硬核系列 篇一：一文解读 DisplayPort2.0 带来的新变化

0.篇首语

写文差不多一年多了,逐渐尝试把自己的文章分到多个系列,目前考虑的有日常数码小物,之前的旅行系列以及今天开始的硬核系列。

硬核系列会对技术底层做更多的解读，以此和网络上很多转发转发再转发的新闻内容作区别,希望这是个有益的改变。

1.DP2.0

2019年6月26日,VESA 在美国圣何塞宣布了全新的 DisplayPort 2.0标准,提供了对8K 分辨率,高刷新率 4K/HDR以及 VR 应用的一系列支持.

VESA官方新闻链接DP2.0

相比 DP1.3/1.4 标准提供的32.4Gbps(4lane*8.1Gbps)带宽, DP2.0提供了和thunderbolt3相同80Gbps带宽.并且 DP2.0采用了新的编码格式,时的传输效率从 DP1.1~1.4时代的80%一跃提升到97%,带来了相比DP 1.3/1.4 25.92Gbps实际带宽三倍数的提升。

VESA官网图片

巨大的带宽提升为今后的 8K,HDR 以及超越 8K 的高分辨率显示铺平了道路,并且标准还对多设备显示的支持,对AR(augmented reality 增强现实), VR(virtual reality 虚拟现实)都大有裨益.

兼容性

虽然 DP2.0相比原有DP1.4有巨大的改变,但是标准保持了一贯的向下兼容性.DP2.0既支持传统的DP接口,也支持新的TypeC接口.依旧支持DP1.4a的几个主要特性:

Display Stream Compression (DSC) 视觉无损压缩

Forward Error Correction (FEC) 前向纠错

HDR metadata transport, HDR元数据传输

三倍于 DP1.4 的带宽

在传统的DP1.4中, 每条数据线的传输速率为 8.1Gbps, 由于采用了8b10b编码, DP1.4的总带宽=4*8.1*0.8=25.92Gbps.

而基 Thunderbolt PHY 的 DP 2.0每条数据线传输速率为20Gbps, 并且采用了更高效率的128b132b编码,传输效率达到97%, DP2.0提供的实际贷款=4*20*128/132=77.37Gbps(三倍于DP1.4).这意味着 DP2.0成为首个可以支持原生无压缩的 8K(7680*4320, 60Hz, RGB 4:4:4 30bpc)分辨率。

超高分辨显示器应用

基于77.37Gbps 的带宽, VESA为我们提供了几种典型分辨率的应用示例.

单显示设备

16K分辨率(15360×8460), 60Hz刷新率, 30bpp, RGB 4:4:4(DSC 视觉无损压缩)

10K分辨率(10240×4320), 60Hz刷新率, 24bpp, RGB 4:4:4(无压缩)

双显示设备

2*8K分辨率(7680×4320), 120Hz刷新率, 30bpp, RGB 4:4:4 HDR(DSC 视觉无损压缩)

2*4K分辨率(3840×2160), 144Hz刷新率, 24bpp, RGB 4:4:4(无压缩)

三显示设备

3*10K分辨率(10240×4320), 60Hz刷新率, 30bpp, RGB 4:4:4 HDR(DSC 视觉无损压缩)

3*4K分辨率(3840×2160), 90Hz刷新率, 30bpp, RGB 4:4:4 HDR(无压缩)

即使使用仅2 lane 的 USB_C DP Alt Mode, DP2.0依旧可以提供8K, 4K等多种分辨率的支持.

3*4K分辨率(3840x2160), 144Hz刷新率, 30bpp,RGB 4:4:4(DSC 视觉无损压缩)

2*4Kx4K分辨率(4096x4096, AR/VR), 120Hz刷新率, 30bpp,RGB 4:4:4(DSC 视觉无损压缩)

3*QHD分辨率(2560X1440), 120Hz刷新率, 24bpp,RGB 4:4:4(无压缩)

1*8K分辨率(7680x4320), 30Hz刷新率, 30bpp,RGB 4:4:4 HDR(无压缩)

更高的电源效率

为了提高电源效率降低功耗, DP2.0 引入类似了 eDP 中广泛采用的 PSR(Panel Self Refresh),支持新技术的显示器和GPU可以只传输画面中改变的部分,显著的降低GPU以及显示器的功耗。

例如两帧画面间仅有部分不同(类似下图黄色区域),传统的 DP1.4a 需要传输整个画面, 而 DP2.0仅需要传输变化的部分(黄色透明区域)即可。

SU实例

2.总结

DP2.0 带来了超高带宽和编码效率再次远超HDMI标准, 即将到来的东京奥运会将会首次提供8K信号源视频,在可预见的将来8K乃至16K分辨率会与日常人的生活越来越近. 对于VR/AR设备来说高带宽带来的高分辨率与高刷新率支持也会显著改善现有VR/AR精细度不足以及画面延迟,为VR/AR带来革命性的效果提升.