Examinando a tecnologia dos monitores USB

Quando os monitores USB surgiram eles foram vistos com desconfiança. Afinal, o USB 2.0 é em teoria lento demais para transportar um sinal de vídeo digital de alta resolução a um frame-rate aceitável e de qualquer forma o monitor também precisaria ser ligado na tomada, preservando o uso de fios. O fato de a primeira geração de monitores USB ter sido direcionada para o uso em desktops também não ajudou, já que mesmo na época a grande maioria das placas de vídeo dedicadas já suportavam o uso de dois monitores e quem precisava de 4 ou 6 monitores podia simplesmente instalar mais placas.

Durante mais de 3 anos os monitores USB continuaram como uma tecnologia obscura, uma solução em busca de um problema. Entretanto, recentemente eles ressurgiram com mais força, na forma de monitores portáteis destinados a notebooks e portáteis em geral:

Nesta nova encarnação eles não são apenas mais leves e fáceis de carregar, mas também são alimentados diretamente através da porta USB, o que os torna uma opção viável para power-users, que querem ter o conforto de uma configuração com dois ou três monitores mesmo ao usar um notebook.

Um bom exemplo é o Toshiba PA3923U-2LC3, o monitor de 14″ da imagem anterior, que além de ser bastante portável, pesando apenas 1.3 kg e já vindo com uma capa de transporte que faz também o papel de estante, é alimentado diretamente pela porta USB, dispensando o uso de um carregador externo:

É bem verdade que a grande maioria dos notebooks no mercado suportam a conexão de um monitor externo, que pode ser configurado como uma tela independente, e existem também alguns modelos com o AMD Eyefinity, que suportam dois monitores, mas eles não são muitos, fazendo com que os monitores USB sejam a melhor opção para quem deseja usar três telas ou mais em notebooks. Vamos então aos detalhes sobre como eles funcionam e mais informações sobre os produtos atualmente disponíveis no mercado.

Por enquanto, todos os produtos disponíveis são baseados em controladores da DisplayLink, a pioneira que detém o monopólio do setor, pelo menos até que o crescimento na demanda atraia a atenção de novos concorrentes. Os mesmos controladores são usados em monitores, conversores VGA/DVI > USB e até mesmo em alguns projetores, resultando em um desempenho similar.

A tecnologia é baseada no uso de um misto de hardware e software, que comprime o sinal de vídeo e o encapsula em uma portadora enviada através do barramento USB e que do outro lado o descomprime, gerando o sinal que é finalmente enviado ao monitor. Em teoria, a tecnologia permite o uso de resoluções de até 2048×1152 sobre o USB 2.0, mas quanto maior é a resolução, mais elevado é o uso de processamento no host e mais baixa é a taxa de atualização de tala, o que tem feito com que a maioria dos fabricantes se limitem a resoluções mais baixas. O monitor portátil da Toshiba por exemplo, usa resolução de 1366×768.

O algoritmo usado pela DisplayLink tem um funcionamento similar ao CoRRe disponível no VNC, que divide a tela em pequenos retângulos e os comprime individualmente, tentando eliminar redundâncias (atualizando apenas os retângulos que mudam de um frame a outro) sem demandar um volume excessivo de processamento. Naturalmente, o algoritmo usado pela DisplayLink é um pouco mais avançado, oferecendo otimizações para a tarefa, mas não existem muitas informações sobre ele, já que ele é proprietário e guardado a sete chaves:

Toda compressão e processamento da imagem é feita via software no host, o que ocupa o processador principal e tem um certo impacto sobre o desempenho, similar ao que temos ao manter uma sessão remota do VNC. É por isso que não existe mudança na taxa de utilização do processador ao utilizar um monitor USB nativo ou um adaptador USB avulso, já que de qualquer forma o software será o mesmo. A utilização muda apenas de acordo com a resolução e a movimentação da imagem. Do outro lado, o controlador da DisplayLink se limita a descomprimir a imagem recebida através do barramento USB e reconstruir o sinal original que é então enviado ao monitor.

O USB 2.0 oferece uma banda de apenas 480 megabits, por isso existe uma grande antecipação pelas versões USB 3.0, que com seus 5 gigabits oferece banda mais do que suficiente para permitir o uso de resoluções mais altas sem taxar excessivamente o processador principal com a tarefa de compressão.

Existem limitações na tecnologia da DisplayLink, a começar pela falta de suporte a jogos e aplicativos 3D, que podem ser rodados apenas no monitor principal. Outro grande inconveniente é a necessidade de instalar um software de controle, que inclui os drivers e utilitários necessários.

Embora muitos fabricantes tentem esconder o fato, todos os adaptadores e monitores USB disponíveis no mercado até o momento utilizam controladores da DisplayLink, por isso se o fabricante não oferecer um driver atualizado, você pode simplesmente usar o driver disponível no site da Displaylink. Até o momento existem drivers apenas para Windows e OS X, mas estão tentando organizar um grupo de trabalho para o desenvolvimento de um drivers Linux.

Em qualquer caso, a utilização do processador é similar, variando de apenas 2 a 3% enquanto o monitor está mostrando um desktop estático, a 20% ou mais ao arrastar uma janela ou outra operação que envolva uma atualização significativa da tela. Ao usar um processador dual-core atual, é perfeitamente possível assistir vídeos no monitor USB, mas a utilização do processador ficará acima dos 30%. É possível também usar múltiplos monitores, mas naturalmente a utilização do processador principal sobe junto com o número de tarefas simultâneas. Funciona bem caso você queira ter vários monitores para aumentar a área de trabalho, mas acabe utilizando apenas um de cada vez, mas as coisas podem ficar lentas caso você resolva assistir um vídeo diferente em cada um, ou abrir muitas páginas carregadas de anúncios em flash. 

No geral, é uma tecnologia bastante promissora, que tende a se tornar mais popular conforme mais e mais profissionais e power-users migrem dos desktops para os notebooks e ultrabooks, em busca de uma maior portabilidade.