视频基本原理 -视频接口之 - DP接口 （一）

前面已经介绍了早期应用于PC电脑的数字视频图像接口DVI接口，以及广泛应用于数字电视接口的HDMI接口。接下来聊一下应用于PC电脑的下一代数字视频图像接口Display Port （DP）接口。...



前面已经介绍了早期应用于PC电脑的数字视频图像接口DVI接口，以及广泛应用于数字电视接口的HDMI接口。接下来聊一下应用于PC电脑的下一代数字视频图像接口Display Port （DP）接口。DisplayPort也是一种高清数字显示接口标准，可以连接电脑和显示器，也可以连接电脑和家庭影院。



DP接口即DisplayPort接口，DisplayPort是由视频电子标准协会 (VESA) 发布的显示接口。作为DVI的继任者，DisplayPort在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨率和刷新率。它能够支持单通道、单向、四线路连接，数据传输率10.8Gbps，足以传送未经压缩的视频和相关音频，同时还支持1Mbps的双向辅助通道，供设备控制之用，此外还支持8位和10位颜色。在数据传输上，DisplayPort采用了“Micro-Packet Architecture(微封包架构)”传输架构，视频内容以封包方式传送。VESA还表示，DisplayPort具备高度的可扩展性，可以不断加入更多新内容。DP 的物理层和PCI-E 非常类似，或者说就是直接从PCI-E 借鉴过来稍做修改。传统的主板芯片组厂家对北桥芯片稍做修改就能支持DisplayPort，

2006年5月，视频电子标准协会(VESA)确定了1.0版标准，2008年升级到1.1版，提供了对HDCP的支持，并在2008年1月11日升级为1.1a版。而1.2版则是在2009年12月22日获得了DP工作组的最终批准。2014年9月发布的DisplayPort1.3标准将总带宽提升到了32.4Gbps (4.05GB/s)，四条通道各自分配8.1Gbps，相比于此前的DP 1.2/1.2a增大了50%，同时是1.1版标准的三倍。其分辨率可直接支持达到4K，主要应用于PC，当时很多4K显示器都用DP接口。DisplayPort赢得了AMD、Intel、NVIDIA、戴尔、惠普、联想、飞利浦、三星、aoc等业界巨头的支持，而且它是免费使用的。



排除各种冗余、损耗之后，DP 1.3可以提供的实际数据传输率甚至可以高达25.92Gbps(3.24GB/s)，只需一条数据线就能搞定无损高清视频+音频，轻松支持5120×2880 5K级别的显示设备。目前 Apple iMac 27 withRetina 5K Display 分辨率就是 5120 x 2880。



DSC是一种“视觉无损”编码技术，压缩比高达3：1 [21] 使用具有HBR3传输速率的DSC，DisplayPort 1.4可以支持10位色彩和HDR在60 Hz时的8KUHD（7680×4320），或者在10Hz色彩和HDR时在120 Hz时支持4K UHD（3840×2160）。 4K，60 Hz，10位色和HDR可以实现，而不需要DSC。在不支持DSC的显示器上，DisplayPort1.3（4K 120 Hz，5K 60 Hz，8K 30 Hz）的最大限值不变。

2016 年3月1日，VESA（视频电子标准协会）正式公布了新版的影音传输标准DisplayPortV1.4。新标准被看作是继2014年9月发布的DisplayPort1.3之后之后的第一个重大更新。DisplayPortV1.4没有定义新的传输模式，因此版本1.3中引入的HBR3（32.4Gbps）仍然保持为最高可用模式。DisplayPort V1.4增加了对显示流压缩技术（DSC1.2），使用具有HBR3传输速率的DSC技术以后，DisplayPort V1.4可以支持10位色彩和HDR视频在60Hz时的8K UHD分辨率（7680×4320），或者支持10 位色彩和HDR视频在120 Hz时的4K UHD分辨率（3840×2160）的信号传输。并且兼容 USB Type-C 接口。虽然现在8K信号并不常见，但如果你需要将笔记本或是智能手机设备连接到8K分辨率的信号上，还是需要相应的传输渠道。因此DisplayPort 1.4的发布意味着用户可以通过智能手机或者其它设备将7680×4320分辨率的信号发送到显示设备上。在不支持DSC的显示器上，DisplayPort 1.3（4K 120 Hz，5K 60 Hz，8K 30 Hz）的最大限值不变。





同时，这也是支持DSC 1.2（显示流压缩）技术的首个DP标准。在DSC 1.2版本中，可以允许3:1的视觉无损视频流压缩。DP1.4还有如下更新：前向纠错（FEC），这个是DSC 1.2技术中的一部分，解决压缩视频向外界显示器输出时适度的容错性。

另外，还支持HDR元数据传输，通过使用DP标准中的“二次数据包”提供对当前CEA 861.3标准的支持，对于DP 到HDMI 2.0a转换协议很有用。此外，还提供了对未来的动态HDR进行支持。

增加了扩展音频传输，该规范可覆盖诸如32位音频通道、1536kHz采样率以及目前所有已知音频格式。

目前DisplayPort的外接型接头有两种:一种是标准型，类似USB、HDMI等接头;另一种是低矮型(Mini)，主要针对连接面积有限的应用，比如超薄笔记型电脑。两种接头的最长外接距离都可以达到15米，虽然这个距离比HDMI要逊色一些，不过接头和接线的相关规格已为日后升级做好了准备，即便未来DisplayPort采用新的2X速率标准(21.6Gbps)，接头和接线也不必重新进行设计。

Mini DisplayPort最初是由苹果（Apple）公司使用在他的超薄型笔记本电脑上面的， 并于2008年11月27日，苹果公司免费公开授权其他厂商开发Mini DisplayPort的有关产品。Mini DisplayPort已被VESA录入到DisplayPort 1.2 规范中。MiniDisplayPort接口拥有DisplayPort 1.2接口标准的所有特性，这无疑让电脑制造厂商可以放心推出支持MiniDisplayPort接口的电脑或显卡，因为既然Mini DisplayPort接口是行业标准，当然也可与DisplayPort 1.2接口兼容了。

2011年2月起，Apple新发布的Thunderbolt接口也开始兼容DisplayPort 1.1标准，DisplayPort1.1设备直接连在Thunderbolt接口进行视频数据输出。Thunderbolt接口向下兼容Mini DisplayPort，且二者物理结构及针脚设计完全相同。但DisplayPort1.1设备必须接在Thunderbolt链路的末端。



关于Thunderbolt，计划代号Light Peak，是由英特尔发表的连接器标准，支援铜线与光纤两种界面，目的在于当作电脑与其他装置之间的通用总线。2009年，英特尔在英特尔科技论坛（IDF）上发表这个技术，在2012年上巿。英特尔的发言人表示，Thunderbolt与USB 3.0可同时应用在未来的系统中，扮演互补角色。

Thunderbolt目前的讯号线最长可达100米，且双向同步传输速度可达10Gb/s，英特尔希望在2020年时将它提升到100 Gbit/s。Thunderbolt透过光纤线路发送具红外线光芒的讯号代替传统的数据线进行数据传输，当作电脑与其他装置之间的通用连接线，类似目前USB的功能，未来一台电脑可装设数个Thunderbolt连接埠，提供不同的装置使用，也可直接连接到一个具有数种对外接口的装置上，用一种细长的线缆支援多种输入输出装置。

Thunderbolt 技术采用两种通讯协定 ，包括用在资料传输的PCI Express ，以及用在显示的 DisplayPort。完整相容现有的DisplayPort装置。



目前DisplayPort主要有下面几种标示(Logo):



除实现设备与设备之间的连接外，DisplayPort还可用作设备内部的接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。比如，DisplayPort就意图取代LCD中液晶面板与驱动电路板之间主流接口――LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低压差分信号)接口的位置。DisplayPort的内接型接头仅有26.3mm宽、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但传输率却是LVDS的3.8倍。这就是eDP (embedded DisplayPort) 。



eDP是设计专用于嵌入式设备的DisplayPort规范，主要用于笔记本、上网本和AIO等设备。eDP是基于VESA的DP架构和协议基础上一种接口，有相同的电气接口，在GPU端可以共用video输出端，目的是取代现有的LVDS接口。eDP与DP可以说是同宗关系，其接口定义，电压等参数略有差异，eDP和DP遵循相同的digital protocol，性能上没有什么区别，只是eDP的功能较多，相较于DP，它增添了一些不一样的内容。eDP可以用做芯片与芯片之间的传输，也可以用作显示器与驱动板之间的传输，而DP接口只有固定的几种功能，除了外接显示器和音源设备，就只用于连接其他工程显示器使用。在PC领域，eDP将逐渐取代LVDS——eDP在降低成本、功耗的条件下，提供更高的性能。eDP相比于LVDS的优势有：

·       PCB尺寸和信号线的数量有所减少，信号格式和新的芯片制程更兼容；

·       eDP可以使用GPU的DP接口，不需要单独视频输出接口；

·       系统功耗降低，延长电池寿命，低EMI ，增加了新的屏幕控制能力；





2008年底， VESA发布了eDP第一版V1.0,并在一年以后更新到了V1.1。2010年5月又发布了V1.3版本。2011年发布的eDP V1.3版本则得到了广泛的应用。



2013年发布的eDP1.4支持4K分辨率传输，2015年早些时候推出 eDP V1.4的升级版本1.4a。最新的标准则是2015年年底发布的eDP V1.4b，新的 eDP 1.4b 支持屏幕与显卡间的四条高速 HBR3 通道，而每一条通道的传输速率为 8.1Gbps，4通道理论带宽达到了32.4Gbps，足以支持10位色彩的4K 120Hz输出，也可以支持8K 60Hz输出。这些通道可独立运行，也可以成对使用，同时，通道可以被区分为 2 或4 个独立面板通道，当然也能同时使用达成 25.92Gbps 的理论传输速率。目前Apple iMac 27 with Retina 5K Display 分辨率为 5120 x 2880，而全新的 eDP 1.4b 可以将分辨率输出提升至 7680 x4320，也就是一般称为 8K 的屏幕。对于厂商而言，采用eDP1.4b 将可以减少 BOM 成本，因为它可以不需搭配额外的石英晶体或是晶体振荡器。

关于视频接口的基础知识，可以参考前文：

“视频基本原理 -视频接口综述”，

“视频基本原理 -视频接口之- CVBS接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- S-Video 接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- 模拟分量接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- VGA接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- SCART接口”，

“视频基本原理 -视频接口之- SDI接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- DVI接口（一）”，

“视频基本原理 -视频接口之- HDMI接口（一）”。

关于AD转换电路的基本知识， 可以点击文末左下角阅读原文链接阅读。

请长按下面二维码关注，查阅过往文章,请按公众号菜单"历史记录";

    关注 模拟世界