DisplayPort接口最詳解析

DisplayPort是視頻電子標準協會（VESA, Video Electronics Standards Association）推進的數字視頻接口標準。最初的版本訂定於2006年5月，目前最新版是1.2，訂定於2009年11月22日。該接口訂定免認證、免受權金，發展中的新型數字式音頻／視頻界面，主要適應於鏈接電腦和屏幕，或是電腦和家庭劇院系統。有意要取代舊有的VGA和DVI界面。在這篇文章中，小編將向各位讀者全方位的詮釋這新一代的v1.2版本有着怎樣重大的革新。你也將看到DisplayPort視頻接口相較於其餘主流的視頻接口又有哪些優點。

  DisplayPort是如今剛剛興起的一種全新的顯示接口，它適用於筆記本和桌面電腦的顯示接駁端子。在至關長的一段時間內，整個PC顯示行業被VGA和DVI接口所壟斷。此後，HDMI接口的出臺，讓咱們有了新的選擇。可是HDMI並不是是專門的視頻接駁端子，其中還有音頻數據流傳輸。由此能夠說HDMI是一種影音端子，並專用的非圖像端子。在DisplayPort接口登上歷史舞臺的初期，並未有太多系統和設備支持這一標準，而且設計DisplayPort初衷時的一些功能和構想還沒有在最初的版本中實現。時間跨度到了2011年，DisplayPort接口推出了最新的v1.2版本，由此版本開始DisplayPort提供了更加豐富的功能。這包括了對更高分辨率的支持，加強的3D立體視覺顯示，僅用一根線纜就能夠實現對多重顯示輸出的支持，另外還有許多其餘的規格加強。

  DisplayPort標準的發展從5年前就開始了。參與規範制定和技術研發的公司都是PC行業的領導者。其中包括了Intel、AMD、Nvidia、Apple、Dell、HP、Lenovo、Samsung、LG Display，以及其餘系統和元件供應商。依託於VESA視頻電子標準協會這個國際行業組織，來制定出一套專業的顯示接口。在2010年初，曾經發布了一個v1.1a的加強版本，而今天咱們會看到最新的v1.2版本的技術解析。DisplayPort接口還會不斷的發展，用來契合VESA各個成員公司的應用需求。在VESA中包含了IT產業各行各業的公司，從PC OEM製造到半導體芯片製造，到軟硬件開發設計等。由此DisplayPort接口規範是一個徹底開放和免費的顯示接口標準。這一點對於它的普及化之路來講，也就顯得尤其重要了。

  做爲專業的顯示器接口，DisplayPort採用了獨特的數據結構和持續功能擴張機制。它能夠輕鬆適應將來新的顯示系統的技術革新和軟件的更新。它的各項功能和特性均可以不斷添加，這並不會影響到向下兼容性。不管是支持DisplayPort接口輸出的PC系統或者是支持DisplayPort接口的顯示器。就目前看來DisplayPort接口的向下兼容性做的仍是很是不錯的。

可擴展結構：微型分組封包數據架構

  DisplayPort接口是第一個使用分組交換數據結構的顯示接口，這有點相似於以太網、USB、PCIExpress接口、SATA接口和其餘數據通訊標準。基於數據包機制的使用，讓DisplayPort接口具有較強的「可擴展」性。這就意味着它能夠隨着將來的各類須要，不斷擴大數據傳輸能力。這種設計，可讓它成爲最爲專業的顯示設備接駁端口，專門針對像素顯示的數據傳輸過程而優化。它在傳輸視頻訊息時，也能夠擔任音頻信號的傳輸。這也是它與HDMI最大的編碼區別。對於用戶而言，DisplayPort承諾了史無前例的性能規格、功能性和靈活性。對於OEM廠商而言，DisplayPort支持最新的系統功能和配置，這樣可讓強大的視頻傳輸功能快速應用在新產品中。

  相對於以太網和USB數據通訊標準，DisplayPort使用了較小的數據包來優化顯示內容和音頻內容。這些數據包被稱爲「微包」。DisplayPort接口會將特定的微包發送到指定的顯示器上去，使用微包數據分配算法對數據包進行分組交換處理，最終顯示在各個顯示器上。DisplayPort最新的v1.1版本最多支持53條顯示器數據流，能夠在如此衆多不一樣的顯示器中，顯示特定的內容。同時也支持多流音頻數據傳輸。除此以外，DisplayPort還有許多特點顯示功能包括：能夠分辨傳輸內容的類型，定時顯示，提供內容保護機制，甚至強大到能夠控制顯示設備。還能夠利用微包實現更多控制和服務功能。

  目前VESA在DisplayPort規範中定義了許多數據包的類型。這將進一步提性能和豐富系統功能。這包括，針對3D顯示格式，能夠改進和提升顯示的顏色，提供更高效的電源管理。這些新的功能將不會影響到現有的系統和支持DisplayPort接口的顯示器。這意味着今天對於的DisplayPort接口的投資將是一次性的，在將來是會不斷增值的。

8b/10b編碼：實現高速數據傳輸能力

  除了分組交換數據結構以外，DisplayPort還支持高速的數據傳輸能力。這有點相似於USB、PCIe、SATA之類的高速數據接口。全部的數據採用的是8b/10b編碼，經過低電壓的交流耦合信號進行傳輸。DisplayPort與其餘現代的高速通訊接口同樣，都是採用的頂尖的半導體設計和製造工藝。採用這些數據結構和信號算法有許多好處。首先，在顯示界面的兩端，兩個高度集成的半導體芯片能夠保證數據傳輸的速度和效率，同時具備低功耗的優點。對比史前般古老的VGA和DVI接口，其功耗要低許多。同時接口的物理尺寸也將變得很小巧。這會讓機系統的成本更加低廉，而電池的巡航時間將更長久。

  另外重要的一點是，DisplayPort在輸出端與輸入端進行數據交互時，其數據信號的電器性質與系統內其餘數據傳輸標準相同，這樣各類高速端口的信號能夠很是和諧的工做。這會減輕整機的EMI電磁雜訊，能夠進一步縮減整機系統的體積和尺寸。由於可使用更少的金屬屏蔽層來保持信號的純淨，由此整機的成本和重量都會進一步下降。

  不過對於8b/10b編碼，小編認爲這並非最爲先進的信號編碼算法。PCI Express 2.0中的信號強度爲5GT/s，從而實現了500MB/s的數據吞吐能力。由此一個lane數據通路，被定義爲x1，它的數據傳輸能力便是500MB/s。而PCI Express 3.0中，這些數據傳輸能力被再次增強了一倍。PCI Express 3.0的信號強度爲8GT/s，能夠實現1GB/s的數據吞吐能力。

  到了PCI Express 3.0的時代，偉大的工程師使用了更爲有效的128b/130b編碼方案，從而避免了20%信號帶寬的浪費。事實上PCI Express 3.0中所浪費的帶寬僅僅爲1.538%。由此8GT/s的信號再也不僅僅是一個理論數值，它將是一個實實在在的量。如你所見，8b/10b編碼算法並非最爲優秀的，高效的128b/130b編碼算法纔是將來的王道。所以咱們在這也能預測到將來的DisplayPort v1.3版本中，若是想要支持4K以上的多重顯示輸出還應該考慮128b/130b編碼。

有效帶寬17.28Gbps：視頻輸出沒必要再壓縮

超高的數據傳輸速率意味着在高解析度下，再也不使用壓縮視頻

  DisplayPort是一個純粹的顯示界面，專門針對高階顯示應用而設計。在傳統狀況下，GPU核心會將輸出的圖像數據進行壓縮，而後再傳遞到一個或者多個顯示器上。DisplayPort的一大特性就是超高的數據傳輸效能，做爲顯示界面時它能夠率先支持無損壓縮數據，由此解放了GPU的資源，提升了顯示效能。壓縮視頻數據是一種可讓咱們獲得超越接口最大傳輸帶寬的好方法，可讓咱們開更高的圖像分辨率。可是這麼幹的話，圖像的質量就會打折扣，同時也增長了整個系統的消耗。輸出的視頻數據須要使用額外的運算資源對輸出編碼進行壓縮。而視頻的壓縮和解壓縮也須要更多時間，這就會形成顯示的遲滯。例如遊戲、內容創做、觸摸屏幕與人機交互界面，或者是基本觀看視頻。DisplayPort的高數據傳輸，避免了在顯示未經壓縮的視訊信息在超高分辨率、色深、幀速率甚至是多個顯示器應用下的帶寬限制。

  與原先的DisplayPort v1.1a規範相比，DisplayPort v1.2支持四通道數據傳輸，每一個通道能夠支持5.4Gbps的帶寬。總計將會產生的有效負荷爲17.28Gbps，由於可能其中還有許多地址位的信息，8b/10b編碼格式會損失一些帶寬。在這樣的帶寬下能夠支持4096*2160 60fps的分辨率。DisplayPort也是目前爲止第一個真正實現4K分辨率的外接顯示器界面。

  下面的表格中，你會看到DisplayPort接口與DVI和HDMI接口規範的特性對比。

數字視頻接口	最大數據帶寬 (Gbps)	幀率與色深
1920*1080	2560* 1600	4096* 2160
Single-Link DVI	3.96	60/24	N/A	N/A
HDMI (225 MHz clock)	5.4	60/36	N/A	N/A
Dual-Link DVI	7.92	120/24	60/24	24/24
HDMI (340 MHz clock)	8.16
DisplayPort v1.1a (2.7 Gbps link rate)	8.64	60/30
DisplayPort v1.2 (5.4 Gbps link rate)	17.28	120/48; 240/24	120/30	24/48; 60/24

渴望300DPI：PC急需高分辨率支持

  新一代的DisplayPort接口，提供了高速數據傳輸通道，能夠顯示極高的分辨率、高幀率，而且同時支持更高的色彩深度。

  這對於但願應用高分辨率顯示器的PC用戶而言有着重要的意義。一般的顯示器，很難經受超近距離觀看。如今顯示器的尺寸在不斷的變大，可是顯示器的清晰度卻一直在走下坡路。更高的分辨率，會給咱們更多的「工做空間」，更高的分辨率也會轉換爲更高的「每英寸像素」（DPI）

  例如，若是咱們有一臺30英寸的顯示器，其分辨率爲2560*1600，一般大多數30寸顯示器都會是這個分辨率，它也被稱做是WQXGA，這會達成100個DPI的分辨率。這就像是在褶皺的衛生紙上，印上各類辦證收藥的小廣告。可是若是這臺30寸的顯示器，分辨率擴大到4096*2160像素的話，其DPI的值約爲150，這大體至關於今天販售的報紙的質量。

  對於一個27英寸的屏幕而言，若採用了上面兩種分辨率的話，分別會產生112DPI和172DPI。看來這樣的顯示精度仍是不夠，我們能夠繼續設想。若是一臺15.4英寸的筆記本電腦，採用了4096*2160像素分辨率，會達成300DPI的超高分辨率。300DPI意味着什麼？告訴你們，蘋果的iphone 4採用了超高分辨率的視網膜屏幕，達到了326DIP，它能經受很近距離的觀看。如此高DPI的屏幕人眼已經沒法辨析。由此這也是視網膜屏幕名字的由來。

  而高幀率方面也對顯示應用提供了不少益處，尤爲是PC和立體三維應用。在3D遊戲方面，須要很是快速的移動，玩家須要快速的對電腦進行控制，而且也須要獲得及時的響應與回饋。每秒60幀的速度爲更流暢的遊戲體驗提供了可能。在DisplayPort v1.2中支持4096*2160像素60fps。這對於3D立體應用程序來講，要增長到120幀才能知足人眼對於圖像的基本需求。所以目前逼真的3D應用而言，DisplayPort v1.2還有待於提升，4K分辨率下很難實現3D應用。由此只能使用稍低一些的WQXGA（2560*1600）分辨率來達成120幀。

  在色彩深度方面，許多筆記本和臺式電腦的顯示器都工做在18bpp下，這意味着每一個原色的標示位寬爲6位。每種原色光譜能夠拆分紅64個等級（紅、綠、藍）。更高級一些的「真彩色」會用24bpp色深，這就意味着每種原色會使用8bit位寬標示，每一個原色光譜能夠拆分爲256個等級。當原色的光譜使用更多位寬標示，能夠被拆分爲更多細小的等級時，咱們就會說，它的色深更深一些。色深的值越高，咱們就能夠呈現出更爲逼真和天然的色彩。這也就是爲何高端的高清電視畫面會顯得更加銳利天然，更加栩栩如生。這也爲用戶提供了更加鮮活難忘的感官體驗。在DisplayPort中支持高達48bpp的色深，這就意味着每種原色能夠用16bit來表示，能夠被切分爲65536種過分色。這只是很是極端的應用，纔會用到48bpp，目前出版業或者是高清電視通常只支持30bpp。

  說到HDTV方面，也會受益於具備高數據傳輸性能的DisplayPort接口。這絕對是真的，無論你是用顯示器仍是用高清電視接駁DisplayPort接口。它都能提供最高分辨率的支持，最高的幀率，最高的色彩深度，從而你能夠獲得最高質量的顯示。同時DisplayPort還支持未經刪除壓縮的數據顯示，這也讓你能夠看到最爲全面和原始的顯示信息。

數據如何傳輸：詳細瞭解DisplayPort接口

  DisplayPort接口支持四條lane高速數據通道。每個數據通道都有2跟線纜構成。DisplayPort接口能夠傳輸顯示數據、音頻數據甚至是其餘數據。根據不一樣分辨率和接駁顯示器數量的不一樣，每個數據通路能夠有不一樣的工做速度。他們能夠工做在1.6二、2.七、5.4Gbps。

  DisplayPort包括了一對特殊線纜，它用來定義AUX通道。這個通道比較有趣，利用這個AUX輔助通道能夠支持雙向的視頻和數據顯示傳輸，這會爲支持DisplayPort接口的設備帶來更加寬泛的應用。在DisplayPort v1.2版本中，AUX通道的數據傳輸速率從之前的1Mbps擴展到了700Mbps，由此它也被譽爲是快速輔助模式。這條通道首要的任務就是發現對方，而且創建維持DisplayPort的鏈接。爲顯示應用和設備構建起一條可靠的高速數據鏈接。它能夠用來發現和配置多重數據流和拓撲結構，同時也能夠用它來控制各類顯示設備。此外它能夠用於傳輸不一樣類型的數據，這讓DisplayPort顯得更加有用武之地。例如，若是你有一個顯示器，上面集成了一個攝像頭和麥克風。那麼就能夠利用AUX通道來向主機傳送攝像頭和輔助麥克風的信息。如今觸摸屏幕技術是將來許多臺式機和一體機的技術大趨勢。經過DisplayPort的AUX通道能夠實現屏幕觸控信息的收集，而且反饋給PC。在將來，許多顯示器上集成的USBHUB或者讀卡器，就無需額外一條USB線纜與主機相連。僅僅使用一條DisplayPort線纜就全能搞定了。

  最後，DisplayPort接口還定義了一根熱插拔檢測線纜。利用這條線纜，能夠檢測出設備是否接駁正確。將來的遊戲體感設備會利用這個接口來提醒主機「中斷」。

一次投資終身受益：解決向下兼容性的問題

  DisplayPort的開發人員須要確保這個規範的向下兼容性。DisplayPort接口有本身的特色，它是一個徹底獨立的接口，所以它不須要支持VGA、DVI或者是HDMI。開發人員要向客戶證實，這是一個支持將來新格式的接口。要作到這一點，須要有一些特殊的功能被添加到DisplayPort接口中。首先，DisplayPort中包含了一個電源引腳。由此當你用它接駁顯示設備的時候，不會須要額外在爲DisplayPort接口考慮供電問題。其次，配置引腳都被包含在內，顯示適配器能夠輕鬆的檢測到DisplayPort設備。最後不一樣的顯示設備，支持何種功能，信息的收集和反饋都經過AUX通道來發送。

  支持DisplayPort接口的設備都有支持所謂的「雙模」，這意味着他們可以經過一種廉價的雙模顯示適配器（加密狗）支持DVI或者HDMI設備。這樣的設備一般都會打上DisplayPort和其餘接口的標識。

  DisplayPort內置了主動協議式的加密狗功能，可讓它支持其餘額外的顯示類型。例如，經過一種支持主動協議的DisplayPort轉VGA適配器，可讓它支持VGA格式的信號。同時也可讓DisplayPort兼容雙DVI和HDMI等接口。

全面而通用：DisplayPort的線纜和接口類型

miniDP轉VGA

  任何標準的DisplayPort鏈接線將與現有的DisplayPort v1.1a系統相兼容，這就意味着最新版本的v1.2在物理結構上是同樣的。標準的線纜被稱做：「高比特率」，一般它的長度有2至3米長。全部標準的線纜在傳輸圖像和音頻時都能達到相同的質量，由於他們使用的都是數字信號傳輸。

  若是你但願使用更長的線纜，也有一種比較特殊的：「低比特率」線纜，最高能夠實現15米的長度。這種線纜專門針對較低的比特率信息傳輸，能夠實現更遠的位置接駁。固然它的數據帶寬也是DisplayPort中最低的一檔，達到了1.62Gbps，這個速率也足夠實現1080P高清格式傳輸。（1920*1080 60FPS 24bpp），對於大多數場合是比較適合的，例如在寬大的會議中心部署投影儀。

miniDP轉DVI

  對於更遠距離的特殊應用，還有其餘互聯線纜可使用，例如Cat 6線纜轉接器和光線鏈接。這也被稱做是混合電纜，在不久的未來，還會有一種被稱做「active cables」的線纜可用，它能夠支持高比特率的鏈接，線纜長度能夠達到10米。active cables將會集成DisplayPort接口電源適配器，經過中繼信號增強法，來讓信號傳播的更遠。

  當你在選擇線纜時，也要考慮顯卡或者主板上的接口，是否與顯示器或者電視上的接口相對應。由於DisplayPort接口有兩種類型規格。一種是標準版，一種是mini版本。一般狀況下，主板和一些顯卡上使用的是標準的DisplayPort接口，它比一個USB接口大上一圈，帶有梯形防呆設計。而蘋果的Macbook Pro使用的則是mini DisplayPort接口。這種接口的體積更小，能夠應用於更加細小纖薄的設備中。因爲蘋果公司的不斷髮力，如今有愈來愈多的電子產品更願意使用這種小巧的mini DisplayPort接口。不過目前市面上也有各類五花八門的接口適配器，讓你無須購買新的顯示器，就能支持DisplayPort接口。

mini DisplayPort接口

在PC中如何配置DisplayPort v1.2接口

  如前所述，DisplayPort v1.2提供了許多全新的特性，一根DisplayPort線纜就支持多重視頻流。它最多能夠支持53個視頻流，其中能夠包括多個顯示信號源和多臺顯示器。在現實中，如今咱們大多數電腦都會採用多視頻流的應用，而輸出的源，僅僅是一個。咱們通常會用一臺PC和筆記本，支持2臺以上的顯示器。

  對於PC系統和顯卡來講，在2011年咱們就應該會買到支持DisplayPort v1.2多數據流的產品。而專門DisplayPort的顯示器，也會在今年內推出，其中包含了DisplayPort 1.2版本的「分支功能」，它容許經過一個菊花線纜鏈接多臺顯示器。經過一臺PC能夠控制多臺顯示器。另外全部的DisplayPort輸出也支持將多臺顯示器鏈接到單一一個DisplayPort輸出接口上。特別是筆記本用戶，能夠利用DisplayPort支持多屏幕顯示。

  在接駁多重顯示器的時候，因爲DisplayPort接口本的帶寬是有限的，所以多重顯示器並不能讓每一臺顯示器達到超高的分辨率和色深。另外須要指出的是，在一個多重輸出時，能夠輸出不一樣分辨率的顯示信號。

  下面就爲你們羅列出了DisplayPort v1.2標準接口能夠實現的各類視頻輸入輸出規格。

一個4092*2160 60 fps，色深24 bpp

一個3840*2160 60 fps，色深30 bpp

一個2560*1600 (WQXGA) 120 fps，色深30 bpp

兩個2560*1600 60 fps，色深30 bpp

四個1920*1080 (1080p) 60 fps，色深24 bpp

五個1680*1050 (WSXGA) 60 fps，色深24 bpp

十個1280*768 (WXGA) 60 fps，色深24 bpp

100ns進階調教：新加強大的音頻功能

  有許多人愛用DisplayPort和HDMI接口相對比，早期的DisplayPort並不支持音頻信息的傳輸。而目前雖然DisplayPort v1.1a已經支持了無壓縮的立體聲音頻，而且碼率高達192KHz，同時還支持了S/PDIF格式，可是仍然略顯不足。在DisplayPort v1.2中，增長了對高清音頻的支持和音頻內容保護協議，以及多聲道音頻延遲控制等高級的功能。

  在新的DisplayPort版本中，使用了一種叫作GTC全球時間碼的同步機制，每一個音頻通道能夠設置一個介於0和4.3秒的時間延遲。而在這個範圍內的每個調節進階是100ns。利用GTC能夠實現精確的音頻延遲控制。往小了說，利用這個功能能夠簡單的補償音畫遲滯的問題，這樣就能解決「脣形不一樣步」的尷尬。另外它還能彌補在多聲道系統內的揚聲器距離延遲問題。揚聲器的擺位的不一樣，聲音傳到人耳時的延遲也就有所不一樣。DisplayPort提供了100ns的延遲控制，能夠精確的控制每個揚聲器的延遲。而當你的系統內有許多設備許多音源時，也能夠利用DisplayPort接口集中爲一根線纜。

  精確的音頻延遲控制還能夠應用在音頻的相位控制，例如，包括虛擬環繞聲波的約束，揚聲器系統的相位平衡。音頻發燒友將會對於DisplayPort v1.2所新增的這些功能更加期盼。

寫在最後：升級到DisplayPort

  你可能已經有了一臺PC或者一臺DisplayPort接口的顯示器，但若是他們不支持，那麼你絕對值得考慮在下一次PC升級的時候購買支持DisplayPort接口的設備。由於若是今天你有了一款支持DisplayPort v1.1版本的PC，那麼或許將來你的這些硬件就自動升級到DisplayPort v1.2。這對於大多數消費者來講，能頗有效的保護投資，讓你在將來能夠輕鬆升級到更高分辨率的顯示器。若是你想查看各款顯示器、顯卡、筆記本等產品是否支持DisplayPort接口，請訪問www.displayport.org