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DisplayPort接口技術(shù)解析

MAX　

　　目前，HDMI憑借支持音視頻輸出、提供足以播放1080p高清節(jié)目的帶寬等優(yōu)勢(shì)，正向家電和PC領(lǐng)域展開(kāi)猛烈的進(jìn)攻。不過(guò)，HDMI的普及之路才開(kāi)始，一種功能更強(qiáng)、帶寬更大的新型接口DisplayPort就向它發(fā)出了強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)……

　　DisplayPort的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

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　　2006年5月，VESA(視頻電子標(biāo)準(zhǔn)組織)正式發(fā)布了DisplayPort 1.0標(biāo)準(zhǔn)，這是一種針對(duì)所有顯示設(shè)備(包括內(nèi)部和外部接口)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。DisplayPort到底有何神奇之處?

　　1.高帶寬

　　在高清晰視頻即將流行之際，沒(méi)有高帶寬的顯示接口是無(wú)法立足的。DisplayPort問(wèn)世之初，它可提供的帶寬就高達(dá)10.8Gb/s。要知道，HDMI 1.2a的帶寬僅為4.95Gb/s，即便最新發(fā)布的HDMI 1.3所提供的帶寬(10.2Gb/s)也稍遜于DisplayPort 1.0。DisplayPort可支持WQXGA+(2560×1600)、QXGA(2048×1536)等分辨率及30/36bit(每原色10/12bit)的色深，充足的帶寬保證了今后大尺寸顯示設(shè)備對(duì)更高分辨率的需求。

　　2.最大程度整合周邊設(shè)備

　　和HDMI一樣，DisplayPort也允許音頻與視頻信號(hào)共用一條線纜傳輸，支持多種高質(zhì)量數(shù)字音頻。但比HDMI更先進(jìn)的是，DisplayPort在一條線纜上還可實(shí)現(xiàn)更多的功能。在四條主傳輸通道之外，DisplayPort還提供了一條功能強(qiáng)大的輔助通道。該輔助通道的傳輸帶寬為1Mbps，最高延遲僅為500μs，可以直接作為語(yǔ)音、視頻等低帶寬數(shù)據(jù)的傳輸通道，另外也可用于無(wú)延遲的游戲控制�？梢�(jiàn)，DisplayPort可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊設(shè)備最大程度的整合、控制。

　　3.內(nèi)外接口通吃

　　目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標(biāo)準(zhǔn)型，類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型，主要針對(duì)連接面積有限的應(yīng)用，比如超薄筆記型電腦。兩種接頭的最長(zhǎng)外接距離都可以達(dá)到15米，雖然這個(gè)距離比HDMI要遜色一些，不過(guò)接頭和接線的相關(guān)規(guī)格已為日后升級(jí)做好了準(zhǔn)備，即便未來(lái)DisplayPort采用新的2X速率標(biāo)準(zhǔn)(21.6Gbps)，接頭和接線也不必重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

DisplayPort的外接型接頭

DisplayPort的內(nèi)接型接頭

　　除實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備之間的連接外，DisplayPort還可用作設(shè)備內(nèi)部的接口，甚至是芯片與芯片之間的數(shù)據(jù)接口。比如，DisplayPort就“圖謀”取代LCD中液晶面板與驅(qū)動(dòng)電路板之間主流接口——LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低壓差分信號(hào))接口的位置。DisplayPort的內(nèi)接型接頭僅有26.3mm寬、1.1mm高，比LVDS接口小30%，但傳輸率卻是LVDS的3.8倍。

　　4.簡(jiǎn)化相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)

　　HDMI是在DVI的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它們都使用了TMDS(最小化傳輸差分信號(hào))信號(hào)傳輸技術(shù)，圖像傳輸前數(shù)字信號(hào)必須經(jīng)過(guò)TMDS電路轉(zhuǎn)換為TMDS信號(hào)。而采用DisplayPort，數(shù)字信號(hào)可直接輸出，不需要TMDS轉(zhuǎn)換電路。不僅如此，DisplayPort同樣可簡(jiǎn)化LCD內(nèi)部設(shè)計(jì)。因?yàn)?SPAN lang=EN-US>DVI、HDMI不能直接驅(qū)動(dòng)時(shí)序控制器，所以VGA或TMDS信號(hào)輸入LCD后，必須轉(zhuǎn)換成LVDS信號(hào)。相比之下，DisplayPort則實(shí)現(xiàn)了與面板的集成，可直接驅(qū)動(dòng)面板進(jìn)行顯示，精簡(jiǎn)了LVDS轉(zhuǎn)換電路。

　　在平板電視領(lǐng)域，DisplayPort也有令人心動(dòng)之處。為了傳輸DVI、HDMI、S端子等不同信號(hào)，現(xiàn)有平板電視的電路結(jié)構(gòu)要求主板和輸入單元之間架設(shè)多條獨(dú)立的連接線。而使用DisplayPort后，僅需一條連接線就可以把所有信號(hào)輸入到主板的視頻處理器，主板設(shè)計(jì)難度降低了，成本也大為削減。

　　5.具備高度的可擴(kuò)展特性

　　盡管DisplayPort 1.0標(biāo)準(zhǔn)只支持一條音頻流傳輸，但DisplayPort具備高度的可擴(kuò)展特性，要讓它同時(shí)傳輸多條視頻或音頻流并不是一件困難的事情。畫(huà)中畫(huà)、分屏顯示功能對(duì)于DisplayPort而言就是“小菜一碟”，一條DisplayPort連接線最高可支持6條1080i或3條1080p視頻流。

　　6.內(nèi)容保護(hù)技術(shù)更可靠

　　DisplayPort也想把觸角延伸到消費(fèi)電子領(lǐng)域，而這個(gè)領(lǐng)域?qū)Π鏅?quán)的保護(hù)十分敏感，如果沒(méi)有相應(yīng)的內(nèi)容保護(hù)技術(shù)，即使其優(yōu)勢(shì)再大也很難獲得影片供應(yīng)商的青睞。在這方面DisplayPor已經(jīng)作好了準(zhǔn)備，但它并不像HDMI、UDI那樣采用HDCP，而是使用Philips為DisplayPort制訂的一套內(nèi)容防拷協(xié)議，該技術(shù)基于128位高速加密引擎，采用標(biāo)準(zhǔn)密鑰交換方法，支持標(biāo)準(zhǔn)的RSA認(rèn)證，提供高達(dá)2048位的密鑰長(zhǎng)度，保護(hù)技術(shù)比HDMI的HDCP更加可靠。當(dāng)然，DisplayPort的架構(gòu)更富彈性，廠商也可根據(jù)需要選擇其他內(nèi)容保護(hù)協(xié)議。

HDMI不是唯一 DisplayPort接口技術(shù)解析(2)

　　DisplayPort為何如此優(yōu)秀?

　　“不鳴則已，一鳴驚人”，DisplayPort一出道便讓所有的顯示接口黯然失色，它的秘密武器究竟是什么?事實(shí)上，DisplayPort一個(gè)很重要的特色就在于采用了“Micro-Packet Architecture(微封包架構(gòu))”傳輸架構(gòu)，視頻內(nèi)容以封包方式傳送，這一點(diǎn)同DVI、HDMI等視頻傳輸技術(shù)有著明顯區(qū)別。

　　無(wú)論是HDMI，還是其“孿生兄弟”UDI(實(shí)質(zhì)是去掉HDMI的音頻傳輸功能)，兩者都繼承了DVI的核心技術(shù)TMDS，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)仍然是DVI的擴(kuò)展。DVI、HDMI、UDI的視頻內(nèi)容都以即時(shí)、專線方式進(jìn)行傳輸，這可以保證視頻流量大時(shí)不會(huì)發(fā)生堵塞的現(xiàn)象。而DisplayPort使用的是封包式傳輸，它能保證傳輸?shù)募磿r(shí)性嗎?我們知道，Internet使用的就是封包式傳輸技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)由于帶寬問(wèn)題而發(fā)生堵塞的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。更何況在封包式傳輸中，封包內(nèi)還要添加描述信息，這為傳輸?shù)募磿r(shí)性帶來(lái)了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)!DisplayPort能勝任視頻傳輸這一重任嗎?

　　事實(shí)上，封包式傳輸經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已被證實(shí)在確保充足帶寬的基礎(chǔ)上，配以合適的流量管理措施，仍然可以滿足即時(shí)性傳輸?shù)男枰�。大家平時(shí)上網(wǎng)欣賞影片之時(shí)，如果服務(wù)器端帶寬充足，并且主機(jī)到服務(wù)器端的連接順暢，我們就可以看到流暢的影片。測(cè)試表明，把封包式傳輸技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備內(nèi)部之間的信息傳遞是完全可行的。

　　與交換式傳輸相比，微封包架構(gòu)的一大特色就是彈性大。前面我們已經(jīng)提到，DisplayPort可以輕松實(shí)現(xiàn)分屏顯示等功能，原因是DisplayPort可以在同一組Lane/Link(通道/連線)內(nèi)傳輸多組視頻，而這一切就是微封包架構(gòu)賦予的力量。而使用交換式傳輸?shù)?SPAN lang=EN-US>DVI、HDMI等視頻只能在一組Link內(nèi)傳輸一組視頻。

　　DisplayPort的界面主要由兩部分構(gòu)成:Main Link(主連線)和Auxiliary Channel(輔助通道)。Main Link負(fù)責(zé)視頻內(nèi)容的傳輸，屬于高速的單向輸出;Auxiliary Channel負(fù)責(zé)內(nèi)容之外的輔助信息傳送，比如狀態(tài)信息、操控命令、音頻等，屬低速的雙向通信，可以用來(lái)整合一些低速的周邊設(shè)備。Main Link其實(shí)是由1至4組不等的Lane構(gòu)成的，每組Lane都由成對(duì)(即兩條)的線路所構(gòu)成，信號(hào)使用類似串行的差分技術(shù)(即通過(guò)兩條線路的電壓差值來(lái)表示二進(jìn)制0或1)，每組Lane的帶寬可達(dá)2.7Gbps，4組合計(jì)達(dá)到10.8Gbps。在未來(lái)DisplayPort版本規(guī)劃中，VESA還準(zhǔn)備將帶寬提升一倍。

　　在編碼技術(shù)上，DisplayPort使用了ANSI 8B/10B技術(shù)，這種編碼方案把一個(gè)8比特字節(jié)編碼為兩個(gè)10比特字符，用于平衡高速傳輸?shù)谋忍亓髦?SPAN lang=EN-US>1和0的數(shù)量，以確保傳輸?shù)木�確性。由于時(shí)脈信號(hào)直接與視頻資料信號(hào)共混傳輸，如此就省去額外設(shè)置時(shí)脈線路的需要，而DVI、HDMI仍然擁有一條獨(dú)立的時(shí)脈線路，在EMI(電磁干擾)設(shè)計(jì)上難度較大。

HDMI不是唯一 DisplayPort接口技術(shù)解析(3)

　　DisplayPort強(qiáng)大的生命力

　　從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，DisplayPort占據(jù)了很大優(yōu)勢(shì)，但技術(shù)優(yōu)勢(shì)能否轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)優(yōu)勢(shì)?經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，HDMI擁有先入為主的優(yōu)勢(shì)，到2005年底，全球已有250家HDMI注冊(cè)公司，設(shè)計(jì)制造出符合HDMI規(guī)范的產(chǎn)品超過(guò)400件。而DisplayPort剛問(wèn)世不久，市場(chǎng)開(kāi)拓需要一段時(shí)間。不過(guò)好在DisplayPort已經(jīng)獲得DELL、HP、ATI、NVIDIA、Samsung、PHILIPS、Genesis Microchip等重量級(jí)廠商的支持，無(wú)論是上游的視頻芯片、板卡，中游的接線、接頭，還是下游的PC、消費(fèi)電子產(chǎn)品，DisplayPort的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。預(yù)計(jì)明年初首批DisplayPort產(chǎn)品將進(jìn)入市場(chǎng)。

　　為了趁早“封殺”DisplayPort，HDMI也在加快發(fā)展步伐，這一年來(lái)不但版本更新迅速，而且其授權(quán)專利費(fèi)用也在逐漸下調(diào)。作為HDMI同胞兄弟的UDI(Unified Display Interface，統(tǒng)一視頻接口)也期待以更低的成本奪取PC市場(chǎng)。面對(duì)HDMI的圍堵行動(dòng)，VESA打算把DisplayPort打造成一個(gè)開(kāi)放性標(biāo)準(zhǔn)體系，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非VESA成員企業(yè)同樣開(kāi)放，并且不限制使用領(lǐng)域，“開(kāi)源”式標(biāo)準(zhǔn)將賦予DisplayPort更強(qiáng)大的生命力。

　　雖然HDMI已經(jīng)在PC和家電市場(chǎng)獲得廣泛認(rèn)可，但DisplayPort憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)向前者發(fā)起挑戰(zhàn)，兩者的“肉搏戰(zhàn)”已不可避免。不管最終結(jié)果如何，有一點(diǎn)我們必須明白，隨著高清時(shí)代的來(lái)臨，傳統(tǒng)視頻接口已無(wú)法滿足需要，PC和家電的音視頻接口的統(tǒng)一勢(shì)在必行。