DisplayPort ( DP ) — это фирменный [a] цифровой интерфейс отображения , разработанный консорциумом производителей ПК и микросхем и стандартизированный Ассоциацией стандартов видеоэлектроники (VESA). Он в основном используется для подключения источника видео к устройству отображения , такому как монитор компьютера . Он также может переносить аудио , USB и другие формы данных. [1]
DisplayPort был разработан для замены VGA , FPD-Link и Digital Visual Interface (DVI). Он обратно совместим с другими интерфейсами, такими как DVI и High-Definition Multimedia Interface (HDMI), посредством использования активных или пассивных адаптеров. [2]
Это первый интерфейс дисплея, который полагается на пакетную передачу данных , форму цифровой связи, используемую в таких технологиях, как Ethernet , USB и PCI Express . Он позволяет использовать внутренние и внешние соединения дисплея. В отличие от устаревших стандартов, которые передают тактовый сигнал с каждым выходом, его протокол основан на небольших пакетах данных , известных как микропакеты , которые могут встраивать тактовый сигнал в поток данных, обеспечивая более высокое разрешение с использованием меньшего количества контактов. [3] Использование пакетов данных также делает его расширяемым, то есть со временем можно добавлять больше функций без существенных изменений в физическом интерфейсе. [4]
DisplayPort способен передавать аудио и видео одновременно, хотя каждый из них может передаваться без другого. Путь видеосигнала может варьироваться от шести до шестнадцати бит на цветовой канал , а звуковой путь может иметь до восьми каналов 24-битного, 192 кГц несжатого PCM- аудио. [1] Двунаправленный полудуплексный вспомогательный канал передает данные управления устройством и контроля устройства для Main Link, такие как стандарты VESA EDID , MCCS и DPMS . Интерфейс также способен передавать двунаправленные сигналы USB. [5]
Интерфейс использует дифференциальный сигнал, который несовместим с DVI или HDMI. Однако двухрежимные порты DisplayPort предназначены для передачи одноканального протокола DVI или HDMI ( TMDS ) через интерфейс с использованием внешнего пассивного адаптера, что позволяет использовать режим совместимости и преобразовывать сигнал с 3,3 до 5 вольт. Для аналогового VGA / YPbPr и двухканального DVI для совместимости требуется активный адаптер с питанием , который не зависит от двойного режима. Активные адаптеры VGA питаются непосредственно от разъема DisplayPort, в то время как активные двухканальные адаптеры DVI обычно полагаются на внешний источник питания, такой как USB.
Первая версия, 1.0, была одобрена VESA 3 мая 2006 года. [6] Версия 1.1 была ратифицирована 2 апреля 2007 года, [7] а версия 1.1a — 11 января 2008 года. [8]
DisplayPort 1.0–1.1a обеспечивает максимальную пропускную способность 10,8 Гбит/с (скорость передачи данных 8,64 Гбит/с) по стандартному 4-полосному основному каналу. Для поддержки полной пропускной способности 10,8 Гбит/с требуются кабели DisplayPort длиной до 2 метров. [8] DisplayPort 1.1 позволяет устройствам реализовывать альтернативные уровни связи, такие как оптоволокно , что обеспечивает гораздо большую дальность связи между источником и дисплеем без ухудшения сигнала, [9] хотя альтернативные реализации не стандартизированы. Он также включает HDCP в дополнение к DisplayPort Content Protection (DPCP). Стандарт DisplayPort 1.1a можно бесплатно загрузить с веб-сайта VESA. [10] [ неудавшаяся проверка ]
Версия DisplayPort 1.2 была представлена 7 января 2010 года. [11] Наиболее значительным улучшением этой версии является удвоение скорости передачи данных до 17,28 Гбит/с в режиме High Bit Rate 2 (HBR2), что позволяет увеличить разрешение, частоту обновления и глубину цвета, например, 3840 × 2160 при 60 Гц 10 бит/канал RGB. Другие улучшения включают несколько независимых видеопотоков (цепочечное соединение с несколькими мониторами), называемое Multi-Stream Transport (MST), возможности для стереоскопического 3D , увеличенную пропускную способность канала AUX (с 1 Мбит/с до 720 Мбит/с), больше цветовых пространств, включая xvYCC , scRGB и Adobe RGB 1998 , а также глобальный временной код (GTC) для синхронизации аудио/видео менее чем за 1 мкс. Также с новым стандартом совместим разъем Mini DisplayPort компании Apple Inc. , который намного меньше и предназначен для ноутбуков и других небольших устройств. [1] [12] [13] [14]
DisplayPort версии 1.2a был выпущен в январе 2013 года [15] и может опционально включать в себя адаптивную синхронизацию VESA . [16] FreeSync от AMD использует функцию адаптивной синхронизации DisplayPort для работы. FreeSync впервые был продемонстрирован на выставке CES 2014 на ноутбуке Toshiba Satellite с использованием функции самообновления панели (PSR) из стандарта встроенного DisplayPort, [17] и после предложения от AMD, VESA позже адаптировала функцию самообновления панели для использования в автономных дисплеях и добавила ее в качестве дополнительной функции основного стандарта DisplayPort под названием «Adaptive-Sync» в версии 1.2a. [18] Поскольку это дополнительная функция, поддержка адаптивной синхронизации не требуется для того, чтобы дисплей был совместим с DisplayPort 1.2a.
Версия DisplayPort 1.3 была одобрена 15 сентября 2014 года. [19] Этот стандарт увеличивает общую пропускную способность передачи до 32,4 Гбит/с с новым режимом HBR3, обеспечивающим 8,1 Гбит/с на полосу (по сравнению с 5,4 Гбит/с с HBR2 в версии 1.2), для общей пропускной способности данных 25,92 Гбит/с после учета накладных расходов на кодирование 8b/10b. Эта пропускная способность достаточна для дисплея 4K UHD ( 3840 × 2160 ) при 120 Гц с 24 бит/пиксель RGB-цветом, дисплея 5K ( 5120 × 2880 ) при 60 Гц с 30 бит/пиксель RGB-цветом или дисплея 8K UHD ( 7680 × 4320 ) при 30 Гц с 24 бит/пиксель RGB-цветом. Используя Multi-Stream Transport (MST), порт DisplayPort может управлять двумя дисплеями 4K UHD ( 3840 × 2160 ) с частотой 60 Гц или до четырех дисплеев WQXGA ( 2560 × 1600 ) с частотой 60 Гц с 24 бит/пиксел RGB-цветом. Новый стандарт включает обязательный двухрежимный режим для адаптеров DVI и HDMI, реализующий стандарт HDMI 2.0 и защиту контента HDCP 2.2. [20] Стандарт подключения Thunderbolt 3 изначально должен был включать возможность DisplayPort 1.3, но окончательный выпуск закончился только с версией 1.2 для контроллеров Intel® 6000 Series Thunderbolt™ 3. Позже контроллеры Intel® 7000 Series Thunderbolt™3 стали поддерживать возможность DisplayPort 1.4, включая HDR. Функция адаптивной синхронизации VESA в DisplayPort версии 1.3 остается необязательной частью спецификации. [21]
Версия DisplayPort 1.4 была опубликована 1 марта 2016 года. [22] Новые режимы передачи не определены, поэтому HBR3 (32,4 Гбит/с), представленный в версии 1.3, по-прежнему остается наивысшим доступным режимом. DisplayPort 1.4 добавляет поддержку Display Stream Compression 1.2 (DSC), Forward Error Correction , метаданных HDR10 , определенных в CTA-861.3, включая статические и динамические метаданные и цветовое пространство Rec. 2020 , для совместимости с HDMI, [23] и расширяет максимальное количество встроенных аудиоканалов до 32. [24]
Версия DisplayPort 1.4a была опубликована в апреле 2018 года. [25] VESA не делала официального пресс-релиза для этой версии. Она обновила реализацию Display Stream Compression DisplayPort с DSC 1.2 до 1.2a. [26]
26 июня 2019 года VESA официально выпустила стандарт DisplayPort 2.0. [27] VESA заявила, что версия 2.0 является первым крупным обновлением стандарта DisplayPort с марта 2016 года и обеспечивает улучшение скорости передачи данных до ≈3× (с 25,92 до 77,37 Гбит/с) по сравнению с предыдущей версией DisplayPort (1.4a), а также новые возможности для удовлетворения будущих требований к производительности традиционных дисплеев. К ним относятся разрешения свыше 8K, более высокие частоты обновления и поддержка расширенного динамического диапазона (HDR) при более высоких разрешениях, улучшенная поддержка нескольких конфигураций дисплеев, а также улучшенный пользовательский опыт с дисплеями дополненной/виртуальной реальности (AR/VR), включая поддержку разрешений 4K и выше VR.
Согласно дорожной карте, опубликованной VESA в сентябре 2016 года, новая версия DisplayPort должна была быть запущена в «начале 2017 года». Она бы улучшила скорость соединения с 8,1 до 10,0 Гбит/с, что на 23% больше. [28] [29] Это увеличило бы общую пропускную способность с 32,4 Гбит/с до 40,0 Гбит/с. Однако в 2017 году новая версия не была выпущена, вероятно, отложена для внесения дальнейших улучшений после того, как HDMI Forum объявил в январе 2017 года, что их следующий стандарт (HDMI 2.1) будет предлагать до 48 Гбит/с пропускной способности. Согласно пресс-релизу от 3 января 2018 года, «VESA также в настоящее время занимается со своими членами разработкой следующего поколения стандарта DisplayPort, с планами увеличить скорость передачи данных, поддерживаемую DisplayPort, в два раза и более. VESA планирует опубликовать это обновление в течение следующих 18 месяцев». [30] На выставке CES 2019 VESA объявила, что новая версия будет поддерживать 8K @ 60 Гц без сжатия и, как ожидается, будет выпущена в первой половине 2019 года. [31]
С увеличенной пропускной способностью, обеспечиваемой DisplayPort 2.0, VESA предлагает высокую степень универсальности и конфигурации для более высоких разрешений дисплея и частоты обновления. В дополнение к вышеупомянутому разрешению 8K при 60 Гц с поддержкой HDR, DP 2.0 (UHBR20) через USB-C в качестве DisplayPort Alt Mode обеспечивает различные высокопроизводительные конфигурации: [32]
При использовании только двух полос на разъеме USB-C через режим DP Alt Mode для одновременной передачи данных и видео SuperSpeed USB, DP 2.0 может поддерживать такие конфигурации, как:
VESA анонсировала версию 2.1 стандарта DisplayPort 17 октября 2022 года. [33] Эта версия включает в себя новые сертификаты кабелей DP40 и DP80, которые проверяют кабели DisplayPort на правильность работы на скоростях UHBR10 (40 Гбит/с) и UHBR20 (80 Гбит/с), представленных в версии 2.0. Кроме того, она пересматривает некоторые электрические требования к устройствам DisplayPort с целью улучшения интеграции с USB4. По словам VESA:
DisplayPort 2.1 усилил свое соответствие спецификации USB Type-C, а также спецификации USB4 PHY, чтобы облегчить общее обслуживание PHY как DisplayPort, так и USB4. Кроме того, DisplayPort 2.1 добавил новую функцию управления полосой пропускания DisplayPort, чтобы туннелирование DisplayPort могло более эффективно сосуществовать с другим трафиком данных ввода-вывода по каналу USB4.
VESA анонсировала версию 2.1a стандарта DisplayPort 8 января 2024 года. [34] Эта версия заменяет сертификацию кабеля DP40 новой сертификацией DP54, которая тестирует кабели DisplayPort на правильность работы на скорости UHBR13.5 (54 Гбит/с), представленной в версии 2.0.
Основной канал DisplayPort используется для передачи видео и аудио. Основной канал состоит из ряда однонаправленных последовательных каналов данных, которые работают одновременно, называемых полосами . Стандартное соединение DisplayPort имеет 4 полосы, хотя некоторые приложения DisplayPort реализуют больше, например интерфейс Thunderbolt 3 , который реализует до 8 полос DisplayPort. [40] : 4
В стандартном подключении DisplayPort каждая полоса имеет выделенный набор витых пар и передает данные по ней с помощью дифференциальной сигнализации . Это самосинхронизирующаяся система, поэтому не требуется выделенный канал тактового сигнала. [8] : §1.7.1 В отличие от DVI и HDMI, которые изменяют свою скорость передачи в соответствии с точной скоростью, требуемой для определенного видеоформата, DisplayPort работает только на нескольких определенных скоростях; любые избыточные биты в передаче заполняются «символами заполнения». [8] : §2.2.1.4
В версиях DisplayPort 1.0–1.4a данные кодируются с использованием кодировки ANSI 8b/10b перед передачей. При такой схеме только 8 из каждых 10 переданных бит представляют данные; дополнительные биты используются для балансировки постоянного тока (обеспечивая примерно равное количество единиц и нулей). В результате скорость, с которой могут передаваться данные, составляет всего 80% от физического битрейта. Скорости передачи также иногда выражаются в терминах «Link Symbol Rate», которая представляет собой скорость, с которой передаются эти 8b/10b-кодированные символы (т. е. скорость, с которой передаются группы из 10 бит, 8 из которых представляют данные). В версии 1.0–1.4a определены следующие режимы передачи:
DisplayPort 2.0 использует кодировку 128b/132b; каждая группа из 132 переданных бит представляет 128 бит данных. Эта схема имеет эффективность 96. 96 %. [41] Кроме того, небольшое количество накладных расходов добавляется для пакета управления канальным уровнем и других различных операций, что приводит к общей эффективности ≈96.7%. [42] : §3.5.2.18 В DP 2.0 добавлены следующие режимы передачи:
Общая пропускная способность основного канала в стандартном 4-полосном соединении представляет собой сумму всех полос:
Режим передачи, используемый основным каналом DisplayPort, согласовывается исходным и приемным устройством при установлении соединения с помощью процесса, называемого Link Training . Этот процесс определяет максимально возможную скорость соединения. Если качество кабеля DisplayPort недостаточно для надежной обработки скоростей HBR2, например, устройства DisplayPort обнаружат это и перейдут на более низкий режим для поддержания стабильного соединения. [8] : §2.1.1 Канал может быть повторно согласован в любое время, если обнаружена потеря синхронизации. [8] : §1.7.3
Аудиоданные передаются по основному каналу во время интервалов гашения видеосигнала (короткие паузы между каждой строкой и кадром видеоданных). [8] : §2.2.5.3
Канал DisplayPort AUX — это полудуплексный (двунаправленный) канал данных, используемый для различных дополнительных данных помимо видео и аудио, таких как команды EDID ( I 2 C ) или CEC. [8] : §2.4 Этот двунаправленный канал данных необходим, поскольку сигналы видеолинии являются однонаправленными от источника к дисплею. Сигналы AUX передаются по выделенному набору витых пар. DisplayPort 1.0 определил кодирование Manchester со скоростью сигнала 2 Мбод (скорость передачи данных 1 Мбит/с). [8] : §3.4 Версия 1.2 стандарта DisplayPort представила второй режим передачи, называемый FAUX (Fast AUX), который работал на скорости 720 Мбит/с с кодированием 8b/10b (скорость передачи данных 576 Мбит/с), [38] : §3.4, но он был объявлен устаревшим в версии 1.3.
Все кабели DisplayPort совместимы со всеми устройствами DisplayPort, независимо от версии каждого устройства или уровня сертификации кабеля. [43]
Все функции DisplayPort будут работать через любой кабель DisplayPort. DisplayPort не имеет нескольких конструкций кабелей; все кабели DP имеют одинаковую базовую компоновку и проводку и будут поддерживать любую функцию, включая аудио, последовательное подключение, G-Sync / FreeSync , HDR и DSC.
Кабели DisplayPort различаются по поддержке скорости передачи. DisplayPort определяет семь различных режимов передачи (RBR, HBR, HBR2, HBR3, UHBR 10, UHBR 13.5 и UHBR 20), которые поддерживают постепенно увеличивающуюся пропускную способность. Не все кабели DisplayPort поддерживают все семь режимов передачи. VESA предлагает сертификацию для различных уровней пропускной способности. Эти сертификации являются необязательными, и не все кабели DisplayPort сертифицированы VESA.
Кабели с ограниченной скоростью передачи данных по-прежнему совместимы со всеми устройствами DisplayPort, но могут накладывать ограничения на максимальное доступное разрешение или частоту обновления.
Кабели DisplayPort не классифицируются по «версии». Хотя кабели обычно маркируются номерами версий, например, кабели HBR2 рекламируются как « кабели DisplayPort 1.2», эта нотация не допускается VESA. [43] Использование номеров версий с кабелями может ложно подразумевать, что для дисплея DisplayPort 1.4 требуется « кабель DisplayPort 1.4» или что функции, представленные в версии 1.4, такие как HDR или DSC, не будут работать со старыми « кабелями DP 1.2». Кабели DisplayPort классифицируются только по уровню сертификации полосы пропускания (RBR, HBR, HBR2, HBR3 и т. д.), если они вообще были сертифицированы.
Не все кабели DisplayPort способны работать на самых высоких уровнях пропускной способности. Кабели могут быть представлены в VESA для дополнительной сертификации на различных уровнях пропускной способности. VESA предлагает пять уровней сертификации кабелей: стандартный, DP8K, DP40, DP54 и DP80. [42] : §4.1 Они сертифицируют кабели DisplayPort для правильной работы на следующих скоростях:
В апреле 2013 года VESA опубликовала статью, в которой говорилось, что сертификация кабеля DisplayPort не имеет отдельных уровней для пропускной способности HBR и HBR2, и что любой сертифицированный стандартный кабель DisplayPort, включая сертифицированные по DisplayPort 1.1, сможет справиться с пропускной способностью 21,6 Гбит/с HBR2, которая была введена со стандартом DisplayPort 1.2. [43] Стандарт DisplayPort 1.2 определяет только одну спецификацию для кабельных сборок High Bit Rate, которая используется для скоростей как HBR, так и HBR2, хотя процесс сертификации кабеля DP регулируется стандартом тестирования соответствия DisplayPort PHY (CTS), а не самим стандартом DisplayPort. [38] : §5.7.1, §4.1
Сертификация DP8K была объявлена VESA в январе 2018 года и сертифицирует кабели для надлежащей работы на скоростях HBR3 (8,1 Гбит/с на линию, 32,4 Гбит/с всего). [44]
В июне 2019 года, с выпуском версии 2.0 стандарта DisplayPort, VESA объявила, что сертификация DP8K также достаточна для нового режима передачи UHBR10. Для режимов UHBR13.5 и UHBR20 новых сертификаций объявлено не было. VESA поощряет использование дисплеев с привязными кабелями для этих скоростей, а не выпуск отдельных кабелей на рынок. [41]
Также следует отметить, что использование Display Stream Compression (DSC), представленное в DisplayPort 1.4, значительно снижает требования к полосе пропускания кабеля. Форматы, которые обычно выходят за рамки DisplayPort 1.4, такие как 4K (3840 × 2160) при 144 Гц 8 бит/канал RGB/Y′C B C R 4:4:4 ( скорость передачи данных 31,4 Гбит/с без сжатия), могут быть реализованы только с использованием DSC. Это снизило бы требования к физической полосе пропускания в 2–3 раза, что позволило бы уложиться в возможности кабеля с рейтингом HBR2.
Это иллюстрирует, почему кабели DisplayPort не классифицируются по «версии»; хотя DSC был представлен в версии 1.4, это не означает, что для его работы требуется так называемый «кабель DP 1.4» (кабель с рейтингом HBR3). Кабели HBR3 требуются только для приложений, которые превышают пропускную способность уровня HBR2, а не просто для любого приложения, включающего DisplayPort 1.4. Если DSC используется для снижения требований к пропускной способности до уровней HBR2, то кабеля с рейтингом HBR2 будет достаточно.
В версии 2.1 VESA представила уровни сертификации кабелей DP40 и DP80, которые проверяют кабели для скоростей UHBR10 и UHBR20 соответственно. DisplayPort 2.1a представила сертификацию кабелей DP54 для скорости UHBR13.5.
Стандарт DisplayPort не определяет максимальную длину кабелей, хотя стандарт DisplayPort 1.2 устанавливает минимальное требование, согласно которому все кабели длиной до 2 метров должны поддерживать скорость HBR2 (21,6 Гбит/с), а все кабели любой длины должны поддерживать скорость RBR (6,48 Гбит/с). [38] : §5.7.1, §4.1 Кабели длиной более 2 метров могут поддерживать или не поддерживать скорости HBR/HBR2, а кабели любой длины могут поддерживать или не поддерживать скорости HBR3 или выше.
Кабели и порты DisplayPort могут иметь либо «полноразмерный» разъем, либо «мини-разъем». Эти разъемы отличаются только физической формой — возможности DisplayPort одинаковы независимо от используемого разъема. Использование разъема Mini DisplayPort не влияет на производительность или поддержку функций соединения.
Стандартный разъем DisplayPort (теперь называемый «полноразмерным» разъемом, чтобы отличать его от мини-разъема) [38] : §4.1.1 был единственным типом разъема, представленным в DisplayPort 1.0. Это 20-контактный разъем с одной ориентацией, с фрикционным замком и дополнительной механической защелкой. Стандартное гнездо DisplayPort имеет размеры 16,10 мм (ширина) × 4,76 мм (высота) × 8,88 мм (глубина). [8] : §4.2.1.7, стр. 201
Стандартное распределение контактов разъема DisplayPort выглядит следующим образом: [8] : §4.2.1
Разъем Mini DisplayPort был разработан Apple для использования в своих компьютерных продуктах. Впервые он был анонсирован в октябре 2008 года для использования в новых MacBook и Cinema Display. В 2009 году VESA приняла его в качестве официального стандарта, а в 2010 году спецификация была объединена с основным стандартом DisplayPort с выпуском DisplayPort 1.2. Apple свободно лицензирует спецификацию для VESA.
Разъем Mini DisplayPort (mDP) — это 20-контактный однонаправленный разъем с фрикционным замком. В отличие от полноразмерного разъема, он не имеет возможности установки механической защелки. Гнездо mDP имеет размеры 7,50 мм (ширина) × 4,60 мм (высота) × 4,99 мм (глубина). [45] : §2.1.3.6, стр. 27–31 Назначение контактов mDP такое же, как у полноразмерного разъема DisplayPort. [45] : §2.1.3
Контакт 20 на разъеме DisplayPort, называемый DP_PWR, обеспечивает питание постоянного тока напряжением 3,3 В (±10%) при силе тока до 500 мА (минимальная мощность подачи 1,5 Вт). [8] : §3.2 Это питание доступно со всех разъемов DisplayPort, как на исходных, так и на отображающих устройствах. DP_PWR предназначен для обеспечения питания адаптеров, кабелей с усилителями и аналогичных устройств, поэтому отдельный кабель питания не требуется.
Стандартные кабельные соединения DisplayPort не используют контакт DP_PWR. Соединение контактов DP_PWR двух устройств напрямую через кабель может создать короткое замыкание , которое может потенциально повредить устройства, поскольку контакты DP_PWR на двух устройствах вряд ли будут иметь одинаковое напряжение (особенно с допуском ±10%). [46] По этой причине стандарты DisplayPort 1.1 и более поздние версии указывают, что пассивные кабели DisplayPort-to-DisplayPort должны оставлять контакт 20 неподключенным. [8] : §3.2.2
Однако в 2013 году VESA объявила, что после расследования сообщений о неисправных устройствах DisplayPort было обнаружено, что большое количество несертифицированных поставщиков изготавливают свои кабели DisplayPort с подключенным контактом DP_PWR:
Недавно VESA столкнулась с большим количеством жалоб на проблемную работу DisplayPort, которая в конечном итоге была вызвана неправильно изготовленными кабелями DisplayPort. Эти «плохие» кабели DisplayPort, как правило, ограничиваются несертифицированными кабелями DisplayPort или кабелями нефирменных марок. Для дальнейшего изучения этой тенденции на рынке кабелей DisplayPort VESA закупила ряд несертифицированных кабелей нефирменных марок и обнаружила, что тревожно большое количество из них были настроены неправильно и, скорее всего, не будут поддерживать все конфигурации системы. Ни один из этих кабелей не прошел бы сертификационный тест DisplayPort, более того, некоторые из этих кабелей потенциально могли бы повредить ПК, ноутбук или монитор.
Условие о том, что провод DP_PWR должен быть исключен из стандартных кабелей DisplayPort, не было представлено в стандарте DisplayPort 1.0. Однако продукты DisplayPort (и кабели) не начали появляться на рынке до 2008 года, долгое время после того, как версия 1.0 была заменена версией 1.1. Стандарт DisplayPort 1.0 никогда не был реализован в коммерческих продуктах. [47]
В таблицах ниже описываются частоты обновления, которые могут быть достигнуты в каждом режиме передачи. В общем, максимальная частота обновления определяется режимом передачи (RBR, HBR, HBR2, HBR3, UHBR10, UHBR13.5 или UHBR20). Эти режимы передачи были введены в стандарт DisplayPort следующим образом:
Однако поддержка режима передачи не обязательно диктуется заявленным «номером версии DisplayPort» устройства. Например, более старые версии Руководства по маркетингу DisplayPort позволяли маркировать устройство как «DisplayPort 1.2», если оно поддерживало функцию MST, даже если оно не поддерживало режим передачи HBR2. [48] : 9 Более новые версии руководств удалили этот пункт, и в настоящее время (по состоянию на редакцию июня 2018 года) нет никаких руководств по использованию номеров версий DisplayPort в продуктах. [49] Таким образом, «номера версий» DisplayPort не являются надежным указанием на то, какие скорости передачи может поддерживать устройство.
Кроме того, отдельные устройства могут иметь свои собственные произвольные ограничения, выходящие за рамки скорости передачи. Например, графические процессоры NVIDIA Kepler GK104 (такие как GeForce GTX 680 и 770) поддерживают «DisplayPort 1.2» с режимом передачи HBR2, но ограничены 540 Мпикс/с, что составляет всего 3 ⁄ 4 от максимально возможного значения с HBR2. [50] Следовательно, некоторые устройства могут иметь ограничения, отличающиеся от перечисленных в следующих таблицах.
Для поддержки определенного формата источник и устройство отображения должны поддерживать требуемый режим передачи, а кабель DisplayPort также должен обеспечивать требуемую полосу пропускания этого режима передачи. (См.: Кабели и разъемы)
Максимальные пределы для режимов RBR и HBR рассчитываются с использованием стандартных расчетов скорости передачи данных. [51] Для режимов UHBR пределы основаны на расчетах эффективности данных, предоставляемых стандартом DisplayPort. [52] : §3.5.2.18 Все расчеты предполагают несжатое видео RGB с синхронизацией CVT-RB v2 . Максимальные пределы могут отличаться, если используется сжатие (т. е. DSC) или субдискретизация цветности Y′C B C R 4:2:2 или 4:2:0.
Производители дисплеев также могут использовать нестандартные интервалы гашения вместо CVT-RB v2 для достижения еще более высоких частот, когда пропускная способность является ограничением. Частоты обновления в таблице ниже не представляют собой абсолютный максимальный предел каждого интерфейса, а скорее оценку, основанную на современной стандартизированной формуле синхронизации. Минимальные интервалы гашения (и, следовательно, точная максимальная частота, которая может быть достигнута) будут зависеть от дисплея и того, сколько вторичных пакетов данных ему требуется, и, следовательно, будут отличаться от модели к модели.
Для всех форматов в этих таблицах предполагается глубина цвета 8 бит/канал (24 бит/пикс или 16,7 миллионов цветов). Это стандартная глубина цвета, используемая на большинстве компьютерных дисплеев. Обратите внимание, что некоторые операционные системы называют это «32-битной» глубиной цвета — это то же самое, что и 24-битная глубина цвета. 8 дополнительных бит предназначены для информации альфа-канала, которая присутствует только в программном обеспечении. На этапе передачи эта информация уже включена в основные цветовые каналы, поэтому фактические видеоданные, передаваемые по кабелю, содержат только 24 бита на пиксель.
Для всех форматов в этих таблицах предполагается глубина цвета 10 бит/канал (30 бит/пиксель или 1,07 миллиарда цветов). Такая глубина цвета является требованием для различных распространенных стандартов HDR, таких как HDR10 . Она требует на 25% больше полосы пропускания, чем стандартное видео 8 бит/канал.
Расширения HDR были определены в версии 1.4 стандарта DisplayPort. Некоторые дисплеи поддерживают эти расширения HDR, но могут реализовывать только режим передачи HBR2, если дополнительная полоса пропускания HBR3 не нужна (например, на дисплеях HDR 4K 60 Гц). Поскольку не существует определения того, что представляет собой «устройство DisplayPort 1.4», некоторые производители могут маркировать их как устройства «DP 1.2», несмотря на их поддержку расширений HDR DP 1.4. [53] В результате «номера версий» DisplayPort не должны использоваться в качестве индикатора поддержки HDR.
DisplayPort Dual-Mode ( DP++ ), также называемый Dual-Mode DisplayPort , — это стандарт, который позволяет источникам DisplayPort использовать простые пассивные адаптеры для подключения к дисплеям HDMI или DVI. Двойной режим — это дополнительная функция, поэтому не все источники DisplayPort обязательно поддерживают пассивные адаптеры DVI/HDMI, хотя на практике почти все устройства это делают. Официально логотип «DP++» должен использоваться для обозначения порта DP, который поддерживает двойной режим, но большинство современных устройств не используют этот логотип. [54]
Устройства, реализующие двойной режим, обнаружат, что подключен адаптер DVI или HDMI, и отправят сигналы DVI/HDMI TMDS вместо сигналов DisplayPort. Исходный стандарт DisplayPort Dual-Mode (версия 1.0), используемый в устройствах DisplayPort 1.1, поддерживал только тактовые частоты TMDS до 165 МГц ( пропускная способность 4,95 Гбит/с). Это эквивалентно HDMI 1.2 и достаточно для разрешения до 1920 × 1200 при частоте 60 Гц.
В 2013 году VESA выпустила стандарт Dual-Mode 1.1, который добавил поддержку тактовой частоты TMDS до 300 МГц ( пропускная способность 9,00 Гбит/с) и используется в новых устройствах DisplayPort 1.2. Это немного меньше, чем максимум 340 МГц HDMI 1.4, и достаточно для разрешения до 1920 × 1080 при 120 Гц, 2560 × 1440 при 60 Гц или 3840 × 2160 при 30 Гц. Старые адаптеры, которые были способны только на скорости 165 МГц, были ретроспективно названы адаптерами «Type 1», а новые адаптеры 300 МГц были названы «Type 2». [55]
Multi-Stream Transport — это функция, впервые представленная в стандарте DisplayPort 1.2. Она позволяет управлять несколькими независимыми дисплеями с одного порта DP на исходных устройствах путем мультиплексирования нескольких видеопотоков в один поток и отправки его на ответвляющее устройство , которое демультиплексирует сигнал в исходные потоки. Ответвляющие устройства обычно встречаются в виде концентратора MST, который подключается к одному входному порту DP и обеспечивает несколько выходов, но его также можно реализовать на дисплее внутри, чтобы обеспечить выходной порт DP для последовательного подключения, эффективно встраивая 2-портовый концентратор MST внутрь дисплея. [38] : Рис. 2-59 [56] Теоретически может поддерживаться до 63 дисплеев, [38] : 20, но объединенные требования к скорости передачи данных всех дисплеев не могут превышать пределы одного порта DP (17,28 Гбит/с для порта DP 1.2 или 25,92 Гбит/с для порта DP 1.3/1.4). Кроме того, максимальное количество связей между источником и любым устройством (т. е. максимальная длина цепочки) составляет 7, [38] : §2.5.2 , а максимальное количество физических выходных портов на каждом устройстве ответвления (например, концентраторе) составляет 7. [38] : §2.5.1 С выпуском MST стандартная работа с одним дисплеем была ретроактивно названа режимом "SST" (Single-Stream Transport).
Последовательное подключение — это функция, которая должна поддерживаться каждым промежуточным дисплеем; не все устройства DisplayPort 1.2 поддерживают ее. Последовательное подключение требует выделенного выходного порта DisplayPort на дисплее. Стандартные входные порты DisplayPort, имеющиеся на большинстве дисплеев, не могут использоваться в качестве последовательного выхода. Только последний дисплей в последовательной цепочке не должен поддерживать эту функцию или иметь выходной порт DP. Дисплеи DisplayPort 1.1 также могут быть подключены к концентраторам MST и могут быть частью последовательной цепи DisplayPort, если это последний дисплей в цепочке. [38] : §2.5.1
Программное обеспечение хост-системы также должно поддерживать MST для работы концентраторов или каскадных соединений. В то время как среды Microsoft Windows полностью поддерживают его, операционные системы Apple в настоящее время не поддерживают концентраторы MST или каскадное соединение DisplayPort, начиная с macOS 10.15 («Catalina»). [57] [58] Адаптеры/кабели DisplayPort-to-DVI и DisplayPort-to-HDMI могут работать или не работать с выходным портом MST; поддержка этого зависит от конкретного устройства. [ необходима цитата ]
MST поддерживается альтернативным режимом USB Type-C DisplayPort, поэтому стандартные каскадные соединения DisplayPort и концентраторы MST работают от источников Type-C с простым адаптером Type-C - DisplayPort. [59]
Поддержка HDR-видео была введена в DisplayPort 1.4. Он реализует стандарт CTA 861.3 для транспортировки статических метаданных HDR в EDID. [22]
DisplayPort 1.0 включает в себя опциональный DPCP (DisplayPort Content Protection) от Philips , который использует 128-битное шифрование AES . Он также обеспечивает полную аутентификацию и установление сеансового ключа. Каждый сеанс шифрования независим и имеет независимую систему отзыва. Эта часть стандарта лицензируется отдельно. Он также добавляет возможность проверки близости приемника и передатчика, метод, предназначенный для того, чтобы гарантировать, что пользователи не обходят систему защиты контента, отправляя данные удаленным, неавторизованным пользователям. [8] : §6
DisplayPort 1.1 добавил опциональную реализацию отраслевого стандарта 56-битной HDCP ( High-bandwidth Digital Content Protection ) версии 1.3, которая требует отдельного лицензирования от Digital Content Protection LLC. [8] : §1.2.6
В DisplayPort 1.3 добавлена поддержка HDCP 2.2, который также используется HDMI 2.0. [19]
VESA, создатели стандарта DisplayPort, заявляют, что стандарт не требует уплаты роялти. Однако в марте 2015 года MPEG LA выпустила пресс-релиз, в котором говорилось, что ставка роялти в размере 0,20 долл. США за единицу применяется к продуктам DisplayPort, производимым или продаваемым в странах, которые охватываются одним или несколькими патентами в пуле лицензий MPEG LA, который включает патенты от Hitachi Maxell , Philips , Lattice Semiconductor , Rambus и Sony . [60] [61] В ответ VESA обновила свою страницу часто задаваемых вопросов о DisplayPort следующим заявлением: [62]
MPEG LA заявляет, что реализация DisplayPort требует лицензии и выплаты роялти. Важно отметить, что это только ПРЕТЕНЗИИ. Вопрос о том, являются ли эти ПРЕТЕНЗИИ релевантными, скорее всего, будет решаться в суде США.
По состоянию на август 2019 года официальный раздел часто задаваемых вопросов VESA больше не содержит заявления, упоминающего роялти MPEG LA.
Хотя VESA не взимает никаких роялти за каждое устройство, VESA требует членства для доступа к указанным стандартам. [63] Минимальная стоимость в настоящее время составляет 5000 долларов США (или 10 000 долларов США в зависимости от годового корпоративного дохода от продаж) в год. [64]
В декабре 2010 года несколько производителей компьютеров и дисплеев, включая Intel, AMD, Dell, Lenovo, Samsung и LG, объявили, что в течение следующих нескольких лет они начнут постепенно отказываться от FPD-Link , VGA и DVI-I , заменив их на DisplayPort и HDMI . [65] [66] [67]
DisplayPort имеет ряд преимуществ по сравнению с VGA, DVI и FPD-Link. [68]
Хотя DisplayPort имеет большую часть тех же функций, что и HDMI , это дополнительное соединение, используемое в различных сценариях. [72] [73] Двухрежимный порт DisplayPort может передавать сигнал HDMI через пассивный адаптер.
Данные IDC показывают, что 5,1% коммерческих настольных компьютеров и 2,1% коммерческих ноутбуков, выпущенных в 2009 году, имели DisplayPort. [65] Основным фактором этого стал отказ от VGA, а также то, что и Intel, и AMD планировали прекратить выпуск продуктов с FPD-Link к 2013 году. По данным Digitimes Research, почти 70% ЖК-мониторов, проданных в августе 2014 года в США, Великобритании, Германии, Японии и Китае, были оснащены технологией HDMI/DisplayPort, что на 7,5% больше, чем за год. [82] Аналитическая фирма IHS Markit прогнозирует, что DisplayPort превзойдет HDMI в 2019 году. [83] [ требуется обновление ]
Mini DisplayPort (mDP) — стандарт, анонсированный Apple в четвертом квартале 2008 года. Вскоре после анонса Mini DisplayPort компания Apple объявила, что будет лицензировать технологию разъема без платы. В следующем году, в начале 2009 года, VESA объявила, что Mini DisplayPort будет включен в предстоящую спецификацию DisplayPort 1.2. 24 февраля 2011 года Apple и Intel анонсировали Thunderbolt , преемника Mini DisplayPort, который добавляет поддержку подключений данных PCI Express , сохраняя обратную совместимость с периферийными устройствами на базе Mini DisplayPort. [84]
Micro DisplayPort будет нацелен на системы, которым нужны сверхкомпактные разъемы, такие как телефоны, планшеты и сверхпортативные ноутбуки. Этот стандарт будет физически меньше, чем доступные в настоящее время разъемы Mini DisplayPort. Ожидалось, что стандарт будет выпущен во втором квартале 2014 года. [85]
Стандарт Direct Drive Monitor (DDM) 1.0 был утвержден в декабре 2008 года. Он позволяет использовать мониторы без контроллера, в которых панель дисплея напрямую управляется сигналом DisplayPort, хотя доступные разрешения и глубина цвета ограничены двухполосной работой.
Display Stream Compression (DSC) — это разработанный VESA алгоритм сжатия видео, который позволяет увеличить разрешение дисплея и частоту кадров по сравнению с существующими физическими интерфейсами, а также сделать устройства меньше и легче, а также увеличить время работы батареи. [86]
Embedded DisplayPort (eDP) — стандарт интерфейса панели дисплея для портативных и встраиваемых устройств. Он определяет интерфейс сигнализации между графическими картами и встроенными дисплеями. Различные версии eDP основаны на существующих стандартах DisplayPort. Однако номера версий между этими двумя стандартами не являются взаимозаменяемыми. Например, версия eDP 1.4 основана на DisplayPort 1.2, а версия eDP 1.4a основана на DisplayPort 1.3. Embedded DisplayPort вытеснил LVDS в качестве преобладающего интерфейса панели в современных ноутбуках и современных смартфонах.
eDP 1.0 был принят в декабре 2008 года. [87] Он включал расширенные функции энергосбережения, такие как бесшовное переключение частоты обновления. Версия 1.1 была одобрена в октябре 2009 года, за ней последовала версия 1.1a в ноябре 2009 года. Версия 1.2 была одобрена в мае 2010 года и включает в себя скорости передачи данных DisplayPort 1.2 HBR2, последовательные цветные мониторы 120 Гц и новый протокол управления панелью дисплея, который работает через канал AUX. [12] Версия 1.3 была опубликована в феврале 2011 года; она включает в себя новую дополнительную функцию самообновления панели (PSR), разработанную для экономии энергии системы и дальнейшего продления срока службы батареи в портативных ПК-системах. [88] Режим PSR позволяет графическому процессору переходить в состояние энергосбережения между обновлениями кадров за счет включения памяти буфера кадров в контроллер панели дисплея. [12] Версия 1.4 была выпущена в феврале 2013 года; он снижает энергопотребление за счет частичного обновления кадров в режиме PSR, регионального управления подсветкой, более низких напряжений интерфейса и дополнительных скоростей связи; вспомогательный канал поддерживает данные мультисенсорной панели для размещения различных форм-факторов. [89] Версия 1.4a была опубликована в феврале 2015 года; базовая версия DisplayPort была обновлена до 1.3 для поддержки скоростей передачи данных HBR3, сжатия потока отображения 1.1, сегментированных панелей и частичных обновлений для самообновления панели. [90] Версия 1.4b была опубликована в октябре 2015 года; ее уточнения и пояснения протокола предназначены для обеспечения принятия eDP 1.4b в устройствах к середине 2016 года. [91] Версия 1.5 была опубликована в октябре 2021 года; добавляет новые функции и протоколы, включая улучшенную поддержку Adaptive-Sync, которые обеспечивают дополнительную экономию энергии и улучшенную производительность в играх и воспроизведении мультимедиа. [92]
Internal DisplayPort (iDP) — это стандарт, определяющий внутреннюю связь между цифровой телевизионной системой на контроллере чипа и контроллером синхронизации панели дисплея. Версия 1.0 была одобрена в апреле 2010 года. Она направлена на замену используемых в настоящее время внутренних полос FPD-Link на соединение DisplayPort. [93] iDP имеет уникальный физический интерфейс и протоколы, которые напрямую несовместимы с DisplayPort и не применимы к внешнему соединению, однако они обеспечивают очень высокое разрешение и частоту обновления, обеспечивая при этом простоту и расширяемость. [12] iDP имеет неизменяемую тактовую частоту 2,7 ГГц и номинально рассчитан на 3,24 Гбит/с на полосу, с до шестнадцати полос в банке , что приводит к шестикратному снижению требований к проводке по сравнению с FPD-Link для сигнала 1080p24; возможны также другие скорости передачи данных. iDP был создан с учетом простоты, поэтому не имеет канала AUX, защиты контента или нескольких потоков; однако он имеет последовательный кадр и чередующееся построчное стерео 3D. [12]
Portable Digital Media Interface ( PDMI ) — это соединение между док-станциями/устройствами отображения и портативными медиаплеерами, которое включает 2-полосное соединение DisplayPort v1.1a. Он был ратифицирован в феврале 2010 года как ANSI / CEA -2017-A.
Wireless DisplayPort ( wDP ) обеспечивает пропускную способность и набор функций DisplayPort 1.2 для беспроводных приложений, работающих в диапазоне радиочастот 60 ГГц. Он был анонсирован в ноябре 2010 года WiGig Alliance и VESA в качестве совместных усилий. [94]
SlimPort , бренд продуктов Analogix, [95] соответствует Mobility DisplayPort , также известному как MyDP , который является отраслевым стандартом для мобильного аудио/видеоинтерфейса, обеспечивая подключение мобильных устройств к внешним дисплеям и HDTV. SlimPort реализует передачу видео до 4K-UltraHD и до восьми каналов звука через разъем micro-USB на внешний преобразователь или устройство отображения. Продукты SlimPort поддерживают бесшовное подключение к дисплеям DisplayPort, HDMI и VGA. [96] Стандарт MyDP был выпущен в июне 2012 года, [97] и первым продуктом, использующим SlimPort , стал смартфон Google Nexus 4. [98] Некоторые смартфоны LG серии LG G также используют SlimPort.
SlimPort — это альтернатива Mobile High-Definition Link (MHL). [99] [100]
DisplayID разработан для замены стандарта E-EDID . DisplayID имеет структуры переменной длины, которые охватывают все существующие расширения EDID , а также новые расширения для 3D-дисплеев и встроенных дисплеев.
Последняя версия 1.3 (анонсирована 23 сентября 2013 года) добавляет улучшенную поддержку топологий мозаичных дисплеев; она позволяет лучше идентифицировать несколько видеопотоков и сообщает размер и местоположение рамки. [101] По состоянию на декабрь 2013 года многие современные дисплеи 4K используют мозаичную топологию, но не имеют стандартного способа сообщать источнику видео, какая плитка левая, а какая правая. Эти ранние дисплеи 4K по производственным причинам обычно используют две панели 1920×2160, ламинированные вместе, и в настоящее время обычно рассматриваются как установки с несколькими мониторами. [102] DisplayID 1.3 также позволяет обнаруживать дисплеи 8K и имеет приложения в стерео 3D, где используются несколько видеопотоков.
DockPort , ранее известный как Lightning Bolt , является расширением DisplayPort для включения данных USB 3.0 , а также питания для зарядки портативных устройств от подключенных внешних дисплеев. Первоначально разработанный AMD и Texas Instruments, он был анонсирован как спецификация VESA в 2014 году. [103]
22 сентября 2014 года VESA опубликовала DisplayPort Alternate Mode on USB Type-C Connector Standard , спецификацию того, как отправлять сигналы DisplayPort через недавно выпущенный разъем USB-C . Одна, две или все четыре дифференциальные пары, которые USB использует для шины SuperSpeed, могут быть динамически сконфигурированы для использования для линий DisplayPort. В первых двух случаях разъем по-прежнему может переносить полный сигнал SuperSpeed; в последнем случае доступен по крайней мере сигнал, не являющийся сигналом SuperSpeed. Канал DisplayPort AUX также поддерживается по двум сигналам боковой полосы по тому же соединению; кроме того, в то же время возможна подача питания USB в соответствии с недавно расширенной спецификацией USB-PD 2.0. Это делает разъем Type-C строгим надмножеством вариантов использования, предусмотренных для DockPort, SlimPort, а также Mini и Micro DisplayPort. [104]
VirtualLink — это предложение, позволяющее передавать питание, видео и данные, необходимые для работы гарнитур виртуальной реальности, по одному кабелю USB-C.
С момента появления DisplayPort в 2006 году он приобрел популярность в компьютерной индустрии и представлен на многих видеокартах, дисплеях и ноутбуках. Dell была первой компанией, представившей потребительский продукт с разъемом DisplayPort, Dell UltraSharp 3008WFP, который был выпущен в январе 2008 года. [105] Вскоре после этого AMD и Nvidia выпустили продукты с поддержкой этой технологии. AMD включила поддержку в серию видеокарт Radeon HD 3000 , а Nvidia впервые представила поддержку в серии GeForce 9, начиная с GeForce 9600 GT. [106] [107]
Позже в 2008 году Apple представила несколько продуктов с Mini DisplayPort. [108] Новый разъем — в то время запатентованный — в конечном итоге стал частью стандарта DisplayPort, однако Apple оставляет за собой право аннулировать лицензию, если лицензиат «начнет иск о нарушении патентных прав против Apple». [109] В 2009 году AMD последовала примеру со своей серией видеокарт Radeon HD 5000 , в которых версии Eyefinity этой серии имели Mini DisplayPort. [110]
4 ноября 2015 года компания Nvidia выпустила графическую карту с 8 выходами Mini DisplayPort под названием NVS 810, которая была предназначена для цифровых вывесок. [111] [112]
Nvidia представила GeForce GTX 1080 , первую в мире видеокарту с поддержкой DisplayPort 1.4, 6 мая 2016 года. [113] AMD представила Radeon RX 480 с поддержкой DisplayPort 1.3/1.4 29 июня 2016 года. [114] Серия Radeon RX 400 будет поддерживать DisplayPort 1.3 HBR и HDR10, отказавшись от разъема(ов) DVI в референсной конструкции платы.
В феврале 2017 года VESA и Qualcomm объявили, что передача видеосигнала DisplayPort Alt Mode будет интегрирована в мобильный чипсет Snapdragon 835, который используется в смартфонах, дисплеях виртуальной и дополненной реальности, IP-камерах, планшетах и мобильных ПК. [115]
В настоящее время DisplayPort является наиболее широко используемым альтернативным режимом и используется для обеспечения вывода видео на устройствах, не имеющих стандартного размера портов DisplayPort или HDMI, таких как смартфоны, планшеты и ноутбуки. Многопортовый адаптер USB-C преобразует собственный видеопоток устройства в DisplayPort/HDMI/VGA, что позволяет отображать его на внешнем дисплее, таком как телевизор или монитор компьютера.
Примеры устройств, которые поддерживают DisplayPort Alternate Mode через USB-C, включают: MacBook , Chromebook Pixel , Surface Book 2 , Samsung Galaxy Tab S4 , iPad Pro (3-го поколения) , iPhone 15/15 Pro , HTC 10 / U Ultra / U11 / U12 + , Huawei Mate 10/20/30 , LG V20 / V30 / V40 */ V50 , OnePlus 7 и новее, ROG Phone , Samsung Galaxy S8 и новее, Nintendo Switch , Sony Xperia 1/5 и т. д. [ 116] [117]
В подготовке проектов стандартов DisplayPort, eDP, iDP, DDM или DSC принимали участие следующие компании:
Следующие компании дополнительно объявили о своем намерении внедрить DisplayPort, eDP или iDP :
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )Active-Sync остается необязательной частью спецификации, поэтому доступность Adaptive-Sync будет по-прежнему предоставляться для каждого монитора в качестве дополнительной функции.
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )