發佈日期:2023/6/13 USB Type-C
發佈單位:iST宜特
USB Type-C將檔案傳輸、影像輸出與充電功能合而為一,儼然成為當今主流。市場更傳言下一代蘋果旗艦手機iPhone 15系列,將改用USB Type-C傳輸埠,捨棄長期以來的Lightning介面。
各大廠牌也因應推出了多功能的USB Type-C 顯示器產品,但隨之而來的相容性問題,如何找出問題點?
2022年底,歐盟議會正式拍板定案,自2024年底起,強制要求各類於歐盟銷售的手機、平板、數位相機等消費性電子產品,都必須統一使用USB Type-C充電介面,降低電子垃圾產量。
消息一出,市場目光紛紛轉向獨立規格的蘋果陣營。更有傳言,下一代蘋果旗艦手機iPhone 15系列,也將改用USB Type-C傳輸埠,正式跟Lighting說再見。事實上,近年來,在消費性產品市場上,USB Type-C儼然成為當今主流,無論是在系統端、筆記型電腦、儲存裝置、顯示器、手機等3C周邊產品上,都可看到USB Type-C介面的蹤跡。
為什麼Type-C如此受到歡迎?該介面最大優勢,就是將檔案傳輸、影像輸出及充電功能集合在同一條USB Type-C 連接線中。不像早期一種產品就需要一種規格的線,Type-C相較USB Type-A、Micro USB,傳輸速度可高達10Gbps,並提供高達 100W 的充電電流。
許多顯示器大廠,也因應此市場趨勢,不再僅僅將自家產品侷限於顯示功能,而是開發整合出集眾多功能於一身的機種,比如結合了USB Hub (USB集線器)功能與網路功能,可替消費者節省另外購買USB Hub等周邊產品的費用,也增加了桌面使用空間。於是,螢幕是否具備USB Hub的功能,也逐漸成為使用者選購的指標之一。
本期宜特小學堂將和大家分享,USB Type-C-顯示器雙功能衍生出的相容性問題,並從宜特訊號測試實驗室多年觀察,探究其中最常發生的五大潛在風險。
USB Type-C
USB Type-C
一、 再也不必彎腰找主機的USB埠,從螢幕就能優雅傳輸資料
上述提到,螢幕顯示器不再只有基礎的顯示功能,新增的USB Hub端搭配Type-C介面,更能幫助使用者將眾多裝置集結在一台裝置中。
例如:儲存裝置,如外接硬碟及小型隨身碟、外接鍵盤、滑鼠等,或是其它不需再外接電源的USB相關設備,均可一併接到螢幕的USB Hub,不必再彎腰找主機的USB埠插槽,還擔心電線亂糟糟。
圖一:螢幕不僅有顯示功能,後端的USB Hub搭配Type-C介面,讓使用者不必再彎腰找主機的USB埠,就能輕鬆連結許多裝置。
另外,更有可支援RJ45(模組連接器/乙太網路連接器網路)網路介面的顯示器型號,讓使用者在電腦主機沒有RJ45介面的情況下,仍可透過顯示器使用有線網路,讓自已無論是處在有線或無線的網域時,都能夠方便的使用網路。
二、 USB Type-C顯示器支援雙功能,高速傳輸還是高清畫質,由你來決定
擁有USB Hub的顯示器,還有一個更厲害的功能,就是使用者可在傳輸速度和高解析度這兩項功能中,自行切換優先權。
基於USB Type-C介面在顯示部分中,依循的規範是VESA (Video Electronics Standard Association, 影片電子標準協會) DisplayPort規範中的Display替代模式 (DisplayPort Alt Mode)。
而將DP技術應用在USB Type-C介面中,稱為DisplayPort Alt Mode Over Type-C技術。DisplayPort Alt Mode擁有多樣性傳輸模式,即可同時傳遞高解析度影像、USB檔案傳輸及電力 (充電) 功能。
想當然爾,品牌廠在開發商品時,為了製造更便利於消費者的功能,便在設計上賦予USB Type-C使用者自行選擇「顯示清晰度」或「資料讀取速度」這兩方面的優先權 (USB Prioritization Function)。
以下由VESA DisplayPort規範來說明,這兩種不同情境下的使用方式:
(一) 降低解析度,提高傳輸速度,使用DisplayPort 2 Lane頻寬: High Data Speed
第一種,使用2 Lane頻寬,即是僅用原本顯示頻寬的一半,來處理顯示的解析度及畫面構成,並將USB資料傳輸頻寬,調整至USB 3.0的速度來使用。
例如: 為提高USB資料的傳輸速度至USB 3.0,來達到高速傳輸的效果,更改使用設定為: 將原可支援到4K解析度更新率為60fps(3840×2160@60Hz)的螢幕,調降成顯示解析度至4K解析度更新率為30fps(3840×2160@60Hz)或是2K (2560×1440)的解析度。
(二) 支援高解析度最佳畫質,降低資料傳輸頻寬使用DisplayPort 4 Lane頻寬: High Resolution
第二種,使用4 Lane頻寬,讓支援到高解析度的螢幕,如4K (3840×2160@60Hz)更新率,可優先使用至最佳畫質來顯示。由於USB Type-C的頻寬是固定的,相對地,需要調降USB資料傳輸頻寬至USB 2.0的速度來使用。
三、方便之餘,潛在的風險知多少?
這類的產品設計上,對於使用者來說,真是一項智慧及便利的功能。但同時,在設計及開發的過程中,要完美兼具顯示及USB資料傳輸功能,卻不是一件容易的事。
因此,為了確認產品品質,廠商須要讓顯示器做相容性測試(Compatibility Test)。宜特訊號測試實驗室,多年來已累積上千筆實驗數據,我們透過數據資料庫中,彙整出以下五項最常見的風險。
(一) 畫面全黑,突然從螢幕中看到了自己
在螢幕相容性上很常出現的問題,就是顯示器因無法正常接送訊號,而呈現出畫面全黑的狀況,也就是所謂的黑屏,造成使用者無法正常看到電腦畫面。
圖二:顯示器因相容性問題造成的黑屏狀況。
(二) 畫面出現雜訊,不是你眼花是它真的有問題
另一種在相容性上很常出現的問題,顯示器會出現零點幾秒鐘,甚至長達一至兩分鐘的雜訊畫面,干擾了使用者正常使用電腦的狀況。
圖三:因相容性問題導致螢幕出現雜訊。
(三) 電腦主機莫名重新啟動,導致使用者資料通通消失
相容性中有一個很深奧的問題,就是USB速度上的切換,會使得電腦主機無端地自動重新啟動,導致使用者正在使用的資料,均無法被儲存,工作中的任何內容,都有被抹滅的風險。
(四) 資料存取速度慢,說好的USB 3.0高速傳輸呢?
資料傳輸速度應該提高至USB 3.0的裝置,卻仍舊停留在USB 2.0的速度。如何確認產品達到USB 3.0宣稱的Super Speed ? 我們可藉由檢查USB速度的軟體工具,來確認其USB速率模式是否只有High Speed,而非宣稱的USB 3.0 Super Speed。
(五) 資料無法被讀取
USB設備無法被電腦讀取或使用,此點比例稍低於前面幾項。當此問題發生時,通常USB Hub還能運作,只是對於某些品牌的USB設備相容性較差,導致該設備無法在螢幕USB Hub上正常運作。而發生問題的設備也較廣泛,常見的包含USB隨身碟、視訊攝影機、滑鼠鍵盤等等。
圖四:透過宜特訊號測試實驗室的資料庫,上述五點發生的比例。
其中,從宜特訊號測試實驗室觀察到,上述提及的「黑屏」(Black Screen)與「雜訊」(Corruption),算是比較嚴重且常見的相容性問題,深切影響使用者對於該產品,乃至整個品牌的信任度。按圖四來看,在螢幕USB Hub問題中,此兩種加起來所占的比率將近50%之多,不可不重視。
四、從產品規格、特色,量身打造的相容性測試方案
近年,各大品牌廠力推的整合型產品,對於消費者來說,增加了更多的便利性,能搭配的周邊設備種類也是千變萬化。但隨之而來的,即是各類設備的相容性問題浮上檯面,那要廠商該如何確保產品品質呢?
宜特訊號測試實驗室,除了可提供USB/ DisplayPort / HDMI /VESA DisplayHDR等多項標準測試及官方認證服務外,更能為品牌客戶的USB Type-C及其他各類產品的相容性嚴格把關。針對各式各樣不同的客戶產品功能,宜特能客製化制定相容性的測試項目,並依循著使用者角度,設計出專業詳細的測試步驟,找出產品與其周邊設備相容性的問題點,協助客戶解決棘手問題。
本文與長久以來支持宜特的您分享經驗,若您有任何訊號測試相關問題,或是想要更進一步了解細節,歡迎洽詢宜特訊號測試實驗室 +886-2-2792-2890分機2731 朱小姐(Jenny) │Email: web_si@istgroup.com;marketing_tw@istgroup.com