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劍指HDMI2.1!DisplayPort 2.0能給我們驚喜嗎

2019-11-15 05:11:38 新潮電子 2019年8期

顯示接口標準的更迭,往往意味著“你死我活”的結果,S端子、VGA等影音接口漸漸成為不少新生代消費者心中的歷史名詞,而在人們熟練使用HDMI線纜將各種終端設備同顯示設備連接時,可曾注意到DisplayPort接口的存在呢?

超十年的替代戰爭

更快、更穩定的影音數據傳輸需求推動著視頻接口標準的不斷更迭,從S端子、VGA、DVI到HDM、IDisplayPort,影音接口更迭的頻率較低,但從接口、線纜乃至終端設備外觀設計,每一代接口的變化,卻足以推動整個多媒體影音生態的變化。

自2006年1.0版DisplayPort發布以來,其便被大眾視作HDMI接口的繼任者,可13年的時間過去了,主流IT硬件領域卻依舊是HDMI接口的天下,并存于市的DisplayPort接口在大眾消費者心中并沒有太多位置,這多少有些令人意外。

更高的帶寬、更低的成本——DisplayPort作為后來者,在影音接口“大一統”發展態勢下,其本身具有極強的優勢,然而,十余年的時間不僅沒能讓DisplayPort完美接過HDMI的市場,反而是2017年2.1版HDMI接口標準的發布,令HDMI在性能上反超當時DisplayPort主流的1.4版。

2017年新版HDMI規格標準的反超,不僅僅是HDMI同DisplayPort兩種接口標準替代競爭的結果,更是2K/4K高清分辨率進入主流消費市場,動態HDR技術被廣泛應用大環境的推動。而作為后來者,DisplayPort顯然不會任HDMI反超,新規格版本的更迭勢在必行,只不過誰能想到從2016年發布1.4版DisplayPort至今,新版本的發布一定便是三年。

被寄予厚望的DisplayPort2.0

三年磨一劍,被HDMI2.1版壓制三年后,VESA標準組織正式宣布了全新的DisplayPort2.0影音數據傳輸標準規范,與雷電3、USB-C緊密結合,可滿足8K乃至更高級別的顯示輸出需求DisplayPort1.4協議后首次重大更新。

“DisplayPort2.0代表了我們在DisplayPort歷史上最重要的里程碑之一,也是這項無處不在的標準多年努力和重大改進的結晶。”VESA董事會主席AlanKobayashi說,內部給予DisplayPort2.0極高評價的同時,該版本規格本身在性能上的表現同樣搶眼。

DisplayPort2.0可以實現最高77.4Gbps的帶寬,亦即是1.4a的三倍。其他特色主要包括:允許標準顯示器支持高于8K的分辨率,在更高的分辨率下實現更高的刷新率和高動態范圍,提高對多顯示器配置的支持,以及支持“4K及以上的”VR分辨率。

簡單來講,DisplayPort2.0可以輕松支持8K/60HzHDR、>8K/60HzSDR、4K/144HzHDR、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8KHDR。

全面壓制HDMI2.1

DisplayPort2.0的出現,自然少不了同HDMI的對比,DisplayPort2.0在規格上全面領先HDMI最新的2.1版本,DisplayPort2.0標準擁有著目前市場上最先進的技術與最高的帶寬,其主要競爭對手HDMI最新版本的帶寬也僅有48Gbps,剛剛滿足[email protected]的需求,這讓DisplayPort2.0在即將到來的超高清時代獲得先機。

在具體的性能方面,DisplayPort2.0采用了全新的128/132b編碼機制,將有效率提升到了97%,實際可用帶寬達到77.4Gbps,這相當于DP1.3/1.4的3倍左右,并且已經遠遠超過了HDMI2.1標準下的理論帶寬48Gbps。不僅可以在60Hz的刷新率下支持2個8K分辨率屏幕,還能實現全彩444采樣率以及HDR-10的支持,甚至最高能夠支持16K分辨率,并且還支持多種顯示配置。

物理層的改變

在此之前,DP1.1、1.2、1.3/1.4的理論總帶寬分別為10.8Gbps、21.6Gbps、32.4Gbps,但有效率都只有80%(8/10b編碼),難以滿足6K、8K高分辨率和高色深、高刷新率的需求。

DP2.0將理論帶寬一舉提升到了80Gbps,并且采用全新的編碼機制128/132b,將有效率提升至97%,實際可用高達77.4Gbps,相當于DP1.3/1.4的整整三倍,遠遠超過HDMI2.1的理論帶寬48Gbps。

高帶寬源于DisplayPort2.0從物理層開始的改變,于是VESA組織在制定DP2.0標準時參考了Intel近期開放出來的雷電3標準,它一共有4個數據傳輸通道,正巧DP也是設計了4個通道。雷電3標準一共能夠提供80Gbps的帶寬,在默認的雙向全雙工工作狀態下,帶寬為40Gbps,而視頻信號傳輸為單向,并不需要全雙工,所以可以利用上雷電3的最大帶寬——80Gbps。

全新的線材分級策略

對于原有的DP接口,因為物理層的改變,老版本的線材無法兼容2.0標準,因此VESA一并制定了符合2.0新標準的DP線材標準——UHBR(UltraHighBitRate超高比特率)標準。單通道帶寬分別定為:在10Gbps、13.5Gbps、20Gbps,VESA稱之為

“超高比特率”(UHBR/UltraHighBitRate),按照帶寬分別稱為:UHBR10、UHBR13.5、UHBR20。

UHBR10的原始帶寬為40Gbps,有效帶寬38.69Gbps。已經符合傳輸完整的8k信號標準。而UHBR13.5、UHBR20的原始帶寬54Gbps、80Gbps,有效帶寬分別為52.22Gbps、77.37Gbps。

驚艷的顯示應用

相對于從標準到物理層設計的變化,大眾更關注的恐怕還是DisplayPort2.0帶來的應用變化。DisplayPort2.0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,進一步提了設備對于高像素、高刷新率顯示設備的支持,從而在多顯應用上表現格外搶眼。

單顯示器:

1個16K(15360×8460)顯示器@60Hz30bpp4:4:4HDR(帶DSC)

1個10K(10240×4320)顯示器@60Hz和24bpp4:4:4(無壓縮)

雙顯示器模式:

同時連接兩個8K(7680×4320)顯示器@120Hz和30bpp4:4:4HDR(帶DSC)

同時連接兩個4K(3840×2160)顯示器@144Hz和24bpp4:4:4(無壓縮)

三重顯示器模式:

同時連接10K(10240×4320)顯示器@60Hz和30bpp4:4:4HDR(帶DSC)

同時連接三個4K(3840×2160)顯示器@90Hz和30bpp4:4:4HDR(無壓縮)

多顯示器組合應用得益于DisplayPort2.0對多顯示流的支持改進,DP1.X時代的多顯示流特性需要顯示設備同時支持解碼DP數據流,對于一個超高帶寬的數據流來說,要去解碼它并不容易。而DisplayPort2.0改進了這一點,現在只要求顯示設備支持DisplayPort數據流的傳遞即可使用多顯示流特性。相對于多顯示器應用,DisplayPort2.0擁有的高分辨率、高刷新率在VR/AR顯示方面更具實用性。

永不止步的技術更迭

“4K先行,兼顧8K”并非單純的口號,人們在影音娛樂過程中對真實畫面與沉浸式應用體驗的追求,往往意味著更大的數據傳輸量與傳輸速率要求,如果想要更多色彩、使用更真實的光線效果HDR等,也需要更多的數據,就要求接口傳輸速度更快才行。

具體而言,“4K分辨率+120Hz刷新率+10bit色彩+動態HDR”應用模式下的數據傳輸量以往只有的HDMI2.1和DP1.4才能完成,而在VR/AR和可預見的8K分辨率應用場景下,DisplayPort2.0顯然才是更好的選擇。

以8K超高清電影短片《Beauties?LaCarte》為例,時長26分鐘,使用8K分辨率(7680×4320)拍攝、制作和放映,清晰度是1080p的16倍,音響則采用了震撼的22.2多聲道音響播放(上層9聲道、中層10聲道、下層3聲道)。在未經壓縮的情況下,8K視頻(24fps)每秒的容量即可達1GB,傳統傳輸標準在這類超高清內容面前顯然是“有心無力”的,這類應用才是DisplayPort2.0真正的目標。

開啟無線可能

多顯示設備系統與VR/AR實際上只是DisplayPort2.0應用可預期的方向,實際上,DisplayPort2.0的出現,會帶來非常大的想象空間。

以筆記本領域為例,DisplayPort2.0也是能夠使用在USB-C接口上的標準,這一點和Thunderbolt3是一樣的。但不同的是,Thunderbolt3是雙向連接的,但會限制在40Gbps上。綜合來看,當中最為關鍵的因素就是Intel開放了雷電3標準,也影響了DisplayPort2.0,以及之后的一系列高速接口的應用,高帶寬的高速接口普及化將會帶來兩個好處,第一是產品形態將會更加纖薄,比如筆記本電腦。第二則是高清視頻的流轉搭建了高速公路,加速轉變媒體形式。

DP2.0本身性能非常出色,應用程序與制造商想要的一樣多樣化,其中的選項包括確保為下一代VR提供足夠的帶寬,啟用新的菊花鏈設置,以及更有趣的一些設置,例如將USB數據與高分辨率DisplayPort顯示器混合。

短期恐難普及

性能強悍、可拓展領域豐富的DisplayPort2.0顯然短期內還是“談資”一樣的存在,當前即使是兩年前的HDMI2.1也尚未普及,DisplayPort2.0想要贏得終端設備廠商、線纜廠商乃至內容廠商的一致認可,恐怕還有很長一段路要走。

從目前公布的消息來看,VESA預計第一批DisplayPort2.0設備大約會在2020年底左右登場,不過可以預見地初期采用的產品應該也不是一般人買得起的才是。

除了上市時間及初期價格問題外,DisplayPort2.0還不得不面對整體硬件生態支持較少的現狀。擁有先發優勢的HDMI接口在智能終端設備、機頂盒、游戲主機等眾多應用領域擁有廣泛的市場空間,這讓其具有群體效應優勢,而DisplayPort接口雖然性能不錯,可其主要應用市場卻被圈定到PC領域。這樣的大環境下,DisplayPort2.0恐怕很難在短時間里進入終端大眾消費市場。

寫在最后:

看點多多的DisplayPort2.0

作為里程碑式更新,DisplayPort2.0身上擁有太多值得人們關注的地方了,除前面提到的物理層設計變化、帶寬變化等諸多人氣極高的變化外,DisplayPort2.0對電源效率的改進同樣值得肯定。“面板重放(PanelReplay)”技術有效延長小型設備的續航時間,這也讓DisplayPort2.0有了更多應用空間。

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