совсем свежее обновление стандарта HDMI 1.4b произошло буквально несколько недель назад, и нововведения этой версии пока неизвестны широкой публике, да и устройств с его поддержкой пока что на рынке нет.
Собственно, наличие именно разъёма HDMI на видеокарте необязательно, во многих случаях его может заменить переходник с DVI на HDMI. Он несложен и поэтому прилагается в комплекте большинства современных видеокарт. Мало того, современные GPU имеют встроенный аудиочип, необходимый для поддержки передачи звука по HDMI. На всех современных видеокартах AMD и NVIDIA нет необходимости во внешнем аудиорешении и соответствующих соединительных кабелях, и передавать аудиосигнал с внешней звуковой карты не нужно.
Передача видео- и аудиосигнала по одному HDMI-разъёму востребована прежде всего на картах среднего и низшего уровней, которые устанавливают в маленькие и тихие баребоны, используемые в качестве медиацентров, хотя и в игровых решениях HDMI применяется часто, во многом из-за распространения бытовой техники с такими разъёмами.
Постепенно, в дополнение к распространенным видеоинтерфейсам DVI и HDMI, на рынке появляются решения с интерфейсом DisplayPort. Single-Link DVI передаёт видеосигнал с разрешением до 1920×1080 пикселей, частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета, Dual-Link позволяет передавать 2560×1600 на частоте 60 Гц, но уже 3840×2400 пикселей при тех же условиях для Dual-Link DVI недоступны. У HDMI почти те же ограничения, версия 1.3 поддерживает передачу сигнала с разрешением до 2560×1600 точек с частотой 60 Гц и 8 бит на компоненту цвета (на более низких разрешениях — и 16 бит). Хотя максимальные возможности у DisplayPort немногим выше, чем у Dual-Link DVI, лишь 2560×2048 пикселей при 60 Гц и 8 бит на цветовой канал, но у него есть поддержка 10-битного цвета на канал при разрешении 2560×1600, а также 12 бит для формата 1080p.
Первая версия цифрового видеоинтерфейса DisplayPort была принята VESA (Video Electronics Standards Association) весной 2006 года. Она определяет новый универсальный цифровой интерфейс, не подлежащий лицензированию и не облагаемый выплатами, предназначенный для соединения компьютеров и мониторов, а также другой мультимедийной техники. В группу VESA DisplayPort, продвигающую стандарт, входят крупные производители электроники: AMD, NVIDIA, Dell, HP, Intel, Lenovo, Molex, Philips, Samsung.
Основным соперником DisplayPort является разъём HDMI с поддержкой защиты от записи HDCP, хотя он предназначен скорее для соединения бытовых цифровых устройств, вроде плееров и HDTV-панелей. Ещё одним конкурентом раньше можно было назвать Unified Display Interface — менее дорогую альтернативу разъёмам HDMI и DVI, но основной её разработчик, компания Intel, отказалась от продвижения стандарта в пользу DisplayPort.
Отсутствие лицензионных выплат важно для производителей, ведь за использование в своей продукции интерфейса HDMI они обязаны выплачивать лицензионные сборы организации HDMI Licensing, которая затем делит средства между держателями прав на стандарт: Panasonic, Philips, Hitachi, Silicon Image, Sony, Thomson и Toshiba. Отказ от HDMI в пользу аналогичного «бесплатного» универсального интерфейса сэкономит производителям видеокарт и мониторов приличные средства — понятно, почему им DisplayPort понравился.
Технически, разъём DisplayPort поддерживает до четырёх линий передачи данных, по каждой из которых можно передавать 1,3, 2,2 или 4,3 гигабит/с, всего до 17,28 гигабит/с. Поддерживаются режимы с глубиной цвета от 6 до 16 бит на цветовой канал. Дополнительный двунаправленный канал, предназначенный для передачи команд и управляющей информации, работает на скорости 1 мегабит/с или 720 мегабит/с и используется для обслуживания работы основного канала, а также передачи сигналов VESA EDID и VESA MCCS. Также, в отличие от DVI, тактовый сигнал передаётся по сигнальным линиям, а не отдельно, и декодируется приёмником.
DisplayPort имеет опциональную возможность защиты контента от копирования DPCP (DisplayPort Content Protection), разработанную компанией AMD и использующую 128-битное AES-кодирование. Передаваемый видеосигнал несовместим с DVI и HDMI, но по спецификации допускается их передача. На данный момент DisplayPort поддерживает максимальную скорость передачи данных 17,28 гигабит/с и разрешение 3840×2160 при 60 Гц.
Основные отличительные особенности DisplayPort: открытый и расширяемый стандарт; поддержка форматов RGB и YCbCr; поддержка глубины цвета: 6, 8, 10, 12 и 16 бит на цветовую компоненту; передача полного сигнала на 3 метра, а 1080p — на 15 метров; поддержка 128-битного AES-кодирования DisplayPort Content Protection, а также 40-битного High-bandwidth Digital Content Protection (HDCP 1.3); бо́льшая пропускная способность по сравнению с Dual-Link DVI и HDMI; передача нескольких потоков по одному соединению; совместимость с DVI, HDMI и VGA при помощи переходников; простое расширение стандарта под изменяющиеся потребности рынка; внешнее и внутреннее присоединение (подсоединение LCD-панели в ноутбуке, замена внутренним LVDS-соединениям).
Обновленная версия стандарта — 1.1, появилась через год после 1.0. Её нововведениями стала поддержка защиты от копирования HDCP, важная при просмотре защищенного контента с дисков Blu-ray и HD DVD, и поддержка волоконно-оптических кабелей в дополнение к обычным медным. Последнее позволяет передавать сигнал на ещё бо́льшие расстояния без потерь в качестве.
В DisplayPort 1.2, утверждённом в 2009 году, была вдвое увеличена пропускная способность интерфейса, до 17,28 гигабит/с, что позволило поддержать более высокие разрешения, частоту обновления экрана и глубину цвета. Также именно в 1.2 появилась поддержка передачи нескольких потоков по одному соединению для подключения нескольких мониторов, поддержка форматов стереоотображения и цветовых пространств xvYCC, scRGB и Adobe RGB. Появился и уменьшенный разъём Mini-DisplayPort для портативных устройств.
Полноразмерный внешний разъём DisplayPort имеет 20 контактов, его физический размер можно сравнить со всем известными разъёмами USB. Новый тип разъёма уже можно увидеть на многих современных видеокартах и мониторах, внешне он похож и на HDMI, и на USB, но также может быть оснащён защёлками на разъёмах, аналогичным тем, что предусмотрены в Serial ATA.
Перед тем как AMD купила компанию ATI, последняя сообщила о поставках видеокарт с разъёмами DisplayPort — уже в начале 2007 года, но слияние компаний отодвинуло это появление на какое-то время. В дальнейшем AMD объявила DisplayPort стандартным разъёмом в рамках платформы Fusion, подразумевающей унифицированную архитектуру центрального и графического процессоров в одном чипе, а также будущих мобильных платформ. NVIDIA не отстаёт от соперника, выпуская широкий ассортимент видеокарт с поддержкой DisplayPort.
Из производителей мониторов, объявивших о поддержке и анонсировавших DisplayPort-продукты, первыми стали Samsung и Dell. Естественно, такую поддержку получили сначала новые мониторы с большим размером диагонали экрана и высоким разрешением. Существуют переходники DisplayPort-to-HDMI и DisplayPort-to-DVI, а также DisplayPort-to-VGA, преобразующий цифровой сигнал в аналоговый. То есть даже в случае присутствия на видеокарте исключительно разъёмов DisplayPort, их можно будет подключить к любому типу монитора.
Кроме вышеперечисленных разъёмов, на старых видеокартах также иногда встречаются композитный разъём и S-Video (S-VHS) с четырьмя или семью штырьками. Чаще всего они используются для вывода сигнала на устаревшие аналоговые телевизионные приемники, и даже на S-Video композитный сигнал зачастую получают смешиванием, что негативно влияет на качество картинки. S-Video лучше по качеству, чем композитный «тюльпан», но оба они уступают компонентному выходу YPbPr. Такой разъём есть на некоторых мониторах и телевизорах высокого разрешения, сигнал по нему передается в аналоговой форме и по качеству сравним с интерфейсом D-Sub. Впрочем, в случае современных видеокарт и мониторов обращать внимание на все аналоговые разъёмы просто не имеет никакого смысла.
DisplayPort
Появился в дополнение к DVI и HDMI, так как Single-Link DVI может передать сигнал с разрешением до 1920×1080, а Dual-Link максимум до 2560×1600, то уже разрешение в 3840×2400 для DVI недоступно. Максимальные возможности по разрешению у DisplayPort особо ничем не отличаются от того же HDMI — 3840 х 2160, однако, у него все же есть неочевидные преимущества. Одним из таких является, например, то, что за использование в своих устройствах DisplayPort компаниям не придется платить налог — что, кстати, обязательно, если речь идет о HDMI.
На фото красными стрелками отмечены фиксаторы, которые не позволяют коннектору случайно выпасть из разъема. В HDMI даже версии 2.0 никаких фиксаторов не предусмотрено.
Как вы уже поняли, основным конкурентом DisplayPort является HDMI. У DisplayPort есть альтернатива технологии защиты передаваемых данных от кражи, только называется она чуть по-другому — DPCP (DisplayPort Content Protection). В DisplayPort так же, как и у HDMI присутствует поддержка 3D изображения, передачи звукового контента. Однако, передача аудиосигнала по DisplayPort доступна только в одностороннем порядке. А передача Ethernet данных по DisplayPort вообще невозможна.
В пользу DisplayPort играет и тот факт, что с него есть переходники на все популярные выходы, такие как: DVI, HDMI, VGA (что немаловажно). К примеру, с HDMI существует только один переходник — на DVI. То есть, имея на видеокарте всего один разъем DisplayPort можно подключить старый монитор с одним лишь VGA входом.
К слову, так и происходит — сейчас все больше видеокарт выпускаются вообще без VGA выхода. Максимальная длина обычного DisplayPort кабеля может составлять до 15 метров. Но свое максимальное разрешение DisplayPort может передать на расстоянии не более 3 метров — зачастую этого хватает, чтобы соединить монитор и видеокарту.
Основные компоненты видеокарты
Вот основные компоненты, которые присутствуют во всех видеокартах.
Графический процессор
Графический процессор — это главный компонент и сердце видеокарты. Он также известен как GPU и выполняет всю обработку вашей видеокарты. Как правило, большая часть видеокарт поставляется с одним графическим процессором, но есть и несколько видеокарт с двумя графическими процессорами. Работа графического процессора определяется его архитектурой, известной как его архитектура. Различные серии GPU имеют разную архитектуру GPU. Кроме того, у разных производителей GPU есть собственная архитектура и компоновка процессоров.
Например, в настоящее время последней архитектурой GPU от Nvidia является Pascal, а от AMD — Polaris. В GPU есть сотни и тысячи ядер для параллельной обработки и многозадачности. Функциональность этих процессорных ядер определяется архитектурой графического процессора. Nvidia называет их ядрами CUDA, а AMD называет их потоковыми процессорами, но технически они отличаются друг от друга из-за различных архитектур графических процессоров. Как правило, чем новее архитектура графического процессора, тем лучше производительность видеокарты, а также она имеет меньшее энергопотребление по сравнению со старыми архитектурами.
Это второй по важности компонент видеокарты. VRAM, или видеопамять — это место, где все графические данные и игровые текстуры хранятся для обработки графическим процессором. Более быстрая память действительно может повысить производительность видеокарты до определенного уровня. Следует отметить, что сама по себе память не может повысить производительность в играх, потому что, если ваш графический процессор слабый, у вас никогда не будет большей производительности, независимо от того, насколько быстра ОЗУ.
Для видеокарты доступны различные типы видеопамяти, в зависимости от их скорости и пропускной способности. Память видеокарты включает в себя ОЗУ DDR3, GDDR5, GDDR5X, HBM и HBM2. DDR3 — самый старый и самый медленный из всех и используется в основном в видеокартах начального уровня.
GDDR5 — самая популярная и часто используемая видеопамять, которая используется в видеокартах бюджетного, среднего и высокого класса. GDDR5X почти в два раза быстрее GDDR5 и используется в нескольких топовых видеокартах от Nvidia. Nvidia Titan X, GeForce GTX 1080 и GeForce GTX 1080 Ti используют память GDDR5X. HBM (память с высокой пропускной способностью) и HBM2 являются наиболее совершенными модулями памяти видеокарт для игр и виртуальной реальности (VR) и используются только в высокопроизводительных видеокартах. Radeon R9 Fury X и Radeon Pro используют память HBM.
Память HBM быстрее, занимает меньше места на печатной плате и имеет меньшее энергопотребление по сравнению с памятью GDDR5. Вы можете прочитать полное сравнение всех этих видеопамяти видеокарт, перейдя по приведенной ниже ссылке.
VRM или модуль регулятора напряжения — это основная схема, питающая GPU. VRM преобразует более высокое напряжение источника питания в более низкие уровни напряжения для использования в графическом процессоре. Как правило, он преобразует 12 В примерно в 1 В до 1,5 В (приблизительно), что обычно является уровнем напряжения, на котором работает графический процессор. Наряду с графическим процессором и VRAM, VRM также является одним из наиболее важных компонентов видеокарты. VRM также называют модулем питания процессора (PPM) или просто регулятором напряжения.
Количество регуляторов напряжения на видеокарте варьируется от карты к карте. Некоторые видеокарты имеют большее количество VRM по сравнению с другими. VRM может быть очень горячим, а иногда даже более горячим, чем графический процессор, и им требуется хорошее охлаждение, чтобы видеокарта не выключилась.
Как описано выше, VRAM и VRM — это совершенно разные компоненты, и их не следует путать друг с другом.
Кулер
Каждая видеокарта поставляется с кулером, чтобы поддерживать температуру графического процессора, видеопамяти и VRM на более безопасном уровне. Кулеры видеокарты могут быть активными или пассивными. При активном охлаждении кулер имеет радиатор и вентилятор (HSF), тогда как при пассивном охлаждении кулер имеет единственный радиатор.
В большинстве видеокарт используется активное охлаждение, поскольку обычно оно требует меньше места и обеспечивает лучшее охлаждение, особенно при разгоне, тогда как пассивное охлаждение обычно используется в графических процессорах начального уровня и менее мощных и работает совершенно бесшумно. Но есть несколько хороших видеокарт среднего уровня, которые также поставляются с пассивным кулером или только с радиатором. Кроме того, не рекомендуется разгонять вашу видеокарту с помощью решения для пассивного охлаждения, поскольку оно имеет ограниченную охлаждающую способность.
Слева с активным, а справа с пассивным охлаждением
Количество вентиляторов, используемых в системе активного охлаждения, зависит от производителя видеокарты. Некоторые высокопроизводительные видеокарты также поставляются с жидкостным/водяным охлаждением или гибридным охлаждением. Вы можете узнать больше о решениях для охлаждения видеокарт, перейдя по приведенной ниже ссылке.
Печатная плата
Печатная плата — это основание или плата, на которой установлены все компоненты, включая графический процессор, видеопамять, VRM, конденсаторы, датчики и т.д., А также порты дисплея. Высококлассные видеокарты имеют больше компонентов, поэтому для них требуется печатная плата большего размера по сравнению с видеокартами mi-диапазона и начального уровня.
