Детали стандартов HDMI 2.1, USB Type C, Bluetooth 5.0

Не очень универсальная последовательная шина

Буква «U» в слове USB означает «универсальный», поэтому, цинично говоря, вполне уместно, что существует несколько версий с различными различиями, которые могут быть или не быть обратно- и перекрестно-совместимыми и даже могут влиять на производительность. несвязанных устройств, потенциально ставя под угрозу безопасность. Если вы разочаровались или даже раньше просто волновались из-за, казалось бы, произвольного способа продвижения протоколов USB (среди других функций), вы не одиноки; Многие недобросовестные онлайн-реселлеры без колебаний пытаются использовать эту путаницу для продажи. Одно из первых и наиболее очевидных противоречий между версией стандарта, например. 2.0 или SuperSpeed по сравнению с популярными форм-факторами разъемов, такими как MicroUSB и Type-C, и разделение этих двух частей стандарта USB - первый шаг к демистификации схемы именования.

В настоящее время на рынке существует три «типа» форматов USB-штекеров, известных как A, B и C, но Type-A и Type-B делятся на подтипы, такие как Micro и Mini. Большинство потребителей будут сталкиваться в основном с тремя форматами гораздо чаще, чем остальные: Type-A, Micro-B и Type-C, но это не значит, что в дикой природе нет других, обычно встречающихся в природе. Тип-A, конечно же, имеет тот же форм-фактор, что и самые ранние разъемы USB. Есть разъем USB Micro-A, но Micro-B завоевал популярность, как только протокол начал поддерживать повышенную пропускную способность. По состоянию на 2020 год он по-прежнему используется огромным количеством портативной электроники, но постепенно уступает место новому поколению USB, Type-C.

Хотя типы A и B невероятно широко распространены среди всех типов устройств, у них есть несколько недостатков. Совершенно очевидно, что они не обратимы, но, кроме того, Micro-B подвергся критике за его долговечность, и оба распространенных формата разъемов почти достигли своих пределов в отношении пропускной способности. USB-C преодолевает все три этих ограничения, предлагая значительно увеличенную пропускную способность (о которой мы вскоре поговорим), улучшенную надежность и обратимость во всех ситуациях. Единственный серьезный недостаток заключается в том, что его внедрение было несколько медленным, учитывая повсеместное распространение старых разъемов, но становится все проще и легче найти свои любимые гаджеты, оснащенные этой универсальной технологией.

USB-разъем завтрашнего дня, уже сегодня

Физическая конфигурация, конечно, только половина проблемы. Стандарты, используемые для связи с помощью этого комбинированного кабеля и разъема, также продолжали развиваться, от сверхраспространенного USB 2.0 (с потолком 480 Мбит / с) до стандарта USB 3.0, также известного как SuperSpeed USB, также известного как USB. 3.1 Gen 1, который предлагает до 5 Гбит/сек, что ровно в 10 раз превышает скорость 2.0. 

Однако не все знают, что это один из немногих недостатков, который действительно проявился при разработке USB 3.0. Из-за дополнительного шума, создаваемого его проводкой, разъемы и концентраторы имеют тенденцию нарушать передачу на частоте 2,4 ГГц, о чем вам нужно помнить, если вы подключаете какой-либо беспроводной контроллер к разъему SuperSpeed USB или рядом с ним. Вообще говоря, чем лучше инженерия и конструкция продукта, тем лучше будет экранирование и меньше помех, которые вы испытаете, но с некоторыми устройствами вам все равно нужно знать об этой проблеме. USB 3.1 Gen 2, который, предположительно, был переименован в USB 3.2 платой USB-IF, удваивает пропускную способность до 10 Гбит / с, и хотя он не очень популярен, он изначально поддерживается множеством материнских плат.

В процессе развития как форм-факторов штекеров, так и протоколов передачи, Type-C стал очевидным будущим стандарта. Он сочетает в себе долговечность Type-A с компактным размером Micro-B и, конечно же, двусторонний. Он полностью обратно совместим со всеми старыми стандартами USB и в настоящее время используется во все более популярном стандарте Thunderbolt 3, который обеспечивает колоссальную пропускную способность 40 Гбит/сек. Интересно, что хотя TB3 был первоначально разработан Intel, они пообещали отказаться от патентованного лицензирования, предоставив протокол Thunderbolt 3 для разработки общедоступного стандарта USB 4, который предположительно будет поддерживать этот потолок пропускной способности 40 Гбит / с, а также разъема Type-C. Это также дает Intel возможность производить Thunderbolt 4, который, несомненно, будет иметь еще большую пропускную способность и по-прежнему будет работать на платформе Type-C.

Type-C обеспечивает дополнительную универсальность в своей способности передавать множество сигналов, обычно связанных с другими форматами вилок и кабелей. Альтернативный режим USB определяет передачу сигналов DisplayPort и HDMI, обеспечивая вывод видео с использованием обоих ключей и прямого подключения USB-C к USB-C. Thunderbolt 3 и, как следствие, грядущий USB 4, делают еще один шаг вперед, позволяя пользователям с портами TB3 и USB 4 подключать комбинированные мониторы и концентраторы USB 3.1 к настольным компьютерам и ноутбукам без ущерба для визуальной точности или пропускной способности USB 3.1. Это особенно удобно для опытных пользователей с мониторами высокого класса, превращая эти современные дисплеи в фактические док-станции с USB-C Power Delivery.

Power Delivery, или USB PD, становится все более важным стандартом, способным обеспечить до 100 Вт интеллектуальной зарядки для огромного количества устройств. Это огромный скачок по сравнению со сравнительно малой мощностью, на которую способны Type-A и Micro-B, и многие современные ноутбуки могут работать только с помощью кабеля питания USB PD, что устраняет необходимость носить с собой здоровенные блоки питания. Тот же самый разъем и протокол зарядки позволяют заправлять аккумуляторы смартфонов почти или точно так же быстро, как и стандартные зарядные устройства OEM, предназначенные для той же цели. USB Power Delivery - еще одна причина того, что протокол Type-C готов полностью захватить область разъемов в ближайшие годы.

Bluetooth - маркетинг, пойманный с поличным?

Это одна из наиболее широко используемых и важных функций мобильных устройств, и, как и USB, она используется огромным количеством устройств. Его наиболее распространенная реализация - беспроводная передача звука, о чем мы скоро поговорим, но в некотором смысле ее наиболее заметным аспектом, ориентированным на потребителя, является номер версии. Подавляющее большинство ноутбуков, планшетов и смартфонов реализовали как минимум версию 4.0 в полной мере, при этом многие используют версию 4.2, хотя в ней нет никаких заметных улучшений для обычных пользователей. Проблема с сегодняшним маркетингом Bluetooth частично ложится на плечи Bluetooth Special Interest Group, или SIG, частично на производителей и частично на маркетинговые отделы.

Вы, наверное, уже пользовались этим протоколом раньше

Возможно, вы видели термин «Bluetooth 5.0», используемый для обозначения возможностей довольно многих телефонов и ноутбуков. Три наиболее важных улучшения, которые он предлагает по сравнению с версией 4.x, - это существенно более мощный физический уровень (по сути, более чувствительное радио), улучшенная скорость передачи данных и оптимизированные методы рекламы, которые позволяют устройствам идентифицировать друг друга, общаться и подключаться более эффективно, и надежно. Однако, когда дело доходит до использования в реальном мире, есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд, и это не совсем положительно или удобно для потребителей. Чтобы производитель объявил о поддержке Bluetooth 5.0, он на самом деле не обязан реализовывать ее полностью. Конечным результатом этого является то, что, несмотря на широкий спектр новых смартфонов и даже некоторые наушники и динамики, рекламирующие совместимость с Bluetooth 5.0, более чем неясно, какие части протокола они приняли. Есть предположение, что это одна из причин, по которой известные производители наушников, такие как Sony и Bose, не решились принять брендинг версии 5.0.

Тем не менее, реализация в целом значительно более эффективна, чем предыдущие версии, и во многих отношениях ее можно считать как минимум вдвое мощнее. Он предлагает вдвое большую пропускную способность, значительно увеличенный диапазон и возможность обмена одного из них на другой с заранее определенной скоростью в устройствах, которым требуется сверхвысокая скорость передачи данных или передача на сверхдальние расстояния. Он допускает не только многоточечные соединения, что Bluetooth 4.0 также может делать с некоторыми устройствами; версия 5.0 даже допускает одновременную передачу, если все звенья цепи поддерживают ее. Он также отличается повышенной безопасностью и позволяет создавать сетевые соединения между несколькими приемниками, что чрезвычайно важно для всех, кто увлекается Интернетом вещей и всеми удобными, забавными и странными творениями, которые идут с ним. Конечно, самой популярной причиной его использования, вероятно, по-прежнему будет прослушивание музыки, что предлагает еще один уровень запутанных, а иногда и вводящих в заблуждение стандартов.

Нередко можно увидеть, как аудиофилы и технические энтузиасты критикуют Bluetooth в целом за низкое качество звука. Хотя это правда, что технически он абсолютно не может соответствовать проводному соединению, это не так просто, как сказать: «Bluetooth имеет плохое качество звука». Передача звука управляется кодеком (набором кодера и декодера), и в текущей экосистеме Bluetooth обычно используется несколько. Самый простой, известный как SBC, был разработан для обеспечения приемлемого качества звука без использования большой полосы пропускания. Каждое беспроводное аудиоустройство на рынке, как правило, поддерживает SBC, но когда дело доходит до точности, определенно наблюдается заметное снижение при использовании SBC по сравнению с проводным соединением или более эффективным кодеком. В других методах используются более эффективные алгоритмы сжатия. К наиболее популярным из них относятся кодеки Qualcomm aptX и aptX HD, которые утверждают, что обеспечивают качество звука, подобное компакт-диску и лучше, чем компакт-диск, и проприетарное кодирование Apple AAC, которое субъективно оценивает качество где-то около качества aptX или aptX HD.

Одним из незначительных недостатков кодеков с высокой скоростью передачи данных является немного более высокая пропускная способность, что может привести к проблемам с подключением в местах, где диапазон 2,4 ГГц сильно перегружен. Начиная с Android 8.0, Sony лоббировала встроенную поддержку своего кодека LDAC, который предлагает значительно более высокое максимальное разрешение, чем любые другие, но здесь это становится еще более сложным. LDAC предлагает три уровня пропускной способности - 330, 660 и 990 кбит / с - и на самой высокой скорости может заметно усилиться заикание и отключение в перегруженных районах. Тем не менее, он позволяет динамическую регулировку скорости, но технические измерения доказывают, что на самом деле он не намного превосходит aptX HD на скорости 330 или 660 Кбит/сек. При 660 Кбит/сек качество звука, по сути, уступает качеству звука aptX HD, а при 330 Кбит/сек оно объективно хуже - хотя не все смогут заметить большую разницу. LHDC от Huawei является прямым конкурентом LDAC, а адаптивная технология Qualcomm aptX должна предлагать лучшее динамическое масштабирование скорости и, таким образом, может лучше преодолевать перегрузки, но ни один из них еще не был принят ни одним из основных динамиков или наушников.

Для того, чтобы действительно инкапсулировать Bluetooth качество звука дебаты, вот один твердый, спорное утверждение. Для подавляющего большинства пользователей Bluetooth - это не только полностью подходящее решение для прослушивания музыки, но и практически невозможно отличить от проводного соединения. Как упоминалось выше, это не выполняется при использовании кодека SBC базового уровня. Однако, чтобы проиллюстрировать эту мысль, подключите пару высококачественных наушников к недавнему смартфону Android с помощью Bluetooth и, используя настройки разработчика, попробуйте вручную переключаться между кодеками и сравнивать их с качеством звука в проводной сети. Очень вероятно, что вы легко заметите разницу в качестве звука между SBC и, например, aptX HD, даже если у вас нет хорошо обученных ушей.

Однако, если вы используете пару наушников с совместимостью с LDAC, вам почти наверняка будет трудно заметить разницу между качеством звука LDAC 900 Кбит/сек верхнего уровня и качеством звука aptX HD или даже aptX для многих. пользователей, если вы не окружены множеством других устройств с активными соединениями Wi-Fi или Bluetooth. Добавьте к этому тот факт, что люди редко, если вообще когда-либо используют наушники Bluetooth в совершенно бесшумной среде, и потребность в технически беспроводном кодеке без потерь практически исчезает. Более того, большинство потоковых сервисов и аудиоколлекций просто не обеспечивают достаточно высокую битовую частоту или частоту дискретизации, чтобы даже воспользоваться преимуществами подключения без потерь.

Это может не относиться к самым привередливым аудиофилам, которые используют мощные усилители для наушников и такие технологии, как планарные магнитные или электростатические драйверы, но для большинства людей Bluetooth абсолютно достаточно, и он не ухудшит качество звука каким-либо заметным образом. Вы определенно найдете бесчисленное множество экспонатов по всему Интернету, измеряющих спад, согласованность спектра и искажения, но помните, что эти объективные измерения, которые проводятся с использованием сложных микрофонов и инструментов отладки, на самом деле не относятся непосредственно к человеческому уху и шаблонам использования. Итак, в конце концов, можно с уверенностью сказать, что передача звука через Bluetooth является надежной и полезной технологией, и, конечно же, хотя производители часто полностью исключают физический разъем, наушники и динамики Bluetooth, безусловно, являются подходящей заменой для большинства люди.

HDMI - больше, быстрее, сильнее 

Мультимедийный интерфейс высокой четкости был принят во всем секторе домашних развлечений, и это очень значительный отход от композитных и компонентных соединений прошлых лет. Версия 1.4 была крупным обновлением, сделанным в 2009 году, которое стало повсеместным среди телевизоров, ресиверов домашнего кинотеатра, игровых консолей и видеокарт, и оно может поддерживать разрешения до 3 840 на 2160 при 30 Гц. Это вмещает большую часть контента, все еще производимого крупными студиями, отчасти потому, что современные методы создания фильмов и телепрограмм фактически используют преимущества принятого стандарта 24 FPS.

Попрощайтесь с DVI

Конечно, вы найдете энтузиастов, которые утверждают, что развлечения с высокой частотой кадров, несомненно, лучше, но когда дело доходит до фильмов и телешоу, на самом деле и однозначно нет. Во-первых, в мире нет оборудования для искусственного освещения, которое могло бы точно имитировать солнечный свет и другое реальное освещение, и при высокой частоте кадров это становится значительно более заметным. Во-вторых, когда вы смотрите фильм или телешоу, то, на что вы не обращаете внимания, почти так же важно, как то, что вы видите и на чем сосредотачиваетесь. Съемка с высокой частотой кадров приводит к тому, что детали фона и искусственное освещение становятся настолько заметными, что напоминают зрителю, что он на самом деле смотрит представление актеров на сцене. Если вы в это не верите, просто посмотрите «Хоббита» с его показом 48 кадров в секунду, а затем по-настоящему подумайте, не будет ли он более захватывающим, чем традиционное производство 24 кадров в секунду.

С другой стороны, это не относится к анимированной или компьютерной графике. Там, где живые боевики, такие как «Хоббит», выглядят странно и нереально при 48 кадрах в секунду, анимационные фильмы, такие как «Как приручить дракона», выглядят просто звездно при интерполяции до 60 кадров в секунду. Точно так же трансляции реальных событий - в частности, спортивных событий в прямом эфире любого рода - также выглядят фантастически при просмотре на частоте 60 Гц. Однако, чтобы достичь 60 Гц при 4K, вам необходимо убедиться, что у вас есть вход HDMI 2.0 на вашем телевизоре или мониторе. Кроме того, естественно, нельзя утверждать, что игры на ПК не намного приятнее при 120 FPS, чем при 60 FPS.

Таким образом, несмотря на несоответствие некоторым форматам мультимедиа, индустрия все время продвигается вперед, и HDMI 2.1 очень близок к горизонту с несколькими важными изменениями. Конечно, на момент написания этой статьи фактически отсутствуют какие-либо источники HDMI 2.1, но с анонсом консолей следующего поколения Sony и Microsoft необходимость в улучшенном стандарте очевидна. Кроме того, в идеале мы увидим выходы HDMI 2.1 на графических процессорах Nvidia RTX 3000 и AMD Big Navi следующего поколения для ПК, которые позволят компьютерным геймерам использовать преимущества современных 4K-телевизоров лучше, чем когда-либо, отчасти потому, что форум HDMI и его участники нет интереса к добавлению возможности подключения DisplayPort и его лучших в настоящее время алгоритмов сжатия к телевизорам в ближайшее время.

HDMI 2.1 предлагает несколько отдельных и важных обновлений по сравнению с 2.0, и хотя, как и Bluetooth 5.0, производители не обязаны реализовывать их все, даже наличие всего одного или двух может иметь значение для многих потребителей. Прежде всего, это поддержка высокой частоты кадров, которая обеспечивает разрешение 4K с частотой до 120 герц из-за скачка пропускной способности с 18 Гбит/сек с 2.0 до 48 Гбит/сек в версии 2.1. Этого также достаточно для 8K при 60 Гц, хотя видео 8K, вероятно, еще какое-то время останется нишевой технологией из-за высокой стоимости дисплеев 8K и отсутствия доступных носителей.

Особое значение для геймеров имеет стандартная переменная частота обновления, или VRR, которая обещает более последовательную и надежную альтернативу относительно проприетарным технологиям G-Sync и FreeSync, предлагаемым Nvidia и AMD. Переменная частота обновления устраняет необходимость в фиксированной частоте кадров с помощью Vsync, обеспечивая плавные переходы кадров независимо от изменений частоты кадров, предотвращая разрывы экрана и большинство двоичных изображений. Еще неизвестно, будут ли новые графические процессоры Nvidia и AMD поддерживать этот VRR стандарта HDMI, но настольные геймеры по-прежнему очень надеются, что это будет так. Также для поклонников интерактивных развлечений важен режим Auto Low Latency Mode, который обнаруживает подключения к совместимым консолям и другим устройствам и изменяет настройки, чтобы минимизировать задержку ввода без заметного ухудшения качества изображения.

Одна очень многообещающая часть HDMI 2.1, метаданные Dynamic HDR, также может быть связана с увеличением пропускной способности и уменьшением задержки. HDMI в настоящее время далеко не так эффективен и, казалось бы, волшебен, как кажется; это связано с рядом причин, некоторые из которых включают в себя неспособность даже высококлассного локального диммирования работать на желаемом уровне. Динамические метаданные призваны помочь в ситуации, позволяя дисплеям изменять локальную яркость практически мгновенно от сцены к сцене или даже от кадра к кадру, что, наряду с неизбежным выпуском панелей Mini и MicroLED, может, мы надеемся, подтолкнуть HDR к мейнстрим как технология, в которую действительно стоит инвестировать. Наконец, любители домашнего кинотеатра оценят технологию Enhanced Audio Return Channel, или eARC, которая улучшает полосу пропускания ARC и обеспечивает 7.1-канальный объемный звук без использования дополнительного кабеля, а также добавляет более эффективные возможности квитирования устройства для повышения простоты использования.

Будущее соединений

У вас есть опыт работы с новыми устройствами USB-C? Нас особенно интересует, насколько хорошо зарядные устройства и концентраторы различных марок работают с высокопроизводительными устройствами с питанием от USB-C, использующими Power Delivery, и насколько быстро USB PD заряжает смартфоны высокого класса. Мы также хотели бы услышать, насколько абсурдна идея о том, что Bluetooth на самом деле обеспечивает отличное качество звука, которым будет вполне удовлетворено для большинства пользователей. По нашему опыту, объективные измерения, предоставляемые стойкими противниками беспроводных аудиофилов, просто не всегда точно отражают реальный опыт прослушивания, но, как всегда, мы рады найти доказательства обратного. Конечно, мы до боли осведомлены о проблемах, которые часто возникают на таких платформах, как Windows, при подключении даже к высокопроизводительным устройствам Bluetooth. Нам также очень любопытно, каково отношение к принятию HDMI 2.1 в основных источниках, таких как консоли и графические процессоры нового поколения. Пожалуйста, дайте нам знать в комментариях, чего вы ждете от всех этих новых и постоянно совершенствующихся стандартов!