Connectique : HDMI, DisplayPort, USB-C et Thunderbolt

Une image est un débit

Chaque seconde, l’ordinateur envoie au moniteur la couleur de chaque pixel de chaque image. Le débit non compressé est un simple produit :

débit = (pixels par image + intervalles de suppression) × images par seconde × bits par pixel

L’intervalle de suppression (blanking) est une courte pause entre les lignes et entre les images, un héritage des tubes cathodiques que les modes d’affichage actuels ramènent à quelques pour cent. Les bits par pixel sont au nombre de 24 pour une couleur en 8 bits et de 30 pour une couleur en 10 bits.

Une image 4K à 60 Hz en 8 bits demande ainsi environ 12,5 Gbit/s. Portez la fréquence à 144 Hz et la profondeur à 10 bits, et le besoin atteint 39 Gbit/s, trois fois plus.

Ce que transporte chaque liaison

Une liaison se définit par son débit brut et par la part qui en reste pour l’image une fois déduit le codage de ligne : le débit utile.

HDMI

Le HDMI 2.0 (18 Gbit/s, débit utile de 14,4) transporte la 4K à 60 Hz ou le 1440p à 144 Hz, en 8 bits. C’est le port de la plupart des moniteurs de bureautique, des cartes graphiques anciennes et de nombreuses stations d’accueil.

Le HDMI 2.1 (jusqu’à 48 Gbit/s, débit utile de 42,7) transporte la 4K à 120 Hz et à 144 Hz en 10 bits sans compression, et ajoute la fréquence de rafraîchissement variable. Attention : la mention « 2.1 » ne garantit pas le débit complet. La norme autorise des ports limités à 24 ou à 40 Gbit/s, et certains moniteurs estampillés HDMI 2.1 n’acceptent rien de plus qu’un signal HDMI 2.0. Cherchez le débit en Gbit/s, ou la mention explicite de la 4K à 120 Hz.

DisplayPort

Le DisplayPort 1.2 (21,6 Gbit/s, débit utile de 17,3) transporte la 4K à 60 Hz et le 1440p à 165 Hz.

Le DisplayPort 1.4 (32,4 Gbit/s, débit utile de 25,9) est le plus répandu sur les moniteurs et les cartes graphiques actuels. Il transporte la 4K à 120 Hz en 8 bits, le 1440p à 240 Hz, et bien au-delà avec la compression DSC.

Le DisplayPort 2.1 définit trois vitesses, UHBR10, UHBR13.5 et UHBR20 (40, 54 et 80 Gbit/s). À la plus élevée, la 4K à 240 Hz en 10 bits passe sans compression. Là encore, un port « 2.1 » peut être limité à la vitesse la plus basse : lisez le niveau UHBR.

Le DisplayPort permet aussi de chaîner plusieurs moniteurs sur une seule sortie (MST), chacun étant relié au précédent. Windows et Linux le gèrent ; macOS n’étend pas le bureau en MST et affiche la même image sur tous les écrans chaînés.

Le DSC : une compression qui ne se voit pas

Le Display Stream Compression réduit le débit d’un facteur allant jusqu’à trois, avec une perte que la VESA qualifie de visuellement imperceptible (visually lossless), ce que confirment des essais contrôlés : les observateurs ne distinguent pas l’image compressée de l’originale. C’est le DSC qui permet la 4K à 144 ou à 240 Hz en DisplayPort 1.4, ou les écrans 5K et 6K sur un seul câble.

Il doit être pris en charge aux deux extrémités, par la carte graphique et par le moniteur. Ses seuls effets secondaires notables sont d’ordre pratique : certaines combinaisons de DSC, de plusieurs écrans et de fréquence de rafraîchissement variable sont refusées par certains pilotes graphiques. Pour un moniteur unique, on peut l’utiliser sans arrière-pensée.

USB-C : un connecteur, plusieurs réalités

Le connecteur ovale USB-C peut transporter à la fois les données, la vidéo et l’alimentation, ce qui permet de relier un ordinateur portable à son moniteur, à son clavier, au réseau et à son chargeur par un seul câble. Mais le connecteur ne garantit rien : chaque fonction est facultative.

La vidéo passe par le DisplayPort Alt Mode : le port USB-C prête ses fils à haut débit à un signal DisplayPort. Quand les quatre paires sont affectées à la vidéo, la liaison dispose de toute la capacité du DisplayPort ; les données USB retombent alors à l’ancienne vitesse de l’USB 2.0. Avec deux paires pour la vidéo et deux pour l’USB rapide, réglage habituel des moniteurs à hub intégré, la capacité vidéo est divisée par deux : suffisante pour la 4K à 60 Hz en DisplayPort 1.4, limitée à la 4K à 30 Hz en DisplayPort 1.2. Un moniteur 4K bloqué à 30 Hz en USB-C, c’est presque toujours cela ; un réglage du menu du moniteur (« priorité USB-C », « haute résolution ») bascule d’un mode à l’autre.

L’alimentation suit la norme Power Delivery. Un moniteur annonce la puissance qu’il peut fournir à l’ordinateur portable : 65 W conviennent aux portables fins, 90 à 100 W à la plupart des machines de 14 à 16 pouces, et quelques moniteurs récents atteignent 140 W. Un portable qui réclame plus que ce que fournit le moniteur se recharge lentement, ou se décharge en pleine charge de travail.

Le Thunderbolt 3 et 4, ainsi que l’USB4, utilisent le même connecteur avec une capacité garantie de 40 Gbit/s partagée entre la vidéo et les données : deux écrans 4K à 60 Hz, ou un écran 5K ou 6K, plus des périphériques rapides. Le Thunderbolt 5 double le débit à 80 Gbit/s et peut monter à 120 pour l’affichage. Un moniteur Thunderbolt fonctionne sur un simple port USB-C avec des fonctions réduites ; l’inverse est toujours vrai.

Avant de compter sur un câble unique, vérifiez trois choses : que le port USB-C de l’ordinateur sort bien de la vidéo (un logo DisplayPort, un éclair, ou la fiche technique), que le moniteur fournit assez de puissance, et que le câble est prévu pour la vidéo et pour cette puissance. Le câble livré avec le moniteur l’est toujours.

Les câbles

Un câble a lui aussi un plafond, et c’est le coupable habituel quand un écran scintille, devient noir une seconde ou refuse une fréquence de rafraîchissement.

• HDMI : « Premium High Speed » pour 18 Gbit/s, « Ultra High Speed » pour 48 Gbit/s. L’étiquette de certification porte un hologramme et un code QR.
• DisplayPort : les câbles certifiés « DP8K » transportent le DisplayPort 1.4 à plein débit ; « DP40 » et « DP80 » correspondent aux vitesses du DisplayPort 2.1.
• USB-C : la vidéo sur de longues distances exige des câbles actifs ou certifiés Thunderbolt. Un câble passif pour la vidéo à plein débit dépasse rarement 1 m à 40 Gbit/s, 2 m aux débits inférieurs. Les câbles de charge livrés avec les téléphones ne transportent souvent ni la vidéo ni les données rapides.

Gardez les câbles aussi courts que l’installation le permet : 2 m ne posent de problème dans aucun cas, 3 m réclament déjà une qualité certifiée aux débits élevés.

Les compléments utiles sur le moniteur

• Un hub USB pour le clavier, la souris et la webcam, afin qu’un seul câble vers le portable raccorde tout.
• Un commutateur KVM, qui fait passer ces périphériques d’un ordinateur à l’autre en même temps que l’entrée vidéo : précieux quand un portable professionnel et une machine personnelle partagent l’écran.
• Un port Ethernet, qui transforme le moniteur en station d’accueil complète.
• Le picture-by-picture, qui affiche deux entrées côte à côte, surtout sur les écrans ultrawide.

Vérifier la chaîne

L’image obtenue est la meilleure que tous les maillons autorisent : la sortie de l’ordinateur, la station d’accueil ou l’adaptateur éventuels, le câble, l’entrée du moniteur. Pour diagnostiquer une limitation, ouvrez les paramètres d’affichage du système et lisez le signal actif : résolution, fréquence de rafraîchissement, profondeur de couleur. Si la fréquence proposée s’arrête à 60 Hz sur un moniteur 144 Hz, ou à 30 Hz sur un écran 4K, un maillon est en dessous des autres. Essayez avec le câble fourni, branché directement sur l’ordinateur, sur l’entrée DisplayPort : c’est la configuration qui comporte le moins d’inconnues.

Le sélecteur indique, pour chaque recommandation, la liaison la moins performante qui la transporte sans compression à la fréquence de rafraîchissement suggérée.