深入技术：DisplayPort接口最详解析

DisplayPort v1.2接口：视频输出新纪元

  编者按：DisplayPort是视频电子标准协会（VESA, Video Electronics Standards Association）推动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、免授权金，发展中的新型数字式音频／视频界面，主要适应于连接电脑和屏幕，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视频接口相较于其他主流的视频接口又有哪些优势。

DisplayPort是现在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。在相当长的一段时间内，整个PC显示行业被VGA和DVI接口所垄断。此后，HDMI接口的出台，让我们有了新的选择。但是HDMI并非是专门的视频接驳端子，其中还有音频数据流传输。由此可以说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，并且设计DisplayPort初衷时的一些功能和构想尚未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，增强的3D立体视觉显示，仅用一根线缆就可以实现对多重显示输出的支持，另外还有许多其他的规格增强。

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，以及其他系统和元件供应商。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的增强版本，而今天我们会看到最新的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接口规范是一个完全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说，也就显得尤为重要了。

作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。它可以轻松适应未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都可以不断添加，这并不会影响到向下兼容性。无论是支持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接口的向下兼容性作的还是非常不错的。

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，这有点类似于以太网、USB、PCI Express接口、SATA接口和其他数据通信标准。基于数据包机制的使用，让DisplayPort接口具备较强的“可扩展”性。这就意味着它可以随着未来的各种需要，不断扩大数据传输能力。这种设计，可以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，也可以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承诺了前所未有的性能规格、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，这样可以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数据通信标准，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，可以在如此众多不同的显示器中，显示特定的内容。同时也支持多流音频数据传输。除此之外，DisplayPort还有许多特色显示功能包括：可以分辨传输内容的类型，定时显示，提供内容保护机制，甚至强大到可以控制显示设备。还可以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，可以改进和提高显示的颜色，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，在未来是会不断增值的。

8b/10b编码：实现高速数据传输能力

除了分组交换数据结构之外，DisplayPort还支持高速的数据传输能力。这有点类似于USB、PCIe、SATA之类的高速数据接口。所有的数据采用的是8b/10b编码，通过低电压的交流耦合信号进行传输。DisplayPort与其他现代的高速通信接口一样，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可以保证数据传输的速度和效率，同时具有低功耗的优势。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他数据传输标准相同，这样各种高速端口的信号可以非常和谐的工作。这会减轻整机的EMI电磁杂讯，可以进一步缩减整机系统的体积和尺寸。因为可以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降低。

不过对于8b/10b编码，小编认为这并不是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，它的数据传输能力即是500MB/s。而PCI Express 3.0中，这些数据传输能力被再次加强了一倍。PCI Express 3.0的信号强度为8GT/s，可以实现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的信号不再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编码算法并不是最为优秀的，高效的128b/130b编码算法才是未来的王道。因此我们在这也能预测到未来的DisplayPort v1.3版本中，如果想要支持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：视频输出不必再压缩

超高的数据传输速率意味着在高解析度下，不再使用压缩视频

DisplayPort是一个纯粹的显示界面，专门针对高阶显示应用而设计。在传统情况下，GPU核心会将输出的图像数据进行压缩，然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，作为显示界面时它可以率先支持无损压缩数据，由此解放了GPU的资源，提高了显示效能。压缩视频数据是一种可以让我们得到超越接口最大传输带宽的好方法，可以让我们开更高的图像分辨率。但是这么干的话，图像的质量就会打折扣，同时也增加了整个系统的消耗。输出的视频数据需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需要更多时间，这就会造成显示的迟滞。例如游戏、内容创作、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，每个通道可以支持5.4Gbps的带宽。总计将会产生的有效负荷为17.28Gbps，因为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。在这样的带宽下可以支持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。

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，可以显示极高的分辨率、高帧率，并且同时支持更高的色彩深度。

这对于希望应用高分辨率显示器的PC用户而言有着重要的意义。通常的显示器，很难经受超近距离观看。现在显示器的尺寸在不断的变大，但是显示器的清晰度却一直在走下坡路。更高的分辨率，会给我们更多的“工作空间”，更高的分辨率也会转换为更高的“每英寸像素”（DPI）

例如，如果我们有一台30英寸的显示器，其分辨率为2560*1600，通常大多数30寸显示器都会是这个分辨率，它也被称作是WQXGA，这会达成100个DPI的分辨率。这就像是在褶皱的卫生纸上，印上各种办证收药的小广告。但是如果这台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，这大致相当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还是不够，咱们可以继续设想。如果一台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？告诉大家，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的屏幕人眼已经无法辨析。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很多益处，尤其是PC和立体三维应用。在3D游戏方面，需要非常快速的移动，玩家需要快速的对电脑进行控制，并且也需要得到及时的响应与回馈。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立体应用程序来说，要增加到120帧才能满足人眼对于图像的基本需求。因此目前逼真的3D应用而言，DisplayPort v1.2还有待于提高，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作在18bpp下，这意味着每个原色的标示位宽为6位。每种原色光谱可以拆分成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，每个原色光谱可以拆分为256个等级。当原色的光谱使用更多位宽标示，可以被拆分为更多细小的等级时，我们就会说，它的色深更深一些。色深的值越高，我们就可以呈现出更为逼真和自然的色彩。这也就是为什么高端的高清电视画面会显得更加锐利自然，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可以用16bit来表示，可以被切分为65536种过度色。这只是非常极端的应用，才会用到48bpp，目前出版业或者是高清电视一般只支持30bpp。

说到HDTV方面，也会受益于具有高数据传输性能的DisplayPort接口。这绝对是真的，不管你是用显示器还是用高清电视接驳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，从而你可以得到最高质量的显示。同时DisplayPort还支持未经删除压缩的数据显示，这也让你可以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。每一个数据通道都有2跟线缆构成。DisplayPort接口可以传输显示数据、音频数据甚至是其他数据。根据不同分辨率和接驳显示器数量的不同，每一个数据通路可以有不同的工作速度。他们可以工作在1.62、2.7、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辅助通道可以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以前的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，并且建立维持DisplayPort的连接。为显示应用和设备构建起一条可靠的高速数据连接。它可以用来发现和配置多重数据流和拓扑结构，同时也可以用它来控制各种显示设备。此外它可以用于传输不同类型的数据，这让DisplayPort显得更加有用武之地。例如，如果你有一个显示器，上面集成了一个摄像头和麦克风。那么就可以利用AUX通道来向主机传送摄像头和辅助麦克风的信息。现在触摸屏幕技术是未来许多台式机和一体机的技术大趋势。通过DisplayPort的AUX通道可以实现屏幕触控信息的收集，并且反馈给PC。在未来，许多显示器上集成的USB HUB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，可以检测出设备是否接驳正确。未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的开发人员需要确保这个规范的向下兼容性。DisplayPort接口有自己的特点，它是一个完全独立的接口，因此它不需要支持VGA、DVI或者是HDMI。开发人员要向客户证明，这是一个支持未来新格式的接口。要做到这一点，需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，不会需要额外在为DisplayPort接口考虑供电问题。其次，配置引脚都被包含在内，显示适配器可以轻松的检测到DisplayPort设备。最后不同的显示设备，支持何种功能，信息的收集和反馈都通过AUX通道来发送。

支持DisplayPort接口的设备都有支持所谓的“双模”，这意味着他们能够通过一种廉价的双模显示适配器（加密狗）支持DVI或者HDMI设备。这样的设备通常都会打上DisplayPort和其他接口的标识。

DisplayPort内置了主动协议式的加密狗功能，可以让它支持其他额外的显示类型。例如，通过一种支持主动协议的DisplayPort转VGA适配器，可以让它支持VGA格式的信号。同时也可以让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连接线将与现有的DisplayPort v1.1a系统相兼容，这就意味着最新版本的v1.2在物理结构上是一样的。标准的线缆被称作：“高比特率”，通常它的长度有2至3米长。所有标准的线缆在传输图像和音频时都能达到相同的质量，因为他们使用的都是数字信号传输。

如果你希望使用更长的线缆，也有一种比较特殊的：“低比特率”线缆，最高可以实现15米的长度。这种线缆专门针对较低的比特率信息传输，可以实现更远的位置接驳。当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，还有其他互联线缆可以使用，例如Cat 6线缆转接器和光线连接。这也被称作是混合电缆，在不久的将来，还会有一种被称作“active cables”的线缆可用，它可以支持高比特率的连接，线缆长度可以达到10米。active cables将会集成DisplayPort接口电源适配器，通过中继信号加强法，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。因为DisplayPort接口有两种类型规格。一种是标准版，一种是mini版本。通常情况下，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，可以应用于更加细小纤薄的设备中。由于苹果公司的不断发力，现在有越来越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种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。它最多可以支持53个视频流，其中可以包括多个显示信号源和多台显示器。在现实中，现在我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。我们一般会用一台PC和笔记本，支持2台以上的显示器。

对于PC系统和显卡来说，在2011年我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”，它允许通过一个菊花线缆连接多台显示器。通过一台PC可以控制多台显示器。另外所有的DisplayPort输出也支持将多台显示器连接到单一一个DisplayPort输出接口上。特别是笔记本用户，可以利用DisplayPort支持多屏幕显示。

在接驳多重显示器的时候，由于DisplayPort接口本的带宽是有限的，因此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。另外需要指出的是，在一个多重输出时，可以输出不同分辨率的显示信号。

下面就为大家罗列出了DisplayPort v1.2标准接口可以实现的各种视频输入输出规格。

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：新增强大的音频功能

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，并且码率高达192KHz，同时还支持了S/PDIF格式，但是仍然略显不足。在DisplayPort v1.2中，增加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，使用了一种叫做GTC全球时间码的同步机制，每个音频通道可以设置一个介于0和4.3秒的时间延迟。而在这个范围内的每一个调节进阶是100ns。利用GTC可以实现精确的音频延迟控制。往小了说，利用这个功能可以简单的补偿音画迟滞的问题，这样就能解决“唇形不同步”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。扬声器的摆位的不同，声音传到人耳时的延迟也就有所不同。DisplayPort提供了100ns的延迟控制，可以精确的控制每一个扬声器的延迟。而当你的系统内有许多设备许多音源时，也可以利用DisplayPort接口集中为一根线缆。

精确的音频延迟控制还可以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，但如果他们不支持，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。因为如果今天你有了一款支持DisplayPort v1.1版本的PC，那么或许未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说，能很有效的保护投资，让你在未来可以轻松升级到更高分辨率的显示器。如果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

楼主辛苦了