Чем отличается дисплей порт от hdmi. HDMI или DisplayPort: в чем разница и что лучше? Пропускная способность и видео потоки

В современной электронной технике интерфейсы определяют практически все – скорость обмена данными, объем передаваемой информации, архитектуру устройств, расстояние между сопрягаемыми устройствами, габариты соединительных разъемов и самих устройств и т.д. и т.п. Именно поэтому, в век глобальной информатизации одним из важнейших факторов, способствующих дальнейшему прогрессу, является разработка новых интерфейсов. И работа по совершенствованию средств передачи самых разнообразных данных не прекращается ни на минуту и ведется практическими всеми основными разработчиками электроники. Интересно отметить, что некоторые компании, известные ранее как производители исключительно микросхем и других электронных компонентов, постепенно меняют свое направление деятельности, переходя на разработку новых перспективных интерфейсов и на выпуск элементной базы для этих интерфейсов. Сегодня мы решили рассказать о возможно скором появлении нового интерфейса для одного из основных периферийных устройств персональных компьютеров – о новом интерфейсе для дисплеев, который предлагается весьма авторитетной организацией, хорошо известной всем, кто хоть чуть-чуть знаком с современной вычислительной техникой – мы говорим об ассоциации VESA.

На сегодняшний день существует целый ряд интерфейсных соединений, предназначенных для подключения дисплея к источнику сигнала. К таким общим интерфейсам можно отнести:

- аналоговый разъем VGA – DSUB-15pin;

- интерфейс DVI;

- интерфейс P&D;

- интерфейс DFP и др.

И это не считая специфических и промышленных интерфейсов, не нашедших широкого применения, но все-таки, использующихся для подключения дисплеев к источникам сигналов.

Конечно же, в свете массового применения «цифровых» дисплеев на жидких кристаллах (LCD-дисплеев), большую актуальность начинают приобретать, так называемые, «цифровые» интерфейсы, наиболее известным из которых является, несомненно, DVI. И очень многим кажется, что данный интерфейс настолько отвечает всем потребностям при передаче изображения на дисплей, что нет никакого смысла что-либо изменять. Привлекательность интерфейсу DVI придает еще и то, что с помощью него можно передавать данные не только в цифровом виде, но и в виде обычных аналоговых сигналов R/G/B. Но так не думают в ассоциации VESA. В результате, совсем недавно – в марте 2007 года этой организацией был выпущен документ, получивший название «DisplayPort™ interface standard. Ver.1.1» (стандарт интерфейса DisplayPort. Версия 1.1).

Данный стандарт ориентирован на производителей LCD-панелей, LCD-дисплеев, видеопроекторов, графических карт, чипсетов и потребительской электроники. Новый интерфейс для подключения дисплеев призван заменить собою такие интерфейсы, как DVI и LVDS, а, в конечном счете, интерфейс VGA. DisplayPort позволяет обеспечить подключение через единый цифровой интерфейс как внешних так и внутренних дисплеев. Под понятием «единый цифровой интерфейс» здесь необходимо понимать то, что DisplayPort может обеспечивать передачу данных (пикселей) непосредственно от любого источника видеоизображения на любую LCD-панель, позволяя упростить все те сложности при передаче данных, которые существуют на сегодняшний день. При этом, в спецификации DisplayPort учтены все положительные аспекты практического применения интерфейсов DVI и HDMI.

В интерфейс DisplayPort добавлена поддержка HDCP версии 1.3. Поддержка HDCP позволяет подключаться с помощью DisplayPort к устройствам Blye-Ray и HD-DVD и получать доступ к защищенному контенту.

DisplayPort работает с пониженными напряжениями, что приводит к пониженному энергопотреблению. Это, в свою очередь снижает уровень электромагнитных помех и улучшает совместимость устройств. К преимуществам нового интерфейса перед DVI и VGA можно отнести:

- поддержку двустороннего обмена;

- высокую производительность (пропускная способность свыше 1 Гбайт/с), которая выше чем даже у двухканального интерфейса DVI;

- наличие уникальной микро-пакетной архитектуры, открывающей новые возможности для дисплеев;

- опциональная поддержка аудио-функций;

- использование очень простого и малогабаритного защелкивающегося соединительного разъема типа USB, значительного упрощающего подключение дисплеев к источникам видеосигналов.

Все эти особенности и преимущества интерфейса DisplayPort позволяют надеяться на его широкое применение в будущем и на заинтересованность производителей оборудования в его повсеместном внедрении.

Общие сведения

Интерфейс DisplayPort включает в себя три канала передачи данных (рис.1 ):

- основной канал (Main Link);

- дополнительный канал (AUX CH - Auxiliary channel);

- линия «горячего подключения» (HPD – Hot Plug Detect).

Рис.1 Интерфейс Display Port состоит из трех каналов передачи данных

Основной канал

Основной канал предназначены для передачи графической информации. Этот канал состоит из четырех линий, каждая из которых представляет собой дифференциальную пару. Существует две скорости передачи данных по основному каналу: 2.7 Гбит/с и 1.62 Гбит/с (на каждую линию). Пропускная способность интерфейса для каждого из этих двух режимов, с учетом количества задействованных линий, представлена в табл.1 .

Таблица 1. Пропускная способность интерфейса Display Port

Данные по линиям основного канала предаются в последовательном виде, что, впрочем, характерно для всех производительных цифровых интерфейсов, а использование дифференциальных пар снижает уровень электромагнитных помех и повышает помехозащищенность каналов. Данные, передаваемые по линиям основного канала, кодируются либо в формате RGB , либо в формате Y/C/ .

Хотя количество линий основного канала и составляет четыре, это совсем не означает, что все они обязательно должны быть задействованы. В зависимости от режима работа, выбранной кодировки цвета (RGB или Y/C ), а также глубины цвета (количество бит на точку), может быть задействовано разное количество линий основного канала (1, 2 или 4 ) – см. табл.2.

Таблица 2. Зависимость количества линий основного канала от режима работы

Канал Main Link является однонаправленным, т.е. данные по нему передаются только в направлении от источника сигнала к дисплею.

Все данные, передаваемые по главным линиям, упаковываются в микро-пакеты, каждый из которых является единицей передачи (transfer units). Эти микро-пакеты передаются по линиям канала Main Link , т.е. каждый пакет передается по своей соответствующей линии канала. Длина единицы передачи (т.е. длина микро-пакета) для каждой линии канала Main Link находится в диапазоне от 32 до 64 символов. При разбивке потока данных на пакеты, осуществляется их выравнивание под соответствующее количество символов путем заполнения пакета «дополнительными» символами. Так, например, если длина пакета задана в 32 символа, а реальный пакет состоит из 28 символов, то к нему добавляется еще 4 символа, чтобы получился пакет стандартной длины.

В периоды горизонтального и вертикального гашения, основной поток видеоданных прерывается и практически все символы пакетов становятся «дополнительными». В результате, такие пакеты могут быть замещены пакетами потока атрибутов, содержащих информацию о высоте, ширине и других параметрах изображения, передаваемого в основном потоке. Эта информация может быть использована дисплеем для самостоятельной регенерации основного потока. Кроме того, во время вертикального и горизонтального гашения может быть организована передача пакетов аудио-потока.

Символ – это 8-разрядная порция данных, которая преобразуется в 10-разрядный код с использованием метода кодирования ANSI 8B/10B, который называют еще К-кодирование (ANSI X3.230-1994) Только после преобразования 8-битных данных в 10-битный код, обеспечивается их передача по линиям интерфейса. В спецификации DisplayPort различают два типа символов: символы данных и управляющие символы. Управляющие символы вставляются в пакеты, состоящие из символов данных для формирования фреймов. В стандарте описывается девять управляющих символов, например, таких как: начало гашения, конец гашения, начало и конец данных и т.д.

Дополнительный канал

Дополнительный канал является двунаправленным полудуплексным. При передаче данных, устройством Master является передающее устройство (ПК), а устройством Slave – приемное устройство (дисплей). Master инициирует транзакции дополнительного канала, формируя различные запросы, устройство Slave отвечает на запросы Master"а. Дисплей (устройство Slave) может управлять сигналом HPD, вызывая прерывание устройства Master, которое, в ответ, практически сразу же осуществляет на дополнительном канале транзакцию запроса. Именно таким образом дисплей может управлять процессами на шине дополнительного канала.

Дополнительный канал позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 1 Мбит/с по кабелю длинной 15м и даже больше. Дополнительный канал образован линиями одной дифференциальной пары, по которой передаются самосинхронизирующиеся данные. Каждая транзакция на канале занимает по времени не более 500 мкс, а максимальный размер пакета передаваемых данных составляет 16 байт. Все это позволяет избегать проблем, когда одно приложение подавляет работу другого приложения.

Основным назначением дополнительного канала является:

- передача данных EDID (т.е. этот канала заменяет собой шину DDC, использующуюся для идентификации дисплеев и их настройки в соответствии со спецификацией Plug&Play);

- передача данных DPCD (DisplayPort Configuration Data), предназначенных для настройки и конфигурации самого интерфейса DisplayPort;

- передача данных MCCS (Monitor Command and Control Set), предназначенных для передачи команд, управляющих монитором (регулировка яркости, баланса цветов и т.п.).

Линия HPD

Сигнал HPD предназначен для определения моментов подключения и отключения дисплея. Кроме того, через этот сигнал дисплей генерирует прерывание для формирования запроса, обслуживаемого дополнительным каналом. Сигнал HPD является логическим сигналом с уровнем от 2.25 до 3.6 Вольт. Состояние сигнала HPD полностью управляется дисплеем, который устанавливает его в низкий уровень при возникновении событий, требующих реакции источника видеосигналов.

Различают два варианта сигнала HPD, в зависимости от его длительности.

1) Если сигнал HPD устанавливается монитором в низкий уровень на время от 0.5 до 1 мс, то это воспринимается, как запрос на обслуживание. В этом случае устройство Master дополнительного канала осуществляет доступ к регистрам DPCD, считывает из них данные и корректирует соответствующим образом работу источника видеосигналов.

2) Если сигнал HPD устанавливается в низкий уровень на время, большее чем 2 мс, то это воспринимается как событие горячего подключения/отключения. В результате, Master также осуществляет попытку обращения к регистрам DPCD для определения текущего статуса монитора.

На линии HPD и со стороны источника видеосигналов и со стороны монитора должен устанавливаться шунтирующий резистор (терминатор) сопротивлением не менее 100 кОм. Резисторы устанавливаются между линией HPD и «землей».

Физические характеристики

Интерфейсный кабель для DisplayPort выпускается (будет выпускаться) в двух модификациях (две категории отражения):

- кабель для высокочастотной передачи (2.7 Гбит/с на канал);

- кабель для низкочастотной передачи (1.62 Гбит/с на канал).

Длина соединительного кабеля при максимальных скоростях передачи данных должна составлять не более двух метров, что позволяет обеспечить гарантированную надежность передаваемых данных. Но, в принципе, длина кабеля может быть и больше, если использовать режимы работы с низким разрешением. В частности, в стандарте указано, что при определенных условиях (низкочастотные режимы) длина кабеля может достигать и 15 метров (режим с частотой кадра 50 Гц и при использовании всех четырех линий основного канала). Ассоциация VESA очень серьезно относится к вопросам конструкции соединительного кабеля, и в стандарте регламентировано практически все – от типа материалов, используемых для изоляции, до взаимного положения жил кабеля внутри общей изоляции. Поэтому к вопросам приобретения кабеля для DisplayPort придется относиться очень серьезно, особенно, если предполагается использовать дисплеи с высоким разрешением и хорошей глубиной цвета.

Как уже отмечалось выше, все информационные линии интерфейса выполнены в виде дифференциальных пар. Величина сигналов на этих дифференциальных парах может достаточно сильно изменяться при изменении частоты передачи данных, т.е. при выборе того или иного режима работы. Но, в принципе, размах сигналов на дифференциальных информационных линиях должен находиться в диапазоне от 0.4В до 1.2В (с учетом допусков от 0.34В до 1.38В). Согласно стандарту DisplayPort дифференциальные пары могут использоваться как в режиме переменного тока (AC), так и в режиме постоянного тока (DC). При работе в режиме DC дифференциальный сигнал изменяется относительно некого постоянного уровня, величина которого может достигать значения 3.6В, т.е. соответствует напряжению питания (см. рис.2).

Рис.2

Соединительный разъем

Соединительный разъем интерфейса DisplayPort, как мы уже отмечали, очень похож на разъем USB. Основное отличие в том, что на разъеме DisplayPort имеется 20-контактов (см. рис.3).

Рис.3

На кабеле с двух сторон находятся «вилки». На устройствах (на видеокарте и на дисплее) должна находиться «розетка». Для устройств допускается, как горизонтальное, так и вертикальное расположение «розеток» (рис.4).

Рис.4

Разъем является ключевым, т.е. подключить его неправильно невозможно. Контакты на разъеме расположены в два ряда и с некоторым смещением рядов относительно друг друга (шахматный порядок).

Таблица 3.

Назначение контактов разъема представлено в табл.3 и табл. 4.

Таблица 4.

Распайка кабеля со стороны источника видеосигналов и со стороны дисплея разная, что отражено на рис.5.

Рис.5

Линии основного канала обозначаются ML_Lane0, ML_Lane1, ML_Lane2, ML_Lane3. Так как линии представляют собой дифференциальные пары, то в обозначении присутствуют еще и символы [n] и [p], где [n] – это «-» дифференциальной пары, а [p] - это «+» дифференциальной пары. Линии дополнительного канала обозначаются AUX_CH (p) и AUX_CH (n), так как тоже являются дифференциальными.

На разъем выведена линия питания, обозначаемая DP_PWR. На эту линию от устройства-источника видеосигналов подается питающее напряжение величиной от 3.0В до 16.0В. Величина максимального тока по этой линии не должна превышать 500 мА. Линия DP_PWR может использоваться для питания маломощных устройств, подключенных к источнику сигнала или для питания отдельных цепей дисплеев. Устройства-приемники (дисплеи) также могут подавать на эту линию питающее напряжение, но уже величиной +3.3В, обеспечивающим максимальную величину тока в 500 мА. Минимальная мощность, которую может обеспечить линия DP_PWR, составляет 1.5 Ватт. Таким образом, разъем DisplayPort можно использовать для подключения маломощных устройств, не имеющих собственного источника питания. Общим проводом для линии питания DP_PWR является контакт, обозначены Return DP_PWR. Необходимо обратить внимание, что в стандартном кабеле сигнал DP_PWR может отсутствовать, т.е. конт.20 разъема не будет задействован.

Так как разъем DisplayPort является двухрядным, то его контакты разделяют на контакты верхнего и контакты нижнего ряда, что также отражено в таблицах 3 и 4.

Можно отметить и еще одну особенность разъема. При его подключении, так же как и в USB, разные группы контактов соединяются поочередно. Это обеспечивает возможность горячего подключения устройств без явления статических разрядов. Порядок сопряжения следующий:

1. Сначала подключается металлический экран разъема.

3. И, в-третьих, подключаются линии основного канала (ML_Lane), дополнительного канала (AUX_CH) и линия HPD.

Такая последовательность подключения обеспечивается за счет разной длины контактов.

На этом и закончим предварительное знакомство с интерфейсом DisplayPort, которому пророчат большое будущее. Поживем – увидим. Вполне возможно, что катализирующее действие на внедрение этого интерфейса окажет хорошо заметное сейчас сближение бытовой техники и вычислительной техники, в результате которого появляется необходимость взаимного подключения самых разнообразных устройств, особенности которых ранее не учитывались разработчиками интерфейсов. А, кроме того, повсеместное доминирование цифровых технологий отображения информации и постепенное стирание границ между различными типами подобных устройств, все-таки, требуют решения вопроса стандартизации обмена данными.

Лет 10 назад – что для компьютерной техники означает в прошлом веке – для соединения системного блока ПК с монитором использовался интерфейс VGA, разработанный компанией IBM ещё в 1987 г. Компьютер – цифровое устройство, а кинескопный монитор – аналоговое, поэтому видеокарта ПК формировала аналоговый выходной видеосигнал, который с помощью интерфейса VGA и передавался монитору. Это всех устраивало, тем более что стандартной диагональю монитора было 14, 15, потом 17 дюймов, и полосы пропускания VGA хватало для передачи сигнала с требуемым разрешением и частотой кадровой развёртки.

С появлением жидкокристаллических мониторов ситуация изменилась. LCD монитор – это цифровое устройство, но у пользователей в ПК стояли в основном видеокарты с интерфейсом VGA, да и производители видеокарт не сразу перестроились. Поэтому в первые LCD мониторы устанавливали интерфейс VGA и аналого-цифровой преобразователь.

DVI – это полностью цифровой интерфейс, который был предназначен для связи системных блоков с мониторами, а потому передача звука не предусматривалось, и расстояние, на которое можно было передавать сигнал, было небольшим, всего несколько метров.

Возникла странная ситуация: аналоговый сигнал существовал только в кабеле, соединяющем видеокарту с монитором. Ясно, что такая ситуация инженеров не устраивала, и они задумались о создании нового цифрового интерфейса. Такой интерфейс был разработан консорциумом Digital Display Working Group и получил название DVI (Digital Video Interface, Цифровой видео интерфейс). Первая версия интерфейса была представлена в 1999 г.

Это уже был полностью цифровой интерфейс, но изначально он предназначался именно для связи системных блоков с мониторами, а потому передача звука не предусматривалось, и расстояние, на которое можно было передавать сигнал, было небольшим, всего несколько метров, а если требовалось большее расстояние, нужно было использовать т.н. активные удлинители интерфейса.

С 2008 г. через DVI с определёнными ограничениями и оговорками стало возможно передавать звук.

Интерфейс DVI выпускается в двух вариантах: DVI-I и DVI-D. Первый вариант допускает передачу сигнала VGA, но одновременная передача аналогового и цифрового сигнала невозможна: либо-либо.

Внедрение интерфейса HDMI, в отличие от DVI объясняется не только и не столько техническими причинами. Собственникам мультимедийного контента требовалось защитить его от несанкционированного копирования

DVI был спроектирован с запасом на будущее: Он существовал в варианте Single Link и Dual Link с удвоенной полосой пропускания, однако, как это часто бывает в хайтеке, все возможности DVI оказались невостребованными, потому что на смену ему пришёл новый интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface - интерфейс для мультимедиа высокой чёткости). Первая версия интерфейса была представлена в 2002 г., а в прошлом году появилась актуальная на сегодняшний день версия 2.0.

Однако внедрение интерфейса HDMI, в отличие от DVI объясняется не только и не столько техническими причинами. Собственникам мультимедийного контента требовалось защитить его от несанкционированного копирования, поэтому в HDMI была включена система HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection, Защита широкополосного цифрового контента). По замыслу разработчиков, цифровой контент высокого разрешения не может выходить за пределы обрабатывающих его устройств в незашифрованном виде. Это решение создало изрядные проблемы пользователям, но, главное, система HDCP требует лицензионных отчислений: минимум 4 цента за каждое устройство (15 центов, если не указан логотип HDMI на продукте и в рекламных материалах). А если учесть количество лицензий в типичной мультимедийной системе, недовольство производителей понятно (рис. 2).

Возникла ситуация, напоминающая давний конфликт между стандартами IEEE-1394 и USB, когда неразумная лицензионная политика Apple привела к повсеместному отказу от этого технически очень хорошего (на то время) стандарта.

Вот и сейчас произошло нечто похожее. В 2007 г. VESA представила спецификацию 1.1 интерфейса DisplayPort, который технически совершеннее HDMI, а главное, не требует никаких лицензионных отчислений. Результат не замедлил сказаться. До лета 2011 г. DisplayPort являлся стандартом для новых продуктов семейства Apple Macintosh. Мониторы Apple последнего поколения (Apple LED Cinema Display) поддерживали исключительно вход DisplayPort. Компьютеры MacBook, MacBook Pro, MacBook Air имеют выход DisplayPort, к которому через специальный адаптер может также подключаться монитор DVI или VGA. Компьютеры Mac mini имеют выходы DisplayPort и DVI. К настоящему времени Mini DisplayPort заменён на аналогичный по внешнему виду, но более совершенный интерфейс Thunderbolt, который является обратно совместимым с ним.

В 2007 г. VESA представила спецификацию 1.1 интерфейса DisplayPort, который технически совершеннее HDMI, а главное, не требует никаких лицензионных отчислений.

DisplayPort поддерживают такие известные производители как Acer, AMD, ASUS, Apple, Analogix, ASRock, BENQ, Dell, Fujitsu, Genesis Microchip, Gigabyte, Hewlett-Packard, Hosiden Corporation, Intel, Integrated Device Technology, Lenovo, LG, Luxtera, Molex, NEC, Nvidia, NXP Semiconductors, Palit, Parade Technologies, Philips, Quantum Data, Samsung, Texas Instruments и Tyco Electronics.

Рассмотрим интерфейс DisplayPort более подробно.

Рис. 2. Количество лицензий в типичной мультимедийной системе

Прежде всего, отметим, что этот интерфейс ориентирован на LCD-дисплеи, видеопроекторы, и видеокарты ПК. Не исключено, что со временем DisplayPort вытеснит HDMI.

И, хотя DisplayPort имеет свою собственную систему защиты DPCP, он также поддерживает HDCP версии 1.3, что позволяет подключаться к устройствам BluRay и получать доступ к защищённому контенту.

DisplayPort работает с пониженными напряжениями, что способствует пониженному энергопотреблению. Это, в свою очередь снижает уровень электромагнитных помех и улучшает электромагнитную совместимость устройств. К преимуществам нового интерфейса перед DVI и VGA можно отнести:

• поддержку двустороннего обмена;
• высокую производительность (пропускная способность свыше 1 Гбайт/с), которая выше чем у Dual Link DVI;
• наличие уникальной микро-пакетной архитектуры;
• опциональная поддержка аудио-функций;
• наличием простой и удобной защёлки на разъёме, неизвестно почему отсутствующей в HDMI.

Общие сведения

Интерфейс DisplayPort включает в себя три канала передачи данных (рис.3):

• основной канал (Main Link);
• дополнительный канал (AUX CH – Auxiliary channel);
• линия «горячего подключения» (HPD – Hot Plug Detect).

Рис.3 Интерфейс DisplayPort состоит из трёх каналов передачи данных

Основной канал

Основной канал предназначены для передачи графической информации. Этот канал состоит из четырёх линий, каждая из которых представляет собой дифференциальную пару. Поддерживаются две скорости передачи данных по основному каналу: 2,7 Гбит/с и 1,62 Гбит/с (на каждую линию). Пропускная способность интерфейса для каждого из этих двух режимов, с учётом количества задействованных линий, дана в табл.1.

Таблица 1. Пропускная способность интерфейса Display Port

Данные по линиям основного канала передаются последовательно, а использование дифференциальных пар повышает помехозащищённость линий. Данные, передаваемые по линиям основного канала, кодируются либо в формате RGB, либо в формате Y/C.

В зависимости от режима работа, выбранной кодировки цвета (RGB или Y/C), а также глубины цвета, может быть задействовано разное количество линий основного канала (1, 2 или 4) – см. табл.2.

Таблица 2. Зависимость количества линий основного канала от режима работы

Канал Main Link является однонаправленным, т.е. данные по нему передаются только в направлении от источника сигнала к дисплею.

Все данные, передаваемые по главным линиям, упаковываются в микро-пакеты, каждый из которых является единицей передачи (transfer unit). Каждый микро-пакет передаётся по своей линии канала Main Link. Длина микро-пакета находится в диапазоне от 32 до 64 символов. При разбивке потока данных на пакеты осуществляется их выравнивание под соответствующее количество символов путём заполнения пакета «дополнительными» символами. Так, например, если длина пакета задана в 32 символа, а реальный пакет состоит из 28 символов, то к нему добавляется ещё 4 символа.

В периоды горизонтального и вертикального гашения развёртки основной поток видеоданных прерывается, и практически все символы пакетов становятся «дополнительными». Такие пакеты могут быть замещены пакетами потока атрибутов, содержащих информацию о высоте, ширине и других параметрах изображения, передаваемого в основном потоке. Эта информация используется дисплеем. Кроме того, во время интервалов вертикального и горизонтального гашения могут передаваться пакеты аудио-потока.

В спецификации DisplayPort различают два типа символов: символы данных и управляющие символы. Управляющие символы вставляются в пакеты, состоящие из символов данных. В стандарте описывается девять управляющих символов, например, таких как: начало гашения, конец гашения, начало и конец данных и т.д.

Дополнительный канал

Дополнительный канал является двунаправленным полудуплексным. При передаче данных, устройством Master является передающее устройство (ПК), а устройством Slave – приёмное устройство (дисплей). Master инициирует транзакции дополнительного канала, формируя различные запросы, устройство Slave отвечает на запросы Master"а. Дисплей (устройство Slave) может управлять сигналом HPD, вызывая прерывание устройства Master, которое, в ответ, практически сразу же осуществляет на дополнительном канале транзакцию запроса. Именно таким образом дисплей может управлять процессами на шине дополнительного канала.

Дополнительный канал позволяет осуществлять передачу данных со скоростью 1 Мбит/с по кабелю длинной 15 м и даже больше. Дополнительный канал образован линиями одной дифференциальной пары, по которой передаются самосинхронизирующиеся данные. Каждая транзакция на канале занимает по времени не более 500 мкс, а максимальный размер пакета передаваемых данных составляет 16 байт. Все это позволяет избегать проблем, когда одно приложение подавляет работу другого приложения.

Основным назначением дополнительного канала является:

• передача данных EDID (Extended Display Identification Data, этот канал заменяет собой шину DDC, использующуюся для идентификации дисплеев и их настройки в соответствии со спецификацией Plug&Play);
• передача данных DPCD (DisplayPort Configuration Data), предназначенных для настройки и конфигурации самого интерфейса DisplayPort;
• передача данных MCCS (Monitor Command and Control Set), предназначенных для передачи команд, управляющих монитором (регулировка яркости, баланса цветов и т.п.).

Линия HPD

Сигнал HPD предназначен для определения моментов подключения и отключения дисплея. Сигнал HPD – это логический уровень с напряжением от 2,25 до 3,6 В. Логический уровень сигнала HPD управляется дисплеем. Низкий уровень соответствует возникновению событий, требующих реакции источника видеосигналов.

В зависимости от длительности, различают два варианта сигнала HPD:

• Если сигнал HPD устанавливается в низкий уровень на время от 0.5 до 1 мс, то это воспринимается как запрос на обслуживание. В этом случае устройство Master дополнительного канала осуществляет доступ к регистрам DPCD, считывает из них данные и корректирует соответствующим образом работу источника видеосигналов.
• Если сигнал HPD устанавливается в низкий уровень на время, большее чем 2 мс, то это воспринимается как событие горячего подключения/отключения. В результате, Master также осуществляет попытку обращения к регистрам DPCD для определения текущего статуса монитора.

В стандарте указано, что при определённых условиях (низкочастотные режимы) длина кабеля DisplayPort может достигать 15 м (режим с частотой кадра 50 Гц и при использовании всех четырёх линий основного канала).

На линии HPD и со стороны источника видеосигналов и со стороны монитора должен устанавливаться шунтирующий резистор (терминатор) сопротивлением не менее 100 кОм. Резисторы устанавливаются между линией HPD и «землёй».

Кабели

Интерфейсный кабель для DisplayPort выпускается в двух модификациях:

• кабель для высокочастотной передачи (2,7 Гбит/с на канал);
• кабель для низкочастотной передачи (1,62 Гбит/с на канал).

Длина соединительного кабеля при максимальных скоростях передачи данных должна составлять не более двух метров, что позволяет обеспечить гарантированную надёжность передаваемых данных. Но, в принципе, она может быть и больше, если использовать режимы работы с низким разрешением. В частности, в стандарте указано, что при определённых условиях (низкочастотные режимы) длина кабеля может достигать 15 м (режим с частотой кадра 50 Гц и при использовании всех четырёх линий основного канала). В стандарте регламентировано практически все – от типа материалов, используемых для изоляции, до взаимного положения жил кабеля внутри общей изоляции. Поэтому, если планируется использовать дисплеи с высоким разрешением и большой глубиной цвета, необходимо приобрести качественные кабели.

Как уже отмечалось выше, все информационные линии интерфейса выполнены в виде дифференциальных пар. Величина сигналов на этих дифференциальных парах зависит от частоты передачи данных, т.е. от режима работы. Однако размах сигналов на дифференциальных информационных линиях должен находиться в диапазоне от 0,4 В до 1,2 В (с учётом допусков от 0,34 В до 1,38 В). Согласно стандарту DisplayPort дифференциальные пары могут использоваться как в режиме переменного тока (AC), так и в режиме постоянного тока (DC). При работе в режиме DC дифференциальный сигнал изменяется относительно некого постоянного уровня, величина которого может достигать значения 3,6 В, т.е. соответствует напряжению питания (см. рис.4).

Рис. 4. Диаграммы сигналов в кабеле DisplayPort

Соединительные разъёмы

Соединительный разъем интерфейса DisplayPort похож на разъем USB (рис. 5). Основное отличие в том, что на разъёме DisplayPort больше (20) контактов. Разъёмы интерфейсов VGA, DVI и DisplayPort показаны на рис. 6.

Рис. 5. Кабельные вилка и розетка интерфейса DisplayPort

Рис.6. Сравнение разъёмов различных интерфейсов

На кабеле с двух сторон находятся своеобразные вилки. На блочной части устройств (на видеокарте и на дисплее) устанавливают розетки. Допускается горизонтальное и вертикальное размещение розеток (рис.7).

Рис. 7. Вертикальное и горизонтальное расположение блочных розеток DisplayPort

Разъём имеет ключ, т.е. подключить его неправильно невозможно. Контакты расположены в два ряда и со смещением рядов относительно друг друга.

В отличие от HDMI, разъём имеет защёлку (рис. 8).

Разъём имеет ещё одну важную особенность. При его подключении, так же как и в USB, разные группы контактов соединяются поочерёдно. Это обеспечивает возможность горячего подключения устройств без опасности повреждения схем статическим электричеством. Порядок подключения следующий:

1. Металлический экран разъёма.
2. Контакты заземления (GND), линия питания (DP_PWR) и общий провод для линии питания (Return DP_PWR).
3. Линии основного канала (ML_Lane), дополнительного канала (AUX_CH) и линия HPD.

Рис. 8. Защёлка разъёма DisplayPort

Назначение контактов разъёма показано на рис. 9.

Линии основного канала обозначаются ML_Lane0, ML_Lane1, ML_Lane2, ML_Lane3. Так как линии представляют собой дифференциальные пары, то в обозначении присутствуют ещё и символы (n) и (p), где (n) – это «-» дифференциальной пары, а (p) – «+». Линии дополнительного канала обозначаются AUX_CH (p) и AUX_CH (n), так как тоже являются дифференциальными.

Рис.9. Назначение контактов разъёма
(Нажмите на изображение для увеличения)

На разъем выведена линия питания, обозначаемая DP_PWR. На эту линию от устройства-источника видеосигналов подаётся напряжение величиной от 3 до 16 В. Величина максимального тока не должна превышать 500 мА. Линия DP_PWR может использоваться для питания маломощных устройств, подключённых к источнику сигнала или для питания отдельных цепей дисплеев. Устройства-приёмники (дисплеи) также могут подавать на эту линию питающее напряжение величиной +3,3 В с максимальным током также в 500 мА. Таким образом, интерфейс DisplayPort, подобно USB, можно использовать для подключения маломощных устройств, не имеющих собственного источника питания. Общим проводом для линии питания DP_PWR является контакт, обозначенный Return DP_PWR.

В стандартном кабеле сигнал DP_PWR может отсутствовать, т.е. конт.20 разъёма не будет задействован.

В настоящее время на рынке имеется множество переходников с одного интерфейса на другой (рис. 10, 11).

Рис. 10. Адаптер DVI-DisplayPort

Рис. 11. Адаптер HDMI-DisplayPort

Эксперты в области хайтека считают, что у интерфейса DisplayPort большое будущее. Так это или нет, покажет время. Возможно, что распространению интерфейса будет помогать сближение бытовой и вычислительной техники, в результате чего возникнет необходимость взаимного подключения самых разнообразных устройств, что ранее не учитывались разработчиками интерфейсов.

Стандарт аудио / видео интерфейса HDMI стал очень успешным. Это самое распространенное цифровое соединение, которое вы найдете в телевизорах, телеприставках, Blu-Ray плеерах, аудио / видео ресиверах, игровых приставках, видеокамерах и цифровых камерах. Черт возьми, он даже стал появляться в некоторых смартфонах.

Вы также найдете порт HDMI в большинстве настольных компьютеров и ноутбуков. Ни одно современное устройство «все-в-одном» не будет полным без HDMI входа, который позволяет подключать игровую консоль или телеприставку к компьютеру, и поэтому вы можете использовать его дисплей для второй цели.

Но, учитывая повсеместное распространение HDMI, вы, возможно, забыли о другом цифровом аудио / видео стандарте – это DisplayPort. Хотя вы найдете его вместе с HDMI во многих последних моделях, и он добавлен в видеокарты, а также в ноутбуки, ориентированные на рынке на бизнес-пользователей, он редко появляется в ПК, работающих под управлением Windows, направленных на обычных потребителей.

Оба стандарта, и HDMI и DisplayPort, могут передавать цифровое видео высокой четкости и аудио с устройства-источника сигнала на дисплей. Так в чем же разница? Является ли один интерфейс для показа лучше или более гибким, чем другой? Мы постараемся ответить на эти вопросы в сравнении «нос-к-носу» их наборов функций и типичных сценариев использования. Но сначала, давайте рассмотрим, как эти два стандарта появились, и какие юридические лица их контролируют.

Вернемся к истории

Спецификация HDMI (High Definition Multimedia Interface) была задумана более десяти лет назад шестью производителями – гигантами потребительской электроники: Hitachi, Panasonic, Philips, Silicon Image, Sony и Toshiba. Сегодня HDMI Licensing, LLC , дочерняя компания Silicon Image, контролирует спецификацию. Производители должны платить авторский гонорар за включение портов HDMI в свои продукты.

В последнее время интерфейс DisplayPort все активней вытесняет старые способы подключения мониторов и других дисплеев. Например, производители видеокарт все чаще используют именно его вместо классического DVI-интерфейса. В этой статье мы расскажем о том, что такое DisplayPort, как он развивался и чем он отличается от своих конкурентов.

DisplayPort или DP – это цифровой интерфейс для подключения дисплеев позволяющий передавать видео изображение и звук. Интерфейс DisplayPort используется для подключения к компьютеру или домашнему кинотеатру мониторов, телевизоров, проекторов и других устройств для вывода изображения. Данный стандарт был принят в 2006 году организацией VESA, которая занимается стандартизацией в области видео электроники, и сейчас считается наиболее современным и актуальным среди всех интерфейсов для передачи цифрового видео изображения.

Основной особенностью и преимуществом интерфейса DisplayPort является то, что он передает информацию в виде пакетов, также как это происходит в таких интерфейсах как Ethernet, или . Среди всех интерфейсов, которые используются для подключения дисплеев, такой подход используется впервые. Пакетная передача позволяет передавать изображение высокого разрешения без применения большого количества контактов. Также данный подход делает DisplayPort расширяемым, это означает, что в новых версиях интерфейса могут быть добавлены новые возможности без значительных изменений на физическом уровне.

Интерфейс DisplayPort может применяться для одновременной трансляции как видео, так и аудио-потока. При этом каждый из этих потоков не является обязательным и может использоваться самостоятельно. Это означает, что с помощью DP вы можете передать на монитор или телевизор видео со звуком, видео без звука или только звук (без изображения). Для передачи видеопотока может использоваться от 6 до 16 бит на цветовой канал, а для передачи аудио-потока может использоваться до 8 каналов 24-бит 192 кГц.

История развития DisplayPort

С момента появления интерфейса DisplayPort, вышло несколько версий стандарта, которые отличаются скоростью передачи данных и набором возможностей.

• Версии 1.0, 1.1 и 1.1a (2006-2008 годы) . Обеспечивают максимальную пропускную способность 10,8 Гбит/с и скорость передачи данных 8,64 Гбит/с. Длина кабеля до 2-х метров с возможность использования волоконно-оптические линий связи, которые значительно увеличивают длину кабеля без ухудшения качества изображения.
• Версия 1.2 (2010 год) . Обеспечивает вдвое большую эффективную полосу пропускания (до 17,28 Гбит/с). Также версия 1.2 принесла повышение разрешения, глубины цвета, поддержку дополнительных цветовых пространств и другие улучшения.
• Версия 1.2a (2013 год) . Внедряет поддержку адаптивной синхронизации VESA, что позволяет улучшить стабильность изображения в компьютерных играх.
• Версия 1.3 (2014 год). Увеличивает общую пропускную способность передачи данных до 32,4 Гбит/с, также данная версия приносит поддержку новых разрешений, вплоть до 8К с частотой 30 Гц.
• Версия 1.4 (2016 год) . Внедряет поддержку технологии Display Stream Compression (DSC), которая позволяет сжимать изображения без потери качества, и новые режимы работы, вплоть до 8К с частотой 60 Гц.

На данный момент DisplayPort 1.4 является самой новой и актуальной версией. Но, уже ведется разработка новой версии стандарта, которая должна принести очередное удвоение пропускной способности интерфейса (до 64,8 Гбит/с).

Поддерживаемые разрешения экрана

Интерфейс DisplayPort поддерживает достаточно широкий набор разрешений и частоты обновления экрана. В нижеприведенной таблице вы можете ознакомиться с их полным списков в зависимости от версии стандарта.

Чем DisplayPort отличается от HDMI

На данный момент одним из наиболее распространенных интерфейсов для подключения дисплеев является интерфейс HDMI. Сейчас этот интерфейс используется практически во всех устройствах, которые могут передавать или воспроизводить видео изображение. Поэтому и DisplayPort сравнивают в основном именно с HDMI.

Главное отличие HDMI и DisplayPort заключается в их области применения. Хотя HDMI и используется в компьютерной технике, но его основное предназначение это мультимедиа устройства, домашние кинотеатры, Blu-Ray проигрыватели, проекторы и другие подобные устройства. Основное предназначение DisplayPort – это компьютерная техника (персональные компьютеры, ноутбуки и т.д.).

Еще одно важное отличие, DisplayPort – менее зависим от кабелей, чем HDMI. Если для работы HDMI очень важно иметь кабель подходящей версии, то в случае с DP это не так критично. Все кабели DisplayPort поддерживаются всеми устройствами DisplayPort, вне зависимости от версии интерфейса на каждом устройстве или уровня сертификации кабеля. Все возможности DisplayPort доступны при использовании любого кабеля DisplayPort. Единственное ограничение – поддержка скорости передачи. Кабели с низкой скоростью передачи могут ограничивать максимально возможное разрешение или частоту обновления экрана.

Также DP более предпочтителен для любителей компьютерных игр. Этот интерфейс поддерживает адаптивные технологии синхронизации AMD FreeSync и Nvidia G-Sync, в то время как HDMI поддерживает только AMD FreeSync.

Сегодня мне хотелось бы рассказать о современных стандартах подключения электроники, используемых по всему: DisplayPort и HDMI. В этом обзоре мы расскажем о ключевых особенностях данных интерфейсов, их достоинствах и недостатках.

Сравнивать будем актуальные версии (на данный момент) интерфейсов - DisplayPort 1.3 и HDMI 2.0.

Преимущества DisplayPort 1.3

С точки зрения производительности DisplayPort 1.3 имеет несколько ключевых преимуществ. Во-первых, полоса пропускания значительно выше, чем у HDMI. Это означает, что DisplayPort поддерживает более высокое разрешение. Например, 8K UHD (7680×4320 = 33,177,600 пикселей) при частоте 60 Гц. Разрешение 8K превосходит стандарт 4K (4096x2160), приблизительно, вдвое по каждой стороне кадра. Его можно представить как 1080p формат, объединенный 4 раза по вертикали и горизонтали:

Ширина: 1920 × 4 = 7680
Высота: 1080 × 4 = 4320

HDMI 2.0 таким результатом похвастаться не может. На 60Гц здесь поддерживается только 4K.

Во-вторых, DisplayPort 1.3 обладает способностью передавать несколько видеопотоков по одному кабелю. Специальная функция MST позволяет передавать изображение сразу на несколько мониторов/ТВ-панелей, последовательно соединенных друг с другом. Хотя, нужно обязательно отметить, что тут существуют ограничения в отношении числа экранов и разрешения.

В-третьих, DisplayPort (тип "Стандарт") имеет возможность простой фиксации разъемов, благодаря чему, кабель из гнезда случайно не выпадет, даже если кто-то дернет (или зацепится) за кабель. HDMI не имеет такого замка у своих разъемов, хотя некоторые производители выпускают оборудование с резьбой для специального крепления, которое предусматривают многие производители HDMI кабелей. Однако какого-то общего стандарта здесь нет.

В заключении, стоит отметить, что до недавнего времени у DisplayPort было еще одно преимущество – отсутствие необходимости в лицензировании, т.е. возможность бесплатного использования для производителей электроники. Но с марта 2015 года ситуация изменилась. Теперь выплаты составляют 20 центов за каждое устройство. Производители устройств с HDMI выплачивают ежегодно 10000 долларов, плюс минимум 4 цента за каждое устройство (15 центов, если не указан логотип HDMI на продукте и в рекламных материалах).

Преимущества HDMI

HDMI 2.0 имеет два основных преимущества по сравнению с DisplayPort 1.3. Во-первых, максимальная длина HDMI кабель намного выше, чем у конкурента. Передача разрешения 1920х1080 на расстояние в 30 метров для HDMI не является проблемой. А более низкое разрешение можно передавать и на 40 метров!

Даже 4K легко передать на 10 метров с самым простым кабелем. А вот DisplayPort сигнал любого разрешения гарантированно может передать лишь на 3 метра! Современные и более дорогие решения, показывают чуть более лучшие результаты, но и здесь все будет зависеть от разрешения и глубины цвета.

И, наконец, пожалуй, самое главное: HDMI имеет несравнимо большую базу поддерживаемых устройств. Подавляющее большинство бытовой и профессиональной электроники имеет «на борту» HDMI разъем A, C или D типа (как выбрать HDMI кабель).

Телевизоры, панели, мониторы, видео стены, компьютеры, ноутбуки, планшеты, игровые приставки, DVD и Blu-Ray, медиаплееры, фото и видео аппаратура, смартфоны и многое-многое другое оборудование оснащают HDMI интерфейсом. Даже компания Apple, которая еще совсем недавно выпускала свои компьютеры и ноутбуки только с DisplayPort’ом, перешла на использование HDMI.

Ну, а что же DisplayPort? Сейчас этот интерфейс имеют лишь некоторые ПК и мониторы. Еще некоторые производители больших дисплеев и видеокарт продолжают использовать его, видимо, ориентируясь на разрешение 8K, надеясь, что в скором будущем оно будет крайне актуальным для устройств воспроизведения с большой диагональю.

Посмотрим на итоговую таблицу:

Заключение

Что же в итоге? Кто победил? Давайте разберем по пунктам и поразмышляем…

1. Разрешение . 8K – это хорошо, но для чего такое разрешение? Для домашнего применения это сверх избыточные показатели! 95%-м пользователей в домашних условиях и 80%-м профессиональных пользователей - это ни к чему. 4K – сейчас перебор, а уж 8K тем более! Так что, это преимущество DisplayPort, в настоящее время, можно не учитывать.
2. Несколько видеопотоков . Возможность передачи нескольких видеопотоков по одному кабелю – полезная функция, но на сколько часто это может быть полезно?
3. Дополнительная фиксация соединений . Этот плюс DisplayPort весьма сомнительный. Представим ситуацию, с которой все сталкивались: вы оступились/не заметили и дернули кабель, подключенный, скажем, к монитору. Что будет? Если кабель не зафиксирован в разъеме, он попросту отсоединится. Изображение пропадет. Соглашусь, порой, это серьезная проблема, но все же легко поправимая. А что будет, если тот же кабель крепко зафиксирован? Вы рискуете попросту уронить монитор и разбить его! Думайте сами, это плюс или минус конструкции.
4. Длина кабеля . Как много у вас дома/на работе устройств, поддерживающих HD? И как много из них вы можете использовать на расстоянии 3 метров от телевизора/панели/монитора? Согласитесь, такое ограничение весьма серьезный недостаток. Быть жестко привязанным к чему-либо в век беспроводных технологий – это огромный минус! Тут DisplayPort сильно подкачал…
5. Поддержка . О том, что DisplayPort очень перспективный интерфейс говорят еще с 2006 года (http://www.3dnews.ru/165239). Но до сих пор, HDMI является одним из самых распространенных типов коммутации, и ведущие производители техники (даже не смотря на дополнительные траты за лицензирование) продолжают компоновать им свои новые устройства, чего не скажешь о DisplayPort. И даже если завтра ситуация в корне переменится, пройдет еще ни один год, прежде чем старые устройства уйдут с рынка и сменятся на новые.

Думаю, что последние 2 пункта – это, пожалуй, самый серьезный недостаток DisplayPort. HDMI интерфейс их лишен.

Внимание! Данный контент является авторским. Копирование допускается только с разрешения администрации сайта и только с указанием автора и ссылки на первоисточник!
С условиями копирования можно ознакомиться в разделе .