DisplayPort

Kabel ze złączem DisplayPort

DisplayPort, DP – uniwersalny interfejs cyfrowy (zatwierdzony w maju 2006) opracowany przez VESA (Video Electronics Standards Association). Głównym zamierzeniem nowego standardu jest połączenie komputer-monitor lub komputer-system kina domowego (w tym projektory, wielkoformatowe wyświetlacze, telewizory itp.).

Złącze DisplayPort obsługuje od 1 do 4 linii transmisyjnych przesyłających dźwięk i obraz z prędkością 1,62 lub 2,7 Gb/s (maksymalnie 10,8 Gb/s przy czterech liniach transmisyjnych). Standard umożliwia jednoczesną dwukierunkową wymianę informacji. Dwukierunkowe pomocnicze kanały (Auxiliary Channel) pracują ze stałą prędkością 1Mb/s, umożliwiając zarządzanie i kontrolę nad strumieniem danych zgodnie ze standardem VESA EDID i VESA MCCS. Sygnał wideo może być zgodny z DVI oraz HDMI^[1] pod warunkiem, że urządzenie nadające sygnał ma możliwość przełączenia rodzaju sygnału z DisplayPort na HDMI, DVI lub VGA^[2]. Sygnał może być chroniony technologią DRM.

DisplayPort opcjonalnie wyposażony jest w DPCP (DisplayPort Content Protection – ochrona zawartości DisplayPort) ochronę przed kopiowaniem opracowaną przez Philipsa używającą 128-bitowego algorytmu AES (Advanced Encryption Standard).

Połączenie DisplayPort i wyprowadzonej na zewnątrz magistrali PCI Express w jednym złączu tworzy interfejs Thunderbolt.

Schemat gniazda DisplayPort^[3]

Informacje ogólne

DisplayPort jest pierwszym interfejsem wyświetlacza, który opiera się na pakietowej transmisji danych, formie komunikacji cyfrowej występującej w technologiach takich jak Ethernet, USB i PCI Express. Umożliwia to podłączenie zarówno wewnętrznego jak i zewnętrznego wyświetlacza i w przeciwieństwie do starszych standardów, które przesyłają sygnał zegarowy z każdym wyjściem, protokół DisplayPort opiera się na małych pakietach danych znanych jako mikropakiety, które mogą osadzać sygnał zegara w strumieniu danych. Pozwala to na uzyskanie wyższej rozdzielczości, przy użyciu mniejszej liczby pinów^[4]. Użycie pakietów danych sprawia, że DisplayPort jest rozszerzalny, co oznacza, że z czasem mogą być dodawane dodatkowe funkcje, bez znaczących zmian w fizycznym interfejsie^[5].

DisplayPort może być używany do jednoczesnego przesyłania audio i wideo, chociaż każdy z nich jest opcjonalny i może być przesyłany bez drugiego. Ścieżka sygnału wideo może wynosić od sześciu do szesnastu bitów na kanał koloru, a ścieżka audio może zawierać do ośmiu kanałów 24-bitowego, 192 kHz dźwięku PCM, który jest nieskompresowany^[6]. Dwukierunkowy, półdupleksowy kanał pomocniczy przenosi zarządzanie urządzeniami i dane sterowania urządzeniem do głównego łącza, takiego jak VESA EDID, MCCS i standardu DPMS. Ponadto interfejs jest w stanie przenosić dwukierunkowe sygnały USB^[7].

DisplayPort używa protokołu sygnału LVDS, który nie jest kompatybilny z DVI czy HDMI. Jednakże, porty DisplayPort pracujące w trybie podwójnym (dual-mode) są zaprojektowane do przesyłania jednokanałowego (single-link) protokołu DVI lub HDMI (TMDS) poprzez interfejs DP, za pomocą zewnętrznego adaptera pasywnego. Adapter zapewnia zgodność i konwertuje sygnał z 3,3 V na 5 V. W przypadku analogowych VGA / YPbPr i dwukanałowego (dual-link) DVI, w celu zapewnienia kompatybilności wymagany jest już adapter aktywny i nie jest wykorzystywany tu tryb podwójny. Aktywne adaptery VGA są zasilane bezpośrednio ze złącza DisplayPort, natomiast aktywne adaptery DVI dual-link zwykle opierają się na zewnętrznym źródle zasilania, takim jak USB^[8].

Wersje

1.0 do 1.1

Pierwsza wersja, 1.0, została zatwierdzona przez VESA w dniu 3 maja 2006^[9]. Wersja 1.1 została zatwierdzona w dniu 2 kwietnia 2007^[10], a wersję 1.1a zatwierdzono w dniu 11 stycznia 2008^[11]. DisplayPort 1.0 - 1.1a zapewnia maksymalną przepustowość 10,8 Gbit/s (szybkość transmisji 8,64 Gbit/s), wykorzystując standardowe łącze czteropasmowe. Przewody DisplayPort o długości do 2 metrów powinny zapewniać pełną przepustowość 10,8 Gbit/s^[11]. DisplayPort 1.1 umożliwia urządzeniom zastosowanie alternatywnych mediów przewodzących, takich jak światłowody, umożliwiając znacznie większy zasięg od źródła do wyświetlacza bez degradacji sygnału^[12], choć alternatywne implementacje nie są standaryzowane. W dodatku do DisplayPort Content Protection (DPCP), obejmuje również HDCP. Normę dotyczącą DisplayPort 1.1a można pobrać bezpłatnie ze strony internetowej VESA^[13].

1.2

Wersja 1.2 DisplayPort została wprowadzona 7 stycznia 2010^[14]. Najbardziej znaczącym ulepszeniem w nowszej wersji jest podwojenie przepustowości do 17,28 Gbit/s w trybie High Bit Rate 2 (HBR2), co pozwoliło na zwiększenie rozdzielczości, wyższe częstotliwości odświeżania i uzyskanie większej głębi kolorów. Inne usprawnienia obejmują możliwość istnienia wielu niezależnych strumieni wideo (połączenie szeregowe z wieloma monitorami) zwanych transportem wielostrumieniowym (Multi-Stream Transport), usprawnienia w przesyłaniu stereoskopowego 3D, zwiększoną przepustowość kanału AUX (od 1 Mbit/s do 720 Mbit/s), więcej przestrzeni kolorów, w tym xvYCC, scRGB i Adobe RGB 1998 oraz Global Time Code (GTC) dla synchronizacji audio / wideo poniżej 1 µs. Firma Apple Inc. wprowadziła również złącze Mini DisplayPort, które jest znacznie mniejsze i zostało zaprojektowane do laptopów i innych małych urządzeń. Jest ono zgodne z nowym standardem.^{[6][15][16][17]}.

1.2a

Wersja 1.2a DisplayPort została wydana w styczniu 2013^[18] i może opcjonalnie zawierać Adaptacyjną Synchronizację VESA (VESA's Adaptive Sync)^[19]. FreeSync firmy AMD wykorzystuje do działania funkcję Adaptive-Sync. FreeSync po raz pierwszy zademonstrowano na targach CES 2014 na laptopie Toshiba Satellite, wykorzystując funkcję samo-odświeżania panelu (Panel-Self-Refresh - PSR) ze standardu Embedded DisplayPort ^[20]. Za sprawą propozycji AMD, VESA zaadaptowała funkcję PSR do użytku w autonomicznych wyświetlaczach i dodała ją pod nazwą "Adaptive-Sync" do głównego standardu DisplayPort jako opcjonalną w wersji 1.2a^[21]. Jako że jest to funkcja opcjonalna, wsparcie dla Adaptive-Sync nie jest wymagane do zgodności z DisplayPort 1.2a.

1.3

Wersja 1.3 DisplayPort została zatwierdzona 15 września 2014^[22]. Standard ten zwiększa ogólną przepustowość transmisji do 32,4 Gbit/s dzięki nowemu trybowi HBR3 o prędkości 8,1 Gbit/s na pas (do 5,4 Gbit/s z HBR2 w wersji 1.2), przy całkowitej przepustowości danych 25,92 Gbit/s po uwzględnieniu kosztu kodowania 8b/10b. Taka przepustowość jest wystarczająca dla wyświetlaczy 4K UHD (3840 × 2160) przy 120 Hz z 24-bitowym/px kolorem RGB, wyświetlaczy 5K (5120 × 2880) przy 60 Hz z 30-bitowym/px kolorem RGB lub wyświetlaczy 8K UHD (7680 × 4320) przy 30 Hz z 24-bitowym/px kolorem RGB. Używając Multi-Stream Transport (MST), DisplayPort może sterować dwoma wyświetlaczami 4K UHD (3840 × 2160) przy częstotliwości 60 Hz lub maksymalnie czterema wyświetlaczami WQXGA (2560 × 1600) przy 60 Hz z 24-bitowym/px kolorem RGB. Nowy standard obejmuje obowiązkowy tryb Dual dla adapterów DVI i HDMI, implementujący standard HDMI 2.0 i ochronę zawartości HDCP 2.2^[23]. Standard połączenia Thunderbolt 3 początkowo miał obejmować funkcję DisplayPort 1.3, ale ostateczna wersja wspierała jedynie wersję 1.2. Funkcja Adaptive Sync VESA w wersji 1.3 DisplayPort pozostaje opcjonalną częścią specyfikacji^[24].

1.4

Wersja 1.4 DisplayPort została opublikowana 1 marca 2016^[25]. Nie zdefiniowano żadnych nowych trybów transmisji, więc HBR3 (32,4 Gbit/s) wprowadzony w wersji 1.3 nadal pozostał najwyższym dostępnym trybem. DisplayPort 1.4 dodaje obsługę Display Stream Compression 1.2 (DSC), Forward Error Correction, metadane HDR10 zdefiniowane w CTA-861.3, w tym metadane statyczne i dynamiczne oraz przestrzeń barw Rec. 2020, dla współdziałania z HDMI^[26] i rozszerza maksymalną liczbę wbudowanych kanałów audio do 32^[27].

DSC to „wizualnie bezstratna” technika kodowania o współczynniku kompresji do 3:1. [22] Używając DSC z szybkościami transmisji HBR3, DisplayPort 1.4 może obsługiwać 8K UHD (7680 × 4320) przy 60 Hz z 30-bitowym/px kolorem RGB i HDR lub 4K UHD (3840 × 2160) przy 120 Hz z 30-bitowym/px kolorem RGB i HDR. 4K przy 60 Hz z 30-bitowym/px kolorem RGB i HDR można uzyskać bez konieczności korzystania z DSC. Na wyświetlaczach, które nie obsługują DSC, maksymalne limity nie zmieniły się od DisplayPort 1.3 (4K 120 Hz, 5K 60 Hz, 8K 30 Hz)^[28].

1.4a

DisplayPort w wersji 1.4a został opublikowany w kwietniu 2018^[29]. VESA nie opublikowała oficjalnego komunikatu ani komunikatu prasowego. Żadna lista zmian w wersji 1.4a również nie została opublikowana.

2.0

Zgodnie z planem opublikowanym przez VESA we wrześniu 2016 r., Nowa wersja DisplayPort miała zostać wprowadzona na początku 2017 r. Poprawiłoby to szybkość łącza z 8,1 do 10,0 Gbit/s, co oznacza wzrost o 24%^[30][31]. Zwiększyłoby to całkowitą przepustowość z 32,4 Gbit/s do 40,0 Gbit/s.

Mimo to, w 2017 r. nie została wydana żadna nowa wersja. Najprawdopodobniej opóźnienie pojawiło się, aby móc wprowadzić dalsze ulepszenia po ogłoszeniu w styczniu 2017 r. przez HDMI Forum, że ich następny standard (HDMI 2.1) będzie oferował przepustowość do 48 Gbit/s. Zgodnie z komunikatem prasowym z 3 stycznia 2018 r. „VESA jest obecnie zaangażowana w opracowywanie kolejnej generacji standardu DisplayPort, z planami zwiększenia szybkości przesyłania danych przez DisplayPort dwukrotnie i więcej. VESA planuje opublikować tę aktualizację w ciągu najbliższych 18 miesięcy”^[32].

W CES 2019, VESA ogłosiła, że nowa wersja będzie obsługiwać 8K @ 60 Hz bez kompresji i oczekiwano, że zostanie wydana w pierwszej połowie 2019 roku^[33].

26 czerwca 2019 VESA oficjalnie wydała standard DisplayPort 2.0. VESA stwierdziła, że DP 2.0 jest pierwszą dużą aktualizacją standardu DisplayPort od marca 2016 i zapewnia około trzykrotną poprawę szybkości transmisji danych (z 25,92 do 77,37 Gbit/s) w porównaniu z poprzednią wersją DisplayPort (1.4a), jak również inne nowe możliwości, aby sprostać przyszłym wymaganiom wydajności tradycyjnych wyświetlaczy. Obejmują one poza rozdzielczości 8K wyższe częstotliwości odświeżania i obsługę wysokiego zakresu dynamicznego (HDR) w wyższych rozdzielczościach, ulepszoną obsługę wielu konfiguracji wyświetlania, a także lepsze wrażenia przy korzystaniu z wyświetlaczy rozszerzonej/wirtualnej rzeczywistości (AR/VR), w tym obsługę 4K i wyższe rozdzielczości VR^[34].

28 lutego 2022 r. VESA ogłosiła swój program certyfikacji dla produktów wideo, wyświetlaczy i kabli obsługujących DisplayPort UHBR (Ultra-high Bit Rate), wyższe prędkości łącza danych obsługiwane przez standard DisplayPort w wersji 2.0. Dwa nowe, certyfikowane przez VESA przewody DP40 i DP80 UHBR. Ten pierwszy musi obsługiwać szybkość łącza UHBR10 (10 Gb/s) i pełny tryb czteropasmowy, zapewniając maksymalną przepustowość 40 Gb/s. Przewody DP80 muszą z kolei zapewniać 20 Gb/s (spełniać UHBR20), co przy czteropasmowym trybie zapewni maksymalną przepustowość rzędu 80 Gb/s. Małe zamieszanie wprowadzi tylko standard DP80, bo w jego ramach przewody będą także obsługiwać szybkość łącza UHBR13,5 (13,5 Gb/s)^[35].

Przypisy