با پورت های HDMI و DisplayPort بیشتر آشنا شویم

استانداردهای HDMI و Displayport شباهت‌های زیادی به هم دارند و تفاوت عمده‌ی آن‌ها، استفاده‌ی بیشتر از یکی در تلویزیون‌ها و دیگری در کامپیوترهای شخصی است.

HDMI را در بیشتر اتصالات دیجیتالی که در وسایل گوناگون مثل تلویزیون‌ها‌، ست‌تاپ‌باکس‌ها، پخش‌کننده‌های بلوری، گیرنده‌های صوتی تصویری، کنسول‌های بازی، دوبین‌های دیجیتال و دوربین‌های فیلم‌برداری می‌بینیم. حتی در برخی گوشی‌ها و تبلت‌ها هم از این پورت استفاده شده است. 

اما حضور پر رنگ HDMI ممکن است شما را از دیگر پورت‌های دیجیتال صوتی تصویری غافل کند. یکی از درگاه‌های سریع و کاربردی، دیسپلی پورت (DisplayPort) است. دیسپلی‌پورت را در جدیدترین کامپیوترها، کارت‌های گرافیک و همچنین لپ‌تاپ‌های مخصوص کاربران تجاری، درکنار HDMI می‌بینیم. البته در عموم کامپیوترها که برای کاربران عادی طراحی شده‌اند، کمتر با این پورت مواجه شده‌ایم؛ اما به‌هرحال روند بازار به‌مرور به استفاده‌ی بیشتر از دیسپلی‌پورت هم پیش می‌رود.

هر دو پورت HDMI و دیسپلی‌پورت قادر به ارسال ویدیوی دیجیتال با رزولوشن 4K به نمایشگر هستند. اما تفاوت این دو پورت در چیست؟ آیا یکی از آن‌ها نسبت به دیگری برتری یا کاربردهای وسیع‌تری دارد؟ به‌علاوه، آینده‌ی استانداردهای مذکور با اوج گرفتن استفاده از پورت USB-C به کدام سو می‌رود؟ در ادامه‌ی مطلب، به این سؤال‌ها پاسخ می‌دهیم. استانداردهای HDMI و DisplayPort از استانداردهای مرسوم انتقال محتوای رسانه‌ای هستند که با وجود تفاوت‌های جزئی، شباهت‌های زیادی با هم دارند. هریک از آن‌ها قابلیت‌هایی را به پورت ارتباطی اضافه می‌کند و توانایی‌هایی تقریبا خاص خود را دارد که در ادامه به مقایسه آن‌ها می‌پردازیم.

تاریخچه

HDMI مخفف High Definition Multimedia Interface یا رابط چندرسانه‌ای کیفیت بالا است و از زمانی‌که ۶ غول دنیای الکترونیک یعنی شرکت‌های هیتاچی، پاناسونیک، فیلیپس، سیلیکون ایمیج، سونی و توشیبا به سمت استفاده از آن حرکت کردند، بیش از ۱۸ سال گذشته است. امروزه این پورت تحت لیسانس سیلیکون ایمیج در وسایل گوناگون مورد استفاده قرار می‌گیرد و سایر شرکت‌ها باید در قبال استفاده از آن هزینه‌ای را به این شرکت بپردازند. مشخصات پورت و استاندارد هم توسط سیلیکون ایمیج به‌روز می‌شود.

و اما دیسپلی‌پورت عمر کمتری نسبت به HDMI دارد. این پورت تحت نظر اتحادیه‌ی استانداردهای الکترونیکی ویدئو یا VESA توسعه یافته و توسط همین اتحادیه کنترل می‌شود. این اتحادیه شامل شرکت‌های زیادی است، از AMD تا ZIPS، همگی عضو VESA هستند.

در سال ۲۰۰۶ دیسپلی‌پورت به‌عنوان جایگزینی برای پورت آنالوگ VGA (یا Video Graphic Array به‌معنی آرایه‌ی گرافیکی ویدیویی) که در سال ۱۹۸۷ معرفی شده بود و همچنین پورت DVI (یا Digital Video Interface به‌معنی رابط ویدیویی دیجیتال) که در سال ۱۹۹۹ معرفی شده بود، معرفی شد. این دو پورت اصولاً برای کامپیوترها طراحی شده بودند. دیسپلی‌پورت یک استاندارد کاملا رایگان است که البته در زمان معرفی توانایی مقابله با استاندارد چهار ساله‌ی HDMI را نداشت.

نکته‌ی جالب‌توجه اینکه از ۶ شرکت حاضر در انجمن توسعه‌ی HDMI، تنها دو شرکت هیتاچی و فیلیپس در اتحادیه‌ی VESA عضو نیستند و سایر آن‌ها، دیسپلی‌پورت را همراهی خواهند کرد.

کانکتورها

کانکتور HDMI دارای ۱۹ پین است و معمولاً در سه اندازه‌ی گوناگون استفاده می‌شود. نوع A استاندارد است، نوع C مینی نام دارد و نوع D که کوچک‌ترین اندازه را دارد، میکرو نامیده می‌شود. پرکاربردترین اندازه همان نوع A است و البته یک اندازه‌ی دیگر به‌نام E هم معرفی شده که بیشتر در صنعت خودرو کاربرد دارد.

بیشتر کانکتورهای HDMI ازطریق اصطکاک در موقعیت خود قفل می‌شوند و لذا محکم در سوکت فرو می‌روند اما برخی از سازندگان مکانیزم‌های خاصی برای قفل شدن کانکتور پیش‌بینی کرده‌اند که از شل شدن آن جلوگیری می‌کند.

سه اندازه‌ی متداول کانکتور HDMI در تصویر زیر نمایش داده شده‌اند:

دیسپلی‌پورت دارای ۲۰ پین است و در دو اندازه تولید می‌شود: دیسپلی‌پورت و مینی دیسپلی‌پورت، توجه کنید که اندازه‌ی مینی در تبلت سرفیس پرو مایکروسافت به کار رفته است. همچنین در کامپیوترهای مک و بسیاری اولترابوک‌ها هم پیش از پیاده‌سازی USB-C، شاهد استفاده از مینی دیسپلی‌پورت بوده‌ایم.

اینتل با ترکیب کردن امکانات مینی دیسپلی‌پورت و اطلاعات رابط PCI Express، رابط جدیدی به‌نام تاندربولت را معرفی کرد. به تازگی نسل جدید این فناوری معرفی شده است که می‌توانید جزئیات آن را در مقاله «اینتل جزئیات پروتکل تاندربولت 4 را به‌همراه استانداردهای مرتبط با USB4 منتشر کرد» مطالعه کنید.

بیشتر کانکتورهای دیسپلی‌پورت برای قفل‌شدن از مکانیزم‌های مختلف بهره می‌برند تا ارتباط به‌صورت ناگهانی قطع نشوند اما در مشخصات رسمی و الزامی کانکتور دیسپلی‌پورت، اثری از مکانیزم قفل شونده نمی‌بینیم.

کابل

نکته‌ی مهمی که باید در کابل‌های HDMI مدنظر داشته باشید، عدم اشاره به مواد تولید کابل است. درواقع مشخصات استاندارد، تنها تعداد سیم‌ها و اتصال‌های پین را در بخش الگوی ساخت مشخص می‌کنند و همچنین مشخصات کابل نیز در دسته‌ی Category 3 قرار می‌گیرد، یعنی جفت‌های پیچیده دور هم بدون الزام به استفاده از پوشش دارد. به همین دلیل، سیگنال‌های HDMI را می‌توان با استفاده از کابل‌های CAT5 یا CAT6 هم حداکثر تا رزولوشن 1080p منتقل کرد. حتی کابل‌های فیبر نوری هم امکان انتقال سیگنال‌ها را دارند. ازطرفی کابل‌های اکتیو که از مدارهای تقویت سیگنال هم بهره می‌برند را می‌توان در طول‌های بلندتر و ضخامت کمتر هم به‌کار برد (حداکثر ۴۰ متر در مقایسه با حداکثر ۲۰ متر در کابل‌های معمولی). کابل‌های نازک‌تر خصوصا در مواقعی که نیاز به خم شدن داشته باشند، کمتر از کابل‌های ضخیم دچار شکستگی می‌شوند.

مشخصاتی که برای شرح دادن کابل‌ها استفاده می‌شود، شاید برای کاربر نهایی و انتخاب کابل مناسب برای دستگاه مدنظر، گیج‌‌کننده به‌نظر برسد. ابزارهای آنلاینی هم وجود دارند که کابل مناسب HDMI را پیشنهاد می‌دهند، اما درمجموع می‌توان ادعا کرد که یک کابل قدیمی هم احتمالا با استانداردهای جدیدتر هماهنگ خواهد بود و رزولوشن بالا را با عمق رنگ کافی منتقل می‌کند.

درحال‌حاضر سه استاندارد پهنای باند و لوگو روی کابل‌های HDMI استفاده می‌شود که هر کدام یک نسخه‌ی جانبی دارای قابلیت انتقال اترنت هم دارند. دسته‌های جدید، شامل کابل‌های جدید سری Ulltra از استاندارد HDMI 2.1 هم می‌شوند.

• کابل Standard HDMI: پهنای باند کافی برای انتقال ویدئو در رزولوشن‌های 720p و 1080p. نسخه‌ی اترنت توانایی انتقال سیگنال تا سرعت ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه را دارد.
• کابل High Speed HDMI: این کابل‌ها توانایی انتقال ویدئو تا رزولوشن 2160p یا همان 4K یا 4K UHD را دارند، اما محدود به نرخ نوسازی ۲۴ هرتز می‌شوند. نسخه‌ی اترنت نیز سرعت ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه دارد.
• کابل UltraHigh Speed HDMI: نسخه‌ی اولترا طبق استاندارد HDMI 2.1 حداکثر سرعت ۴۸ گیگابیت‌برثانیه را ارائه می‌کند که برای انتقال محتوای 8K یا 8K UHD کافی خواهد بود و حتی درصورت فشرده‌سازی ویدئو، قابلیت انتقال 10K را هم خواهد داشت. سرعت نسخه‌ی اترنت اولترا نیز همان ۱۰۰ مگابیت‌برثانیه است.

^{هنگام خرید یک کابل HDMI برای انتقال ویدیوها از کامپیوتر یا پخش‌کننده بلوری به نمایشگر، به برچسب آن توجه کنید}

همان‌طور که گفته شد، شاید کابل‌های قدیمی HDMI هم برای انتقال ویدئو در رزولوشن‌های جدیدتر 4K و 8K را داشته باشند. البته شاید در 8K نتوان به‌خوبی پیش‌بینی توانایی داشت، اما امتحان کردن آن‌ها خالی از لطف نیست.

در کابل‌های دیسپلی‌پورت شاهد پیچیدگی کمتری هستیم. مشخصات کابل مخصوص این استاندارد تنها در ابعاد پنج متری ساده بیان می‌شود و دو کانکتور فول و مینی هم وجود دارند. البته در دیسپلی‌پورت هم مانند HDMI شاهد انواع گوناگون با سطوح مجوز متفاوت طبق فهرست پایین هستیم:

• کابل RBR DisplayPort: این کابل که مخفف Reduced Bit Rate است، سرعت ۶/۴۸ گیگابیت‌برثانیه را طبق استاندارد DisplayPort 1.0 ارائه می‌کند.
• کابل Standard DisplayPort: کابل مخصوص HBR یا High Bit Rate که سرعت ۱۰/۸ گیگابیت‌برثانیه را برای HBR و ۲۱/۶ گیگابیت‌برثانیه را برای HBR2 ارائه می‌کند.
• کابل DP8K: برای HBR3 سرعت ۳۲/۴ گیگابیت‌برثانیه را طبق استاندارد DisplayPort 1.3 ارائه می‌کند. برای UHBR 10 نیز سرعت ۴۰ گیگابیت‌برثانیه را طبق استاندارد DisplayPort 2.0 ارائه می‌کند.

^{دو کانکتور دیسپلی‌پورت و مینی دیسپلی‌پورت}

کابل‌های مسی اکتیو دیسپلی‌پورت، برق را از اتصال دیسپلی‌پورت دریافت می‌کنند و یک تقویت‌کننده‌ی سیگنال متصل به کانکتور، وارد عمل می‌شود. درنتیجه می‌توان از کابل‌های اکتیو در طول‌هایی بیشتر نسبت به کابل‌های پسیو استفاده کرد.

پین بیستم در مشخصات دیسپلی‌پورت برای انتقال برق طبق استاندارد تاندربولت استفاده می‌شود، اما ابتدا برای دیسپلی‌پورت تعریف شده بود. به‌هرحال، اختلال استانداردها مشکلاتی را ایجاد کرد و درنهایت پین بیستم از کابل‌ها حذف شد. به همین دلیل اکنون دو نوع کابل دیسپلی‌پورت و تاندربولت در بازار وجود دارند. کابل‌های قدیمی دیسپلی‌پورت شاید ۲۰ پین داشته باشند. درنتیجه شاید نتوان در برخی از پیکربندی‌‌های جدید از آن‌ها استفاده کرد.

برای انتخاب کابل‌ها، هرچه طول کمتری را انتخاب کنید، بهتر خواهد بود. برای طول‌های بلند، کابل‌های اکتیو انتخاب‌های بهتری هستند.

مقایسه پهنای باند HDMI و دیسپلی‌پورت

HDMI که اخیرا نسخه‌ی ۲/۱ آن توسعه داده شد، توانایی پشتیبانی از بیت‌ریت تا ۴۸ گیگابیت‌برثانیه را دارد. VESA اخیرا استاندارد جدید دیسپلی‌پورت را در نسخه‌ی ۲/۰ معرفی کرد که ظرفیت پشتیبانی استاندارد را تا ۸۰ گیگابیت‌برثانیه افزایش می‌دهد. البته هنوز دیسپلی‌پورت ۲/۰ را در دستگاه‌های زیادی مشاهده نمی‌کنیم و HDMI 2.1 نیز که بسیاری از قابلیت‌هایش برای تولیدکننده‌ها انتخابی هستند، در محصولات زیادی در دنیای واقعی دیده نمی‌شود. به‌عنوان نمونه می‌توان به تلویزیون‌های جدیدی 8K از شرکت سامسونگ اشاره کرد که از پهنای باند ویدیویی بیشتر با HDMI 2.1 بهره می‌برند. البته آن‌ها از eARC برای انتقال صدا پشتیبانی نمی‌کنند. تلویزیون‌های جدید 8K ال‌جی، پشتیبانی از هردو را به کاربر ارائه می‌کنند. ظاهرا تا آینده‌ی نه‌چندان نزدیک، وضعیت بازار به همین منوال ادامه پیدا خواهد کرد.

همان‌طور که در تصویر بالا و پایین می‌بینید، HDMI و دیسپلی‌پورت در سال‌های گذشته پهنای باند تحت پشتیبانی را افزایش داده‌اند.

استانداردهای HDMI و دیسپلی‌پورت ازلحاظ کاربردهای مرسوم و ملموس شباهت‌های زیادی با هم دارند. حتی در صنعت هم آن‌ها را به‌نوعی استانداردهای تعارفی می‌دانند که تفاوت چندانی به‌همراه ندارند. درواقع، HDMI قابلیت Display Stream Compression انجمن VESA را ارائه می‌کند که یکی از ظرفیت‌های مهم استاندارد محسوب می‌شود. مشخصات جدیدی که برای دیسپلی‌پورت مطرح شد نیز بسیار عالی هستند، اما ازطرفی HDMI هم قابلیت‌های متعددی دارد که برای اغلب کاربران بازار صوتی و تصویری، بیش از حد نیاز هستند.

هر دو استاندارد، قابلیت اتصال و ارتباط داده‌ای با نمایشگرهای قدیمی‌تر را دارند. می‌توان با استفاده از آداپتورهای تبدیل یا کابل‌های مخصوص، از این استانداردها برای ارتباط با نمایشگرهای قدیمی‌تر استفاده کرد. به‌عنوان مثل، تبدیل‌های HDMI به VGA و DVI یا تبدیل دیسپلی‌پورت به VGA و DVI و HDMI بسیار مرسوم هستند. به‌علاوه، هر دوی آن‌ها از نسل‌های قبلی هم پشتیبانی می‌کنند و هر استاندارد را می‌توان برای اتصال به قدیمی‌ترین نسل خودش استفاده کرد.

در جدول زیر، مشخصات و قابلیت‌های چند نسخه از استانداردهای HDMI و DisplayPort را مشاهده می‌کنید.

استانداردهای HDMI و  دیسپلی‌پورت، کارایی مشابهی دارند، اما آن را در روش‌های متفاوتی انجام می‌دهند. به‌علاوه، برخی از قابلیت‌ها منحصر به یکی از آن‌ها می‌شود. همان‌طور که در جدول دیدید، HDMI به‌‌صورت اختصاصی از CEC یا Consumer Electronics Control پشتیبانی می‌کند تا تمامی سیستم‌های صوتی و تصویری را کنترل کند. کابل HDMI همچنین قابلیت حمل اطلاعات اترنت را هم دارد که نیاز به ساخت کابل پیچیده و توانمند را بیشتر می‌کند. درمقابل، دیسپلی‌پورت سابقه‌ی خوبی در بازار محصولات الکترونیکی مصرف‌کننده ندارد و حتی با پشتیبانی مشروط، به‌ندرت از CEC در آن استفاده می‌شود.

استفاده از چند نمایشگر با HDMI یا DisplayPort

شاید مهم‌ترین تفاوت کاربردی دو استاندارد را بتوان در پشتیبانی از نمایشگرهای متعدد کنار هم تفسیر کرد. دیسپلی‌پورت تا چهار نمایشگر را پشتیبانی می‌کند، اما HDMI به حداکثر دو نمایشگر محدود می‌شود و به‌ندرت از قابلیت چند نمایشگر آن استفاده می‌کنند.

نکته‌ی قابل‌توجه اینکه سرعت‌های ۴۸ و ۸۰ گیگابیت‌برثانیه ذکر شده در بالا، سرعت‌های انتقال داده‌ی خام در استانداردها هستند. دیسپلی‌پورت ۲/۰، چهار خط انتقالی دارد و حدودا سرعت ۷۷/۳۷ گیگابیت‌برثانیه را ارائه می‌کند (یعنی برای هر خط، ۱۹/۳۴ گیگابیت‌برثانیه). درمقابل، دیسپلی‌پورت 1.4a، سرعت حداکثری ۳۲/۴ گیگابیت‌برثانیه (۶/۴۸ گیگابیت‌برثانیه در هر خط) را به‌همراه دارد. سرعت‌های واقعی برای HDMI 2.0 و HDMI 2.1 نیز به ترتیب ۱۴/۴ و ۴۲/۶ گیگابیت‌برثانیه گزارش می‌شود.

ازلحاظ رزولوشن تحت پشتیبانی، برای HDMI فرمول‌های متعدد تقریبا دقیقی وجود دارد که می‌توان در تصاویر زیر، نتیجه‌ی محاسبه با یکی از آن‌ها را مشاهده و بررسی کرد. برای دیسپلی‌پورت نیز تقریبا همین مقادیر ثابت هستند. برای درک بهتر توانایی دیسپلی‌پورت 1.4a باید بدانید که این استاندارد توانایی پشتیبانی از چهار نمایشگر 4K UHD را با عمق رنگ هشت بیت و نرخ نوسازی ۶۰ هرتز دارد. برای عمق رنگ ۱۰ بیتی نیاز به استاندارد جدیدتر یا استفاده از DSC دارید.

پهنای باند موردنیاز برای رزولوشن‌های مختلف ویدئو

پشتیبانی از HDR

همان‌طور که در جدول مشاهده کردید، هر دو استاندارد از HDR پشتیبانی می‌کنند که طیف رنگ و روشنایی بالاتر را به‌هرماه دارد. ازطرفی HDMI 2.0x تنها از متادیتا استاتیک یا HDR10 پشتیبانی می‌کند. درمقابل، HDMI 2.1 و DisplayPort 1.4a و DisplayPort 2.0 از متادیتا داینامیک یا همان +HDR10 و موارد دیگر، پشتیبانی می‌کنند. متادیتا استاتیک یعنی داده‌ی تنظیمات تلویزیون در شروع ویدئو و تنها یک بار ارسال می‌شود. در متادیتا داینامیک، در جریان پخش ویدئو شاهد ارسال داده‌ی تنظیمات هستیم که تنظیمات را با بازدهی بهتر تنظیم می‌کند. دالبی ویژن از فرمت‌هایی است که در پروتکل‌های استریم قدیمی‌تر استفاده می‌شود و همه‌ی نسخه‌های اخیر هر دو استاندارد، از آن پشتیبانی می‌کنند.

انتقال صدا

در بخش دیگری از مشخصات و قابلیت‌های دو استاندارد، شاهد مقادیر قابل پشتیبانی در بخش صدا هستیم. هر دو استاندارد، صدای 192Hz/24-bit را پشتیبانی می‌کنند، اما در HDMI انتقال صدا تنها در یک اتصال کابل انجام می‌شود. چنین رزولوشنی برای پخش محتوای صوتی باکیفیت با یک پخش‌کننده‌ی صوتی HD و یک گیرنده‌ی A/V عالی به‌نظر می‌رسد. ازطرفی برای انتقال صدا از یک تونر تلویزیون یا انتقال آن از میان دستگاهی متصل به تلویزیون یا گیرنده‌ی A/V، هر دو استاندارد HDMI 1.4 و 2.0 از ARC استفاده می‌کنند که محدود به دو کانال 44.1Hz/16-bit غیر فشرده می‌شود.

ARC یا Audio Return Channel از صدای ۵/۱ فراگیر فشرده پشتیبانی می‌کند، اما صدای فشرده‌نشده‌ی ۵/۱ و صدای ۷/۱ و همچنین سمپل‌ریت تا 192kHz/24-bit اکنون تنها در HDMI 2.1 با استاندارد eARC ممکن می‌شوند.

دیسپلی‌پورت ۱/۴ و بالاتر، مشکلات HDMI را ندارند و صدای غیر فشرده‌ی ۷/۱ کانال را در کیفیت 192Hz/24-bit به‌خوبی برای هر چهار نمایشگر (درثورت نیاز) پخش می‌کنند. نسخه‌های قبلی، چنین پشتیبانی را تنها برای یک نمایشگر یا گیرنده ارائه می‌کردند.

آینده فناوری‌های HDMI و DP با پورت USB-C

پس از معرفی استاندارد USB3.1، استاندارد جدیدی برای کانکتورهای ارتباطی هم به دنیای فناوری آمد که امروز به‌عنوان USB-C در اکثر گجت‌ها استفاده می‌شود. این کانکتور قابلیتی مهم و کاربردی به‌نام Alternate Mode دارد که استفاده از آن را برای کاربرهای متنوع ممکن می‌کند. درواقع در پروتکل‌های ارتباطی زیادی می‌توان از پورت USB-C استفاده کرد. به همین دلیل شاهد سازگاری پروتکل‌های متعددی مثل تاندربولت، دیسپلی‌پورت، MHL، VirtualLink و HDMI از این پورت هستیم.

بدین ترتیب کابل و پورت USB-C، نه‌‌تنها قادر به پشتیبانی از استاندارد USB برای انتقال فایل است، بلکه به لطف پشتیبانی از سایر پروتکل‌های ارتباطی و در صورت تعبیه توسط سازنده، می‌توان از آن برای امور دیگری مانند اتصال نمایشگر به کامپیوتر نیز استفاده کرد.

درحال‌حاضر، درگاه کاربردی USB-C بیش از همه با تاندربولت (که شامل دیسپلی‌پورت هم می‌شود)، دیسپلی‌پورت و قطعا USB استفاده می‌شود. استفاده از Alt-mode برای HDMI هم وجود دارد، اما هنوز شاهد استفاده از آن به‌صورت گسترده نیستیم و به‌همین دلیل امکان جایگزین کردن این درگاه با نمونه‌ی HDMI وجود ندارد.

فعالان صنعتی، لزوما همیشه به فکر راحتی کاربران نیستند. درنتیجه هنوز باید منتظر شانس و اقبال و رخدادهای گوناگون باشیم تا شاید روزی از یک نوع کابل برای اتصال انواع دستگاه‌های الکترونیکی استفاده شود. در این صورت بسیاری از هزینه‌ها برای مصرف‌کننده کاهش پیدا می‌کند و قطعا خسارت به محیط‌زیست نیز کمتر خواهد شد.

درنهایت فراموش نکنید که استفاده از USB-C برای DisplayPort 2.0 و HDMI 2.1 کمی عملکرد انتقال محتوا را با محدودیت روبه‌رو می‌کند، چون استاندارد USB 4.0 به‌عنوان‌ جدید‌ترین و سریع‌ترین نمونه‌ی این فناوری، حداکثر پهنای باند ۴۰ گیگابیت‌برثانیه را پشتیبانی می‌کند.