DP

数字式视频接口标准

DP

DP（DisplayPort，中文名显示端口）是VESA（视频电子标准协会）于2006年发布的一种支持数字视频、音频和USB连接的数字接口标准。[1]DisplayPort接口设计的目的在于提供一个能够广泛适用的接口，包括外部（设备对设备）和内部（如笔记本电脑面板接口）连接。其主要优势在于较高的数据速率、方便的连接、完善的内容保护及基于包交换的数据传输方式。[2]关键技术有用于带宽受限链路的显示流压缩技术、用于高分辨率和高刷新率显示的平铺显示操作等。[3]2006年，VESA发布了第一个DisplayPort标准，即1.0版本；2007年，1.1版本引入了辅助通道(AUX Channel)[4]；2009年，1.2版本添加了多流传输（MST）选项[4]，引入了热插拔检测(HPD)信号线[5]。2014年，1.3版本进一步提高了数据传输速率至32.4Gbps，增加了额外的协议灵活性。[6]2016年发布的1.4版本是第一个利用VESA显示流压缩（DSC）技术的DP标准。[6]2.0版本于2019年发布，在4条差分串行通道上的有效数据传输速率高达77.4Gbit/s。[1]2022年发布的2.1版本，向后兼容并取代了上一版 DisplayPort 2.0。[0]

DP（DisplayPort，中文名显示端口）是VESA（视频电子标准协会）于2006年发布的一种支持数字视频、音频和USB连接的数字接口标准。[2]DisplayPort接口设计的目的在于提供一个能够广泛适用的接口，包括外部（设备对设备）和内部（如笔记本电脑面板接口）连接。其主要优势在于较高的数据速率、方便的连接、完善的内容保护及基于包交换的数据传输方式。[3]关键技术有用于带宽受限链路的显示流压缩技术、用于高分辨率和高刷新率显示的平铺显示操作等。[4]

2006年，VESA发布了第一个DisplayPort标准，即1.0版本；2007年，1.1版本引入了辅助通道(AUX Channel)[5]；2009年，1.2版本添加了多流传输（MST）选项[5]，引入了热插拔检测(HPD)信号线[6]。2014年，1.3版本进一步提高了数据传输速率至32.4Gbps，增加了额外的协议灵活性。[7]2016年发布的1.4版本是第一个利用VESA显示流压缩（DSC）技术的DP标准。[7]2.0版本于2019年发布，在4条差分串行通道上的有效数据传输速率高达77.4Gbit/s。[2]2022年发布的2.1版本，向后兼容并取代了上一版 DisplayPort 2.0。[1]

与DisplayPort有关的其他标准有eDP和DisplayHDR等。[8][9]此外，当 USB-C 连接器检测到它连接到具有 DisplayPort 功能的显示器或扩展坞而不是另一个纯USB设备或电源充电器时，它会更改为提供 DisplayPort Alt[注1] 模式。[10]与DisplayPort相关的产品有显示器、显卡、适配器等。[11]

发展历程

DisplayPort的发起组织是VESA DisplayPort的发起组织是VESA。Genesis，Intel，AMD，Analogix，HP，Dell 包括 Agilent等都积极参与了标准的制定。[3]2006年，Video Electronics Standards Association（VESA）发布了第一个DisplayPort标准，即DisplayPort 1.0。该版本提供了高带宽和低延迟的信道，用于传输同步数据流，如未压缩的视频和音频。[12]

2007年，DisplayPort 1.1发布，引入了辅助通道(AUX Channel)[5]，使混合设备（例如光纤收发器）得到认可并用作铜电缆的认可替代品，将PC连接到平板显示器和其他应用。[13]2009年，DisplayPort 1.2发布，添加了多流传输（MST）选项[5]，允许通过单个DisplayPort连接传输多达63个独立的音频/视频流[6]；支持高比特率2（HBR2）传输模式；引入了热插拔检测(HPD)信号线[14]。

2014年，DisplayPort 1.3，进一步提高了数据传输速率至32.4 Gbps，加了额外的协议灵活性。[7]2016年，DisplayPort 1.4发布，是第一个利用VESA显示流压缩（DSC）技术的DP标准。[7]2019年，DisplayPort 2.0发布，2.0版本提高了4K/HDR和虚拟现实应用程序的刷新率[15]。

2022 年10 月18日 ，VESA发布了 DisplayPort 2.1， 即最新版的 DisplayPort 标准，向后兼容并取代了上一版 DisplayPort 2.0。之前认证过的所有 DisplayPort 2.0 产品，包括支持 UHBR（超高比特率）的产品，无论是GPU、扩展坞芯片、显示器标量芯片、PHY 中继器芯片（如信号整形芯片），或 DP40/DP80 电 缆（包括无源和有源电缆，并使用全尺寸 DisplayPort、迷你 DisplayPort 或 USB Type-C 连接器）， 均已通过了 DisplayPort 2.1 标准认证。[1]

DisplayPort 2.1 还更新了 DisplayPort 电缆标准，以优化全尺寸和迷你 DisplayPort 电缆配置，提升其稳健性，因此可以实现在不降低 UHBR 性能的情况下提升连接质量、增加电缆长度（DP40 电缆超 2 米长，DP80 电缆超 1 米长）。经 VESA 认证的 DP40 电缆支持 UHBR10 链接速率（10 Gbps），四路运行，提供最大40Gbps 的吞吐量；而经 VESA 认证的 DP80 电缆支持 UHBR20 链接速率（20 Gbps），四路运行，提供最大80Gbps 的吞吐量。[1]

VESA 认证的 DP40 和 DP80 UHBR 电缆
VESA 认证的 DP40 和 DP80 UHBR 电缆
版本号发布时间所支持传输方式车道数最大总带宽/最大总数据速率编码方案辅助通道颜色格式支持颜色深度支持色彩空间支持音频规格
1.02006RBR/HBR410.8 Gbps8b/10b无RGB/YCbCr4448/10/12btisRGB24-bit, 192 kHz
1.12008RBR/HBR410.8 Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr4448/10/12btisRGB24-bit, 192 kHz
1.22010RBR/HBR/HBR2421.6 Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr4448/10/12btisRGB24-bit, 192 kHz
1.2a2012RBR/HBR/HBR2421.6 Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr4448/10/12btisRGB24-bit, 192 kHz
1.32012RBR/HBR/HBR2/HBR3432.4Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr4448/10/12/16btisRGB,Adobe RGB,DCI-P3,Rec.202024-bit, 768 kHz
1.42014RBR/HBR/HBR2/HBR3432.4 Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr444,YCbCr4208/10/12/16btisRGB,Adobe RGB,DCI-P3,Rec.202024-bit, 1536 kHz
1.4a2018RBR/HBR/HBR2/HBR3432.4 Gbps8b/10bAUX ChannelRGB/YCbCr444,YCbCr4208/10/12/16btisRGB,Adobe RGB,DCI-P3,Rec.202024-bit, 1536 kHz
2.02019RBR/HBR/HBR2/HBR3477.37 Gbps128b/132bAUX ChannelRGB/YCbCr444,YCbCr4208/10/12/16btisRGB,Adobe RGB,DCI-P3,Rec.202024-bit, 1536 kHz
2.12022RBR/HBR/HBR2/HBR3477.37 Gbps128b/132bAUX ChannelRGB/YCbCr444,YCbCr4208/10/12/16btisRGB,Adobe RGB,DCI-P3,Rec.202024-bit, 1536 kHz[16]

eDP

eDP（Embedded DisplayPort）是一种专门用于连接嵌入式显示屏的标准。它是DisplayPort标准的一种衍生形式，旨在为笔记本电脑、平板电脑和其他便携式设备提供高质量的视频传输和显示功能。[8]

eDP标准包括以下几个主要版本：

eDP 1.0标准：最早的eDP版本，提供了基本的显示传输功能，支持最高1.62 Gbps的数据传输速率。[8]eDP 1.1标准：在1.0版本的基础上增加了对更高分辨率和刷新率的支持，以及对降低功耗的改进。[8]eDP 1.2标准：引入了对多流传输（MST）和更高数据传输速率的支持，以及对显示屏自适应亮度控制等功能的增强。[8]eDP 1.3标准：进一步提高了数据传输速率，支持更高分辨率和更广泛的色域，以及对高动态范围（HDR）视频的改进。[8]eDP 1.4标准：增加了对HDR视频和更高分辨率的支持，以及对显示屏自适应刷新率等功能的改进。[8]

iDP

iDP（Internal DisplayPort），是一种用于连接笔记本电脑内部显示屏和主机之间的接口。它是 DisplayPort 技术的一种应用，用于取代传统的低电压差分信号连接方式。iDP标准适用于电视内部连接，用于电视控制器SOC和电视面板定时控制器之间的连接，有助于提高视频传输带宽，减少电磁干扰，降低连接复杂度，并支持更小的连接器。[17]

mDP

mDP（Mini DisplayPort），是一种小型数字视频接口标准，由苹果公司开发并推广。[18]Mini DisplayPort接口通常用于连接笔记本电脑、台式机或其他设备到外部显示器、投影仪或高清电视。该接口具有较小的连接器尺寸，但能够支持高分辨率视频和多通道音频传输。mDP接口还可以通过适配器与其他视频接口标准（如HDMI、DVI或VGA）兼容，使其成为一种灵活的数字视频连接解决方案。[19]

DisplayHDR

DisplayHDR是由VESA定义的一种高动态范围（HDR）显示标准。它旨在为消费者提供关于显示器HDR性能的一致性和透明度。该标准分为不同级别，如DisplayHDR 400、DisplayHDR 600、DisplayHDR 1000等，每个级别都有特定的要求和规范，基于亮度、对比度、颜色范围等因素进行评估。[9]

DisplayPort电缆标准

DisplayPort 电缆按其带宽认证级别（RBR、HBR、HBR2、HBR3等）进行分类。电缆可以提交给 VESA 以获得各种带宽级别的可选认证， VESA 提供三个级别的电缆认证：RBR、标准和 DP8K。VESA 为支持 DisplayPort 2.0 中更高数据链路速率的信号源、显示器和线材引入了新的认证计划，线材可以认证为DP80或DP40，数字指的是带宽。[20]

设备分类

DisplayPort设备主要有3大类：源设备是产生信号的，如Desktop，Notebook，DVD等；接收设备是接收信号并显示图像的，如显示器、电视等；中间的是连接介质，如cable。因此，对于DisplayPort的测试项目也根据被测设备的不同分为3大类：Source测试、Sink 测试、Cable测试。[3]

DisplayPort的信号路径分为主信号通路和辅助信号通路两种：主信号通路主要用于传输高速视频和音频数据，由4对单向的高速差分线构成；辅助信号通路用于传输链路控制信号，由1对双向差分线构成，采用曼彻斯特编码。此外，DisplayPort 接口还可以有热插拔检测信号和供电管脚，供电管脚可以给一些功耗不高的Sink设备提供不小于1.5W的能量。[3]

基本特点

DisplayPort在开发之初的主要优势在于非常高的数据速率、方便的连接、完善的内容保护及基于包交换的数据传输方式。DisplayPort采用类似PCIExpress的物理层方案，数据编码使用ANSI的8b / 10b编码，时钟内嵌在数据流中，链路宽度可以选择1，2或4，发送和接收间采用AC耦合，因此在提高数据速率的同时简化了电路设计和提高了灵活性。[3]单个计算机的display输出可以驱动以菊花链方式连接的多个显示器，其中一根电缆将计算机连接到第一台显示器，第二根电缆把第一台和第二台显示器连接起来，以此类推。以这种方式组合的最大显示器数量受显卡的功能以及显示器的分辨率和刷新率的现值。[2]

DP的物理层和PCI Express类似，传统的主板芯片组厂家对北桥芯片稍做修改就能支持DisplayPort，不用像VGA那样要增加高速DAC芯片或像HDMI那样要增加一片HDMI接口芯片。[3]

DisplayPort实现视频信号传输
DisplayPort实现视频信号传输

DisplayPort技术当时提出的目的是在于提供一个能够广泛适用的接口，包括外部（设备对设备）和内部（如笔记本电脑面板接口）连接。因此其目的不局限于如上所说的外部连接方式，还有一个目的就是取代目前笔记本电脑内部显示屏和主机间的低电压差分信号的连接方式。相同带宽的传输采用DP技术能够使用更少的电缆。[3]

高级特性

DisplayPort 的关键技术有用于带宽受限链路的显示流压缩 （DSC） 技术、用于高分辨率 +和高刷新率显示的平铺显示操作、AdaptiveSync 用于优化内容帧渲染的利用率以及使用DisplayID和帧对齐动态 Meta运输的可扩展 HDR 支持。[4]DisplayPort 2.1 新增了 DisplayPort 带宽管理功能， 让 DisplayPort 隧道在 USB4 链路上与其他 I/O 数据流量更高效地共存，这种效率提升是基于对 VESA 的可视无损显示流压缩（DSC）编解码器以及面板重放功能的强制支持。DSC位元流支持可以在没有视觉工件的情况下减少超 67%的 DisplayPort 传输带宽，而 VESA 的面板重放功能可以在进行面板重放操作时减少超 99%的 DisplayPort 隧道包传输带宽。[1]

优点

与HDMI接口相比，DisplayPort接口为开放性标准，无需收取授权及专利费用。DisplayPort能为移动设备提供更高的带宽及更小的接头，并兼容内外接口[21]，能满足影音应用所需的高分辨率、高刷新率及3D立体影像的传输需求。此外，·由基础规格衍生出的eDP、iDP、mDP等规格，让特定应用能达到最优化的设计。[22]

缺点

虽然DisplayPort逐渐普及，但仍有一些旧设备可能不支持DisplayPort接口。HDMI仍然是主流的视频接口标准，在一些情况下可能需要使用转接器或转换线缆。[21]

重要功能

DisplayPort不需要PC所有者更换所有设备，因为简单的适配器允许支持DisplayPort的设备连接到使用DVI、HDMI和VGA等旧技术的显示器和投影仪。[5]

DisplayPort 1.2

数据传输速率和通道配置：DisplayPort 1.2采用了微型数据包架构，支持每条通道高达5.4 Gbps的传输速率，4条通道可达21.6 Gbps。[5]它还包括可选的双向数据通信辅助通道，速率为1 Mbps/720 Mbps，并提供高达1.5W的功率供电连接器。[6]

多显示器输出和设备兼容性：该版本支持从单个连接器上的63个独立AV流的多显示器输出，并可扩展用于大型和小型设备、显示器和电缆。它具有低电压兼容性，可整合到最新的芯片组、GPU和显示控制器中，并且具有低功耗和可扩展的通道，可直接整合到LCD面板中。[5]

长距离传输和高分辨率支持：DisplayPort 1.2还支持长电缆，可达15米以上，并提供更高带宽的主动电缆和混合电缆。它超越高清，支持WQXGA以10位色彩，以及超越全高清的3D立体支持，可达120Hz。[5]

高色域和新颖显示设计：DisplayPort 1.2可通过标准DisplayPort连接器提供高色域的Quad Full HD（最高4K x 2K，60 FPS和24 bpp），并实现低延迟，快响应。[5]它还支持实现新颖的显示设计，包括独特的直接驱动监视器（DDM）功能，实现超薄显示器。[6]

音频支持和互操作性：DisplayPort 1.2还支持音频和HDCP，以支持高清内容播放，并可通过DisplayPort连接器实现与DVI和HDMI信号的互操作性。嵌入式DisplayPort（eDP）可实现更轻的内部布线，降低系统功耗，延长笔记本电池续航时间，并为新兴应用（如3D立体、120Hz刷新率和最深的色彩深度）实现更高性能的笔记本电脑LCD。[5]

DisplayPort 1.4A

带宽增加：每条通道支持高达8.1 Gbps的传输速率，四条通道合计可达32.4 Gbps。此外，允许一定的额外传输速率，使得四条通道总共可达25.92 Gbps。这种增加的带宽使得单根电缆无需压缩即可支持5K显示器（5120 x 2880），并且可以从单个连接器支持两台4K UHD显示器（3840 x 2160），使用VESA协调视频定时。[5]

视频接口转换支持：DisplayPort 1.4A还持续支持视频转换到VGA、DVI和HDMI，支持HDCP 2.2和HDMI 2.0与CEC，以及支持4:2:0像素结构，可实现8K x 4K显示。它能够在两条通道上支持60Hz的UHD显示器和24位色彩，并将另外两条通道分配给USB等备用数据类型。[16]

DisplayPort 2.0/2.1

首次支持8K分辨率标准：DisplayPort 2.0/2.1可以将视频带宽性能提高3倍，最大有效负载为77.37 Gbps，支持最大链路速率高达20 Gbps/通道，并具有更高效的通道编码。它是第一个支持8K分辨率（7680 x 4320）的标准，包括支持HDR-10的每像素30位（bpp）。[5]DisplayPort 2.0/2.1可以实现超过8K分辨率的配置，例如单显示分辨率一个16K（15360×8460）显示@60Hz和30 bpp 4:4:4 HDR，或者双显示分辨率两个8K（7680×4320）显示器@120Hz和30 bpp 4:4:4 HDR。当通过DP Alt模式在USB-C连接器上仅使用两个通道时，可以实现多种显示配置，例如三个4K（3840×2160）显示器@144Hz和30 bpp 4:4:4 HDR。[5]DisplayPort 2.0/2.1支持更高的刷新率和高动态范围（HDR），并改进了对多种显示配置的支持，包括增强/虚拟现实（AR/VR）显示器的改善用户体验。[5]

高效传输：从2.0版本强制支持显示流压缩（DSC）， 将MST（多流传输）纳入标准协议，并扩展了隧道功能。[16]DisplayPort 2.1在原生DP连接器和USB Type-C连接器中都享有优势，支持具有前向错误校正（FEC）、HDR元数据传输和其他高级功能的视觉无损显示流压缩（DSC）。[5]

测试

DisplayPort的设备生产厂家如果希望在自己的产品上打上DP的Logo，需要到VESA协会指定的第三方的测试认证中心完成一致性测试，然后再向VESA协会申请Logo，台湾的Allion是DP的第一家认证测试中心。测试认证中心测试的依据是VESA协会发布的DP的一致性测试规范。[3]

根据被测件的不同，CTS规定了相应的测试点。TP1是Source芯片的管脚，TP2是Source的连接器，TP3是Device的连接器，TP4是Device芯片的管脚。由于芯片的管脚从设备外面不容易接触到，所以DP的Source设备的测试选择的是TP2点，DP的Device设备的测试选择的是TP3点，具体的实现方法就是通过相应夹具把DP连接器的信号引出完成测试。[3]

DisplayPort测试点
DisplayPort测试点

相关模式

在笔记本电脑上，视频输出通常来自 USB-C 连接器。此视频输出称为 DisplayPort Alt 模式。当 USB-C 连接器检测到它连接到具有 DisplayPort 功能的显示器或扩展坞而不是另一个纯 USB 设备或电源充电器时，它会更改为提供 DisplayPort Alt 模式。[10]

显示器和显示设备

许多现代的高分辨率显示器、电视和投影仪都支持DisplayPort接口。这些设备通常具有DisplayPort输入端口，可以直接连接到支持DisplayPort输出的计算机或其他设备上。[11]

显示器
显示器

显卡和图形处理器

许多独立显卡和集成显卡都配备了支持DisplayPort输出的接口。这些显卡可以通过DisplayPort接口将视频信号传输到支持该接口的显示器或其他设备上。[11]

显卡
显卡

适配器和转接线

由于不是所有设备都配备了DisplayPort接口，市场上还有许多DisplayPort转HDMI、DisplayPort转DVI等类型的适配器和转接线，以便连接到不同类型的显示设备。[11]

转接线
转接线

笔记本电脑和台式机

许多现代笔记本电脑和台式机都配备了支持DisplayPort的输出端口，这使得它们可以直接连接到支持DisplayPort输入的显示器或其他设备上。一些高性能的电视盒子和多媒体播放器也配备了DisplayPort接口，以便连接到高分辨率显示设备上。[11]

笔记本电脑
笔记本电脑

参考资料 22

  1. vesa-releases-displayport-2-1-specification — displayport
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. Display-Summit-USA-2016-AMD-VESA-SAH_Final_r1 — displayport
  5. why-displayport — vesa
  6. ICCE-Presentation-on-VESA-DisplayPort — vesa
  7. VESA Publishes DisplayPort? Standard Version 1.4 — displayport
  8. edp-a-better-embedded-display-ecosystem — embedded
  9. About DisplayHDR — vesa
  10. displayport
  11. VESA Certified DisplayPort Products — displayport
  12. 参考 12
  13. video-electronics-standards-association-vesa-endorses-alternative-to-copper-cables-%E2%80%93-enables-optical-video-interconnect-in-displayport-standard — luxtera
  14. DisplayPort-DevCon-Presentation-DP-1.2-Dec-2010-rev-2b — vesa
  15. vesa-publishes-displayport-2-0-video-standard-enabling-support-for-beyond-8k-resolutions-higher-refresh-rates-for-4k-hdr-and-virtual-reality-applications — vesa
  16. VESA-DP-Tech-Update-2019-Workshop-Japan — vesa
  17. VESA? ISSUES INTERNAL DISPLAYPORT? STANDARD FOR FLAT PANEL TVS — VESA
  18. mDP-1.0 — github
  19. DP-1.2 — github
  20. vesa-readies-displayport-uhbr-ultra-high-bit-rate-device-certification-and-begins-certification-of-uhbr-cables — VESA
  21. 参考 21
  22. 参考 22

注释

  1. DisplayPort ALT模式是DisplayPort的一种替代模式，可以通过Type-C接口传输DisplayPort信号。
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