Un regard attentif sur les interfaces d'entrée vidéo utilisées dans les écrans LCD

Avec l'émergence d'une nouvelle génération d'interfaces, un nombre croissant de moniteurs LCD disposent d'interfaces multiples et différentes. La qualité d'image et la facilité d'utilisation sont susceptibles de dépendre de la façon dont l'utilisateur connaît et utilise les caractéristiques uniques de chaque interface lors de la connexion des dispositifs appropriés.

Remarque : Ci-dessous se trouve la traduction du japonais du « Cours  II, partie 2, Écrans LCD Média IT », publié le 16 décembre 2008. Copyright 2011 ITmedia Inc. Des informations sur le Mini DisplayPort ont été ajoutées à la traduction.

Interfaces d'entrée de l'écran EV3237 FlexScan

Les interfaces pour les moniteurs LCD conçues pour une utilisation avec les PC peuvent être regroupées en deux catégories : les interfaces analogiques, datant de l'époque de moniteurs CRT, et les interfaces numériques développées plus récemment. Une interface analogique comprend des étapes supplémentaires de conversion de signaux numériques au sein du PC en signaux analogiques pour la production et la reconversion de ces signaux analogiques sous forme numérique par le moniteur LCD qui reçoit le signal. Cette série d'actions peut dégrader la qualité de l'image. (La qualité de l'image dépend également de la qualité de la voie utilisée dans la conversion de l'analogique en numérique.) Une interface numérique offre une qualité d'image supérieure, car elle transmet des signaux numériques sans conversion ni modification.

Les interfaces moniteur LCD peuvent également être regroupées par les différences dans les périphériques connectés. Les principales catégories ici sont des entrées de PC et des entrées d'appareils audio-vidéo (AV). Une entrée PC implique généralement l'un des cinq types d'interfaces suivants : D-Sub pour les connexions analogiques ; DVI-D pour les connexions numériques ; DVI-I, qui est compatible avec les connexions analogiques et numériques ; et HDMI et DisplayPort, représentant la nouvelle génération d'interfaces pour les connexions numériques. D'autres adaptateurs d'entrée et de sortie de signaux  PC RVB  sont plus récents et des moniteurs LCD utilisent même un port USB comme interface d'entrée vidéo.

Les principales interfaces d'entrée AV sont vidéo composite, S-Video, vidéo composante, D1 - 5, et HDMI. Toutes celles qui sont autres que le nouveau standard HDMI utilisent des connexions analogiques. Comme avec l'entrée PC, une connexion numérique HDMI fournit généralement une meilleure qualité d'image pour l'entrée AV que les diverses interfaces de connexion analogiques.

Il est intéressant de noter que tandis que le HDMI a été conçu pour une utilisation avec entrée et sortie AV, le standard prend également en charge l'entrée et la sortie PC. Les moniteurs LCD intégrant des ports HDMI incluent certains ports qui soutiennent officiellement l'entrée PC et d'autres qui (qu'ils affichent ou non l'entrée PC) ne prennent pas officiellement en charge l'entrée PC.

D-Sub et DVI sont les interfaces standards actuelles dans les environnements PC.

Connue officiellement comme D-Sub miniature, D-Sub n'est pas exclusive à la fonction d'affichage. Elle est également utilisée comme port série, port parallèle, SCSI et autres connecteurs, avec un nombre de broches de connecteur dépendant de la finalité de l'utilisation. Toutefois, ces standards de connecteurs sont rarement, voire jamais trouvés dans les PC d’aujourd’hui pour un usage personnel à des fins générales, la plupart de ces applications ayant migré vers l’USB.

Lorsqu'il est utilisé comme une interface de moniteur, un port D-Sub est également connu comme un port VGA, un standard de connexion analogique utilisé depuis un certain temps. Le connecteur est un connecteur DE-15 avec 15 broches sur trois rangées, souvent désigné comme un connecteur « mini D-Sub 15 broches » ou « mini D-Sub 15 broches ». (Certains connecteurs omettent les broches inutilisées.) D-Sub est actuellement l'interface de moniteur la plus largement utilisée, compatible avec un très grand nombre de PC et de moniteurs LCD.

Un connecteur D-Sub femelle (photo à gauche) installé sur le côté de l'écran et un connecteur mâle (photo du centre) de D-Sub du côté du câble. Un câble D-Sub dispose d'une vis sur chaque extrémité du connecteur qui peut être vissée à la main pour éviter toute déconnexion involontaire (photo à droite).

Le standard Digital Visual Interface (DVI) utilise l'un des trois types de connecteurs : DVI-D pour la connexion numérique ; DVI-A pour un raccordement analogique ; et DVI-I, compatible avec les connexions analogiques et numériques. Le connecteur DVI-A n'est pas commun pour une utilisation analogique et ne peut être ignoré au moment de choisir des moniteurs.

Gardez à l'esprit qu'il y a deux types de connexions numériques DVI-D traditionnels : liaison unique et liaison double. Pour une connexion DVI-D à liaison unique, la résolution maximale qui peut être affichée est de 1920 × 1200 pixels (WUXGA). Les résolutions plus élevées (comme 2560 × 1600 pixels) nécessitent une connexion DVI-D à liaison double offrant le double de la bande passante d'une liaison unique DVI-D (7,4 Gb / seconde ou plus). Pour utiliser une connexion DVI-D à liaison double, l'entrée DVI-D sur le côté de l'écran LCD, la sortie DVI-D sur le côté PC, et le câble DVI-D doivent tous être compatibles avec le standard DVI-D à liaison double.

DVI-I, l'autre standard DVI, peut être utilisé à la fois avec des connexions numériques et analogiques, selon le câble d'écran utilisé. Puisqu'un signal analogique DVI-I est compatible avec le standard D-Sub, une connexion analogique peut être formée en utilisant un câble de moniteur avec un connecteur D-Sub à une extrémité et un connecteur DVI-I sur l'autre. Selon le câble et les connecteurs du côté du PC et du côté moniteur LCD, il peut également être possible d'utiliser un adaptateur pour brancher un connecteur DVI-I avec un connecteur D-Sub.

Un connecteur DVI-D femelle installé sur le côté de l'écran (photo à gauche) et un connecteur mâle DVI-D à liaison unique (18 broches)  installé sur le câble (photo du centre). Comme avec les câbles D-Sub, un câble DVI-D peut être fixé en place en tournant les vis à chaque extrémité du connecteur (photo à droite).

Le brochage identifie le type de connecteur DVI. À gauche, un connecteur DVI-D à liaison double (24 broches) ; à droite, un connecteur DVI-A (17 broches).

À gauche, un connecteur DVI-I à liaison unique (23 broches) ; à droite, un connecteur DVI-I à liaison double (29 broches).

Les connecteurs DVI-I avec les câbles du moniteur sur les deux extrémités étaient disponibles à un moment donné. Ceux-ci sont rares aujourd'hui, puisque cette configuration a rendu difficile le fait de déterminer si la connexion était analogique ou numérique et a généré des problèmes de connexion fréquents. Disposer de connecteurs DVI-I à la fois sur le côté PC et le côté de l'écran LCD peut prêter à confusion. Dans de tels cas, la configuration idéale est une connexion numérique faite avec un câble DVI-D.

Analysons les interfaces d'entrée vidéo, en commençant par les standards D-Terminal et vidéo composante. Les signaux vidéo eux-mêmes sont identiques pour les deux. Le signal vidéo est constitué par les trois types de signaux suivant s: le signal Y luminosité/synchronisation ; le signal Pb (Cb) pour la différence entre le bleu et Y ; et le signal Pr (Cr) portant la différence entre le rouge et Y. Ensemble, ceux-ci sont désignés comme un signal de vidéo composante. Une caractéristique de cette technologie est sa capacité de signaux vidéo analogiques d'entrée et de sortie de haute qualité en omettant le processus de séparation du signal vidéo et de la combinaison.

Signaux vidéo d'entrées de vidéo composante à l'aide de trois câbles

Un port vidéo composante offre des connecteurs distincts pour chacun des trois types de signaux vidéo : Un connecteur vert pour le signal Y, un connecteur pour le signal bleu Pb (Cb), et un connecteur pour le signal rouge Pr (Cr). Dans la plupart des cas, les formats vidéo compatibles sont 480i, 480p, 720p, et 1080i, avec des connecteurs étiquetés Y, Cb, Cr et compatibles avec 480i vidéo et des connecteurs étiquetés Y, Pb et Pr avec les formats de vidéo de qualité supérieure.

Alors que les ports vidéo composante offrent une meilleure qualité et de plus grands avantages que la plupart des autres types d'entrée vidéo analogique, ils entraînent aussi des inconvénients, y compris les connexions les plus defectueuses (car ils utilisent trois connecteurs) et de plus grandes exigences d'espace sur les appareils équipés de ces ports. De plus, ils sont incapables de transmettre des signaux de commande. Au Japon, le standard D-Terminal, formulé par la « Japan Electronics and Information Technology Industries Association » (JEITA, connu à l'époque comme l'Association de l'industrie électronique du Japon, ou EIAJ), qui dispose de ses propres améliorations sur ces points, a reconnu une utilisation généralisée.

Un connecteur D-Terminal combine les trois types de signal vidéo composante en un seul câble et est plus facile à connecter. Il inclut également un signal de commande pour identifier les lignes de balayage, le mode de balayage, et le ratio d'aspect. (Au passage, on appelle ça un D-Terminal seulement parce que son connecteur représente la forme de la lettre « D », le « D » ne signifie pas « digital ». Les signaux circulant à travers le D-Terminal et le câble de raccordement sont analogiques.) Le tableau ci-dessous montre les types de Terminaux -D (D1 - 5) et les formats vidéo correspondant. Alors que de nombreux produits disposent de terminaux D5, qui sont compatibles avec la vidéo 1080p, cela n'est pas précisé dans la norme JEITA officielle.

Connecteurs D-Terminal femelle (photo à gauche) et mâle (photo au centre). Chaque extrémité du connecteur d'un câble D-Terminal dispose d'un crochet pour éviter toute déconnexion accidentelle (photo à droite). Le connecteur a 14 broches.

Les comparaisons de qualité d'image entre la vidéo composante et les normes D-Terminal montrent que la vidéo composante, avec ses trois connecteurs distincts, offre une meilleure qualité d'image, en raison de caractéristiques structurelles du câble et du connecteur. Beaucoup pensent que cette différence est encore plus marquée avec des câbles plus longs.

Prenons les ports vidéo composite et S-Vidéo. La vidéo se compose d'un signal de luminance et d'un signal de couleur, combinés pour créer un signal vidéo composite. Un port vidéo composite transmet le signal vidéo composite tel quel ; un port S-Vidéo transmet le signal composite séparé en un signal de luminance et un signal de couleur. Puisque un traitement moindre est nécessaire pour combiner et séparer les signaux de luminosité et de couleur, un port S-Vidéo fournit une meilleure qualité d'image qu'un port vidéo composite.

Sur un connecteur RCA avec trois broches simples dans une rangée, la goupille jaune est le connecteur composite femelle (photo à gauche). La plupart des câbles composites prennent la forme d'un câble unique qui se divise en trois connecteurs, avec le connecteur jaune utilisé pour la vidéo et, le rouge et le blanc pour l'audio stéréo (photo au centre). Un connecteur S-Vidéo femelle (photo à droite), qui a quatre épingles.

En outre, il existe deux types de ports S-Vidéo : S1, qui peut identifier une vidéo avec des ratios d'aspect 4:3 et 16:9 ; et S2, qui peut identifier vidéo au format boîte aux lettres avec des bandes noires dessus et dessous, pour afficher un ratio d'aspect vidéo de 16: 9 sur des moniteurs au ratio d'aspect 4:3. Un dispositif d'affichage recevant une vidéo avec un ratio d'aspect 16:9 ou au format boîte aux lettres effectue la mise à l'échelle appropriée pour afficher le rapport d'aspect correct.

Les ports composites ou S-Vidéo sont capables de gérer des vidéos jusqu'à une définition standard NTSC (480i). Ils sont susceptibles de disparaitre progressivement à l'avenir, sauf pour les applications nécessitant la connexion d’un l'équipement vidéo plus ancien, comme les magnétoscopes VHS ou caméras DV.

Les interfaces vidéo analogiques, y compris le D-Terminal et le vidéo composante, peuvent être résumées comme suit, dans l'ordre décroissant de la perception générale de la qualité d'image : vidéo composante, D-Terminal, S-Vidéo et vidéo composite.

Terminons en revenant au sujet des environnements PC. Certains produits récents utilisent des ports USB pour la sortie d'affichage PC. Bien que l'USB n'a pas été initialement conçu comme une interface d'affichage, la demande a émergé en faveur d'un moyen plus facile (plus facile que d'utiliser un câble D-Sub) pour mettre en place des environnements multi-écrans, en particulier pour les ordinateurs portables et les netbooks à bas prix.

La plupart de ces produits sont des adaptateurs qui se connectent au PC via USB et qui disposent de connecteurs DVI-D ou DVI-I du côté de la sortie. Ceux-ci sont ensuite reliés aux moniteurs LCD. Après que l'utilisateur installe un pilote de périphérique, le PC reconnaît l'adaptateur comme un adaptateur de moniteur. Les utilisateurs peuvent créer un environnement multi-écran dans Windows en activant le moniteur secondaire relié à l'adaptateur dans les propriétés d'affichage. En termes de performances d'affichage, ces adaptateurs ne sont pas bien adaptés à des utilisations qui nécessitent une réponse à grande vitesse ; ils sont associés à de légers retards dans la reproduction des opérations de souris ou clavier.

Un petit nombre de moniteurs LCD sur le marché utilise l'USB comme interface d'entrée vidéo, ce qui permet la sortie et l'affichage d'un écran de PC via une connexion USB entre le PC et l'écran LCD. Ceux-ci sont aussi idéaux pour les ordinateurs portables et les netbooks, car ils permettent aux utilisateurs d'utiliser des ordinateurs portables connectés à des moniteurs grand écran LCD dans leur bureau ou à la maison, puis d'utiliser les ordinateurs portables pour une utilisation mobile à l'extérieur tout simplement en débranchant un seul câble USB.