剑指HDMI2.1!DisplayPort 2.0能给我们惊喜吗

2019-11-15 05:07
新潮电子 2019年8期
关键词:刷新率物理层影音

显示接口标准的更迭,往往意味着“你死我活”的结果,S端子、VGA等影音接口渐渐成为不少新生代消费者心中的历史名词,而在人们熟练使用HDMI线缆将各种终端设备同显示设备连接时,可曾注意到DisplayPort接口的存在呢?

超十年的替代战争

更快、更稳定的影音数据传输需求推动着视频接口标准的不断更迭,从S端子、VGA、DVI到HDM、IDisplayPort,影音接口更迭的频率较低,但从接口、线缆乃至终端设备外观设计,每一代接口的变化,却足以推动整个多媒体影音生态的变化。

自2006年1.0版DisplayPort发布以来,其便被大众视作HDMI接口的继任者,可13年的时间过去了,主流IT硬件领域却依旧是HDMI接口的天下,并存于市的DisplayPort接口在大众消费者心中并没有太多位置,这多少有些令人意外。

更高的带宽、更低的成本——DisplayPort作为后来者,在影音接口“大一统”发展态势下,其本身具有极强的优势,然而,十余年的时间不仅没能让DisplayPort完美接过HDMI的市场,反而是2017年2.1版HDMI接口标准的发布,令HDMI在性能上反超当时DisplayPort主流的1.4版。

2017年新版HDMI规格标准的反超,不仅仅是HDMI同DisplayPort两种接口标准替代竞争的结果,更是2K/4K高清分辨率进入主流消费市场,动态HDR技术被广泛应用大环境的推动。而作为后来者,DisplayPort显然不会任HDMI反超,新规格版本的更迭势在必行,只不过谁能想到从2016年发布1.4版DisplayPort至今,新版本的发布一定便是三年。

被寄予厚望的DisplayPort2.0

三年磨一剑,被HDMI2.1版压制三年后,VESA标准组织正式宣布了全新的DisplayPort2.0影音数据传输标准规范,与雷电3、USB-C紧密结合,可满足8K乃至更高级别的显示输出需求DisplayPort1.4协议后首次重大更新。

“DisplayPort2.0代表了我们在DisplayPort历史上最重要的里程碑之一,也是这项无处不在的标准多年努力和重大改进的结晶。”VESA董事会主席AlanKobayashi说,内部给予DisplayPort2.0极高评价的同时,该版本规格本身在性能上的表现同样抢眼。

DisplayPort2.0可以实现最高77.4Gbps的帶宽,亦即是1.4a的三倍。其他特色主要包括:允许标准显示器支持高于8K的分辨率,在更高的分辨率下实现更高的刷新率和高动态范围,提高对多显示器配置的支持,以及支持“4K及以上的”VR分辨率。

简单来讲,DisplayPort2.0可以轻松支持8K/60HzHDR、>8K/60HzSDR、4K/144HzHDR、2×5K/60Hz等输出格式,不仅能支持任何8K显示器且不需要压缩,还可以支持到30-bit色深(超过10亿色,)实现8KHDR。

全面压制HDMI2.1

DisplayPort2.0的出现,自然少不了同HDMI的对比,DisplayPort2.0在规格上全面领先HDMI最新的2.1版本,DisplayPort2.0标准拥有着目前市场上最先进的技术与最高的带宽,其主要竞争对手HDMI最新版本的带宽也仅有48Gbps,刚刚满足8k@30fps的需求,这让DisplayPort2.0在即将到来的超高清时代获得先机。

在具体的性能方面,DisplayPort2.0采用了全新的128/132b编码机制,将有效率提升到了97%,实际可用带宽达到77.4Gbps,这相当于DP1.3/1.4的3倍左右,并且已经远远超过了HDMI2.1标准下的理论带宽48Gbps。不仅可以在60Hz的刷新率下支持2个8K分辨率屏幕,还能实现全彩444采样率以及HDR-10的支持,甚至最高能够支持16K分辨率,并且还支持多种显示配置。

物理层的改变

在此之前,DP1.1、1.2、1.3/1.4的理论总带宽分别为10.8Gbps、21.6Gbps、32.4Gbps,但有效率都只有80%(8/10b编码),难以满足6K、8K高分辨率和高色深、高刷新率的需求。

DP2.0将理论带宽一举提升到了80Gbps,并且采用全新的编码机制128/132b,将有效率提升至97%,实际可用高达77.4Gbps,相当于DP1.3/1.4的整整三倍,远远超过HDMI2.1的理论带宽48Gbps。

高带宽源于DisplayPort2.0从物理层开始的改变,于是VESA组织在制定DP2.0标准时参考了Intel近期开放出来的雷电3标准,它一共有4个数据传输通道,正巧DP也是设计了4个通道。雷电3标准一共能够提供80Gbps的带宽,在默认的双向全双工工作状态下,带宽为40Gbps,而视频信号传输为单向,并不需要全双工,所以可以利用上雷电3的最大带宽——80Gbps。

全新的线材分级策略

对于原有的DP接口,因为物理层的改变,老版本的线材无法兼容2.0标准,因此VESA一并制定了符合2.0新标准的DP线材标准——UHBR(UltraHighBitRate超高比特率)标准。单通道带宽分别定为:在10Gbps、13.5Gbps、20Gbps,VESA称之为

“超高比特率”(UHBR/UltraHighBitRate),按照带宽分别称为:UHBR10、UHBR13.5、UHBR20。

UHBR10的原始带宽为40Gbps,有效带宽38.69Gbps。已经符合传输完整的8k信号标准。而UHBR13.5、UHBR20的原始带宽54Gbps、80Gbps,有效带宽分别为52.22Gbps、77.37Gbps。

惊艳的显示应用

相对于从标准到物理层设计的变化,大众更关注的恐怕还是DisplayPort2.0带来的应用变化。DisplayPort2.0最高能让设备同时连接两个120Hz的8K显示器,又或者是连接一个16K显示器,进一步提了设备对于高像素、高刷新率显示设备的支持,从而在多显应用上表现格外抢眼。

单显示器:

1个16K(15360×8460)显示器@60Hz30bpp4:4:4HDR(带DSC)

1个10K(10240×4320)显示器@60Hz和24bpp4:4:4(无压缩)

双显示器模式:

同时连接两个8K(7680×4320)显示器@120Hz和30bpp4:4:4HDR(带DSC)

同时连接两个4K(3840×2160)显示器@144Hz和24bpp4:4:4(无压缩)

三重显示器模式:

同时连接10K(10240×4320)显示器@60Hz和30bpp4:4:4HDR(带DSC)

同时连接三个4K(3840×2160)显示器@90Hz和30bpp4:4:4HDR(无压缩)

多显示器组合应用得益于DisplayPort2.0对多显示流的支持改进,DP1.X时代的多显示流特性需要显示设备同时支持解码DP数据流,对于一个超高带宽的数据流来说,要去解码它并不容易。而DisplayPort2.0改进了这一点,现在只要求显示设备支持DisplayPort数据流的传递即可使用多显示流特性。相对于多显示器应用,DisplayPort2.0拥有的高分辨率、高刷新率在VR/AR显示方面更具实用性。

永不止步的技术更迭

“4K先行,兼顾8K”并非单纯的口号,人们在影音娱乐过程中对真实画面与沉浸式应用体验的追求,往往意味着更大的数据传输量与传输速率要求,如果想要更多色彩、使用更真实的光线效果HDR等,也需要更多的数据,就要求接口传输速度更快才行。

具体而言,“4K分辨率+120Hz刷新率+10bit色彩+动态HDR”应用模式下的数据传输量以往只有的HDMI2.1和DP1.4才能完成,而在VR/AR和可预见的8K分辨率应用场景下,DisplayPort2.0顯然才是更好的选择。

以8K超高清电影短片《Beauties?LaCarte》为例,时长26分钟,使用8K分辨率(7680×4320)拍摄、制作和放映,清晰度是1080p的16倍,音响则采用了震撼的22.2多声道音响播放(上层9声道、中层10声道、下层3声道)。在未经压缩的情况下,8K视频(24fps)每秒的容量即可达1GB,传统传输标准在这类超高清内容面前显然是“有心无力”的,这类应用才是DisplayPort2.0真正的目标。

开启无线可能

多显示设备系统与VR/AR实际上只是DisplayPort2.0应用可预期的方向,实际上,DisplayPort2.0的出现,会带来非常大的想象空间。

以笔记本领域为例,DisplayPort2.0也是能够使用在USB-C接口上的标准,这一点和Thunderbolt3是一样的。但不同的是,Thunderbolt3是双向连接的,但会限制在40Gbps上。综合来看,当中最为关键的因素就是Intel开放了雷电3标准,也影响了DisplayPort2.0,以及之后的一系列高速接口的应用,高带宽的高速接口普及化将会带来两个好处,第一是产品形态将会更加纤薄,比如笔记本电脑。第二则是高清视频的流转搭建了高速公路,加速转变媒体形式。

DP2.0本身性能非常出色,应用程序与制造商想要的一样多样化,其中的选项包括确保为下一代VR提供足够的带宽,启用新的菊花链设置,以及更有趣的一些设置,例如将USB数据与高分辨率DisplayPort显示器混合。

短期恐难普及

性能强悍、可拓展领域丰富的DisplayPort2.0显然短期内还是“谈资”一样的存在,当前即使是两年前的HDMI2.1也尚未普及,DisplayPort2.0想要赢得终端设备厂商、线缆厂商乃至内容厂商的一致认可,恐怕还有很长一段路要走。

从目前公布的消息来看,VESA预计第一批DisplayPort2.0设备大约会在2020年底左右登场,不过可以预见地初期采用的产品应该也不是一般人买得起的才是。

除了上市时间及初期价格问题外,DisplayPort2.0还不得不面对整体硬件生态支持较少的现状。拥有先发优势的HDMI接口在智能终端设备、机顶盒、游戏主机等众多应用领域拥有广泛的市场空间,这让其具有群体效应优势,而DisplayPort接口虽然性能不错,可其主要应用市场却被圈定到PC领域。这样的大环境下,DisplayPort2.0恐怕很难在短时间里进入终端大众消费市场。

写在最后:

看点多多的DisplayPort2.0

作为里程碑式更新,DisplayPort2.0身上拥有太多值得人们关注的地方了,除前面提到的物理层设计变化、带宽变化等诸多人气极高的变化外,DisplayPort2.0对电源效率的改进同样值得肯定。“面板重放(PanelReplay)”技术有效延长小型设备的续航时间,这也让DisplayPort2.0有了更多应用空间。

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