DisplayPort接口最详解析

DisplayPort是视频电子标准协会（VESA, Video Electronics Standards Association）推进的数字视频接口标准。最初的版本订定于2006年5月，目前最新版是1.2，订定于2009年11月22日。该接口订定免认证、免受权金，发展中的新型数字式音频／视频界面，主要适应于链接电脑和屏幕，或是电脑和家庭剧院系统。有意要取代旧有的VGA和DVI界面。在这篇文章中，小编将向各位读者全方位的诠释这新一代的v1.2版本有着怎样重大的革新。你也将看到DisplayPort视频接口相较于其余主流的视频接口又有哪些优点。

  DisplayPort是如今刚刚兴起的一种全新的显示接口，它适用于笔记本和桌面电脑的显示接驳端子。在至关长的一段时间内，整个PC显示行业被VGA和DVI接口所垄断。此后，HDMI接口的出台，让咱们有了新的选择。可是HDMI并不是是专门的视频接驳端子，其中还有音频数据流传输。由此能够说HDMI是一种影音端子，并专用的非图像端子。在DisplayPort接口登上历史舞台的初期，并未有太多系统和设备支持这一标准，而且设计DisplayPort初衷时的一些功能和构想还没有在最初的版本中实现。时间跨度到了2011年，DisplayPort接口推出了最新的v1.2版本，由此版本开始DisplayPort提供了更加丰富的功能。这包括了对更高分辨率的支持，加强的3D立体视觉显示，仅用一根线缆就能够实现对多重显示输出的支持，另外还有许多其余的规格加强。

  DisplayPort标准的发展从5年前就开始了。参与规范制定和技术研发的公司都是PC行业的领导者。其中包括了Intel、AMD、Nvidia、Apple、Dell、HP、Lenovo、Samsung、LG Display，以及其余系统和元件供应商。依托于VESA视频电子标准协会这个国际行业组织，来制定出一套专业的显示接口。在2010年初，曾经发布了一个v1.1a的加强版本，而今天咱们会看到最新的v1.2版本的技术解析。DisplayPort接口还会不断的发展，用来契合VESA各个成员公司的应用需求。在VESA中包含了IT产业各行各业的公司，从PC OEM制造到半导体芯片制造，到软硬件开发设计等。由此DisplayPort接口规范是一个彻底开放和免费的显示接口标准。这一点对于它的普及化之路来讲，也就显得尤其重要了。

  做为专业的显示器接口，DisplayPort采用了独特的数据结构和持续功能扩张机制。它能够轻松适应将来新的显示系统的技术革新和软件的更新。它的各项功能和特性均可以不断添加，这并不会影响到向下兼容性。不管是支持DisplayPort接口输出的PC系统或者是支持DisplayPort接口的显示器。就目前看来DisplayPort接口的向下兼容性做的仍是很是不错的。

可扩展结构：微型分组封包数据架构

  DisplayPort接口是第一个使用分组交换数据结构的显示接口，这有点相似于以太网、USB、PCIExpress接口、SATA接口和其余数据通讯标准。基于数据包机制的使用，让DisplayPort接口具有较强的“可扩展”性。这就意味着它能够随着将来的各类须要，不断扩大数据传输能力。这种设计，可让它成为最为专业的显示设备接驳端口，专门针对像素显示的数据传输过程而优化。它在传输视频讯息时，也能够担任音频信号的传输。这也是它与HDMI最大的编码区别。对于用户而言，DisplayPort承诺了史无前例的性能规格、功能性和灵活性。对于OEM厂商而言，DisplayPort支持最新的系统功能和配置，这样可让强大的视频传输功能快速应用在新产品中。

  相对于以太网和USB数据通讯标准，DisplayPort使用了较小的数据包来优化显示内容和音频内容。这些数据包被称为“微包”。DisplayPort接口会将特定的微包发送到指定的显示器上去，使用微包数据分配算法对数据包进行分组交换处理，最终显示在各个显示器上。DisplayPort最新的v1.1版本最多支持53条显示器数据流，能够在如此众多不一样的显示器中，显示特定的内容。同时也支持多流音频数据传输。除此以外，DisplayPort还有许多特点显示功能包括：能够分辨传输内容的类型，定时显示，提供内容保护机制，甚至强大到能够控制显示设备。还能够利用微包实现更多控制和服务功能。

  目前VESA在DisplayPort规范中定义了许多数据包的类型。这将进一步提性能和丰富系统功能。这包括，针对3D显示格式，能够改进和提升显示的颜色，提供更高效的电源管理。这些新的功能将不会影响到现有的系统和支持DisplayPort接口的显示器。这意味着今天对于的DisplayPort接口的投资将是一次性的，在将来是会不断增值的。

8b/10b编码：实现高速数据传输能力

  除了分组交换数据结构以外，DisplayPort还支持高速的数据传输能力。这有点相似于USB、PCIe、SATA之类的高速数据接口。全部的数据采用的是8b/10b编码，经过低电压的交流耦合信号进行传输。DisplayPort与其余现代的高速通讯接口同样，都是采用的顶尖的半导体设计和制造工艺。采用这些数据结构和信号算法有许多好处。首先，在显示界面的两端，两个高度集成的半导体芯片能够保证数据传输的速度和效率，同时具备低功耗的优点。对比史前般古老的VGA和DVI接口，其功耗要低许多。同时接口的物理尺寸也将变得很小巧。这会让机系统的成本更加低廉，而电池的巡航时间将更长久。

  另外重要的一点是，DisplayPort在输出端与输入端进行数据交互时，其数据信号的电器性质与系统内其余数据传输标准相同，这样各类高速端口的信号能够很是和谐的工做。这会减轻整机的EMI电磁杂讯，能够进一步缩减整机系统的体积和尺寸。由于可使用更少的金属屏蔽层来保持信号的纯净，由此整机的成本和重量都会进一步下降。

  不过对于8b/10b编码，小编认为这并非最为先进的信号编码算法。PCI Express 2.0中的信号强度为5GT/s，从而实现了500MB/s的数据吞吐能力。由此一个lane数据通路，被定义为x1，它的数据传输能力便是500MB/s。而PCI Express 3.0中，这些数据传输能力被再次增强了一倍。PCI Express 3.0的信号强度为8GT/s，能够实现1GB/s的数据吞吐能力。

  到了PCI Express 3.0的时代，伟大的工程师使用了更为有效的128b/130b编码方案，从而避免了20%信号带宽的浪费。事实上PCI Express 3.0中所浪费的带宽仅仅为1.538%。由此8GT/s的信号再也不仅仅是一个理论数值，它将是一个实实在在的量。如你所见，8b/10b编码算法并非最为优秀的，高效的128b/130b编码算法才是将来的王道。所以咱们在这也能预测到将来的DisplayPort v1.3版本中，若是想要支持4K以上的多重显示输出还应该考虑128b/130b编码。

有效带宽17.28Gbps：视频输出没必要再压缩

超高的数据传输速率意味着在高解析度下，再也不使用压缩视频

  DisplayPort是一个纯粹的显示界面，专门针对高阶显示应用而设计。在传统状况下，GPU核心会将输出的图像数据进行压缩，而后再传递到一个或者多个显示器上。DisplayPort的一大特性就是超高的数据传输效能，做为显示界面时它能够率先支持无损压缩数据，由此解放了GPU的资源，提升了显示效能。压缩视频数据是一种可让咱们获得超越接口最大传输带宽的好方法，可让咱们开更高的图像分辨率。可是这么干的话，图像的质量就会打折扣，同时也增长了整个系统的消耗。输出的视频数据须要使用额外的运算资源对输出编码进行压缩。而视频的压缩和解压缩也须要更多时间，这就会形成显示的迟滞。例如游戏、内容创做、触摸屏幕与人机交互界面，或者是基本观看视频。DisplayPort的高数据传输，避免了在显示未经压缩的视讯信息在超高分辨率、色深、帧速率甚至是多个显示器应用下的带宽限制。

  与原先的DisplayPort v1.1a规范相比，DisplayPort v1.2支持四通道数据传输，每一个通道能够支持5.4Gbps的带宽。总计将会产生的有效负荷为17.28Gbps，由于可能其中还有许多地址位的信息，8b/10b编码格式会损失一些带宽。在这样的带宽下能够支持4096*2160 60fps的分辨率。DisplayPort也是目前为止第一个真正实现4K分辨率的外接显示器界面。

  下面的表格中，你会看到DisplayPort接口与DVI和HDMI接口规范的特性对比。

数字视频接口	最大数据带宽 (Gbps)	帧率与色深
1920*1080	2560* 1600	4096* 2160
Single-Link DVI	3.96	60/24	N/A	N/A
HDMI (225 MHz clock)	5.4	60/36	N/A	N/A
Dual-Link DVI	7.92	120/24	60/24	24/24
HDMI (340 MHz clock)	8.16
DisplayPort v1.1a (2.7 Gbps link rate)	8.64	60/30
DisplayPort v1.2 (5.4 Gbps link rate)	17.28	120/48; 240/24	120/30	24/48; 60/24

渴望300DPI：PC急需高分辨率支持

  新一代的DisplayPort接口，提供了高速数据传输通道，能够显示极高的分辨率、高帧率，而且同时支持更高的色彩深度。

  这对于但愿应用高分辨率显示器的PC用户而言有着重要的意义。一般的显示器，很难经受超近距离观看。如今显示器的尺寸在不断的变大，可是显示器的清晰度却一直在走下坡路。更高的分辨率，会给咱们更多的“工做空间”，更高的分辨率也会转换为更高的“每英寸像素”（DPI）

  例如，若是咱们有一台30英寸的显示器，其分辨率为2560*1600，一般大多数30寸显示器都会是这个分辨率，它也被称做是WQXGA，这会达成100个DPI的分辨率。这就像是在褶皱的卫生纸上，印上各类办证收药的小广告。可是若是这台30寸的显示器，分辨率扩大到4096*2160像素的话，其DPI的值约为150，这大体至关于今天贩售的报纸的质量。

  对于一个27英寸的屏幕而言，若采用了上面两种分辨率的话，分别会产生112DPI和172DPI。看来这样的显示精度仍是不够，我们能够继续设想。若是一台15.4英寸的笔记本电脑，采用了4096*2160像素分辨率，会达成300DPI的超高分辨率。300DPI意味着什么？告诉你们，苹果的iphone 4采用了超高分辨率的视网膜屏幕，达到了326DIP，它能经受很近距离的观看。如此高DPI的屏幕人眼已经没法辨析。由此这也是视网膜屏幕名字的由来。

  而高帧率方面也对显示应用提供了不少益处，尤为是PC和立体三维应用。在3D游戏方面，须要很是快速的移动，玩家须要快速的对电脑进行控制，而且也须要获得及时的响应与回馈。每秒60帧的速度为更流畅的游戏体验提供了可能。在DisplayPort v1.2中支持4096*2160像素60fps。这对于3D立体应用程序来讲，要增长到120帧才能知足人眼对于图像的基本需求。所以目前逼真的3D应用而言，DisplayPort v1.2还有待于提升，4K分辨率下很难实现3D应用。由此只能使用稍低一些的WQXGA（2560*1600）分辨率来达成120帧。

  在色彩深度方面，许多笔记本和台式电脑的显示器都工做在18bpp下，这意味着每一个原色的标示位宽为6位。每种原色光谱能够拆分红64个等级（红、绿、蓝）。更高级一些的“真彩色”会用24bpp色深，这就意味着每种原色会使用8bit位宽标示，每一个原色光谱能够拆分为256个等级。当原色的光谱使用更多位宽标示，能够被拆分为更多细小的等级时，咱们就会说，它的色深更深一些。色深的值越高，咱们就能够呈现出更为逼真和天然的色彩。这也就是为何高端的高清电视画面会显得更加锐利天然，更加栩栩如生。这也为用户提供了更加鲜活难忘的感官体验。在DisplayPort中支持高达48bpp的色深，这就意味着每种原色能够用16bit来表示，能够被切分为65536种过分色。这只是很是极端的应用，才会用到48bpp，目前出版业或者是高清电视通常只支持30bpp。

  说到HDTV方面，也会受益于具备高数据传输性能的DisplayPort接口。这绝对是真的，无论你是用显示器仍是用高清电视接驳DisplayPort接口。它都能提供最高分辨率的支持，最高的帧率，最高的色彩深度，从而你能够获得最高质量的显示。同时DisplayPort还支持未经删除压缩的数据显示，这也让你能够看到最为全面和原始的显示信息。

数据如何传输：详细了解DisplayPort接口

  DisplayPort接口支持四条lane高速数据通道。每个数据通道都有2跟线缆构成。DisplayPort接口能够传输显示数据、音频数据甚至是其余数据。根据不一样分辨率和接驳显示器数量的不一样，每个数据通路能够有不一样的工做速度。他们能够工做在1.6二、2.七、5.4Gbps。

  DisplayPort包括了一对特殊线缆，它用来定义AUX通道。这个通道比较有趣，利用这个AUX辅助通道能够支持双向的视频和数据显示传输，这会为支持DisplayPort接口的设备带来更加宽泛的应用。在DisplayPort v1.2版本中，AUX通道的数据传输速率从之前的1Mbps扩展到了700Mbps，由此它也被誉为是快速辅助模式。这条通道首要的任务就是发现对方，而且创建维持DisplayPort的链接。为显示应用和设备构建起一条可靠的高速数据链接。它能够用来发现和配置多重数据流和拓扑结构，同时也能够用它来控制各类显示设备。此外它能够用于传输不一样类型的数据，这让DisplayPort显得更加有用武之地。例如，若是你有一个显示器，上面集成了一个摄像头和麦克风。那么就能够利用AUX通道来向主机传送摄像头和辅助麦克风的信息。如今触摸屏幕技术是将来许多台式机和一体机的技术大趋势。经过DisplayPort的AUX通道能够实现屏幕触控信息的收集，而且反馈给PC。在将来，许多显示器上集成的USBHUB或者读卡器，就无需额外一条USB线缆与主机相连。仅仅使用一条DisplayPort线缆就全能搞定了。

  最后，DisplayPort接口还定义了一根热插拔检测线缆。利用这条线缆，能够检测出设备是否接驳正确。将来的游戏体感设备会利用这个接口来提醒主机“中断”。

一次投资终身受益：解决向下兼容性的问题

  DisplayPort的开发人员须要确保这个规范的向下兼容性。DisplayPort接口有本身的特色，它是一个彻底独立的接口，所以它不须要支持VGA、DVI或者是HDMI。开发人员要向客户证实，这是一个支持将来新格式的接口。要作到这一点，须要有一些特殊的功能被添加到DisplayPort接口中。首先，DisplayPort中包含了一个电源引脚。由此当你用它接驳显示设备的时候，不会须要额外在为DisplayPort接口考虑供电问题。其次，配置引脚都被包含在内，显示适配器能够轻松的检测到DisplayPort设备。最后不一样的显示设备，支持何种功能，信息的收集和反馈都经过AUX通道来发送。

  支持DisplayPort接口的设备都有支持所谓的“双模”，这意味着他们可以经过一种廉价的双模显示适配器（加密狗）支持DVI或者HDMI设备。这样的设备一般都会打上DisplayPort和其余接口的标识。

  DisplayPort内置了主动协议式的加密狗功能，可让它支持其余额外的显示类型。例如，经过一种支持主动协议的DisplayPort转VGA适配器，可让它支持VGA格式的信号。同时也可让DisplayPort兼容双DVI和HDMI等接口。

全面而通用：DisplayPort的线缆和接口类型

miniDP转VGA

  任何标准的DisplayPort链接线将与现有的DisplayPort v1.1a系统相兼容，这就意味着最新版本的v1.2在物理结构上是同样的。标准的线缆被称做：“高比特率”，一般它的长度有2至3米长。全部标准的线缆在传输图像和音频时都能达到相同的质量，由于他们使用的都是数字信号传输。

  若是你但愿使用更长的线缆，也有一种比较特殊的：“低比特率”线缆，最高能够实现15米的长度。这种线缆专门针对较低的比特率信息传输，能够实现更远的位置接驳。固然它的数据带宽也是DisplayPort中最低的一档，达到了1.62Gbps，这个速率也足够实现1080P高清格式传输。（1920*1080 60FPS 24bpp），对于大多数场合是比较适合的，例如在宽大的会议中心部署投影仪。

miniDP转DVI

  对于更远距离的特殊应用，还有其余互联线缆可使用，例如Cat 6线缆转接器和光线链接。这也被称做是混合电缆，在不久的未来，还会有一种被称做“active cables”的线缆可用，它能够支持高比特率的链接，线缆长度能够达到10米。active cables将会集成DisplayPort接口电源适配器，经过中继信号增强法，来让信号传播的更远。

  当你在选择线缆时，也要考虑显卡或者主板上的接口，是否与显示器或者电视上的接口相对应。由于DisplayPort接口有两种类型规格。一种是标准版，一种是mini版本。一般状况下，主板和一些显卡上使用的是标准的DisplayPort接口，它比一个USB接口大上一圈，带有梯形防呆设计。而苹果的Macbook Pro使用的则是mini DisplayPort接口。这种接口的体积更小，能够应用于更加细小纤薄的设备中。因为苹果公司的不断发力，如今有愈来愈多的电子产品更愿意使用这种小巧的mini DisplayPort接口。不过目前市面上也有各类五花八门的接口适配器，让你无须购买新的显示器，就能支持DisplayPort接口。

mini DisplayPort接口

在PC中如何配置DisplayPort v1.2接口

  如前所述，DisplayPort v1.2提供了许多全新的特性，一根DisplayPort线缆就支持多重视频流。它最多能够支持53个视频流，其中能够包括多个显示信号源和多台显示器。在现实中，如今咱们大多数电脑都会采用多视频流的应用，而输出的源，仅仅是一个。咱们通常会用一台PC和笔记本，支持2台以上的显示器。

  对于PC系统和显卡来讲，在2011年咱们就应该会买到支持DisplayPort v1.2多数据流的产品。而专门DisplayPort的显示器，也会在今年内推出，其中包含了DisplayPort 1.2版本的“分支功能”，它容许经过一个菊花线缆链接多台显示器。经过一台PC能够控制多台显示器。另外全部的DisplayPort输出也支持将多台显示器链接到单一一个DisplayPort输出接口上。特别是笔记本用户，能够利用DisplayPort支持多屏幕显示。

  在接驳多重显示器的时候，因为DisplayPort接口本的带宽是有限的，所以多重显示器并不能让每一台显示器达到超高的分辨率和色深。另外须要指出的是，在一个多重输出时，能够输出不一样分辨率的显示信号。

  下面就为你们罗列出了DisplayPort v1.2标准接口能够实现的各类视频输入输出规格。

一个4092*2160 60 fps，色深24 bpp

一个3840*2160 60 fps，色深30 bpp

一个2560*1600 (WQXGA) 120 fps，色深30 bpp

两个2560*1600 60 fps，色深30 bpp

四个1920*1080 (1080p) 60 fps，色深24 bpp

五个1680*1050 (WSXGA) 60 fps，色深24 bpp

十个1280*768 (WXGA) 60 fps，色深24 bpp

100ns进阶调教：新加强大的音频功能

  有许多人爱用DisplayPort和HDMI接口相对比，早期的DisplayPort并不支持音频信息的传输。而目前虽然DisplayPort v1.1a已经支持了无压缩的立体声音频，而且码率高达192KHz，同时还支持了S/PDIF格式，可是仍然略显不足。在DisplayPort v1.2中，增长了对高清音频的支持和音频内容保护协议，以及多声道音频延迟控制等高级的功能。

  在新的DisplayPort版本中，使用了一种叫作GTC全球时间码的同步机制，每一个音频通道能够设置一个介于0和4.3秒的时间延迟。而在这个范围内的每个调节进阶是100ns。利用GTC能够实现精确的音频延迟控制。往小了说，利用这个功能能够简单的补偿音画迟滞的问题，这样就能解决“唇形不一样步”的尴尬。另外它还能弥补在多声道系统内的扬声器距离延迟问题。扬声器的摆位的不一样，声音传到人耳时的延迟也就有所不一样。DisplayPort提供了100ns的延迟控制，能够精确的控制每个扬声器的延迟。而当你的系统内有许多设备许多音源时，也能够利用DisplayPort接口集中为一根线缆。

  精确的音频延迟控制还能够应用在音频的相位控制，例如，包括虚拟环绕声波的约束，扬声器系统的相位平衡。音频发烧友将会对于DisplayPort v1.2所新增的这些功能更加期盼。

写在最后：升级到DisplayPort

  你可能已经有了一台PC或者一台DisplayPort接口的显示器，但若是他们不支持，那么你绝对值得考虑在下一次PC升级的时候购买支持DisplayPort接口的设备。由于若是今天你有了一款支持DisplayPort v1.1版本的PC，那么或许将来你的这些硬件就自动升级到DisplayPort v1.2。这对于大多数消费者来讲，能颇有效的保护投资，让你在将来能够轻松升级到更高分辨率的显示器。若是你想查看各款显示器、显卡、笔记本等产品是否支持DisplayPort接口，请访问www.displayport.org