DisplayPort

Zobacz multimedia związane z tematem: 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.).

Łącze DisplayPort składa się z głównego łącza (Main Link), kanału pomocniczego (Auxiliary Channel, AUX) oraz sygnału wykrywania podłączenia (Hot-Plug Detect, HPD). Główne łącze wykorzystuje jedną, dwie albo cztery jednokierunkowe linie do przesyłania obrazu i opcjonalnie dźwięku, natomiast AUX jest dwukierunkowym kanałem półdupleksowym służącym do zarządzania łączem i sterowania urządzeniem^[1]. Zależnie od obsługiwanego trybu szybkość transmisji wynosi od 1,62 do 20 Gbit/s na linię. Najszybszy tryb UHBR20 zapewnia łącznie 80 Gbit/s na czterech liniach i maksymalnie 77,37 Gbit/s przepustowości użytecznej dzięki kodowaniu 128b/132b^[2]. Źródło sygnału obsługujące tryb dual-mode (DP++) może współpracować z pasywnymi adapterami DVI lub HDMI; w pozostałych przypadkach wymagany jest adapter aktywny^[3]. 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).

Interfejs Thunderbolt może przenosić protokoły PCI Express i DisplayPort przez jedno połączenie; nie jest jednak prostym elektrycznym połączeniem obu magistral, lecz wykorzystuje własną warstwę transportową do ich multipleksowania^[4].

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^[6]. Użycie pakietów danych sprawia, że DisplayPort jest rozszerzalny, co oznacza, że z czasem mogą być dodawane dodatkowe funkcje, bez znaczących zmian w fizycznym interfejsie^[7].

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^[8]. 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^[9].

Natywny sygnał DisplayPort wykorzystuje transmisję różnicową i protokół pakietowy, który nie jest bezpośrednio zgodny z sygnałem TMDS stosowanym przez DVI i HDMI^[1]. Źródło obsługujące tryb podwójny (dual-mode, DP++) może przełączyć wyjście na sygnał TMDS, co pozwala użyć pasywnego adaptera do jednokanałowego DVI lub HDMI. Konwersja do analogowego VGA, dwukanałowego DVI albo konwersja ze źródła bez DP++ wymaga adaptera aktywnego^[3].

Główne łącze negocjuje liczbę linii i szybkość transmisji obsługiwaną przez źródło, odbiornik oraz przewód. Numer wersji urządzenia nie gwarantuje obsługi najszybszego trybu przewidzianego przez daną wersję; przykładowo urządzenie zgodne z DisplayPort 2.1b może nie obsługiwać trybów UHBR^[10].

Pierwsza wersja, 1.0, została zatwierdzona przez VESA w dniu 3 maja 2006^[12]. Wersja 1.1 została zatwierdzona w dniu 2 kwietnia 2007^[13], a wersję 1.1a zatwierdzono w dniu 11 stycznia 2008^[14]. 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^[14]. DisplayPort 1.1 umożliwia urządzeniom zastosowanie alternatywnych mediów przewodzących, takich jak światłowody, umożliwiając znacznie większy zasięg od źródła do wyświetlacza bez degradacji sygnału^[15], 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^[16].

Wersja 1.2 DisplayPort została wprowadzona 7 stycznia 2010^[17]. 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^{[8][18][19][20]}.

Wersja 1.2a DisplayPort została wydana w styczniu 2013^[21] i może opcjonalnie zawierać Adaptacyjną Synchronizację VESA (VESA’s Adaptive Sync)^[22]. 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^[23]. 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^[24]. Jako że jest to funkcja opcjonalna, wsparcie dla Adaptive-Sync nie jest wymagane do zgodności z DisplayPort 1.2a.

Wersja 1.3 DisplayPort została zatwierdzona 15 września 2014^[25]. 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^[26]. 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^[27].

Wersja 1.4 DisplayPort została opublikowana 1 marca 2016^[28]. 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^[29] i rozszerza maksymalną liczbę wbudowanych kanałów audio do 32^[30].

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)^[31].

DisplayPort w wersji 1.4a został opublikowany w kwietniu 2018^[32]. VESA nie opublikowała oficjalnego komunikatu ani komunikatu prasowego. Żadna lista zmian w wersji 1.4a również nie została opublikowana.

26 czerwca 2019 VESA opublikowała DisplayPort 2.0, pierwszą dużą aktualizację standardu od wersji 1.4. Wprowadzono tryby UHBR10, UHBR13.5 i UHBR20 o szybkościach odpowiednio 10, 13,5 i 20 Gbit/s na linię oraz kodowanie 128b/132b. Przy czterech liniach maksymalna szybkość sygnałowa wynosi 80 Gbit/s, a maksymalna przepustowość użyteczna 77,37 Gbit/s, wobec 25,92 Gbit/s w DisplayPort 1.4a^[2].

Wersja 2.0 zachowała zgodność wsteczną i funkcje DisplayPort 1.4a, w tym Display Stream Compression (DSC), korekcję błędów FEC i przesyłanie metadanych HDR. Dodano także funkcję Panel Replay oraz wspólne mapowanie strumieni danych dla transportu pojedynczego i wielostrumieniowego. VESA podała jako przykładowe konfiguracje m.in. nieskompresowany obraz 7680 × 4320 przy 60 Hz, 30 bitach na piksel i próbkowaniu 4:4:4 oraz obraz 15360 × 8640 przy 60 Hz z DSC^[2].

W lutym 2022 VESA uruchomiła program certyfikacji urządzeń i przewodów dla trybów UHBR. Certyfikat DP40 oznaczał obsługę UHBR10 na czterech liniach, natomiast DP80 — obsługę UHBR20 oraz UHBR13.5^[33].

17 października 2022 VESA opublikowała DisplayPort 2.1, który zastąpił wersję 2.0 i zachował z nią zgodność wsteczną. Zmieniono wymagania warstwy fizycznej w celu ściślejszego zbliżenia ze specyfikacjami USB Type-C i USB4 oraz dodano mechanizm zarządzania przepustowością, umożliwiający bardziej efektywne współdzielenie łącza USB4 przez tunelowany DisplayPort i inne rodzaje transmisji. Wymagane stało się wsparcie DSC i funkcji Panel Replay^[34].

VESA zaostrzyła również wymagania dotyczące przewodów i dopuściła dłuższe połączenia przy zachowaniu szybkości UHBR: ponad 2 m dla DP40 oraz ponad 1 m dla DP80. Produkty wcześniej certyfikowane jako DisplayPort 2.0 zostały przez VESA uznane za spełniające bardziej rygorystyczne wymagania DisplayPort 2.1^[34]. Niezależne omówienia zwracały uwagę, że zmiana ta nie oznaczała zwiększenia maksymalnej przepustowości względem wersji 2.0^[35].

8 stycznia 2024 VESA opublikowała DisplayPort 2.1a. Aktualizacja zastąpiła certyfikację przewodów DP40 nową klasą DP54, gwarantującą obsługę UHBR10 i UHBR13.5 na czterech liniach przy pasywnym przewodzie o długości do 2 m. VESA podała, że wcześniej certyfikowane przewody DP40 spełniają również wymagania DP54. Dla UHBR20 zachowano certyfikację DP80^[36].

6 stycznia 2025 VESA zapowiedziała aktualizację DisplayPort 2.1b i publikację specyfikacji wiosną 2025. Późniejsze materiały VESA określają DisplayPort 2.1b jako najnowszą generację standardu^[10]. Główną zmianą jest wprowadzenie aktywnych przewodów DP80LL (low loss), przeznaczonych do obsługi UHBR20 na czterech liniach, czyli 80 Gbit/s, przy długości do 3 m. Jest to do trzech razy więcej niż w przypadku pasywnych przewodów DP80^[37].