Display Port接口科普

接口/总线/驱动

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描述

Display Port接口科普?

DisplayPort是一种流行的数字显示接口,主要用于将视频从电脑传输到连接的显示器,但它也可以传送音频和数据。

它被介绍来替代像VGA和DVI这样的老旧解决方案,但通过使用适配器,它仍然保持对这些接口,以及HDMI接口的向下兼容性。

作为HDMI的竞争对手,DisplayPort通常提供更大的带宽,但它没有相同的特性集。第一代DisplayPort于2006年推出,并经历了几个后续代,直到DisplayPort 2.1的推出之前,它没有见过任何重大的修订。而现在最流行的DisplayPort 1.4主要是一个特性升级,而不是性能改进,在许多显卡和显示器上都是采用的DP1.4标准。

DisplayPort使用带有20个引脚的不可逆插头。它具有锁定机制,以保持电缆稳定,但也可在没有该安全功能的Mini DisplayPort接头中使用。然而,随着USB-C提供通过DisplayPort Alt Mode的DisplayPort兼容性,Mini DisplayPort在最近几年已被Type-C DP线逐渐淘汰。

USB-C物理接口本身就是DP2.0官方标准的一部分,原生DP接口有4条lane,而使用“普通的”被动USB-C接口的时候(DP Alt Mode)会只使用2条lane,导致在最大带宽上有差别。

USB-C更多是一个接口的形状标准,重点在于形状。而DP是一个影音数据交换协议,重点在于数据编码。还有就是上面的Thunderbolt 3的物理界面(,重点在于传输。

不管是那个协议,大家都不是互斥的,这次的2.0和之前1.4版本不同的是,DP2.0采用了和USB4一样,都用Thunderbolt 3作为物理界面(PHY)。原来的Thunderbolt 3是双向40Gbps的带宽,但是DP2.0不需要数据上行,所以合并双向为单向,成为单向80Gbps的带宽。

本身Thunderbolt 3使用的就是USB-C形状接口,而DP2.0则支持原生DP和USB-C两种形状。但是要达到Thunderbolt 3的最高带宽则要求传输线是active的(或者0.5米长以下),而普通的passive的USB线无法实现这种速率。在这种情况下DP2.0还是通过新的编码可以实现比原来1.4a版本更高速更有效率的带宽利用。

DisplayPort支持一些最高的分辨率和刷新率,而DisplayPort 2.1代表当今最功能强大的视频传输接口。

DisplayPort 2.1解析

DisplayPort 2.1是最新一代的DisplayPort技术,并像HDMI 2.1一样,它代表了比前代产品更大的升级。由于几乎没有多少设备使用过DisplayPort 2.0标准,DisplayPort 2.1实际上是第一个利用了换代技术的全部优势,并增加了一些额外的特性来更好地标准化高速版本的DisplayPort标准,并更好地将DisplayPort协议与USB-C集成。

展望未来,我们不太可能看到更多的DisplayPort 2.0的设备或显示器了,第一是DP2.1已经推出,再推广DP2.0设备已经没有意义,而且由VESA主管的显示器技术联盟指出,DisplayPort 2.1“定义了元件和系统设计的新规范要求和指导信息”。但DisplayPort 2.1到底能做什么呢?答案是非常多。

DisplayPort 2.1最大的升级在于其带宽。它可以支持的总带宽是DisplayPort 1.4的三倍以上,这是因为DP2.1有三种新的传输模式。这三种新的传输模式是Ultra High Bit Rate 10(UHBR 10,超高比特率10)、Ultra High Bit Rate 13.5(UHBR 13.5,超高比特率13.5)和Ultra High Bit Rate 20(UHBR 20,超高比特率20)。

数字表示连接的每路数据传输速率,在采用DisplayPort口的情况下,这些速率会在DP口的20针线路中的四条通道上跑,因此速率会被四倍增加,从而可能使DisplayPort 2.1的最大带宽达到80 Gbps。这几乎是HDMI 2.1的两倍,可以与最快的USB4 Type-C电缆相媲美。

并非每条DisplayPort 2.1信号线、DP2.1接口显卡或显示器都支持全部三种新的传输模式,但即便是只用UHBR 10模式,也使DisplayPort2.1成为最强大的视频信号接口了。采用UHBR10的DP线和显卡,可处理 144Hz刷新率的4K信号,或在8K 分辨率最高达到30Hz刷新率。如果采用更高带宽的UHBR传输模式,DP2.1可以达到4K@240Hz,甚至是8K@85Hz的图形模式支持。

显示器

相比1.4、2.0,DP2.1有啥不同?

DisplayPort2.1与DisplayPort2.0在规格上几乎相同,但它们在与USB-C接口和DisplayPort alt mode的集成方面有一些轻微的改进。不过,这两个标准性能都远远超越了DisplayPort 1.4。DisplayPort 1.4只支持传统的四种DisplayPort传输模式:Reduced Bit Rate(RBR)、High Bit Rate(HBR)、High Bit Rate 2(HBR2)和High Bit Rate 3(HBR3),最大带宽为32.4 Gbps。

新的DisplayPort 2.0和2.1标准支持更新的UHBR传输模式,提供总带宽高达80 Gbps,或者原始数据速率高达77.37 Gbps。DisplayPort1到1.4使用了旧的 ANSI 8b/10b 编码系统,其中每10位中有8位是数据,最后两位用于DC平衡(使传输中的1和0数量大致相等)。这导致效率仅为80%,从而使得DisplayPort 1.4的32.4 Gbps带宽减少到仅有25.92 Gbps的总数据传输速率。

显示器

DisplayPort 2.0和2.1使用新的128b/132b编码方案,其整体效率达到96.7%,从而使其在使用UHBR 20传输模式时充分利用其80 Gbps带宽,使其总数据率达到77.37 Gbps。所有这些额外带宽为DisplayPort 2.1和2.0带来了新的分辨率和刷新率。它们可以支持1080p@900Hz,4K@240Hz,8K@60Hz,以及在DisplayPort 1.4带宽更受限的分辨率和刷新率下支持HDR和10bit色深。

另外,两种新的DisplayPort标准还支持VESA的面板重放技术。这种技术可以在显示器上显示静态内容时,使像素不必刷新,从而降低显示器的功耗,如显示LOGO或游戏中的HUD元素。DisplayPort 2.1和DisplayPort 2.0在功能上几乎相同,只是在版本2.1中对电缆完整性的标准化和UHBR 13.5、UHBR 20线的新命名约定方面进行了一些小的改进,因此2.1现在被认为是最新DisplayPort标准,今年和以后我们可能只会看到DisplayPort 2.1设备和显示器发布了。

DisplayPort 2.1姗姗来迟,商业化却异常地快,一方面,如今无论电视、显卡,还是显示器,都配备有HDMI接口;而在电视、影碟机、功放、游戏主机等设备上,则是看不到DP接口的。另一方面,随着8K时代的到来,HDMI组织早在2017年就公布了能够很好对应8K,120Hz显示设备,并支持VRR可变刷新率技术的HDMI 2.1标准,并且这一该标准也早已被广泛运用到了各类家电、PC设备上。

相比之下,DP标准背后的视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association,下文简称为VESA)在应对“超高清”的需求时,却显得有些动作迟缓。2019年6月,就是在HDMI 2.1标准公布两年后,同样能够支持8K 60FPS、8K 120FPS超清视频传输的DP 2.0标准才姗姗来迟。

更为糟糕的是,又过了两年多后,至今没有看到任何一款配备了这一接口的主流PC或显示器产品上市。很显然对于整个PC阵营来说,这是一个非常被动的局面。因为如今HDMI 2.1标准已经被越来越多的超清、高刷设备采纳,而这就必然意味着DP的行业地位将进一步萎缩。在这样的情况下,2022年10月下旬,PC行业终于吹响了反击的号角,不仅公布了DisplayPort 2.1规范。

更为重要的是,VESA方面还宣布,一大批重要的产品,其中包括但不限于最新款GPU、扩展坞芯片、监视器标量芯片、PHY中继器芯片、以及各种形状的DP40/DP80电缆和接口,均已经同步通过DP 2.1技术认证、可以即刻投向市场。众所周知,一项最新的行业规范自公布后,通常要经历数月、甚至数年时间,才会被实际的产品所采用。因此像DP 2.1这样技术标准才刚刚公布,产品(虽然是相对上游的零部件)就已经准备好了的情况,是相当罕见的。那么,DP 2.1是如何做到能够“快速出货”的呢?原因其实很简单,因为其本身的标准相比于2019年发布的DP 2.0,变化非常有限。

与此同时,VESA在这次公布新标准前,与一大批能够生产DP2.0标准相关设备的厂商进行了技术合作,对所有已推出、或是即将推出的DP2.0设备进行了重新检测、认证,最终确认它们“全都符合DP2.1标准”,无论如何,AMD RX 7900系列显卡产品开始支持DP 2.1,意味着新的高性能接口应用终于有了一个开头。毕竟如果没有人开这个头,整个行业就可能在类似“先有鸡还是先有蛋”的问题里犹豫,所幸AMD与三星达成了某些一致,发布会上同期透露了支持DP 2.1的Odyssey Neo G9这类8K超宽屏显示器的消息.





审核编辑:刘清

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