展示厅（7）: DisplayPort 1.3接口解密

[PConline杂谈]鉴于2K视频源尚未完全普及，制造商已推出5K显示器. VESA组织还及时发布了新的DisplayPort 1.3标准，该标准与5K分辨率完全匹配，就好像它已经过协商一样. 因此，在哪里找到5K视频的问题留给了内容提供商. 我们记得印第安人的一句谚语: 不要太快地移动身体，让灵魂跟随. 但是，它不再起作用了. 硬件和接口标准发展很快，我们迫不及待地希望内容和灵魂跟上. 毕竟，竞争太激烈了. 只有抓住技术制高点，我们才能扩大未来的生活空间. 那么DisplayPort 1.3有什么令人兴奋的功能吗？

戴尔发布了全球首个5K屏幕显示器. 在过去的两天中，有传言称苹果将推出具有5K视网膜屏幕的新iMac. 我们对5K屏幕感到好奇. 我们必须知道只能使用最高带宽的DisplayPort 1.2接口. 它支持4K分辨率，最高可达4096 * 2160. 如何实现5K输出？当然，根据我们现有的知识来看，很明显要输出5K分辨率，必须同时连接两条HDMI或两条DP电缆，并且此5K屏幕很可能会拼接在两个2560 * 1440之间屏幕. 如果是这样的5K，就感觉是作弊.

但是，今天视频电子标准协会宣布的最新DisplayPort标准为我们提供了一个很好的解决方案. DisplayPort 1.3将支持即将推出的5K显示屏，从而将音频和视频带宽增加32.4Gbps. 在新标准下，DisplayPort只需要一根电缆即可支持分辨率为5120 x 2880的新5K显示器，而无需进行任何压缩. 此外，连接多个4K显示器后，用户会感觉性能会提高.

在起跑线上获胜的条件

DisplayPort是VESA（视频电子标准协会）于2006年5月提出的数字视听传输接口规范. 其目的是替代VGA，DVI和其他已经老化的视频接口. 毕竟，VGA输出模拟信号长期以来一直无法满足HD和3D的需求，而DVI不利于接口扩展和兼容性，并且它们的共同特征是它们太大，无法在小型移动设备上使用. . 显然，DisplayPort接口的起点与HDMI的起点相同. 但是在2006年DisplayPort接口诞生时，HDMI才诞生了4年. 在索尼和松下等行业领导者的大力推动下，HDMI通过PS3，蓝光播放器和高清电视完成了工业布局. 因此，如果没有DisplayPort接口，很难立足.

DisplayPort接口绝不是轻描淡写. 它是第一个使用Micro-Packet体系结构的接口标准，该标准在以太网，USB和PCI Express中使用. DisplayPort将时钟信号嵌入到数据包中，以便它可以通过几个引脚传输大量数据，并提供良好的扩展性能，而无需更改物理接口形式. DisplayPort可以同时或分别传输音频和视频. 视频信号中的每个彩色通道可以具有6至16位，并且音频路径最多可以具有192kHz的8个24位未压缩PCM音频通道，或者可以将压缩音频格式封装在音频流中.

DisplayPort由三部分组成: 主链接，辅助通道和热插拔信号检测（HPD）. 主链路是单向，高带宽，低延迟的传输链路，用于传输未压缩的频率同步视频和音频流；辅助通道是由一对交流耦合的差分线组成的双向半双工通道，可用于传输主链路的设备管理和控制信号，例如VESA EDID（扩展显示标识数据），MCCS （VESA监视器控制命令集）和DPMS（VESA显示电源管理信号，监视电源管理信号），最重要的是，它也可以用于传输USB信号. 辅助通道在15米的传输距离内提供1Mb / s的传输速率；热插拔信号实现终端设备中断请求.

主链接包含4个通道，每个通道是一对差分线，主链接可以使用1个，2个或所有通道，这意味着DisplayPort没有单独的时钟通道. DisplayPort的主链路使用8b / 10b编码，并且时钟信号是从数据流中提取的. 主链路上的所有视频和音频流都封装在微包中. 这些微型数据包称为传输单元，每个传输单元由64个字符组成. 如果传输的数据流少于64个字符，DisplayPort会自动将其变为64个字符，因此数据完整性得到了极大的改善. 以HDMI为代表的传统接口都采用类似的切换传输方式，即视频是实时传输的. 相反，基于分组的传输只要与适当的带宽和流量管理相匹配，就可以提供比交换传输更多的功能和更广阔的改进空间. 实际上，当主链路的每个通道以162MHz，270MHz和540MHz运行时，原始比特率分别为1.62Gb / s，2.7Gb / s和5.4Gb / s. 根据有效带宽8b / 10b的80％，每个通道的有效数据传输速率分别为1.296Gb / s，2.16Gb / s和4.32Gb / s. 对于DisplayPort 1.2，4条线可以实现高达21.6Gb / s的传输速率. 有了这种高带宽的支持，DisplayPort可以满足各种数据传输的需求，尤其是视频应用. 任何颜色深度，分辨率和图片刷新率都可以自由转换. 但是，HDMI带宽扩展能力有限，无法满足要求更高带宽和传输速度的PC接口（例如多屏输出）的要求.

DisplayPort的. DisplayPort接口可以通过单根电缆将所有信号传输到主板上的视频处理器-DisplayPort与DVI或HDMI不兼容，但是双模DisplayPort可以通过适配器传输单链路DVI或HDMI 1.2 / 1.4协议. 因此，这不仅降低了主板的设计难度，而且大大降低了成本.

总而言之，我们可以看到DisplayPort接口具有许多优点:

1. 高带宽. 原始DisplayPort规范的带宽高达10.8Gb / s. 您知道，HDMI 1.3提供的带宽仅为10.2Gb / s. DisplayPort 1.2的带宽已达到21.6Gb / s，确保了各种大型显示设备对分辨率的要求.

2. 最大限度地集成设备. DisplayPort的辅助通道可以直接用作语音和视频等低带宽数据的传输通道，也可以无延迟地用于游戏控制.

3. 所有内部和外部接口. 除了实现设备与设备之间的连接之外，DisplayPort还可以用作设备的内部接口，甚至可以用作芯片与芯片之间的数据接口.

4. 简化相关产品的设计. DisplayPort直接输出数字信号，而无需TMDS转换电路；它可以直接驱动面板显示，简化了LVDS转换电路. 它可以在一行平面电视上输入各种视频信号，从而降低了设计难度和材料成本.

5. 它具有高度的可伸缩性. 一根DisplayPort电缆可支持6 1080i或3 1080p视频流. 显示端口可以显示画中画，分屏和多连接屏幕.

6. 内容保护技术更加可靠. DisplayPort被更多地用于显示器领域，而HDMI主要被用于消费电子领域. 此字段对版权保护非常敏感. 如果没有相应的内容保护技术，即使其优势很大，也很难赢得电影供应商的青睐. DisplayPort不使用类似HDMI的HDCP，而是使用飞利浦针对DisplayPort开发的一组内容复制保护协议. 该技术基于128位高速加密引擎，采用标准的密钥交换方法，支持标准的RSA身份验证，并提供最大2048位的密钥长度. 该保护技术比HDMI的HDCP更可靠. 当然，鉴于DisplayPort架构的可扩展性，制造商还可以根据需要选择其他内容保护协议.

最后，最重要的一点是DisplayPort已完全开放许可使用，并且芯片制造商不需要支付额外的许可费用. HDMI需要高额的许可费. 但是，鉴于越来越多的显示设备配备DisplayPort接口的事实，HDMI联盟最终宣布将开放HDMI 2.0进行授权.

提示: 大约4: 2: 0像素采样

在谈论4: 2: 0像素采样之前，我们需要先讨论色度采样. 我们知道，视频信号将分解为亮度和色度，这两个都是色彩要素，类似于图像可以分解为红色，绿色和蓝色三种原色. 亮度和色度元素称为YUV（模拟信号）或YCbCr（数字信号）. 由于人眼对色度的敏感性不如对亮度的敏感性，因此图像的色度分量不必具有与亮度分量相同的清晰度，因此色度分辨率将通过色度采样而降低. 这将减少视频信号的总带宽，而不会显着降低图像质量. 由于采样而丢失的色度值将替换为插值值或先前的色度值. 以4: 2: 2 YCbCr为例，它仅需要R'G'B'（4: 4: 4）带宽的三分之二. 带宽的减少几乎没有肉眼看到的图像差异.

4: 2: 0，也称为I420，是YUV格式的一种. 这意味着对于每条扫描线，仅以2: 1的采样率存储一个色度分量，而相邻的扫描线则存储不同的色度分量. 换句话说，如果一行是4: 2: 0，则下一行是4: 2: 0，下一行是4: 2: 0，依此类推. 对于每个色度分量，水平和垂直方向的采样率为2: 1，因此可以说色度的采样率为4: 1. PAL和SECAM彩色系统特别适合以此方式存储. 大多数视频编都将此格式用作标准输入格式.

DisplayPort 1.3的新功能是什么？

尽管DisplayPort界面的起点很高，但是由于各种接口标准的发展，DisplayPort当然也不例外. DisplayPort 1.0的实际传输速度为8.64Gb / s，电缆长度为2米. DisplayPort 1.1允许使用其他传输介质，例如光纤，并增加了对HDCP的支持.

2009年12月，DisplayPort 1.2诞生了，实际传输速度提高到17.28Gb / s，可以支持更高的分辨率，帧速率和色彩深度. DisplayPort 1.2支持MST（多流传输），并且一个DisplayPort可以连接到多个显示器. 该版本更重要的一点是，它包含并识别了Apple本身开发的Mini-DisplayPort接口，它是Apple当前使用的Thunderbolt接口的原型. 2014年5月，VESA发布了DisplayPort 1.2a，它增加了对自适应同步的支持.

2014年9月，VESA发布了DisplayPort 1.3. 总带宽已增加到32.4Gb / s，主链路的四个通道每个可以分配8.1Gb / s，这是1.1版标准的三倍，比1.2 / 1.2a大50％. 在排除各种冗余和损耗之后，DisplayPort 1.3可以提供的实际数据传输速率已达到25.92Gb / s. 以这种速度，各种无损高清音频和视频的传输根本不是问题. DisplayPort 1.3可以使用两个通道连接到具有60Hz刷新率和24位色深的4K超高清显示器，而使用其他两个通道来处理其他数据，例如USB 3.0，DockPort base等. 仅一个数据电缆可以轻松支持5120×2880的5K级高分辨率显示设备.

DisplayPort 1.3支持4: 2: 0像素采样格式. 这种格式利用的是人眼对色度的敏感性低于对亮度的敏感性，并且对色度进行低采样以减少带宽使用. 4: 2: 0像素采样主要用于消费类数字电视领域，并且还可以支持将来的8K和更高清晰度的显示.

DisplayPort 1.3继续与VGA，DVI和HDMI的三个传统接口兼容，并增加了对HDCP 2.2和HDMI 2.0 CEC扩展功能的支持，从而使DisplayPort可以用于播放电视内容和受版权保护的4K视频. 同样，最新版本将继续开放以供授权.

简而言之，规格先进，前途一片光明.

在春天和雪中仍然阳光明媚

尽管DisplayPort的起点很高，但很长一段时间以来，DisplayPort一直处在高位和低位. 原因是HDMI诞生较早，即使机顶盒配备了HDMI接口，产品线布局也变得更加完整. 其次，在普通应用中，DisplayPort与HDMI相比没有重要的差异化功能. 例如，目前，HDMI 2.0和DisplayPort 1.2可以支持高达4K @ 60fps的分辨率，在普通的家庭场合中，很少有更高的分辨率. 因此，在消费市场中，DisplayPort和HDMI没有明显的差异化特征.

但是，就成本而言，尽管DisplayPort是免费的，但显示侧的驱动板仍需要增加电路成本，这不是一个优势，更不用说HDMI自2.0版起也免收许可费. HDMI在大多数情况下就足够了. 对于设备制造商而言，拥有额外的同类接口是不明智的，因此它们不会带来积极的影响. 尽管大多数图形卡设备都配备了DisplayPort接口，以考虑不同的应用，但仍然很少有DisplayPort接口的显示终端. 除非VESA能够采取有效措施促进DisplayPort接口的普及，否则最有效的措施就是补贴设备制造商以鼓励他们增加DisplayPort解决方案，但这显然是不现实的.

因此，当消费市场需求不高（2K尚未完全普及）并且HDMI已经存在成熟的解决方案时，DisplayPort仍需要采取差异化的途径来进一步增加其份额. 毕竟，DisplayPort现在仍然处于高位，仍然处于高位和低位.

写在最后

实际上，DisplayPort的当前状态不是因为规格太高，而是因为HD内容严重滞后. 尽管如此，DisplayPort 1.3仍在开发中，以最简单的传输方法支持5K视频，处于标准的最前沿. 如今，技术和标准领域的竞争太激烈了. 每个人都必须拼命运行，而没有时间照顾软件和硬件的同步. 今天的高级规范可能会交换明天的市场发言权. 我们相信，当4K普及并实现真正的智能家居时，DisplayPort标准将迎来春天.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/tongxinshuyu/article-309583-1.html