Collegamenti: HDMI, DisplayPort, USB-C e Thunderbolt

Un’immagine è un flusso di dati

Ogni secondo, il computer invia al monitor il colore di ogni pixel di ogni immagine. Il flusso non compresso è un semplice prodotto:

flusso di dati = (pixel per immagine + blanking) × immagini al secondo × bit per pixel

Il blanking è una breve pausa tra le righe e tra le immagini, un’eredità dei tubi catodici ridotta a pochi punti percentuali nelle temporizzazioni attuali. I bit per pixel sono 24 per il colore a 8 bit e 30 per il colore a 10 bit.

Un’immagine 4K a 60 Hz a 8 bit richiede quindi circa 12,5 Gbit/s. Porta la frequenza a 144 Hz e la profondità a 10 bit, e il fabbisogno arriva a 39 Gbit/s, tre volte tanto.

Che cosa trasporta ogni collegamento

Un collegamento è definito dalla sua velocità lorda e dalla quota che ne resta per l’immagine una volta dedotta la codifica di linea, la capacità utile.

HDMI

HDMI 2.0 (18 Gbit/s, capacità utile 14,4) trasporta il 4K a 60 Hz o il 1440p a 144 Hz, a 8 bit. È la porta della maggior parte dei monitor da ufficio, delle schede video meno recenti e di molte docking station.

HDMI 2.1 (fino a 48 Gbit/s, capacità utile 42,7) trasporta il 4K a 120 Hz e a 144 Hz a 10 bit senza compressione, e aggiunge la frequenza di aggiornamento variabile. Attenzione: l’etichetta «2.1» non garantisce la velocità piena. Lo standard ammette porte limitate a 24 o 40 Gbit/s, e alcuni monitor marcati HDMI 2.1 non accettano più di un segnale HDMI 2.0. Cerca la velocità in Gbit/s, oppure la menzione esplicita del 4K a 120 Hz.

DisplayPort

DisplayPort 1.2 (21,6 Gbit/s, capacità utile 17,3) trasporta il 4K a 60 Hz e il 1440p a 165 Hz.

DisplayPort 1.4 (32,4 Gbit/s, capacità utile 25,9) è la versione più diffusa sui monitor e sulle schede video attuali. Trasporta il 4K a 120 Hz a 8 bit, il 1440p a 240 Hz, e molto di più con la compressione DSC.

DisplayPort 2.1 definisce tre velocità, UHBR10, UHBR13.5 e UHBR20 (40, 54 e 80 Gbit/s). Alla più alta, il 4K a 240 Hz a 10 bit passa senza compressione. Anche qui una porta «2.1» può essere limitata alla velocità più bassa: leggi il livello UHBR.

DisplayPort permette inoltre di collegare più monitor in cascata su una sola uscita (MST), ciascuno connesso al precedente. Windows e Linux lo supportano; macOS non estende il desktop via MST e mostra la stessa immagine su tutti gli schermi in cascata.

DSC: una compressione che non si vede

Display Stream Compression riduce il flusso di dati fino a un fattore tre, con una perdita che VESA definisce visivamente senza perdita e che i test controllati confermano: gli osservatori non distinguono l’immagine compressa dall’originale. È DSC a rendere possibili il 4K a 144 o 240 Hz su DisplayPort 1.4, o gli schermi 5K e 6K su un solo cavo.

Richiede il supporto a entrambi i capi, scheda video e monitor. I suoi unici effetti collaterali degni di nota sono pratici: alcune combinazioni di DSC, più schermi e frequenza di aggiornamento variabile vengono rifiutate da certi driver grafici. Con un solo monitor si può usare senza pensarci due volte.

USB-C: un connettore, diverse realtà

Il connettore ovale USB-C può trasportare insieme dati, video e alimentazione, il che permette di collegare un portatile a monitor, tastiera, rete e caricatore con un unico cavo. Ma il connettore non garantisce nulla: ogni funzione è facoltativa.

Il video passa attraverso DisplayPort Alt Mode: la porta USB-C presta i suoi fili ad alta velocità a un segnale DisplayPort. Con tutte e quattro le coppie assegnate al video, il collegamento ha la piena capacità di DisplayPort; i dati USB ripiegano allora sulla vecchia velocità USB 2.0. Con due coppie per il video e due per l’USB veloce, l’impostazione abituale dei monitor con hub integrato, la capacità video si dimezza: sufficiente per il 4K a 60 Hz con DisplayPort 1.4, limitata al 4K a 30 Hz con DisplayPort 1.2. Un monitor 4K bloccato a 30 Hz via USB-C dipende quasi sempre da questo; un’impostazione nel menu del monitor («priorità USB-C», «alta risoluzione») passa da una modalità all’altra.

L’alimentazione segue lo standard Power Delivery. Un monitor dichiara la potenza che può fornire al portatile: 65 W vanno bene per i portatili sottili, da 90 a 100 W per la maggior parte delle macchine da 14 a 16 pollici, e alcuni monitor recenti arrivano a 140 W. Un portatile che chiede più di quanto il monitor fornisce si ricarica lentamente, oppure si scarica sotto carico.

Thunderbolt 3 e 4, e USB4, usano lo stesso connettore con una capacità garantita di 40 Gbit/s condivisa tra video e dati: due schermi 4K a 60 Hz, oppure uno schermo 5K o 6K, più periferiche veloci. Thunderbolt 5 raddoppia la velocità a 80 Gbit/s e può salire a 120 per gli schermi. Un monitor Thunderbolt funziona su una semplice porta USB-C con funzioni ridotte; il contrario è sempre vero.

Prima di contare su un solo cavo, verifica tre cose: che la porta USB-C del computer emetta il video (un logo DisplayPort, un fulmine, oppure la scheda tecnica), che il monitor fornisca abbastanza potenza, e che il cavo sia certificato per il video e per quella potenza. Il cavo fornito con il monitor lo è sempre.

I cavi

Anche un cavo ha un tetto, ed è il solito colpevole quando uno schermo sfarfalla, diventa nero per un secondo o rifiuta una frequenza di aggiornamento.

• HDMI: «Premium High Speed» per 18 Gbit/s, «Ultra High Speed» per 48 Gbit/s. L’etichetta di certificazione riporta un ologramma e un codice QR.
• DisplayPort: i cavi certificati «DP8K» trasportano DisplayPort 1.4 a piena velocità; «DP40» e «DP80» corrispondono alle velocità di DisplayPort 2.1.
• USB-C: il video sulle lunghe distanze richiede cavi attivi o certificati Thunderbolt. Un cavo passivo per il video a piena velocità supera raramente 1 m a 40 Gbit/s, 2 m a velocità inferiori. I cavi di ricarica forniti con i telefoni spesso non trasportano né il video né i dati veloci.

Tieni i cavi corti quanto l’installazione consente: 2 m sono sicuri per tutto, 3 m richiedono già una qualità certificata ai flussi di dati elevati.

Extra utili sul monitor

• Un hub USB per tastiera, mouse e webcam, così un solo cavo verso il portatile collega tutto.
• Uno switch KVM, che sposta quelle periferiche da un computer all’altro insieme all’ingresso video: prezioso quando un portatile di lavoro e una macchina personale condividono lo schermo.
• Una porta Ethernet, che trasforma il monitor in una docking station completa.
• Il picture-by-picture, che mostra due ingressi affiancati, soprattutto sugli schermi ultrawide.

Verificare la catena

L’immagine ottenuta è la migliore che tutti gli anelli consentono: l’uscita del computer, l’eventuale dock o adattatore, il cavo, l’ingresso del monitor. Per diagnosticare una limitazione, apri le impostazioni dello schermo del sistema e leggi il segnale attivo: risoluzione, frequenza di aggiornamento, profondità di colore. Se la frequenza proposta si ferma a 60 Hz su un monitor da 144 Hz, o a 30 Hz su uno schermo 4K, un anello è al di sotto degli altri. Prova con il cavo fornito, collegato direttamente al computer, sull’ingresso DisplayPort: è la configurazione con meno incognite.

Il selettore indica, per ogni raccomandazione, il collegamento meno capace che la trasporta senza compressione alla frequenza di aggiornamento proposta.