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下一代显示接口新标准

作者:Bruce Montag  时间:2006-05-11 16:29  来源:本站原创

随着显示技术逐渐转移到高性能的平板以及微电子技术,业界需要一种可扩充、开放产业标准的数字接口,以及可以把功能升级的解决方案。这种可升级的显示接口,应能满足企业以及一般消费者的各种需求。DisplayPort就是这种下一代的显示接口,可以为PC、监视器、显示面板、投影仪、以及高分辨率内容应用提供多种不同的连接解决方案。为减少各种设备的复杂度,DisplayPort整合了内外连接方式,并为交叉领域的应用提供了关键的性能支持。此外,还为强化下一代显示器的特性,如颜色深度、刷新率、分辨率以及其他先进应用提供了性能上的升级。

目前的显示接口技术

目前,主要是根据显示应用类别,而使用不同的连接方式。在嵌入式应用中,例如笔记本电脑或电视的液晶显示器,基本上是利用低压差分信号(LVDS)来连接显示驱动器。而目前在个人PC外接监视器方面,则使用传统的VGA接口才能与PC连接。除了VGA 之外,有些高级监视器也配备数字视频接口(DVI),以便连接高端PC。对于连接摄像机或录像机,电视机使用模拟复合视频信号,作为标清交错内容;而对于来自DVD播放器的标清逐行扫描内容则采用模拟分量视频信号。同时,高清电视也逐渐转为高清多媒体接口(HDMI),以便增加音频传输以及内容保护的功能。

种种不同的显示连接方式让PC设计更为复杂,而且每种技术也有一定的局限。计算机厂商希望有一种显示接口,可以简化数字显示技术的设计难度,而且可以通过开放的产业标准不断升级,以满足企业与消费者的未来需求,

现有接口的限制

目前使用的显示接口,往往有各种限制,无法应付未来的性能扩充需求。例如VGA能力有限,无法升级支持高分辨率、色度、更缺乏用户要求的对高清内容进行保护的功能。而LVDS技术则只能适用于短距离,且有时间限制,并需要增加插脚,把排线加宽才可以支持高分辨率与色度的传送。最新的笔记电脑,则有内建音频与多媒体的功能,通过面板的连接线,足以与LVDS的功能相比。


DVI的技术也有限制,因为 DVI 1.0的规格基本上已经不再研发。因此不容易更新以支持更快的时钟速度、色度、连接类型,以及更新的功能。

DVIVGA让平面显示器更为复杂。因为信号必须在内部转换成LVDS,而这样会增加监视器的线路与成本。除此之外,DVI目前采用的3.3V工作电压,也妨碍了下一代PC中低电压芯片的开发应用。

HDMI对于电视机的应用相当适合,但是HDMI由于在性能升级上受到局限,因此在高性能的PC显示领域则用途有限。而且HDMI应用的初衷,是针对消费电子产品外接设备(box-to-box)的连接。

DisplayPort 克服了这些限制,整合了内外显示信号,提出了开放式的产业标准。因而可以随时配合功能升级,适用于全新的显示规范与应用方式。

DisplayPort的特色

DisplayPort的规格内含可选音频和内容保护功能的可扩展数字显示接口,该接口可支持内建芯片连接或外接硬件数字显示连接器。潜在的内建芯片连接的发展方向,包括如笔记本电脑里显卡对显示器的驱动、监视器或电视内显示控制器对显示组件的直接驱动。而DisplayPort的外接硬件,则包含了计算机、显示器、以及投影仪的显示连接设备。使用内外部信号整合的方式,可研发直接驱动的数字监视器,从而让厂商能够提供消费者最佳效能的平板显示技术。

同时,DisplayPort 也适合连接高清内容应用的设备,例如光驱、移动设备、录像机、以及电视机等。

除此之外,DisplayPort 还为新一代计算机提供了简易安全的显示接口。由于象蓝光光盘等将成为PC的主流特色,这种能够保护内容资源的连接功能,将会越来越关键。

业界对DisplayPort的关键需求

DisplayPort 通过定义电子协议规格,可轻易应用于面板时序控制器、图形处理器、媒体处理器、以及显示控制器等,满足多种领域的不同关键需求。其优势主要包括:

1) 通过开放式可扩充的产业标准,确保各种产业皆可采用。

2) 在数字显示连接方面,通过最大化应用与重新使用数字技术,降低了相关的设备成本。

3) 不论内外显示连接,都可以使用共同的信号方式,从而简化了设备的复杂度并可促进量产。

4) 通过提供可扩充架构,支持选择性内容保护功能,符合内容提供商的保护需求,为形成经济效益提供了可能。

5) 提升了选择性高质量数字音频内容的传送能力。

6) 加强了高级芯片的整合与创新设计,使显示设备化繁为简,并使数字接口作为计算机架构向低耗电转型的器件得以量产。这种DisplayPort的功能整合,包括了图形或显示卡传输设备的功能整合、以及面板时序控制器的接收功能整合。

7) 大量减少了数字显示设备当中的内外部连接线。

8) 针对现有技术的性能考虑,使用更少的电线提供了更高的频宽。

9) 提供了性能扩充,以支持各类不同的线路和工作频率的升级。

10) 适用于嵌入式时钟架构,以减少EMI和物理连线数量。

11) 提供小型外接连接器,并允许把四个连接器插入标准的PCI卡插槽。

技术特色

以功能来说,DisplayPort 所提供的是前瞻性的驱动信道,可扩充为1~4条连接线路,并使用微型封装架构,支持各种色度、刷新率、以及显示分辨率。其所定义的双向回路,能够让微型封装架构具有灵活的传输控制与状况信息显示。这种微型封装架构,对增加内容种类与相关应用具有良好的扩展能力,而不会受限于使用光栅扫描的数据。DisplayPort的配置当中,也含有机械规格,用来规范一种简单易用的微型外接器,上面附有可选择的卡锁插头,与超长线缆连接更为牢固。这种连接器共有四条前向通道,以最佳方式连接超薄型笔记本电脑,图形卡上最多可以带有4个连接器。此外,在机械规格部分,还定义了标准的面板连接器,作为内部连接。

DisplayPort其它重要技术特色包括:

1) 提供高带宽前向传输连接通道,以及双向辅助通道能力。

2) 提供应用支持功能,最高可达10Gbps单向连接通道处理能力,从而可满足计算机产业的长期需求,支持大于QXGA 分辨率以及超过24位的颜色深度。

3) 提供最高可达1 Mbps的辅助通道处理应用支持,最大缓冲为200ms

4) 支持不同色度的传输(分别为68101216 )

5) 支持EMI,符合FCC B标准。

6) 现有VESA以及CEA标准均可适用。

7) 连接DisplayPort器件时,可兼容以前的传输系统( DVI VGA、以及 LVDS)

8) 支持热插拔、插头拔出显示以及连接状态失败监测功能。

9) 通过3m的线缆,以直接驱动方式支持全带宽信息传输。

10) 通过15m的线缆,以直接驱动方式支持压缩带宽传输。DisplayPort 通过15m长的线缆,在4通道24bpp50/60 Hz下,可支持1080p的最低分辨率。

11) 可支持少于1ms的音频偏差。

12) 可支持每通道中,误码率为10-9的原始传输;以及ECC/解码后音频与控制数据中,10-12的音频符号差错率。

13) 可支持65nm工艺技术,以集成源设备,在音频接收设备的集成中,支持0.25mm的工艺技术。

与现有设备的互通性

DisplayPort 可与现有接口共存,进而实现彼此互通。对需要使用DisplayPort源设备的客户来说,能否与现有的接口兼容(例如监视器或电视)将很重要。考虑到这些需求,DisplayPort 也将纳入传统光栅扫描数据以及控制信号的协议规范,并支持符合CEA无压缩DTV传输模式——CEA-861B的连接协议。虽然从规范层次来说,DisplayPort无法提供与传统设备互通的技术规范,但是从产品的应用层面可以达到互通的功能。DisplayPort的规范,主要包含了以下支持现有产品接口的互通特色:

1) 提供数字音频与显示数据同时播放的可选功能。

2) 支持音视频数据同步显示,时差约为±1ms

3) 为选择性内容保护功能提供架构支持。

4) 支持CEA-861-B高质量无压缩音视频内容,以及CEA-931-B对接收设备和源设备之间的遥控传输要求。

5) 支持各类音频格式、音频编码、采样频率、采样精度、以及音频通道组合等。可支持最多达八个通道、192 kHz24位采样精度的LPCM编码音频。

6) 根据不同显示比例与分辨率、支持各种影像格式,同时根据VESADMTCVT时序标准支持各种更新组合(refresh combinations)

7) 只要接通电源,即使只有微弱的直流电流,也能支持EDID的显示。

8) 如果监视器带有显示控制器,则可支持DDC/CI 以及MCCS 的传输指令。

9) 支持RGBYCbCr. 4:2:2YCbCr 4:4:4等针对消费电子的业界标准规范。

VESA标准化流程

委员会目前正在审核DisplayPort的规范,最后将由VESA的显示系统委员会拟定。预计DisplayPort 1.0规范,将由VESA2006年初核准公布。为了让DisplayPort设备之间能够确保互通性,预计将会推出相关的标准推广活动。■

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