DisplayPort 2.0

DisplayPort 2.0 on Video Electronics Standards Association'i (lühend VESA) poolt 2019. aastal välja töötatud videoliidese standard, mis toetab kuni 80 Gbit/s andmeedastuskiirust. Tegu on esimese suurema uuendusega, alates 2016.a märtsist, mis on varasemast versioonist (DisplayPort 1.4a) ligi kolm korda kiirem. See tähendab, et DP 2.0 on esimene standard, mis toetab 8K eraldusvõimet (7680x4320) värskendussagedusel 60 Hz, HDR-10 standardit ning täisvärvi 4:4:4 eraldusvõimet ilma kompressioonita. 

 Spesifikatsioon 

 Andmeedastus 
Ribalaiust (inglise keeles bandwidth) on suurendatud 20 Gbit/s kanali (inglise keeles lane) kohta (4 kanalit), ehk maksimaalseks puhtaks andmevooks on saavutatud 77,37 Gbit/s. Lisaks on kasutusel 128b/132b kanalikodeering, mille puhul iga 128 bitti andmeid edastatakse 132-bitistes plokkides, võimaldades väiksema ülekatte tõttu suuremat efektiivset andmeläbilasku.

Kui võrrelda DisplayPort 1.4 8b/10b kodeeringuga, kus efektiivsus on 80%, siis DisplayPort 2.0 puhul on selleks 96,97%.

 Ekraanitugi 
+Ühe ekraani konfiguratsioonidEraldusvõime (pikslit)VärskendussagedusVärvisügavusHDRKompressioon7680 × 4320 (8K)60 Hz10 bittiJahEi10240 × 4320 (10K)60 Hz8 bittiEiEi15360 × 8460 (16K)60 Hz10 bittiJahJah (DSC)
+Kahe ekraani konfiguratsioonidEraldusvõime (pikslit)VärskendussagedusVärvisügavusHDRKompressioon7680 × 4320 (8K)120 Hz10 bittiJahJah (DSC)3840 × 2160 (4K)144 Hz8 bittiEiEi
+Kolme ekraani konfiguratsioonidEraldusvõime (pikslit)VärskendussagedusVärvisügavusHDRKompressioon10240 × 4320 (10K)60 Hz10 bittiJahJah (DSC)3840 × 2160 (4K)90 Hz10 bittiJahEi
+USB-C Alt Mode (2 kanalit) konfiguratsioonidEraldusvõime (pikslit)VärskendussagedusVärvisügavusHDRKompressioon3840 × 2160 (4K) ×3144 Hz10 bittiJahJah (DSC)4096 × 4096 (4Kx4K) ×2120 Hz10 bittiJahJah (DSC)2560 × 1440 (QHD) ×3120 Hz8 bittiEiEi7680 × 4320 (8K) ×130 Hz10 bittiJahEi
Display Stream Compression (lühend DSC) on andmete tihendamise meetod, mida kasutatakse peamiselt videoprogrammide ja arvutiekraanide puhul. Tegu on kaotusteta tihendamisvõttega, mis tähendab, et kompressioon ei põhjusta visuaalset kvaliteedi kadumist, kuigi see vähendab edastamiseks vajaliku ribalaiuse mahtu. Tihendamine toimub kahes etapis:

 kõigepealt kompressitakse iga piksel vastavalt selle värvisügavusele
 seejärel grupeeritakse sarnased värvid kokku, mis aitab vähendada kogu andmehulka

 Ühenduvus 
keskel|300x300px|DisplayPort 2.0 pistik (eesvaade)DisplayPort 2.0 pistiku kontaktiskeem:
KontaktSignaalKirjeldus1ML_Lane 0 (p)Kanal 0 (+)2GNDMaandus3ML_Lane 0 (n)Kanal 0 (−)4ML_Lane 1 (p)Kanal 1 (+)5GNDMaandus6ML_Lane 1 (n)Kanal 1 (−)7ML_Lane 2 (p)Kanal 2 (+)8GNDMaandus9ML_Lane 2 (n)Kanal 2 (−)10ML_Lane 3 (p)Kanal 3 (+)11GNDMaandus12ML_Lane 3 (n)Kanal 3 (−)13CONFIG1Ühendatud maandusega14CONFIG2Ühendatud maandusega15AUX CH (p)Abikanal (+)16GNDMaandus17AUX CH (n)Abikanal (−)18Hot plugÜhenduse tuvastus19ReturnTagastusjuhe (toite jaoks)20DP_PWRToide (3.3 V, 500 mA)Display Stream Data Mapping Protocol (lühend DSMP) on andmeedastusprotokoll, mis on ühine nii ühe vooga (Single-Stream Transport, SST) kui ka mitme vooga (Multi-Stream Transport, MST) edastuseks. DP 2.0 võimaldab üheainsa DisplayPorti pordi kaudu juhtida mitut kuvarit – näiteks doki kaudu või järjestikku ühendatud (inglise keeles daisy-chain) ekraanidega.Osaliselt põhineb ingliskeelsel DisplayPort artiklil. CC BY-SA 3.0

DisplayPort 2.0 võimaldab suuremat jõudlust nii otsese DisplayPorti ühenduse kui ka USB-C kaudu, kasutades DP Alt Mode’i. USB‑C võimaldab üheainsa ühenduse kaudu samaaegselt edastada SuperSpeed USB andmeid, kõrglahutusega videosignaali ja toidet ilma jõudlust ohverdamata.

Single-Stream Transport (lühend SST) on DisplayPorti thenoloogial põhinev edastusrežiim, kus kogu kuvamiseks vajalik videosignaal edastatakse üheainsa voona üheainsa pordi kaudu. SST kasutab kuni nelja andmekanalit (inglise keeles lane), millest igaüks suudab DP 2.0 puhul kuni 20 Gbit/s üle kanda, omades kokku maksimaalselt 77,37 Gbit/s efektiivset läbilaskevõimet. SST režiimis saab üheainsa DisplayPort-väljundi kaudu ühendada korraga vaid ühe monitori, mis kuvab kogu videosignaali. Edasisi ekraane saab kasutada üksnes pildi peegeldamiseks (inglise keeles mirroring), kus kõik monitorid näitavad identset sisu. Tänu signaali jagamise ja multipleksimise puudumisele tagab SST režiim madalama latentsuse ja stabiilsema pildiedastuse, mis sobib nõudlike kõrglahutusega rakenduste jaoks. 

Multi-Stream Transport (lühend MST) on DisplayPorti standardis (alates versioonist 1.2) kasutatav edastusrežiim, mis lubab üheainsa DisplayPort-väljundi kaudu saata mitu sõltumatut videovoogu erinevatele monitoridele.

Kasutusel on kaks põhimeetodit:

 MST-hubid – välised jaotusseadmed, mis võtavad vastu ühe tuleva signaali ja jagavad selle mitmeks kanaliks, võimaldades ühendada mitu monitori ühes ahelas või paralleelselt.

 Järjestikühendusega (inglise keeles daisy‐chain) monitorid – iga monitor omab nii sisend- kui väljundporti, edastades signaali järjestikku järgmisele seadmele.

Graafikaprotsessori draiver vastutab voogude suunamise ja vajalike andmetihenduste eest. MST-režiimis eristatakse kahte viisi:

 Peegelduse (inglise keeles mirror) režiim - lisamonitoril kuvatakse täpselt sama pilt nagu põhimonitoril.
 Laiendatud (inglise keeles extended) režiim - töölaud jaguneb mitme ekraani vahel, võimaldades iga monitori eraldusvõimet, värskendussagedust ja orientatsiooni.

MST võimaldab näiteks ühest sülearvuti DisplayPort-väljundist edastada täisandmevooga signaali kahele või enamale 4K ekraanile või kokku panna suure videoseina (inglise keeles video wall).DisplayPorti alternatiivmood (inglise keeles DisplayPort Alternate Mode) võimaldab USB-C liidese kaudu edastada DisplayPorti videosignaali, SuperSpeed USB-andmeid ja toidet samaaegselt üheainsa kaabli peal. See on osa USB-IF ja VESA koostööst, mille tulemusena saab USB-C porti kasutada ka tipptasemel videoväljundina ilma eraldi DisplayPort pordita. 

DP alternatiivmoodi spesifikatsioon:

 Natiivne DisplayPort-signaal edastatakse USB-C kaudu kahe või nelja andmekanaliga, pakkudes DP 2.0 standardis kuni 80 Gbit/s ribalaiust, mis võimaldab kuvada kuni 16K värskendussagedusel 60 Hz ekraani või mitu samaaegselt ühendatud 4K ekraani.
 Samaaegselt saab edastada USB 3.1/3.2 SuperSpeed andmeid ning toita ühendatud seadet kuni 100 W võimsusega vastavalt USB Power Delivery spetsifikatsioonile.
 Thunderbolt 3 kontrollerid toetavad nii DisplayPorti kui ka Thunderbolt’i alternatiivmoodi.

DP Alt Mode'i kasutamine leiab laialdaselt rakendust õhukestes sülearvutites, tahvelarvutites ja nutiseadmetes, kus täisväärtuslike videoliideste lisamine oleks füüsiliselt keeruline. Tänu sellele saab ühest USB-C portist nii laadida, andmeid vahetada kui ka ühendada 4K (või kõrgema eraldusvõimega) monitori, vähendades kaablite hulka ja lihtsustades tööjaama paigutust.

Järjestikühendus (inglise keeles daisy-chain) on DisplayPort 2.0 Multi-Stream Transport'i (MST) režiimil põhinev ühendusmeetod, mille abil edastatakse üheainsa DisplayPort-kaabli kaudu mitut sõltumatut videovoogu järjestikku. Tänu DP 2.0 suurenenud ribalaiusele (kuni 80 Gbit/s) saab sama meetodi abil kuvada näiteks kuni üht 8K 60 Hz ekraani või kuni kaht 4K 120 Hz ekraani ilma täiendava tihenduseta. Esmalt ühendatakse seadme DisplayPorti väljund esimese monitori sisendisse, seejärel suunab see monitor signaali läbi oma väljundpordi teisele monitorile ja nii edasi, võimaldades lisada järjestikku mitmeid monitore. Selline lahendus vähendab portide ja kaablite arvu ning toetab nii laiendatud (extended) kui ka peegeldatud (cloned) töörežiimi, sealhulgas eri eraldusvõime ja värskendussagedusega seadmete samaaegset kasutamist. Erinevalt HDMI-ühendusest, mis toetab korraga vaid ühte ekraani, võimaldab DisplayPort 2.0 MST ja järjestikühendus mitut monitori ühest väljundpordist ilma täiendavate hube või adaptereid kasutamata.

 Energiatõhusus Panel Replay (lühend PR) funktsioon on mõeldud energiatõhususe ja soojusjuhtivuse optimeerimiseks kõrgresolutsiooniliste ekraanidega sülearvutites ja kõik-ühes arvutites. Sarnaselt Embedded DisplayPorti (eDP) Panel Self Refresh funktsioonile võimaldab Panel Replay süsteemi videoprotsessoril (või GPU-l) uuendada ainult neid ekraanipiirkondi, kus sisu on muutunud. See vähendab süsteemi energiatarvet, võimaldades seadme kiiremat laadimist ka kasutamise ajal.

 Tagasiühilduvus 
DisplayPort 2.0 standard on täielikult tagasiühilduv varasemate DisplayPort versioonidega (1.0, 1.1a, 1.2, 1.2a, 1.3, 1.4, 1.4a). See tähendab, et DP 2.0 seadmed suudavad suhelda vanemate DP seadmetega, kasutades madalamaid andmeedastuskiiruseid ja funktsioone, mida need varasemad versioonid toetavad.

 VR 
Virtuaalse reaalsuse (lühend VR) peakomplektid vajavad sujuva ja üliterava pildi kuvamiseks erakordselt suurt andmeedastusvõimsust.DP 2.0 toob võrreldes DisplayPort 1.4ga ligikaudu kolm korda suurema ribalaiuse:

 DP 1.4 maksimaalne andmeedastuskiirus on 32,4 Gbit/s, millest efektiivne on 25,92 Gbit/s)
 DP 2.0 maksimaalne andmeedastuskiirus on 80 Gbit/s, millest efektiivne on 77,37 Gbit/s

See samm võimaldab DP 2.0-l toetada dual‑flow voogu, st kahte eraldi ekraani samaaegselt ilma tihendamiseta, mis on VR-i jaoks kriitiline latentsuse ja pildikvaliteedi säilitamiseks.

Näiteks Valve Index kasutab kahte 1440 × 1600 LCD‑ekraani, värskendussagedusega kuni 144 Hz, kus 120 Hz puhul edastatav toores andmevoog on ligikaudu 13,3 Gbit/s.

Vive Pro 2 puhul läheb kahe 2448 × 2448 120 Hz ekraani juures vaja umbes 34,5 Gbit/s toorest andmevoogu iga voo kohta ehk ~ 69 Gbit/s mõlema voo edastamiseks. DP 1.4-l jääb siin võimekusest puudu, mistõttu kasutatakse 3:1 kaotusteta DSC‑tihendust. DP 2.0 aga kannab sama koormuse ilma tihendamata ja minimaalse latentsusega, tänu millele püsib VR‑kogujaatus sujuv ja viivitus minimaalne.

Lisaks pakub DisplayPort 2.0 sisseehitatud Forward Error Correction (FEC) tuge, mis vähendab andmeedastuse vigu ja kordusi, tagades stabiilse pildivoo ka kõrge ribalaiuse tingimustes. Ühtlasi toetab DP 2.0 DSC 1.2a tihendust, mis võimaldab vajadusel tihendada andmeid kuni 3:1 ilma visuaalse kvaliteedi halvenemiseta. See kombinatsioon, kõrge ribalaius koos madala latentsuse ja paindliku tihendusega, muudab DP 2.0 VR‑seadmete jaoks ideaalseks liideseks, tagades tulevikukindla lahenduse ka kõrgemate eraldusvõimete (nt 5K–8K silma kohta värskendussagedusel 144 Hz) ja veelgi kiiremaks värskendussageduseks.

USB‑C Alt Mode’i abil suudab DisplayPort 2.0 üheainsa kaabli kaudu korraga edastada videovoo, andmeedastuse ja seadme toite, mis vähendab kaablite hulka ja teeb VR‑peakomplektide seadistamise oluliselt mugavamaks. Tänu nendele täiustustele on DP 2.0 eelistatuim valik nii VR‑harrastajatele kui ka professionaalidele, kes nõuavad tipptasemel pildikvaliteeti ja minimaalset latentsust.

 Forward Error Correction (FEC) 
Forward Error Correction (lühend FEC) on kanalitöötluse tehnika, kus edastaja lisab igale andmesõnumile üleliigseid kontrollbitte (nt redundant parity bits), et vastuvõtja saaks võimalike vigade korral parandada rikutuid bitte ilma tagasivõtmisnõueteta. DP 2.0 sisaldab sisseehitatud FEC‑tuge, mis tuvastab ja korrigeerib ülekandesündmuste käigus tekkinud bitivead reaalajas. See vähendab vajadust andmepakettide taasküsimiseks ning hoiab latentsuse madalana ja pildivoo sujuvana isegi suurte ribalaiuste ja mitme voo tingimustes.

 Display Stream Correction (DSC) 
Display Stream Correction (lühend DSC) on VESA poolt välja töötatud video tihendusalgoritm, mis toetab kuni 3:1 tihendussuhet, jäädes ISO/IEC 29170 standardi järgi „visuaalselt kaotusteta” klassi. See töötab realiseeritud piksligruppide põhjal, kasutades delta‑PCM kodeerimist ja Y′C₁C₂‑värviruumi, rakendades ennustus­­sammusid (MMAP, plokk­ennustus või keskmise väärtuse ennustus) ning dünaamilist kvantiseerimist, et minimeerida moonutusi. DSC võimaldab DisplayPort 2.0-l edastada ülisuuri eraldusvõimeid ja kõrgeid värskendussagedusi (nt 16K või 4K värskendussagedusel 240 Hz) oluliselt väiksema ribalaiuse nõudlusega, säilitades samas detailsuse ja värvipüüdlikkuse.

 Viited 

Kategooria:Riistvara