“DisplayPort”接口的標準與優(yōu)勢
來源:數(shù)字音視工程網(wǎng) 編輯:ann 2012-01-05 12:41:50 加入收藏 咨詢

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DisplayPort是一個不需要版權(quán)費就可以隨意使用的接口標準,雖然HDMI和DisplayPort看起來有著同樣的功能,又同樣都是高速數(shù)字串行鏈接,但是在結(jié)構(gòu)上它們卻完全不同。
物理特性 HDMI和DisplayPort在相同的基礎(chǔ)架構(gòu)以及差分同軸雙絞線上運行,都使用高速低電壓差分信號來傳輸數(shù)據(jù),但二者的相同點僅此而已。雖然從外表來看這兩個標準十分相似,但結(jié)構(gòu)上卻有著巨大的不同。這些不同決定了鏈路的性能與其成本、兼容性、魯棒性以及易執(zhí)行能力。
HDMI標準現(xiàn)定義了四種連接器,A至D。除了Type B外,其余都是19針。Type C與D針對便攜應(yīng)用和小體積設(shè)備。兩個標準所使用的線纜略有不同。HDMI1.0至1.3使用4個屏蔽同軸差分對、 4個 單端控制信號,電源(+5V)以及地線。HDMI1.4增加了音頻回傳通道和以太網(wǎng)通道,所以信號的構(gòu)架有所不同。HDMI1.4使用的是4個同軸對、1個非屏蔽差分對、3個單端信號、電源(+5V)以及地線。這意味著,HDMI1.4和HDMI1.3使用不同的線纜。如果在HDMI1.4系統(tǒng)中使用一根非HDMI1.4線纜,那么音頻回傳和以太網(wǎng)的功能將會喪失。但是,HDMI1.3的所有功能以及HDMI1.4的其他新功能(如3D)則都可以保留。
DisplayPort定義了兩種接頭,全尺寸(Full Size)和迷你(Mini)。兩種接頭都有20針,但迷你接頭的寬度大約是全尺寸的一半, 它們的尺寸分別為7.5mm x 4.5mm與16mm x 4.8mm。建立完整鏈路需要5個 同軸對、3 個單端信號,以及電源與地線。DisplayPort本身的可擴展性允許在更少導線的情況下建立 低帶寬的DisplayPort鏈接,但是很少有人這么做,因為這有可能給終端用戶帶來令人困惑的兼容性問題。
DisplayPort則使用8B/10B編碼,這是一種通信中的常用方式,能夠?qū)㈡溌窌r鐘嵌入至數(shù)據(jù)流中。這樣做的優(yōu)勢在于不需要專門占用一個同軸對,在接收端的信息同步和時鐘恢復更容易,而且鏈路更可靠。但這樣做也有缺點,這種方式使得鏈路時鐘完全與音頻、視頻和其他信號源分開。這樣一來,發(fā)送端和接收端都必須有專用的硬件來將被傳輸?shù)囊粢曨l數(shù)據(jù)流從原本的信號傳輸率轉(zhuǎn)換為固定鏈路時鐘。 數(shù)據(jù)傳輸 HDMI將信號編碼成三個串行位流,并通過三個差分對傳輸。這些串行位流的數(shù)據(jù)傳輸率是發(fā)送器與接收器之間傳輸時鐘的10倍。串行位流使用了名為TMDS的編碼技術(shù),其功能是減少躍變數(shù)量,同時防止有過長的0或1串出現(xiàn)所導致的DC wandering或信號重同步問題。音頻信號是在視頻行消隱時傳輸?shù)?,同時帶有參考值以便音頻時鐘能在接收端恢復。這就對視頻水平消隱期的大小有了嚴格的要求,它必須確保足夠帶寬來傳輸音頻信號。
與以太網(wǎng)相似,DisplayPort使用一種數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)來傳輸數(shù)據(jù)。這使得DisplayPort可以通過成為通道的串行位流來傳輸多種信號。1、2或4個通道可以用來傳輸數(shù)據(jù),而每個通道都與嵌入的1.62Gbps、2.7Gbps或5.4Gbps(DisplayPort1.2)的鏈路時鐘同步。當鏈路接通時,發(fā)送器與接收器之間互相溝通來決定數(shù)據(jù)傳輸率和通道數(shù)量。這樣做意味著可以解決線纜或其他通信通道中受到的可能產(chǎn)生鏈路完整性問題的干擾,但這樣一來就無法保證總是以最高數(shù)據(jù)傳輸率來運作。通常這并不是問題,如果較高數(shù)據(jù)傳輸率無法工作將導致鏈路不穩(wěn)定,那么帶寬較低的鏈路總比不穩(wěn)定的鏈路要強。DisplayPort這種能夠溝通并決定可行性連接速度的能力,表示其可以在困難情況下始終保證正常運行,而與其相比,在同樣的情況下HDMI只會停止工作。
內(nèi)容保護,所有HDMI 版本都使用高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(HDCP)來加密鏈路數(shù)據(jù)并提供內(nèi)容保護。DisplayPort1.0要求使用可選的128-bit AESDisplayPort內(nèi)容保護(DPCP),但自1.1版本之后其也開始使用HDCP。
輔助通道 / 數(shù)據(jù)控制 所有的HDMI版本都提供被稱為CEC(消費電子控制)的低速控制通道,該通道用來在設(shè)備間傳輸命令,如播放、停止、快進等。HDMI1.4通過增加 一個差分對提升了CES的能力,將其作為音頻回傳通道和以太網(wǎng)通道。
DisplayPort使用AUX(輔助通道)作為設(shè)備之間的雙向通信總線,比CEC的帶寬要多得多。DisplayPort1.0和1.1的最高帶寬是1Mbps。DisplayPort1.2則將其增加到720Mbps,使其可以支持USB和以太網(wǎng)。AUX同樣可以建立鏈路并進行鏈路培訓來優(yōu)化速度和鏈路的可靠性。
電磁干擾 EMI是任何電子系統(tǒng)都要考慮的重點。HDMI與DisplayPort都使用低電壓信號來減少電磁干擾,但僅有這一點是不夠的。HDMI還使用TDMS信號來減少電磁干擾。因為TMDS能夠減少躍變數(shù)量,所以有助于減少電磁干擾。但仍然存在一個問題,在固定時鐘頻率上所有躍變還是會發(fā)生,從電磁干擾圖中可以很容易看到在這個頻率諧波上的能量毛刺。因此,HDMI不得不大量依靠屏蔽來減少總的電磁干擾并滿足EMI標準。
DisplayPort在設(shè)計之初就考慮到了如何減少電磁干擾。該標準使用兩種技巧來達到此目的。首先,利用數(shù)據(jù)擾頻。它與TMDS相似,能夠幫助減少躍變數(shù)量和周期;其次就是擴頻時鐘(SSC),在固定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)鏈路時鐘,從而將電磁干擾分散在較大范圍。這樣,DisplayPort可以比HDMI更容易滿足電磁干擾標準,并且可以使用更便宜的較細線纜。
互聯(lián)互通 既然都源于DVI,且本質(zhì)上有相同的通信架構(gòu)和電氣特性,所以HDMI與DVI和DVI-D可以互相兼容。這樣在連接這兩個標準時所需要的線纜在技術(shù)要求上就比較簡單。
因為想達到互聯(lián)互通,DisplayPort研發(fā)出了一種稱為DP++的延伸器。為了DisplayPort與HDMI共同合作,業(yè)內(nèi)人士定義了協(xié)議和鏈路層兼容模式,這樣只需使用一個相對較簡單的電平位移器類的裝置就可以在DisplayPort和HDMI的低電壓之間進行調(diào)整。使用該方式可以制造出比較便宜的轉(zhuǎn)換器。該方法的缺點在于:并非所有的DisplayPort設(shè)備都支持DP++,這可能會給普通的終端用戶帶來困擾,因為他們所購買的DisplayPort至HDMI轉(zhuǎn)換器無法正常工作。
特性 HDMI的每個版本都很清晰地定義了接口能做什么,精確的數(shù)據(jù)類型和特性都得到了很詳細的描述。而DisplayPort則重視提供基礎(chǔ)鏈路和公開的標準,并不關(guān)注解釋功能究竟需要如何來實施。HDMI1.0指出了基本的音視頻傳輸層;HDMI1.1和1.2(a)加入了支持DVD Audio和Super Audio CD功能。HDMI1.3是第一次真正的大幅度改版,把帶寬從4.92Gbps增加到了10.2Gbps。該版本還增加了新的視頻色彩格式(Deep Color 和xvYCC)、自動話音同步、更先進的音頻(Dolby TrueHD和DTS-HD),以及對CEC命令列表的更新。HDMI1.4增加了音頻回傳通道、以太網(wǎng)通道、3D支持以及對4k X 2k 分辨率的支持。
DisplayPort1.2把數(shù)據(jù)傳輸率從10.8Gbps提升到21.6Gbps;增加了多流功能;將輔助通道速率提升至720Mbps,使其能夠支持USB2.0 和以太網(wǎng);并添加了對多個音頻模式(Dolby MAT、DTS HD、中國DRA標準)以及3D的支持。新規(guī)范中一個明顯的遺漏,就是沒有明確指出如何在速度提升的輔助通道中傳輸USB或以太網(wǎng)數(shù)據(jù)。具體細節(jié)將在不久的將來添加到DisplayPort1.2 中,但這很可能會在短時期內(nèi)影響DisplayPort1.2設(shè)備的推廣。
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