最高支持16K影像:DisplayPort 2.0 影像傳輸標準

就像是無線網絡技術從4G向5G過進行過渡,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。與此同時,視頻傳輸的接口標準上也隨着技術的不斷進步而「推陳出新」。

 

提起視頻傳輸接口,如今的市場上,HDMI接口似乎佔據了市場的「天時地利」。從目前的普及程度來看,HDMI要優於DisplayPort(簡稱DP)接口。在日常生活中,我們所見到的HDMI接口明顯要比DP接口多,而DisplayPort接口卻僅僅在PC領域流行,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。

 

DisplayPort接口是什麼

它是過時顯示技術(如DVI,LVDS和VGA)的行業替代品,目前它已被內置於所有新的PC芯片組,GPU(圖形處理器)和主要芯片製造商的顯示控制器中。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。

 

DisplayPort旨在成為面向未來的可擴展解決方案,用於高性能數字顯示連接。與舊式的VGA、DVI等接口標準相比,它可實現更高的分辨率,更快的刷新率和更深色深。DisplayPort接口的加入不需要舊式接口所有者更換他們的設備,因為這種設備接口能夠和擁有DVI、HDMI、VGA等技術的設備實現兼容。

 

DisplayPort 2.0標準發佈

隨着8K視頻逐漸成為主流,美國視訊電子標準協會(VESA)在較早前宣布推出DisplayPort 2.0標準,而上一代DisplayPort 1.4標準是於2016年推出的。那麼1.4和2.0規格標準上有什麼不同呢?

 

根據2016年2月份最終版的DP 1.4通信端口規範,此標準帶寬速度最高可達32.4 Gbps(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(Forward Error Correction)、高動態範圍數據包(HDR meta transport),聲道也提升到32聲道1536 KHz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。既然連3年前發佈的DP 1.4標準都能夠支持8K視頻輸出,那麼本次DisplayPort 2.0標準必定也會支持甚至是超越8K傳輸。

 

果不其然,在VESA標準組織宣布的DisplayPort 2.0影音數據傳輸標準規範中,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30-bit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。

 

但這並不意味着DP 2.0完全與雷電3接口相同,DP 2.0的官方物理接口有兩個,一是原有DP接口保持不變並向下兼容,二是USB-C接口(DP Alt模式),同時內部物理層幾乎完全換成了雷電3,畢竟它已經完全開放,本身就可以實現40Gbps的高帶寬,直接拿來利用要比從零開發簡單得多。但是,不同於USB 4幾乎直接就是把雷電拿過去改了個名,DP 2.0更進一步,改變了內部機制。雷電3內部有四個20Gbps的通道,雙向全雙工機制,每個方向兩個通道,因此輸入輸出帶寬都是40Gbps,只不過可以同時工作。DP 2.0出於單向傳輸更大規模數據的需求,改成了單向單工機制,四個通道一致對外,因此獲得了80Gbps的總理論帶寬。

 

自誕生以來最大規模的升級

單純從版本升級的對比來看,輸出頻寬方面, DisplayPort 2.0 支持最高 77.37Gbps ,比早於 2016 年推出的 DisplayPort 1.4 標準的 25.92Gbps 輸出頻寬高出約 2.5 倍。更大的帶寬能夠兼容的數據傳輸量也更高,除了能把顯示上限從8K提升到16K,這個新標準最高能讓設備同時連接兩個 120Hz 的 8K 顯示器,又或者是連接一個 16K 顯示器,進一步提了設備對於高像素、高刷新率顯示設備的支持。DisplayPort 2.0 可以通過 DisplayPort、USB-C 和 Thunderbolt 3 接口實現。伴隨着這次升級,2.0 還會支持 VESA 全新的 Panel Replay 功能,這項全新的功能可以改善連接高分辨率顯示器時的能耗。

 

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。

 

DisplayPort 2.0的應用

眾所周知,近年來全球虛擬顯示(VR)設備不斷面世,本次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。

 

就目前來看,DP 2.0接口雖然強大,但由於其起步晚、被動線材無法進行長距離傳輸等原因被HDMI接口穩壓一頭,同時由於其偏向PC領域的原因,應用面也相對較窄。但無可否認的是,DP 2.0擁有強大的信號傳輸能力。筆者相信,隨着技術的發展DP接口會越來越普及,最終受益更多影音愛好者。