通过USB-C集线器解释4K 60Hz视频(2019)

2021-04-23 00:29:03

USB-C提供令人兴奋的新功能,包括通过USB端口连接的外部监视器。 USB-C转换器到DisplayPort或HDMI是常见而廉价的。具有外部监视器支持的USB-C集线器也很常见,但了解其功能和限制可能非常令人困惑。有些是MAC兼容,有些是不是。一些需要驱动程序软件。支持的分辨率和刷新率差异很大。有些人被宣传为“不适合游戏使用”。 alt模式和双模式有提到。价格从20美元到超过$ 300,有什么看起来像非常相似的功能。这里发生了什么?

这是我希望我所希望的高分辨率视频的引导版本。如果您希望将高分辨率的外部显示器连接到USB-C设备,请阅读。

10月20日更新:请参阅本文末尾的注释关于DisplayPort 1.4如何更改景观。

第1课是专注于DisplayPort视频连接,忘记HDMI。您将永远不会找到一个USB-C集线器,通过其HDMI端口提供更好的视频功能,而不是通过其DisplayPort,但您将找到提供更好的DisplayPort分辨率和刷新率的集线器。我强烈怀疑大多数带有HDMI端口的集线器实际上是在内部实现的,具有集成的DisplayPort到HDMI转换器。这是因为对于相同的分辨率和刷新率,可以在USB-C连接上更有效地携带DisplayPort视频。

双模DisplayPort ++连接器能够用作具有简单无源适配器的HDMI连接器(它为3.3V至5V电平转换)。常规DisplayPort连接器无法执行此操作,并且需要具有更多内置智能智能的活动HDMI适配器。否则,我不知道这两个DisplayPort类型之间的任何区别。

24引脚USB-C连接器是理解的关键。下面的图表来自TechDesignForums.com。

USB-C连接器具有四个差分对,称为“车道”,用于携带高速数据。还存在第五个差异对D +和D-,具有旧式USB 2.0数据。

USB 3.1 Gen 2仅使用四个车道中的两个,如表中的两行中所示。另外两个车道基本上浪费(它们将被USB 3.2使用)。可以重新允许这两个泳道以携带本机DisplayPort信号,使用所谓的DisplayPort备用模式,如中间表行所示。在这种情况下,USB-C连接器的功能类似于DisplayPort连接器,具有不同的形状和一些额外的USB数据线。没有损失USB 3.1性能。到计算机和外部监视器,这与常规DisplayPort连接完全相同。

DisplayPort的两个通道为一个外部监视器提供足够的带宽,高达4K 30Hz。这对看电影来说没关系,但是30 Hz Windows或MacOS桌面体验是痛苦的。为了保持60 Hz刷新率,您需要缩短2K或更低的分辨率。

如果需要4K 60Hz,5k或多个外部监视器,则需要使用DisplayPort备用模式与所有四个通道用于DisplayPort数据,如表中的底部行中所示。到计算机和外部监视器,这仍然看起来与常规DisplayPort连接完全相同。但现在USB 3.1数据仍然没有车道。只有旧的D + / D-提供较慢的USB 2.0数据。这意味着任何使用该技术的USB-C集线器对于4K60视频不能有任何USB 3.1端口。

外部DisplayPort监视器也可以使用零专用通道来支持DisplayPort备用模式,其中两种方法中的一种。如果计算机的USB-C端口具有Thunderbolt 3功能,则DisplayPort数据可以封装在Thunderbolt数据流中。视频数据只有一种与其他一切复用的一个类型的分组数据。 Thunderbolt 3有足够的带宽来支持这种方式,以这种方式支持多个4K60视频连接,还有足够的带宽对于USB 3.1数据。

这很棒,但霹雳3毂很昂贵,电脑必须有雷电3能力,而且许多电脑都没有。这也看起来与计算机不同 - 与DisplayPort交替模式不同,没有本机DisplayPort信号,没有直接连接计算机的GPU。对于这种方式处理视频,或者如果它全部在芯片组神奇地处理的情况下,这对我是否有表现惩罚并不清楚。我的亨希有没有表现罚款。如果您了解更多,请告诉我。

使用零专用泳道支持外部监视器的其他方法是DisplayLink。该技术压缩了主机侧的视频数据,将其通过USB 3.1连接作为通用数据,并使用像DL-6950这样的特殊芯片将其重新转换为视频。概念上,它就像一个远程桌面连接,用于在家中登录时共享工作计算机的屏幕,除了您的桌面上的一切都发生在本地。

DisplayLink很好,用于通过较低带宽连接挤压高分辨率视频,如USB,或用于在没有霹雳的情况下支持多个高分辨率外部监视器。但如果您有任何替代方案,我认为最佳避免DisplayLink。以下是一些缺点:

需要主机侧驱动程序软件。驾驶员可用性和Mac / Linux的兼容性是不存在的。这就是为什么某些USB-C集线器被宣传为非MAC兼容的原因。

驱动程序软件可以慢慢减慢计算机。它实现了一种虚拟显卡,执行视频数据的动态压缩,这增加了一些CPU开销。

当计算机非常忙碌或有很多其他USB流量时,将出现视频伪影。你会看到像素化,口吃,帧辍学和其他问题。这就是为什么一些USB-C集线器被宣传为“不适合游戏使用”。

USB-C集线器利用DisplayLink的工作基本上与其他功能不同,但您可能不会意识到从读取亚马逊或Newegg上的产品说明和技术规范。如果您不知道您要找的内容,那么很容易购买基于DisplayLink的集线器而不实现它,并不必要地遭受其缺点。

将所有这些知识放在一起,我们可以根据他们对待视频的方式将USB-C集线器分为四类。以下是每个类别中的一些示例。

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这些支持外部监视器高达4K60,或可能为5K,但只能提供USB 2.0数据。这不是最快的,但它足以让键盘和小鼠和基本打印机。他们应该在任何支持DisplayPort交替模式的计算机上工作,通常花费大约30美元。

电缆事务201046 - 1x DisplayPort,POWER,Ethernet,1x USB2电缆事务201055 - 2X DisplayPort,POWER,Ethernet,2x USB2单张选秀24274 - 1X DisplayPort,电源线201026 - 1x DisplayPort,电源Baseus B07P713FPD - 1X DisplayPort,Power

这些支持外部监视器高达4K30以及USB 3.1数据。许多人被宣传为简单的“4K”而不提及刷新率。它们应该在任何支持DisplayPort交替模式的计算机上工作,通常达到30美元至150美元。

Hootoo HT-UC001 - 1X HDMI,3x USB3,电源,读卡器Omnimaster B07KRMRJZD - 1X HDMI,1X迷你DisplayPort,POWER,Ethernet,2X USB3,读卡器,MIC ANKER AK-A83310A1 - 1X HDMI,3x USB3,以太网VAVA VA -uc006 - 1x HDMI,3x USB3端口,电源,以太网,卡读卡器STARTECH DK30C2DAGPD - 2X DisplayPort(可切换2或4个车道),电源,以太网,2x USB2 / 3

这些支持多个外部监视器,最高可达4K60,或可能为5K,以及USB 3.1数据。但它们通常只与Windows计算机,而不是Mac或Linux机器兼容,并且它们具有其他性能缺点。他们花费约150-200美元。

可插拔UD-3900 - 包括1x HDMI,1x DVI可插拔UD-ULTC4K - 包括2x DisplayPort,1x HDMI可插拔UD-6950H - 包括2x DisplayPort,2x HDMI SIIG Judk0811S1 - 包括2x DisplayPort,2x HDMI

这些支持两个外部监视器,最高可达4K60,或可能为5K,以及USB 3.1数据。他们应该在任何具有霹雳3支持的计算机上工作。它们是最昂贵的选择,典型成本约为250美元至300美元。

OWC OWCTB3DK12PSG - 包括1X雷电显示可插拔TBT3-UDV - 包括1x DisplayPort,1x Thunderbolt显示屏电缆107014 - 包括1x HDMI,1x Thunderbolt Display Kensington SD5200T - 包括1X DisplayPort,1x Thunderbolt Display Elgato 10DAA4101 - 包括1X DisplayPort ,1x Thunderbolt Display Belkin F4U095TT - 包括1x DisplayPort,1x Thunderbolt Display Caldigit TS3 - 包括1x DisplayPort,1x Thunderbolt显示屏

最后,我们有一个有趣的非品牌USB-C集线器,售价约为30美元,要求4K60视频支持和USB3.1数据支持。搜索亚马逊,你会发现很多这些。基于USB-C和DisplayPort的知识,我们现在知道这是不可能使用DisplayLink或Thunderbolt 3.这些产品都符合他们的能力!它们非常可能是使用四个车道的替代模式设计。他们可能有蓝色USB端口标记为“USB 3.1”,但随着何种评论的评论,它们仅提供USB 2.0数据速度。

澄清:请参阅1月份下面的评论。其中一些集线器可以支持4K60视频或USB3.1数据,但并非同时也不适当。

Koopman B07J4XSSXV - 1X HDMI,电源,1x USB WBPINE HUB3-1 - 1X HDMI,电源,1x USB KOPEN B07M5DMYKY - 1X HDMI,POWER,3x USB NewPower B07PQ5GZK1 - 1X HDMI,POWER,3x USB

USB-C连接的外部监视器的经验是什么?在评论中留言。

USB-C视频选项已经非常令人困惑,现在他们更加令人困惑。上面的分析对于DisplayPort 1.2设备来说是正确的,这是我写这篇文章时最常见的类型。我目前的计算机和监视器使用显示端口1.2,您也可能做。

DisplayPort 1.4于2016年推出,但DP1.4的产品在市场上没有普及,直到大约2019年。现在,DP1.4支持变得越来越普遍,4K60 USB-C视频的景观已发生变化。

DisplayPort 1.4可以仅使用两个通道提供4K 60Hz视频,具有名为HBR3的新的高比特率模式,其中压缩模式称为DSC。这使得可以在同一集线器中获取4K60视频和USB 3.1端口,但仅当计算机,集线器和监控所有支持DisplayPort 1.4和HBR3。

为兼容设备购物可能是一个挑战,因为DisplayPort版本并不总是宣传。 例如,此Anker PowerExpand A8383 Hub是应支持同时4K60视频和USB3.1数据的Hub,但“DisplayPort”或“1.4”单词“1.4”在Amazon项目描述文本中的任何位置都不会出现。 其中一个产品照片包含一些(不可搜索的)文本,说“请确认您的设备支持DP 1.4”,但很易于错过。 制造商的网站在文本中提及DP1.4,但它在故障排除脚注中的页面上。 因此,您可能需要挖掘技术规范或下载手册,以便在购买新的集线器,计算机或显示器时确认DisplayPort 1.4支持。