DisplayPort接口技術解析

HDMI 與 DisplayPort是有區(qū)別的!  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，正向家電和PC領域展開猛烈的進攻。不過，HDMI的普及之路才開始，一種功能更強、帶寬更大的新型接口DisplayPort就向它發(fā)出了強有力的挑戰(zhàn)……

　　DisplayPort的技術優(yōu)勢

　　2006年5月，VESA(視頻電子標準組織)正式發(fā)布了DisplayPort 1.0標準，這是一種針對所有顯示設備(包括內部和外部接口)的開放標準。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，沒有高帶寬的顯示接口是無法立足的。DisplayPort問世之初，它可提供的帶寬就高達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備對更高分辨率的需求。

　　2.最大程度整合周邊設備

　　和HDMI一樣，DisplayPort也允許音頻與視頻信號共用一條線纜傳輸，支持多種高質量數字音頻。但比HDMI更先進的是，DisplayPort在一條線纜上還可實現(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，可以直接作為語音、視頻等低帶寬數據的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制。可見，DisplayPort可以實現(xiàn)對周邊設備最大程度的整合、控制。

　　3.內外接口通吃

　　目前DisplayPort的外接型接頭有兩種:一種是標準型，類似USB、HDMI等接頭;另一種是低矮型，主要針對連接面積有限的應用，比如超薄筆記型電腦。兩種接頭的最長外接距離都可以達到15米，雖然這個距離比HDMI要遜色一些，不過接頭和接線的相關規(guī)格已為日后升級做好了準備，即便未來DisplayPort采用新的2X速率標準(21.6Gbps)，接頭和接線也不必重新進行

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       DisplayPort的內接型接頭

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

   
4.簡化相關產品的設計

　　HDMI是在DVI的基礎上發(fā)展而來的，它們都使用了TMDS(最小化傳輸差分信號)信號傳輸技術，圖像傳輸前數字信號必須經過TMDS電路轉換為TMDS信號。而采用DisplayPort，數字信號可直接輸出，不需要TMDS轉換電路。不僅如此，DisplayPort同樣可簡化LCD內部設計。因為DVI、HDMI不能直接驅動時序控制器，所以VGA或TMDS信號輸入LCD后，必須轉換成LVDS信號。相比之下，DisplayPort則實現(xiàn)了與面板的集成，可直接驅動面板進行顯示，精簡了LVDS轉換電路。

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

　　5.具備高度的可擴展特性

　　盡管DisplayPort 1.0標準只支持一條音頻流傳輸，但DisplayPort具備高度的可擴展特性，要讓它同時傳輸多條視頻或音頻流并不是一件困難的事情。畫中畫、分屏顯示功能對于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.內容保護技術更可靠

　　DisplayPort也想把觸角延伸到消費電子領域，而這個領域對版權的保護十分敏感，如果沒有相應的內容保護技術，即使其優(yōu)勢再大也很難獲得影片供應商的青睞。在這方面DisplayPor已經作好了準備，但它并不像HDMI、UDI那樣采用HDCP，而是使用Philips為DisplayPort制訂的一套內容防拷協(xié)議，該技術基于128位高速加密引擎，采用標準密鑰交換方法，支持標準的RSA認證，提供高達2048位的密鑰長度，保護技術比HDMI的HDCP更加可靠。當然，DisplayPort的架構更富彈性，廠商也可根據需要選擇其他內容保護協(xié)議。

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?事實上，DisplayPort一個很重要的特色就在于采用了“Micro-Packet Architecture(微封包架構)”傳輸架構，視頻內容以封包方式傳送，這一點同DVI、HDMI等視頻傳輸技術有著明顯區(qū)別。

　　無論是HDMI，還是其“孿生兄弟”UDI(實質是去掉HDMI的音頻傳輸功能)，兩者都繼承了DVI的核心技術TMDS，從本質上來說仍然是DVI的擴展。DVI、HDMI、UDI的視頻內容都以即時、專線方式進行傳輸，這可以保證視頻流量大時不會發(fā)生堵塞的現(xiàn)象。而DisplayPort使用的是封包式傳輸，它能保證傳輸的即時性嗎?我們知道，Internet使用的就是封包式傳輸技術，網絡由于帶寬問題而發(fā)生堵塞的現(xiàn)象屢見不鮮。更何況在封包式傳輸中，封包內還要添加描述信息，這為傳輸的即時性帶來了更嚴峻的挑戰(zhàn)!DisplayPort能勝任視頻傳輸這一重任嗎?

　　事實上，封包式傳輸經過多年的發(fā)展，已被證實在確保充足帶寬的基礎上，配以合適的流量管理措施，仍然可以滿足即時性傳輸的需要。大家平時上網欣賞影片之時，如果服務器端帶寬充足，并且主機到服務器端的連接順暢，我們就可以看到流暢的影片。測試表明，把封包式傳輸技術應用于設備與設備、設備內部之間的信息傳遞是完全可行的。

　　與交換式傳輸相比，微封包架構的一大特色就是彈性大。前面我們已經提到，DisplayPort可以輕松實現(xiàn)分屏顯示等功能，原因是DisplayPort可以在同一組Lane/Link(通道/連線)內傳輸多組視頻，而這一切就是微封包架構賦予的力量。而使用交換式傳輸的DVI、HDMI等視頻只能在一組Link內傳輸一組視頻。

　　DisplayPort的界面主要由兩部分構成:Main Link(主連線)和Auxiliary Channel(輔助通道)。Main Link負責視頻內容的傳輸，屬于高速的單向輸出;Auxiliary Channel負責內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，可以用來整合一些低速的周邊設備。Main Link其實是由1至4組不等的Lane構成的，每組Lane都由成對(即兩條)的線路所構成，信號使用類似串行的差分技術(即通過兩條線路的電壓差值來表示二進制0或1)，每組Lane的帶寬可達2.7Gbps，4組合計達到10.8Gbps。在未來DisplayPort版本規(guī)劃中，VESA還準備將帶寬提升一倍。

　　在編碼技術上，DisplayPort使用了ANSI 8B/10B技術，這種編碼方案把一個8比特字節(jié)編碼為兩個10比特字符，用于平衡高速傳輸的比特流中1和0的數量，以確保傳輸的精確性。由于時脈信號直接與視頻資料信號共混傳輸，如此就省去額外設置時脈線路的需要，而DVI、HDMI仍然擁有一條獨立的時脈線路，在EMI(電磁干擾)設計上難度較大。        
DisplayPort強大的生命力

　　從技術層面來說，DisplayPort占據了很大優(yōu)勢，但技術優(yōu)勢能否轉變?yōu)槭袌鰞?yōu)勢?經過幾年的發(fā)展，HDMI擁有先入為主的優(yōu)勢，到2005年底，全球已有250家HDMI注冊公司，設計制造出符合HDMI規(guī)范的產品超過400件。而DisplayPort剛問世不久，市場開拓需要一段時間。不過好在DisplayPort已經獲得DELL、HP、ATI、NVIDIA、Samsung、PHILIPS、Genesis Microchip等重量級廠商的支持，無論是上游的視頻芯片、板卡，中游的接線、接頭，還是下游的PC、消費電子產品，DisplayPort的產業(yè)鏈已經形成。預計明年初首批DisplayPort產品將進入市場。

　　為了趁早“封殺”DisplayPort，HDMI也在加快發(fā)展步伐，這一年來不但版本更新迅速，而且其授權專利費用也在逐漸下調。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。面對HDMI的圍堵行動，VESA打算把DisplayPort打造成一個開放性標準體系，該標準對非VESA成員企業(yè)同樣開放，并且不限制使用領域，“開源”式標準將賦予DisplayPort更強大的生命力。

　　雖然HDMI已經在PC和家電市場獲得廣泛認可，但DisplayPort憑借技術優(yōu)勢向前者發(fā)起挑戰(zhàn)，兩者的“肉搏戰(zhàn)”已不可避免。不管最終結果如何，有一點我們必須明白，隨著高清時代的來臨，傳統(tǒng)視頻接口已無法滿足需要，PC和家電的音視頻接口的統(tǒng)一勢在必行。