一文解讀DP 2.0技術(shù)

DisplayPort? 2.0 （簡稱 DP 2.0），在 2019 年6月VESA正式釋出了DP 2.0的規(guī)范，其中導(dǎo)入了與以往DP 1.4不同的物理層使帶寬提升3倍以外，更導(dǎo)入了 Panel Replay （簡稱 PR）讓產(chǎn)品在高帶寬的影音傳輸下能降低功率的消耗，并且搭載 Display Stream Compression （簡稱 DSC）讓影音傳輸?shù)哪芰Ω犹嵘?/p>

對于 DP 2.0 產(chǎn)品而言，必須支持 DSC 影像壓縮技術(shù)，而 DSC 必須在 Source 端和 Sink 端都支持的情況下，DSC 才能啟用，如圖（1）所示。由于 DSC 在 2019 下半年才制定了完整釋出兼容測試規(guī)格Compliance Test Specification （CTS），所以對于 DP 2.0 產(chǎn)品可以更完整導(dǎo)入 DSC 技術(shù)的使用。DSC 影像壓縮技術(shù)，是可以透過較低的帶寬來滿足高分辨率的需求，透過壓縮影像，來降低頻需求寬，而不影響視覺的感受，在影像壓縮的過程中也不會導(dǎo)致影像延遲。

另外，DP 2.0 還導(dǎo)入了另一項主要的功能，Panel Replay （PR），此功能主要能夠在高帶寬 DP 影像傳輸時降低功率消耗，供貨商能夠決定是否要支持此功能，Panel Replay （PR）是根據(jù)早期的 Panel Self Refresh （PSR）技術(shù)的延伸，以往 PSR 只用于eDP的接口上，PR和PSR一樣都是一種自我更新機(jī)制，可以透過DP Sink內(nèi)部的Remote Frame Buffer （RFB）來存取影像，此時 Source 就可以停止訊號的傳輸，讓 DP Sink 可以做自我更新，以達(dá)到Source端省電的功能，特別在 DP 2.0 支持高分辨率所需要的功率消耗是很重要的，此功能主要會用于移動式裝置如筆記本電腦。由于功率的消耗及電量對于移動式裝置格外重要，此時 PR 的功能對于此類型設(shè)備更加重要。

在 DP 2.0 中，影像實際的顯示能力，可以透過下表來了解，在 DP 1.4 規(guī)格中透過影像壓縮技術(shù)，最高可以支持到 8K （7680x4320）分辨率與 60Hz 的更新率，而 DP 2.0 透過影像壓縮技術(shù)后，可以支持到16K（15360x8460）分辨率與 60Hz 的更新率，如表（1）所示。

表（1）

由于 DP 2.0 有足夠的帶寬可以使用，因此也兼容 USB-C 接口中 DP alt mode 輸出模式，當(dāng) DP 使用 USB-C的接口時，可以透 Power Devilry （PD）的溝通，同時使用 2 Lanes DP 和 1 Lane USB 3.2 的傳輸，此時對于 AR/VR 的裝置更有發(fā)展的空間。

DP 2.0 導(dǎo)入了新的物理層，使用 128b/132b 的編碼方式來提升帶寬的使用效率，但在 DP 1.4 的規(guī)格中是使用8b/10b 的編碼方式，但 DP 2.0 延續(xù)了DP 1.4 版本的設(shè)計，能夠兼容 DP 1.4 的產(chǎn)品，所以架構(gòu)中就會同時包含 8b/10b 的編碼為DP 1.4使用和128b/132b的編碼為 DP 2.0 使用。另外DSC 技術(shù)的導(dǎo)入，其架構(gòu)如圖（2）所示：

圖（2）

當(dāng) Source 端傳送Video Stream時，會先透過DSC編碼后，再由Aux channel判斷當(dāng)下所需的傳輸方式，之后會進(jìn)行 High-Bandwidth Digital Content Protection （簡稱 HDCP），將影音信息進(jìn)行加密，最后再透過 128b/132 的編碼傳輸影音訊號到 Sink 端。Sink 端也是用同樣的方式，做反向的譯碼，影音數(shù)據(jù)可以正確輸出在 Sink 上。由于傳輸速度可以達(dá)到每條信道 20Gbps，針對均衡器（Equalizer）做了修正，以彌補(bǔ)高帶寬傳輸時的訊號失真，在 DP 2.0 Transmitter 均衡器是使用 De-emphasis Level 及 Pre-shoot，Receiver 端使用 Continuous Time Linear Equalization（簡 稱 CTLE）及 Decision Feedback Equalization（DFE）改善訊號從 Source 到 Sink 的失真，以確保影音數(shù)據(jù)能完整傳送至Sink 端，如圖（3）所示。

圖（3）

DP 2.0 規(guī)格中的傳輸速率稱為 Ultra High Bit Rate（簡稱 UHBR），分別有三種傳輸速率，10Gbps（UHBR10）、13.5Gbps （UHBR13.5）、20Gbps （UHBR20），其中 10Gbps 是必須要支持的，而 13.5Gbps 和 20Gbps 是可選的，可由廠商決定是否要支持。而 VESA 也針對這三種速率定義的可使用的線纜類型，如表（2）：

表（2）

由于 DP 2.0 的高帶寬傳輸速率，目前 DP8K 及 USB-C Gen1 線纜只能支援 UHBR10，而 UHBR13.5 及 UHBR20 只能支持本身帶線的產(chǎn)品，如 docking、dongle，如下圖（4）所示，或是使用 0.8 公尺的 Thunderbolt 3 線纜。因為此限制，就會顯得 DSC 技術(shù)更加重要，并且 VESA 也在積極制定標(biāo)準(zhǔn) DP 的主動式線纜的測試規(guī)范，去擴(kuò)展 DP 2.0 的使用范圍，以達(dá)到市場及消費者的需求。

鏈結(jié)層在 DP 2.0 也擴(kuò)展了 Aux 通道的使用，為了提升兼容性，在 DisplayPort Configuration Data（簡稱 DPCD） 增加屬于 UHBRx 的緩存器地址，而 DPCD 只導(dǎo)入于 Sink 端，其地址用來做為 DP 2.0 的 Link Training，Link Training 主要用來設(shè)定及管理當(dāng)下傳輸影音數(shù)據(jù)的條件，透過 Link Training 可以設(shè)定產(chǎn)品的傳輸方式及傳輸通道的數(shù)量，另外可以決定要使用的 EQ 參數(shù)，以確保訊號是用最佳的狀況進(jìn)行傳輸，避免影像失真。

DP 2.0 Link Training 的過程有四個主要部分：

1. Source 讀取 Sink 的 DPCD 來確認(rèn)支持的能力。

2. 啟用 DP 2.0 128b/132b 的傳輸方式。

3. 溝通 EQ 參數(shù)設(shè)置，確認(rèn)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

4. 使用不同的 Training pattern 去驗證 Link training 中的質(zhì)量

DP 2.0 Link Training 的過程如下：

以Granite River Labs （GRL）認(rèn)證測試實驗室的觀察發(fā)現(xiàn)，大部分廠商還是會以 DP 1.2 與 DP 1.4 的測試為主，因為業(yè)者認(rèn)為高分辨率的需求并未普及，影音內(nèi)容也是以 4K 為大宗。由于 4K 的分辨率只要透過 DP 1.2 的規(guī)格就能實現(xiàn)，而 DP 1.4 的規(guī)格已經(jīng)包含了DisplayHDR 的功能，由 GRL 的測試經(jīng)驗觀察，發(fā)現(xiàn)廠商使用 DP 1.4 規(guī)格的主因是 DisplayHDR，并不是追求 高分辨率的需求，所以 DP 2.0 產(chǎn)品趨勢值得繼續(xù)觀察。

最后，閱讀完 VESA DisplayPort （DP） Standard 2.0 后，在此篇整理 DP 1.4 及 DP 2.0 的差異性，如表 （3），由于規(guī)格持續(xù)在修正及討論階段，以下規(guī)格僅供參考，實際的規(guī)范請參考 VESA 最新釋出的內(nèi)容為主。

表（3）

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