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(nèi)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(zhì)量數(shù)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(shù)據(jù)的傳輸通道，另外也可用于無延遲的游戲控制?？梢姡珼isplayPort可以實現(xiàn)對周邊設備最大程度的整合、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

DisplayPort的內(nèi)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(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(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.簡化相關產(chǎn)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(shù)字信號必須經(jīng)過TMDS電路轉(zhuǎn)換為TMDS信號。而采用DisplayPort，數(shù)字信號可直接輸出，不需要TMDS轉(zhuǎn)換電路。不僅如此，DisplayPort同樣可簡化LCD內(nèi)部設計。因為DVI、HDMI不能直接驅(qū)動時序控制器，所以VGA或TMDS信號輸入LCD后，必須轉(zhuǎn)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(qū)動面板進行顯示，精簡了LVDS轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(nèi)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?qū)Π鏅嗟谋Ｗo十分敏感，如果沒有相應的內(nèi)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(jīng)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(nèi)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(gòu)更富彈性，廠商也可根據(jù)需要選擇其他內(nèi)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(gòu))”傳輸架構(gòu)，視頻內(nèi)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(zhì)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(zhì)上來說仍然是DVI的擴展。DVI、HDMI、UDI的視頻內(nèi)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?shù)募磿r性嗎?我們知道，Internet使用的就是封包式傳輸技術，網(wǎng)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(nèi)還要添加描述信息，這為傳輸?shù)募磿r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(jīng)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?shù)男枰?。大家平時上網(wǎng)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(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)腄VI、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負責視頻內(nèi)容的傳輸，屬于高速的單向輸出;Auxiliary Channel負責內(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(gòu)成的，每組Lane都由成對(即兩條)的線路所構(gòu)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?shù)谋忍亓髦?和0的數(shù)量，以確保傳輸?shù)木_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(jù)了很大優(yōu)勢，但技術優(yōu)勢能否轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鰞?yōu)勢?經(jīng)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品，DisplayPort的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成。預計明年初首批DisplayPort產(chǎn)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(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。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(jīng)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(jié)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。