DisplayPort 2.0標準的出現 動搖了視頻接口的最終選擇歸屬

我們接觸到的視頻設備越來越多,在使用過程中,這些設備的接口也是五花八門。視頻傳輸接口的主要作用是將視頻信號輸出到外部設備,或者將採集的視頻信號收集起來。各種各樣的視頻設備接口按照視頻信號類型可以分為模擬接口和數字接口,至於我們常見的接口,BNC、VGA、HDMI、USB、DisplayPort等這些都是相當熟悉。每種接口的誕生都有其獨特的意義,隨着科技的創新和進步,總會出現新的技術代替原有的技術。就像是無線網絡技術從4G向5G進行升級普及,視頻傳輸的規格標準也在逐步發展,從2K到4K,再到如今被廣泛宣傳的8K,視頻規格和清晰度不斷增加。視頻規格和清晰度的提升,隨之而來的就是視頻傳輸接口標準的推陳出新。

視頻接口經歷了從模擬視頻接口到數字視頻接口的過程,模擬視頻接口因為數據傳輸速率有限,不能滿足傳輸高清視頻的需要,已經被數字視頻接口替代。視頻接口經過市場大浪淘沙,大部分視頻接口已經被淘汰,當前在電子設備上面比較常見的是HDMI接口和DisplayPort接口。在視頻傳輸接口中,毫無疑問HDMI接口依然佔據着很大一部分比例。從普及度來看,HDMI要優於DisplayPort,而DisplayPort接口在PC領域比較盛行,為了保證高端顯示的畫面輸出,DP接口的優勢還是十分明顯的。
什麼是DisplayPort接口
DisplayPort(簡稱DP)是一個由PC及芯片製造商聯盟開發,視頻電子標準協會(VESA)標準化的數字式視頻接口標準。該接口免認證、免授權金,主要用於視頻源與顯示器等設備的連接,並也支持攜帶音頻、USB和其他形式的數據。DisplayPort的設計是為了取代傳統的VGA、DVI和FPD-Link(LVDS)接口,通過主動或被動適配器,該接口可與傳統接口(如HDMI和DVI)向後兼容。DiplayPort採用先進的數字協議,提供可擴展的基礎,以實現驚人的數字顯示技術,同時提供與現有設備的兼容性。專為空間受限的應用而設計。它常常應用在超薄筆記本電腦,上網本和顯卡中,減少佔用空間的同時提供了強大的顯示性能。與舊式的VGA、DVI等接口標準相比,DisplayPort可實現更高的分辨率,更快的刷新率和更深色深。
目前的最新規格DisplayPort 2.0
事實上,DisplayPort 2.0傳輸標準並非什麼新鮮事,早在2019年6月美國視訊電子標準協會(VESA)就發佈了該標準。而上一代DisplayPort 1.4標準是於2016年推出的,兩者在規格上有何不同?
先看看上一代的DisplayPort 1.4,此標準帶寬速度最高可達32.4Gbps(HBR3),編碼後有效帶寬為25.92 Gbps,還加入了顯示壓縮流(Display Stream Compression)技術、前向錯誤更正(ForwardError Correction)、高動態範圍數據包(HDR meta transport),聲道也提升到32聲道1536KHz採樣率,將為筆記本電腦、智能手機及AIO一體機帶來8K級別(7680×4320)的60Hz輸出,4K則可以上升到120Hz。上一代的DisplayPort 1.4都能支持8K視頻輸出,最新一代的DisplayPort 2.0必然是更上一個台階。

DisplayPort 2.0向下兼容之前所有版本的DisplayPort,並集成了DisplayPort 1.4的所有關鍵特性,包括支持DisplayPort 2.0的視覺無損顯示流壓縮(DSC)、HDR元數據傳輸和其他高級特性。如前面介紹,DisplayPort 1.4a提供了32.4Gbps的最大帶寬,四個通道中的每一個都以8.1Gbps/lane的速率運行,使用8b/10b信道編碼,相當於最大有效載荷為25.92Gbps。DisplayPort 2.0不但與雷電3、USB Type-C緊密結合,甚至滿足了8K(7680×4320)乃至16K(15360×8460)的高質量顯示輸出需求。DP 2.0將理論帶寬一舉提升到了80Gbps,並且採用全新的編碼機制128b/132b,將有效率提升至97%,實際可用高達77.4Gbps,相當於DP 1.3/1.4的整整三倍,遠遠超過目前廣泛使用的HDMI 2.1。值得一提的是,HDMI 2.1理論帶寬為48Gbps。這樣一來,DP 2.0可以輕鬆支持8K/60Hz HDR、大於8K/60Hz SDR、4K/144Hz HDR、2×5K/60Hz等輸出格式,不僅能支持任何8K顯示器且不需要壓縮,還可以支持到30bit色深(超過10億色),實現8K HDR。據VESA預計,首批基於DP 2.0的零售產品將在2020年晚些時候問世,不得不說,有成熟的雷電3接口作為基礎,DP 2.0接口的出產還是相當快速的。
同時支持DisplayPort端口和USB Type-C端口,利用Thunderbolt3物理接口層DisplayPort 2.0的優點之一在於同時支持DisplayPort端口和USB Type-C端囗,其中USB Type-C端口通過DisplayPort Alt模式傳輸DisplayPort音頻/視頻信號。DisplayPort 2.0提高的視頻帶寬性能通過USB Type-c端囗,實現高速USB數據傳輸,而不會影響顯示性能。除此之外,DisplayPort 2.0還利用了Thunderbolt3物理接囗層,同時保持DisplayPort協議的靈活性,以提高數據帶寬,促進業界領先的℃標準之間的融合。英特爾公司客戶聯絡部總經理Jason Ziller表示,「英特爾將Thunderbolt物理接口層規範提供給VESA,以用於DisplayPort 2.0,這是一個重要的里程碑,使當今最簡單、最通用的端口也成為顯示性能最高的端口。通過與VESA的合作,我們使共同的通用模塊構建技術能夠跨多種設備集成在一起,並增強兼容性,為消費者提供更好的體驗。」

除了分辨率,還有什麼提升?
隨着DisplayPort 2.0支持的帶寬的增加,VESA提供了高度的通用性和更高的顯示分辨率和刷新率的配置。除了上述支持HDR/60Hz的8K分辨率外,DisplayPort 2.0還支持多個超過8K分辨率。不僅如此,DisplayPort 2.0還支持VESA新的PanelReplay功能,該功能旨在優化具有更高分辨率顯示器的小型終端設備(如一體機和筆記本電腦等)的功率電路和熱力性能。與嵌入式顯示端口(eDisplayPort)中的面板自刷新功能類似,PanelReplay包含了局部更新功能,允許GPU只更新自視頻幀更新以來已更改的顯示部分,從而節省了系統電源。它的優勢包括能夠在使用設備的同時更快地給設備充電。數據線方面,DP 2.0引入了三種不同機制,按照帶寬分別叫做UHBR 10、UHBR 13.5、UHBR 20。UHBR 10的原始帶寬為40Gbps,有效帶寬38.69Gbps,被動型銅線材即可,即通過8K認證的DP數據線就符合要求。UHBR 13.5、UHBR 20原始帶寬54Gbps、80Gbps,有效帶寬52.22Gbps、77.37Gbps,被動線材只能用於極短距離傳輸,比如筆記本擴展塢,長一點就需要主動線材,也就是植入相應控制和放大芯片。
將有何應用?
虛擬顯示(VR)設備不斷面世,而DisplayPort 2.0的面世,讓不少廠商看到了高質量視頻傳輸的一種解決方案。VR很酷,但是它從誕生之日起,就存在着先天不足。重度VR沉浸體驗,多由PC提供支持,需要使用線纜連接頭顯和PC,當然,業界也存在着使用無線傳輸的解決方案,但這種方案為了保證延遲率往往會降低視頻的傳輸質量。為了保證高品質的視頻傳輸,DP 2.0甚至是更優秀的傳輸方式必須更上腳步。在現實環境中實現無差別圖像視頻識別需要極其龐大的數據規模,如一條街道上,需要街景、人臉、服裝等各種數據;目前數據的採集、存儲、傳輸、分析技術都有需要解決的難題:僅海量數據的清洗、錄入,本身就是浩瀚的工程。而更重要的是,如何無時無刻保持這種動態的數據傳輸,讓VR使用者體驗到「真實」,超高帶寬的傳輸是最為重要的基礎。DisplayPort 2.0的速度非常快,可以支持8K顯示器而不需要任何壓縮(包括色度子採樣),還可以以30位顏色格式輸出8K視頻,即使在高分辨率下也能支持HDR。同樣,還可以在沒有壓縮的情況下以24位顏色輸出10K分辨率,在壓縮時可以輸出16K分辨率。

新標準,有何重要意義?
VESA董事會主席、DisplayPort任務組主席Alan Kobayashi表示,作為一個開放的標準機構,VESA擁有超過280家成員公司,遍布整個電子產業漣,這使VESA擁有一個獨特的優勢,可以預測未來幾年顯示市場的需求,並在需求之前為VESA的標準添加新的功能。DispIayPort 2.0代表了VESA在DisplayPort歷史上最重要的里程碑之一,它是幾年的努力和對這個普遍存在的標準增強的結果。就像之前眾多DisplayPort版本一樣,為視頻技術的重大拐點鋪平了道路,比如UHD、4K、5K、HDR等等。DisplayPort 2.0將通過啟用更高幀率和超過8K的分辨率幫助不同行業更上一層樓,在顯示設備配置包括多個監控器設置方面具備更大的靈活性,而且能提高電源效率。

HDMI憑藉先發優勢,在消費級別設備佔據了絕對的優勢,而DisplayPort 依靠技術上的優勢,在一些電腦與專業設計的領域攻城略地。HDMI和DisplayPort兩大視頻接口標準,不斷提高帶寬和傳輸速率,可以預見在未來相當長的時間內會繼續雙雄的局面,給廣大消費者帶來更好的高清視頻體驗。HDMI 2.1標準雖然發佈在前,但DisplayPort 2.0一下將支持帶寬提升至驚人的78Gbps,足以令整個行業矚目。由此我們不禁想到,這場博弈之下,DisplayPort 2.0標準是否已經動搖了視頻接口的最終選擇歸屬?